WO2021200773A1 - プラズマ生成装置 - Google Patents

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chamber
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高橋　直樹
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Atonarp Inc
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    • H01J49/421—Mass filters, i.e. deviating unwanted ions without trapping
    • H01J49/4215—Quadrupole mass filters

Definitions

  • the present invention relates to a plasma generator having a chamber that internally generates microplasma.
  • a plasma processing apparatus describes a reaction chamber containing a reaction gas, a plasma generating unit for converting the reaction gas in the reaction chamber into plasma, and plasma generated in the reaction chamber. It is disclosed that an electrode for measuring the plasma floating potential and an electron emitting source for applying a negative bias voltage to the plasma floating potential are provided.
  • Microplasma In contrast to plasma used in processing processes such as CVD, or plasma in macroscale space such as plasma found in nature, plasma in the fine region (intermediate region) of the boundary that shifts to plasma in nanospace, that is, plasma in "mesospace" Microplasma is known as.
  • the microplasma includes the meaning of plasma on the order of a micrometer, but includes plasma having a size of about several mm to about 100 ⁇ m. Microplasma of such a size is relatively easy to handle for those requiring special properties or techniques such as nano-size, and various uses are being studied. One of them is an ion source of an analyzer, and there is a demand for controlling the floating potential of plasma in order to use it as a stable ion source.
  • One aspect of the present invention is a microplasma generator.
  • This generator has a dielectric wall structure, a chamber into which the gas to be plasma is flowing, and an RF supply mechanism that generates plasma in the chamber by an electric field and / or a magnetic field through the dielectric wall structure. It has a stray potential supply mechanism that includes a first electrode arranged along the inner surface of the chamber.
  • a high frequency is supplied from outside the chamber to generate plasma, and at least a part of the microplasma generated by arranging electrodes along the inner surface in the chamber for microplasma is enclosed.
  • Control the floating potential of the microplasma In the case of medium-sized microplasma, which is neither macro-sized nor nano-sized, the floating potential of the plasma can be controlled by electrodes arranged so as to cover the periphery or a part of the periphery thereof.
  • the RF supply mechanism may include an RF field forming unit arranged in the first direction with respect to the chamber, and the first electrode may include an electrode arranged in the second direction with respect to the chamber.
  • An example of a chamber is cylindrical, and the first electrode may include a cylindrical electrode lacking a portion of its peripheral surface.
  • the dielectric wall structure may include at least one of quartz, aluminum oxide and silicon nitride.
  • the RF supply mechanism may include a mechanism that generates plasma by at least one of inductively coupled plasma, dielectric barrier discharge and electron cyclotron resonance.
  • One of the other aspects of the present invention includes the above-mentioned plasma generator, a sampling unit that supplies the sample gas to be measured to the chamber, an analysis unit that analyzes the sample gas via the generated plasma, and a floating potential.
  • It is a gas analyzer having a potential control unit that controls the floating potential of plasma so that plasma flows into the analysis unit by a supply mechanism.
  • the analysis unit includes a filter unit that filters the ionized gas in the plasma and a detector unit that detects the filtered ions, and the floating potential control unit sets the floating potential of the plasma with respect to the central potential of the filter unit. It may be kept positive so that the positively charged microplasma flows into the filter unit.
  • An example of a gas analyzer is a mass spectrometer equipped with a quadrupole filter.
  • a unit that controls the floating potential of the plasma so as to change the inflow amount according to the analysis result or the analysis condition of the analysis unit may be included.
  • the main components may be analyzed at a large flow rate for a short time, or the analysis may be performed at a low flow rate for a long time with high accuracy.
  • the sampling unit may supply only the sampling gas to the chamber and generate microplasma in the chamber using only the sampling gas in a state where it does not contain an assist gas such as argon which may cause noise.
  • One of the other aspects of the present invention is a process monitoring device having the above gas analyzer.
  • one of the other aspects of the present invention is a method for controlling a gas analyzer including a plasma generator. This method involves controlling the floating potential of the plasma so that the plasma flows into the analysis unit by a floating potential supply mechanism including a first electrode arranged along the inner surface of the chamber. These methods may be provided as a program (program product) recorded on a suitable recording medium.
  • the figure which shows the structure of the gas analyzer. A free chart showing an overview of controlling the plasma floating potential of a gas analyzer.
  • FIG. 1 shows an example of a gas analyzer including a plasma generator (plasma generation unit).
  • the gas analyzer 1 functions as a process monitoring device (process monitor) 50 that monitors the process by analyzing the sample gas supplied from the process.
  • the gas analyzer 1 controls a plasma generation unit 10 that converts a sample gas (sampling gas, gas sample) from a process into plasma, an analysis unit (analyzer) 21 that analyzes the sample gas via the generated plasma, and a control. It includes a unit (control device, control system) 51 and an exhaust system 60.
  • FIG. 2 shows in more detail the configuration of the gas analyzer 1 that functions as the process monitor 50.
  • the gas analyzer 1 analyzes the sample gas 9 supplied from the process chamber 71 in which the plasma process is carried out.
  • the plasma process performed in the process chamber 71 is typically a step of forming various types of films or layers on the substrate or a step of etching the substrate, and is CVD (Chemical Vapor Deposition). Or PVD (Physical Vapor Deposition) is included.
  • the plasma process may be a process of laminating various types of thin films on an optical component such as a lens or a filter as a substrate.
  • the process monitor 50 includes a gas analyzer 1 that analyzes the gas (sample gas) 9 supplied from the process chamber 71.
  • the gas analyzer 1 includes a plasma generation unit (plasma generation device) 10 that generates plasma 19 of the sample gas 9 to be measured supplied from the process, and a sampling unit that supplies the sample gas 9 to be measured to the plasma generation device 10. It includes a (sampling device) 90 and an analysis unit 21 that analyzes the sample gas 9 via the generated plasma 19.
  • the plasma generator 10 includes a dielectric wall structure 12a, a chamber (sampling chamber) 12 into which only the sample gas 9 to be measured supplied via the sampling device 90 flows in, and a dielectric wall structure 12a.
  • the plasma 19 is generated by the high frequency supply mechanism (RF supply mechanism, RF supply device) 13 that generates the plasma 19 in the sampling chamber 12 decompressed by the high frequency electric field and / or the magnetic field through the sampling chamber 12, and the control electrode 17 in the sampling chamber 12.
  • a floating potential supply mechanism (floating potential control mechanism, floating potential supply device) 16 for controlling the potential (suspended potential) Vf of the above is included.
  • the gas analyzer 1 of this example is a mass spectrometric type, and the analysis unit (analyzer) 21 mass-charges the ionized sample gas (sample gas ion) 8 generated as plasma 19 by the plasma generator 10.
  • a filter unit (filter, quadrupole filter in this example) 20 that filters by ratio, a focus electrode (ion attraction optical system) 25 that draws a part of plasma 19 as an ion flow 8, and filtered ions are detected. It has a detector unit (detector) 30 and a vacuum container (housing) 40 in which the analysis unit 21 is housed.
  • the gas analyzer 1 includes an exhaust system 60 that maintains the inside of the housing 40 under appropriate negative pressure conditions (vacuum conditions).
  • the exhaust system 60 of this example includes a turbo molecular pump (TMP) 61 and a roots pump 62.
  • TMP turbo molecular pump
  • the exhaust system 60 is a dual type that also controls the internal pressure of the sampling chamber 12 of the plasma generator 10 by using an intermediate negative pressure formed between the TMP 61 and the roots pump 62.
  • the chamber 12 is designed for the purpose of generating microplasma in the intermediate region, which is neither macroplasma nor nanoplasma.
  • An example of the microplasma 19 is a plasma that spreads in a region having a size of about several mm to about 100 ⁇ m. Further, in order to generate a plasma 19 having a size of this size, the plasma generation unit 10 does not use an assist gas (support gas) such as argon gas, and uses only the sample gas 9 as a plasma for analysis. 19 is generated.
  • the wall body 12a of the sampling chamber 12 is composed of a dielectric member (dielectric material), and an example thereof is for plasma such as quartz (Quartz), aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon nitride (SiN 3). On the other hand, it is a highly durable dielectric.
  • the sampling chamber 12 is a small chamber suitable for generating the microplasma 19, and for example, the sampling chamber 12 may have a total length of 1-100 mm and a diameter of 1-100 mm. The total length and diameter may be 5 mm or more, 10 mm or more, 80 mm or less, 50 mm or less, or 30 mm or less. Capacity of the sampling chamber 12 may also be 1 mm 3 or more, may be 10 5 mm 3 or less. The capacity of the sampling chamber 12 may be 10 mm 3 or more, 30 mm 3 or more, or 100 mm 3 or more. The capacity of the sampling chamber 12 may be 10 4 mm 3 or less, or 10 3 mm 3 or less. In a space of this size, the potential (electric field) inside the space can be easily controlled by the electrodes 17 arranged in the chamber.
  • the plasma generation mechanism (RF supply mechanism) 13 of the plasma generation unit 10 uses an electric field inside the sampling chamber 12 via a dielectric wall structure 12a without using an electrode or a plasma torch. And / or a magnetic field produces plasma 19.
  • An example of the RF supply mechanism 13 is a mechanism that excites the plasma 19 with high frequency (RF, Radio Frequency) power.
  • Examples of the RF supply mechanism 13 include methods such as inductively coupled plasma (ICP, Inductively Coupled Plasma), dielectric barrier discharge (DBD, Dielectric Barrier Discharge), and electron cyclotron resonance (ECR, Electron Cyclotron Resonance). ..
  • the plasma generation mechanism 13 of these types includes a high frequency power supply 15 and an RF field forming unit 14.
  • a typical RF field forming unit 14 includes coils arranged along a typical direction of the sampling chamber 12, eg, if the sampling chamber 12 is cylindrical, one end face or diametrical direction.
  • the internal pressure of the sampling chamber (container) 12 is controlled to an appropriate negative pressure by using an exhaust system 60 common to the gas analyzer 1, an independent exhaust system, or an exhaust system common to the process device.
  • the internal pressure of the sampling chamber 12 may be in the range of a pressure at which microplasma 19 is likely to be generated, for example, 0.01-1 kPa.
  • the internal pressure of the process chamber 71 is controlled to about 1 to several 100 Pa
  • the internal pressure of the sampling chamber 12 may be controlled to a lower pressure, for example, about 0.1 to several 10 Pa, and is 0.1 Pa or more. Alternatively, it may be managed at 0.5 Pa or more, 10 Pa or less, or 5 Pa or less.
  • the inside of the sampling chamber 12 may be depressurized to about 1-10 mTorr (0.13-1.3 Pa).
  • the sampling chamber 12 may be depressurized to about 1-10 mTorr (0.13-1.3 Pa).
  • the monitoring target is the sample gas 9 supplied from the process chamber 71 that carries out the plasma process via the sampling device 90.
  • the plasma 19 can be maintained only by introducing the sample gas 9 by supplying RF power under appropriate conditions without using an arc discharge or a plasma torch.
  • a support gas such as argon gas
  • only the sample gas 9 can generate an ionized plasma 19 and supply it to the gas analysis unit 21. Therefore, it is possible to provide the gas analyzer 1 which has high measurement accuracy of the sample gas 9 and enables quantitative measurement of not only the gas component but also the component. Therefore, in the process monitor (process monitoring device) 50 equipped with the gas analyzer 1, the internal state of the process chamber 71 of the process device can be stably and accurately monitored for a long period of time.
  • the gas analyzer 1 in order to acquire the measurement result for stable and accurate monitoring over a long period of time in the gas analyzer 1, it is also possible to generate a plasma 19 in which the floating potential Vf or the charging voltage is stable in the sampling chamber 12. is important. In this gas analyzer 1, more stable measurement is possible by controlling the floating potential of the plasma 19.
  • the plasma 19 of the sample gas 9 is generated by the sampling chamber 12 dedicated to gas analysis, which is independent of the process chamber 71. Therefore, the microplasma 19 under conditions suitable for sampling and gas analysis can be generated in the sampling chamber 12 under conditions different from those of the process chamber 71. For example, even when process plasma or cleaning plasma is not generated in the process chamber 71, the internal state of the process chamber 71 can be monitored by converting the sample gas 9 into plasma.
  • the sampling chamber 12 may be a small chamber (miniature chamber) having a size of, for example, several mm to several tens of mm, which is suitable for generating the microplasma 19. Since the capacity of the sampling chamber 12 is small, the entire analyzer 1 can be compactly and lightweight, and the gas analyzer 1 suitable for real-time measurement can be provided.
  • the gas analyzer 1 may be a portable type or a handy type.
  • the floating potential supply mechanism (supply device, floating potential control mechanism) 16 for controlling the potential (suspension potential) of the plasma 19 is a cylindrical control electrode 17 arranged along the inner surface of the sampling chamber 12 and a control electrode 17 of the control electrode 17. Includes a DC power supply 18 that controls the potential.
  • the control electrode 17 may have a cylindrical shape lacking a part of the peripheral surface, and can suppress the generation of eddy currents. If there is no problem with the corrosiveness of the sample gas 9, the control electrode 17 may use a metal such as stainless steel, nickel, or molybdenum.
  • a corrosion-resistant conductive material such as Hastelloy, tungsten, titanium, or carbon (graphite), which is a corrosion-resistant material, may be used.
  • the sampling chamber 12 may have a cylindrical shape.
  • the RF field forming unit 14 is arranged in the radial direction (first direction) orthogonal to the central axis direction (second direction) crossing the chamber 12 with respect to the cylindrical sampling chamber 12.
  • An electrode (second direction) that is arranged along one end face and controls the floating potential Vf along the cylindrical inner surface in the circumferential direction (second direction) of the chamber 12 along the central axis direction (second direction).
  • the first electrode) 17 is arranged.
  • the RF field for forming the plasma 19 is provided by the RF field forming unit 14 arranged so as to face the openings at one end or both ends of the cylindrical control electrode 17 that controls the floating potential. Be supplied. Therefore, the interference between the field where the plasma 19 is generated and the field where the floating potential of the plasma 19 is controlled can be suppressed, the plasma 19 can be stably generated, and the floating potential can be easily controlled.
  • the electrode (first electrode) 17 for controlling the floating potential Vf may have a cylindrical shape, a shape lacking a part of the cylinder, a semi-cylindrical shape, a combination of flat surfaces (flat plates), and the like. It may be.
  • the potential control of the microplasma 19 is controlled by the first electrode 17 by forming the microplasma 19 so as to float in the range surrounded by the first electrode 17 by the RF field supplied by the RF field forming unit 14. It will be easy.
  • the electrode 17 and the RF field forming unit 14 are arranged so as to be orthogonal to each other, and one end or both ends of the electrode 17 are arranged.
  • Plasma 19 can be generated inside the electrode 17 by supplying an RF field from.
  • the arrangement of the electrode 17 that controls the floating potential Vf and the RF field forming unit 14 is not limited to the above, but the arrangement of these so as to be orthogonal to each other suppresses mutual interference and efficiently generates plasma 19. , Is one of the arrangements suitable for controlling the stray potential (floating voltage) Vf of the generated plasma 19.
  • the control unit (control device) 51 of the analysis unit 21 may also serve as the control unit of the analysis device 1 which is the process monitoring device 50.
  • the control device 51 includes a filter control unit (filter control function, filter control device) 53 that controls the filter unit (filter) 20, and a detector control unit (detector control function, detector control) that controls the detector unit (detector) 30.
  • the device) 54 and the management control device (management device, management function, management unit) 55 are included.
  • the control unit 51 may include computer resources including a memory 57 and a CPU 58, and the functions of the control unit 51 may be provided by a program 59 recorded in the memory 57.
  • the program (program product) 59 may be provided by recording on an appropriate recording medium.
  • the analysis unit 21 of this example is a mass spectrometric type, particularly a quadrupole mass spectrometric type, and the filter unit 20 is a quadrupole filter.
  • the filter control unit 53 includes a function as a drive unit (RF / DC unit) that applies high frequency and direct current to the quadrupole.
  • the filter unit 20 filters the ionized sample gas (ion flow) 8 supplied as the microplasma 19 by the mass-to-charge ratio.
  • the detector control unit 54 detects the components contained in the sample gas 9 by capturing the ion current generated in the detector unit (detection unit, collector unit, detector) 30, for example, the Faraday cup by the ions passing through the filter unit 20. Including functions.
  • the management control device (management control unit) 55 controls the measurement (detection) mode executed by the analysis unit 21.
  • the measurement modes include a mode in which the main components contained in the sample gas 9 are measured in a short time, a mode in which all the components contained in the sample gas 9 are measured in a relatively long time, and a specific one or a plurality of the sample gas 9.
  • Mode to detect the component of, when a test gas whose component is known is supplied as a sample gas, the component is detected in a predetermined mode and the settings of the filter unit 20 and the detector unit 30 are changed or measured. Includes a mode to calibrate the results.
  • control control unit 55 sets the ion flow 8 in the analysis unit 21. It may have a function of controlling the amount of the inflowing plasma 19 or requesting a change of the floating potential Vf of the plasma 19 so as to control the amount.
  • the plasma generation control unit (plasma generation control device, generation control device) 11 that controls the plasma generation unit 10 may be a programmable control device, and the frequency of the high-voltage power supply 15 for generating the plasma 19 in the sampling chamber 12. It includes a function of controlling voltage and the like (RF control unit) 11a and a function of controlling the voltage supplied to the control electrode 17 of the floating potential supply mechanism 16 (plasma potential control unit, potential control device, voltage control device) 11b. ..
  • the plasma generation control unit 11 may have a function 11c of controlling the internal pressure of the sampling chamber 12 by a pressure control valve 65 provided in a connection line with the exhaust system 60.
  • sampling is performed even if the type of process executed in the process chamber 71 changes or the process state changes based on the request from the control unit 55 of the control device 51 of the analysis unit 21.
  • Plasma 19 can be stably generated in the chamber 12. Therefore, the process monitoring device 50 including the analyzer 1 can continuously analyze the sample gas 9 and monitor the process.
  • the potential control unit 11b controls the floating potential Vf of the plasma 19 by the first electrode 17 arranged along the inner surface of the chamber 12 so that the plasma 19 flows from the chamber 12 into the analysis unit 21 as an ion flow 8. do.
  • the plasma potential (suspended potential) is suspended at a positive (positive potential, positive potential) of about +5 to 15 V with respect to the central potential of the quadrupole electric field.
  • a voltage is supplied to the control electrode 17 so as to cause the control electrode 17.
  • the central potential of the quadrupole is applied at + 10V or more, for example, about + 10V to 100V at the time of detecting positive ions in order to reduce noise due to detection of stray ions and stray electrons, for example.
  • the floating potential of the plasma 19 as an ion source may be negatively biased with respect to the ground potential, and the Faraday cup of the detector unit 30 may be set to the ground potential.
  • the potential control unit 11b is a first control unit (control device) 11x that sets the floating potential Vf so as to maintain a reference potential V0 having a predetermined potential difference ⁇ V preset with respect to the central potential of the filter unit 20.
  • the second control unit (control device) 11y that fluctuates the floating potential Vf up and down so that the inflow amount of the plasma 19 into the analysis unit 21 changes depending on the analysis result or the analysis condition of the analysis unit 21 with respect to the reference potential V0.
  • the potential control unit 11b maintains a reference potential V0 having a predetermined potential difference ⁇ V preset with respect to the central potential of the filter unit 20 for the floating potential Vf, and when requested, with respect to this reference potential V0.
  • the floating potential Vf is configured to fluctuate up and down so that the inflow amount of the plasma 19 into the analysis unit 21 changes depending on the analysis result or the analysis condition of the analysis unit 21.
  • the potential control unit 11b has the reference potential V0 by the second control function 11y.
  • the floating potential Vf can be changed in the direction in which the potential difference becomes large to form a large voltage gradient with the analysis unit 21, and the inflow amount of the plasma 19 can be expanded.
  • the control control unit 55 is set to the mode in which all the components contained in the sample gas 9 are measured in a relatively long time, the potential control unit 11b is set with respect to the reference potential V0 by the second control function 11y.
  • the floating potential Vf may be changed in a direction in which the potential difference becomes smaller to reduce the voltage gradient with the analysis unit 21 and reduce the inflow of plasma 19 to the analysis unit 21.
  • the chamber is connected to the potential control unit 11b.
  • a request is made so that the floating potential Vf is such that an appropriate voltage gradient is created between the plasma 19 in the plasma 19 and the analysis unit 21, and the potential control unit 11b controls the potential of the electrode 17 to provide an appropriate floating potential.
  • Vf may be set to plasma 19.
  • FIG. 3 shows an outline of a method of controlling the floating potential Vf of the plasma generation device 10 of the analyzer 1 by a flowchart.
  • the reference potential V0 preset in step 82 for example, +5 to 15 V with respect to the central potential of the quadrupole electric field. Set to any value in the range of degrees.
  • step 83 when the filter 20 of the analysis unit (analyzer) 21 is requested to increase the inflow amount of the microplasma 19 flowing in as the ion flow 8, in step 84, the potential difference of the floating potential Vf is increased. Set (variate) the direction of expansion (growth, opening), for example, higher potential.
  • step 85 when there is a request to reduce (reduce) the inflow amount of the plasma 19, in step 86, the floating potential Vf is set in a direction in which the potential difference is reduced (reduced), for example, a low potential ( To fluctuate).
  • step 87 when there is a request from the management control unit 55 due to a mode change such as short-time measurement or precision measurement instead of a request indicating the inflow amount, a floating potential Vf suitable for a predetermined measurement mode is set. do.
  • This control method is an example, and since the plasma generation device 10 includes a potential control mechanism (potential supply mechanism, potential supply device) 16 including an electrode 17 for floating potential control arranged in the chamber 12, the plasma The potential of the microplasma 19 supplied from the chamber 12 can be freely adjusted according to the requirements of the application using the generator 10.
  • a potential control mechanism potential supply mechanism, potential supply device 16 including an electrode 17 for floating potential control arranged in the chamber 12
  • the plasma The potential of the microplasma 19 supplied from the chamber 12 can be freely adjusted according to the requirements of the application using the generator 10.
  • the filter unit (mass spectrometer) 20 and the detector unit (Faraday cup) 30 may be easily surrounded by a shield such as a pipe in order to prevent detection of noise components due to extra stray electrons (negative charges). ..
  • the filter unit 20 may be an ion trap type or another type such as a Vienna filter.
  • the filter unit 20 is not limited to the mass spectrometry type, and may be one that filters molecules or atoms of gas by using other physical quantities such as ion mobility.
  • the gas analysis unit may be an optical analyzer such as a light emission analysis unit.
  • microplasma is not limited to gas analysis, but can be applied to a wide variety of applications such as microfabrication, inactivation of bacteria in healthcare, etc.
  • the present invention is currently being studied, and the present invention is also valid for them.

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Abstract

プラズマ生成装置（１０）は、誘電性の壁体構造を備え、測定対象のサンプルガスが流入するチェンバー（１２）と、誘電性の壁体構造を介して電場および／または磁場によりチェンバー内でプラズマを生成するＲＦ供給機構（１３）と、チェンバーの内面に沿って配置された第１の電極（１７）を含む、浮遊電位供給機構（１６）とを有する。ＲＦ供給機構は、チェンバーに対する第１の方向に配置されたＲＦ場形成ユニット（１４）を含み、第１の電極は、チェンバーに対する第２の方向に配置された電極を含んでもよい。

Description

プラズマ生成装置
　本発明は、内部でマイクロプラズマを生成するチェンバーを有するプラズマ生成装置に関するものである。
　日本国特開２０１５－２０４４１８号公報には、プラズマ処理装置が、反応ガスが収容された反応室と、この反応室内の反応ガスをプラズマ化するプラズマ生成部と、前記反応室内に生じたプラズマのプラズマ浮遊電位を測定する電極と、プラズマ浮遊電位に対しマイナスのバイアス電圧を印加する電子放出源とを備えていることが開示されている。
　ＣＶＤなどの加工プロセスに用いられるプラズマ、あるいは自然界に見られるプラズマのようなマクロスケール空間のプラズマに対し、ナノ空間のプラズマに移る境界の微細領域(中間領域)、すなわち、“メゾ空間”におけるプラズマとしてのマイクロプラズマが知られている。マイクロプラズマには、マイクロメータオーダのプラズマという意味も含むが、その大きさが数ｍｍ程度から１００μｍ程度の領域に広がるプラズマが含まれる。このようなサイズのマイクロプラズマは、ナノサイズのような特殊な性質あるいは技術が求められるものに対して比較的取り扱いが容易であり、様々な用途が検討されている。その１つは、分析装置のイオンソースであり、安定したイオン源として利用するために、プラズマの浮遊電位を制御する要望がある。
　本発明の一態様は、マイクロプラズマの生成装置である。この生成装置は、誘電性の壁体構造を備え、プラズマ化するガスが流入するチェンバーと、誘電性の壁体構造を介して電場および／または磁場によりチェンバー内でプラズマを生成するＲＦ供給機構と、チェンバーの内面に沿って配置された第１の電極を含む、浮遊電位供給機構とを有する。このプラズマ生成装置においては、チェンバー外から高周波を供給してプラズマを生成するとともに、マイクロプラズマ用のチェンバー内に、内面に沿って電極を配置することにより生成されるマイクロプラズマの少なくとも一部を囲い、マイクロプラズマの浮遊電位を制御する。マクロサイズでもなく、ナノサイズでもない、中間サイズのマイクロプラズマであれば、その周囲または周囲の一部を覆うように配置された電極によりプラズマの浮遊電位の制御が可能となる。
　ＲＦ供給機構は、チェンバーに対する第１の方向に配置されたＲＦ場形成ユニットを含み、第１の電極は、チェンバーに対する第２の方向に配置された電極を含んでもよい。チェンバーの一例は円筒状であり、第１の電極は、周面の一部を欠いた円筒状の電極を含んでもよい。誘電性の壁体構造は、石英、酸化アルミニウムおよび窒化ケイ素の少なくともいずれかを含んでもよい。ＲＦ供給機構は、誘電結合プラズマ、誘電体バリア放電および電子サイクロトロン共鳴の少なくともいずれかによりプラズマを発生する機構を含んでもよい。
　本発明の他の態様の１つは、上記のプラズマ生成装置と、チェンバーに測定対象のサンプルガスを供給するサンプリングユニットと、生成されたプラズマを介してサンプルガスを分析する分析ユニットと、浮遊電位供給機構により、プラズマの浮遊電位を、分析ユニットにプラズマが流入するように制御する電位制御ユニットとを有するガス分析装置である。分析ユニットは、プラズマ中のイオン化したガスをフィルタリングするフィルターユニットと、フィルタリングされたイオンを検出するディテクタユニットとを含み、浮遊電位制御ユニットは、プラズマの浮遊電位を、フィルターユニットの中心電位に対してプラスに維持し、プラスに帯電したマイクロプラズマがフィルターユニットに流入するようにしてもよい。ガス分析装置の一例は、四重極フィルターを備えた質量分析装置である。分析ユニットの分析結果または分析条件により流入量を可変するようにプラズマの浮遊電位を制御するユニットを含んでもよい。大流量短時間で主な成分を分析してもよく、低流量長時間で精度の高い分析を行ってもよい。サンプリングユニットは、チェンバーにサンプリングガスのみを供給し、ノイズとなる可能性のあるアルゴンなどのアシストガスを含まない状態で、チェンバー内でサンプリングガスのみによりマイクロプラズマを生成してもよい。
　本発明の他の態様の１つは、上記のガス分析装置を有するプロセスモニタリング装置である。また、本発明の他の態様の１つは、プラズマ生成装置を含むガス分析装置の制御方法である。この方法は、チェンバーの内面に沿って配置された第１の電極を含む浮遊電位供給機構により、プラズマの浮遊電位を、分析ユニットにプラズマが流入するように制御することを含む。これらの方法は、適当な記録媒体に記録されたプログラム（プログラム製品）として提供されてもよい。
プラズマ生成装置を含むガス分析装置の概要を示す図。 ガス分析装置の構成を示す図。 ガス分析装置のプラズマ浮遊電位の制御の概要を示すフリーチャート。
発明の実施の形態
　図１に、プラズマ生成装置（プラズマ生成ユニット）を含むガス分析装置の一例を示している。このガス分析装置１は、プロセスから供給されるサンプルガスを分析することによりプロセスをモニタリングするプロセスモニタリング装置（プロセスモニター）５０として機能する。ガス分析装置１は、プロセスからのサンプルガス（サンプリングガス、ガスサンプル）をプラズマ化するプラズマ生成ユニット１０と、生成されたプラズマを介してサンプルガスを分析する分析ユニット（分析器）２１と、制御ユニット（制御装置、制御システム）５１と、排気システム６０とを含む。
　図２に、プロセスモニター５０として機能するガス分析装置１の構成をさらに詳しく示している。ガス分析装置１は、プラズマプロセスが実施されるプロセスチェンバー７１から供給されるサンプルガス９を分析する。プロセスチェンバー７１において実施されるプラズマプロセスは、典型的には、様々な種類の膜あるいは層を基板の上に生成する工程や、基板をエッチングする工程であり、ＣＶＤ（化学蒸着、Chemical Vapor Deposition）またはＰＶＤ（物理蒸着、Physical Vapor Deposition）を含む。プラズマプロセスは、レンズ、フィルターなどの光学部品を基板として様々な種類の薄膜を積層するプロセスであってもよい。
　プロセスモニター５０は、プロセスチェンバー７１から供給されるガス（サンプルガス）９を分析するガス分析装置１を含む。ガス分析装置１は、プロセスから供給される測定対象のサンプルガス９のプラズマ１９を生成するプラズマ生成ユニット（プラズマ生成装置）１０と、プラズマ生成装置１０へ測定対象のサンプルガス９を供給するサンプリングユニット（サンプリング装置）９０と、生成されたプラズマ１９を介してサンプルガス９を分析する分析ユニット２１とを含む。プラズマ生成装置１０は、誘電性の壁体構造１２ａを備え、サンプリング装置９０を介して供給される測定対象のサンプルガス９のみが流入するチェンバー（サンプリングチェンバー）１２と、誘電性の壁体構造１２ａを介して高周波電場および／または磁場により、減圧されたサンプリングチェンバー１２内でプラズマ１９を生成する高周波供給機構（ＲＦ供給機構、ＲＦ供給装置）１３と、サンプリングチェンバー１２内の制御電極１７によりプラズマ１９の電位（浮遊電位）Ｖｆを制御する浮遊電位供給機構（浮遊電位制御機構、浮遊電位供給装置）１６とを含む。
　本例のガス分析装置１は、質量分析型であり、分析ユニット（分析器）２１は、プラズマ生成装置１０でプラズマ１９として生成された、イオン化されたサンプルガス（サンプルガスイオン）８を質量電荷比によりフィルタリングするフィルターユニット（フィルター、本例においては四重極フィルター）２０と、プラズマ１９の一部をイオン流８として引き込むフォーカス電極（イオン引き込み光学系）２５と、フィルタリングされたイオンを検出するディテクタユニット（ディテクタ）３０と、分析ユニット２１を収納した真空容器（ハウジング）４０とを有する。ガス分析装置１は、ハウジング４０の内部を適当な負圧条件（真空条件）に維持する排気システム６０を含む。本例の排気システム６０は、ターボモレキュラポンプ（ＴＭＰ）６１と、ルーツポンプ６２とを含む。排気システム６０は、ＴＭＰ６１と、ルーツポンプ６２との間に形成される中間的な負圧を用いてプラズマ生成装置１０のサンプリングチェンバー１２の内圧も制御するデュアルタイプである。
　排気システム６０により減圧されたサンプリングチェンバー１２にはサンプリング装置９０を介してプロセスチャンバー７１からのサンプルガス９のみが流入し、サンプリングチェンバー１２の内部でプラズマ１９が形成される。チェンバー１２はマクロプラズマでもなく、ナノプラズマでもない中間領域のマイクロプラズマの生成を目的として設計されている。マイクロプラズマ１９の一例は、大きさが数ｍｍ程度から１００μｍ程度の領域に広がるプラズマである。さらに、この程度のサイズのプラズマ１９を生成することを目的とするため、プラズマ生成ユニット１０においては、アルゴンガスなどのアシストガス（サポートガス）は用いずに、サンプルガス９のみにより分析用のプラズマ１９が生成される。サンプリングチェンバー１２の壁体１２ａは誘電性の部材（誘電体）から構成されており、その一例は、石英（Ｑｕａｒｔｚ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）および窒化ケイ素（ＳｉＮ３）などのプラズマに対して耐久性が高い誘電体である。
　また、サンプリングチェンバー１２は、マイクロプラズマ１９の生成に適した小型のチェンバーであり、例えば、サンプリングチェンバー１２の全長は１－１００ｍｍ、直径は１－１００ｍｍであってもよい。全長および直径は、５ｍｍ以上であってもよく、１０ｍｍ以上であってもよく、８０ｍｍ以下であってもよく、５０ｍｍ以下であってもよく、３０ｍｍ以下であってもよい。サンプリングチェンバー１２の容量は、１ｍｍ３以上であってもよく、１０５ｍｍ３以下であってもよい。サンプリングチェンバー１２の容量は、１０ｍｍ３以上であってもよく、３０ｍｍ３以上であってもよく、１００ｍｍ３以上であってもよい。サンプリングチェンバー１２の容量は、１０４ｍｍ３以下であってもよく、１０３ｍｍ３以下であってもよい。この程度のサイズの空間であれば、チャンバー内に配置された電極１７により空間内部の電位（電場）の制御を容易に行える。
　プラズマ生成ユニット１０のプラズマ生成する機構（ＲＦ供給機構）１３は、サンプリングチェンバー１２の内部で、電極を用いずに、また、プラズマトーチを用いずに、誘電性の壁体構造１２ａを介して電場および／または磁場によりプラズマ１９を生成する。ＲＦ供給機構１３の一例は高周波（ＲＦ、Radio Frequency）電力でプラズマ１９を励起する機構である。ＲＦ供給機構１３の例としては、誘電結合プラズマ（ＩＣＰ、Inductively Coupled Plasma）、誘電体バリア放電（ＤＢＤ、Dielectric Barrier Discharge）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ、Electron Cyclotron Resonance）などの方式を挙げることができる。これらの方式のプラズマ生成機構１３は、高周波電源１５と、ＲＦ場形成ユニット１４とを含む。ＲＦ場形成ユニット１４の典型的なものは、サンプリングチェンバー１２の代表的な方向、例えば、サンプリングチェンバー１２が円筒状であれば、一方の端面または直径方向に沿って配置されたコイルを含む。
　サンプリングチェンバー（容器）１２の内圧は、ガス分析装置１と共通の排気システム６０、独立した排気システム、またはプロセス装置と共通の排気システムなどを用いて、適当な負圧に制御される。サンプリングチェンバー１２の内圧は、マイクロプラズマ１９が生成されやすい圧力、例えば、０．０１－１ｋＰａの範囲であってもよい。プロセスチェンバー７１の内圧が１－数１００Ｐａ程度に管理される場合、サンプリングチェンバー１２の内圧は、それより低い圧力、例えば、０．１－数１０Ｐａ程度に管理されてもよく、０．１Ｐａ以上、または０．５Ｐａ以上、１０Ｐａ以下、または５Ｐａ以下に管理されてもよい。例えば、サンプリングチェンバー１２は内部が、１－１０ｍＴｏｒｒ（０．１３－１．３Ｐａ）程度に減圧されてもよい。サンプリングチェンバー１２を上記の程度の減圧に維持することにより、サンプルガス９のみで、低温でマイクロプラズマ１９を生成することが可能である。
　プロセスモニター５０（ガス分析装置１）において、監視対象はプラズマプロセスを実施するプロセスチェンバー７１からサンプリング装置９０を介して供給されるサンプルガス９である。このサンプリングチェンバー１２内においては、アーク放電あるいはプラズマトーチなどを用いずに、適当な条件でＲＦ電力を供給することにより、サンプルガス９を導入するだけでプラズマ１９を維持できる。アルゴンガスなどのサポートガスを不要とすることにより、サンプルガス９のみが電離したプラズマ１９を生成して、ガス分析ユニット２１に供給できる。このため、サンプルガス９の測定精度が高く、ガス成分のみならず、成分の定量測定を可能とするガス分析装置１を提供できる。このため、ガス分析装置１を搭載するプロセスモニター（プロセスモニタリング装置）５０においては、プロセス装置のプロセスチェンバー７１の内部の状態を、長期間にわたり、安定して、精度よく監視することができる。
　さらに、長期間にわたり、安定して、精度よく監視するための測定結果をガス分析装置１において取得するためにはサンプリングチェンバー１２内において浮遊電位Ｖｆあるいは帯電電圧が安定したプラズマ１９を生成することも重要である。このガス分析装置１においてはプラズマ１９の浮遊電位を制御することにより、さらに安定した測定を可能としている。
　プロセスモニター５０においては、プロセスチェンバー７１とは独立した、ガス分析専用のサンプリングチェンバー１２によりサンプルガス９のプラズマ１９を生成する。したがって、プロセスチェンバー７１とは異なる条件で、サンプリングおよびガス分析のために適した条件のマイクロプラズマ１９をサンプリングチェンバー１２内で生成できる。例えば、プロセスチェンバー７１にプロセスプラズマあるいはクリーニングプラズマが生成されていないときでも、プロセスチェンバー７１の内部の状態を、サンプルガス９をプラズマ化することにより監視できる。また、サンプリングチェンバー１２は、マイクロプラズマ１９を生成するために適した小型の、例えば、数ｍｍから数１０ｍｍ程度のチェンバー（ミニチュアチェンバー）であってよい。サンプリングチェンバー１２の容量が小さいことにより、分析装置１の全体をコンパクトおよび軽量に纏めることができるとともに、リアルタイム測定に適したガス分析装置１を提供できる。ガス分析装置１は、可搬式であってもよく、ハンディータイプであってもよい。
　プラズマ１９の電位（浮遊電位）を制御する浮遊電位供給機構（供給装置、浮遊電位制御機構）１６は、サンプリングチェンバー１２の内面に沿って配置された円筒状の制御電極１７と、制御電極１７の電位を制御する直流電源１８とを含む。制御電極１７は、周面の一部を欠いた円筒状の形状であってもよく、渦電流の発生を抑制できる。制御電極１７は、サンプルガス９の腐食性に問題がない場合は、ステンレス、ニッケル、モリブデンなどの金属を使用してもよい。サンプルガス９の耐食性を考慮する場合は、耐腐食性の材料であるハステロイ、タングステン、チタン、カーボン（グラファイト）などの耐食性導電材料を用いてもよい。
　サンプリングチェンバー１２は、円筒状であってもよい。このプラズマ生成ユニット１０においては、円筒状のサンプリングチェンバー１２に対し、チェンバー１２を横切る中心軸方向（第２の方向）に直交する直径方向（第１の方向）に、ＲＦ場形成ユニット１４が例えば一方の端面に沿って配置され、中心軸方向（第２の方向）に沿ったチェンバー１２の周方向（第２の方向）に、円筒状の内面に沿って、浮遊電位Ｖｆを制御する電極（第１の電極）１７が配置されている。この構成であれば、浮遊電位を制御する円筒状の制御電極１７の一方の端または両方の端の開口に面して配置されたＲＦ場形成ユニット１４によりプラズマ１９を形成するためのＲＦ場が供給される。このため、プラズマ１９を生成する場と、プラズマ１９の浮遊電位を制御する場との干渉を抑制でき、プラズマ１９を安定して生成できるとともに、浮遊電位を制御しやすい。
　浮遊電位Ｖｆの制御用の電極（第１の電極）１７は、円筒状であってもよく、円筒の一部を欠いた形状であってもよく、半円筒状、平面（平板）の組み合わせなどであってもよい。ＲＦ場形成ユニット１４により供給されるＲＦ場により、マイクロプラズマ１９を第１の電極１７に囲われた範囲に浮遊させるように形成することにより、第１の電極１７によりマイクロプラズマ１９の電位制御が容易となる。特に、マイクロプラズマ１９のサイズ（マイクロプラズマ１９が生成される空間のサイズ）であると、電極１７とＲＦ場形成ユニット１４とを直交するような配置として、電極１７の一方の端あるいは両方の端からＲＦ場を供給することにより電極１７の内部にプラズマ１９を生成できる。浮遊電位Ｖｆを制御する電極１７とＲＦ場形成ユニット１４との配置は上記に限定されないが、これらを直交するように配置することは、相互の干渉を抑制して効率よくプラズマ１９を生成するとともに、生成されたプラズマ１９の浮遊電位（浮遊電圧）Ｖｆを制御するために適した配置の１つである。
　分析ユニット２１の制御ユニット（制御装置）５１は、プロセス監視装置５０である分析装置１の制御ユニットを兼ねていてもよい。制御装置５１は、フィルターユニット（フィルター）２０の制御を行うフィルター制御ユニット（フィルター制御機能、フィルター制御装置）５３と、ディテクタユニット（ディテクタ）３０の制御を行うディテクタ制御ユニット（ディテクタ制御機能、ディテクタ制御装置）５４と、管理制御装置（管理装置、管理機能、管理ユニット）５５とを含む。制御ユニット５１は、メモリ５７およびＣＰＵ５８を含むコンピュータ資源を備えていてもよく、制御ユニット５１の機能はメモリ５７に記録されたプログラム５９で提供されてもよい。プログラム（プログラム製品）５９は、適当な記録媒体に記録して提供されてもよい。
　本例の分析ユニット２１は質量分析型、特に、四重極質量分析型であり、フィルターユニット２０は四重極フィルターである。フィルター制御ユニット５３は、四重極に対して高周波および直流を印加する駆動ユニット（ＲＦ／ＤＣユニット）としての機能を含む。フィルターユニット２０は、マイクロプラズマ１９として供給されるイオン化されたサンプルガス（イオン流）８を質量電荷比によりフィルタリングする。ディテクタ制御ユニット５４は、フィルターユニット２０を通過したイオンによりディテクタユニット（検出ユニット、コレクターユニット、ディテクタ）３０、例えば、ファラデーカップで生成されるイオン電流を捉えてサンプルガス９に含まれる成分を検出する機能を含む。
　管理制御装置（管理制御ユニット）５５は、分析ユニット２１により実行される測定（検出）モードを制御する。測定モードには、サンプルガス９に含まれる主要な成分を短時間で測定するモード、サンプルガス９に含まれる全ての成分を比較的長い時間で測定するモード、サンプルガス９の特定の１または複数の成分を検出するモード、成分が判明しているテストガスがサンプルガスとして供給されたときに、その成分を所定のモードで検出してフィルターユニット２０およびディテクタユニット３０の設定を変更したり、測定結果をキャリブレーションするモードなどが含まれる。管理制御ユニット５５は、測定対象の成分の比率が高すぎたり低すぎたりすることによりディテクタ３０の適当な感度が得られる範囲で測定結果が得られないときに、分析ユニット２１にイオン流８として流入するプラズマ１９の量を制御する、あるいは制御するようにプラズマ１９の浮遊電位Ｖｆの変更を要請する機能を備えていてもよい。
　プラズマ生成ユニット１０を制御するプラズマ生成制御ユニット（プラズマ生成制御装置、生成制御装置）１１はプログラマブルな制御装置であってもよく、サンプリングチェンバー１２においてプラズマ１９を生成するための高周波電源１５の周波数、電圧などを制御する機能（ＲＦ制御ユニット）１１ａと、浮遊電位供給機構１６の制御電極１７に供給される電圧を制御する機能（プラズマ電位制御ユニット、電位制御装置、電圧制御装置）１１ｂとを含む。プラズマ生成制御ユニット１１は、排気システム６０との接続ラインに設けられた圧力制御弁６５によりサンプリングチェンバー１２の内圧を制御する機能１１ｃを備えていてもよい。これらのファクターを制御することにより、プロセスチェンバー７１において実施されるプロセスの種類が変わったり、分析ユニット２１の制御装置５１の管理ユニット５５からの要求に基づいてプロセスの状態が変化しても、サンプリングチェンバー１２内にプラズマ１９を安定して生成することができる。したがって、分析装置１を含むプロセス監視装置５０により継続してサンプルガス９を分析し、プロセスを監視できる。
　電位制御ユニット１１ｂは、チェンバー１２の内面に沿って配置された第１の電極１７により、プラズマ１９の浮遊電位Ｖｆを、チェンバー１２から分析ユニット２１にプラズマ１９がイオン流８として流入するように制御する。サンプルガス９のプラズマ１９の正イオンの検出および計測を行う場合は、プラズマ電位（浮遊電位）を四重極電場の中心電位に対して＋５～１５Ｖ程度、プラス（プラス電位、正電位）に浮遊させるように制御電極１７に電圧を供給する。フィルターユニット２０の中心電位に対して、プラズマ１９の浮遊電位Ｖｆを正電位に保持することにより、フィルターユニット２０に対し、プラズマ１９，すなわち、検出対象の正イオンを供給しやすくなり、精度の高い検出または計測が可能となる。四重極の中心電位は、例えば、迷走イオンや迷走電子の検出によるノイズを低減させるため、正イオン検出の時には＋１０Ｖ以上、例えば、＋１０Ｖ～１００Ｖ程度印加する。負イオンの計測が必要な場合には、イオン源となるプラズマ１９の浮遊電位を接地電位に対して負にバイアスし、ディテクタユニット３０のファラデーカップを接地電位にしてもよい。
　電位制御ユニット１１ｂは、浮遊電位Ｖｆをフィルターユニット２０の中心電位に対して予め設定された所定の電位差ΔＶを備えた基準電位Ｖ０を維持するように設定する第１の制御ユニット（制御装置）１１ｘと、基準電位Ｖ０に対し、分析ユニット２１の分析結果または分析条件により分析ユニット２１に対するプラズマ１９の流入量が変化するように浮遊電位Ｖｆを上下に変動させる第２の制御ユニット（制御装置）１１ｙとを含む。すなわち、電位制御ユニット１１ｂは、浮遊電位Ｖｆをフィルターユニット２０の中心電位に対して予め設定された所定の電位差ΔＶを備えた基準電位Ｖ０を維持し、要求があると、この基準電位Ｖ０に対し、分析ユニット２１の分析結果または分析条件により分析ユニット２１に対するプラズマ１９の流入量が変化するように浮遊電位Ｖｆを上下に変動させるように構成されている。
　例えば、管理制御ユニット５５に、分析ユニット２１によりサンプルガス９に含まれる主要な成分を短時間で測定するモードが設定されていれば、電位制御ユニット１１ｂは第２の制御機能１１ｙにより基準電位Ｖ０に対して浮遊電位Ｖｆを電位差が大きくなる方向に変化させて分析ユニット２１との間に大きな電圧勾配を作り、プラズマ１９の流入量の拡大を図ることができる。逆に、管理制御ユニット５５にサンプルガス９に含まれる全ての成分を比較的長い時間で測定するモードが設定されていれば、電位制御ユニット１１ｂは第２の制御機能１１ｙにより基準電位Ｖ０に対して浮遊電位Ｖｆを電位差が小さくなる方向に変化させて分析ユニット２１との間の電圧勾配を縮小し、分析ユニット２１に対するプラズマ１９の流入量の縮小を図ってもよい。管理制御ユニット５５が、測定対象の成分の比率が高すぎたり低すぎたりすることによりディテクタ３０の適当な感度が得られる範囲で測定結果が得られないときに、電位制御ユニット１１ｂに対し、チェンバー１２内のプラズマ１９と分析ユニット２１との間に適当な電圧勾配が作られるような浮遊電位Ｖｆとなるように要求を出し、電位制御ユニット１１ｂが電極１７の電位を制御して適当な浮遊電位Ｖｆをプラズマ１９に設定してもよい。
　図３に、分析装置１のプラズマ生成装置１０の浮遊電位Ｖｆの制御方法の概要をフローチャートにより示している。ステップ８１において、電位制御ユニット１１ｂが浮遊電位Ｖｆの変更の要請を受けていない場合は、ステップ８２において予め設定されている基準電位Ｖ０、例えば、四重極電場の中心電位に対して＋５～１５Ｖ程度の範囲のいずれかの値に設定する。分析装置２１の管理制御ユニット５５などから浮遊電位Ｖｆの変更の要請がある場合は、それに対応する。例えば、ステップ８３において、分析ユニット（分析器）２１のフィルター２０に対し、イオン流８として流入するマイクロプラズマ１９の流入量の増加の要請のある場合は、ステップ８４において、浮遊電位Ｖｆを電位差が拡大する（大きくなる、開く）方向、例えば、さらに高電位になるように設定する（変動させる）。ステップ８５において、プラズマ１９の流入量の減少（削減）の要請がある場合は、ステップ８６において、浮遊電位Ｖｆを電位差が縮小する（少なくなる）方向、例えば、低電位になるように設定する（変動させる）。流入量を示す要求ではなく、例えば、管理制御ユニット５５から短時間測定あるいは精密測定などのモードの変化に伴う要請がある場合は、ステップ８７において、所定の測定モードに適した浮遊電位Ｖｆを設定する。
　この制御方法は一例であり、プラズマ生成装置１０は、チェンバー１２内に配置された浮遊電位制御用の電極１７を含む電位制御機構（電位供給機構、電位供給装置）１６を備えているので、プラズマ生成装置１０を用いたアプリケーションの要求により、チェンバー１２から供給されるマイクロプラズマ１９の電位を自由に調整することができる。
　なお、余分な迷走電子（負の電荷）によるノイズ成分の検出を防ぐために、フィルターユニット（質量分析計）２０およびディテクタユニット（ファラデーカップ）３０は、簡単にはパイプなどのシールドで囲ってもよい。また、上記では、四重極タイプの質量分析装置を例に説明しているが、フィルター部２０は、イオントラップ型であってもよく、ウィーンフィルターなどの他のタイプであってもよい。また、フィルター部２０は、質量分析型に限らず、イオン移動度などの他の物理量を用いてガスの分子または原子をフィルタリングするものであってもよい。また、ガス分析ユニットは、発光分析ユニットなどの光学分析装置であってもよい。プラズマ生成装置の一例としてガス分析装置に用いられる例を示しているが、マイクロプラズマはガス分析に限らず、微細加工、ヘルスケアなどにおけるバクテリアの不活性化など、多種多様なアプリケーションへの適用が現在検討されており、それらについても本発明は有効である。
　また、上記においては、本発明の特定の実施形態を説明したが、様々な他の実施形態および変形例は本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者が想到し得ることであり、そのような他の実施形態および変形は以下の請求の範囲の対象となり、本発明は以下の請求の範囲により規定されるものである。

Claims (13)

  1. 　マイクロプラズマの生成装置であって、
    　誘電性の壁体構造を備え、プラズマ化するガスが流入するチェンバーと、
    　前記誘電性の壁体構造を介して電場および／または磁場により前記チェンバー内でプラズマを生成するＲＦ供給機構と、
    　前記チェンバーの内面に沿って配置された第１の電極を含む、浮遊電位供給機構とを有する、プラズマ生成装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記ＲＦ供給機構は、前記チェンバーに対し第１の方向に配置されたＲＦ場形成ユニットを含み、
    　前記第１の電極は、前記チェンバーに対し第２の方向に配置された電極を含む、プラズマ生成装置。
  3. 　請求項１または２において、
    　前記チェンバーは円筒状であり、
    　前記第１の電極は、周面の一部を欠いた円筒状の電極を含む、プラズマ生成装置。
  4. 　請求項１ないし３のいずれかにおいて、
    　前記誘電性の壁体構造は、石英、酸化アルミニウムおよび窒化ケイ素の少なくともいずれかを含む、プラズマ生成装置。
  5. 　請求項１ないし４のいずれかにおいて、
    　前記ＲＦ供給機構は、誘電結合プラズマ、誘電体バリア放電および電子サイクロトロン共鳴の少なくともいずれかによりプラズマを発生する機構を含む、プラズマ生成装置。
  6. 　請求項１ないし５のいずれかに記載のプラズマ生成装置と、
    　前記チェンバーに測定対象のサンプルガスを供給するサンプリングユニットと、
    　生成された前記プラズマを介して前記サンプルガスを分析する分析ユニットと、
    　前記浮遊電位供給機構により、前記プラズマの浮遊電位を、前記分析ユニットに前記プラズマが流入するように制御する電位制御ユニットとを有する、ガス分析装置。
  7. 　請求項６において、
    　前記電位制御ユニットは、前記分析ユニットの分析結果または分析条件により流入量を可変するように前記プラズマの浮遊電位を制御するユニットを含む、ガス分析装置。
  8. 　請求項６または７において、
    　前記サンプリングユニットは、前記チェンバーに前記サンプリングガスのみを供給し、前記チェンバー内で前記サンプリングガスのみにより前記プラズマが生成される、ガス分析装置。
  9. 　請求項６ないし８のいずれかにおいて、
    　前記分析ユニットは、前記プラズマ中のイオン化したガスをフィルタリングするフィルターユニットと、
    　フィルタリングされたイオンを検出するディテクタユニットとを含み、
    　前記電位制御ユニットは、前記プラズマの浮遊電位を、前記フィルターユニットの中心電位に対してプラス電位に維持するユニットを含む、ガス分析装置。
  10. 　請求項６ないし９のいずれかに記載のガス分析装置を有する、プロセスモニタリング装置。
  11. 　ガス分析装置の制御方法であって、
    　前記ガス分析装置は、測定対象のサンプルガスが流入するマイクロプラズマの生成装置と、前記生成装置により生成されたプラズマを介して前記サンプルガスを分析する分析ユニットとを含み、
    　前記生成装置は、誘電性の壁体構造を備え、前記サンプルガスが流入するチェンバーと、前記誘電性の壁体構造を介して電場および／または磁場により前記チェンバー内でプラズマを生成するＲＦ供給機構と、前記チェンバーの内面に沿って配置された第１の電極を含む浮遊電位供給機構とを含み、
    　当該方法は、前記浮遊電位供給機構により、前記プラズマの浮遊電位を、前記分析ユニットに前記プラズマが流入するように制御することを含む、方法。
  12. 　請求項１１において、
    　前記制御することは、前記分析ユニットの分析結果により流入量を可変するように前記プラズマの浮遊電位を制御することを含む、方法。
  13. 　請求項１１または１２において、
    　前記分析ユニットは、前記プラズマ中のイオン化したガスをフィルタリングするフィルターユニットと、フィルタリングされたイオンを検出するディテクタユニットとを含み、
    　前記制御することは、前記プラズマの浮遊電位を、前記フィルターユニットの中心電位に対してプラスに維持することを含む、方法。
     
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