絶縁プローブ法によるRF放電プラズマのモニタリングにおける検出感度の改善

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650058
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 出口 幹雄 新居浜工業高等専門学校, 電子制御工学科, 講師 (20280472)
• Keywords: プラズマプロセス / プロセシングプラズマ / 反応性プラズマ / モニタリング / 絶縁プローブ

Research Abstract

絶縁プローブ法によって、半導体プラズマプロセス等に幅広く用いられているRF放電プラズマの計測・モニタリングを行う場合、プローブ電圧に変化を与えた場合の、プローブ電流信号に含まれるのRF基本波成分の振幅・位相の変化を解析することにより、電子温度・プラズマ密度・プラズマの空間電位振動の振幅・シースにかかる平均電圧を見積もることができる。また、プローブ電流の検出に、RFの半波長の長さの伝送線路の性質を応用することにより、測定系の設置上の自由度が増し実用性に優れたプローブ測定系を構成できる。
この測定法を実際のプロセス装置でもちいられているような、kWオーダーのRFパワーが印加されたプラズマにおいても適用できるようにするため、プローブを2本用い、一方を測定用プローブ、他方を参照用プローブとして、それぞれのプローブ電流信号を差し引いて、定常状態におけるプローブ電流信号を小さく抑え、定常値に対する信号の変化分の割合を大きくし、プローブ電圧印加によるプローブ電流の変化分の検出感度を実効的に大きくできるように、測定系の改善を図った。これによって、13.56MHzのRF放電プラズマにおいて、プローブ電流変化分の検出のダイナミックレンジを約60dBに改善することができた。さらに、プローブ電流とその変化分の振幅・位相の分析を、同期樹皮の原理を応用して、RFミキサを用いて電子回路的に行えるようにすることにより、ダイナミックレンジを80dB以上得ることができることが分かった。

Research Products

• [Publications] M.Deguchi, R.Itatani: "Simple Monitoring Method for RF Plasmas by the Insulated Pulse Probe Method"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.41. 4700-4719 (2002)
• [Publications] M.Deguchi, R.Itatani: "Insulated Modulation Probe Method for Monitoring RF Plasmas"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.41. 4720-4728 (2002)
• [Publications] M.Deguchi, R.Itatani: "Insulated Probe Method Using Transmission Line for Monitoring Processing Plasmas"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.41. 5424-5431 (2002)