(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力で生成されたプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法において、前記プラズマ中に通電によって加熱される加熱プローブを挿入し、前記加熱プローブの熱時定数より短い周期を持つパルス電圧を前記加熱プローブに加えて熱電子を放出する程度に加熱して前記放出した熱電子の有するプラズマ振動数が前記高周波電力の周波数よりも高い状態にすると共に前記パルス電圧の有電圧期と無電圧期における浮動電位差を、前記パルス電圧の電位を種々変更しつつ検出し、この検出値に基づいて前記プラズマ中の電子エネルギー分布を求めるようにしたことを特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法。
【請求項２】
高周波電力によって生成されるプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置において、前記プラズマ中に挿入される加熱プローブと、前記加熱プローブにパルス高さが可変になされたパルス電圧を印加して熱電子を放出する程度に前記加熱プローブを加熱するパルス電源と、前記パルス電圧の有電圧期と無電圧期における浮動電位差を検出する検出手段と、前記検出手段の検出値に基づいて前記プラズマ中の電子エネルギー分布を求める演算手段とを備えたことを特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置。
【請求項３】
高周波電力によって生成されるプラズマ領域中の電子エネルギー分布を測定する測定装置において、
前記プラズマ領域中に挿入され、パルス電圧の印加により加熱されるプローブ部を有する加熱プローブと、
前記加熱プローブにパルス電圧を印加して、前記プローブ部を熱電子が放出可能な状態まで加熱するバッテリーを電源とするパルス電源と、
１つの基板上に集積化された回路素子により構成され、前記パルス電圧の有電圧期（Ｈレベル）と無電圧期（Ｌレベル）における浮遊電位差を検出する検出部と、
前記検出部に一体的若しくは別体の基板上に構成され、前記検出部で求められた測定データをデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、
電気信号と光信号の相互変換機能と通信機能を有し、前記Ａ／Ｄ変換部からの測定データを光信号に変更して送信する、若しくは、受信した光信号の制御信号を電気信号に変換する第１の光信号変換部と、
電気信号と光信号の相互変換機能と通信機能を有し、前記第１の光信号変換部より送信された測定データを電気信号に変換する、若しくは、制御信号を光信号に変換する第２の光信号変換部と、
前記第２の光信号変換部により与えられた測定データに基づいて、前記プラズマ領域中の電子エネルギー分布を求める演算部と、
前記演算部により求められた電子エネルギー分布を表示する表示部とを備えた事を特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波電力で生成されるプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマＣＶＤ法やプラズマスパッタリング法による半導体デバイスの酸化膜の形成など、プラズマを利用した反応生成物の成膜装置においては、安定で再現性の良いプラズマの発生が不可欠であり、そのためにはプラズマ中の電子エネルギー分布の測定及び制御が極めて重要である。特に、これらのプラズマはほとんどの場合、高周波電力で生成されるが、この高周波プラズマ中での電子エネルギー分布の測定及び制御がとりわけ重要である。
そこで、従来からプラズマの発生雰囲気中にプローブ或いは加熱プローブを挿入し、これによって捕集された電子電流がプローブのバイアス電圧及びプラズマエネルギーの１つであるプラズマ電子温度と一定の関係を有することを利用してプラズマ電子温度を測定する方法が広く採用されている。
【０００３】
しかしながら、これらの方法には、プラズマ中に常に存在する高周波電位振動のプローブへの影響を除去するために複雑な防御回路を設置する必要があるなどの欠点がある。
すなわち、プローブによりプラズマから電子電流を捕集することにより電子温度を決定する従来法においては、プローブの電圧−電流特性が、本来非線形であるために、電源電圧の高周波振動にともなってプラズマ電位が振動すると、整流電流が同時にプローブに捕集されてしまう。このため、プローブにより捕集される電流は、電子温度を正しく反映している電子電流とは大きく相違したものとなり、これによる電子温度の測定は原理的に不可能となる。
【０００４】
そのため、従来方法ではこの整流電流を除去するために、プローブ回路に新たに高周波電流除去回路を付け、プラズマ中の振動電圧と同じ大きさで逆位相の高周波電圧をプローブに印加することにより、整流電流の流れることを防止している。しかしながら、この方法では、プローブに印加すべき逆位相の電圧値がプローブとプラズマ間に存在するシースの容量に依存するため、正確に求めることは難しく、広いプラズマ領域においてプラズマ電位と正確に同値で逆位相の電圧をプローブ回路に印加することは不可能に近い。
そこで、本発明者は、先の出願（特開平２−３００９８号公報）において、プローブから熱電子を放出し得るような状態に維持し、これに交流の半波電圧を印加して、有電圧期と無電圧期のよう浮動電位差を求め、これに基づいてプラズマ電子温度を測定する方法を提案した。
【０００５】
しかしながら、この方法によれば、マックスウェル分布において平均エネルギーに相当する電子温度しか測ることができず、それ以外の一般的な電子エネルギー分布に関しては測定することができない、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、高周波プラズマ中の電子エネルギー分布を求めることができる電子エネルギー分布の測定方法及びその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、高周波電力で生成されたプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法において、前記プラズマ中に通電によって加熱される加熱プローブを挿入し、前記加熱プローブの熱時定数より短い周期を持つパルス電圧を前記加熱プローブに加えて熱電子を放出する程度に加熱して前記放出した熱電子の有するプラズマ振動数が前記高周波電力の周波数よりも高い状態にすると共に前記パルス電圧の有電圧期と無電圧期における浮動電位差を、前記パルス電圧の電位を種々変更しつつ検出し、この検出値に基づいて前記プラズマ中の電子エネルギー分布を求めるようにしたことを特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法である。
請求項２に係る発明は、上記方法発明を実施するための装置発明であり、高周波電力によって生成されるプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置において、前記プラズマ中に挿入される加熱プローブと、前記加熱プローブにパルス高さが可変になされたパルス電圧を印加して熱電子を放出する程度に前記加熱プローブを加熱するパルス電源と、前記パルス電圧の有電圧期と無電圧期における浮動電位差を検出する検出手段と、前記検出手段の検出値に基づいて前記プラズマ中の電子エネルギー分布を求める演算手段とを備えたことを特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置である。
請求項３に規定する発明は、高周波電力によって生成されるプラズマ領域中の電子エネルギー分布を測定する測定装置において、前記プラズマ領域中に挿入され、パルス電圧の印加により加熱されるプローブ部を有する加熱プローブと、前記加熱プローブにパルス電圧を印加して、前記プローブ部を熱電子が放出可能な状態まで加熱するバッテリーを電源とするパルス電源と、１つの基板上に集積化された回路素子により構成され、前記パルス電圧の有電圧期（Ｈレベル）と無電圧期（Ｌレベル）における浮遊電位差を検出する検出部と、前記検出部に一体的若しくは別体の基板上に構成され、前記検出部で求められた測定データをデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、電気信号と光信号の相互変換機能と通信機能を有し、前記Ａ／Ｄ変換部からの測定データを光信号に変更して送信する、若しくは、受信した光信号の制御信号を電気信号に変換する第１の光信号変換部と、電気信号と光信号の相互変換機能と通信機能を有し、前記第１の光信号変換部より送信された測定データを電気信号に変換する、若しくは、制御信号を光信号に変換する第２の光信号変換部と、前記第２の光信号変換部により与えられた測定データに基づいて、前記プラズマ領域中の電子エネルギー分布を求める演算部と、前記演算部により求められた電子エネルギー分布を表示する表示部とを備えた事を特徴とするプラズマ中の電子エネルギー分布の測定装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法及びその装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明方法で用いるエミッシブプローブ法を説明するための原理図、図２はプラズマを生成する高周波電力の電圧が正位相の時と逆位相の時のプローブ電流を示すグラフ、図３は加熱プローブにパルス電圧を印加した時のプローブ電流の変化を示すグラフ、図４は本発明の電子エネルギー分布の測定装置を示すブロック構成図、図５は加熱プローブにパルス電圧が印加された時の状態を示す図、図６は本発明方法の原理を説明するための説明図である。
【０００８】
まず、本発明の特徴とするところは次の点にある。すなわち、図１に示すように真空引き可能になされた高周波プラズマ発生容器２内にて発生したプラズマＰ中に円弧状に露出された加熱プローブ（フィラメント）４を浮動状態で差し込む。ここで先の特開平２−３００９８号公報の技術では、この加熱プローブ４に交流半波電圧を印加していたが、本発明では上記交流半波電圧に代えてパルス電圧ＶPPを印加し、更に、このパルス高さＶH を種々変更して、その都度、データを取るようにしている。この場合、例えばパルス幅Ｗ１及びパルス間幅Ｗ２はそれぞれ１０〜１５μｓｅｃ及び２０〜３５μｓｅｃに設定され、その周波数は２０〜３０ｋＨｚ程度になっている。すなわち、本発明では、上記加熱プローブ４に有電圧期と無電圧期とを有する上記パルス電圧ＶPP（周期はフィラメント熱時定数より充分短いもの）を加えて加熱し、加熱プローブ４から熱電子放出させ、この放出電子数が充分で加熱プローブ４の浮動電位がプラズマＰ中に存在する高周波電位振動に追随できる条件下で、被測定量はこの放出電子電流の影響を受けないように上記パルス電圧ＶPPの有電圧期と無電圧期における加熱プローブ４の浮動電位の差ΔＶF とすることにより、前記従来法の各種の欠点の一掃を図ったものである。次に、本発明の測定原理について説明する。
【０００９】
図１に示すように、プラズマ発生容器２内に各周波数ωS の高周波電力で生成されたプラズマＰがあり、その中に加熱プローブ４を挿入し、パルス高さがＶH のパルス電圧ＶPPで加熱する。この時、放出電子飽和電流ＩESが以下に示す数１の式の条件を満足していれば、加熱プローブ４の浮動電位はプラズマ中の高周波電位振動に追随できる。
【００１０】
【数１】
0004724325.tif 000002
【００１１】
ここでωPEは放出電子が持つプラズマ振動数（電子密度ｎE ）、εO は真空中の誘電率、ｅ及びｍは電子電荷及び質量、ＡP はプローブ表面積、ＴW はプローブ温度、ｋはボルツマン定数である。
上記数１の関係は放出電子のプラズマ振動数が、プラズマ中の電位振動数よりも充分大きいことを意味するが、この条件下ではプラズマ中の振動電位に放出電子はすみやかに追随し、加熱プローブ４とプラズマＰ間には高周波の電位振動が存在しなくなる。この様子を図２に示した。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ高周波電源電圧が正位相及び逆位相の時の放出電子電流ＩE 及び捕集電子電流ＩC の特性を示したものである。ここで放出電子電流とはフィラメントから放出される熱電子の作る電流であり、捕集電子電流とはプラズマ電子がフィラメントプローブに到達して形成される電流であり、これらの両電流の方向は互いに逆向きである。プラズマ電位がそれぞれの位相に応じてＶP1からＶP2に変化しても数１の条件下では放出電子がすみやかにプラズマ電位の振動に追随し、放出電子電流及び捕集電子電流特性は横幅に沿って平行移動した形となる。尚、図２中において、いずれか一方の電流、例えば放出電子電流ＩE の正負は、本発明の理解を容易にするために逆に記載されている。
【００１２】
従って、プローブが浮動状態にある場合には、プラズマ電位がＶP1からＶP2間で振動するとその浮動電位はＶF1とＶF2  間で振動する。それ故に、プローブとプラズマ間には高周波の振動電位差は存在しなくなり、プラズマから捕集される電子は振動電位を見ずに常に同一の電位差ＶP1−ＶF1（＝ＶP2−ＶF2）を見ることから捕集電子電流は高周波振動電圧の影響を受けなくなるので、この捕集電流は正しく電子温度（電子エネルギー）を反映していることになる。
このような条件下でパルス電圧Ｖ  の有電圧期と無電圧期におけるプローブの浮動電位差ΔＶF の値は図３に示すようにＩES＜ＩCS（ＩCSは捕集電子飽和電流）の領域では捕集電子電流−電圧特性の勾配に依存する。この勾配は、電子温度がＴe であれば１／ｋ・Ｔe の値であるので結局、図３のようにＶH に対する浮動電位差ΔＶF を測定することにより電子温度は次の数２の式より求めることができる。
【００１３】
【数２】
0004724325.tif 000003
【００１４】
尚、数２を用いて電子温度を測定する方法については、特願昭６２−２１８３７３号にて既に出願済である。また、浮動電位を測定する場合には、パルス電圧ＶH による変化以外にプラズマ電位の振動に呼応した電位振動が浮動電位に含まれるので、この振動成分をフィルター等で除去しなければならない。通常、高周波電源の各周波数ωS とパルス電圧ＶH の周波数は、極端に相違するのでこのフィルターリングは容易である。
上記説明は、先の出願（特開平２−３００９８号公報）においても説明されたように、電子温度を測定するための方法であるが、本発明では電子のエネルギー分布を測定するために前述したように、パルス電圧ＶPPのパルス高さＶH を種々変更させる。この測定装置を図４に示す。
【００１５】
図４中において、２は真空引き可能になされた高周波プラズマ発生容器（以下、チャンバーとも称す）であり、この容器２内に例えば１３．５６ＭＨｚや２７ＭＨｚの高周波電源６に接続された平行平板電極８が設置されている。そして、この容器２内にプラズマガスとして例えばＡｒガスを導入し、両電極８、８間にプラズマＰが立てられる。
そして、この発生容器２の側壁に、先に図２を参照して説明した加熱プローブ４が絶縁体１０を介して浮動的に取り付けられ、このタングステンフィラメントよりなる加熱プローブ４は、プラズマＰ内に挿入される。そして、この加熱プローブ４にパルス電源１４が接続され、上記加熱プローブ４に図１にて説明したようなパルス電圧Ｖを印加して加熱するようになっている。
【００１６】
一方、加熱プローブ４の浮動電位がどの程度の高周波振動に追随できるかは外部回路にも依存し、これは加熱プローブ４の回路全体がアースに対して持つ浮遊容量によって決まる。従って、加熱プローブ４の浮動電位ができる限り高い周波数でも振動し得るようにするためには、この浮遊容量による影響を極力除去する必要がある。その一つの方策として図４に示す回路例では、上記パルス電源１４に接続されたダミープローブ１８を設置している。そして、上記加熱プローブ４の浮動電位の測定は差動電圧増幅器１９を通して、ダミープローブ１８との差電位を、浮動電位差を検出するための検出手段であるシンクロスコープ２０で測定する方法を用いている。このように、ダミープローブ１８との差電位を取ることにより、加熱プローブ４がアースに対して持つ浮遊容量の影響を除去することができる。尚、フィルター２２は加熱プローブ４に現れる高周波振動を除去し、またプラズマ自体が発するノイズを除去するためのものである。このようにして、シンクロスコープ２０に加熱プローブ４の加熱電圧による浮動電圧の変化の波形が得られ、この浮動電位差やパルス電圧やプローブ浮動電位などから、後述するように電子のエネルギー分布を求める。
【００１７】
この時の電子のエネルギー分布を求める演算は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる演算部２４で行なわれ、その結果は、例えば液晶パネル等よりなる表示部２６に表示される。
さて、このような測定装置を用いて行なわれる電子エネルギー分布の測定方法について説明する。
図５は上記加熱プローブ４とこれに印加されるパルス電圧ＶPPを模式的に示す模式図であり、これは図１に対応するものである。図６はパルス電圧ＶH とプローブ電流ｉとの関係を示すグラフであり、これは図３に対応するものである。
まず、図５に基づいてエミッシブプローブ法の原理からプローブ捕集電流（電流密度）−電圧特性ｉ（Ｖ）を求める方法について説明する。
ここで、ＶH はパルス電圧のパルス高さ、ＶF はプローブ浮動電位、ΔＶF は浮動電位差である。
まず、加熱プローブ４の長さをＬ、プローブフィラメントの直径を２ｒとすると、プローブの電位は常に浮遊状態にある。このため、パルス電圧ＶPPの有電圧期（Ｈレベル）と無電圧期（Ｌレベル）におけるプローブ全捕集電流はどちらの場合とも、プローブ放出電流と同じ値にならなければならない。プローブの電位がプラズマ電位ＶP より低い領域では、この放出電流は、プローブの電位に無関係に一定値ｉES（放出電子飽和電流）となるため、両捕集電流の間の関係は、下記の数３の式のように表すことができる。
【００１８】
【数３】
0004724325.tif 000004
【００１９】
ｉ（Ｖ）は、図１から図３において説明に用いているプローブ捕集電流ＩC と同義であるが、ここでの原理説明をできる限り明確にするためにｉ（Ｖ）を用いている。また、同様な理由により、放出電流にはｉESを用いている。
数３の左辺はパルス電圧ＶPPがＶH の時（有電圧期）のプローブ全捕集電流を示し、右辺はパルス電圧が０ボルトの時（無電圧期）のプローブ全捕集電流を示す。また、ｒは加熱プローブ４の半径を示す。
上記数３の左辺を変形すると以下の数４の式のようになる。
【００２０】
【数４】
0004724325.tif 000005
【００２１】
従って、数３の右辺と数４との関係より、下記の数５の式が求まる。
【００２２】
【数５】
0004724325.tif 000006
【００２３】
そして、上記数５を変形すると、下記の数６の式が求まる。
【００２４】
【数６】
0004724325.tif 000007
【００２５】
ここで、図６を用いてエミッシブプローブ法の解析を行なう。
まず、点Ａの電流Ｉ（ＶF ，ＶH ）は以下の数７の式のように定まる。
【００２６】
【数７】
0004724325.tif 000008
【００２７】
更に、点Ｂの電流Ｉ（ＶF ＋ΔＶF ，ＶH ）は以下の数８の式のように定まる。
【００２８】
【数８】
0004724325.tif 000009
【００２９】
従って、上記数７及び数８との関係より以下の数９の式が定まる。
【００３０】
【数９】
0004724325.tif 000010
【００３１】
そして、以上のようにして求められた上記数６或いは数９にて求められた一般式を変形して微分形式にすると以下の数１０の式が求まる。
【００３２】
【数１０】
0004724325.tif 000011
【００３３】
この数１０よりＶH に対するΔＶF 、ＶF の各測定値を用いてｉ（Ｖ）の形を求めることができる。ここで前述のように、パルス電圧ＶPPのパルス高さＶH は例えば５〜５０ボルトの範囲で適宜種々の値に変更され、その都度、ΔＶF 、ＶF を測定する。この場合、パルス高さＶH は、例えば５０ミリボルト単位で少しずつ増加、或いは減少させてその都度、ΔＶF やＶF の測定を行なう。
このようにして、ｉ（Ｖ）が求まると、電子のエネルギー分布の関数Ｆ（Ｅ）は次の数１１の式により求まる。
【００３４】
【数１１】
0004724325.tif 000012
【００３５】
尚、ｋ１は比例定数である。
以上の各数式の演算は前述のように演算部２４（図４参照）で行なわれ、また、求められた関数Ｆ（Ｅ）は、例えば表示部２６にて表示することができる。
以上のようにして電子のエネルギー分布の関数Ｆ（Ｅ）を求めると、例えば図７に示すように表される。図７中において、横軸はエネルギー（Ｅ）、縦軸は電子数（ｎ）をそれぞれとっている。図７に示すように、電子温度の分布はマックスウェル分布に従っているが、本発明方法で求めた電子のエネルギー分布はマックスウェル分布とは大きくずれており、電子のより正確なエネルギー分布を反映している。
【００３６】
尚、前述した実施形態では、測定装置は、ＣＶＤ装置やスパッタリング装置等の成膜装置に搭載することを想定して説明を行っていたが、勿論、これに限定されるものではなく、エッチング装置やアニール装置など高周波電力を印加することによりプラズマを発生させて種々のプラズマ処理を行う装置に搭載して、同等の効果が容易に得られることは勿論である。これらの処理装置のチャンバー（プラズマ領域を生成するチャンバー）の電位に対して、絶縁された状態で加熱プローブと取り付けられて、電位的には浮動状態となっている。
以上説明したように、本発明のプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法及びその装置によれば、加熱プローブに印加するパルス電圧のパルス高さを適宜変更しつつ浮動電位差を求めることにより、高周波プラズマ中の電子のエネルギー分布を適正に求めることができる。
【００３７】
次に、図８を参照して、前述した実施形態における第１の変形例について説明する。ここで、図８に示す構成部位で前述した図４に示した構成部位と同等のものには、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
この第１の変形例は、電子エネルギー分布を求めるための浮動電位差やパルス電圧やプローブ浮動電位等を測定データとして求める測定部４０と、この測定部４０による測定データをワイヤレスで通信するための光通信ボード３４と、着信した光通信ボード３４からの測定データを演算して電子エネルギー分布を求めるためのマイクロコンピュータ等よりなる演算部２４と、表示部２６とで構成される。
【００３８】
前述した図４に示した測定部は、パルス電源１４、ダミープローブ１８、フィルター２２及びシンクロスコープ２０（検出部）等てせ構成していた。これに対して、測定部４０、パルス電源１４、高性能バッテリー３１、検出部２２、Ａ／Ｄ変換ボード３２及び光通信ボード３３で構成している。高性能バッテリー３１は、パルス電源１４に電源を供給する。
また検出部２２は、１つの基板上に集積化された回路素子により構成され、高速処理によりパルス電圧の有電圧期と無電圧期における浮動電位差を検出する。Ａ／Ｄ変換ボードは、検出部２２に一体若しくは別体の基板上に構成され、検出部２２で求められた測定データをデジタル化する。
【００３９】
光通信ボード３３は、Ａ／Ｄ変換ボード３２によりデジタル化された測定データを電気信号から光信号に変更して送信する。また、光通信ボード３４から受信した光信号からなる制御信号を電気信号に変更して、検出部２２の動作を制御することもできる。これは演算部２４をパソコン等により構築することにより、演算処理だけでなく、各測定用部位の制御もすることにより、測定の遠隔化が実現でき、装置の小型化、配置の自由度など種々のメリットが生まれる。
【００４０】
特に、この測定部４０の幾何学的寸法が極力小さくなるように構成して、測定部４０が有するアース電位に対する浮遊容量を極限まで小さくする。また、光通信ボード３３と光通信ボード３４との間で光通信により測定データを伝搬して、演算部２４へ入力する。演算部２４では測定データから電子エネルギー分布が求められ、適宜、その電子エネルギー分布が数値表やグラフとして表示部２６に表示される。このように測定データの伝搬に光通信を用いたことで、測定部４０と演算部２４とが有線接続されていないため、測定部４０のアース電位に対する浮遊容量をさらに小さく（極小化）することができる。
このような浮遊容量の極小化は、プラズマ発生用電源の周波数の測定上限を大きくするものであり、現行に使用する周波数である１３．５６ＭＨｚ及び２７ＭＨｚは、勿論こと、６０ＭＨｚやそれ以上の周波数で生成されるプラズマにおける電子エネルギー分布も測定可能となる。
さらに、測定部４０と演算部２４とのワイヤレス化は、装置構成上で構成部位の配置の分散化や遠隔化ができる他、種々のメリットを得ることができ、高性能、高機能な測定装置を提供する。
【００４１】
次に、図９を参照して、前述した実施形態における第２の変形例について説明する。ここで、図９に示す構成部位で前述した図８に示した構成部位と同等のものには、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。
この測定装置では、チャンバー２が絶縁物２ａで形成されている例である。本発明が提案する電子エネルギー分布の測定方法は、プローブの電位が恒に浮遊状態であり、原理的にプラズマからのプローブ電流を供給して測定する必要が無く、プラズマを発生させるためのチャンバー２が絶縁性の部材により形成されていても測定することができる。例えば、プラズマエッチング装置におけるプラズマを発生させるためのチャンバーは、アルミナ等の絶縁性の部材により形成されている。このような場合でも電子エネルギー分布を測定することもできる。
これは、本発明の電子エネルギー分布の測定がアース電位に対して浮遊状態にある電位のプローブを用いて測定を行っているために実現するものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ中の電子エネルギー分布の測定方法及びその装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
加熱プローブに印加するパルス電圧のパルス高さを適宜変更しつつ浮動電位差を求めることにより、高周波プラズマ中の電子のエネルギー分布を適正に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法で用いるエミッシブプローブ法を説明するための原理図である。
【図２】プラズマを生成する高周波電力の電圧が正位相の時と逆位相の時のプローブ電流を示すグラフである。
【図３】加熱プローブにパルス電圧を印加した時のプローブ電流の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の電子エネルギー分布の測定装置を示すブロック構成図である。
【図５】加熱プローブにパルス電圧が印加された時の状態を示す図である。
【図６】本発明方法の原理を説明するための説明図である。
【図７】電子のエネルギー（Ｅ）と電子数（ｎ）との関係の一例を示すグラフである。
【図８】本発明による第１の変形例の構成を示す図である。
【図９】本発明による第２の変形例の構成を示す図である。
【符号の説明】
２  プラズマ発生器
４  加熱プローブ
６  高周波電源
８  平行平板電極
１４  パルス電源
１８  ダミープローブ
２０  シンクロスコープ（検出手段）
２４  演算部
Ｐ  プラズマ
【図１】
0004724325.tif 000013
【図２】
0004724325.tif 000014
【図３】
0004724325.tif 000015
【図４】
0004724325.tif 000016
【図５】
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【図６】
0004724325.tif 000018
【図７】
0004724325.tif 000019
【図８】
0004724325.tif 000020
【図９】
0004724325.tif 000021