プラズマプロセス中のイオン、ラジカル、中性粒子分析用高感度質量分析／エネルギーアナライザ

Page 1:HAL EQP Systemsプラズマプロセス中のイオン、ラジカル、中性粒子分析用高感度質量分析／エネルギーアナライザ

Page 2:ﾓﾃﾞﾙ EQP プラズマ診断システム■ 高感度ｐｐｍオーダーのイオン、ラジカル、中性粒子を検出■ イオンエネルギー測定範囲標準 100eV 及びオプション 1000eV バージョン■ アピアランスポテンシャルスペクトルプラズマラジカル分析および反応運動研究に最適（出現電位質量分析法）■ アフターグロー研究アフターグローとレーザアブレーション分析に最適■ 正イオンと負イオンの測定■ ラジカル、中性粒子検出英国ハイデン・アナリティカル社のﾓﾃﾞﾙ EQP システムは、プラズマ診断ツールとして開発された、高透過率イオンエネルギーアナライザ付四重極質量分析計です。 このアナライザは、正イオン、負イオン、ラジカル及び中性粒子の詳細な分析に適しており、質量スペクトル、エネルギースペクトル及びアピアランスポテンシャルスペクトルを得ると共に、各強度の時間変化をプロットすることができます。 過渡的な変化やアフターグローも、高速データ処理によって容易に研究することが出来ます。 又、本システムはイオン源やドリフト管からのイオンフラックス分析にも適しています。ﾓﾃﾞﾙ EQP システムはコンパクトで、差動排気ポンプハウジングは、一般的に 70 ℓ/sec ポンプ 1 台とバックポンプ 1 台しか必要ありません。 もしチヤンバーの圧力が130Pa を超える場合は、2 段階又は 3 段階のポンプシステムがご使用になれます。全てのﾓﾃﾞﾙ EQP システムは、20W の並行平板型のRF プラズマチャンバで動作試験後、出荷されます。表紙の写真は、ﾓﾃﾞﾙ EQP システムのハウジングとターボポンプです。

Page 3:動作モードとスペクトル例正イオン、負イオンの分析正イオンと負イオンの質量スペクトルにより、プラズマガスイオンとその崩壊、プロセスガスとその汚染物質反応、及びイオンと基板との反応を含めたプラズマ化学の詳細な情報が得られます。イオンエッチングでは、プロセスガスと基板との反応により、プラズマ内にエッチングの生成物が発生します。 エッチング生成物を分析することにより、正確なエッチング終点検出を調べることができます。プラズマイオンの質量スペクトルにより、従来の残留ガス分析術では避けられないバックグラウンドスペクトルやサンプリング方法による干渉なしに、プラズマ種に関する詳細な情報が得られます。イオンエネルギースペクトルプラズマ種のイオンエネルギー分布は、プラズマの発生に大きく依存しています。 プラズマ電源電力、ガス圧及びガス汚染レベルは、イオンエネルギーに大きく影響します。 イオンエネルギースペクトルの定期的な分析により、プラズマ状態の安定性と再現性に関する詳細な情報が得られます。中性粒子分析ﾓﾃﾞﾙ EQP には、プラズマガス中性粒子分析用の RGA イオナイザを備えています。 イオナイザは抽出口のすぐ後方にあり、高速応答でタイナミックレンジの広い分析が行なえます。ラジカル分析内蔵のイオナイザのイオン化電子エネルギーは、特定の質量について 0 から 150eV までスキャンすることができます。 イオン化が起こる電子エネルギーが、分析した種に対するアピアランスポテンシャル（出現電位質量分析）です。 ラジカル元素のイオン化に十分ではあるが、親分子のイオン化を起こすほどには高くないレベルの電子エネルギーで、ラジカル元素の質量分析を行なうことにより、メインピークからのスペクトルによる干渉を受けないラジカル元素の分析ができます。 これらの分析により、プラズマ化学の詳細な反応運動研究のためのデータが得られます。又、電子付着による負イオン分析は、オプションで準備しております。右のデータは、プラズマ内の H1 及び H2 に対するアピアランスポテンシャルの相違を示しています。 上のグラフは電子エネルギーを 10eV から 25eV に変化させて、H2＋(2amu)をモニタしています。 15.4eV におけるアピアランスに注目してください。 下のグラフでは、H1 (1amu)において同様の電子エネルギースキャンをしています。 2 つのアピアランスポテンシャルに注目してください。 18.1eV では、H2 e-→H1 H 2e-、13.6eV では、H1＋e-→H1 十 2e-となっています。強度は対数表示されています。 プラズマ中の H1 ラジカルは 15eV の電子エネルギーでモニタされ、H2 からの影響がないことが確認できます。

Page 4:モデル EQP システムを使用した分布例イオンエネルギー分布 (ＩＥＤ)右の図は、イオンの経過時間がおよそ RF 周期と等しい酸素プラズマの、O イオン(16amu)のイオンエネルギー分布です。 この分布形態は、RF プラズマに特有の、よく知られた「鞍部」構造を示します。 EQP システムの高透過性により衝突プロセスによる低エネルギーイオンを研究するための重要なシグナルも得ることができます。負イオンと正イオンの質量スペクトル右の図は、1KHz シランプラズマ・デポジションのチャンバ中の、負イオンと陽イオンの質量スペクトルを示しています。 イオンエネルギーは 40eV です。 負イオンの質量スペクトルでは、1 電子が帯電したイオンを観察しているのに対して、陽イオンにおいては二重にイオン化された分子もピークとして検出されています。 負イオンのバックグラウンドシグナルは、散乱したブラズマ電子によるものです。プラズマ状態の変化右のデータは、電カ密度 4W/cm2、27.12MHz のアルゴン/酸素プラズマの O2 イオンのイオンエネルギー分布(IED)を示しています。 ガス圧が高まるにつれ、イオンの衝突が増え、エネルギー分布のピークが低エネルギー側にシフトしています。終点検出ﾓﾃﾞﾙ EQP システムは、リアクティブイオンエッチング(RIE)の終点検出にも使用できます。 たとえば、GaAs/AℓGaAs 多層構造の SiCℓ4 プラズマエッチングにおいて、1000Å下の 50Å層の検出も可能です。 ここでは Aℓイオン(質量 27)の変化を時間軸でプロットすることにより多層構造内の 50Å厚の AℓGaAs 層が明確に識別されました。 このエッチプロセスは、ヘテロ結合デバイスの製造にも使用できます。 本データは、DRA Malvern,UK のご好意により提供されました。参考文献1. J.A.Rees 他、弟 45 回 G.E.C.会議抄録、1992 年 10 月2. Handbook of Plasma Diagnostics(プラズマ診断ハンドブック)、ハイデンアナリティカル社、1992 年3. D.A.O.Hope,Vacuum 第 44 巻 3/4 号 245～248 ページ、1993 年4. A.A.Howling,Appl Phys 書簡、第 62 巻 1341 ページ、1993年5. M.ZeunerおよびJ.Meichsner, lon Kinetics in collisional RF-glowdischarge sheaths, J.Phys.D.に付託、1993 年

Page 5:プラズマイオンとプラズマガスの直接分析パルスカウンティングﾓﾃﾞﾙ EQP は、DN-63-CF 114mm(4 1/2")OD コンフラットタイプフランジ、または DN-40-ISO KF フランジアダプタを介して、プラズマチャンバに接続されます。 このシステムは、ビューポートまたはプラズマ電極を通して、サンプリングするようにも設置できます。EQP の中心部は、入射焦点調節用の DC 四重極入射レンズを備えた 45 度のセクター型エネルギーアナライザです。ここを通過するイオンは単純な曲線の軌跡を描き、実質的には透過帯域内で 100%透過します。 パルスイオンカウント検出システムは、1 秒当たり 8×107 個から 1 個までのイオンのシグナルを測定します。ﾓﾃﾞﾙ EQP システムは、パルスカウントの制御を可能にするゲート入力方式を採用しています。 このパルスゲート制御は、特に高速イベントレーザ誘起イオンの検出やプラズマアフターグロー研究に適しています。パルスジェネレータを使用することで簡単に測定することが可能です。本システムは、ビームチョッピングと飛行時間測定にも使用できます。 イオンの質量/エネルギースペクトルは、任意の過渡的変化中の指定した時間枠で測定することができます。時間分解による質量／エネルギースペクトル(TRMES)の補足例

Page 6:■ 仕様は予告なく変更されることがあります。EQP コントロール電源HAL EQP シリーズ ﾓﾃﾞﾙ EQP 300 ﾓﾃﾞﾙ EQP 500 ﾓﾃﾞﾙ EQP 1000注文コード ６３３０３１ ６３５０３１ ６３１０３１質量範囲(m/z) ３００ ５１０ １０００エネルギー範囲(eV) 100(オプションで 1keV) 100(オプションで 1keV) 100(オプションで 1keV)イオン検出 Ve/-Ve イオン Ve/-Ve イオン Ve/-Ve イオン仕様エネルギーアナライザ : 45 度セクター型透過率 : 透過帯域内では 1OO%分解能 : ±0.75eV 透過帯域内マスフィルタ : トリプルフィルタ(3F タイプ)ポール径 : 6.0mmポール素材 : モリブデンフィルタ長 : 170mmRGA イオン源 : 電子衝撃型イットリアコートイリジウムツインフィラメント検出器 : エレクトロン・マルチプライヤ1～2×107カウント/秒真空保護 : 外部インタロックシステム制御 : データ解析システムには、広範囲のスキャニングとデータ表示機能を備えた、WindowsTMMASsoft PC ソフトウェアを採用RS232,USBおよびイーサネット LAN 通信機能を標準装備オプション 注文コード800 ガウス磁気シールド 6102101000eV エネルギー分析 620100450℃高温オリフィス 614×××(×××は、ミクロン単位の口径)400mm フライトチューブ延長 620200移動機構(可動 100mm) 202500ターボ分子ポンプセット 303702(フレーム、パッキング・ポンプおよびすべての付属品を含む)リアクティブ型ガスポンプセット 303721(腐食性ガスターボポンプおよびフォンブリンオイルロータリーポンブ)販売代理店本 社 〒213-0033 神奈川県川崎市高津区下作延 4-10-10TEL:044-982-3152 FAX:044-982-3152E-mail: info@innovation-science.co.jpWebsite: http://www.innovation-science.co.jp他のプラズマ／イオンモニタ用製品● ﾓﾃﾞﾙ HPR30 プロセスガス・サンプリングシステム● ﾓﾃﾞﾙ IDP イオンデソープションプローブ● ﾓﾃﾞﾙ EQS SIMS プローブ● ﾓﾃﾞﾙ PSM イオンフラックスモニタ