JPH0377030A - 反応気相モニター装置 - Google Patents
反応気相モニター装置Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、カース分光法およびレーザ誘起蛍光法を用い
て、例えばプラズマＣＶＤやｆｉｃ Ｖ Ｄ。
て、例えばプラズマＣＶＤやｆｉｃ Ｖ Ｄ。
ドライエツチングなどの反応気相中の雰囲気温度および
分子・原子種の濃度を測定する装置に関する。
分子・原子種の濃度を測定する装置に関する。
〈従来の技術〉
周知のように、カース（ＣａＢ６）分光法やレーザ誘起
蛍光法は、高出力レーザや色素レーザの発達にともなっ
て進歩してきたレーザ分光法の一種であり、非接触で高
感度さらに高時間分解能などの特長を有するため、その
応用面に多くの期待が凭れている。
蛍光法は、高出力レーザや色素レーザの発達にともなっ
て進歩してきたレーザ分光法の一種であり、非接触で高
感度さらに高時間分解能などの特長を有するため、その
応用面に多くの期待が凭れている。
例えばカース分光法を用いた温度測定法としては、特開
昭５９−１０８２２号公報に、所定物質を含む系に励起
用の第１のレーザ光と該所定物質のストークス振動数を
含む第２のレーザ光とを合わせて加え、前記系から放出
されたレーザ光をマルチチャンネルのデテクタで検出し
、咳マルチチャンネルのデテクタから出力されるスペク
トル形状から前記系の温度を検出するカース分光法を用
いた温度測定法が記載されている。
昭５９−１０８２２号公報に、所定物質を含む系に励起
用の第１のレーザ光と該所定物質のストークス振動数を
含む第２のレーザ光とを合わせて加え、前記系から放出
されたレーザ光をマルチチャンネルのデテクタで検出し
、咳マルチチャンネルのデテクタから出力されるスペク
トル形状から前記系の温度を検出するカース分光法を用
いた温度測定法が記載されている。
また、精度よく温度を測定する方法としては、分子の回
転ラマンシフＬ ２００ｃｍ−’をカバーする半値幅６
ｍの広（１）域色素レーザを用いたローティショナル・
カース法が、文献ｒローティショナルカース ジェネレ
ーション スルー ア マルチプル フォーカラー イ
ンクラクション（Ｒｏｔａｔ−ｉｏｎａｌ （：ＡＲ５
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌｈｒｏｕｇｂ ａ ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅ ｆ。
転ラマンシフＬ ２００ｃｍ−’をカバーする半値幅６
ｍの広（１）域色素レーザを用いたローティショナル・
カース法が、文献ｒローティショナルカース ジェネレ
ーション スルー ア マルチプル フォーカラー イ
ンクラクション（Ｒｏｔａｔ−ｉｏｎａｌ （：ＡＲ５
ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌｈｒｏｕｇｂ ａ ｍｕｌｔ
ｉｐｌｅ ｆ。
ｕｒ−ｃｏｌｏｒ １ｎｔｒｒａｅｔｉｏｎ ； ＡＰ
ＰＬＩ［！Ｄ ０ＰＴＩＣ５Ｖｏｌ、 ２５＋恥、２３
゜Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８６）Ｊなどに紹介されてい
る。
ＰＬＩ［！Ｄ ０ＰＴＩＣ５Ｖｏｌ、 ２５＋恥、２３
゜Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８６）Ｊなどに紹介されてい
る。
一方、レーザ誘起蛍光法を用いた濃度測定法としては、
例えば特開昭５９−２４０１４０号公報に、仏素しノー
ザ光を照射４゛ることにより励起されてプラズマ利用装
置内でプラズマから発生ずる蛍光の強度から化学種の分
布を測定する装置が記載されている。
例えば特開昭５９−２４０１４０号公報に、仏素しノー
ザ光を照射４゛ることにより励起されてプラズマ利用装
置内でプラズマから発生ずる蛍光の強度から化学種の分
布を測定する装置が記載されている。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら、上記した方法や装置はいずれも、ｌ白の
レーザ装置では瞬時的には温度あるいは濃度のどちらか
−・方の情報しか得られず、プラズマ点火時などの短時
間の過渡現象において温度と濃度を同時に測定すること
は不可能であった。
レーザ装置では瞬時的には温度あるいは濃度のどちらか
−・方の情報しか得られず、プラズマ点火時などの短時
間の過渡現象において温度と濃度を同時に測定すること
は不可能であった。
また、温度と濃度の測定を同時に行おうとずれば、２台
以−にのレーザ装置が必要となるが、測定装置が大型化
するので、非実用的ごあった。
以−にのレーザ装置が必要となるが、測定装置が大型化
するので、非実用的ごあった。
本発明は、４〜．記のような従来例の有する課題を解決
すべくなされたものであって、同時に温度・濃度の測定
を行うことの可能な反応気相モニター装置を提供するこ
とを目的とする。
すべくなされたものであって、同時に温度・濃度の測定
を行うことの可能な反応気相モニター装置を提供するこ
とを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、反応気相中の温度ならびに濃度をモニターす
る装置であっ゛Ｃ２発振波長固定のレーザ光と６ｒｖ以
七の半値幅をイ１する測定用レーザ光を用いたローティ
シボナル・カース分光法による反応気相温度測定手段と
、ｔｉｉｌ記測定用レーザ光と波長分離手段で分離され
た１ｒ１記測定用レーザ光の２次以上の高調波を用いた
レーザ誘起蛍光法による反応気相中の分子・原７− ｆ
ｉｌｌの濃度測定手段と、前記温度ならびに濃度の測定
結果を同時に処理する演算手段とからなることを特徴と
する反応気相モニター装置である。
る装置であっ゛Ｃ２発振波長固定のレーザ光と６ｒｖ以
七の半値幅をイ１する測定用レーザ光を用いたローティ
シボナル・カース分光法による反応気相温度測定手段と
、ｔｉｉｌ記測定用レーザ光と波長分離手段で分離され
た１ｒ１記測定用レーザ光の２次以上の高調波を用いた
レーザ誘起蛍光法による反応気相中の分子・原７− ｆ
ｉｌｌの濃度測定手段と、前記温度ならびに濃度の測定
結果を同時に処理する演算手段とからなることを特徴と
する反応気相モニター装置である。
〈作 用〉
本発明によれば、気体分子の回転準位を検出するローテ
ィショナル・カース分光法は、測定用レーザ光の半値幅
が６Ｉ以りあればその波長に依存せずに温度測定が可能
なことを利用して、測定用レーザ光の２次組りの高調波
が反応気相中の分子・原子種を励起する波長となるよう
に測定用レーザ光の波長を設定するようにしたので、ロ
ーティシジナル・カース分光法による雰囲気温度測定と
レーザ誘起蛍光法による反応気相中の分子・環７種の濃
度測定とを１台のレーザ装置で同時に行うことができ、
これによって過渡現象の温度・濃度同時測定が可能であ
る。
ィショナル・カース分光法は、測定用レーザ光の半値幅
が６Ｉ以りあればその波長に依存せずに温度測定が可能
なことを利用して、測定用レーザ光の２次組りの高調波
が反応気相中の分子・原子種を励起する波長となるよう
に測定用レーザ光の波長を設定するようにしたので、ロ
ーティシジナル・カース分光法による雰囲気温度測定と
レーザ誘起蛍光法による反応気相中の分子・環７種の濃
度測定とを１台のレーザ装置で同時に行うことができ、
これによって過渡現象の温度・濃度同時測定が可能であ
る。
（実施例〉
以下に、本発明の実施例について、図面を参照して詳し
く説明する。
く説明する。
第１図は、本発明に係る反応気相モニター装置の実施例
を示ず構成図であり、反応気相とし”では例えばシラン
とアンモニア、窒素の混合ガスのプラズマが用いられる
。
を示ず構成図であり、反応気相とし”では例えばシラン
とアンモニア、窒素の混合ガスのプラズマが用いられる
。
図において、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ１は、発振波長固定で
あって、その出力レーザ光ω、の波長は第２高ｌｌ波の
５３２ｎｍ−である、測定用レーザ２は、例えば広１１
）域色素レーザなどが用いられ、その色素レーザ光ω、
は中心波長６４８ｎｍ、半値幅６１１１１である。
あって、その出力レーザ光ω、の波長は第２高ｌｌ波の
５３２ｎｍ−である、測定用レーザ２は、例えば広１１
）域色素レーザなどが用いられ、その色素レーザ光ω、
は中心波長６４８ｎｍ、半値幅６１１１１である。
この色素レーザ光ω２を例えばＫＤＰなどの非線形光学
素子３の中を通過させると、波長３２４ｎｍの第２高調
波ω、が発生するので、グイクロイックミラー４で分離
する。このとき発生ずる第２高調波ω、が被測定分子Ｎ
Ｈラジカルを励起する波長になる。
素子３の中を通過させると、波長３２４ｎｍの第２高調
波ω、が発生するので、グイクロイックミラー４で分離
する。このとき発生ずる第２高調波ω、が被測定分子Ｎ
Ｈラジカルを励起する波長になる。
色素レーザ光ω２は、ハーフミラ−５でω２゛とω１と
に分けられ、そのうちω□”はグイクロイックミラー７
によりミラー６を介して入光するレーザ光ω、と同軸上
に調整される。そして、レーザ光ｏｈ、ω２°およびω
／は、レンズ８ａを介してレーザ光４人窓１０ａから反
応炉ｌＯに入射し、反応炉１０内で測定点Ｓで交差して
窒素のローティク３ナル・カース光ω４を発生させる。
に分けられ、そのうちω□”はグイクロイックミラー７
によりミラー６を介して入光するレーザ光ω、と同軸上
に調整される。そして、レーザ光ｏｈ、ω２°およびω
／は、レンズ８ａを介してレーザ光４人窓１０ａから反
応炉ｌＯに入射し、反応炉１０内で測定点Ｓで交差して
窒素のローティク３ナル・カース光ω４を発生させる。
レーザ光導出窓１０ｂから反応炉ＩＯの外部にｉＪ４た
レーザ光ω４．ω２゛およびω２“はレンズ８ｂを介し
てグイクロインクミラー１１．ビームダンプ１２゜Ｉ３
によって除去され、ローティシリナル・カース光ω４の
みがミラー１４を介して分光器１５へ導かれて、ついで
マルチチャンネルデテクタ１６によって検出され、その
検出信号は演算器１７に送られて温度が求められる。
レーザ光ω４．ω２゛およびω２“はレンズ８ｂを介し
てグイクロインクミラー１１．ビームダンプ１２゜Ｉ３
によって除去され、ローティシリナル・カース光ω４の
みがミラー１４を介して分光器１５へ導かれて、ついで
マルチチャンネルデテクタ１６によって検出され、その
検出信号は演算器１７に送られて温度が求められる。
一方、第２高調波ω、はミラー９ａ、９ｂを介してレー
ザ光導入窓１０ａから反応炉１０へ導かれ、測定点Ｓで
波長４５０．２ ｎ−のレーザ誘起蛍光ωＳを発生させ
る。この蛍光ω、は蛍光測定窓１０ｃから出てレンズ１
８を介して受光器１９により検出され、また受光器２０
は第２高調波ω、の出力をモニターする。これら受光器
１９および受光器２０の検出信号の値より、演算器１７
においてＮＨラジカルの濃度が求められる。
ザ光導入窓１０ａから反応炉１０へ導かれ、測定点Ｓで
波長４５０．２ ｎ−のレーザ誘起蛍光ωＳを発生させ
る。この蛍光ω、は蛍光測定窓１０ｃから出てレンズ１
８を介して受光器１９により検出され、また受光器２０
は第２高調波ω、の出力をモニターする。これら受光器
１９および受光器２０の検出信号の値より、演算器１７
においてＮＨラジカルの濃度が求められる。
演算器１７で求められた温度および濃度は、例えばＣＲ
Ｔなどのデイスプレィ２１や記録装置２２に出力表示さ
れる。
Ｔなどのデイスプレィ２１や記録装置２２に出力表示さ
れる。
このようにして、演算器１７においてローティシリナル
・カース光ω、およびレーザ誘起蛍光ω５の両信号を同
時に処理するので、温度と濃度の測定を同時かつ高速に
行うことができ、したがって短時間の過渡現象の瞬時測
定を行うことが可能である。
・カース光ω、およびレーザ誘起蛍光ω５の両信号を同
時に処理するので、温度と濃度の測定を同時かつ高速に
行うことができ、したがって短時間の過渡現象の瞬時測
定を行うことが可能である。
なお、色素レーザ光ω、と第２高調波ω、とを分離する
装置としては、グイクロイックミラ−４の代わりに、第
２図に示すように、ペリン・ブロカ・プリズム２３とミ
ラー２４を用いても同様の効果を得ることができる。
装置としては、グイクロイックミラ−４の代わりに、第
２図に示すように、ペリン・ブロカ・プリズム２３とミ
ラー２４を用いても同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例において、第２高調波ω、を利用する
として説明したが、測定用レーザ２の色素レーザ光ω８
の波長の３次以上の高調波を被測定分子・原子種を励起
し得るように調整することにより、第２高調波の代わり
に用いることができる。
として説明したが、測定用レーザ２の色素レーザ光ω８
の波長の３次以上の高調波を被測定分子・原子種を励起
し得るように調整することにより、第２高調波の代わり
に用いることができる。
すなわち、上記のシラン、アンモニア、窒素の混合ガス
プラズマにおいて、色素レーザ光ω１の中心波長を７５
２．１ｎ−に調整し、波長２５０．７ｎ−の第３高調波
を得てシリコン原子を励起して、２５１．６ｎ−の蛍光
よりシリコン原子の濃度が求められる。
プラズマにおいて、色素レーザ光ω１の中心波長を７５
２．１ｎ−に調整し、波長２５０．７ｎ−の第３高調波
を得てシリコン原子を励起して、２５１．６ｎ−の蛍光
よりシリコン原子の濃度が求められる。
さらにまた、ミラー９ｂの角度を変化させ、レンズ１８
の位置および角度を調整することにより、反応炉１０内
の濃度測定が３次元的に行うことも可能である。
の位置および角度を調整することにより、反応炉１０内
の濃度測定が３次元的に行うことも可能である。
〈発明の効果〉
以上説明したように、本発明によれば、ローティシリナ
ル・カース分光法による温度測定とレーザ励起蛍光法に
よる反応気相中の分子・原子種の濃度測定が１台のレー
ザ装置で同時に行うことができるので、プラズマＣＶＤ
や２ＣＶ Ｄ、 ドライエツチングなどの反応気相中
の過渡現象の温度と濃度の同時測定を実現し得るという
効果は多大である。
ル・カース分光法による温度測定とレーザ励起蛍光法に
よる反応気相中の分子・原子種の濃度測定が１台のレー
ザ装置で同時に行うことができるので、プラズマＣＶＤ
や２ＣＶ Ｄ、 ドライエツチングなどの反応気相中
の過渡現象の温度と濃度の同時測定を実現し得るという
効果は多大である。
また、ローティシリナル・カース分光法とレーザ励起蛍
光法とを１台のレーザ装置で行うことにより、従来のカ
ース分光法だけでは測定が困難であった低濃度のラジカ
ル種の測定がレーザ励起蛍光法で行うことができるから
、効率のよい反応気相の測定が可能であり、その経済的
な効果も多大である。
光法とを１台のレーザ装置で行うことにより、従来のカ
ース分光法だけでは測定が困難であった低濃度のラジカ
ル種の測定がレーザ励起蛍光法で行うことができるから
、効率のよい反応気相の測定が可能であり、その経済的
な効果も多大である。
第１図は、本発明に係る反応気相モニター装置の実施例
を示す構成図、第２図は、本発明の他の実施例を示す構
成図である。 １・・・Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、 ２・・・測定用レー
ザ、 ３・・・非線形光学素子、４，７．１１・・・
グイクロイックミラー、 ５・・・ハーフミラ−，６
，９゜１４、２４・・・ξシー。８．１８・・・レンズ
、 １０・・・反応炉、１２．１３・・・ビームダン
プ、 １５・・・分光器。 Ｉ６・・・マルチチャンネルデテクタ、 １７・・・
演算器。 １９、２０・・・受光器、 ２１・・・デイスプレィ
、２２・・・記録装置、２３・・・ペリン・ブロカ・プ
リズム。 Ｓ・・・測定点。
を示す構成図、第２図は、本発明の他の実施例を示す構
成図である。 １・・・Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、 ２・・・測定用レー
ザ、 ３・・・非線形光学素子、４，７．１１・・・
グイクロイックミラー、 ５・・・ハーフミラ−，６
，９゜１４、２４・・・ξシー。８．１８・・・レンズ
、 １０・・・反応炉、１２．１３・・・ビームダン
プ、 １５・・・分光器。 Ｉ６・・・マルチチャンネルデテクタ、 １７・・・
演算器。 １９、２０・・・受光器、 ２１・・・デイスプレィ
、２２・・・記録装置、２３・・・ペリン・ブロカ・プ
リズム。 Ｓ・・・測定点。
Claims (1)
- 反応気相中の温度ならびに濃度をモニターする装置であ
って、発振波長固定のレーザ光と６ｎｍ以上の半値幅を
有する測定用レーザ光を用いたローティショナル・カー
ス分光法による反応気相温度測定手段と、前記測定用レ
ーザ光と波長分離手段で分離された前記測定用レーザ光
の２次以上の高調波を用いたレーザ誘起蛍光法による反
応気相中の分子・原子種の濃度測定手段と、前記温度な
らびに濃度の測定結果を同時に処理する演算手段とから
なることを特徴とする反応気相モニター装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21304789A JPH0377030A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 反応気相モニター装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21304789A JPH0377030A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 反応気相モニター装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0377030A true JPH0377030A (ja) | 1991-04-02 |
Family
ID=16632643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21304789A Pending JPH0377030A (ja) | 1989-08-21 | 1989-08-21 | 反応気相モニター装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0377030A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698920B1 (en) * | 2000-05-08 | 2004-03-02 | General Electric Company | Temperature measuring system and optical switch used therein |
| US7633066B2 (en) | 2006-05-22 | 2009-12-15 | General Electric Company | Multiwavelength pyrometry systems |
| US8790006B2 (en) | 2009-11-30 | 2014-07-29 | General Electric Company | Multiwavelength thermometer |
| JP2017228671A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | ウシオ電機株式会社 | レーザ駆動光源装置 |
-
1989
- 1989-08-21 JP JP21304789A patent/JPH0377030A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6698920B1 (en) * | 2000-05-08 | 2004-03-02 | General Electric Company | Temperature measuring system and optical switch used therein |
| US7633066B2 (en) | 2006-05-22 | 2009-12-15 | General Electric Company | Multiwavelength pyrometry systems |
| US8790006B2 (en) | 2009-11-30 | 2014-07-29 | General Electric Company | Multiwavelength thermometer |
| JP2017228671A (ja) * | 2016-06-23 | 2017-12-28 | ウシオ電機株式会社 | レーザ駆動光源装置 |
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