研製應用於監測電漿密度之微帶線式微波干涉儀

Development of Microstrip Line Microwave Interferometer for Monitoring of Plasma Electron Density

梁耀文(Yao-Wen Liang)

指導教授 ： 柳克強

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2007年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2007.00665

摘要

在半導體製程中，電漿蝕刻的穩定往往是影響整個製程良率的重要關鍵之一，因此現階段人們致力研究開發新的量測工具，來監測電漿製程腔體內部的情形，並且可利用回授控制來提升製程的穩定度。
本研究主要承接王瀚廷設計的平面式微波感測器，其原理是利用微波在真空中與電漿中傳遞的相位會有所差別，因此可以利用其相位差來反推算電漿密度。
然而平面式微波感測器在設計時由於電場分布在真空(電漿)中少，且感測電漿的微帶線長度不夠，因此導致相位變化甚小；因此研究中使用高頻結構模擬軟體(HFSS)先設計其微帶線結構，使的電磁場能夠分布在真空(電漿)中多一些，並且把火線設計成U型，來增加微帶線結構的長度，同時在使用介電常數較小的材料，提高電磁場在真空(電漿)的分佈；最後依照模擬結果的模型實際設計製作出來，並且同時製作文獻中夾型共振器，來與吾人製作的微帶線式微波干涉儀作比較，實驗結果發現電漿密度隨功率上升的趨勢相當吻合，而電漿密度隨氣壓上升的趨勢相反，和理論globe model所推算腔壁電漿密度隨氣壓上升而下降的電漿密度分布模型相同；在微波電路飄移的部分，經VNA測試後將換置新的微波源，來穩定微波電路量測基準點。

關鍵字

微波 ； 電漿

參考文獻

[3] C. H. Chang, K. C. Leou, and C. Lin, J. Vac. Sci. Technol. A 19(3), 750 (2001)

[4] H. Sugai and K. Nakamura, Abstracts of the 57th Annual Gaseous Electronics Conference 49(5)(2004)

[7] Heald, etc, Plasma Diagnostics with Microwaves, Wiley, New York, (1965)

[8] 謝政宏, 國立清華大學工程與系統科學系碩士論文,(2004)

[11] 鄭景元, 國立清華大學工程與系統科學系碩士論文,(2006)