M型微帶線微波干涉儀之研製及應用於電漿密度量測分析探討

Development of M-Shape Microstrip Line Microwave Interferometer and Its Application in Plasma Electron Density Measurements

王景弘

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(2010年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2010.00107

摘要

摘 要
在半導體製程中，由於電漿製程的穩定性是影響整個製程良率的重要關鍵之一，其中電漿密度在電漿製程中扮演重要角色，為了避免金屬探針的量測會汙染電漿製程，利用微波非侵入式的量測可避免汙染電漿製程，並及時監測腔體內電漿的狀況，來得知目前腔體內電漿狀態，最後調整製程參數來達到所需的製程狀態。
本研究的原理，是利用微波在真空中及電漿中傳遞的相位不同，利用其相位差來推算電漿密度，主要是延續顏才華所設計的空橋式微帶線式微波干涉儀，為了提高量測工具隨電漿密度變化的改變量，空橋式微帶線微波干涉儀是利用少部分石英當介電質，使感測器直接感測電漿，讓微波沿著微帶線傳遞時利用電漿當介電質，進而提升感測器對電漿密度變化的靈敏度。
但由於空橋式微帶線微波干涉儀使用的U字型結構，讓微波在電漿中傳遞的路徑較短，使感測器對電漿的靈敏度較小；本研究提出了M型微帶線微波干涉儀，利用改變微帶線結構來提升微波在電漿傳遞的路徑長度，並維持空橋式微帶線微波干涉儀直接感測電漿方式，進而提升M型微帶線微波干涉儀的靈敏度，最後依模擬模型實際製作M型微帶線微波干涉儀，並同時參考文獻回顧製作出可移動式電漿表面波共振吸收探針，用來量測不同氣壓的腔體內電漿密度變化，找出腔體隨氣壓變化時電漿的徑向分布，進而探討氣壓變化下電漿分佈變化的關係，並和架設在腔壁上的M型微帶線微波干涉儀的電漿密度量測結果比較，探討改善方式。

關鍵字

微波干涉儀 ； 電漿密度

參考文獻

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