空橋式微帶線微波干涉儀之研製

Development of Air Bridge Microstrip Microwave Interferometer

顏才華(HASH(0x1bc62670))

指導教授 ： 林強 ； 柳克強

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2008年)

摘要

電漿製程在半導體製程中有著關鍵的角色，由於晶圓的產量以及製程良率與電漿製程的穩定性息息相關，因此有許多學者致力研究新的量測電漿參數工具，來監測電漿腔體內部的情形去即時控制壓力或射頻功率來達到製程的穩定。
本研究改良梁耀文學長研製的脊型微帶線微波干涉儀，以期提高對介電係數或波長隨著電漿密度變化的改變量，而可增加每單位電漿密度的相位變化，進而提升微波干涉儀感測電漿的靈敏度；脊型微帶線微波干涉儀與傳輸線式微波干涉儀相比較，脊型微帶線微波干涉儀主要利用突出的石英當介電層，微波沿著微帶線傳遞時增加電場分布於電漿中，提高了每單位電漿密度的相位變化量，進而提升微波干涉儀的靈敏度。
但由於脊型微帶線微波干涉儀使用石英當介電層，電磁場分布於石英較多，每單位電漿密度改變時的相位變化較小，所以對電漿的靈敏度相對的較小；本研究提出空橋式微帶線微波干涉儀的高靈敏度結構，利用將大部分的石英去除與少部分石英當介電層，使其直接感測電漿，微波沿著微帶線傳遞時提高電磁場分布於電漿中，進而提升感測器的靈敏度，最後依模擬的模型實際製作出空橋式微帶線微波干涉儀，並同時參考文獻浮動夾型共振器，製作出可移動式浮動夾型共振器，然而模擬空橋式微帶線微波干涉儀由真空至電漿密度5×1010 cm-3時相位變化為132.6度為脊型微帶線微波干涉儀模擬為51.2度的2.6倍左右，以及實際量測氬氣電漿功率800 W壓力10 mTorr時空橋式微帶線微波干涉儀量測與真空相比時的相位變化40.2度為脊型微帶線微波干涉儀18.6度的2.2倍左右，且在其中均取15秒計算其電漿密度的變動量空橋式微帶線微波干涉儀為5.6×106 cm-3為脊型微帶線微波干涉儀8×107 cm-3小了15倍，由於相位變化的增大而雜訊未變大，相對的可降低雜訊的影響，進而提高空橋式微帶線微波干涉儀靈敏度為脊型微帶線微波干涉儀大於兩倍以上，以及空橋式微帶線微波干涉儀與移動式浮動夾型共振器實際量測功率上升時電漿密度均為上升的趨勢，以及將移動式浮動夾型共振器於接近腔壁改變壓力量測電漿密度時，與空橋式微帶線微波干涉儀於腔壁量測氬氣電漿的電漿密度隨壓力變化有相同的趨勢，最後與射頻阻抗器量測的離子電流比較，量測結果空橋式微帶線微波干涉儀於氯氣/氬氣混合電漿以及氮氣/氯氣/氬氣混合電漿量測電漿密度與射頻阻抗計量測離子電流均隨壓力上升而下降。

關鍵字

電漿密度 ； 微波干涉儀

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Plasma density ； Microwave interferometer

參考文獻

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