Abstract
本研究的主要目的在於研製高密度、均勻度佳，應用於300 mm晶圓製程的線圈可調電感式電漿蝕刻機台系統。並藉由以建立的量測方法進行電漿特性量測分析，同時與Global Model理論計算相互比較驗證，以瞭解其基本操作特性，並提供蝕刻實驗所需的參考數據。 此電漿源最大的特點在於它中心高度可調變的感應線圈設計，然而，由於所找出的射頻功率匹配電路，僅適合用於線圈中心高度三公分以上的條件，使得高度的變化與整個腔體的幾何比例相較之下，改變並不顯著。 由於電漿腔體表面做了陽極化處理，使用加入接地電極的蘭牟爾探針，可避免電漿無參考電位所造成量測得到過高的電子溫度及電漿電位。以Ar作為工作氣體，壓力5 ~ 20 mTorr、ICP功率500 ~ 1500 W，電漿密度約1.0 ~ 3.5 × ，電子溫度約2.4 ~ 3.5 eV，電漿電位約10 ~ 17 V，均勻度約9 ~12 %（直徑320 mm）。電漿密度隨輸入功率以及氣體壓力的增加而增加；電子溫度則隨輸入功率增加而略為下降，並因壓力增加碰撞較為頻繁而降低；電漿電位與電子溫度相關，亦隨氣體壓力及功率的增加而降低。而電漿分佈均勻度則是在高功率及低氣壓條件下較佳。使用氧氣作為工作氣體時，相同操作條件下，其電漿密度約8.0 ~ 10.0× 左右，並且隨氣體壓力的上升而下降，同時電子溫度亦較Ar來的高。 Global Model理論計算顯示Ar電漿密度隨功率及氣體壓力增加而增加，電子溫度則隨與氣體壓力增加而降低。對於O2氣體，氧原子密度與吸收功率無明顯關係，而隨氣體壓力增加而增加；分子分解率則隨功率及氣體壓力增加而增加；除了高氣壓、低功率的條件之下，負離子密度比例較高以外，電子密度近乎於單原子態氧離子密度，並隨功率呈線性相關；分子態離子密度與吸收功率無明顯關係，而隨氣體壓力增加而降低；負離子密度隨吸收功率增加而降低，而隨氣體壓力增加而增加。