Abstract
本研究之目的在於研製一套晶圓式離子能量分析儀（wafer type gridded energy analyzer），以量測電感式耦合電漿源中在300 mm晶圓座上不同位置之離子能量分佈。而晶圓式離子能量分析儀之設計，包含徑向方向和θ方向兩種晶圓式離子能量分析儀。單就離子能量分析儀之硬體結構而言，各電極上之金屬格網為化學蝕刻的方式所製，優點為其平面會較平整。 本實驗之一大特點為在晶圓座上外加一射頻偏壓（即Bias power），以研究其對晶圓座上之離子能量分佈的影響。而同時使用兩台13.56 MHz之RF generator，其可經由phase lock且調高ICP coil之中心高度而得以改善RF干擾之現象。此外，埋藏在晶圓座下之離子能量分析儀（GEA）會將RF訊號直接耦合於GEA中之各個電極上，故設計了多組RF的trasmission power最低可降至-70 dB之濾波電路，以降低RF效應。 對於電感式耦合電漿源及電感式電漿蝕刻機台兩者之晶圓座上所量測結果，則發現Bias power對離子能量分佈有很大的影響。當Bias power增加時，則離子能量分佈會變寬，且離子能量分佈會隨Bias power的增加而往右移。因Bias power的增加，則晶圓座上之射頻偏壓振幅亦相對的增大，而使的離子能量分佈變寬；且Bias power的增加，會感應較負之自我偏壓值（Self Bias），亦即sheath potential變大，而使離子通過sheath區時而被加速，以得較高之離子能量。故由量測結果，證實的確可藉由調變Bias power，而輕易達成離子能量之控制。此外，對於不同氣壓及ICP power下所做之量測，則顯示隨著氣壓及ICP power之改變，會影響到離子能量之分佈情形。 藉由離子能量分析儀在不同位置所量測之結果，發現當電感式電漿蝕刻機台操作在ICP power為1000 W，Bias power為80 W，氣壓5 mtorr時，其晶圓上之離子能量分佈的均勻性還不錯，在不同徑向位置（r=0 cm、6.5 cm、13 cm）下之平均Epeak（離子能量分佈之峰值所對應之離子能量）為65.7 eV，其與最大變化之差距只有1.7 eV。