Abstract
本論文研究之目的在發展一套單波長、固定入射角之相位調變式橢圓儀，並結合電腦使之具有線上即時監控功能，以應用於半導體製程中電漿蝕刻終點之偵測。相位調變式橢圓儀的原理是使用光彈調變器產生一50kHz的訊號與波長為635nm之二極體雷射產生聲光調變，並經特定方位角之偏振片（45度）和相位延遲片（0度）後到達光偵測器，利用鎖相放大器擷取訊號中的一倍頻（50kHz）、二倍頻（100kHz）及直流部分藉由GPIB卡傳回電腦以Visual Basic做運算，理論上即可得薄膜的厚度。本系統因為不需要改變波長或入射角，並具有不干擾電漿狀態的優點，又其量測薄膜厚度之原理不會因為蝕刻時之電漿狀態不同而影響，因此適用於各種不同種類之電漿蝕刻機台，所以可以滿足半導體廠中各式不同的蝕刻機台。在計算薄膜厚度方面，先利用一倍頻、二倍頻及直流部分計算得薄膜之橢圓參數，再將橢圓參數代入膜厚計算之模型得到厚度。在本論文的研究中所有量測值皆與理論值做比較，並嘗試各種修正膜厚計算模型的方法，包括薄膜正確之吸收係數以及校正系統中的各部分元件，最後與Nano Spec（雷射干涉儀）量測之結果作比較。在系統校正部分，本研究利用RS-232介面控制兩部步進馬達轉動偏光片和析光片，配合GPIB介面連接鎖相放大器將光偵測接收的訊號傳回電腦，計算得出偏光片、析光片及相位延遲片所需修正的角度，使原本耗時的校正過程可在數分鐘內完成。透過量測及校正的自動化，本系統可以提供一個快速量測膜厚的方法作為蝕刻或鍍膜機台線上監測使用。