Abstract
摘要 半導體零件無論之處理速度、記憶容量及尺寸縮小化為未來趨勢，以至於半體導製程技術必須跟上腳步，電感耦合式電漿源(ICP)因具有高電漿密度與低氣體壓力，所以適合應用於製程技術，但製程過程中，電漿源也許不是那麼穩定，因此本研究將做這面探討。 實驗以阻抗量測器及干涉儀，分別對於電漿源輸入射頻功率之電壓與電流信號及電子密度做即時量測，這能夠讓我們了解電漿源輸入功率與電子密度相對變化之關係，並且與光強度量測做比較，如此就能夠多方面觀察，進而了解電漿源擾動現象。除此之外，不穩定性量測因需觀察電漿源輸入射頻功率之電壓與電流信號，所以需利用即時阻抗量測器量測。所以本文重點有二:1.研製即時阻抗量測器，2.氬氣、氧氣與氯氣電漿不穩定性量測。以下為本研究的結果: 1.即時阻抗量測器部份:自行設計並製作軟硬體，對10 KHz之方波脈衝調變電漿源(25 %、50 %、75 %之工作週期)及10 KHz 之方波、正弦波、三角波與梯形波脈衝調變電漿源量測，由量測結果可發現輸入電漿源之電壓、電流、相位、功率與電漿源阻抗隨時間變化之關係。 2.不穩定性量測部份:於氧氣與氯氣電漿中發現電容模式及電容與電感模式切換兩種不穩定性，而發生範圍之功率與壓力分別約為50-300 W與20 mTorr以下，且壓力於5 mTorr以下時有電容與電感模式切換情形。另外，氬氣電漿的擾動在功率於50 W 及100 W時會發生低頻的共振現象。 綜合以上，本研究的主要貢獻有二:1.發展即時之阻抗量測器，這對電漿源輸入功率、阻抗與時間變化有概括性了解，甚至可應用於偏壓功率(Bias power)量測，並可對離子能量做時變分析。2.發現電漿源不穩定之壓力與功率範圍後並予以分析，對工業應用而言，我們可提供電感耦合式電漿源於製程方面資訊，以增加工作效率及降低成本;對學術界而言，可對氣體放電之物理機制更深一層認識。