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研究生: 李庭杰
Ting-Chieh Li
論文名稱: 雙變數回授控制氯氣/氮氣混合電漿蝕刻製程研究
Two variables feedback control of Cl2/N2 plasma etch processing
指導教授: 林強
Chaung Lin
柳克強
Keh-Chyang Leou
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 86
中文關鍵詞: 電漿蝕刻回授控制離子通量類神經網路
外文關鍵詞: plasma etching, feedback control, ion flux, artificial neural network
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  • 電漿蝕刻製程中,離子通量與離子轟擊能量為影響蝕刻率的兩個關鍵電漿參數。為了穩定蝕刻率,本研究使用傳輸線式微波干涉儀與射頻阻抗計做為電漿密度、離子電流與射頻峰值電壓的感測器,分別發展出兩套回授控制系統。第一套系統為雙變數回授控制電漿密度與射頻峰值電壓,第二套系統為雙變數回授控制離子電流與射頻峰值偏壓。兩套系統的致動器皆為兩部13.56 MHz的射頻功率產生器,一部供應電漿功率,可調整電漿密度或離子電流;另一部提供射頻偏壓功率,可調整射頻峰值電壓。
    在蝕刻至介面層時,通常會降低偏壓功率以避免過蝕刻的情形,但功率/電壓法應用在低偏壓條件下將低估離子電流值,故在設計第二套系統前,先以實驗數據建構出類神經網路,使量測的離子電流經過網路修正後可反應真實的離子電流值,再實現其回授控制系統,最後分別在兩套系統上規劃以開迴路與閉迴路兩種控制方式進行實驗。實驗結果顯示在穩定的氯氣/氮氣電漿狀態下,雙變數回授控制離子電流與峰值偏壓可有效穩定蝕刻率,而回授控制電漿密度與峰值偏壓的效果則不理想。


    第一章 簡介……..……...……………………………..……….…1 1.1 研究背景…………………………………………………….…..1 1.2 研究目的…………………………………………………….…..2 第二章 文獻回顧…………………………………..….……….....3 2.1 電漿參數漂移…………………………………………………...3 2.2 回授控制電漿參……………………………………...........4 2.3 文獻回顧整理…..……………………………………………….11 第三章 基本原理……………………………………………………..12 3.1 電漿蝕刻機制....………………………..…………………12 3.2 離子能量……….………….………..……..………………14 3.3 離子電流………………...……..………………………….15 3.4 多層前饋式類神經網路…….……………..…....……...20 第四章 實驗設備與控制系統………………………………………..22 4.1 電感耦合式電漿源蝕刻系統…………..……………………….22 4.2 射頻阻抗計………………..……….…………..………… 26 4.3 傳輸線式微波干涉儀……….….……..…………….…….27 4.4 光學放射光譜儀……………………….…………………….30 4.5 橢圓測厚儀…………………………..………….………………32 4.6 雙變數回授控制系統………………..…………………….……33 4.6.1 類神經網路修正離子電流模型………....………………...33 4.6.2 動態模型建立與控制器設計…………....………………...40 4.6.3 即時量測與控制平台…………………....………………...49 第五章 實驗結果與討論…………………….……………………..51 5.1 實驗方法…………………………….……………………….51 5.2 雙變數回授控制離子電流與峰值偏壓電漿蝕刻實驗……..52 5.3 雙變數回授控制電漿密度與峰值偏壓電漿蝕刻實驗……..76 第六章 結論……..…....…...………………………..………...79 參考文獻……………………………………….……………………..80 附錄 更換電漿功率產生器後之類神經網路模型……………………82

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