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研究生: 梁耀文
Yao-Wen Liang
論文名稱: 研製應用於監測電漿密度之微帶線式微波干涉儀
Development of Microstrip Line Microwave Interferometer for Monitoring of Plasma Electron Density
指導教授: 柳克強
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: 85
中文關鍵詞: 微波電漿
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  • 在半導體製程中,電漿蝕刻的穩定往往是影響整個製程良率的重要關鍵之一,因此現階段人們致力研究開發新的量測工具,來監測電漿製程腔體內部的情形,並且可利用回授控制來提升製程的穩定度。
    本研究主要承接王瀚廷設計的平面式微波感測器,其原理是利用微波在真空中與電漿中傳遞的相位會有所差別,因此可以利用其相位差來反推算電漿密度。
    然而平面式微波感測器在設計時由於電場分布在真空(電漿)中少,且感測電漿的微帶線長度不夠,因此導致相位變化甚小;因此研究中使用高頻結構模擬軟體(HFSS)先設計其微帶線結構,使的電磁場能夠分布在真空(電漿)中多一些,並且把火線設計成U型,來增加微帶線結構的長度,同時在使用介電常數較小的材料,提高電磁場在真空(電漿)的分佈;最後依照模擬結果的模型實際設計製作出來,並且同時製作文獻中夾型共振器,來與吾人製作的微帶線式微波干涉儀作比較,實驗結果發現電漿密度隨功率上升的趨勢相當吻合,而電漿密度隨氣壓上升的趨勢相反,和理論globe model所推算腔壁電漿密度隨氣壓上升而下降的電漿密度分布模型相同;在微波電路飄移的部分,經VNA測試後將換置新的微波源,來穩定微波電路量測基準點。


    第一章 簡介............................................1 1.1 研究背景.............................................1 1.2 研究目的.............................................1 第二章 文獻回顧.........................................3 2.1 共振式探針...........................................3 2.2 夾形共振器...........................................5 2.3 微波截止探針.........................................8 2.4 表面波探針..........................................10 2.5 微波干涉儀..........................................15 第三章 研究原理........................................20 3.1 微帶線式微波干涉儀量測電漿的方式.................20 3.2 微帶線式微波微波干涉量測電漿的基本原理分析.......21 3.3 平面式微波干涉儀設計的要領及其原理分析...........23 第四章 實驗設備與量測系統..............................25 4.1 實驗量測電漿機台....................................25 4.2 微帶線式微波干涉儀搭配的微波電路元件.............27 4.3 搭配使用量測儀器.................................29 4.3.1 射頻網路分析儀....................................29 4.3.2 蘭牟爾探針........................................30 4.3.3 夾型共振器........................................32 第五章 研究過程與初步結果討論..........................35 5.1 電路飄移的改善......................................35 5.2 微帶線式微波干涉儀的研究背景........................37 5.3 微帶線式微波干涉儀的研究過程與模擬..................40 5.4 微帶線式微波干涉儀製作與初步量測....................48 5.5 氣壓與電漿密度之變化探討............................54 5.6 蝕刻製程的量測......................................59 第六章 結論與建議......................................62 6.1 結論................................................62 6.2 建議................................................63 附錄A 腔壁電漿密度隨氣壓變化之理論推導.................66 附錄B 各種微波量測技術之理論推導.......................70 參考文獻................................................84

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