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研究生： 陳品衡
Pin-heng Chen
論文名稱： 游離物理氣相沉積系統的電漿特性
Plasma Characteristics in an Ionized PVD system
指導教授： 寇崇善
Chwung-shan Kou
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年： 2000
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 50
中文關鍵詞： 物理氣相沉積 、電漿特性 、電感式耦合電漿 、電漿電位 、探針量測
外文關鍵詞： ionized PVD, plasma characteristics, ICP, Langmuir probe, RF compensated, EEDF
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    • 由於半導體元件越做越小，連接各元件的導線也越來越小，使得trench或vias的深寬比越來越大，因此增加金屬沉積時的準直性是必然的要求。通常都是使用準直器來增加粒子的準直度，但這樣同時也損失許多材料在準直器上，而Ionized PVD則是另外一種方法。此篇論文的研究主題Ionized PVD系統的電漿特性，包括電漿電位、電漿密度、電子溫度以及鋁原子的游離與外在參數如氣壓、RF power的關係。
    另外，因為IPVD通常使用RF頻率的ICP電漿，因此發展有RF補償作用的Langmuir探針也是此篇論文的另一重點。

    The trend of shrinking the size of semiconductor devices leads to high aspect ratio trench or vias. Thus the need for unidirectional flux of metal is urgent and IPVD (Ionized Physical Vapor Deposition) is a promising new method. In the paper, we discuss the relation of plasma characteristics ( plasma potential、plasma density、electron temperature) and outer parameters ( neutral gas pressure、RF power) of the IPVD system.
    On the other hand, since the plasma is exited by using a 13.56MHz RF power supply, we have developed a RF compensated Langmuir probe to measure the plasma characteristics.

    目錄 Chapter 1 簡介 1.1 研究目的 ……………………………………………………… 1 1.2 Ionized PVD …………………………………………………… 1 1.3 ICP電漿的原理 ………………………………………………… 3 Chapter 2 實驗安排 2.1 電漿源 ………………………………………………………… 5 2.2 Magnetron ……………………………………………………… 5 2.3 Langmuir 探針 ………………………………………………… 5 Chapter 3 探針理論 3.1 簡介 …………………………………………………………… 8 3.2 典型的 I-V 曲線 ……………………………………………… 9 3.3 電漿參數的計算 ……………………………………………… 11 3.3.1 平面型探針 ……………………………………………… 11 3.3.2 EEDF理論 ………………………………………………… 15 3.4 理論適用範圍 ………………………………………………… 18 3.5 注意事項 ……………………………………………………… 20 3.5.1 探針大小 …………………………………………………… 20 3.5.2 探針污染 ………………………………………………… 20 3.5.3 熱效應 …………………………………………………… 21 3.5.4 RF 干擾 …………………………………………………… 21 Chapter 4 RF對電漿量測的影響 4.1 RF干擾的來源 ………………………………………………… 22 4.2 RF干擾的消除 ………………………………………………… 26 4.2.1 RF電壓耦合原理 ………………………………………… 27 4.2.2 低通濾波器 ……………………………………………… 30 4.3 實際量測時的效果 …………………………………………… 31 Chapter 5 實驗結果與討論 5.1 基本電漿特性量測 …………………………………………… 33 5.1.1 電漿密度 ………………………………………………… 33 5.1.2 電子溫度 ………………………………………………… 34 5.1.3 電漿電位 ………………………………………………… 35 5.1.4 中心軸上的電漿均勻度 ………………………………… 36 5.2 電漿電位的變化 ……………………………………………… 38 5.2.1 電漿電位升高 …………………………………………… 38 5.2.2 電漿對線圈的轟擊 ……………………………………… 39 5.3 OES量測的結果 ………………………………………………… 41 Chpater 6 結論 …………………………………………… 46 Appendix 1 γ is zeroth order modified Bessel function … 47 Appendix 2 Derivation of current of planar probe ……… 48 Appendix 3 Practical Formulae ………………………………… 49 Reference …………………………………………………………… 50

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