等離子體是一種被高能量激發(fā)的氣體狀態(tài)，其中一部分原子被激發(fā)或電離形成自由電子和離子。當(dāng)激發(fā)的中性粒子的電子重新回到基態(tài)時(shí)，等離子體能發(fā)射可表征原子特異性的特定波長(zhǎng)的光。發(fā)射光的光譜分布用于確定等離子體的成分。等離子體可通過使用高能方法電離原子形成，包括加熱，高功率激光，微波，電和射頻。

等離子監(jiān)控

等離子體具有一系列應(yīng)用，包括元素分析，薄膜沉積，等離子體蝕刻和表面清潔。等離子體監(jiān)測(cè)可以為樣品提供詳細(xì)的元素分析，并確定在控制基于等離子體的過程中所需的關(guān)鍵等離子體參數(shù)。發(fā)射線用于識(shí)別等離子體中存在的元素，發(fā)射線強(qiáng)度用于實(shí)時(shí)量化粒子和電子密度。

氣體混合物，等離子體溫度和顆粒密度等參數(shù)對(duì)于控制等離子體過程都是至關(guān)重要的。通過向腔室引入各種氣體或顆粒來改變這些參數(shù)，將會(huì)造成等離子體特性的改變，同時(shí)也會(huì)影響等離子體與基板的相互作用。監(jiān)測(cè)和控制等離子體可改善工藝和成品。

例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中可以通過光刻技術(shù)制造和控制晶片。蝕刻是該過程的主要部分，其中材料可以沉積到非常特定的厚度。當(dāng)在晶片表面上蝕刻時(shí)，可使用等離子體監(jiān)測(cè)來跟蹤蝕刻穿過晶片層并確定等離子體何時(shí)*蝕刻特定層并到達(dá)下一層。通過監(jiān)視在蝕刻期間由等離子體產(chǎn)生的發(fā)射線，可以地追蹤蝕刻過程。這種使用等離子體監(jiān)測(cè)的終點(diǎn)檢測(cè)對(duì)于半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)是至關(guān)重要的。

等離子體監(jiān)測(cè)方法

等離子監(jiān)測(cè)可以通過靈活的模塊配置，使用像Ocean HDX這樣的光譜儀或*集成的系統(tǒng)完成。對(duì)于模塊化配置，Ocean HDX光譜儀可與抗老化的光纖結(jié)合使用，從腔室中形成的等離子體獲取定性發(fā)射譜數(shù)據(jù)。此外，還可使用SpecLine軟件來識(shí)別數(shù)百個(gè)原子的發(fā)射譜線和分子帶。

監(jiān)測(cè)在真空室中形成的等離子體時(shí)的重要考慮因素是與腔室的連接。儀器組件可以引入真空室或配置為通過視口觀察等離子體?？墒褂媚軌虺惺芮皇抑械目量虠l件的真空穿板或定制光纖將部件耦合到等離子體腔室中。

為了通過窗口監(jiān)測(cè)等離子體，根據(jù)測(cè)量的等離子體場(chǎng)的大小來決定余弦校正器或準(zhǔn)直透鏡的采樣附件。沒有采樣附件，成像區(qū)域?qū)⒂晒饫w到等離子體的距離決定。對(duì)于更局部化的收集區(qū)域，準(zhǔn)直透鏡可以附著到光纖上。余弦校正器也可用于180°視場(chǎng)范圍內(nèi)的光進(jìn)行采集。

測(cè)量條件

在其他氣體和納米顆粒被引入到等離子體腔室時(shí)，可以使用Ocean HDX光譜儀測(cè)量氬等離子體的發(fā)射變化。在封閉反應(yīng)室中的等離子體的光譜數(shù)據(jù)，將通過光譜儀，光纖和余弦校正器從腔室外的小窗口收集的發(fā)射光譜而得到。

Ocean HDX光譜儀為UV-Vis配置，采用400μm抗老化的光纖耦合余弦校正器進(jìn)行采樣。選擇抗老化光纖是為了避免由等離子體的強(qiáng)UV光引起的光纖內(nèi)涂層降解。選擇余弦校正器從等離子腔室獲取數(shù)據(jù)可解決等離子體強(qiáng)度的差異和測(cè)量窗口的不均勻結(jié)垢。準(zhǔn)直透鏡也可作為等離子體監(jiān)測(cè)測(cè)量中余弦校正器的常用備選方案。