一种等离子体中负离子密度测量系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种等离子体中负离子密度测量系统和方法，系统包括真空室；所述真空室底板或所述真空室盖板通过直线驱动部件密封连接有陶瓷杆，所述陶瓷杆内设有微波探针；第一石英玻璃窗或第二石英玻璃窗的外侧设有激光器，激光器发射出的激光能够透过第一石英玻璃窗和第二石英玻璃窗并与微波探针的探针尖相交，激光器发射出的激光能够对穿透区域内的负离子进行全剥离。方法包括S1：向真空室内通入电负性工作气体，并使电负性工作气体产生电负性等离子体；S2：开启网络分析仪，测量电负性等离子体中的电子密度ne0；S3：打开激光器，测量电子密度ne1；电负性等离子体中的负离子密度n‑即为ne1‑ne0。本发明专利技术能够实现准确测量等离子体中的负离子密度。

A negative ion density measurement system and method in plasma

The invention discloses a method and method for measuring the density of negative ions in plasma, including a vacuum chamber, a ceramic rod sealed and connected by a linear driving component with a bottom plate of the vacuum chamber or the cover plate of the vacuum chamber, a microwave probe in the ceramic rod, and a quartz glass window or a quartz glass window. Laser, the laser emitted by the laser can penetrate the first quartz glass window and the second quartz glass window and intersect with the probe tip of the microwave probe. Laser emitted by the laser can peel the negative ions in the penetrating region. Methods include S1: injecting electronegative working gas into the vacuum chamber and making electronegative working gas produce electronegative plasma; S2: opening the network analyzer to measure the electron density in the electronegative plasma ne0; S3: turning on the laser to measure the electron density ne1; negative ion density n_in the electronegative plasma is n_ E1 ne0. The invention can accurately measure the negative ion density in the plasma.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体中负离子密度测量系统和方法
本专利技术涉及等离子体设备
，特别是涉及一种等离子体中负离子密度测量系统和方法。
技术介绍
在微电子半导体工业中，用于制造半导体器件的主要材料有SiO2，Si等。针对这些不同材料的基材，等离子体刻蚀机内应用的化学反应气体成份也各不相同，但是主要成份是氟化物和氯化物两种，如CF4、C4F8、Cl2，SF6等气体及与其它气体的混合气。而氯化物和氟化物气体是电负性气体，其产生的等离子体中含有大量的负离子。负离子密度的在线监测，有助于控制刻蚀工艺过程，因此对负离子密度的精确测量是一个非常必要的环节。对于等离子体中的负离子密度(如CF4放电等离子体中的F-，O2放电等离子体中O-等)，常规的测量方法就是采用Langmuir单探针配合激光光致解离负离子的方法进行测量。其测量原理是：在未开启激光光致解离负离子之前，先用Langmuir单探针测量等离子体中的电子密度以及饱和电子电流；然后开启激光光致解离负离子，同时使用Langmuir单探针测量等离子体中的电子密度以及饱和电子电流；最后将激光开启前后的Langmuir探针测量的电子密度进行相减，就能计算出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体中负离子密度测量系统，其特征在于：包括真空室底板、真空室盖板、第一石英玻璃窗和第二石英玻璃窗，所述真空室底板、所述真空室盖板、所述第一石英玻璃窗和所述第二石英玻璃窗密封连接构成真空室；所述真空室底板或所述真空室盖板上设有中空法兰，所述中空法兰密封连接有直线驱动部件，所述直线驱动部件的尾端密封连接有陶瓷杆，所述陶瓷杆内设有微波探针，所述微波探针的一端位于所述真空室内，所述微波探针的另一端与网络分析仪电连接；所述第一石英玻璃窗或第二石英玻璃窗的外侧设有激光器，所述激光器发射出的激光能够透过所述第一石英玻璃窗和第二石英玻璃窗并与所述微波探针的探针尖相交，所述激光器发射出的激光能够对穿...

【技术特征摘要】
1.一种等离子体中负离子密度测量系统，其特征在于：包括真空室底板、真空室盖板、第一石英玻璃窗和第二石英玻璃窗，所述真空室底板、所述真空室盖板、所述第一石英玻璃窗和所述第二石英玻璃窗密封连接构成真空室；所述真空室底板或所述真空室盖板上设有中空法兰，所述中空法兰密封连接有直线驱动部件，所述直线驱动部件的尾端密封连接有陶瓷杆，所述陶瓷杆内设有微波探针，所述微波探针的一端位于所述真空室内，所述微波探针的另一端与网络分析仪电连接；所述第一石英玻璃窗或第二石英玻璃窗的外侧设有激光器，所述激光器发射出的激光能够透过所述第一石英玻璃窗和第二石英玻璃窗并与所述微波探针的探针尖相交，所述激光器发射出的激光能够对穿透区域内的负离子进行全剥离。2.根据权利要求1所述的等离子体中负离子密度测量系统，其特征在于：所述激光器设置在一升降平台上。3.根据权利要求2所述的等离子体中负离子密度测量系统，其特征在于：所述升降平台上还设有一光学透镜，所述光学透镜设置在所述激光器与所述第一石英玻璃窗或所述第二石英玻璃窗之间。4.根据权利要求2或3所述的等离子体中负离子密度测量系统，其特征在于：还包括架台，所述真空室底板和所述升降平台均设置在所述架台...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，王友年，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21