臺灣博碩士論文加值系統

大部分的電漿製程系統中，射頻功率傳送到電漿的功率量測只有在功率產生器的輸出端量測。在假設是射頻功率產生器的吸收功率越接近於電漿的吸收功率之下，然而，大部分的事實卻不是這樣子。射頻功率產生器不單只是被電漿所吸收功率，匹配單元( Match unit)本身也會吸收功率，相同的，射頻功率的傳輸線和沿著功率轉換路徑的雜散阻抗 (Stray impedances) 相同會吸收功率。
依照最大功率轉換理論:最大功率轉換為負載阻抗應該等於來源阻抗的共軛複數。射頻功率產生器被設定為一個實數輸出的阻抗，通常為50歐姆。然而，電漿輸入的阻抗通常是為一個實數成分和電抗成分，電抗成分依結構有負和正電抗，舉例來說RIE ( Reactive Ion Etching ) 是負電抗而ICP是正電抗。匹配單元的使用就在於轉換阻抗，設計為對功率產生器輸入阻抗為50歐姆，輸出阻抗呈現一般電漿的共軛複數阻抗。匹配單元的設計是移動部分電感或電容(負載和線圈)去完成匹配，但結果常常換置到一個錯誤的位置，重要的是電漿負載必須要被監視以確保正確而匹配單元改變不能受製程的改變。
觀念上，要量測電漿真實的功率應該在匹配單元的後面，因而電漿是一個非線性的負載，基本的諧波被產生在傳輸匹配線上，所以理想的射頻感測器應該量測到這些諧波，包含電漿特性的基本資訊。
真實電漿功率吸收產生有電壓(V)、電流(I)和弦波的相位角介於電壓與電流之間的向量。
本論文是將學長論文電感耦合式電漿源不穩定性現象之量測與分析中所研製阻抗計中對相位角精確度加以改善。
本研究是利用實驗室所用阻抗計與數位訊號處理(Digital Signal Processing , DSP)方法找出真實電漿功率與電漿阻抗。吾人是將電漿阻抗計量測到電壓與電流的訊號，經由一個降頻電路將電漿頻率13.56MHz降頻至資料擷取卡(Data Acquisition , DAQ) 20MHz取樣頻率所能輔合取樣定理的頻率560kHz，而後把每一筆資料做快速傅立葉轉換(Fast Fourier Transformer, FFT)，取得頻率域的大小量( Magnitude )與相位角量(Phase)，找出電壓與電流之間相位角差，並可求得電漿真實功率，進而去探討電漿即時功率變化與電漿阻抗的關係。
以數位訊號處理方式找出相位角差，不同於以往使用電子元件方式找出相位角，可得到較精確的電漿功率，也可以討論電壓、電流、與阻抗變化做即時監控量測。

目錄………………………………………………Ⅰ
圖表目錄…………………………………………Ⅲ
第一章 前言…………………………………1
第二章 文獻回顧……………………………4
2-1 功率量測相關文獻……………4
2-2 探針校正………………………19
2-3 實驗量測結果…………………20
2-4 文獻總結………………………26
2-5研究規劃………………………27
第三章 原理介紹……………………………28
3-1 ICP原理介紹…………………28
3-2 阻抗匹配原理…………………30
3-3 阻抗計原理……………………32
3-4 數位訊號處理…………………34
3-4-1 取樣與偽詐……35
3-4-2 頻譜分析………39
3-4-3 離散傅立葉轉換的頻譜分析…42
第四章 研究方法與實驗系統介紹…………46
4-1 電感式電漿源系統……………46
4-2 阻抗量測器製作………………49
4-3 校正量測………………………59
第五章 實驗系統結果與分析…………………67
5-1阻抗量測器測試與量測………67
5-2阻抗量測器TM mode量測………77
第六章 結論……………………………………85
參考文獻… …………………………86

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