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使用Ocean HDX光谱仪可实时获取等离子体发射光谱

发布时间:2019-05-05      点击次数:334
等离子体是一种被高能量激发的气体状态,其中一部分原子被激发或电离形成自由电子和离子。当激发的中性粒子的电子重新回到基态时,等离子体能发射可表征原子特异性的特定波长的光。发射光的光谱分布用于确定等离子体的成分。等离子体可通过使用高能方法电离原子形成,包括加热,高功率激光,微波,电和射频。


等离子监控

等离子体具有一系列应用,包括元素分析,薄膜沉积,等离子体蚀刻和表面清洁。等离子体监测可以为样品提供详细的元素分析,并确定在控制基于等离子体的过程中所需的关键等离子体参数。发射线用于识别等离子体中存在的元素,发射线强度用于实时量化粒子和电子密度。

气体混合物,等离子体温度和颗粒密度等参数对于控制等离子体过程都是至关重要的。通过向腔室引入各种气体或颗粒来改变这些参数,将会造成等离子体特性的改变,同时也会影响等离子体与基板的相互作用。监测和控制等离子体可改善工艺和成品。

例如,在半导体工业中可以通过光刻技术制造和控制晶片。蚀刻是该过程的主要部分,其中材料可以沉积到非常特定的厚度。当在晶片表面上蚀刻时,可使用等离子体监测来跟踪蚀刻穿过晶片层并确定等离子体何时完全蚀刻特定层并到达下一层。通过监视在蚀刻期间由等离子体产生的发射线,可以地追踪蚀刻过程。这种使用等离子体监测的终点检测对于半导体材料的生产是至关重要的。


等离子体监测方法

等离子监测可以通过灵活的模块配置,使用像Ocean HDX这样的光谱仪或完全集成的系统完成。对于模块化配置,Ocean HDX光谱仪可与抗老化的光纤结合使用,从腔室中形成的等离子体获取定性发射谱数据。此外,还可使用SpecLine软件来识别数百个原子的发射谱线和分子带。

监测在真空室中形成的等离子体时的重要考虑因素是与腔室的连接。仪器组件可以引入真空室或配置为通过视口观察等离子体。可使用能够承受腔室中的苛刻条件的真空穿板或定制光纤将部件耦合到等离子体腔室中。

为了通过窗口监测等离子体,根据测量的等离子体场的大小来决定余弦校正器或准直透镜的采样附件。没有采样附件,成像区域将由光纤到等离子体的距离决定。对于更局部化的收集区域,准直透镜可以附着到光纤上。余弦校正器也可用于180°视场范围内的光进行采集。


测量条件

在其他气体和纳米颗粒被引入到等离子体腔室时,可以使用Ocean HDX光谱仪测量氩等离子体的发射变化。在封闭反应室中的等离子体的光谱数据,将通过光谱仪,光纤和余弦校正器从腔室外的小窗口收集的发射光谱而得到。

Ocean HDX光谱仪为UV-Vis配置,采用400μm抗老化的光纤耦合余弦校正器进行采样。选择抗老化光纤是为了避免由等离子体的强UV光引起的光纤内涂层降解。选择余弦校正器从等离子腔室获取数据可解决等离子体强度的差异和测量窗口的不均匀结垢。准直透镜也可作为等离子体监测测量中余弦校正器的常用备选方案。

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