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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。當激發(fā)的中性粒子的電子重新回到基態(tài)時，等離子體能發(fā)射可表征原子特異性的特定波長的光。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)測可以為樣品提供詳細的元素分析，并確定在控制基于等離子體的過程中所需的關鍵等離子體參數(shù)。發(fā)射線用于識別等離子體中存在的元素，發(fā)射線強度用于實時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)對于控制等離子體過程都是至關重要的。通過向腔室引入各種氣體或顆粒來改變這些參數(shù)，將會造成等離子體特性的改變，同時也會影響等離子體與基板的相互作用。監(jiān)測和控制等離子體可改善工藝和成品。

例如，在半導體工業(yè)中可以通過光刻技術制造和控制晶片。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。當在晶片表面上蝕刻時，可使用等離子體監(jiān)測來跟蹤蝕刻穿過晶片層并確定等離子體何時*蝕刻特定層并到達下一層。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)測的終點檢測對于半導體材料的生產(chǎn)是至關重要的。

等離子體監(jiān)測方法

等離子監(jiān)測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。對于模塊化配置，Ocean HDX光譜儀可與抗老化的光纖結合使用，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軟件來識別數(shù)百個原子的發(fā)射譜線和分子帶。

監(jiān)測在真空室中形成的等離子體時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。可使用能夠承受腔室中的苛刻條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)測等離子體，根據(jù)測量的等離子體場的大小來決定余弦校正器或準直透鏡的采樣附件。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。對于更局部化的收集區(qū)域，準直透鏡可以附著到光纖上。余弦校正器也可用于180°視場范圍內(nèi)的光進行采集。

測量條件

在其他氣體和納米顆粒被引入到等離子體腔室時，可以使用Ocean HDX光譜儀測量氬等離子體的發(fā)射變化。在封閉反應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行采樣。選擇抗老化光纖是為了避免由等離子體的強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)可解決等離子體強度的差異和測量窗口的不均勻結垢。準直透鏡也可作為等離子體監(jiān)測測量中余弦校正器的常用備選方案。