研究目的
对工业等离子体刻蚀微电子制造反应器中氩气感应耦合等离子体（ICP）的磁场、电子密度和电子温度进行全三维（3D）、时变测量，并将这些测量结果与建模结果进行对比。
研究成果
对几乎所有相关等离子体特性进行同步、多维度且随时间变化的测量，已证实并阐明了具有工业应用价值的感应耦合等离子体（ICP）的整体运行模式。这些测量数据及配套模型有助于量化理解ICP腔室基础等离子体输运现象所需的物理过程。
研究不足
该实验并未覆盖整个等离子体区域，因此采用模型将实验测得的功率沉积量重新换算为整个反应堆内的沉积量。由于无法直接在线圈下方的鞘层中进行测量，这可能导致线圈产生的容性电场加速离子而产生额外的功率耗散。
1：实验设计与方法选择：
通过平面线圈以2 MHz频率的脉冲功率产生等离子体。在脉冲H模阶段，使用三轴磁探针以2纳秒时间间隔测量整个等离子体体积内15,366个位置的磁场。同时采用扫频朗缪尔探针测量相同位置的等离子体参数。等离子体密度测量结果通过96 GHz干涉仪获得的线积分密度进行校准。
2：样品选择与数据来源：
该感应耦合等离子体装置包含产生氩等离子体的圆柱形腔室，工作压力为10-50毫托。安装在2.8厘米厚氧化铝窗口顶部的三匝圆形炉顶天线连接至2 MHz射频发生器，最大输出功率1千瓦。
3：8厘米厚氧化铝窗口顶部的三匝圆形炉顶天线连接至2 MHz射频发生器，最大输出功率1千瓦。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：三轴磁探针、扫频朗缪尔探针、96 GHz微波干涉仪、发射探针、圆柱形朗缪尔探针、发夹探针、亥姆霍兹线圈、矢量网络分析仪、硅光电二极管。
4：实验流程与操作规范：
探针通过球阀穿通装置从腔室前侧插入，可实现探针轴在球坐标系中的自由旋转。探针运动由三维驱动器控制。数据采集使用四通道2.5 GS/s、12位示波器完成。
5：5 GS/s、12位示波器完成。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：首先对磁探针记录的三个时间信号进行积分处理。梯度计算采用三点二次拉格朗日插值法或一阶/二阶有限差分法实现。
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three-axis magnetic probe
To measure the RF magnetic field produced by the antenna
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swept Langmuir probe
To measure plasma parameters
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96 GHz microwave interferometer
To calibrate the plasma density measurement
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emissive probe
To measure plasma potential
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cylindrical Langmuir probe
To measure electron temperature and ion saturation current
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hairpin probe
For local density measurement
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Helmholtz coil
To calibrate the B-dot probe response
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vector network analyzer
To calibrate the B-dot probe response
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Si photodiode
To capture the temporal behavior of the optical emission from the plasma
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