彈性碰撞只有動(dòng)能有所變化，內(nèi)能保持不變。當(dāng)電子的能量低時(shí)，容易引起彈性碰撞，電子被頂回而改變方向。由于電子的部分能量轉(zhuǎn)移成為原子的動(dòng)能，原子獲得微小的速度，電子因?yàn)榕鲎菜鶕p失的能量很小。

非彈性碰撞，內(nèi)能會(huì)發(fā)生改變，會(huì)發(fā)生解離、激發(fā)、離子化。

a）激發(fā)：指碰撞離子給予能量給原子內(nèi)的束縛電子，使其躍遷至更高的軌道位置。由于激發(fā)狀態(tài)不穩(wěn)定，被激發(fā)的電子在這種狀態(tài)下只能停留 ${\mathrm{<span\; style="font-size:18px;">10</span>}}^{<span\; style="font-size:18px;">?</span>\mathrm{<span\; style="font-size:18px;">8</span>}}$10^{-8} s左右，回歸原理軌道穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)放出光。plasma發(fā)光即由此發(fā)生，而EPD也是根據(jù)不同元素所發(fā)出光的波長(zhǎng)不同進(jìn)行偵測(cè)。激發(fā)的反應(yīng)過(guò)程如下：

A+e $<span\; style="font-family:SimSun;font-size:18px;">\to </span>$→${\mathrm{<span\; style="font-size:18px;">?</span>}}^{<span\; style="font-size:18px;">?</span>}$A*+e →A+e+hv

其中，A：中性原子，${\mathrm{<span\; style="font-size:18px;">?</span>}}^{<span\; style="font-size:18px;">?</span>}$A*：A在激發(fā)狀態(tài)，h：常熟，v：所放出光的頻率。

b）離子化：碰撞電子的能量大于電離所需能量時(shí)，位于最外圈的電子被釋放出，中性粒子便成為陽(yáng)離子。此時(shí)反應(yīng)過(guò)程如下：

A+e $<span\; style="font-size:18px;">\to </span>$→${\mathrm{<span\; style="font-size:18px;">?</span>}}^{<span\; style="font-size:18px;">+</span>}$A^{+}+2e

c）解離：當(dāng)碰撞電子賦予分子鍵能以上的能量時(shí)，就會(huì)將鍵打斷，發(fā)生解離。此時(shí)反應(yīng)過(guò)程如下：

AB+e $<span\; style="font-size:18px;">\to </span>$→ A+B+e

當(dāng)分子解離時(shí)，其生成物的化學(xué)活性較原來(lái)的分子增加，形成富有反應(yīng)性的粒子。如此處于被活性化狀態(tài)的粒子被稱(chēng)為自由基（Radical）。如CF4一度經(jīng)過(guò)激發(fā)狀態(tài)后，容易解離成CF3及F*.反應(yīng)過(guò)程如下：

CF4 -> CF4* -> CF3+F*

二、EPD作用及機(jī)理

Dry etch不像Wet etch，不同材料（膜層）間有很高的選擇比，而膜層間選擇比不高的情況下，在實(shí)際etch過(guò)程中，就會(huì)很容易對(duì)下層layer 造成damage或者該層layer未open或未完全open.

那么如何避免或者改善此種情況呢？

剛?cè)胄心X子機(jī)靈的兄弟可能會(huì)說(shuō)：在Chamber里裝個(gè)攝像頭一切不就迎刃而解了嗎。說(shuō)的好，EPD就相當(dāng)于我們?cè)贑hamber里的“攝像頭”，相當(dāng)于我們?cè)?/span>chamber里的“眼睛”，可以讓我們實(shí)時(shí)知道Chamber內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行到了那一步，以便我們根據(jù)EPD curve決定在什么時(shí)候結(jié)束該步的刻蝕，進(jìn)行下一步。一方面保證需要etch的layer全部open，另一方面可以避免對(duì)下層layer造成damage或者控制對(duì)下層layer的OE量。

而EPD就是偵測(cè)上述plasma產(chǎn)生原理過(guò)程中激發(fā)狀態(tài)后退激所發(fā)出的光（在Chamer側(cè)壁觀察孔中可以看到不同gas起輝時(shí)發(fā)出的光顏色不同 ），然后將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，這里電信號(hào)就是Chamber內(nèi)的“眼睛”。

在plasma中，發(fā)射光的強(qiáng)度與相關(guān)元素的相對(duì)濃度有關(guān)。如etch A layer，而A layer下是B layer，那么當(dāng)A layer open過(guò)程中，EPD就會(huì)偵測(cè)到Chamber內(nèi)A layer中所含元素與反應(yīng)gas的生成物濃度在逐漸下降（也即該元素EPD curve逐漸下降）；或者反應(yīng)gas觸及B layer后，Chamber內(nèi)B layer中所含元素與反應(yīng)gas的生成物濃度在逐漸上升（也即該元素EPD curve逐漸上升）。具體工藝具體分析。根據(jù)這一點(diǎn)，EPD就能檢測(cè)出什么時(shí)候刻蝕材料已被刻完并進(jìn)行下層材料的刻蝕，就能夠很好的保證需要etch的layer全部open，以及避免對(duì)下層layer造成damage或者控制對(duì)下層layer的OE量。

其實(shí)EPD還有一個(gè)常見(jiàn)用途，即負(fù)責(zé)偵測(cè)process后WAC有沒(méi)有將Chamber清理干凈/恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)（即炒完菜之后鍋有沒(méi)有刷干凈，避免影響下道菜的口味/品相）。

上述相關(guān)內(nèi)容參考資料：

1）八田吉典：【氣體放電】第二版，近代科學(xué)社；

2）H.R.Koenig&L.I.Maissel:IBM J.Res.&Dev.14,p.168;

3）B.Chapman:Glow Discharge Process,John Wiley&Sons;