EPD:Endpoint Detection
在解釋EPD作用原理之前，不得不先提plasma產生的原理。
一、Plasma產生原理
Plasma：部分離子化的導電氣體，整體呈電中性（一般約10000個粒子中只有1個被電離），Plasma的產生主要分為三過程：解離、激發、離子化。
電漿中獲得能量的電子與原子或者分子碰撞，碰撞分為彈性碰撞及非彈性碰撞兩種（下圖A）。
圖A：電漿中的碰撞反應過程
彈性碰撞只有動能有所變化，內能保持不變。當電子的能量低時，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移成為原子的動能，原子獲得微小的速度，電子因為碰撞所損失的能量很小。
非彈性碰撞，內能會發生改變，會發生解離、激發、離子化。
a）激發：指碰撞離子給予能量給原子內的束縛電子，使其躍遷至更高的軌道位置。由于激發狀態不穩定，被激發的電子在這種狀態下只能停留 10^{-8} s左右，回歸原理軌道穩定狀態。此時放出光。plasma發光即由此發生，而EPD也是根據不同元素所發出光的波長不同進行偵測。激發的反應過程如下：
A+e →A*+e →A+e+hv
其中，A：中性原子，A*：A在激發狀態，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，位于最外圈的電子被釋放出，中性粒子便成為陽離子。此時反應過程如下：
A+e →A^{+}+2e
c）解離：當碰撞電子賦予分子鍵能以上的能量時，就會將鍵打斷，發生解離。此時反應過程如下：
AB+e → A+B+e
當分子解離時，其生成物的化學活性較原來的分子增加，形成富有反應性的粒子。如此處于被活性化狀態的粒子被稱為自由基（Radical）。如CF4一度經過激發狀態后，容易解離成CF3及F*.反應過程如下：
CF4 -> CF4* -> CF3+F*
二、EPD作用及機理
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，在實際etch過程中，就會很容易對下層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？
剛入行腦子機靈的兄弟可能會說：在Chamber里裝個攝像頭一切不就迎刃而解了嗎。說的好，EPD就相當于我們在Chamber里的“攝像頭”，相當于我們在chamber里的“眼睛”，可以讓我們實時知道Chamber內反應進行到了那一步，以便我們根據EPD curve決定在什么時候結束該步的刻蝕，進行下一步。一方面保證需要etch的layer全部open，另一方面可以避免對下層layer造成damage或者控制對下層layer的OE量。
而EPD就是偵測上述plasma產生原理過程中激發狀態后退激所發出的光（在Chamer側壁觀察孔中可以看到不同gas起輝時發出的光顏色不同 ），然后將光信號轉化為電信號，這里電信號就是Chamber內的“眼睛”。
在plasma中，發射光的強度與相關元素的相對濃度有關。如etch A layer，而A layer下是B layer，那么當A layer open過程中，EPD就會偵測到Chamber內A layer中所含元素與反應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gas觸及B layer后，Chamber內B layer中所含元素與反應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。根據這一點，EPD就能檢測出什么時候刻蝕材料已被刻完并進行下層材料的刻蝕，就能夠很好的保證需要etch的layer全部open，以及避免對下層layer造成damage或者控制對下層layer的OE量。
其實EPD還有一個常見用途，即負責偵測process后WAC有沒有將Chamber清理干凈/恢復原來狀態（即炒完菜之后鍋有沒有刷干凈，避免影響下道菜的口味/品相）。
上述相關內容參考資料：
1）八田吉典：【氣體放電】第二版，近代科學社；
2）H.R.Koenig&L.I.Maissel:IBM J.Res.&Dev.14,p.168;
3）B.Chapman:Glow Discharge Process,John Wiley&Sons;
