EPD:Endpoint Detection
在解释EPD作用原理之前，不得不先提plasma产生的原理。
一、Plasma产生原理
Plasma：部分离子化的导电气体，整体呈电中性（一般约10000个粒子中只有1个被电离），Plasma的产生主要分为三过程：解离、激发、离子化。
电浆中获得能量的电子与原子或者分子碰撞，碰撞分为弹性碰撞及非弹性碰撞两种（下图A）。
图A：电浆中的碰撞反应过程
弹性碰撞只有动能有所变化，内能保持不变。当电子的能量低时，容易引起弹性碰撞，电子被顶回而改变方向。由于电子的部分能量转移成为原子的动能，原子获得微小的速度，电子因为碰撞所损失的能量很小。
非弹性碰撞，内能会发生改变，会发生解离、激发、离子化。
a）激发：指碰撞离子给予能量给原子内的束缚电子，使其跃迁至更高的轨道位置。由于激发状态不稳定，被激发的电子在这种状态下只能停留 10^{-8} s左右，回归原理轨道稳定状态。此时放出光。plasma发光即由此发生，而EPD也是根据不同元素所发出光的波长不同进行侦测。激发的反应过程如下：
A+e →A*+e →A+e+hv
其中，A：中性原子，A*：A在激发状态，h：常熟，v：所放出光的频率。
b）离子化：碰撞电子的能量大于电离所需能量时，位于最外圈的电子被释放出，中性粒子便成为阳离子。此时反应过程如下：
A+e →A^{+}+2e
c）解离：当碰撞电子赋予分子键能以上的能量时，就会将键打断，发生解离。此时反应过程如下：
AB+e → A+B+e
当分子解离时，其生成物的化学活性较原来的分子增加，形成富有反应性的粒子。如此处于被活性化状态的粒子被称为自由基（Radical）。如CF4一度经过激发状态后，容易解离成CF3及F*.反应过程如下：
CF4 -> CF4* -> CF3+F*
二、EPD作用及机理
Dry etch不像Wet etch，不同材料（膜层）间有很高的选择比，而膜层间选择比不高的情况下，在实际etch过程中，就会很容易对下层layer 造成damage或者该层layer未open或未完全open.
那么如何避免或者改善此种情况呢？
刚入行脑子机灵的兄弟可能会说：在Chamber里装个摄像头一切不就迎刃而解了吗。说的好，EPD就相当于我们在Chamber里的“摄像头”，相当于我们在chamber里的“眼睛”，可以让我们实时知道Chamber内反应进行到了那一步，以便我们根据EPD curve决定在什么时候结束该步的刻蚀，进行下一步。一方面保证需要etch的layer全部open，另一方面可以避免对下层layer造成damage或者控制对下层layer的OE量。
而EPD就是侦测上述plasma产生原理过程中激发状态后退激所发出的光（在Chamer侧壁观察孔中可以看到不同gas起辉时发出的光颜色不同 ），然后将光信号转化为电信号，这里电信号就是Chamber内的“眼睛”。
在plasma中，发射光的强度与相关元素的相对浓度有关。如etch A layer，而A layer下是B layer，那么当A layer open过程中，EPD就会侦测到Chamber内A layer中所含元素与反应gas的生成物浓度在逐渐下降（也即该元素EPD curve逐渐下降）；或者反应gas触及B layer后，Chamber内B layer中所含元素与反应gas的生成物浓度在逐渐上升（也即该元素EPD curve逐渐上升）。具体工艺具体分析。根据这一点，EPD就能检测出什么时候刻蚀材料已被刻完并进行下层材料的刻蚀，就能够很好的保证需要etch的layer全部open，以及避免对下层layer造成damage或者控制对下层layer的OE量。
其实EPD还有一个常见用途，即负责侦测process后WAC有没有将Chamber清理干净/恢复原来状态（即炒完菜之后锅有没有刷干净，避免影响下道菜的口味/品相）。
上述相关内容参考资料：
1）八田吉典：【气体放电】第二版，近代科学社；
2）H.R.Koenig&L.I.Maissel:IBM J.Res.&Dev.14,p.168;
3）B.Chapman:Glow Discharge Process,John Wiley&Sons;
