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电子回旋共振（ECR）等离子体由于具有工作气压低、等离子体密度高等优点,广泛应用于微电子刻蚀、薄膜材料沉积、材料加工、材料表面技术中。在ECR等离子体中,等离子体参数（特别是离子参数）对薄膜质量、刻蚀速率等方面有着至关重要的影响。等离子体参数的测量是ECR等离子体应用的关键。国内外广泛开展了ECR等离子体电子参数的测量研究,然而很少有人开展关于ECR等离子体离子参数的测量研究。本文在自主设计的微波ECR等离子体装置上建立了一套等离子体离子参数自动测量系统,开展了离子参数的测量研究。主要工作如下:1、构建了一套等离子体离子参数自动测量系统,设计了可调性好、灵敏度高的离子灵敏探针（ISP）和Langmuir双探针,可满足离子参数和电子参数的同时测量。2、在高低两种气压模式下,研究ISP测量的影响因素,测量等离子体电势,探讨负电压区间的I-V特征曲线的变化机理,并运用双探针测量电子密度,分析等离子体参数对标准屏蔽高度的影响,结果表明:（1）离子收集极顶部和保护电极上端之间的距离,即所谓的屏蔽距离h,在一定范围内才能有效屏蔽电子,从而尽可能多的收集离子,使ISP更加准确的测量饱和离子流,h值过高,会屏蔽部分低能离子,导致离子温度测量值偏大;在收集电极与屏蔽电极之间加上小的负偏压VB,能有效抑制探针附近通过E×B漂移运动到达离子收集电极的电子,负VB过大,会提高离子饱和电流,使离子温度的测量值偏大。（2）ISP能稳定测量等离子体电势,不受VB的影响,但其测量的准确性受h值影响。h值增大会引起鞘层等势面下降,使测量位置发生变化,从而影响其测量值的准确性,特别在电势径向分布陡峭的等离子体中。（3）负电压区间的I-V特征曲线取决于离子收集有效面积即鞘层表面积。h增加的过程中,负电压区间离子电流从逐渐增大的趋势变为先减小后增大的趋势,等离子体电势较小的区域变化趋势更明显。（4）ISP测量的离子密度与双探针测量的电子密度相吻合,与等离子体电中性性质一致。（5）标准屏蔽高度hc取决于电子回旋半径rge和由德拜半径λD决定的鞘层厚度,其取值范围为:10 rge≤hc≤10rge +8λD。3、用ISP对ECR等离子体离子参数进行了测量,研究了工作气压、微波功率对离子参数的影响,并探讨了工作气压、磁场位形对离子参数空间分布的影响,结果表明:（1）随着工作气压的增大,离子温度单调减小,离子密度先增大然后减小;随着微波功率从400W增加到800W,离子温度缓慢增加,离子密度先增加后趋于饱和。（2）气压对离子密度空间分布有显著的影响。低气压时,离子密度沿轴向及径向分布的均匀性较好;而高气压下离子密度沿轴向和径向分布陡峭。（3）离子温度与共振面密切相关,离共振面越近,离子温度越高。发散场中,离子密度沿轴向和径向都减小,离子密度在远离共振点的等离子体区域具有良好的径向均匀性;磁镜场中,离子被约束在磁镜中,磁场低洼处,离子密度最高;磁镜场中离子温度和密度比发散场中高。