刻蚀机等离子体源CCP与ICP的工作原理与适用场景

刻蚀机的等离子体源类型直接影响刻蚀工艺的离子能量、离子通量及适用材料范围。在干法刻蚀设备中，依据腔室内产生等离子体的方式不同，主要分为容性耦合等离子体（CCP）和电感耦合等离子体（ICP）两类。刻蚀机选择何种等离子体源，需结合待刻蚀材料的特性、刻蚀深度要求以及工艺对选择比与形貌控制的需求综合判断。

CCP类型刻蚀机中，射频功率通过位于等离子体内部的平行板电极耦合给等离子体。射频电压施加在两块平行板电极之间，振荡电场加热电子并维持气体电离。双频CCP系统中，高频源用于调控等离子体密度即离子通量，低频源用于调控离子能量。CCP类型刻蚀机的离子能量较高，能够使用高电场产生高能量离子，适合刻蚀硬介电材料以及孔、槽结构，其需求主要来自3D NAND等3D结构发展的推动。

ICP类型刻蚀机则通过环绕或邻近等离子体区域的射频线圈产生时变磁场，以感应方式将能量耦合到等离子体中，等离子体电位和鞘层电压低于同等密度下的CCP系统。ICP放电可在较低气压下稳定运行，产生高密度等离子体，离化效率较高。ICP类型刻蚀机适用于刻蚀硬度低或较薄的材料以及挖掘浅槽，在逻辑芯片硅刻蚀、金属栅极刻蚀等工序中具备工艺可调性优势。