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电容耦合等离子体机台

图2.12是电容耦合等离子体机台示意图。在两个平行板电容器上施加高频电场,反应腔室中初始电子在射频电场的作用下获得能量,击蚀刻气体使其电离,产生更多的电子、离子以及中性的自由基粒子,形成动态平衡的低温等离子体。如图2.13所示,在射频电场的作用下,会形成垂直于晶圆的方向的自偏压,进而使得离子可以获得比较大的击能量。在电容耦合等离子体机台的最初发展阶段,只有一个射频电源,射频电源功率的变化会同时影响到等离子体密度和离子击能量,所以单频电容耦合等离子体的可控性不尽如人意。

多须容性属合等离子体使刻机台( Multiple frequency Capecitively Coupled PlasmEtchers)通过引入多频外加电源,使得容性合等离子体蚀刻机台性能获得大幅提升。对于多频外加电场来说,高频电场主要起到控制等离子体密度的作用,低须电场主要起到控制离子表击能量的作用。目前半导体工业生产中的主流的容性属合等离子体性刻机台都是这种双频、多频容性合等离子体性刻机台。电容合刻机台的另外一个特点是两个电面积不同。对于电容合等离子体,面积较小的电极会由于自偏压面获得更高的电势差。如图2.12所示,待使刻品圆会被置于面积较小的电极之上。一方面是为了获得较快的刻速度,另一方面也是为了降低上电极的损耗。两个电极板的电压和面积的关系可以表示为