干法刻蚀有哪些频率的电源?
常见的电源频率直流电源:DC低频段(LP):40kHz,400kHz,2 MHz等高频段 (HF):13.56 MHz,27.12 MHz,40.68 MHz等甚高频段(VHF):60 MHz,100 MHz / 162 MHz等微波段:2.45GHz等电源频率与离子动能的关系
频率直接决定了等离子体的两个核心参数:离子能量(物理撞击力)和离子密度(化学反应量)。即:频率越高,离子能量越低,但离子密度越高。
不同频率电源的应用
40 - 100 kHz
离子能量依然很高,能产生高自偏压,较重的离子还能跟得上电场的变化,因此能获得较大的加速动能。
适用于等离子清洁、蚀刻。
400 kHz
常见于早期的 PECVD(等离子增强化学气相沉积)设备中,用于改善薄膜的应力(Stress control),通过轰击让沉积的膜更致密。
2 MHz
现代刻蚀机的“轰击主力”,通常用高频(如 60MHz)产生等离子体密度,而用 2MHz 施加在下电极来独立控制离子的轰击能量。它比 400kHz 更容易匹配,但轰击力依然很强
13.56 MHz —— 工业标准频率
這是半导体设备中最常用的频率。在这个频率下,离子已经跟不上电场变化(能量降低),但电子可以,从而产生稳定的等离子体。
100 MHz / 162 MHz
频率越高,电子密度越高,且在处理大尺寸晶圆(300mm)时,高频有助于改善中心和边缘的均匀性。主要用于极其精细的刻蚀工艺。
2.45 GHz
频率极高,电子在磁场辅助下发生回旋共振,碰撞概率大增,产生海量的离子和活性自由基。
适用于需要极快化学反应速率的工艺(如去胶 Ashing)。因为离子能量低,它主要靠化学反应“吃”掉材料,对芯片表面的物理撞击损伤最小,非常适合处理敏感器件。
总结
频率越低(向 DC 方向): 越像“物理锤子”,利用高能量撞击,用于溅射或硬刻蚀。
频率越高(向 2.45GHz 方向): 越像“化学溶剂”,利用高密度化学反应,用于高速、低损伤的刻蚀。
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