不同频率的电源在干法刻蚀中的应用

不同频率的电源在干法刻蚀中的应用

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。