今天我們來詳細的講一下CCP刻蝕機。CCP, Capacitive Coupled Plasma, 電容耦合的等離子體。ICP, inductively Coupled Plasma, 電感耦合的等離子體。
CCP 是利用平行板電容器原理來不斷激發產生等離子體，射頻電源施加在平行板的兩極上，工藝氣體進入反應腔體中。進入腔體中的反應氣體在射頻電源的激發下產生等離子體。帶電粒子在電場力的作用下，向Wafer 表面不斷的轟擊，從而去除Wafer 表面的材料，達到刻蝕的目的。
1. CCP刻蝕原理
射頻電源是產生激發等離子體的重要部件。常用的射頻電源頻率有400K, 2M, 13.56M, 27.12M, 40M, 60M 等。頻率越高，等離子體體在電極板之間的來回震蕩越快，來回震蕩的等離子體不斷撞擊氣體分子激發更多的等離子體。所以，在CCP中高頻射頻電源可以調節等離子體的密度，頻率越高，激發產生的等離子體密度越高。平行板電容器的上下電極之間有一定的距離，高頻的射頻電源電場作用在帶電粒子上，可能其還沒有到達wafer表面就向反方向進行運動了。所以，需要另外一個低頻的射頻電源來提供帶電粒子持續不斷的運動電場力，使其運動到Wafer 表面。常用的低頻電源有400K, 2M,13.56M 等，低頻電場主要起到控制離子轟擊能量的作用。
圖2 射頻波形
圖1所示的CCP原理圖中，可以看到CCP刻蝕機的構成：上電極板、下電極板、進氣系統、射頻回路系統、真空腔體系統組成。工藝氣體通過氣體噴淋頭進入真空反應腔體中，氣體噴淋頭通常作為上電極的一部分組成。進入真空腔體前需要有復雜的混氣系統以保證工藝氣體進入反應腔體中是均勻的。同時，為了保證工藝的可控，進入的工藝氣體需要使用MFC（氣體質量流量計）進行精確的控制。
真空反應腔體需要不斷的進行抽氣，一方面保持反應過程的真空度、另一方面要持續不斷的抽出反應產物，排出反應腔體。真空測壓計也是刻蝕機中關鍵的組成部件之一，真空腔體的壓力測量、真空泵前級管道壓力的測量都需要真空測壓計。CCP刻蝕機中在腔體下方設有渦輪分子泵、在渦輪分子泵的前端設有干泵以使得分子泵的前級壓力達到工作范圍內。
射頻電源系統也是CCP刻蝕機中重要的組成部分。其提供了持續不斷的能量，來使得工藝氣體產生Plasma。
下電極有靜電吸盤、射頻饋入基座、聚焦環、絕緣環等組件組成。
2. CCP刻蝕機的組成
靜電吸盤可以看做CCP刻蝕機的核心中的核心部件，Wafer直接作用于其表面，下圖所示為靜電吸盤的截面圖。可以看出其由介電層、加熱層、基座、冷卻通道等組成，每一層之間的連接尤為重要。最上層介電層的材料決定了ESC 的種類，JR型和庫倫型。介電層的材料通常由陶瓷材料構成，如AlN, Al2O3等。
靜電吸盤的截面圖
刻蝕機是用來去除材料的工藝，去除的對象就是前面工序中的各種薄膜材料或者半導體材料。CCP相較于ICP其能量更高，因此多用于芯片制造的后道工序中。這是由于其本身特性所覺定的。并不是說其不重要，在半導體產線中往往CCP的機臺數量會需要更多。因為在后道工序中，需要不斷的進行薄膜沉積和不斷的刻蝕的步驟重復。繼續說回刻蝕的對象，主要有介質材料、金屬材料、半導體材料等。
介質材料：電介質在芯片中主要提供器件、柵極和金屬互連間的絕緣，主要包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。
金屬材料：包括鎢、鋁、金、銀等。
半導體材料：Si， 多晶硅等。
CCP主要用于介質材料和金屬材料的刻蝕。
來源：部分截取自知乎韶峰
3. CCP刻蝕機在半導體制造中的應用
