Anlagentechnik (Reaktortypen)

Jede Trockenätzanlage besteht aus denselben Grundkomponenten: einer Prozesskammer, einem Gaseinlass – oft als sogenannter Showerhead direkt über dem Wafer, für eine gleichmäßige Gasverteilung – einem Pumpensystem aus Turbomolekularpumpe und vorgeschalteter Drehschieberpumpe für den nötigen Unterdruck, der HF-Einkopplung zur Plasmaerzeugung sowie dem Wafer-Chuck.

Wie diese Komponenten im Detail ausgeführt sind, unterscheidet sich stark zwischen den Reaktortypen – und bestimmt maßgeblich, welche Prozesse eine Anlage beherrscht.

Wie im Bereich Abscheidung beschrieben, bestimmt bei kapazitiv gekoppelten Reaktoren (CCP) dieselbe Spannung sowohl die Ionendichte als auch die Ionenenergie – beides lässt sich nicht unabhängig einstellen. Induktiv gekoppelte Reaktoren (ICP) trennen diese beiden Größen durch eine separate Bias-Spannung an der Waferelektrode.

Für das Ätzen ist diese Trennung besonders wichtig: Eine hohe Ätzrate braucht viele reaktive Teilchen, also eine hohe Ionendichte, ein sauberes anisotropes Profil dagegen kontrollierte, nicht zu hohe Ionenenergie. Konstruktiv zeigt sich der Unterschied deutlich: CCP-Reaktoren verwenden häufig Silicium- oder SiC-Elektroden als Verbrauchsmaterial, um eine Metallkontamination der Scheibe zu vermeiden; die Kammerwände bestehen meist aus eloxiertem Aluminium, das den aggressiven Fluor- und Chlorradikalen widerstehen muss. Bei ICP-Reaktoren sitzt die Spule außerhalb eines dielektrischen Kammerfensters aus Quarz oder Keramik, durch das das Wechselfeld eindringen kann.

Die erreichbare Ionendichte liegt bei ICP typischerweise um den Faktor 10 bis 100 höher als bei CCP – der Hauptgrund, warum ICP heute der Standard für anspruchsvolle Ätzprozesse mit hohem Aspektverhältnis ist.