CCPとICPの違い：プラズマの作り方・密度・イオンエネルギー・用途を比較
どちらも高周波の電力でガスを電離させてプラズマを作る方式ですが、電力をプラズマに伝える仕組みが違います。CCPは、向かい合った2枚の電極の間に高周波の電圧をかけ、電界で電子を加速します。ICPは、コイルに高周波の電流を流し、その磁界の変化が作る誘導電界で電子を加速するので、低い圧力で高密度のプラズマを作れます。ICPはウエハ側に別のバイアス電源を置き、プラズマの密度とイオンのエネルギーを別々に調整できます。
| 項目 | CCP(容量結合プラズマ) | ICP(誘導結合プラズマ) |
|---|---|---|
| プラズマの作り方 | 平行平板の電極に高周波の電圧をかけ、電極の間の電界で電子を加速する | コイルに高周波の電流を流し、誘導電界で電子を加速する |
| 装置の構造 | 上下に向かい合った2枚の電極。ウエハは片方の電極の上に置く | 誘電体の窓の外側(上や周り)にコイルを置き、ウエハの台には別のバイアス用の電源をつなぐ |
| プラズマ密度(代表的な値) | 中程度。およそ10⁹〜10¹⁰ cm⁻³ | 高い。およそ10¹¹〜10¹² cm⁻³ |
| 動作する圧力(代表的な値) | 数Pa〜数十Pa程度が多い | 約0.1 Pa〜数Paの低い圧力 |
| 密度とイオンエネルギーの制御 | 1つの電源では、電力を上げると密度とセルフバイアスが一緒に変わり、独立に制御しにくい。2つの周波数を使う方式で分担させる | コイルの電力で密度、ウエハ側のバイアスの電力でイオンのエネルギーと、別々に調整しやすい |
| イオンのエネルギー | セルフバイアスが大きく、高いイオンのエネルギーを得やすい | バイアスを下げれば、低いエネルギーで多くのイオンを当てられ、ダメージを抑えやすい |
| ガスの解離 | 比較的少ない。原料の分子やその断片が残りやすい | 多い。ガスがよく分解され、ラジカルやイオンが多い |
| 得意なエッチング | 酸化膜や低誘電率膜などの絶縁膜。強いイオンの衝撃と、フルオロカーボンのポリマーで選択比をとる。高アスペクト比のコンタクトホール | シリコン(ゲートや素子分離の溝)や金属(アルミニウムの配線など)、化合物半導体の、速く異方性の高いエッチング |
| 成膜への応用 | 平行平板型のプラズマCVD(PECVD)。高周波と低周波の電力の比で膜の応力を調整する | 高密度プラズマCVD(HDP-CVD)。成膜しながらイオンのスパッタで溝の入り口を削り、狭い溝を埋める |
| 装置の構成 | 比較的簡単。電極と高周波の電源 | コイル、誘電体の窓、2つの電源などが必要で、やや複雑 |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。