CCP vs ICP: 플라즈마 생성 방식·밀도·이온 에너지·용도 비교
둘 다 고주파 전력으로 가스를 전리시켜 플라즈마를 만드는 방식이지만, 전력을 플라즈마에 전달하는 원리가 다릅니다. CCP는 마주 보는 두 장의 전극 사이에 고주파 전압을 걸어 전계로 전자를 가속합니다. ICP는 코일에 고주파 전류를 흘리고 그 자계 변화가 만드는 유도 전계로 전자를 가속하므로, 낮은 압력에서 고밀도 플라즈마를 만들 수 있습니다. ICP는 웨이퍼 쪽에 별도의 바이어스 전원을 두어 플라즈마 밀도와 이온 에너지를 따로 조정할 수 있습니다.
| 비교 항목 | CCP(용량 결합 플라즈마) | ICP(유도 결합 플라즈마) |
|---|---|---|
| 플라즈마 생성 방식 | 평행 평판 전극에 고주파 전압을 걸고, 전극 사이의 전계로 전자를 가속합니다 | 코일에 고주파 전류를 흘리고, 유도 전계로 전자를 가속합니다 |
| 장비 구조 | 위아래로 마주 보는 두 장의 전극. 웨이퍼는 한쪽 전극 위에 놓습니다 | 유전체 창 바깥쪽(위나 주변)에 코일을 두고, 웨이퍼 스테이지에는 별도의 바이어스용 전원을 연결합니다 |
| 플라즈마 밀도(대표값) | 중간 정도. 약 10⁹~10¹⁰ cm⁻³ | 높음. 약 10¹¹~10¹² cm⁻³ |
| 동작 압력(대표값) | 수 Pa~수십 Pa 정도가 많음 | 약 0.1 Pa~수 Pa의 낮은 압력 |
| 밀도와 이온 에너지의 제어 | 전원이 하나이면 전력을 올릴 때 밀도와 셀프 바이어스가 함께 변해 독립적으로 제어하기 어렵습니다. 두 주파수를 쓰는 방식으로 분담시킵니다 | 코일 전력으로 밀도를, 웨이퍼 쪽 바이어스 전력으로 이온 에너지를 따로 조정하기 쉽습니다 |
| 이온 에너지 | 셀프 바이어스가 커서 높은 이온 에너지를 얻기 쉽습니다 | 바이어스를 낮추면 낮은 에너지로 많은 이온을 입사시킬 수 있어 손상을 억제하기 쉽습니다 |
| 가스 해리 | 비교적 적음. 원료 분자나 그 조각이 남기 쉽습니다 | 많음. 가스가 잘 분해되어 라디칼과 이온이 많습니다 |
| 잘하는 식각 | 산화막이나 저유전율막 같은 절연막. 강한 이온 충격과 플루오로카본 폴리머로 선택비를 확보합니다. 고종횡비 콘택트 홀 | 실리콘(게이트나 소자 분리 트렌치), 금속(알루미늄 배선 등), 화합물 반도체의 빠르고 이방성이 높은 식각 |
| 성막에의 응용 | 평행 평판형 플라즈마 CVD(PECVD). 고주파와 저주파 전력의 비로 막 응력을 조정합니다 | 고밀도 플라즈마 CVD(HDP-CVD). 성막하면서 이온 스퍼터로 트렌치 입구를 깎아 좁은 트렌치를 채웁니다 |
| 장비 구성 | 비교적 간단함. 전극과 고주파 전원 | 코일, 유전체 창, 전원 2개 등이 필요해 다소 복잡합니다 |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.