刻蚀工艺是选择性地从晶圆表面去除不需要的材料以达到芯片制造要求的工艺过程，它包括图案刻蚀与无图案刻蚀。图案刻蚀指在指定区域选择性地刻蚀材料，从而将晶圆表面的经过曝光显影后的光刻胶图案转移到光刻胶下方的薄膜上。在薄膜上真正执行“刻”的动作是刻蚀设备来实现，而非光刻机。无图案刻蚀则是通过刻蚀设备去除晶圆表面全部或者部分薄膜，相当于清洗多余材料的目的。
半导体刻蚀工艺的重要指标包括刻蚀速率，刻蚀均匀度，刻蚀选择比，深宽比，刻蚀形貌，刻蚀偏差，刻蚀残留物，化学品消耗，等等。
刻蚀工艺主要分为两大类，湿法刻蚀和干法刻蚀。
湿法刻蚀利用化学溶液溶解未被光刻胶覆盖的材料以实现图案转移。这种刻蚀工艺具有各向同性，即在纵向和侧向同时进行刻蚀，但由于其缺乏方向性，会导致关键尺寸损失，因此在特征尺寸小于3μm的先进制程中较少使用。
（左：各向同性， 右：各向异性）
干法刻蚀使用气态化学刻蚀剂与晶圆表面待刻蚀的材料发生反应，以刻蚀掉需要去除部分的材料，并形成可挥发性的反应生成物，再将其抽离反应腔。当特征尺寸小于3um时，干法刻蚀工艺逐渐取代了湿法刻蚀，成为主要的图案刻蚀工艺。干法刻蚀通常也被称为等离子体刻蚀（Plasma Etching）。这种技术利用等离子体中的离子、电子以及活性自由基与材料表面发生物理和化学作用，从而实现对材料的精确去除。
等离子体
等离子体是指超越固体－液体－气体之外的第四种物质状态，是由很多自由电子、离子、中性原子或分子组成的离子化气体。离子化是指通过将电中性原子和分子中的电子进行剥离或追加，转变为正电荷或负电荷状态的现象。
等离子体产生是将由电能形成的足够大的磁场施加于气体时，气体会发生碰撞从而发生离子化现象。换句话说，磁场使自由电子加速，使高能自由电子与中性原子或分子发生碰撞，从而导致离子化。
通过离子化生成的其他电子也会因连锁反应引发另一次离子化，从而使离子数量呈倍数增长，这个状态就是"等离子状态"。在等离子体状态下，解离的反应性原子与覆盖在晶圆上的膜状原子相遇，会形成强烈的挥发性，并从表面脱落。通过此反应来去除未被光刻胶保护的薄膜。
离子轰击具有两个功能，一是破坏被刻蚀材料表面的原子键，从而加大中性粒子与其反应的速率；二是将沉积与反应界面的反应生成物打掉，让刻蚀剂与被刻蚀材料表面更好地充分接触，从而使刻蚀持续进行。
等离子体的产生需要使用外部能源，产生等离子体有不同的方法，如电容耦合等离子体（CCP, Capacitively Coupled Plasma）， 电容耦合等离子体（CCP, Capacitively Coupled Plasma）， 微波电子回旋共振等离子体（ECR, Electron Cyclotron Resonance）， 感应耦合等离子体（ICPE, Inductively Coupled Plasma Etch）。
图1所示为电容耦合等离子体源，当在电极两端施加射频电源时，电极之间会产生一个变化的电场。如果射频功率足够高，自由电子可以被变化的电场加速直接获得足够的能量与腔体中原子或分子碰撞产生离子以及自由电子，由于电离碰撞的级联作用，整个电离室很快会被等量的电子和离子充满，即等离子体。
（图1 电容耦合等离子体源）
图2所示为电感耦合等离子体源，它是将一组或多组连接射频电源的线圈置于反应腔上部或周围，线圈中的射频电流所产生的交变磁场对电子加速，从而产生等离子体。
（电感耦合等离子体源）
刻蚀设备分类
