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ICP（誘導結合プラズマ）とは

THEME 02 パターン形成 · エッチングInductively Coupled Plasma
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ICP（Inductively Coupled Plasma、誘導結合プラズマ）とは、コイルに高周波電流を流して作る誘導電界でガスを電離させ、プラズマを作る方式です。 プラズマを作る電源と、基板側でイオンを加速する電源を分けられます。そのため、プラズマ密度を高く保ったままイオンエネルギーを低く抑えられ、高いエッチレートと低いダメージを同時に狙えます。2つの電源に分けた見返りは速度の幅で、代わりにつまみが増え、それぞれが別の代償を払います。

平行平板では密度とエネルギーが連動し、ICPは2つの電源で分ける

Section titled “平行平板では密度とエネルギーが連動し、ICPは2つの電源で分ける”

平行平板の電極でプラズマを作る形式では、投入電力を上げるとプラズマ密度が上がると同時に、基板へ入射するイオンのエネルギーも上がります。通常のRIEでは、単一のRFプラズマ源がイオンの密度とエネルギーの両方を決めるからです。エッチレートを上げようとすると、下地へのダメージも一緒に増えます。

電源が1つか2つか
平行平板（RIE）1つの電源シースICPICP電源バイアス電源コイルプラズマイオンウェーハ電極
平行平板は1つの電源がプラズマ密度とイオンの加速を両方受け持ち、ICPはコイル側の電源が密度を、基板側の電源がシースでの加速を別々に受け持ちます。

ICPでは、プラズマの生成をコイル側の電源が、イオンの加速を基板側の電源が担うため、2つを別々に設定できます。Oxford Instruments Plasma Technologyは、RF発生器とICP発生器を分けることでイオンエネルギーとイオン密度を別々に制御でき、高いプロセス自由度が得られるとし1、高いエッチレート、高い選択比、低ダメージを設計目標に挙げています。

コイルは密度だけを、基板側のRFはイオンエネルギーだけを動かす

Section titled “コイルは密度だけを、基板側のRFはイオンエネルギーだけを動かす”

コイルに高周波電流を流すと、その周りに誘導電界が生じます。電界に引かれた電子がガス分子と衝突して電離を進め、プラズマが保たれます。電離が進む場所はコイルの周りに限られるため、コイル側のパワーは密度だけを動かします。同社のICP RIEは、静電シールドで容量結合をなくし、デバイスへの電気的ダメージとチャンバ内のパーティクルを減らす1構造です。

基板の側には別の経路があります。ウェーハ表面の前にはシースと呼ぶ電界の層ができ、イオンはこの層の電位差で加速されて表面へ入射します。基板側のRFはこの電位差を動かすので、イオンエネルギーだけが変わります。Oxford Instrumentsは、Cobra ICPプラズマソースが低圧で動作して均一な高密度プラズマを作り、基板のDCバイアスをRFジェネレーターで独立に制御するので2、プロセスの必要に応じてイオンエネルギーを操作できるとしています。

連動がほどけた結果は、密度の絶対値に出ます。サムコは、ICPエッチング装置が従来の標準である平行平板型のRIE装置に対し、プラズマ密度で1000倍の高密度プラズマを与え、プロセスマージンが大きく広がるとしています3。均一なプラズマを作る側に課題があったため、同社はコイル部分を3次元構造にしたトルネードICPを開発し、コイル配置に自由度を持たせて均一性の高いプラズマを作るとしています3。

同じプラズマ源で、削る側も積む側も扱う

Section titled “同じプラズマ源で、削る側も積む側も扱う”

ICPは、ドライエッチングとCVDの双方にまたがるプラズマ源です。エッチング側の用途として、Oxford InstrumentsはLEDやレーザー、パワーデバイス向けのGaNのエッチングと、側壁の滑らかな垂直のInP導波路1を挙げています。

成膜側のICPCVDは、ICPソースで高密度プラズマを作るので、低温かつ低ダメージで高品質な誘電体膜を成膜でき4、イオンエネルギーとイオン電流密度を独立に制御できるとされています。イオン電流（プラズマ密度）はICPパワーで決まり、成膜中のイオン電流は低エネルギーです4。Oxford Instrumentsは、成膜する材料をSiO2、Si3N4、SiON、Si、SiCとし、基板温度は5℃まで下げられるとしています4。同社の液体原料の気化供給モジュールでは、TTIPからTiO2、TEOSからSiO2も成膜できます。

公表仕様が、つまみを動かせる幅を決める

Section titled “公表仕様が、つまみを動かせる幅を決める”
  • アルバックのRF電源は、エッチングやプラズマCVD、RFスパッタリング向けで13.56MHz、出力は0.5kW、1kW、3kW、5kWです5。整合器を内蔵したRMG-1303は13.56MHzで300Wです。20kHzから100kHzで定格出力を連続で出せるLF電源もあります。
  • イオン密度は、Oxford Instrumentsが10¹¹cm⁻³を超える値を挙げ、ラジカル密度も高い側とし、これを高いエッチレートの根拠にしています。
  • 圧力は、ICPCVDの典型的なプロセス圧力が1から10ミリトールです。
  • ICPソースの大きさは65mmまたは300mmで、300mmのソースは200mmウェーハまで高い均一性を出す1とされています。排気口は高コンダクタンスで、最速のエッチレートに向けて大きなガス流量を流せます。
  • 電極温度は、Oxford Instrumentsで-150℃から+400℃です。循環チラーで20℃、液体窒素で-150℃まで冷やし、抵抗加熱で400℃まで上げられます1。ハードウェア表では6、PlasmaPro 80とPlasmaPro 100が-150℃から400℃、PlasmaPro 800が10℃から80℃です。
  • 電極サイズはPlasmaPro 80とPlasmaPro 100が240mm、PlasmaPro 800が460mmです。基板はPlasmaPro 80が最大240mm、PlasmaPro 800が最大460mm、PlasmaPro 100が200mmです。ガスラインは8ラインまたは12ラインのマスフローコントローラ構成です。
  • ウェーハは、RIE-400iP7がø2、3、4インチの直接搬送による枚葉方式で、サムコのトレイ搬送機は⌀230mmと⌀350mmです。
  • 加工寸法は、nmスケールから数100μmまでの微細構造です8。
電極と基板の温度範囲
-150020400温度（℃）ICP RIE電極・PlasmaPro 80/100PlasmaPro 800ICPCVDの基板温度（5℃から）液体窒素チラー抵抗加熱
ICP RIEの電極は液体窒素で-150℃、チラーで20℃、抵抗加熱で400℃まで振れ、PlasmaPro 800は10℃から80℃、ICPCVDは5℃の基板温度から成膜します。

5つのつまみは、それぞれ反対側で代償を払う

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ICP側のRFパワー

Section titled “ICP側のRFパワー”

上げるとプラズマ密度とラジカル量が増え、エッチレートが伸びます。10¹¹cm⁻³を超えるイオン密度と高いラジカル密度を高レートの根拠とするOxford Instrumentsの説明は、この向きです。差し出すのはマスクの消耗とチャンバ壁への負荷です。ラジカルが増えると等方的な成分も増えるため、側壁への横方向の反応が伸びます。下げると、レートが落ちる代わりに横方向の反応とマスク消耗がどちらも軽くなります。

基板側のバイアス（イオンエネルギー）

Section titled “基板側のバイアス（イオンエネルギー）”

基板側のバイアス電力を上げると異方性が強まり、底に溜まった反応生成物を叩いて掘り進めます。差し出すのは選択比と下地のダメージです。Oxford Instrumentsは、ICP RIEが低いイオンエネルギーによって選択性とダメージを制御するとしています。下げると選択比とダメージは良い側へ動き、代わりに垂直性が緩んで裾引きが出やすくなります。

2つのつまみの平面
平行平板（連動）高レート・低ダメージ選択性とダメージを差し出すICP側のパワー（密度）基板側のバイアス（イオンエネルギー）
平行平板は密度とエネルギーが1本の線の上で連動し、ICPは平面のどこへでも動けます。ICPが取りにいくのは右下の高密度かつ低イオンエネルギーの角です。

圧力

Section titled “圧力”

下げると平均自由行程が伸びてイオンが向きを変えにくくなり、プロファイルが締まります。Oxford Instrumentsは、低圧で動作するソースと低圧下での高密度な反応種を、優れたプロファイル制御の理由に挙げています。差し出すのはレートと、投入できるガス総量です。上げるとレートは伸びますが、衝突が増えて斜め入射の成分が増えます。

ウェーハ温度

Section titled “ウェーハ温度”

サムコは、RIE-400iPが静電チャックとHeによってウェーハの温度を安定して制御するとしています。Oxford Instrumentsも、ウェハクランプでのHe裏面冷却によって最適なウェハ温度制御を得るとしています。温度を下げると側壁の堆積物が残りやすくなって形が締まり、上げると堆積物が抜けてレートが伸びる側へ動きます。差し出すのは静電チャックとHe裏面冷却の設計余裕です。

ガス流量と排気

Section titled “ガス流量と排気”

サムコは、RIE-400iPの反応室直結の排気システムによって、小流量かつ低圧力域から大流量かつ高圧力域までの幅広いプロセスウィンドウを実現するとしています7。流量を増やせば反応種の供給が増えてレートが伸びる代わりに、滞留時間が短くなって解離の度合いが下がります。減らせば解離は進みますが、深い穴の底での供給が細くなります。

速度の幅はICPの見返りで、刻みと低圧には別のプラズマ源が要る

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ICP側を上げれば高レートを得る代わりに等方成分の増加とマスク消耗を、バイアスを上げれば垂直性を得る代わりに選択性とダメージを差し出します。この2軸を分けた見返りが速度の幅で、Oxford Instrumentsは、ICP-RIEがエッチング速度を非常に高速から超低速まで制御でき、ダメージが小さく、マスク材料や基板材料の選択性と形状制御性が高いとしています8。

10nm以下の微細化で刻みの細かさが要る場面では、レートを差し出して深さ制御を取ります。同社は、原子層エッチングが200mmウェーハまで±2%以内の均一性（ティピカル値）と高精度の深さ制御を与え、標準的なICPと組み合わせて使えるとしています9。止める位置の側では、終点検出がラン間のばらつきや入ってくる膜の厚さのばらつきを吸収し、目標層までの深さの分布を狭めるとされ1、RIE-400iPも発光分光型または干渉型のエンドポイントモニター7をオプションで載せられます。

ICPより低圧側へ振るには、磁場構造を持つ別のプラズマ源を導入します。アルバックは、磁気中性線プラズマ（NLD）がICP方式より低圧で、より高密度、より低い電子温度のプラズマを与えるため、石英やガラス、水晶、LN基板、LT基板の加工へ向くとしています10。

この用語に対応する装置と製造メーカー

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装置カタログDBから、この用語に一致する製品familyを持つメーカー 5社／5family を引いています。 各行は各社の公式製品ページを出典とします。 DBからの生成日: 2026-08-21

出典は各社の公式製品ページです。 装置カタログDB では、同じ製品familyを工程・メーカー横断で検索できます。

関連するデータ・ツール

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よくある質問（FAQ）

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ICPとは何ですか？

ICP（Inductively Coupled Plasma、誘導結合プラズマ）は、コイルに高周波電流を流して作る誘導電界でガスを電離させ、プラズマを作る方式です。プラズマを作る電源と、基板側でイオンを加速する電源を分けられる点が特徴です。

ICPの利点は何ですか？

イオンエネルギーとイオン密度を別々に制御できる点です。Oxford Instruments Plasma Technologyは、RF発生器とICP発生器を分けることで高いプロセス自由度が得られるとし、高いイオン密度として10¹¹cm⁻³を超える値を挙げています。

ICP-RIEとRIEの違いは何ですか？

制御できる項目の数が違います。通常のRIEでは単一のRFプラズマ源がイオンの密度とエネルギーの両方を決めます。ICP-RIEでは電源が別なので、密度を上げたままイオンエネルギーを低く保て、低ダメージで高いエッチレートを狙えます。

ICPは低圧で使いますか？

低圧で使います。Oxford Instruments Plasma Technologyは、ICPCVDの典型的なプロセス圧力を1から10ミリトールとし、低圧で反応種を高密度に保てるとしています。ICP RIEでも、低圧を保てることを優れたプロファイル制御の理由に挙げています。

ICPはエッチング以外にも使いますか？

成膜にも使います。ICPCVD（誘導結合プラズマCVD）は、低温かつ低ダメージで高品質な誘電体膜を成膜する方式で、Oxford Instrumentsは、SiO2、Si3N4、SiON、Si、SiCを基板温度5℃から成膜できるとしています。同じプラズマ源の考え方が、削る側と積む側の両方で使われます。

ICP装置のメーカーはどこですか？

装置カタログDBでは、ICPに一致する製品familyを持つメーカーを公式製品ページ単位で引けます。Oxford Instruments Plasma Technology、SAMCO、Plasma-Therm、AMECなどが該当します。

ICPのプラズマ密度は平行平板型RIEとどのくらい違いますか？

サムコは、従来の標準である平行平板型のRIE装置に対し、プラズマ密度で1000倍の高密度プラズマを得られ、プロセスマージンが大きく広がるとしています。均一なプラズマを作る側に課題があったため、同社はコイル部分を3次元構造にしたトルネードICPを開発しました。

ICPのRF電源はどのくらいの周波数と出力ですか？

エッチングやプラズマCVD、RFスパッタリング向けのアルバックの電源は13.56MHzで、出力は0.5kW、1kW、3kW、5kWです。整合器内蔵型のRMG-1303は13.56MHzで300W出力です。20kHzから100kHzの周波数帯で定格出力を連続で出せる電源もあります。

ICPよりさらに低圧で高密度のプラズマ源はありますか？

アルバックの磁気中性線プラズマ（NLD）です。同社は、NLDがICP方式より低圧で、より高密度、より低い電子温度のプラズマを作れるため、石英やガラス、水晶、LN基板、LT基板の加工へ向くとしています。

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