半导体加工中，在晶片表面形成光刻胶图形，然后经过刻蚀在衬底或衬底上面薄膜层中选择性地除去相关材料就能够将电路图形转移到光刻胶下面材料层上。这一工艺过程要求很正确。不过，多种原因比如不停缩小线宽、材料毒性和不停变大晶片尺寸等全部会使实际过程困难得多。 Applied Materials企业电介质刻蚀部总经理Brian Shieh说：“前段（FEOL）和后段（BEOL）电介质刻蚀要求各不相同，所以要求反应器基础功效含有很大弹性，对于不一样要求全部能够表现出很好性能。”
布线槽
Dow Chemical企业新技术部总监Michael Mills说：“从现在和近期发展来看，电介质刻蚀设备还不会出现很大问题。”
“现在研究关键是双嵌入式工艺、低k材料和高纵宽比接触孔刻蚀。"Hitachi High Technologies America企业高级工艺经理Jason Ghormley说：“氧化硅刻蚀要求能够正确控制各向异性刻蚀过程，尽可能降低侧壁钝化层，同时确保整体结构比较完美。这是氧化硅刻蚀
一个普遍问题，因为其工艺控制和化学反应相关。对于氧化硅刻蚀来说，在反应器中使用含硅材料是很有用，因为它能控制氟原子和含碳自由基百分比，有利于在垂直方向刻蚀反应和控制侧壁钝化层之间取得平衡。”
后段和前段面临问题
Shieh认为双嵌入式工艺是很复杂应用，因为它包含到多种多样材料和对应整合问题，比如光刻胶或BARC对微通孔（via）部分或全部填充、多层掩膜版使用、硬掩膜层或金属掩膜层使用等。她说：“我们需要是一整套处理方案，不管用户要求是什么，它全部能很好地达成要求。方法之一是使刻蚀含有很宽工艺窗口，能够提供经过优化最好工艺条件和很好工艺控制能力，满足下一代材料和技术要求。这些新功效能够同时处理前段（FEOL）和后段（BEOL）面临多种问题。当然，对于FEOL和BEOL来说，可能还需要做部分很小调整，不过其基础功效应该是一样。”
铣床主轴
前段（FEOL）关键问题是刻蚀结构变得越来越小，纵宽比变得越来越大，所以关键是怎样确保正确选择比和怎样控制刻蚀后结构和顶部/底部CD，“从硬件角度来看，为了缩短等离子体存活时间，必需提升气体流量和降低气体压力。另外，控制离子密度和能量分布也是很关键。”Shieh说，“从工艺角度来看，必需合理控制刻蚀粒子混
氢氧化钴合物中各组分百分比，使等离子体化学反应过程得到优化。”
还有一个比较普遍而且关键问题是怎样减小刻蚀工艺对低k材料破坏。现在，半导体正在向低k工艺发展。为此，大家设计了多种BEOL整合方案，期望能够尽可能减小有效电容。Shieh说：“众所周知，在电介质刻蚀过程中，低k材料会受到多种物理或电化学伤害。Applied Materials等企业为此进行了深
分子筛膜入研究，发觉经过刻蚀设备多种软硬件特征结构和功效设计和开发，能够尽可能提升刻蚀工艺窗口，在超低压/低能环境中有效地完成光刻胶原位去除，最大程度地保持低k材料介电常数。洁净工作模式则能够消除氟记忆效应。这些新功效能够深入确保k值不变，而且在同一反应器中完成多步工艺，缩短工艺周期。”
选择比问题内作
Mills很清楚选择比问题给电介质刻蚀带来困扰。她说：“大家普遍认为实际生产过程必需能够达成20:1以上选择比。”也就是说，欲刻蚀材料刻蚀速度必需比图形定义层材料刻蚀速度快20倍以上。“以前，通常见光刻胶作为图形定义和阻止刻蚀材料。当欲刻蚀材料为氧化硅或FSG时，只需使氧化物刻蚀速度比光刻胶快20倍以上就能够了。这一要求并不太高，因为光刻胶是有机物，而氧化硅或FSG是无机物，性质完全不一样。不过对于SiLK（低k电介质）来说，我
们就必需先问问自己该怎样进行刻蚀。所以SiLK和光刻胶一样，全部是有机物。现在所采取方法是在光刻胶和SiLK之间增加一层无机薄膜层，SiLK刻蚀之前先经过刻蚀反应将光刻胶图形转移到无机薄膜层上，然后对SiLK进行刻蚀。经过图形转移无机薄膜层在SiLK 刻蚀过程中起到和光刻胶类似作用。SiLK和氧化硅刻蚀选择比能够高达40:1。”
问题在于有些材料既不是有机物也不是无机物，而是介于二者之间。“现在，你需要部分和有机/无机
混合物或类OSG材料相比，刻蚀速度更慢物质。”Mills说。“处理措施有三种。第一个方法是在刻蚀时采取多层堆叠硬掩膜技术，硬掩膜能够是有机、无机甚至是金属层。因为金属材料化学性质和无机材料和有机材料完全不一样，所以可能到适宜化学反应满足选择比要求。材料关键有三种：有机、无机或金属。最好不要采取复合材料或混合物作为掩膜层。”
“第二种方法是在顶部增加一层、两层甚至是三层硬掩膜层。刻蚀不一样纵宽比结构（比如沟道、via等）时，因为各层材料堆叠在一起，所以总有和欲刻蚀材料化学性质完全不一样一层材料暴露在外面。”UMC，IBM和部分其它企业采取增加薄金属层比如钛或钛化物方法，不然一些刻蚀工艺将缺乏必需选择比。
第三种方法是NEC为130nm和90nm技术提出单嵌入式工艺，
她们采取先刻蚀via然后再刻蚀沟道方法。该技术能够达成线宽分布均匀性要求。不过，从成本角度来看，这只是一个折中方案。
当电介质由有机和无机材料组成（比如OSG材料）时，情况变得愈加复杂。尽管碳含量增加会降低介电常数，不过同时也会对电介质/光刻胶之间刻蚀选择比造成严重影响。令人感爱好是，另外一个降低k值措施（增加孔洞或空气）却能改善刻蚀选择比。刻蚀多孔氧化硅时，能够采取光刻胶进行图形定义并作为刻蚀掩膜层。氧化硅/光刻胶刻蚀速度比为20:1，而多孔氧化硅能够使刻蚀速度加紧2~3倍，所转向节
以多孔氧化硅和光刻胶选择比能够高达40:1或60:1。也就是说，只需提升无机或有机材料多孔程度就能够显著提升其相对于掩膜层刻蚀速度。当然，只有当材料组成发生改变、性质和光刻胶或掩膜层材料靠近时才会出现以上问题。
另外一个严重问题是刻蚀对材料损伤，有时这种损伤在SEM下甚至根本就看不见。“对于密度较高氧化硅、FSG来说，刻蚀只是去除了表面上材料，不会对内部结结组成损伤。”Mills说。“不过，当你对含有不一样化学性质结构或材料进行刻蚀时，极难到适宜化学反应使全部层刻蚀速度全部保持一致。对于同时含有有机和无机功效或组成混合材料来说，最好能够到适宜刻蚀气体，使刻蚀过程中对Si-键和C-键攻击速度和它们在ILD材料中浓度成百分比。不幸是，
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