Dry Etch工序的目的
廣義而言， 所謂的刻蝕技術， 是將顯影後所產生的光阻圖案真實地轉印到光阻下的材質上， 形成由光刻技術定義的圖形。
它包含了將材質整面均勻移除及圖案選擇性部分去除， 可分為濕式刻蝕(wet etching)和幹式刻蝕(dry etching)兩種技術。
濕式刻蝕具有待刻蝕材料與光阻及下層材質良好的刻蝕選擇比（selectivity）。
然而， 由於化學反應沒有方向性， 因而濕式刻蝕是各向同性刻蝕。 當刻蝕溶液做縱向刻蝕時， 側向的刻蝕將同時發生， 進而造成底切（Undercut）現象， 導致圖案線寬失真， 如下圖所示。
底切現象
自1970年以來， 元件製造首先開始採用電漿刻蝕技術（也叫等離子體刻蝕技術）， 人們對於電漿化學性的瞭解與認識也就越來越深。
在現今的半導體積體電路或面板製造過程中， 要求精確地控制各種材料尺寸至次微米大小， 而且還必須具有極高的再現性， 電漿刻蝕是現今技術中唯一能極有效率地將此工作在高良率下完成的技術，
幹式刻蝕通常指利用輝光放電（glow discharge）方式， 產生包含離子、電子等帶電粒子以及具有高度化學活性的中性原子、分子及自由基的電漿， 來進行圖案轉印（pattern transfer）的刻蝕技術。
幹法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法， 廣泛應用於半導體或面板前段制程。
Dry Etch 的分類及工藝的基本原理
蝕刻技術中的術語
1.各向同性與各向異性蝕刻( Isotropic and Anisotropic Etching)
不同的蝕刻機制將對蝕刻後的輪廓(Profile)產生直接的影響。 如下圖所示， 純粹的化學蝕刻通常沒有方向選擇性， 上下左右刻蝕速度相同， 蝕刻後將形成圓弧的輪廓， 並在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，
各向同性蝕刻通常對下層物質具有很好的選擇比， 但線寬定義不易控制。 而各向異性蝕刻則是借助具有方向性的離子撞擊， 進行特定方向的蝕刻， 形成垂直的輪廓。 採用非等向性蝕刻， 可定義出較細微的線寬。
各向同性與各向異性刻蝕
2.選擇比 ( Selectivity )
在刻蝕過程中， 被刻蝕物質上層的遮罩物質（如光刻膠）或下層的物質這些本來不需要被刻蝕的膜層也會同時遭到刻蝕， 如下圖所示。
刻蝕前和刻蝕後比較
選擇比即為不同物質之間蝕刻速率的比值。 其中又可分為對遮罩物質的選擇比及對待蝕刻物質下層物質的選擇比。 選擇比要求越高越好， 高選擇比意味著只刻除想要刻去的那一部分材料。 選擇比可以表示為：
選擇比＝被刻蝕材料的速率/不需要被刻蝕材料的速率。
3.負載效應( Loading Effect )
負載效應就是當被蝕刻材質裸露在反應電漿或溶液時， 面積較大者蝕刻速率比面積較小者慢的情形。 這是由於反應物質在面積較大的區域中被消耗掉的程度較為嚴重，
4.RF自偏壓（self bias）
電漿是等離子體， 其內部正負離子相等， 而如果解離腔體電極接上RF power， 由於其電極表面所帶電荷的變換， 會吸引正負離子及電子的接近， 但因電子與帶正電的原子核品質相差甚多， 使得在經過高頻的變換過程後， 電子與正離子逐漸分離。
品質較小的電子受吸引加速較快到達電極表面， 使電極附近形成帶負電的鞘層電壓， 這就是自偏壓產生的原理。 這個鞘層電壓與等離子體之間存在電位差， 從而會吸引正離子轟擊基板表面， 增加刻蝕的效應。
電子與正離子分離
上下電極之間的電位分佈
幹刻蝕機制的分類
在幹式蝕刻中，隨著制程參數和電漿狀態的改變，可以區分為兩種極端性質的蝕刻方式即純物理性蝕刻與純化學反應性蝕刻，以及物理和化學混合作用刻蝕。
1. 物理刻蝕
純物理性蝕刻可視為一種物理濺鍍(Sputter)方式，它是利用輝光放電，將氣體如Ar，解離成帶正電的離子，再利用自偏壓（self bias）將離子加速，濺擊在被蝕刻物的表面，而將被蝕刻物質原子擊出。
此過程乃完全利用物理上能量的轉移，故謂之物理性蝕刻。利用下電極所產生的自偏壓會吸引電漿中的正離子轟擊基板表面，達到破壞膜層表面的刻蝕目的，這種刻蝕的好處在於它很強的刻蝕方向性，從而可以獲得高的各相異性刻蝕剖面，以達到好的線寬控制目的。
其特點有：
各相異性刻蝕
低刻蝕選擇比
並且因轟擊效應使得被刻蝕膜層表面產生損傷
反應副產物多為非揮發性，容易累積於腔體內部
物理濺射（sputter）機理
2.化學刻蝕
純化學反應性蝕刻，則是利用各式能量源（RF，DC，microwave等）給予氣體能量，產生電漿，進而產生化學活性極強的原(分)子團，原(分)子團擴散至待蝕刻物質的表面，與待蝕刻物質反應產生揮發性之反應生成物，最後揮發性生成物被真空設備抽離反應腔。
因這種反應完全利用化學反應來達成，故謂之化學反應性蝕刻。這種蝕刻方式相近於濕式蝕刻，只是反應物及產物的狀態由液態改變為氣態，並利用電漿來促進蝕刻的速率。
因此純化學反應性蝕刻擁有類似於濕式蝕刻的優點及缺點，特點有：
各向同性刻蝕
高刻蝕選擇比
高刻蝕速率
低表面損傷
反應腔體潔淨度較易維持
化學反應性刻蝕機理
在半導體以及LCD制程中，純化學反應性蝕刻應用的情況通常為不需做圖形轉換的步驟，如光阻的去除等。
基於化學反應機制的理想乾蝕刻過程
如上圖所示，一個僅基於化學反應機制的理想幹蝕刻過程可分為以下幾個步驟
（1） 刻蝕氣體進入腔體，在電場作用下產生電漿形態之蝕刻物種，如離子及自由基(Radicals)；
（2）蝕刻物種藉由擴散、碰撞或場力移至待蝕刻物表面；
（3）蝕刻物種吸附在待蝕刻物表面一段時間；
（4）進行化學反應並產生揮發性之生成物；
（5）生成物脫離表面；
（6）脫離表面之生成物擴散至氣體中並排出。上述步驟中若其中一個停止發生，則整個反應將不再進行。
而其中生成物脫離表面的過程最為重要，大部份的反應物種皆能與待蝕刻物表面產生快速的反應，但除非生成物有合理的氣壓以致讓其脫離表面，否則反應將不會發生。
3. 物理和化學刻蝕
物理和化學刻蝕機理
單純的物理或化學刻蝕所得到的刻蝕速率低於兩者綜合效應，如膜層表面先受到離子轟擊，破壞表層結構，再施以化學反應，可得到數倍以上的刻蝕速率。
物理和化學混合作用的機理可以理解為離子轟擊改善化學刻蝕作用，加入離子撞擊的作用有二：
一是將待蝕刻物質表面的原子鍵結破壞，以加速蝕刻速率；
二是將再沉積於待蝕刻物質表面的產物或聚合物(Polymer)打掉，以便待蝕刻物質表面能再與反應蝕刻氣體接觸。
各向異性蝕刻的達成，則是靠再沉積的產物或聚合物，沉積於待蝕刻圖形上，在表面的沉積物可被離子打掉，蝕刻可繼續進行，而在側壁上的沉積物，因未受離子的撞擊而保留下來，阻隔了表面與反應蝕刻氣體的接觸，使得側壁不受侵蝕，而獲得各向異性蝕刻，如下圖所示。
物理和化學混合作用機理刻蝕能獲得好的線寬控制並有不錯的選擇比，因而目前最具廣泛使用的方法便是結合物理性蝕刻與化學反應性蝕刻的方法。
物理和化學刻蝕過程及側壁的形成
幹法刻蝕也可以根據被刻蝕的材料類型來分。
在Array 制程刻蝕工藝中，按材料分，主要可分為非金屬和金屬刻蝕。
非金屬刻蝕有a-Si/n+a-Si/SiNx刻蝕，可概括性的視為Si刻蝕，其刻蝕氣體可選用的有SF6及CFx系，一般在LCD制程選用SF6，因為其解離之F自由基較多，反應速率較快，且制程較為潔淨；
CFx系由於在反應過程中，容易有CH化合物產生，較少被選用，但CFx系可通入O2，通過改變F/C 比例及O與C的結合，減少CFx與F的再結合，增加F 自由基來加快刻蝕速率，並可調整Si/Oxide之選擇比，制程式控制制的彈性較SF6要高。
金屬刻蝕則以Al刻蝕為主，一般採用Cl2作為刻蝕氣體，可得到各向同性的化學性刻蝕效果。
幹刻蝕模式及原理
幹刻蝕目前以PE及RIE模式使用較為普遍，兩種均屬於平行電極板的刻蝕，能量均採用RF Power。除了PE及RIE機台，array制程最常用到的還有ICP模式。
1.反應離子刻蝕
反應離子刻蝕（RIE）是Reactive Ion Etching 的簡稱，它是一種採用化學反應和物理離子轟擊作用進行刻蝕的技術。
如下圖所示，RIE腔室的上電極接地，下電極連接射頻電源（13.56MHz），待刻蝕基板放置於下電極，當給平面電極加上高頻電壓後，反應物發生電離產生等離子體，等離子體在射頻電場作用下，帶負電的電子因品質較小首先到達基板表面。
又因為下基板直接連接隔直流電容器，所以不能形成電流從下基板流走，這樣就會在基板附近形成帶負電的鞘層電壓（DC偏壓），這種現象被稱為陰極降下。
正離子在偏壓作用下，沿著電場方向垂直轟擊基板表面，離子轟擊大大加快了表面的化學反應及反應生成物的脫附，因而 RIE模式有很高的刻蝕速率，並且可以獲得較好的各向異性側壁圖形，但相對的表面損傷也較嚴重。
反應離子刻蝕原理
2. 等離子刻蝕
等離子刻蝕簡稱PE(Plasma Etching)模式，PE與RIE模式的差別在於將RF射頻電源連接於上電極，而下電極接地， RF裝於上電極，可通過控制RF Power來控制反應氣體解離濃度，且下電極接地使得表面電位為零，與電漿電位（略大於零）相差不多，並不能產生離子轟擊效應，所以造成表面損傷低，適合運用與電性能高度相關的膜層之刻蝕，圖8.6。
PE模式原理
3. 電感耦合等離子體（ICP）
除了PE及RIE機台，array制程最常用到的還有ICP（Inductively Coupled Plasma ）模式。
ICP的上電極是一個螺旋感應線圈，連接功率為13.56MHz的射頻電源來產生等離子體，感應線圈將電場與磁場集中，等離子體中電子受磁力作用而做螺旋運動，電子的平均自由程增加可使之獲得較高的加速電壓，這使得有效碰撞頻率增加，離子解離率也因而大幅度增加，ICP模式下的離子密度可比一般解離電漿高約10～100倍。
另外，如果要獲得化學和物理刻蝕，可以在下電極裝產生偏置（BIAS VOLTAGE）的RF發生器（一般頻率小於13.56MHz），可利用控制RF power的大小來控制BIAS VOLTAGE，進而控制離子轟擊能量，這種以上電極感應線圈控制離子解離濃度，下電極控制離子轟擊能量的方法，使得蝕刻制程可達到極為優良的控制。
其所能運用的範圍也更加寬廣，缺點在於電漿匹配不易，設備多元性也容易造成維護上的困難，在array制程中通常用於需要強有力離子轟擊的金屬蝕刻。
刻蝕用的工藝氣體
下面將結合TFT器件不同部分所使用的有代表性的幹刻工藝氣體作簡單的介紹。
1.a-Si的刻蝕
刻蝕a-Si層可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般多採用前兩種。PE模式下和RIE模式下採用的反應氣體組成分別為:
PE模式： SF6+HCl+He
SF6：F元素的供給源，用來刻蝕a-Si。
HCl：提高對下層物質SiN的選擇比。
He：使等離子體均一化。
RIE模式：Cl2+SF6
Cl2：Cl元素的供給源，刻蝕a-Si的主要氣體。
SF6：F元素的供給源，用來與a-Si發生反應，輔助刻蝕，提高刻蝕速率。
2.SiN的刻蝕
可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式。反應氣體的組成可以是:
SF6+O2，SF6+He或SF6+ O2+He
其中：
SF6：F元素的供給源，刻蝕SiN、SiO用的主要氣體。
O2：有利於形成Taper角，也可用於光阻的灰化過程。
3.Mo、Ta、MoW的刻蝕
可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般採用RIE模式和ICP模式。反應氣體的組成可以是SF6+O2和SF6+ O2+He。其中SF6的作用主要是F元素的供給源，用作Mo、Ta和MoW的主要刻蝕氣體。O2的作用是形成Taper角和光阻的灰化。
4.Al的刻蝕
純Al幹刻一般採用RIE模式，Al-Nd合金一般採用ICP模式。反應氣體採用BCl3+Cl2。
BCl3：主要用於去除Al膜表面的自然氧化膜（Al2O3）。
Cl2：Al元素的供給源，刻蝕Al的主要氣體。
5. ITO的刻蝕
主要採用ICP模式，因為ITO是由銦（In）、錫（Sn）和氧元素構成，所以可以用Cl2或HBr或HI進行刻蝕。反應方程如下:
In+3（Cl or Br or I）→InCl3 or InBr3 or InI3
Sn+4（Cl or Br or I）→SnCl4 or SnBr4 or SnI4
6. SiO的刻蝕
主要採用ICP模式
反應氣體組成可以是C4F6+H2+Ar或者C4F6+CH2F2+Ar。
其中：
C4F6：CFX基的供給源。
H2、CH2F2：F離子的去除（F+H→HF↑）。
Ar：Ar本身的活性不強，主要利用離子轟擊促進CFX和SiO的反應。
Dry Etching設備的構成和主要性能指標
幹法刻蝕設備的概述
刻蝕是用化學或物理的方法有選擇地從基材表面去除不需要的材料的過程，其中幹法刻蝕（Dry Etching）具有很好的各向異性刻蝕和線寬控制，在微電子技術中得到廣泛的應用。
在TFT-LCD製造過程中，Island，Channel和Contact的刻蝕一般使用的是幹法刻蝕中RIE模式（Reactive Ion Etching Mode），下圖是TEL（Tokyo Electron Limited）生產的幹刻機的簡單示意圖。
其設備的主體是工藝腔室（Process Chamber），其他的輔助設備有產生工藝必需的真空之真空泵（Pump），調節極板和腔體的溫度之調節器（Chiller），判斷刻蝕終點之終點檢測器（EPD, End-point Detector），處理排出廢氣的尾氣處理裝置（Scrubber），以及搬運玻璃基板的搬送裝置（比如馬達，機械手）。
下面的內容將對其中工藝腔室、真空泵、溫度調節器和終點檢測器進行介紹，以期對幹法刻蝕設備的構成和主要性能指標有一個基本的瞭解。
幹刻機台的概貌
其中P/C: Process chamber; T/C: Transfer chamber; L/L: Load lock; S/R: Sender/receiver, A/A: Atmospheric Arm
玻璃基板在幹刻機台中的基本流程
幹法刻蝕工藝流程
玻璃基板的基本流程：玻璃基板（Glass Panel）先存放在S/R中，通過機械手經由A/A傳送到L/L，然後到T/C，接著基板被分配到各個P/C中去進行等離子體刻蝕處理。在刻蝕過程中由EPD裝置確定刻蝕的終點，如果達到刻蝕終點，則停止刻蝕，基板經由原來的路徑傳送到設備外進行下一段工序。
設備的主要的組成部分
玻璃基板在幹刻工序的整個流程中，處於工藝腔（P/C）才是真正進行刻蝕，其他的動作只是基板從設備外大氣狀態下傳送到工藝腔（真空狀態）以及刻蝕前後進行的一些輔助程式。
所以整個幹法刻蝕設備的核心部分是工藝腔。基板置於工藝腔後，刻蝕氣體由MFC控制供給到工藝腔內，利用RF發生器產生等離子體，等離子體中的陽離子和自由基對需要刻蝕的薄膜進行物理和化學的反應，膜的表面被刻蝕，得到所需的圖形，揮發性的生成物通過管道由真空系統抽走。
整個刻蝕過程就是這樣的。
工藝腔（Process Chamber）的示意圖
MFC: Mass Flow Controller, 品質流量控制器；CM: Capacitance Manometer, 電容式壓力計；
APC: Adaptive Pressure Controller, 壓力調節器；TMP: Turbo Molecular Pump, 渦輪分子泵
通過控制壓力，RF功率，氣體流量，溫度等條件使得等離子體刻蝕能順利進行。
品質流量控制器
控制工藝氣體流量的設備單元。MFC利用氣體的熱傳輸特性（物體吸收或放出的熱量與其品質、比熱、溫度差相關，對於特定物質，其比熱一定），測量進入工藝腔的品質流量速率。
MFC主要由加熱傳感線圈，測量控制電路，控制閥構成。當氣體流過時，熱敏線圈由於溫度變化導致的阻值變化可以轉變為電信號，電信號在測量控制電路中反映的是流過MFC的氣體品質流量，進而控制閥的閉合程度達到控制工藝氣體品質流量的目的。
氣體品質流量，實質上應該用品質單位來表示，但在習慣上是用標準狀態（0℃，一個標準大氣壓）下的氣體體積流量來表示（sccm, standard cubic centimeter per minute，標準立方釐米每分鐘）。
MFC（品質流量器）的示意圖
RF發生器及匹配網路電路
RF發生器從水晶振盪器發出13.56MHz、5mW的波形，通過多段增幅器後增幅至數千瓦，然後通過同軸電纜傳輸到匹配網路盒中進行匹配控制，將RF的功率傳輸到工藝腔的等離子體。
RF發生器的示意圖以及在不同位置的波形
匹配網路盒和匹配控制器相結合將反射波（電容耦合放電功率）控制到最小，使得RF功率的最大部分在工藝腔內等離子體中消耗。
匹配網路電路執行以下的兩項內容：
1、消除電抗成分。也就是使電流和電壓的相位合到一起，這樣工藝腔內就能產生有效的功率。這是由圖中的Cs（match）電容器自動調節。
2 、取得阻抗匹配。通常是將RF發生器的負載阻抗調整為50歐姆，這可以將最大的功率傳送到工藝腔內而不是消耗在RF電源內部。這是由圖中的Cp（tune）自動調節。
匹配網路電路示意圖
EPD，終點檢測器
相對濕法刻蝕，幹法刻蝕對下層薄膜沒有很好的刻蝕選擇比。由於這個原因，EPD（終點檢測器）被要求用於監控刻蝕工藝和停止刻蝕（圖3-7）。終點檢測有很多方式，其中使用最常用的是發射光譜方法。
等離子刻蝕終點檢測
等離子體中處於激發態的原子或分子基團會發出特定波長的光，並且光的強度與激發原子和基團的濃度相關。
EPD通過探測反應物或生成物發出的某種特定波長的光的強度，可以得到等離子體刻蝕進行的即時資訊。這種方法具有高的靈敏度。我們採用的EPD其基本結構示意圖如下：
EPD基本結構示意圖
CCD: Charge-Coupled Device, MCA: Multi-Channel Analyzer
等離子體發出的光經CCD接受後將各種光波轉化為電學信號輸入MCA中，由電腦端控制進行選擇需要檢測的波長。對所選波長的光波的強度進檢測得到刻蝕的終點，進而對刻蝕工藝進行控制。
Chiller，溫度調節系統
等離子刻蝕工藝對溫度的要求很高。等離子體放電 過程中會產生熱量，這會使得上下電極以及牆壁溫度升高。所以上下電極以及工藝腔壁需要進行溫度控制，並且電極和腔壁的溫度要求不一樣，一台Chiller要對一個工藝腔的三個地方進行獨立調節。
溫度調節器的示意圖
下電極（放置玻璃基板）的溫度調節範圍為20-50℃，上電極為20-90℃，腔壁的溫度調節範圍為20-60℃。用於迴圈的冷卻劑採用的是Galden液，這種液體絕緣，並具有很好的穩定性。總個溫度控制由系統內的溫度感測器、電路和控制器調節完成。
壓力調節和真空系統
壓力無疑也是工藝中的一個重要參數，它主要由真空泵，APC，真空計等真空設備進行控制。
幹法刻蝕設備的主要性能指標
幹法刻蝕設備的功能是在薄膜上準確複製特徵圖形，從生產產品的角度講可以歸於兩方面：產量和良率。具體到設備上就對其性能指標提出一些要求。
簡單的講，產量，對應的是幹法刻蝕設備的刻蝕速率和機台的稼動力；良率，對應的是幹法刻蝕的刻蝕均勻性、刻蝕選擇性、損傷和污染。
刻蝕速率和稼動力
Etching Materials
Etching Rate
a-Si
2000Å/min
n+ a-Si
1000Å/min
SiNx
3000Å/min
上表給出的是幹法刻蝕工藝中需刻蝕的材料及其刻蝕速率。但這只是單純的指膜材料刻蝕的速率，並且這個數值可以通過修改工藝參數進行調節。實際上，刻蝕前的準備（上下物料，抽真空等等）和刻蝕後的處理都要佔用時間而影響產量。所以在工藝過程中，真空設備的抽氣時間、吹掃時間，物料的傳送等等動作都是需要考量的。另，TEL機台的刻蝕稼動力為85%。
良率相關的參數
刻蝕均勻性
Area
Guaranteed Value
Within sheet
< 10%
Sheet to sheet
< 5%
Chamber to chamber
< 5%
刻蝕選擇性
Materials
Selectivity
a-Si/SiNx
> 4
SiNx/Mo
> 10
顆粒污染
Particle Size
Amount
> 1µm
< 300
> 3µm
< 50
上面三個表給出了幹法刻蝕機台的刻蝕均勻性、選擇性和污染的性能指標。刻蝕均勻性的計算是在基板上選取13個點，測量數值，然後由 （max-min）/（max+min）*100這個公式得到。在工藝中，等離子體的刻蝕輻射損傷對器件的影響不是很明顯，所以我們沒有去考量。
Dry Etching的主要工藝參數和工藝品質評價
幹法刻蝕具有一些重要參數：刻蝕速率、刻蝕偏差、選擇比、均勻性、刻蝕殘留物、Taper Angle和顆粒污染，這些都是與刻蝕品質評價相關的參數。
在工藝進行過程中，可以調節的工藝參數有：RF的功率、工藝壓力、氣體流量等等。
RF功率，即RF對工藝腔體等離子體輸入的功率。它對等離子體中離子的能量、直流偏壓、刻蝕速率、選擇比和物理刻蝕的程度都有影響。其影響的趨勢見下表。
RF功率對其他刻蝕參數的影響
RF功率
離子能量
直流偏壓
刻蝕速率
選擇比
物理刻蝕
↑
↑
↑
↑
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↑
↑
工藝壓力，工藝腔內如果壓力越小，則氣體分子的密度越小，那麼等離子體的物理刻蝕就越強，相比而言，其刻蝕選擇比越小。
氣體流量，一般而言，氣體流量越大，意味著單位時間內工藝腔中參與刻蝕的刻蝕劑越多，那麼刻蝕的速率越大。
刻蝕速率，是指在刻蝕過程中去除被刻蝕材料膜層的速度，通常用Å/min表示。
刻蝕視窗的深度稱為臺階高度，可以由段差計（Profiler）測得。為了得到高的產量，就希望有高的刻蝕速率。
刻蝕速率。刻蝕速率 = ΔT/t (Å/min), t 是刻蝕時間
刻蝕偏差，刻蝕偏差是指刻蝕以後線寬或關鍵尺寸間距的變化。
在濕法刻蝕中，橫向鑽蝕是造成刻蝕偏差的原因；幹法刻蝕中，刻蝕偏差的出現是因為光刻膠被刻蝕，使得線寬變窄。
刻蝕偏差在TFT-LCD工藝中並不完全當成一種缺陷來處理，首先，TFT-LCD的線寬比較寬（3-5µm），刻蝕損失給TFT器件性能帶來的影響並不是特別明顯；
其次，光刻膠的刻蝕，刻蝕的偏差被利用來形成Taper Angle，而好的Taper Angle是我們所期望的。
刻蝕偏差，刻蝕偏差 = Wb-Wa
選擇比，是指在同一刻蝕條件下一種材料與另一種材料相比刻蝕速率的比值。
需要注意的是在幹法刻蝕中，由於存在強烈的物理刻蝕，所以選擇比不如濕法刻蝕那麼高。
我們要求達到的選擇比一般為a-Si/SiNx >4，SiNx/Mo >10。
刻蝕均勻性，均勻性是衡量刻蝕工藝在整塊基板，基板之間，或者整個批次之間刻蝕能力的參數。我們測量基板的一般方法是在玻璃基板上選取13個測量點，由公式（Max - Min）/（Max + Min）*100得到（單位，%）。
在TFT-LCD工藝中，並不能保證刻蝕的完全均勻，所以為了解決刻蝕結束後還存在刻蝕殘留的問題，一般都採取稍微過刻蝕的辦法。
均勻性測量點選取的位置
殘留物，刻蝕殘留物是指刻蝕後留在基板表面不想要的材料，它常常覆蓋在工藝腔體內壁或被刻蝕圖形的底部。
其產生的原因很多，例如被刻蝕層中的污染物，選擇了不合適的刻蝕劑（比如在PI返工的過程中，如果採用SF6作為刻蝕氣體，腔體和管道內容易形成殘留的聚合物）。
在進行一定時間的生產後，必須對機台腔體進行PM（Preventive Maintenance），就是為了清除腔體內的殘留物。
Particles污染，Particles污染一直都是TFT-LCD工藝中的重要問題，它是良率的最大敵人。
Particle產生的原因很多，有些是在進入腔體前就存在，有些是在腔體內產生沾附的，有些是在刻蝕的過程中等離子體放電時產生的，不一而足。
Particle控制和污染的解決是工程師們一個需要長期奮鬥的課題。下圖是一個由Particle產生缺陷的示意說明。
刻蝕中Particle產生的缺陷
這使得刻蝕不完全，如果是在Contact刻蝕位置，很可能形成一個斷路缺陷。
Taper Angle，Taper角指刻蝕後側壁的角度。好的Taper角有利於在刻蝕工序後成膜觸，可以很好地控制斷線等缺陷。
不同的Taper角下形成的膜
左邊的膜側壁很薄，容易斷裂而形成斷線等缺陷。
在RIE模式中，是利用PR（Photoresist）後退法形成Taper角。PR在刻蝕的過程中逐漸損失，膜的側壁的坡度慢慢形成。Taper角的大小是由PR和膜的刻蝕速率比決定。
PR後退法形成Taper Angle
（a）顯影，（b）後烘，（c）和（d）刻蝕過程中，（e）刻蝕完成後Taper Angle形成。
以上是幹法刻蝕中的一些重要參數和概念。
工藝品質評介也是由這些參數加以判斷。好的工藝條件和所有設備系統正常的正常運行是高的產量和良率的必要條件。工程師的工作就是使得所有設備維持正常的運行並且發揮其最好的效能，調試出最合適的工藝條件使得良率和產能得到提高。
電子與正離子分離
上下電極之間的電位分佈
幹刻蝕機制的分類
在幹式蝕刻中，隨著制程參數和電漿狀態的改變，可以區分為兩種極端性質的蝕刻方式即純物理性蝕刻與純化學反應性蝕刻，以及物理和化學混合作用刻蝕。
1. 物理刻蝕
純物理性蝕刻可視為一種物理濺鍍(Sputter)方式，它是利用輝光放電，將氣體如Ar，解離成帶正電的離子，再利用自偏壓（self bias）將離子加速，濺擊在被蝕刻物的表面，而將被蝕刻物質原子擊出。
此過程乃完全利用物理上能量的轉移，故謂之物理性蝕刻。利用下電極所產生的自偏壓會吸引電漿中的正離子轟擊基板表面，達到破壞膜層表面的刻蝕目的，這種刻蝕的好處在於它很強的刻蝕方向性，從而可以獲得高的各相異性刻蝕剖面，以達到好的線寬控制目的。
其特點有：
各相異性刻蝕
低刻蝕選擇比
並且因轟擊效應使得被刻蝕膜層表面產生損傷
反應副產物多為非揮發性，容易累積於腔體內部
物理濺射（sputter）機理
2.化學刻蝕
純化學反應性蝕刻，則是利用各式能量源（RF，DC，microwave等）給予氣體能量，產生電漿，進而產生化學活性極強的原(分)子團，原(分)子團擴散至待蝕刻物質的表面，與待蝕刻物質反應產生揮發性之反應生成物，最後揮發性生成物被真空設備抽離反應腔。
因這種反應完全利用化學反應來達成，故謂之化學反應性蝕刻。這種蝕刻方式相近於濕式蝕刻，只是反應物及產物的狀態由液態改變為氣態，並利用電漿來促進蝕刻的速率。
因此純化學反應性蝕刻擁有類似於濕式蝕刻的優點及缺點，特點有：
各向同性刻蝕
高刻蝕選擇比
高刻蝕速率
低表面損傷
反應腔體潔淨度較易維持
化學反應性刻蝕機理
在半導體以及LCD制程中，純化學反應性蝕刻應用的情況通常為不需做圖形轉換的步驟，如光阻的去除等。
基於化學反應機制的理想乾蝕刻過程
如上圖所示，一個僅基於化學反應機制的理想幹蝕刻過程可分為以下幾個步驟
（1） 刻蝕氣體進入腔體，在電場作用下產生電漿形態之蝕刻物種，如離子及自由基(Radicals)；
（2）蝕刻物種藉由擴散、碰撞或場力移至待蝕刻物表面；
（3）蝕刻物種吸附在待蝕刻物表面一段時間；
（4）進行化學反應並產生揮發性之生成物；
（5）生成物脫離表面；
（6）脫離表面之生成物擴散至氣體中並排出。上述步驟中若其中一個停止發生，則整個反應將不再進行。
而其中生成物脫離表面的過程最為重要，大部份的反應物種皆能與待蝕刻物表面產生快速的反應，但除非生成物有合理的氣壓以致讓其脫離表面，否則反應將不會發生。
3. 物理和化學刻蝕
物理和化學刻蝕機理
單純的物理或化學刻蝕所得到的刻蝕速率低於兩者綜合效應，如膜層表面先受到離子轟擊，破壞表層結構，再施以化學反應，可得到數倍以上的刻蝕速率。
物理和化學混合作用的機理可以理解為離子轟擊改善化學刻蝕作用，加入離子撞擊的作用有二：
一是將待蝕刻物質表面的原子鍵結破壞，以加速蝕刻速率；
二是將再沉積於待蝕刻物質表面的產物或聚合物(Polymer)打掉，以便待蝕刻物質表面能再與反應蝕刻氣體接觸。
各向異性蝕刻的達成，則是靠再沉積的產物或聚合物，沉積於待蝕刻圖形上，在表面的沉積物可被離子打掉，蝕刻可繼續進行，而在側壁上的沉積物，因未受離子的撞擊而保留下來，阻隔了表面與反應蝕刻氣體的接觸，使得側壁不受侵蝕，而獲得各向異性蝕刻，如下圖所示。
物理和化學混合作用機理刻蝕能獲得好的線寬控制並有不錯的選擇比，因而目前最具廣泛使用的方法便是結合物理性蝕刻與化學反應性蝕刻的方法。
物理和化學刻蝕過程及側壁的形成
幹法刻蝕也可以根據被刻蝕的材料類型來分。
在Array 制程刻蝕工藝中，按材料分，主要可分為非金屬和金屬刻蝕。
非金屬刻蝕有a-Si/n+a-Si/SiNx刻蝕，可概括性的視為Si刻蝕，其刻蝕氣體可選用的有SF6及CFx系，一般在LCD制程選用SF6，因為其解離之F自由基較多，反應速率較快，且制程較為潔淨；
CFx系由於在反應過程中，容易有CH化合物產生，較少被選用，但CFx系可通入O2，通過改變F/C 比例及O與C的結合，減少CFx與F的再結合，增加F 自由基來加快刻蝕速率，並可調整Si/Oxide之選擇比，制程式控制制的彈性較SF6要高。
金屬刻蝕則以Al刻蝕為主，一般採用Cl2作為刻蝕氣體，可得到各向同性的化學性刻蝕效果。
幹刻蝕模式及原理
幹刻蝕目前以PE及RIE模式使用較為普遍，兩種均屬於平行電極板的刻蝕，能量均採用RF Power。除了PE及RIE機台，array制程最常用到的還有ICP模式。
1.反應離子刻蝕
反應離子刻蝕（RIE）是Reactive Ion Etching 的簡稱，它是一種採用化學反應和物理離子轟擊作用進行刻蝕的技術。
如下圖所示，RIE腔室的上電極接地，下電極連接射頻電源（13.56MHz），待刻蝕基板放置於下電極，當給平面電極加上高頻電壓後，反應物發生電離產生等離子體，等離子體在射頻電場作用下，帶負電的電子因品質較小首先到達基板表面。
又因為下基板直接連接隔直流電容器，所以不能形成電流從下基板流走，這樣就會在基板附近形成帶負電的鞘層電壓（DC偏壓），這種現象被稱為陰極降下。
正離子在偏壓作用下，沿著電場方向垂直轟擊基板表面，離子轟擊大大加快了表面的化學反應及反應生成物的脫附，因而 RIE模式有很高的刻蝕速率，並且可以獲得較好的各向異性側壁圖形，但相對的表面損傷也較嚴重。
反應離子刻蝕原理
2. 等離子刻蝕
等離子刻蝕簡稱PE(Plasma Etching)模式，PE與RIE模式的差別在於將RF射頻電源連接於上電極，而下電極接地， RF裝於上電極，可通過控制RF Power來控制反應氣體解離濃度，且下電極接地使得表面電位為零，與電漿電位（略大於零）相差不多，並不能產生離子轟擊效應，所以造成表面損傷低，適合運用與電性能高度相關的膜層之刻蝕，圖8.6。
PE模式原理
3. 電感耦合等離子體（ICP）
除了PE及RIE機台，array制程最常用到的還有ICP（Inductively Coupled Plasma ）模式。
ICP的上電極是一個螺旋感應線圈，連接功率為13.56MHz的射頻電源來產生等離子體，感應線圈將電場與磁場集中，等離子體中電子受磁力作用而做螺旋運動，電子的平均自由程增加可使之獲得較高的加速電壓，這使得有效碰撞頻率增加，離子解離率也因而大幅度增加，ICP模式下的離子密度可比一般解離電漿高約10～100倍。
另外，如果要獲得化學和物理刻蝕，可以在下電極裝產生偏置（BIAS VOLTAGE）的RF發生器（一般頻率小於13.56MHz），可利用控制RF power的大小來控制BIAS VOLTAGE，進而控制離子轟擊能量，這種以上電極感應線圈控制離子解離濃度，下電極控制離子轟擊能量的方法，使得蝕刻制程可達到極為優良的控制。
其所能運用的範圍也更加寬廣，缺點在於電漿匹配不易，設備多元性也容易造成維護上的困難，在array制程中通常用於需要強有力離子轟擊的金屬蝕刻。
刻蝕用的工藝氣體
下面將結合TFT器件不同部分所使用的有代表性的幹刻工藝氣體作簡單的介紹。
1.a-Si的刻蝕
刻蝕a-Si層可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般多採用前兩種。PE模式下和RIE模式下採用的反應氣體組成分別為:
PE模式： SF6+HCl+He
SF6：F元素的供給源，用來刻蝕a-Si。
HCl：提高對下層物質SiN的選擇比。
He：使等離子體均一化。
RIE模式：Cl2+SF6
Cl2：Cl元素的供給源，刻蝕a-Si的主要氣體。
SF6：F元素的供給源，用來與a-Si發生反應，輔助刻蝕，提高刻蝕速率。
2.SiN的刻蝕
可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式。反應氣體的組成可以是:
SF6+O2，SF6+He或SF6+ O2+He
其中：
SF6：F元素的供給源，刻蝕SiN、SiO用的主要氣體。
O2：有利於形成Taper角，也可用於光阻的灰化過程。
3.Mo、Ta、MoW的刻蝕
可以採用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般採用RIE模式和ICP模式。反應氣體的組成可以是SF6+O2和SF6+ O2+He。其中SF6的作用主要是F元素的供給源，用作Mo、Ta和MoW的主要刻蝕氣體。O2的作用是形成Taper角和光阻的灰化。
4.Al的刻蝕
純Al幹刻一般採用RIE模式，Al-Nd合金一般採用ICP模式。反應氣體採用BCl3+Cl2。
BCl3：主要用於去除Al膜表面的自然氧化膜（Al2O3）。
Cl2：Al元素的供給源，刻蝕Al的主要氣體。
5. ITO的刻蝕
主要採用ICP模式，因為ITO是由銦（In）、錫（Sn）和氧元素構成，所以可以用Cl2或HBr或HI進行刻蝕。反應方程如下:
In+3（Cl or Br or I）→InCl3 or InBr3 or InI3
Sn+4（Cl or Br or I）→SnCl4 or SnBr4 or SnI4
6. SiO的刻蝕
主要採用ICP模式
反應氣體組成可以是C4F6+H2+Ar或者C4F6+CH2F2+Ar。
其中：
C4F6：CFX基的供給源。
H2、CH2F2：F離子的去除（F+H→HF↑）。
Ar：Ar本身的活性不強，主要利用離子轟擊促進CFX和SiO的反應。
Dry Etching設備的構成和主要性能指標
幹法刻蝕設備的概述
刻蝕是用化學或物理的方法有選擇地從基材表面去除不需要的材料的過程，其中幹法刻蝕（Dry Etching）具有很好的各向異性刻蝕和線寬控制，在微電子技術中得到廣泛的應用。
在TFT-LCD製造過程中，Island，Channel和Contact的刻蝕一般使用的是幹法刻蝕中RIE模式（Reactive Ion Etching Mode），下圖是TEL（Tokyo Electron Limited）生產的幹刻機的簡單示意圖。
其設備的主體是工藝腔室（Process Chamber），其他的輔助設備有產生工藝必需的真空之真空泵（Pump），調節極板和腔體的溫度之調節器（Chiller），判斷刻蝕終點之終點檢測器（EPD, End-point Detector），處理排出廢氣的尾氣處理裝置（Scrubber），以及搬運玻璃基板的搬送裝置（比如馬達，機械手）。
下面的內容將對其中工藝腔室、真空泵、溫度調節器和終點檢測器進行介紹，以期對幹法刻蝕設備的構成和主要性能指標有一個基本的瞭解。
幹刻機台的概貌
其中P/C: Process chamber; T/C: Transfer chamber; L/L: Load lock; S/R: Sender/receiver, A/A: Atmospheric Arm
玻璃基板在幹刻機台中的基本流程
幹法刻蝕工藝流程
玻璃基板的基本流程：玻璃基板（Glass Panel）先存放在S/R中，通過機械手經由A/A傳送到L/L，然後到T/C，接著基板被分配到各個P/C中去進行等離子體刻蝕處理。在刻蝕過程中由EPD裝置確定刻蝕的終點，如果達到刻蝕終點，則停止刻蝕，基板經由原來的路徑傳送到設備外進行下一段工序。
設備的主要的組成部分
玻璃基板在幹刻工序的整個流程中，處於工藝腔（P/C）才是真正進行刻蝕，其他的動作只是基板從設備外大氣狀態下傳送到工藝腔（真空狀態）以及刻蝕前後進行的一些輔助程式。
所以整個幹法刻蝕設備的核心部分是工藝腔。基板置於工藝腔後，刻蝕氣體由MFC控制供給到工藝腔內，利用RF發生器產生等離子體，等離子體中的陽離子和自由基對需要刻蝕的薄膜進行物理和化學的反應，膜的表面被刻蝕，得到所需的圖形，揮發性的生成物通過管道由真空系統抽走。
整個刻蝕過程就是這樣的。
工藝腔（Process Chamber）的示意圖
MFC: Mass Flow Controller, 品質流量控制器；CM: Capacitance Manometer, 電容式壓力計；
APC: Adaptive Pressure Controller, 壓力調節器；TMP: Turbo Molecular Pump, 渦輪分子泵
通過控制壓力，RF功率，氣體流量，溫度等條件使得等離子體刻蝕能順利進行。
品質流量控制器
控制工藝氣體流量的設備單元。MFC利用氣體的熱傳輸特性（物體吸收或放出的熱量與其品質、比熱、溫度差相關，對於特定物質，其比熱一定），測量進入工藝腔的品質流量速率。
MFC主要由加熱傳感線圈，測量控制電路，控制閥構成。當氣體流過時，熱敏線圈由於溫度變化導致的阻值變化可以轉變為電信號，電信號在測量控制電路中反映的是流過MFC的氣體品質流量，進而控制閥的閉合程度達到控制工藝氣體品質流量的目的。
氣體品質流量，實質上應該用品質單位來表示，但在習慣上是用標準狀態（0℃，一個標準大氣壓）下的氣體體積流量來表示（sccm, standard cubic centimeter per minute，標準立方釐米每分鐘）。
MFC（品質流量器）的示意圖
RF發生器及匹配網路電路
RF發生器從水晶振盪器發出13.56MHz、5mW的波形，通過多段增幅器後增幅至數千瓦，然後通過同軸電纜傳輸到匹配網路盒中進行匹配控制，將RF的功率傳輸到工藝腔的等離子體。
RF發生器的示意圖以及在不同位置的波形
匹配網路盒和匹配控制器相結合將反射波（電容耦合放電功率）控制到最小，使得RF功率的最大部分在工藝腔內等離子體中消耗。
匹配網路電路執行以下的兩項內容：
1、消除電抗成分。也就是使電流和電壓的相位合到一起，這樣工藝腔內就能產生有效的功率。這是由圖中的Cs（match）電容器自動調節。
2 、取得阻抗匹配。通常是將RF發生器的負載阻抗調整為50歐姆，這可以將最大的功率傳送到工藝腔內而不是消耗在RF電源內部。這是由圖中的Cp（tune）自動調節。
匹配網路電路示意圖
EPD，終點檢測器
相對濕法刻蝕，幹法刻蝕對下層薄膜沒有很好的刻蝕選擇比。由於這個原因，EPD（終點檢測器）被要求用於監控刻蝕工藝和停止刻蝕（圖3-7）。終點檢測有很多方式，其中使用最常用的是發射光譜方法。
等離子刻蝕終點檢測
等離子體中處於激發態的原子或分子基團會發出特定波長的光，並且光的強度與激發原子和基團的濃度相關。
EPD通過探測反應物或生成物發出的某種特定波長的光的強度，可以得到等離子體刻蝕進行的即時資訊。這種方法具有高的靈敏度。我們採用的EPD其基本結構示意圖如下：
EPD基本結構示意圖
CCD: Charge-Coupled Device, MCA: Multi-Channel Analyzer
等離子體發出的光經CCD接受後將各種光波轉化為電學信號輸入MCA中，由電腦端控制進行選擇需要檢測的波長。對所選波長的光波的強度進檢測得到刻蝕的終點，進而對刻蝕工藝進行控制。
Chiller，溫度調節系統
等離子刻蝕工藝對溫度的要求很高。等離子體放電 過程中會產生熱量，這會使得上下電極以及牆壁溫度升高。所以上下電極以及工藝腔壁需要進行溫度控制，並且電極和腔壁的溫度要求不一樣，一台Chiller要對一個工藝腔的三個地方進行獨立調節。
溫度調節器的示意圖
下電極（放置玻璃基板）的溫度調節範圍為20-50℃，上電極為20-90℃，腔壁的溫度調節範圍為20-60℃。用於迴圈的冷卻劑採用的是Galden液，這種液體絕緣，並具有很好的穩定性。總個溫度控制由系統內的溫度感測器、電路和控制器調節完成。
壓力調節和真空系統
壓力無疑也是工藝中的一個重要參數，它主要由真空泵，APC，真空計等真空設備進行控制。
幹法刻蝕設備的主要性能指標
幹法刻蝕設備的功能是在薄膜上準確複製特徵圖形，從生產產品的角度講可以歸於兩方面：產量和良率。具體到設備上就對其性能指標提出一些要求。
簡單的講，產量，對應的是幹法刻蝕設備的刻蝕速率和機台的稼動力；良率，對應的是幹法刻蝕的刻蝕均勻性、刻蝕選擇性、損傷和污染。
刻蝕速率和稼動力
Etching Materials
Etching Rate
a-Si
2000Å/min
n+ a-Si
1000Å/min
SiNx
3000Å/min
上表給出的是幹法刻蝕工藝中需刻蝕的材料及其刻蝕速率。但這只是單純的指膜材料刻蝕的速率，並且這個數值可以通過修改工藝參數進行調節。實際上，刻蝕前的準備（上下物料，抽真空等等）和刻蝕後的處理都要佔用時間而影響產量。所以在工藝過程中，真空設備的抽氣時間、吹掃時間，物料的傳送等等動作都是需要考量的。另，TEL機台的刻蝕稼動力為85%。
良率相關的參數
刻蝕均勻性
Area
Guaranteed Value
Within sheet
< 10%
Sheet to sheet
< 5%
Chamber to chamber
< 5%
刻蝕選擇性
Materials
Selectivity
a-Si/SiNx
> 4
SiNx/Mo
> 10
顆粒污染
Particle Size
Amount
> 1µm
< 300
> 3µm
< 50
上面三個表給出了幹法刻蝕機台的刻蝕均勻性、選擇性和污染的性能指標。刻蝕均勻性的計算是在基板上選取13個點，測量數值，然後由 （max-min）/（max+min）*100這個公式得到。在工藝中，等離子體的刻蝕輻射損傷對器件的影響不是很明顯，所以我們沒有去考量。
Dry Etching的主要工藝參數和工藝品質評價
幹法刻蝕具有一些重要參數：刻蝕速率、刻蝕偏差、選擇比、均勻性、刻蝕殘留物、Taper Angle和顆粒污染，這些都是與刻蝕品質評價相關的參數。
在工藝進行過程中，可以調節的工藝參數有：RF的功率、工藝壓力、氣體流量等等。
RF功率，即RF對工藝腔體等離子體輸入的功率。它對等離子體中離子的能量、直流偏壓、刻蝕速率、選擇比和物理刻蝕的程度都有影響。其影響的趨勢見下表。
RF功率對其他刻蝕參數的影響
RF功率
離子能量
直流偏壓
刻蝕速率
選擇比
物理刻蝕
↑
↑
↑
↑
↓
↓
↓
↓
↓
↓
↑
↑
工藝壓力，工藝腔內如果壓力越小，則氣體分子的密度越小，那麼等離子體的物理刻蝕就越強，相比而言，其刻蝕選擇比越小。
氣體流量，一般而言，氣體流量越大，意味著單位時間內工藝腔中參與刻蝕的刻蝕劑越多，那麼刻蝕的速率越大。
刻蝕速率，是指在刻蝕過程中去除被刻蝕材料膜層的速度，通常用Å/min表示。
刻蝕視窗的深度稱為臺階高度，可以由段差計（Profiler）測得。為了得到高的產量，就希望有高的刻蝕速率。
刻蝕速率。刻蝕速率 = ΔT/t (Å/min), t 是刻蝕時間
刻蝕偏差，刻蝕偏差是指刻蝕以後線寬或關鍵尺寸間距的變化。
在濕法刻蝕中，橫向鑽蝕是造成刻蝕偏差的原因；幹法刻蝕中，刻蝕偏差的出現是因為光刻膠被刻蝕，使得線寬變窄。
刻蝕偏差在TFT-LCD工藝中並不完全當成一種缺陷來處理，首先，TFT-LCD的線寬比較寬（3-5µm），刻蝕損失給TFT器件性能帶來的影響並不是特別明顯；
其次，光刻膠的刻蝕，刻蝕的偏差被利用來形成Taper Angle，而好的Taper Angle是我們所期望的。
刻蝕偏差，刻蝕偏差 = Wb-Wa
選擇比，是指在同一刻蝕條件下一種材料與另一種材料相比刻蝕速率的比值。
需要注意的是在幹法刻蝕中，由於存在強烈的物理刻蝕，所以選擇比不如濕法刻蝕那麼高。
我們要求達到的選擇比一般為a-Si/SiNx >4，SiNx/Mo >10。
刻蝕均勻性，均勻性是衡量刻蝕工藝在整塊基板，基板之間，或者整個批次之間刻蝕能力的參數。我們測量基板的一般方法是在玻璃基板上選取13個測量點，由公式（Max - Min）/（Max + Min）*100得到（單位，%）。
在TFT-LCD工藝中，並不能保證刻蝕的完全均勻，所以為了解決刻蝕結束後還存在刻蝕殘留的問題，一般都採取稍微過刻蝕的辦法。
均勻性測量點選取的位置
殘留物，刻蝕殘留物是指刻蝕後留在基板表面不想要的材料，它常常覆蓋在工藝腔體內壁或被刻蝕圖形的底部。
其產生的原因很多，例如被刻蝕層中的污染物，選擇了不合適的刻蝕劑（比如在PI返工的過程中，如果採用SF6作為刻蝕氣體，腔體和管道內容易形成殘留的聚合物）。
在進行一定時間的生產後，必須對機台腔體進行PM（Preventive Maintenance），就是為了清除腔體內的殘留物。
Particles污染，Particles污染一直都是TFT-LCD工藝中的重要問題，它是良率的最大敵人。
Particle產生的原因很多，有些是在進入腔體前就存在，有些是在腔體內產生沾附的，有些是在刻蝕的過程中等離子體放電時產生的，不一而足。
Particle控制和污染的解決是工程師們一個需要長期奮鬥的課題。下圖是一個由Particle產生缺陷的示意說明。
刻蝕中Particle產生的缺陷
這使得刻蝕不完全，如果是在Contact刻蝕位置，很可能形成一個斷路缺陷。
Taper Angle，Taper角指刻蝕後側壁的角度。好的Taper角有利於在刻蝕工序後成膜觸，可以很好地控制斷線等缺陷。
不同的Taper角下形成的膜
左邊的膜側壁很薄，容易斷裂而形成斷線等缺陷。
在RIE模式中，是利用PR（Photoresist）後退法形成Taper角。PR在刻蝕的過程中逐漸損失，膜的側壁的坡度慢慢形成。Taper角的大小是由PR和膜的刻蝕速率比決定。
PR後退法形成Taper Angle
（a）顯影，（b）後烘，（c）和（d）刻蝕過程中，（e）刻蝕完成後Taper Angle形成。
以上是幹法刻蝕中的一些重要參數和概念。
工藝品質評介也是由這些參數加以判斷。好的工藝條件和所有設備系統正常的正常運行是高的產量和良率的必要條件。工程師的工作就是使得所有設備維持正常的運行並且發揮其最好的效能，調試出最合適的工藝條件使得良率和產能得到提高。