Gravure au plasma
Élimination des couches d’oxyde, enlèvement de la photoreserve, ashing de matrices, ...
La gravure au plasma est l'enlèvement de matière des surfaces par des processus plasma. On l'appelle aussi gravure sèche parce que les procédés de gravure conventionnels sont réalisés par voie chimique humide avec des acides agressifs. Les plasmas des gaz de traitement font passer le matériau à graver de l'état solide à l'état gazeux et la pompe à vide aspire les produits gazeux. À l'aide de masquages, il s'avère également possible de ne graver que des zones partielles ou des structures. La gravure au plasma n'est effectuée qu'en plasma basse pression, vu que les effets de gravure notables nécessitent un temps de traitement plus long et que presque tous les gaz de gravure ne peuvent être utilisés qu'en plasma basse pression.
Il existe de nombreuses applications pour la gravure au plasma. Pour l'optimisation du processus de gravure en fonction de l'application, un grand nombre de gaz de traitement possibles et la sélection de 3 procédés de gravure de base sont disponibles.
Atome de substrat
Gaz de procédé pour traitement plasma
Masque d’attaque
Gravure ionique
Selon le cas d'application, on parle également de « gravure physique », de « pulvérisation » ou de « microsablage ».
Les gaz de traitement sont l'argon ou d'autres gaz nobles, formant des ions mais non des radicaux. L'effet de gravure est basé sur l'élimination d'atomes ou de molécules du substrat par l'énergie cinétique des électrons accélérée dans le champ électrique.
Applications :
- Microstructuration des surfaces, par exemple pour améliorer l'adhérence (« microsablage »)
- Bombardement d'une source de dépôt en phase vapeur (« pulvérisation »)
Comme la gravure ionique n'est pas chimique, elle fonctionne sur presque tous les substrats (peu sélectif). Un effet de gravure du plasma s'effectue presque exclusivement dans la direction d'accélération des ions. L'effet est fortement anisotrope.
Gravure chimique par plasma
On utilise des gaz de traitement dont les molécules dans le plasma sont principalement décomposées en radicaux. L'effet de gravure est principalement basé sur la réaction de ces radicaux avec les atomes ou molécules du substrat et leur conversion en produits gazeux de dégradation.
Applications importantes :
- Enlèvement de couches d'oxyde
- Enlèvement de photoréserve (« stripping »)
- Ashing de matrices pour l'analyse
- Gravure de PTFE
- Structuration et microstructuration de semi-conducteurs
La gravure au plasma est très sélective, c'est-à-dire que les gaz de traitement et les substrats doivent être parfaitement adaptés entre eux. L'effet de gravure est isotrope, c'est-à-dire qu'il a le même effet sur tous les côtés
Gravure ionique réactive
Les gaz moléculaires forment des radicaux et des ions chargés positivement dans le plasma. On peut utiliser l'effet réactif des radicaux pour le processus de gravure ainsi que l'énergie cinétique des ions si l'excitation plasma a lieu de telle sorte que les ions sont accélérés dans le champ électrique et projetés sur le substrat.
La gravure ionique réactive combine les effets de la gravure ionique et de la gravure au plasma : il y a une certaine anisotropie et les matériaux ne réagissant pas chimiquement avec les radicaux sont gravés. Surtout, la vitesse de gravure est considérablement augmentée. Par bombardement d'ions, les molécules du substrat sont mises dans un état excité et deviennent ainsi beaucoup plus réactives.
Applications :
- avant tout pour la gravure de semi-conducteurs
Gravure PTFE
La technologie plasma de Diener electronic permet de coller des plastiques, qui, en raison de leur faible énergie surfacique, sont qualifiés de « non collables ». Dans le cas du polypropylène (PP), du polyéthylène (PE) ou du polyoxyméthylène (POM), ceci s'effectue par activation en plasma d'oxygène. Pour le plastique ayant l'énergie de surface la plus faible - le PTFE - un processus d'activation n'est pas suffisant. Les liaisons fluorocarbonées ne peuvent pas être brisées dans le plasma d'oxygène.
Dans le plasma d'hydrogène, cependant, les radicaux d'hydrogène se combinent avec les atomes de fluor du PTFE et rompent ainsi les liaisons de carbone. Le fluorure d'hydrogène gazeux est aspiré, laissant des composés carbonés insaturés sur lesquels les molécules liquides polaires peuvent se fixer parfaitement.
La gravure est reconnaissable à une coloration brunâtre de la surface du PTFE.
Plasma
Polymère de carbone
Fluor
Hydrogène
FAQ Questions fréquemment posées
Est-il possible de graver des métaux ?
La gravure des métaux est en principe possible, mais uniquement avec des gaz hautement corrosifs, qui peuvent toutefois entraîner la corrosion du métal. Pour renforcer l'effet de gravure, les pièces peuvent être préchauffées – ou, si un système de chauffage de la chambre est installé dans l'installation à plasma, chauffées en continu.
Quels sont les plastiques qui peuvent être gravés à l'acide ?
Ces procédés sont principalement utilisés pour graver les surfaces en plastique. La gravure est très importante pour les plastiques difficiles à peindre ou à coller, tels que le POM, le PPS et le PTFE. L'augmentation de la surface permet d'obtenir une meilleure adhérence. Les gaz de gravure typiques sont l'oxygène, le fluor, mais aussi l'hydrogène.
Peut-on graver le verre et la céramique ?
La gravure au plasma du verre sous vide est un procédé long et coûteux. Le verre n'est érodé que lentement par les particules de gaz ionisées. Le verre est principalement composé de SiO₂ et peut donc, en principe, être gravé à l'aide d'hydrocarbures fluorés (avec ajout d'oxygène).
Le faible taux d'enlèvement et la durée du processus qui en résulte sont à l'origine des coûts élevés de ces procédés.
Les céramiques (telles que l'Al₂O₃, par exemple) peuvent être gravées à l'aide de gaz corrosifs et non corrosifs. Parmi les gaz corrosifs, on compte tous les gaz contenant du fluor. L’argon fait partie des gaz non corrosifs. D’une manière générale, on peut dire que les gaz contenant du fluor présentent un taux d’ablation plus élevé que les autres gaz non corrosifs. L’Al₂O₃ se grave le mieux avec des gaz contenant du fluor.
Quelle quantité de matière peut-on enlever par gravure chimique ?
Selon le substrat, un système à plasma basse pression permet d'érodé la surface jusqu'à l'échelle des micromètres inférieurs (< 1 micromètre).
Combien de temps dure une gravure à l'acide ?
Lors de la gravure de la surface, la matière est enlevée et reste ainsi définitivement en place.
Quels matériaux peut-on graver à l'acide ?
Tous les plastiques et matériaux organiques peuvent être gravés. Matériaux inorganiques : sur demande.
