Acidatura al plasma
Riduzione degli strati di ossido, rimozione dello strato fotoresistente, incenerimento delle matrici, ...
L'acidatura al plasma consiste nella rimozione di materiale dalle superfici mediante processi al plasma. Si definisce anche acidatura a secco, perché i processi di acidatura convenzionali vengono eseguiti chimicamente in umido con acidi aggressivi. Il plasma dei gas di processo trasforma il materiale da incidere dallo stato aggregato solido allo stato gassoso e la pompa per vuoto serve ad aspirare i prodotti gassosi. Mediante l'applicazione di maschere, è possibile incidere solo superfici o strutture parziali. L'acidatura al plasma viene eseguita solo nel plasma a bassa pressione poiché, per ottenere effetti di acidatura significativi è necessario un tempo di trattamento più lungo e quasi tutti i gas di acidatura possono essere utilizzati solo nel plasma a bassa pressione .
Per l'acidatura al plasma esistono diverse applicazioni. Per ottimizzare il processo di acidatura, è disponibile una grande varietà di gas di processo , con possibilità di selezione tra 3 processi base di acidatura.
Atomo di substrato
Gas di processo per il trattamento al plasma
Maschera di incisione
Acidatura ionica
A seconda del tipo di applicazione, denominata anche "acidatura fisica", "sputtering" o "microsabbiatura".
I gas di processo sono l’argon o altri gas nobili, che formano ioni, ma non radicali. L'effetto dell'acidatura si basa sul rilascio di atomi o molecole dal substrato per effetto dell'energia cinetica degli elettroni accelerati nel campo elettrico.
Applicazioni:
- Microstrutturazione di superfici, ad esempio per migliorare l'adesione ("microsabbiatura")
- Bombardamento di una fonte di deposizione di vapore ("sputtering")
Poiché l'acidatura ionica non ha effetti chimici, funziona su quasi tutti i substrati (poco selettiva). L'effetto di acidatura del plasma avviene quasi esclusivamente nella direzione di accelerazione degli ioni. L'effetto è fortemente anisotropo.
Acidatura chimica al plasma
Si utilizzano gas di processo le cui molecole, nel plasma, vengono scomposte prevalentemente in radicali. L'effetto di acidatura si basa principalmente sulla reazione dei radicali con gli atomi o molecole del substrato e sulla loro conversione in prodotti gassosi di degradazione.
Principali applicazioni:
- Riduzione degli strati di ossido
- Rimozione dello strato fotoresistente ("spellatura")
- Incenerimento delle matrici per l'analisi
- Acidatura di PTFE
- Strutturazione e microstrutturazione di semiconduttori
L'acidatura al plasma è molto selettiva, il che significa che i gas di processo e i substrati devono essere perfettamente compatibili tra loro. L'effetto dell' acidatura è isotropo, ovvero ha lo stesso effetto su tutti i lati.
Acidatura ionica reattiva
I gas molecolari formano nel plasma radicali e ioni con carica positiva. Per il processo di acidatura si possono sfruttare l'effetto reattivo dei radicali e l'energia cinetica degli ioni, a condizione che l'eccitazione del plasma sia tale da accelerare gli ioni nel campo elettrico e da proiettarli sul substrato.
L'acidatura ionica reattiva combina gli effetti dell'acidatura ionica e dell'acidatura al plasma: si viene a creare un effetto di anisotropia e possono essere incisi anche materiali che non reagiscono chimicamente ai radicali. In tal modo, aumenta però soprattutto il tasso di acidatura. Il bombardamento con ioni determina uno stato di eccitazione delle molecole del substrato, che diventano molto più reattive.
Uso:
- soprattutto per l'acidatura di semiconduttori
Acidatura PTFE
La tecnologia al plasma Diener electronic può essere utilizzata anche per incollare materie plastiche considerate "non adesive" per la loro bassa energia superficiale. Nel caso del polipropilene (PP), del polietilene (PE) o del poliossimetilene (POM), ciò avviene mediante attivazione nel plasma di ossigeno. Per la plastica con la più bassa energia superficiale, il PTFE, non è sufficiente un processo di attivazione. I legami di fluorocarbonio non possono essere disgregati nel plasma di ossigeno.
Tuttavia, nel plasma di idrogeno, i radicali dell'idrogeno si combinano con gli atomi di fluoro del PTFE, scindendo così i legami di carbonio. Il gas fluoruro di idrogeno viene aspirato, lasciando come residuo composti di carbonio insaturi, ai quali le molecole di liquido polare possono legarsi perfettamente.
L'acidatura è caratterizzata da una colorazione brunastra della superficie in PTFE.
Plasma
Polimero di carbonio
Fluoro
Idrogeno
FAQ Domande frequenti
È possibile incidere i metalli?
L'incisione dei metalli è in linea di principio possibile, ma solo con gas altamente corrosivi, che a loro volta possono però corrodere il metallo stesso. Per potenziare l’effetto di incisione, i pezzi possono essere preriscaldati oppure, qualora nell’impianto al plasma sia installato un sistema di riscaldamento della camera, possono essere riscaldati in modo continuo.
Quali materie plastiche possono essere incise?
Questi processi vengono utilizzati soprattutto per l'incisione delle superfici in plastica. L'incisione è molto importante nel caso di plastiche difficili da verniciare e incollare, come il POM, il PPS e il PTFE. L'aumento della superficie consente di ottenere una migliore adesione. I gas tipicamente utilizzati per l'incisione sono l'ossigeno, il fluoro, ma anche l'idrogeno.
È possibile incidere il vetro e la ceramica?
L'incisione al plasma del vetro sotto vuoto è un processo lungo e costoso. Il vetro viene eroso solo lentamente dalle particelle di gas ionizzate. Il vetro è costituito in gran parte da SiO₂ e può quindi, in linea di principio, essere inciso con idrocarburi fluorurati (con l'aggiunta di ossigeno).
La bassa velocità di asportazione e i tempi di lavorazione prolungati che ne derivano sono all’origine degli elevati costi di tali processi.
Le ceramiche (come ad esempio l’Al₂O₃) possono essere incise con gas corrosivi e non corrosivi. Tra i gas corrosivi rientrano tutti i gas contenenti fluoro. Tra i gas non corrosivi rientra l’argon. In generale si può affermare che i gas contenenti fluoro presentano una velocità di ablazione superiore rispetto ad altri gas non corrosivi. L’Al₂O₃ si incide al meglio con gas contenenti fluoro.
Quanto materiale è possibile rimuovere con l'incisione chimica?
A seconda del substrato, con un impianto al plasma a bassa pressione è possibile asportare materiale dalla superficie fino alla scala dei micrometri inferiori (< 1 micrometro).
Quanto dura un trattamento di etsaggio?
Durante l'incisione della superficie, il materiale viene asportato e rimane quindi rimosso in modo permanente.
Cosa si può incidere?
È possibile incidere tutte le materie plastiche e i materiali organici. Materiali inorganici su richiesta.
