Etching al plasma

L'etching al plasma è la rimozione di materiale dalle superfici attraverso i processi al plasma. Questo processo viene indicato anche come etching a secco, poiché i processi di etching convenzionali sono effettuati con acidi corrosivi chimici bagnati. I plasmi dei gas di processo convertono il materiale da etching dalla fase solida alla fase gassosa, mentre la pompa da vuoto estrae i prodotti gassosi. L'impiego di maschere può inoltre garantire l'incisione di certe zone della superficie o di strutture. L'etching al plasma viene eseguito solo con il plasma a bassa pressione a causa di:

  • effetti significativi di etching richiedono tempi di trattamento più lunghi.
  • quasi tutti i gas di etching possono essere utilizzati in plasma a bassa pressione.

Ci sono una varietà di applicazioni per la procedura di etching in plasma. Per l'ottimizzazione del processo di etching in base all'applicazione sono disponibili diversi possibili gas di processo e la selezione di 3 metodi di etching base.

Etching con ioni

A seconda dell'applicazione, questo processo è noto anche come "etching fisico", "sputtering" o "micro-sabbiatura". I gas di processo sono argon o gas nobili, ma gli ioni non formano radicali liberi. L'effetto di etching si basa sulla espulsione di atomi o molecole dal substrato attraverso l'energia cinetica degli elettroni accelerati nel campo elettrico.

Applicazioni: 

  • Formazione di microstrutture di superfici come quelle per migliorare l'adesione ("micro-sabbiatura")
  • Bombardamento di una sorgente di evaporazione ("sputtering")

Poiché l'etching con ioni non agisce chimicamente, funziona su quasi qualsiasi substrato (molto selettivo). L'effetto di etching al plasma si verifica quasi esclusivamente nella direzione di accelerazione degli ioni. L'effetto è fortemente anisotropo. 

Etching chimico al plasma

I gas di processo utilizzati sono quelli che presentano molecole che principalmente si dividono in radicali in presenza del plasma. L'effetto di etching si basa principalmente sulla reazione di questi radicali con atomi o molecole del substrato, convertendoli in prodotti di degradazione gassosi.

Applicazioni principali: 

  • Rimozione degli strati di ossido
  • Rimozione dei fotoresist ("stripping")
  • Incerimento di matrici per l'analisi
  • Etching di PTFE
  • Strutturazione e microstrutturazione di semiconduttori

L'etching al plasma è un processo molto selettivo, cioè i gas e substrati di processo devono essere molto ben combinati. L'etching è isotropo, cioè agisce egualmente su tutti i lati.

Etching reattivo ad ioni

I gas molecolari formano radicali e ioni positivi nel plasma. L'effetto dei radicali reattivi può essere utilizzato per il processo di etching, così come l'energia cinetica degli ioni. Quando l'eccitazione del plasma viene generata in questo modo, gli ioni vengono accelerati nel campo elettrico e vengono generati sul substrato.

L'etching reattivo con ioni combina gli effetti dell'etching con ioni e dell'etching al plasma: una certa quantità di anisotropia viene creata, mentre i materiali che non reagiscono chimicamente con i radicali possono essere incisi dal plasma generato. Soprattutto, la velocità di etching è notevolmente aumentata. Le molecole di substrato sono eccitate dal bombardamento ionico e sono quindi molto più reattive.

Applicazione: 

  • Soprattutto durante l'etching di semiconduttori

Etching di PTFE

A Deiner electronic usiamo la tecnologia al plasma anche per l'adesione di materie plastiche, che altrimenti sarebbero considerati "non-aderenti" a causa della loro bassa energia superficiale. Per polipropilene (PP), polietilene (PE) o poliossimetilene (POM), questo effetto si ottiene attraverso l'attivazione in un plasma di ossigeno. Per il materiale plastico con energia superficiale più bassa, il PTFE, il processo di attivazione non è sufficiente. I legami di fluoro-carbonio non possono essere distrutti in un plasma di ossigeno.Tuttavia, nel plasma ad idrogeno, i radicali di idrogeno si combinano con gli atomi di fluoro del PTFE e quindi i legami di carbonio possono essere rotti. Il gas di fluoruro di idrogeno viene estratto, mentre i legami di carbonio insaturi rimangono, assicurando l'attacco a questi delle molecole polari liquidi.L'etching eseguito con successo è riconoscibile da una colorazione marrone sulla superficie PTFE.

Esempio POM: Prima del trattamento al plasma
Esempio POM: Dopo il trattamento al plasma
Esempio PTFE: Prima del trattamento al plasma
Esempio PRFE: Dopo il trattamento al plasma