Ionenätzen

Auch Physikalisches Ätzen oder Ion Etching (IE) genannt.

Plasmaätzverfahren bei dem ein Edelgas als Prozessgas verwendet wird. Edelgase sind atomare Gase, also gibt es im Plasma keine Radikale, sondern nur Atome, Ionen und Elektronen. Es gibt auch keine chemischen Reaktionen zwischen Edelgasen und Molekülen des Substrats, also keinen chemischen Ätzprozess.

Die Ätzwirkung beruht darauf, dass positiv geladene Edelgasionen auf das negativ geladene Substrat geschossen werden. Damit das Substrat negativ geladen wird, positioniert man es unmittelbar auf der Arbeitselektrode und verwendet zur Plasmaanregung einen RF-Generator. Bei dieser hohen Frequenz werden in der Phase, in der die Arbeitselektrode positiv geladen ist, nur die leichten und sehr schnell beweglichen Elektronen auf das Substrat beschleunigt, im umgekehrten Fall aber die schweren und zu trägen Ionen aber nicht. Dadurch erfährt das Substrat eine negative Aufladung, die von dem elektromagnetischen Wechselfeld unabhängig ist. Damit das Substrat sich nicht entlädt, ist die Arbeitselektrode über einen Kondensator vom Generator abgekoppelt. Auf das nun statisch elektrisch negativ aufgeladene Substrat werden die Ionen beschleunigt. Ihre hohe kinetische Energie schlägt Substrat-Atome, -Moleküle und -Radikale aus der Oberfläche.
Die Ätzwirkung ist rein anisotrop in Richtung des Ionenbeschusses.
Die Ätzraten sind niedrig.
Als Prozessgas wird Vorzugsweise Argon verwendet, da es in der Natur häufig vorkommt (fast 1% in der Atmosphäre), entsprechend preiswert ist und eine hohe Masse besitzt. Dadurch haben die aufprallenden Ionen eine hohe kinetische Energie und eine hohe Ätzwirkung,

Der Prozess ist mit einem in Nano-Dimensionen verkleinerten Sandstrahlprozess vergleichbar. Man bezeichnet ihn deshalb auch als Mikrosandstrahlen.