Плазменное травление
СНЯТИЕ ОКСИДНЫХ СЛОЕВ, УДАЛЕНИЕ ФОТОРЕЗИСТА, ОЗОЛЕНИЕ МАТРИЦ, ...
СДЕЛАТЬ ЗАПРОСПлазменное травление заключается в снятии материала с поверхностей с использованием плазменных процессов. Его называют также сухим травлением – в контрасте с традиционными мокрыми процессами травления, в которых используются агрессивные кислоты. Плазма технологических газов преобразовывает протравливаемый материал из твердого в газообразное агрегатное состояние, а вакуумный насос отсасывает газообразные продукты. Метод маскирования позволяет выполнять травление лишь отдельных участков или структур. Плазменное травление выполняется только в плазме низкого давления. Это обусловлено тем, что заметный эффект травления достигается путем длительной обработки, и все травящие газы могут использовать только в плазме низкого давления.
Для плазменного травления существует большое количество возможностей применения. Индивидуальная оптимизация процесса травления достигается с помощью многочисленных технологический газов в 3 основополагающих методах травления.
Подложка атома
Плазменная обработка Технологический газ
Маска для травления
Ионное травление
В зависимости от случая применения называется также физическим травлением, ионным распылением и микропескоструйной обработкой.
В качестве технологического газа используется аргон или другой инертный газ, который образует ионы, но не радикалы. Эффект травления основан на выбивании атомов или молекул из субстрата под действием кинетической энергии электронов, ускоренных в электрическом поле.
Применение:
- Микроструктурирование поверхностей, например, для улучшения сцепления (микропескоструйная обработка)
- Бомбардировка источника испарения (ионное распыление)
Ионное травление действует не химическим путем, поэтому оно функционирует почти на каждом субстрате (практически неизбирательно). Действие травления плазмы присутствует почти исключительно в направлении ускорения ионов. Действие сильно неизотропное.
Химическое плазменное травление
Используются технологические газы, молекулы которых в плазме преимущественно расщепляются на радикалы. Эффект травления основывается на реакции этих радикалов с атомами или молекулами субстрата и преобразовании их в газообразные продукты распада.
Основные области применения:
- Снятие оксидных слоев
- Удалениефоторезиста (ионное распыление)
- Озоление матриц в целях анализа
- Травление PTFE
- Структурирование и микроструктурирование полупроводников
Плазменное травление действует очень избирательно – технологические газы и субстраты должны строго соответствовать друг другу. Эффект травления изотропный, т.е. действует одинаково во все стороны.
Реактивное ионное травление
Молекулярные газы образуют в плазме радикалы и положительно заряженные ионы. Для процесса травления можно использовать реактивное действие радикалов, а также кинетическую энергию ионов – если плазма возбуждается таким образом, что ионы ускоряются в электрическом поле и направляются на субстрат.
Реактивное ионное травление объединяет действие ионного и плазменного травления: существует определенная анизотропия, осуществляется травление материалов, не вступающих в химическую реакцию с радикалами. Но в первую очередь значительно повышается скорость травления. При бомбардировке ионами молекулы субстрата приводятся в возбужденное состояние, поэтому значительно более активно вступают в реакцию.
Применение:
- В первую очередь – травление полупроводников
Травление PTFE
Плазменная техника Diener electronic позволяет склеивать пластмассы, из-за низкой поверхностной энергии считающиеся несклеиваемыми. В случае с полипропиленом (PP), полиэтиленом (PE) и полиоксиметиленом (POM) это обеспечивается за счет активациив кислородной плазме. При обработке пластмассы с наименьшей поверхностной энергией (PTFE) недостаточно лишь выполнить активацию. Связи фтора и углерода не разрываются в кислородной плазме.
В водородной плазме радикалы водорода соединяются с атомами фтора в PTFE и за счет этого разрывают углеродные связи. Фтористоводородный газ отсасывается, остаются ненасыщенные соединения углерода, к которым легко могут присоединяться полярные молекулы жидкости.
Выполненное травление можно распознать по коричневой окраске на поверхности PTFE.
Плазма
Углеродный полимер
Фтор
Водород
Возможно ли травление металлов?
Травление металлов принципиально возможно, но только с коррозионноактивными газами, которые, в свою очередь, могут привести к коррозии металла. Для усиления эффекта травления детали можно предварительно разогревать или, если установлена система нагрева в камере плазменной установки, непрерывно нагревать в процессе обработки.
Какие пластмассы можно подтравливать?
В этих процессах подтравливаются прежде всего поверхности пластмасс.
Травление является очень важным этапом обработки трудноокрашиваемых и плохо поддающихся склеиванию пластмасс – например, POM, PPS и PTFE. Увеличение площади поверхности позволяет улучшить адгезию при склеивании.
К типичным травящим газам относятся кислород, различные газовые соединения на основе фтора и хлора, а также водород.
Возможно ли травление стекла и керамики?
Плазменное травление стекла в вакууме отличается длительностью процесса и высокой стоимостью. Ионизированные частицы газа лишь очень медленно снимают стекло. Стекло состоит большей частью из SiO2, поэтому принципиально поддается травлению фторированными углеводородами (с добавлением кислорода).
Низкая скорость съема материала и связанная с этим длительность процесса ведут к значительному удорожанию обработки.
Керамика (напр.: Al2O3) поддается травлению коррозийными и некоррозийными газами.
К коррозийным газам принадлежат все газы, содержащие хлор и фтор. К некоррозийным газам относится аргон.
В целом можно сказать, что фторосодержащие газы обладают более высокой способностью снятия материала, чем другие некоррозийные газы, а содержащие хлор газы более эффективны в травлении, чем некоррозийные газы.
Al2O3 лучше всего протравливать фторосодержащимигазами.
