Proces wytrawiania plazmowego

Trawienie to proces usuwania materiału z powierzchni innego materiału. Istnieją dwa główne rodzaje trawienia. Jednym z nich jest trawienie na mokro, a drugi to trawienie na sucho, inaczej znane jako wytrawianie plazmowe. Gdy substancja chemiczna, inaczej odczynnik do wytrawiania, jest używana do usuwania materiału z podłoża w procesie trawienia, nazywa się go trawieniem na mokro. Z drugiej strony, do usuwania materiałów z podłoży w wytrawianiu plazmowym wykorzystuje plazmy lub gazy wytrawiające. Jest ono również wykorzystywane w produkcji układów scalonych lub monolitycznych układów scalonych.

Wytrawianie plazmowe jest narzędziem powszechnie stosowanym do trawienia strukturalnego od 1985 roku. W porównaniu z innymi technikami trawienia, które są wykorzystywane w produkcji chipów, przed 1980 rokiem wytrawianie plazmowe nie było znane poza społecznością mikroelektroniczną. To właśnie w tym czasie badano i wprowadzano nowe procesy trawienia. Stosunkowo wysoki wskaźnik powodzenia, jaki zapewniało wytrawianie plazmowe sprawił, że metoda ta stała się techniką trawienia preferowaną przez producentów.

Czym jest wytrawianie plazmowe?

Mówiąc najprościej, wytrawianie plazmowe lub na sucho jest procesem trawienia przeprowadzanym z wykorzystaniem plazmy zamiast płynnego odczynnika do wytrawiania.

Proces ten w dużej mierze przypomina rozpylanie. Nie trzeba w nim tak naprawdę nakładać warstwy, ale raczej w tym samym czasie wytrawić powierzchnię materiału. Głównym wyzwaniem związanym z wytrawianiem plazmowym jest wytworzenie odpowiedniego typu plazmy gdzieś pomiędzy elektrodą a płytką wymagającą wytrawienia. Gdy zostanie to zrobione prawidłowo, płytka od razu zostanie wytrawiona.

Aby doszło do wytrawiania plazmowego, w komorze ciśnieniowej musi występować ciśnienie mniejsze niż 100 pa. Do jonizacji dochodzi tylko w przypadku jarzenia.

Wywołane w ten sposób wzbudzenie pochodzi od zewnętrznego źródła, które może zapewnić moc sięgającą 30 kW i częstotliwość od 50 Hz (DC) do 5–10 Hz (pulsujący prąd stały) oraz częstotliwość radiową i mikrofalową (MHz–GHz).

Rodzaje wytrawiania plazmowego

Proces wytrawiania plazmowego można dalej podzielić na dwa rodzaje: pierwszy z nich to wytrawianie plazmą mikrofalową, w ramach którego wykorzystywane jest wzbudzenie o częstotliwości mikrofalowej, która kształtuje się między zakresami MHz i GHz. Drugi rodzaj to wytrawianie plazmą wodorową, które jest wariacją procesu wytrawiania plazmowego, obejmującą wykorzystanie gazu jako plazmy. Oba procesy są obecnie wykorzystywane do przetwarzania materiałów półprzewodnikowych, stosowanych w produkcji elektroniki.

Objaśnienie wytrawiania plazmą tlenową

W procesie wytrawiania plazmą tlenową wykorzystuje się plazmę niskociśnieniową. Dodawany tlen jest stosowany jako gaz prekursorowy, który jest przekazywany do komory próżniowej z płytką. Następnie do tej komory są wprowadzane fale radiowe o dużej mocy.
Połączenie się tych fal z ciśnieniem w komorze próżniowej skutkuje jonizacją cząsteczek tlenu, która z kolei prowadzi do powstania plazmy. Plazma tlenowa następnie zapewnia wytrawienie fotomaski, zamieniając ją w popiół. Aby zapewnić, że na powierzchni nie pozostaną żadne ciała obce, popiół ten jest następnie usuwany za pomocą wysokociśnieniowej pompy próżniowej. Jest to również jeden z powodów, dla których wytrawianie plazmą tlenową jest zwykle określane jako „spopielanie”.

Wniosek

Ze względu na wiele zalet wytrawiania plazmowego, łatwo jest zobaczyć, jak proces ten pozostanie ważną techniką trawienia mikrosystemów i układów scalonych przez wiele następnych lat. Ponadto w wielu zastosowaniach najlepszym rozwiązaniem będzie użycie pojemnościowo sprzężonej plazmy RF. W przypadku innych, bardziej szczegółowych zastosowań, zwłaszcza tam, gdzie potrzebny jest wysoki współczynnik proporcji, użycie plazmy niskociśnieniowej może zapewnić lepsze i wydajniejsze rozwiązanie. Plazmy ECR mają pewne ograniczenia, jeśli chodzi o wykorzystanie w przypadku dużych podłoży, ale mogą być idealnym wyborem, jeśli chodzi o małe próbki. Z drugiej strony, indukcyjnie sprzężone systemy plazmowe, w których wykorzystuje się zwój planarny i dodatkowe przesunięcie przy uchwycie mocującym podłoże okazały się niezwykle wszechstronne. Udaje im się zapewniać doskonałe wyniki, jeśli chodzi o produkcję mikrosystemów lub układów scalonych.

Video: VacuTEC | Vacuum Plasma Treater