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.
![Plasma-etching-01 Plasma-etching-01](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/12/Plasma-etching-01.jpg)
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.
![Surface-tension-etching Surface-tension-etching](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/12/Surface-tension-etching.png)
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”.
Zalety wytrawiania plazmowego
Stwierdzono, że wytrawianie plazmowe może prowadzić do znacznej poprawy jakości wytwarzania układów scalonych. Oto niektóre z zalet stosowania wytrawiania plazmowego:
- W przeciwieństwie do kwasowych odczynników do wytrawiania, odczynnik plazmowy jest doskonałym środkiem czyszczącym i pozwala usuwać wszystkie niepożądane pozostałości organiczne z powierzchni metali.
- Wytrawianie plazmowe może zapewnić lepsze sklejenie dwóch powierzchni ze sobą w porównaniu do innych odczynników do wytrawiania.
- Wytrawianie plazmowe jest uważane za mniej ryzykowne niż tradycyjne trawienie kwasem.
- Stosowanie plazmy zapewnia poprawę właściwości fizycznych wytrawianego materiału.
- Wytrawianie plazmowe poprawia właściwości chemiczne i fizyczne metali.
![VacuTEC-8080-Plasma-etching VacuTEC-8080-Plasma-etching](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/12/VacuTEC-8080-Plasma-etching.png)
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.
![](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/02/tantec-section-divider.jpg)
Video: VacuTEC | Vacuum Plasma Treater
![](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/02/tantec-section-divider.jpg)
![](https://tantec.pl/wp-content/uploads/2020/02/tantec-section-divider.jpg)