Processen för plasmaetsning/plasma etching

Processen för torretsning och plasmaetsning

Etsning innebär processen att avlägsna ett material från ytan på ett annat material. Det finns flera metoder för plasmabehandling, men två huvudtyper av etsning.

Den ena är våtetsning och den andra är torretsning eller dry etch , även känd som plasmaetsning eller plasma etching, som det heter på engelska.

När en kemikalie eller ett etsmedel används för att avlägsna ett substratmaterial i etsningsprocessen kallas det för våtetsning. Även plasma eller etsningsgaser används för avlägsnande av substratmaterial vid plasmaetsning. Metoden används också för att tillverka en integrerad krets eller en monolitisk integrerad krets.

Plasmaetsning är ett verktyg som används för strukturell etsning över hela världen sedan 1985. Jämfört med andra etsningstekniker som ingår vid chiptillverkning var plasmaetsning okänd utanför mikroelektroniken före 1980.

Det var under denna tid som nya etsningsprocesser utforskades och introducerades. Den relativt höga framgångsgraden för plasmaetsning har gjort metoden till den föredragna etsningstypen för ett brett spektrum av tillverkare.

Vad är plasmaetsning eller torretsning?

Enkelt uttryckt är plasmaetsning eller torretsning en etsningsprocess som utförs med plasma istället för flytande etsmedel.

Upplägget har stora likheter med förstoftning. I processen behöver du i princip inte deponera något lager, utan kan snarare etsa ytan på materialet samtidigt.

Den största utmaningen med plasmaetsning – eller torretsning – ligger i att producera rätt typ av plasma, som ska vara någonstans mellan elektroden och skivan som ska etsas.

När det görs rätt blir skivan etsad på rätt sätt. För att plasmaetsningen ska ske måste tryckkammaren ha ett tryck under 100 pa. Jonisering sker endast med glödladdning. Den resulterande excitationen sker från en extern källa, som kan leverera upp till 30 kW, tillsammans med frekvenser från 50 Hz (DC) till 5–10 HZ (pulsad DC) och en radio- och mikrovågsfrekvens (MHz–GHz).

Typer av torretsning/dry etch

Processen för torretsning kan vidare delas in i två typer, där den första är mikrovågsplasmaetsning som sker med en excitation i mikrovågsfrekvensen, som ligger mellan MHz och GHz. Den andra är väteplasmaetsning, som är en variant av plasmaetsningsprocessen där gas används som plasma. Båda processerna används i dag för att bearbeta halvledande material, som används vid tillverkning av elektronik.

Förklaring av syreplasmaetsning

Processen för syreplasmaetsning utförs med hjälp av lågtrycksplasma. Tillförandet av syre används som en prekursorgas som kanaliseras in i en vakuumkammare med en skiva.

Radiovågor med hög effekt appliceras sedan in i kammaren. Radiovågorna tillsammans med trycket i vakuumkammaren resulterar i jonisering av syremolekyler som i sin tur bildar plasma. Syreplasman etsar sedan fotoresisten genom att förvandla den till aska.

För att säkerställa att ytan förblir fri från främmande föremål avlägsnas askan sedan med hjälp av en högtrycksvakuumpump.

Det här är också en av anledningarna till att syreplasmaetsning brukar kallas för ”ashing” på engelska.

Hur fungerar plasmabehandling?

Plasma består av elektroner, molekyler eller neutrala gasatomer, positiva joner, UV-ljus tillsammans med exciterade gasmolekyler och atomer, och bär på en stor mängd intern energi. När alla dessa molekyler, joner och atomer kommer samman och interagerar med en viss yta, initieras plasmabehandling.

En plasmabehandling utförs vanligtvis i en kammare eller ett hölje som evakueras, men kan även utföras atmosfäriskt. Luften i kammaren eller höljet pumpas ut innan gas släpps in. Gasen strömmar sedan in i höljet vid lågt tryck. Det här sker innan någon elektrisk energi appliceras.

Effekterna av plasmabehandling på alla slags ytor specificeras eller finjusteras genom att man väljer en specifik gasblandning, ett tryck eller en effekt.

Vilka är de viktigaste effekterna av plasmabehandling?

 De viktigaste effekterna av en plasmabehandling är:

• Plasmarengöring: Behandling med plasma avlägsnar eventuella främmande kontamineringar som finns på ytan hos ett material, vilket ger en ultraren yta som blir mer lämpad för vidare bearbetning.
• Ytaktivering: En plasmabehandling ökar ytenergin hos ytor med låg energi, vilket förbättrar deras vätbarhet och vidhäftningsegenskaper.
• Ytegenskaper: Andra ytegenskaper, såsom vätskeavvisande eller låg friktion, kan tillföras vid behov.

Vad används plasmarengöring till?

Plasmabehandling används för att modifiera ytan på ett objekt eller för plasmarengöring av objektet.

Många fasta material har låg ytenergi, vilket resulterar i dålig vätbarhet och dåliga vidhäftningsegenskaper. En plasmabehandling kan användas för att förbereda dessa material för vidare bearbetning genom att öka deras ytenergi, samtidigt som föroreningar avlägsnas från produktionsprocessen. Det här ökar kvaliteten och livslängden för beläggningar eller tryck som appliceras på ytan och förbättrar dess vidhäftningsegenskaper.

En plasmamodifiering modifierar bara ytan på ett objekt och förändrar inte objektet på något annat sätt.

Slutsats

På grund av dess många fördelar kommer torretsning och plasmaetsning sannolikt att förbli en viktig teknik för etsning av mikrosystem och integrerade kretsar under många år framöver.

För många tillämpningar är dessutom användning av kapacitivt kopplad RF-plasma det bästa alternativet. För andra mer specifika applikationer, i synnerhet där höga proportioner behövs, kan användning av lågtrycksplasma ge en bättre och effektivare lösning.

ECR-plasma har vissa begränsningar när det ska användas för stora substrat, men de kan vara det perfekta valet för mindre prover.

Å andra sidan har induktivt kopplade plasmasystem som använder en plan spole och extra förspänning vid substrathållaren visat sig vara extremt mångsidiga.

De har kunnat leverera utmärkta resultat när det gäller tillverkning eller integrerade kretsar och mikrosystem.

Vanliga frågor om processen för plasmaetsning

Video: VacuTEC | Vacuum Plasma Treater