Gravure plasma ‘Etching’
La gravure au plasma consiste à éliminer de la matière des surfaces par procédé plasma. Il est également fait référence à la gravure sèche, car les procédés classiques de gravure sont obtenus par voie humide à l’aide d’acides fortement corrosifs. Les gaz à l’état de plasmas, lors du traitement convertissent le matériau à graver de l'état solide à l’état gazeux tandis que le pompage permet l’extraction, l’élimination de ces résidus gazeux. L'utilisation de masques assure la gravure des seules parties non masquées (non protégées du plasma) de la surface ou des structures. La gravure plasma ne s’effectue qu’avec les systèmes plasma basse pression, car
- Une gravure significative de la surface engendre de plus longues durées de traitement.
- Presque aucune restriction sur les gaz de gravure utilisés dans les systèmes basse pression.
Il existe diverses applications de la gravure par plasma. Pour l'optimisation d’un processus de gravure spécifique à l'application l’utilisation de divers gaz de processus est possible tandis qu’un choix devra être porté parmi les 3 procédés de gravure de base possibles.
Décapage ionique ('Ion Etching')
Selon l'application, cette technique est également connue sous les dénominations de "gravure physique"(ou ‘physical etching’), "pulvérisation"(ou ‘Sputtering’) ou "micro-sablage".
Les gaz de traitement sont de l'argon ou autres gaz nobles (rares), mais les ions ne forment pas de radicaux. L'effet d'attaque est basé sur l'éjection des atomes ou des molécules du substrat grâce à l'énergie cinétique des ions du plasma accélérés par le champ électrique.
Applications:
- Microstructuration de surfaces telles que pour améliorer l'adhérence ("micro-sablage")
- Bombardement d'une source d'évaporation ("pulvérisation cathodique")
Puisque la gravure ionique n’agit pas chimiquement, ce procédé fonctionne sur presque n’importe quel substrat (technique peu sélective). L'effet de gravure de plasma se produit presque exclusivement dans la direction d'accélération des ions. L'effet est ainsi fortement anisotrope.
Gravure chimique par plasma
Les molécules gaz de processus utilisés sont scindées par et dans le plasma pour donner naissance à des espèces radicalaires hautement réactives. L'effet de décapage est essentiellement basé sur les réactions de ces radicaux avec les atomes et molécules en surface du substrat. Ces molécules sont dégradées ou convertis en produits gazeux.
Principales applications:
- L'élimination des couches d'oxyde
- Retrait de résine photosensible («stripping»)
- Ashing des matrices d'analyse (oxydation complète équivalente à une incinération)
- Gravure du PTFE
- Structuration et micro-structuration de semi-conducteurs
Le plasma est très sélectif, c’est à dire que gaz d’attaque et supports doivent être très bien assortis. La gravure est isotrope, c’est à dire qu'elle s’effectue dans toutes les directions.
Gravure ionique réactive (RIE: Reactive Ion Etching)
Les gaz plasma forment un mélange de molécules, de radicaux et d’ions chargés positivement dans le plasma. L'effet chimique des radicaux réactifs peut être utilisé pour le procédé de gravure, en combinaison avec l'énergie cinétique des ions. Lorsque l'excitation du plasma est effectuée de cette façon, les ions sont accélérés dans le champ électrique et viennent impacter le substrat.
La gravure ionique réactive combine les effets de la gravure chimiques, essentiellement oxydation par les espèces réactives du plasma aux effets physique du bombardement ionique du décapage ionique. Le degré d’anisotropie est variable, les matériaux ne réagissant pas chimiquement avec les radicaux peuvent également être gravés au moyen de ce type de procédé plasma. Surtout, la vitesse de gravure est significativement augmentée. Les molécules de substrat, excitées par le bombardement d'ions, sont plus réactives et donc plus facilement éliminées.
Applications:
- En particulier, pour la gravure de semi-conducteurs
Gravure ('Etching') du PTFE
Chez Deiner electronic, nous utilisons aussi la technologie plasma pour rendre certains plastiques « collables », qui seraient autrement considérés comme "non-collables" en raison de la faible énergie de leur surface. Pour le polypropylène (PP), polyéthylène (PE) ou de polyoxyméthylène (POM), ceci est réalisé par activation par plasma oxygène. Pour la matière plastique présentant l'énergie de surface la plus basse, le PTFE, un tel procédé d'activation n’est pas suffisant. Les liaisons fluor-carbone ne peuvent pas être cassées par un plasma à base d'oxygène.
Cependant, dans un plasma d'hydrogène, les radicaux hydrogène formés tendent à se combiner avec les atomes de fluor du PTFE conduisant la rupture de la liaison Carbone-Fluor. Le gaz de fluorure d'hydrogène formé est évacué tandis que des liaisons insaturées de carbone restent en surface, liaisons sur lesquelles les molécules de liquides polaires pourront chimiquement s’attacher.
Une gravure réussie du PTFE est reconnaissable par la prise d'une teinte brunâtre de sa surface.
