等離子刻蝕機利用氣體放電生成的等離子體對材料表面進行刻蝕。在高頻電場作用下,氣體分子離子化并形成等離子體,在等離子體中產(chǎn)生的活性粒子(如離子、自由基等)與材料表面發(fā)生化學反應(yīng),將材料表面的原子或分子去除,從而實現(xiàn)對材料的刻蝕,可分為干法刻蝕機和濕法刻蝕機兩種類型。干法刻蝕機主要利用等離子體刻蝕,而濕法刻蝕機則利用液體溶液對材料表面進行刻蝕。
等離子刻蝕機包含主體腔體、真空系統(tǒng)、氣體輸送系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、高頻電源、控制系統(tǒng)等組成。主體腔體為反應(yīng)腔體,用于放置待刻蝕物。真空系統(tǒng)通過抽氣將腔體內(nèi)的氣體抽空,以創(chuàng)建適合刻蝕反應(yīng)的低壓環(huán)境。氣體輸送系統(tǒng)用于引入所需的刻蝕氣體,供氣系統(tǒng)用于維持刻蝕反應(yīng)所需的氣體壓力。高頻電源提供刻蝕過程所需的電場能量??刂葡到y(tǒng)用于控制刻蝕機的運行和參數(shù)設(shè)置。
等離子刻蝕機是一種常用的表面處理設(shè)備,用于去除材料表面的污染物、氧化層、光刻膠等,以及刻蝕微細結(jié)構(gòu)。
1.將待處理的襯底或器件放置在樣品臺上,并使用真空吸附或磁吸等方式固定。
2.打開真空抽氣系統(tǒng),將刻蝕室內(nèi)的氣體抽出,建立高真空環(huán)境。
3.根據(jù)需要選擇合適的刻蝕氣體,如氟化氫、氯氣等,并通過進氣閥將氣體充注至刻蝕室。
4.通常會經(jīng)過氣體預(yù)處理系統(tǒng),對刻蝕氣體進行預(yù)處理,如過濾掉雜質(zhì)、提高純度等。
5.通過高頻電源產(chǎn)生高頻電場,在刻蝕室內(nèi)產(chǎn)生強烈的電漿(等離子體)。
6.刻蝕氣體進入刻蝕室后,與等離子體相互作用,產(chǎn)生化學反應(yīng)。等離子體中的電子、陽離子和中性粒子穿梭于襯底表面,擊碎、剝離或溶解表面雜質(zhì)和氧化層。
7.通過調(diào)節(jié)刻蝕時間、刻蝕氣體的流量、功率等參數(shù),控制刻蝕過程的速率和深度。
8.在刻蝕過程中,刻蝕室內(nèi)會產(chǎn)生大量的熱量,需要通過冷卻系統(tǒng)來散熱,以保持設(shè)備正常運行。
9.根據(jù)不同的應(yīng)用需求,可以在上增加其他功能,如旋轉(zhuǎn)樣品臺、壁噴淋洗凈、離子束輔助刻蝕等。
10.刻蝕完成后,關(guān)閉刻蝕氣體進氣閥和真空抽氣系統(tǒng),排出氣體,將樣品取出。