等离子刻蚀

等离子体刻蚀是通过等离子体中活性粒子与材料表面原子发生化学或物理反应,生成挥发性产物从而实现材料去除的过程。

等离子刻蚀示意图

等离子刻蚀按反应机理类型主要分为物理、化学性刻蚀以及反应离子刻蚀三种。其中物理性刻蚀又称为溅射刻蚀。

物理刻蚀

物理刻蚀属于纯粹的物理过程，主要通过等离子体中的离子与物质表面分子发生的溅射反应(sputtering reaction)来实现。高速运动的离子撞击物质表面分子，当碰撞传导的能量超过原子的结合能足以使其逃逸物体表面时，就会发生物理溅射反应。与典型的溅射技术中的能量要求相比，等离子体中离子的能量相对较低，因此溅射反应发生率还是比较低的溅射产物非常少。

(如Ar+)对基片表面的撞击，以离子能量损失为代价, 将基片表面的原子溅射出来，形成刻蚀效果。物理刻蚀速度较快，具有各向异性，但选择性差， 刻蚀效果不理想。

化学反应刻蚀

化学反应刻蚀是一种或者多种反应气体被激发成等离子态后，所形成的活性粒子或者活性基团与被刻蚀物体进行化学反应，形成易挥发的反应产物，从而达到刻蚀效果。化学刻蚀具有高度选择性，但不具有方向性。

典型的等离子刻蚀反应为：

F^*+Si→FSi₄

反应离子性刻蚀（RIE）

包括反应离子的溅射；化学刻蚀过程中副产物的物理溅射；形成刻蚀表面。刻蚀过程中，物理刻蚀与化学刻蚀同时发生，刻蚀速率比单一的物理或化学刻蚀速率快，反应离子性刻蚀既有方向性又有选择性。

等离子体刻蚀往往是上述几种反应的综合，既包含物理刻蚀，也包括化学反应刻蚀，但气相化学反应刻蚀起主要作用。等离子体刻蚀可以用来去除聚合物表面杂质,改变物体的表面微观形貌,从而改善聚合物表面亲水性、可印刷性、可粘合性以及上染性等等。