氟橡膠密封的刻蝕機(jī)理和使用特性

有4種基本的干法刻蝕機(jī)理：濺射、化學(xué)刻蝕、離子增強(qiáng)能量驅(qū)動(dòng)和離子增強(qiáng)抑制劑。濺射是純物理的，當(dāng)正離子以高能量打擊樣品或襯底時(shí)，表面原子射出。一般說來，濺射缺乏靈敏度，這是由于相對(duì)表面鍵合能和化學(xué)反應(yīng)性需要大的能量；但是也可能是先于BaSO4填充劑磨蝕了全氟材料。用EDS觀察到相當(dāng)大計(jì)數(shù)的Ba，考慮到Ba的原子序數(shù)比其它成分高，濺射可能起了作用。相反，Ba與聚合物鏈鍵合不是很強(qiáng)，所以期待Ba的優(yōu)先濺射。樣品位置和工藝條件是針對(duì)適宜深入了解刻蝕機(jī)理安排的。

化學(xué)刻蝕（有時(shí)特指純化學(xué)刻蝕）是受熱中性原子團(tuán)與襯底反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物。這一機(jī)理是非定向的，比濺射的選擇性多得多。實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的原子團(tuán)含有F和O，這些原子團(tuán)刻蝕全氟材料可能先于刻蝕金屬填充劑。圖2顯示的數(shù)據(jù)表明，接觸氟基化學(xué)物后減少重量損失，而氧保持相對(duì)不變，這就有可能調(diào)整全氟橡膠材料的組分，以更能抗等離子。

希望在實(shí)驗(yàn)過程中能發(fā)生濺射和化學(xué)刻蝕的結(jié)合，即離子增強(qiáng)能量驅(qū)動(dòng)的刻蝕。當(dāng)樣品置于遠(yuǎn)離等離子體，同時(shí)考慮到與源和抽真空口有關(guān)的平均自由程和工作室中的內(nèi)部氣流，觀察到刻蝕大大降低。此外，當(dāng)調(diào)整工藝稍稍減少樣品對(duì)受熱原子團(tuán)的接觸時(shí)間時(shí)，注意到刻蝕降低。觀察到刻蝕速率與全氟橡膠材料的選擇和化學(xué)氣體二者有很強(qiáng)的依賴性。已知將O2加入CF4通過CFx原子團(tuán)的氧化可增加原子F的氣相密度。該物質(zhì)的氣相密度在實(shí)驗(yàn)中還沒有充分確定。

結(jié)論

使一些全氟橡膠材料接觸半導(dǎo)體等離子工藝化學(xué)物，調(diào)整全氟聚合物、交聯(lián)、固化點(diǎn)單體和/或填充劑可提高對(duì)NF3、CF4和SF6的抗等離子性。樣品抗O2能力比抗F基化學(xué)物能力強(qiáng)。此外，接觸O2后提高的抗等離子性(重量損失減少)與F比較并不顯著。化學(xué)刻蝕和濺射二個(gè)機(jī)理似乎都在刻蝕或全氟橡膠O型環(huán)中起作用。一般說來，材料選擇需要了解O型環(huán)附近的等離子體和工藝情況。