氟橡膠密封的刻蝕機理和使用特性

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

化學刻蝕（有時特指純化學刻蝕）是受熱中性原子團與襯底反應產生揮發(fā)性產物。這一機理是非定向的，比濺射的選擇性多得多。實驗中產生的原子團含有F和O，這些原子團刻蝕全氟材料可能先于刻蝕金屬填充劑。圖2顯示的數據表明，接觸氟基化學物后減少重量損失，而氧保持相對不變，這就有可能調整全氟橡膠材料的組分，以更能抗等離子。

希望在實驗過程中能發(fā)生濺射和化學刻蝕的結合，即離子增強能量驅動的刻蝕。當樣品置于遠離等離子體，同時考慮到與源和抽真空口有關的平均自由程和工作室中的內部氣流，觀察到刻蝕大大降低。此外，當調整工藝稍稍減少樣品對受熱原子團的接觸時間時，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氣體二者有很強的依賴性。已知將O2加入CF4通過CFx原子團的氧化可增加原子F的氣相密度。該物質的氣相密度在實驗中還沒有充分確定。

結論

使一些全氟橡膠材料接觸半導體等離子工藝化學物，調整全氟聚合物、交聯、固化點單體和/或填充劑可提高對NF3、CF4和SF6的抗等離子性。樣品抗O2能力比抗F基化學物能力強。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?；瘜W刻蝕和濺射二個機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。