氟橡胶密封的刻蚀机理和使用特性

有4种基本的干法刻蚀机理：溅射、化学刻蚀、离子增强能量驱动和离子增强抑制剂。溅射是纯物理的，当正离子以高能量打击样品或衬底时，表面原子射出。一般说来，溅射缺乏灵敏度，这是由于相对表面键合能和化学反应性需要大的能量；但是也可能是先于BaSO4填充剂磨蚀了全氟材料。用EDS观察到相当大计数的Ba，考虑到Ba的原子序数比其它成分高，溅射可能起了作用。相反，Ba与聚合物链键合不是很强，所以期待Ba的优先溅射。样品位置和工艺条件是针对适宜深入了解刻蚀机理安排的。

化学刻蚀（有时特指纯化学刻蚀）是受热中性原子团与衬底反应产生挥发性产物。这一机理是非定向的，比溅射的选择性多得多。实验中产生的原子团含有F和O，这些原子团刻蚀全氟材料可能先于刻蚀金属填充剂。图2显示的数据表明，接触氟基化学物后减少重量损失，而氧保持相对不变，这就有可能调整全氟橡胶材料的组分，以更能抗等离子。

希望在实验过程中能发生溅射和化学刻蚀的结合，即离子增强能量驱动的刻蚀。当样品置于远离等离子体，同时考虑到与源和抽真空口有关的平均自由程和工作室中的内部气流，观察到刻蚀大大降低。此外，当调整工艺稍稍减少样品对受热原子团的接触时间时，注意到刻蚀降低。观察到刻蚀速率与全氟橡胶材料的选择和化学气体二者有很强的依赖性。已知将O2加入CF4通过CFx原子团的氧化可增加原子F的气相密度。该物质的气相密度在实验中还没有充分确定。

结论

使一些全氟橡胶材料接触半导体等离子工艺化学物，调整全氟聚合物、交联、固化点单体和/或填充剂可提高对NF3、CF4和SF6的抗等离子性。样品抗O2能力比抗F基化学物能力强。此外，接触O2后提高的抗等离子性(重量损失减少)与F比较并不显著。化学刻蚀和溅射二个机理似乎都在刻蚀或全氟橡胶O型环中起作用。一般说来，材料选择需要了解O型环附近的等离子体和工艺情况。