Wat is een plasma-etser?
Een plasma-etser is een apparaat dat plasma gebruikt om de circuitpaden te creëren die nodig zijn voor geïntegreerde halfgeleidercircuits. De plasma-etser doet dit door een nauwkeurig gerichte plasmastraal op een siliciumwafer uit te zenden. Wanneer het plasma en de wafer met elkaar in contact komen, vindt een chemische reactie plaats aan het oppervlak van de wafer. Deze reactie zet siliciumdioxide af op de wafer, waardoor elektrische paden ontstaan, of verwijdert reeds aanwezig siliciumdioxide en laat alleen de elektrische paden achter.
Het plasma dat een plasma-etser gebruikt, wordt gemaakt door een gas dat ofwel zuurstof ofwel fluor bevat, oververhit, afhankelijk van of het siliciumdioxide moet verwijderen of neerslaan. Dit wordt bereikt door eerst een vacuüm in de etser te vestigen en een hoogfrequent elektromagnetisch veld te genereren. Wanneer het gas door de etser stroomt, exciteert het elektromagnetische veld de atomen in het gas, waardoor het oververhit raakt.
Terwijl het gas oververhit raakt, valt het uiteen in zijn basiscomponentatomen. De extreme hitte zal ook de buitenste elektronen van sommige atomen verwijderen en ze in ionen veranderen. Tegen de tijd dat het gas het plasma-etsmondstuk verlaat en de wafer bereikt, bestaat het niet langer als een gas maar is het een zeer dunne, oververhitte straal ionen geworden die plasma wordt genoemd.
Als een gas dat zuurstof bevat wordt gebruikt om het plasma te vormen, zal het reageren met het silicium op de wafer, waarbij siliciumdioxide wordt gevormd, een elektrisch geleidend materiaal. Terwijl de plasmastraal op een nauwkeurig gecontroleerde manier over het oppervlak van de wafel gaat, bouwt zich een laag siliciumdioxide op die lijkt op een zeer dunne film op het oppervlak. Wanneer het etsproces is voltooid, zal de siliciumwafel een precieze reeks siliciumdioxidesporen erover hebben. Deze sporen zullen dienen als de geleidende paden tussen de componenten van een geïntegreerd circuit.
Plasma-etsers kunnen ook materiaal van wafels verwijderen. Bij het creëren van geïntegreerde schakelingen zijn er gevallen waarin een bepaald apparaat mogelijk meer oppervlakte van de wafer vereist dan siliciumdioxide. In dit geval is het sneller en goedkoper om een reeds met het materiaal beklede wafel in de plasma-etser te plaatsen en het onnodige siliciumdioxide te verwijderen.
Om dit te doen, gebruikt de etser een op fluor gebaseerd gas om zijn plasma te maken. Wanneer het fluorplasma in contact komt met de siliciumdioxidecoating op de wafer, wordt het siliciumdioxide vernietigd in een chemische reactie. Zodra het etser zijn werk heeft voltooid, blijven alleen de siliciumdioxide-paden over die de geïntegreerde schakeling nodig heeft.