TECNOLOGIA DEL PLASMA

ETCHING POR PLASMA

¿QUE ES EL ETCHING POR PLASMA?

El grabado (etching) realizado mediante plasma es la eliminación de material de las superficies mediante procesos de plasma.

La doctrina lo ha descrito también como grabado en seco para diferenciarlo de los procesos de grabado convencionales en los que se aplican métodos químicos húmedos utilizando ácidos agresivos.

Los plasmas de los gases de proceso cambian el estado agregado del material a grabar de sólido a gaseoso siendo evacuado de la cámara por el sistema de despresurización mientras permanece en estado gaseoso.

Se suelen utilizar máscaras de protección para grabar áreas o estructuras parciales únicamente protegiendo los componentes o partes que no deben ser grabados.

El grabado con plasma se lleva a cabo en plasmas de baja presión porque es necesaria una mayor duración del tratamiento para lograr efectos de grabado notables y porque la mayoría de los gases de grabado sólo se pueden utilizar en plasma de baja presión.

El grabado con plasma es adecuado para una amplia gama de aplicaciones. Para adaptar el proceso de grabado de manera óptima a la aplicación, elija entre una variedad de gases de proceso y seleccione uno de los tres procesos de grabado básicos.

Diagrama con explicación sobre el proceso de grabado por plasma etching

Etching: Tipos principales

Grabado de Iones

¿Qué es el Grabado de iones? Dependiendo de la aplicación, también es denominado “grabado físico”, “sputtering” o “micro sandblasting”.

Básicamente es un proceso de etching mediante plasma en baja presión en los que como gases de proceso se utilizan argón u otros gases nobles que forman iones pero no radicales.

El efecto de grabado (ething) se basa en la eliminación de átomos o moléculas del sustrato mediante la energía cinética de los electrones acelerados en el campo eléctrico.

Aplicaciones Principales:

  • Microestructuración de superficies, p.e. para mejorar la adherencia (“micro arenado”)

  • Bombardeo de una fuente de deposición de vapor ("sputtering")

Como el grabado iónico no tiene ningún efecto químico, funciona en casi todos los sustratos (prácticamente no selectivo).

El efecto de grabado del plasma actúa casi exclusivamente en la dirección de aceleración de los iones.

El efecto es altamente anisotrópico.

Grabado químico con plasma

¿Que es el grabado quimico (ething) con plasma?

Para su utilización se utilizan gases de proceso cuyas moléculas se descomponen en su mayor parte en radicales cuando son ionizados (plasma).

El efecto de grabado (retirada de material) se basa principalmente en la reacción de estos radicales con los átomos o moléculas del sustrato y su conversión en productos de degradación gaseosos.

Aplicaciones Principales:

  • Descomposición de capas de óxido

  • Eliminación de fotoprotector (stripping)

  • Incineración de matrices para análisis

  • Grabado de PTFE

  • Estructuración y microestructuración de semiconductores

El grabado con plasma es muy selectivo, es decir, los gases de proceso y los sustratos deben coincidir perfectamente. El efecto de grabado es isotrópico, es decir, tiene el mismo efecto en todos los lados.

Grabado mediante iones reactivos (RIE)

En el plasma, los gases moleculares forman radicales e iones cargados positivamente. Este tipo de proceso se beneficia del efecto reactivo de los radicales así como de la energía cinética de los iones. Para ello la excitación del plasma se produce acelerando los iones en el campo electrico y bombardeando con ellos el sustrato.

El grabado con iones reactivos combina los efectos del grabado con iones y el grabado con plasma: existe una cierta anisotropía y se graban materiales que no reaccionan quimicamente con los radicales. Pero principalmente se incrementa considerablemente la velocidad de grabado. Mediante el bombardeo con iones, las moléculas del sustrato se ponen en un estado excitado que las hace mucho más reactivas.

Aplicaciones Principales:

  • Grabado de semiconductores

Grabado de PTFE

Con la tecnología de los sistemas de plasma de Diener Electronic GmbH es fácil hacer pegables plásticos que tradicionalmente se consideran "no pegables" debido a su baja energía superficial.

En el caso del polipropileno (PP), polietileno (PE) o polioximetileno (POM), esto se consigue mediante activación en el plasma de oxígeno.

Sin embargo, para el PTFE, quizás el material plástico con la menor energía superficial, el proceso de activación puede no ser suficiente para lograr un buen resultado de la adhesión

Los enlaces fluorocarbonados no se pueden romper en el plasma de oxígeno.


Mediante un plasma de hidrógeno, sin embargo, los radicales de hidrógeno se combinan con los átomos de flúor del PTFE y rompen así los enlaces de carbono.

Se extrae el gas fluoruro de hidrógeno y quedan compuestos de carbono insaturados a los que las moléculas líquidas polares se pueden unir excelentemente.


Una coloración pardusca en la superficie de PTFE indica que se ha producido un ataque químico.

Etching sobre PTFE, grabado de PTFE para convertirlo en superficie facilmente pegable
Poliacetal antes del tratamiento por plasma etching (grabado por plasma para hacer la superficie facilmente pegable)

Poliacetal (POM) antes del tratamiento por plasma

Puede apreciarse como la morfología de la superficie dificulta el agarre mecánico de una nueva capa

Poliacetal (POM) despues del tratamiento por plasma etching para mejorar su superficie y hacerla facilmente pegable

Poliacetal (POM) tras el tratamiento por plasma

Tras el tratamiento la rugosidad del POM se ha visto incrementada lo que incrementa la superficie y mejora el agarre macánico

PTFE previo al tratamiento por plasma. La topografía del material evita el buen agarre mecánico

PTFE previo al tratamiento por plasma

Puede apreciarse como la morfología de la superficie dificulta el agarre mecánico de una nueva capa

PTFE despues del tratamiento por plasma. La rugosidad se ha incrementado lo que mejorará el agarre mecánico de la nueva capa

PTFE tras el tratamiento por plasma.

Tras el tratamiento la rugosidad del PTFE se ha visto incrementada lo que incrementa la superficie y mejora el agarre macánico

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