电浆应用技术的新发展-光电科技工业协进会.PDFVIP

文／堤井信力 （龍華科技大學　教授） 前瞻學術 電漿應用技術的新發展 電漿為放電後產生的電離狀態之氣體 ，裡面有電子 、離子 ，以及不帶電的氣體原子與分子 ， 各作自由運動 ，彼此互撞 。高速電子撞擊後的氣體分子常被激發或解離成為介穩態粒子 （Metastables ）或各種自由基 （Radicals)等活性粒子。這些活性粒子帶有很大的能量 ，加上帶 電的電子與離子容易受電場及磁場加速及控制 ，能很迅速、有效地促進各種反應及加工 ，應用範 圍極廣 ，已成為現代尖端科技必不可缺之有力工具。 電漿之應用主要使用兩種電漿 。一為輝光放電 （Glow discharge ）產生之低溫電漿 ，另一為 孤光放電 （Arc discharge ）產生之高溫熱電漿 。低 溫電漿內僅電子有幾萬度之高溫 ，但可應用於光技 術雷射之激發及各種物質 ，材料等之分解處理 。熱 電漿內則已達成熱平衡 （Thermal equilibrium ）狀 態 ，全部為幾萬度的高溫 ，可應用於固體廢棄物及 各種難燃物質之焚化 。 圖1　電漿蝕刻之原理 資料來源 ：龍華科技大學 首先開始於1960 　　電漿在現代科技裡的應用 ， 年代的氣體雷射 。美國Bell研究所的A ‧Javan等使 需要的部份 ，而後填補有必要的物質 。這些蝕刻 用He-Ne混和氣體 ，在數Torr氣壓下之輝光放電 ， （etching ）及蒸鍍 （deposition ）之動作 ，由電漿裡 振盪成功波長633nm之紅色可見光雷射 。此後 ，氣 的電子 、離子 、自由基來擔任 ，比傳統的濕式化學 體雷射之研究朝短波長化及大輸出化兩個方向急 處理法迅速 、精細 ，容易控制形狀 。IC製程裡的蝕 速發展 。短波長雷射繼He-Ne雷射之後 ，有氬離子 刻 ，如圖1所示 ，欲蝕刻Si或Al基板 ，可用CF4或Cl2 雷射 ，He-Cd雷射 ，準分子雷射 ，氮氣雷射等之產 氣體放電產生F或Cl之自由基 ，令其透過網罩擴散 生 。大輸出氣體雷射主要為CO2雷射 ，在大氣壓之 至基板上結合成SiF 或AlCl 之揮發性物質 ，而後減 4 3 下連續振盪輸出可達10KW以上 。氣體雷射已在光 壓加熱或入射離子供給能量 ，可令其氣化除却 。使 通訊 、檢測 、加工 、醫療 、資訊處理等廣泛領域被 用電漿的乾式處理法 （Plasma dry proceses ）在IC製 利用之中。 程裡已取代大部份的化學處理法 ，今後隨著IC之更 　　氣體雷射之外 ，電漿在光技術上的應用 ，尚有 精細 ，更大容量化 ，乾式處理法之必要性將愈形增 各種光源及電漿顯示器 。電漿顯示器乃利用極小電 加 。 極放電後產生的紫外光刺激螢光物質發亮顯示 ，已 　　電漿應用於材料處理 ，主要是靠蒸鍍及蝕刻兩 商品化 。比起液晶較耗能 ，但因是自發光顯示器 ， 大能力 。近年這些能力在IC製程之外 ，亦已廣泛地 有利於顯示器之大型化 。 被應用於IC以外的各種鍍膜及材料之表面處理 。鍍 　　1970年代以後電漿技術被用在半導體積體電 膜之方法依其使用之原料而不同。如圖2所示 ，使 路 （IC ）之製造 ，到目前為止成為電漿最大之應 用CH4等含碳氣體放電 ，電漿裡會產生CH 、CH2 、 用 。在IC製程裡的每一階段 ，必須循著光罩除却不 CH3等自由基 ，這些自由基堆積在加熱600~900℃ 光連雙月刊 年 月‧