Why increase the surface energy of an object?

When you glue, print, paint or bond a surface, this surface meets a liquid. If the molecules of this liquid are more attracted to each other than to the surface, the liquid does not wet the entire surface evenly but instead, it forms beads. This leads to a poor adhesion. For a proper bond to exist between a liquid and a substrate surface, the substrate’s surface energy should exceed the liquid’s tension by about 2-10 mN/m. By plasma treatment, you can adjust the surface’s characteristics exactly to your demands, and the bond between the materials will be stronger and more durable.

How does a plasma treatment increase surface energy?

Plasma can interact with different materials in various ways. When a plasma is put in contact with a polymer surface, for instance, it breaks the existing molecular bonds and creates polar functional groups on the surface, which increases the surface energy, improves the material’s wettability and its adhesive properties.

The proces of plasma etching

Etching is the process of removing a material from the surface of another material. There are several methods of plasma treatment, but two main types of etching. One is wet etching and the second is dry etching, otherwise known as plasma etching. When a chemical or etchant is used to remove a substrate material in the etching process, it is called wet etching. On the other hand, plasma etching uses plasmas or etchant gases for the removal of substrate materials.

Why is Teflon and silicone so hard to treat?

Silicon and Teflon have inert surfaces that are difficult to treat. You can't attack the surfaces, or break down the bonds well with a plasma. You need high energies, so mostly you´ll roughen the surface with a plasma etch the surface, and then you can also get adhesion on silicon orTeflon.

Het proces van plasma-etsen

Het proces van droog etsen en plasma-etsen

Etsen is een proces waarbij een materiaal van het oppervlak van een ander materiaal wordt verwijderd. Plasmabehandeling komt in verschillende vormen voor, maar bij etsen wordt onderscheid gemaakt tussen twee hoofdtypes.

Nat etsen en droog etsen, ook wel bekend als plasma-etsen.

Wanneer voor het etsproces een chemische stof of etsmiddel wordt gebruikt om een substraatmateriaal te verwijderen, wordt dit nat etsen genoemd. Pasma-etsen maakt daarentegen gebruik van plasma of etsgas voor het wegnemen van substraatmateriaal. Het wordt ook gebruikt voor de fabricage van geïntegreerde circuits of monolithische geïntegreerde circuits.

Plasma-etsen wordt sinds 1985 overal gebruikt voor structureel etsen. In tegenstelling tot andere etstechnieken die bij de productie van chips worden gebruikt, had men vóór 1980 buiten de wereld van de micro-elektronica nog nooit van plasma-etsen gehoord.

Het was een tijd waarin nieuwe etsprocessen werden verkend en in de praktijk gebracht. Vanwege het relatief hoge slagingspercentage is plasma-etsen sindsdien de voorkeursmethode geworden voor een breed scala aan fabrikanten

Wat is plasma-etsen of droog etsen?

Simpel uitgelegd is plasma of droog etsen een etsproces dat wordt uitgevoerd met plasma in plaats van vloeibaar etsmiddel. Qua opzet lijkt het veel op sputteren, alleen wordt het proces niet gebruikt om daadwerkelijk een laag aan te brengen, maar juist om op hetzelfde moment het oppervlak van het materiaal te etsen.

De grootste uitdaging bij plasma-etsen (oftewel droog etsen) zit hem in het produceren van het juiste type plasma op een bepaald punt tussen de elektrode en de wafer die geëtst moet worden. Wanneer dit op de juiste manier wordt gedaan, wordt de wafer op de juiste manier geëtst. Om plasma-etsen te kunnen uitvoeren, moet de drukkamer een druk hebben van minder dan 100 pa.

Ionisatie vindt alleen plaats bij gloeiontlading. De hieruit voorkomende excitatie vindt plaats door een externe bron, die tot 30 kW kan leveren, samen met frequenties variërend van 50 Hz (DC) tot 5-10 Hz (gepulseerd DC) en een radio- en microgolffrequentie (MHz-GHz).

Solving your adhesion problems

We have more than 40 years of experience in delivering and manufacturing quality, high-end surface treatment products for any industry.

Tantec has both standard machines, but also custom-designed machines.

Begär en offert

Solving your adhesion problems

We have more than 40 years of experience in delivering and manufacturing quality, high-end surface treatment products for any industry.

Tantec has both standard machines, but also custom-designed machines.

Begär en offert

Neem vandaag nog contact met ons op en vraag een offerte aan

Wij hebben meer dan 40 jaar ervaring in het leveren en produceren van kwalitatief hoogwaardige oppervlaktebehandelingsproducten voor alle industrietakken.

Tantec biedt zowel standaard machines als op maat gemaakte machines.

Neem vandaag nog contact met ons op en vraag een offerte aan! Wij zijn u graag van dienst.

Vraag een offerte aan

Vormen van droog etsen

Het proces van droog etsen kan verder worden onderverdeeld in twee soorten: microgolfplasma-etsen, dat optreedt bij excitatie in de microgolffrequentie (tussen MHz en GHz), en waterstofplasma-etsen, een variatie op het plasma-etsproces waarbij gas als plasma wordt gebruikt. Beide processen worden op dit moment gebruikt voor het verwerken van halfgeleidende materialen die worden gebruikt bij de fabricage van elektronica.

Wat is zuurstofplasma-etsen

Het proces van zuurstofplasma-etsen wordt uitgevoerd met behulp van lagedrukplasma. Zuurstof dient hierbij als precursor-gas dat in een vacuümkamer met een wafer wordt geleid. Vervolgens worden krachtige radiogolven in de kamer opgewekt. De combinatie van de radiogolven en de druk in de vacuümkamer leiden tot ionisatie van zuurstofmoleculen, die een plasma vormen.

Het zuurstofplasma etst vervolgens de fotoresist door het om te zetten in as. Om ervoor te zorgen dat het oppervlak vrij blijft van vreemd materiaal wordt de as vervolgens verwijderd met behulp van een hogedrukvacuümpomp. Dit is ook een van de redenen waarom het etsen van zuurstofplasma vaak “ashing” (assen) wordt genoemd.

VRAAG EEN OFFERTE AAN

Voordelen van plasma-etsen

Uit de praktijk is gebleken dat plasma-etsen kan leiden tot aanzienlijke verbeteringen in de kwaliteit van de fabricage van geïntegreerde circuits. Hieronder volgen enkele voordelen van het gebruik van plasma-etsen:

In tegenstelling tot etszuren zijn plasma-etsmiddelen uitstekende reinigers die ongewenste organische resten van metalen oppervlakken kunnen verwijderen.
Plasma-etsen kan twee oppervlakken veel beter plakken dan andere etsmiddelen.
Plasma-etsen wordt als minder riskant beschouwd dan het gebruikelijke zuuretsen.
Plasmareiniging verbetert de fysische eigenschappen van het geëtste materiaal.
Plasma-etsen verbetert de chemische en fysische eigenschappen van metalen.

Hoe werkt plasmabehandeling?

Plasma bestaat uit elektronen, moleculen of neutrale gasatomen, positieve ionen, UV-licht, en geëxciteerde gasmoleculen en atomen, en bevat daardoor een flinke hoeveelheid interne energie. Wanneer al deze moleculen, ionen en atomen samenkomen en interageren met een bepaald oppervlak, vindt de plasmabehandeling plaats.

Plasmabehandeling wordt meestal uitgevoerd in een gevacumeerde kamer of behuizing, maar kan ook atmosferisch plaatsvinden. Eerst wordt de lucht in de kamer of behuizing weggepompt, waarna het gas met lage druk de ruimte in stroomt. Dit gebeurt voordat er elektrische energie wordt toegepast. Het effect van de plasmabehandeling kan nauwkeurig worden gestuurd door gebruik te maken van speciale gasmengsels, druk of vermogen.

Wat zijn de belangrijkste effecten van plasmabehandeling?

De belangrijkste effecten van plasmabehandeling zijn:

Plasmareiniging: Plasmabehandeling verwijdert alle verontreinigingen op een materiaaloppervlak die daar niet horen. Daardoor blijft een ultraschoon oppervlak achter dat beter geschikt is voor verdere bewerking.
Oppervlakteactivering: Plasmabehandeling verhoogt de oppervlakte-energie van laagenergetische oppervlakken, waardoor de bevochtigbaarheid en de hechtingseigenschappen worden verbeterd.
Oppervlakte-eigenschappen: In dien gewenst kunnen er extra oppervlakte-eigenschappen worden aangebracht, bijvoorbeeld vloeistofafstotendheid of lage wrijving.

Waar wordt plasmareiniging voor gebruikt?

Plasmabehandeling wordt gebruikt om het oppervlak van een object te bewerken of plasmareiniging uit te voeren op het object. Veel vaste materialen hebben een lage oppervlakte-energie. Dat zorgt voor een lage bevochtigbaarheid en slechte hechtingseigenschappen.

Met behulp van plasmabehandeling kunnen deze materialen worden voorbereid voor verdere bewerking door hun oppervlakte-energie te verhogen en tegelijkertijd verontreinigingen uit het productieproces te verwijderen. Dit verhoogt de kwaliteit en levensduur van elke coating of bedrukking die op het oppervlak wordt aangebracht en verbetert de hechtingseigenschappen.

Plasmabewerking heeft alleen invloed op het oppervlak van een voorwerp: verder blijft het precies hetzelfde.

Solving your adhesion problems

We have more than 40 years of experience in delivering and manufacturing quality, high-end surface treatment products for any industry.

Tantec has both standard machines, but also custom-designed machines.

Begär en offert

Solving your adhesion problems

We have more than 40 years of experience in delivering and manufacturing quality, high-end surface treatment products for any industry.

Tantec has both standard machines, but also custom-designed machines.

Begär en offert

Neem vandaag nog contact met ons op en vraag een offerte aan

Wij hebben meer dan 40 jaar ervaring in het leveren en produceren van kwalitatief hoogwaardige oppervlaktebehandelingsproducten voor alle industrietakken.

Tantec biedt zowel standaard machines als op maat gemaakte machines.

Neem vandaag nog contact met ons op en vraag een offerte aan! Wij zijn u graag van dienst.

Vraag een offerte aan

Conclusie

Gezien de vele voordelen is het duidelijk dat droog etsen en plasma-etsen nog vele jaren belangrijke technieken zullen blijven voor het etsen van microsystemen en geïntegreerde circuits.

Bovendien is voor veel toepassingen het gebruik van capacitief gekoppeld RF-plasma de beste optie. Voor andere, meer specifieke toepassingen, vooral waar een hoge hoogte-breedteverhouding nodig is, kan het gebruik van lagedrukplasma een betere en efficiëntere oplossing zijn.

ECR-plasma’s hebben enkele beperkingen bij gebruik voor grote substraten, maar voor kleine exemplaren is het vaak de optimale keuze. Aan de andere kant zijn inductief gekoppelde plasmasystemen die gebruik maken van een vlakke spoel en extra bias bij de substraathouder uiterst veelzijdig gebleken.

Ze zijn in staat om uitstekende resultaten te leveren als het gaat om de productie van geïntegreerde circuits en microsystemen.

Veelgestelde vragen over plasma-etsen

Waarom is het nodig om de oppervlakte-energie van een object te verhogen?

Wanneer een oppervlak wordt verlijmd, bedrukt, beschilderd of gebonden, komt dit oppervlak in contact met een vloeistof. Als de aantrekkingskracht tussen de moleculen van deze vloeistof sterker is dan de aantrekkingskracht tussen de vloeistofmoleculen en het oppervlak, wordt het oppervlak niet gelijkmatig bevochtigd: in plaats daarvan treedt druppelvorming op.

Het resultaat is een slechte hechting. Voor een goede binding tussen een vloeistof en een substraatoppervlak moet de oppervlakte-energie van het substraat ongeveer 2-10 mN/m hoger zijn dan de spanning van de vloeistof.

Met behulp van plasmabehandeling kunnen de eigenschappen van het oppervlak precies worden aangepast aan de geldende eisen, zodat de hechting tussen de materialen sterker en duurzamer wordt gemaakt.

Hoe verhoogt plasmabehandeling de oppervlakte-energie?

Plasma kan op verschillende manieren interageren met verschillende materialen.

Wanneer een plasma in contact wordt gebracht met bijvoorbeeld een polymeeroppervlak, verbreekt het de bestaande moleculaire bindingen en creëert het polaire functionele groepen op het oppervlak.

Dit verhoogt de oppervlakte-energie en verbetert de bevochtigbaarheid en de hechtende eigenschappen van het materiaal.

VRAAG EEN OFFERTE AAN