一.實驗目的：氧電漿如何蝕刻有機材料

二.實驗儀器：                 

   1.矽基板及500nm球溶液

2.電漿機

 3.微量滴管

4.原子力顯微鏡

三.實驗原理：

乾式蝕刻簡介

所謂的乾蝕刻，主要是利用電漿(Plasma)，而非濕式的溶液來對薄膜進行侵蝕的一種技術，因為蝕刻反應不涉及溶液，所以稱之為乾式蝕刻。其主要優點是蝕刻為非等向性，亦即垂直方向的速率遠大於橫向的速率。

    乾式蝕刻根據電漿使用的特性可以分為三種機制：

(1) 物理性蝕刻

基板置於帶負電的陰極之上，因此當帶正電荷的離子被陰極吸引並加速向陰極方向前進時，會以垂直角度撞擊到基板表面，由於直接以電漿離子加速轟擊，導致垂直方向的的蝕刻速率比橫向的速率要快，而少量在電漿中產生的帶負電荷離子無法到達基板表面，所以在蝕刻過程中並不扮演任何角色。此反應完全為物理性碰撞，並無化學反應。

所以物理性蝕刻為非等向性蝕刻，並對於不同材料有選擇性(即不同材質有不同的蝕刻性)，以及較高的離子轟擊所造成的損害。

(2) 化學性蝕刻

    利用反應性氣體，例如含鹵素原子的氣體，通入真空腔中，並受外加電壓作用形成反應性電漿離子，其基板放置位置在高電位的極板上，所以受電漿離子撞擊的效應極小，所以蝕刻作用是藉由反應性電漿離子和基板表面原子之間的化學反應使基板表面原子變成揮發性的反應生成物而由真空幫浦抽走。

    化學蝕刻具有高蝕刻率及較低的離子轟擊所造成的損害，以及較佳選擇性，但是卻會產生等向性蝕刻而造成底切(under cut)現象的發生。

(3) 混合性之蝕刻

混合性蝕刻則包含物理性與化學性的蝕刻機制，此蝕刻機制結合物理性的離子轟擊與化學反應的蝕刻。

四.實驗方法及步驟：

1. 用微量滴管吸取少許的奈米球溶液，並使其沈積於在矽基板上(參考figure.1)。

2. 將基板放到顯微鏡下觀察，觀察奈米球是否有單層鋪排區域，有的話則繼續進行下一步驟，若無單層鋪排，則重複步驟一及二，直到成功鋪出單層鋪排，才可進行下一步驟

3. 把鋪有單層奈米球鋪排的矽基板直接放進桌上型電漿清洗機的腔體內(參考figure.2)

4. 按照電漿清洗機的使用步驟操作，並將初使電壓調至產生氧氣電漿，以便進行蝕刻

6. 以氧電漿蝕刻基板二十分鐘後，自腔體取出基板

7. 將基板放入原子力顯微鏡中進行影像掃瞄，觀察蝕刻前後球徑之變化

                                             figure.1                       figure.2

 五.實驗結果：

figure.3  奈米球經蝕刻後，由Line Profile的區線圖可明顯看出球縮小至約430nm左右

六.參考文獻資料：

1.吳昌崙、張景學編著 "半導體製造技術" 2003

2.施敏編著 "半導體元件物理與製造技術" 2002

3.馬振基編著 "奈米材料科技原理與應用" 2003

4.施敏編著 "Fundamentals of semiconductor fabrication" 2003

5.http://www.ntrc.itri.org.tw/dict/content.jsp?newsid=245