氟橡膠密封的刻蝕機理和使用特性

實驗

每一刻蝕實驗將6個樣品成“+”圖形置于臺板上。這是為了盡量減小從撞擊樣品位置相對于等離子的數據時滯。從接觸等離子前后的測量值計算出平均重量損失(圖2)。4個實驗(NF3、O2、CF4或SF6等離子)中，測量了總計336個樣品的重量損失。每一測試的刻蝕時間為90分鐘。每一組實驗的工藝參數保持不變(表1)。每組樣品(A-N)是各種材料(聚合物，填充劑等)的一個獨特組合。用光學顯微鏡、SEM和EDS對樣品特性作進一步檢測。

結果和討論

圖2總結了重量損失結果。與NF3、CF4或SF6比較，全氟橡膠材料對O2等離子測試條件的抗蝕性更好。接觸O2中所有材料的重量損失＜5%。NF3刻蝕后觀察到14種材料重量損失的最大變化；樣品A是～15%，而樣品N是～1%。CF4和SF6二者與NF3趨勢相同，可是重量損失較小（～9%至～1%）。數據顯示，相對于CF4或SF6，接觸NF3發生的刻蝕更多，這很可能與F的產生和向全氟橡膠表面擴散有關。

圖3是O2和NF3情況下樣品L和B的光學圖像。在接觸NF3后樣品L顯示出嚴重的裂縫。接觸NF3后表面變差或光學粗糙度增加似乎與重量損失數據是一致的。在接觸O2后，樣品L和B的表面形態看起來是類似的，不過在接觸NF3后的圖像顯示的反差較大。有意思的是，盡管樣品L的損傷看起來很嚴重，但它的重量損失比接觸NF3后樣品B的重量損失少得多，分別為約4%對14%。這二種化學組分的一個差異是樣品L有金屬氧化物填充劑，而樣品B則沒有。

表面殘留物用SEM(圖4)和EDS(圖5)檢測。殘留物組成主要是BaSO4填充劑材料，這與此樣品的成分是符合的。這一數據表明，全氟橡膠刻蝕優先于BaSO4填充劑。