Das trockenchemische Ätzen lässt sich in zwei Wirkprinzipien unterteilen.
1. Einerseits spricht man von einem mehr chemischen Ätzverhalten, bei dem das Substrat durch Radikale in flüchtige Verbindungen umgesetzt wird. Dieses Verfahren ist stark materialselektiv, bestimmte Ätzgase greifen spezielle Materialien an. So werden Silizium oder Siliziumoxid von CF 4 schnell zu dem flüchtigen SiF 4 umgesetzt und somit das Silizium abgetragen. Das Verfahren findet bei relativ hohem Druck (ca. 1 Torr) statt. Eine Folge des „hohen“ Druckes ist es, dass die Teilchen sich zunehmend isotrop verhalten, das Ätzen erfolgt nicht nur gerichtet nach „unten“, sondern es kommt zu geringen seitlichen Unterätzungen. Im Folgenden wird ein Beispiel der chemischen Reaktion gegeben:
1. e – + CF 4 –> CF 3 + F + e –
2. Si + 4F –> SiF 4
Die Elektronen zerlegen das CF 4 in Radikale, die dann im zweiten Schritt mit dem Silizium reagieren. Das entstehende SiF 4 ist gasförmig und entweicht. Man kann die Ätzraten verändern. Die Zugabe von Sauerstoff zum CF 4 erhöht die Ätzrate für das Silizium, der Anteil des Sauerstoffes bewirkt aber einen stärkeren Angriff auf die Lackmaske (Veraschung). Die Zugabe von Wasserstoff verringert die Ätzrate bei dem beschriebenen System.
2. Andererseits werden physikalische Effekte ausgenutzt. Ionen werden in einem elektrischen Feld beschleunigt und treffen mit hoher Energie auf das Substrat. Ähnlich dem Sandstrahlen wird das zu bearbeitende Material abgetragen. Dieser Prozess findet bei einem geringeren Druck statt (bis 0,01 Torr). Durch die geradlinige Beschleunigung entsteht ein anisotropes Ätzen, die Strukturen in z.B. Silizium haben senkrechte Flanken.
Die beiden Wirkprinzipien werden bei den Verfahren zum trockenchemischen Ätzen allein und gemeinsam eingesetzt. Das radikalische Ätzen ist das Plasmaätzen, das physikalische Prinzip wird zum Sputtern benutzt (Sputterätzen). Benutz man beide Mechanismen, spricht man entweder vom Reaktiven Ionenätzen (RIE) oder vom Reaktiven Ionenstrahlätzen (RIBE).
Bei allen Trockenätzverfahren wird die Lackmaske einer hohen thermischen Belastung unterworfen. Das Sputtern ist besonders intensiv. Eine Kühlung im Plasmaätzer kann den Effekt reduzieren. Eine zusätzliche Härtung der Lackmaske (Temperung) oder die UV-Härtung (siehe UV-Härtung) stabilisiert den Resist. Temperaturstabile Lacke sollten bevorzugt für die Trockenätzprozesse verwendet werden (siehe Temperaturstabiler Negativresist).