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低溫等離子體通常應(yīng)用于材料表面清洗，具有很高的作用強(qiáng)度高和低穿透能力，工藝處理簡(jiǎn)單且效果好，環(huán)保節(jié)能等特點(diǎn)，可與材料表面發(fā)生一系列復(fù)雜的物理反應(yīng)或是化學(xué)反應(yīng)。等離子體清洗原理即是等離子體通過其內(nèi)部具有特定反應(yīng)活性或高能量的粒子，如離子、電子、激發(fā)態(tài)的原子和分子以及自由基等等，去撞擊待清洗材料表面，將附著在表面的污染物或微顆粒物剝離或與產(chǎn)品表面的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)生成易揮發(fā)的氣體，隨真空泵排出，從而達(dá)到清潔材料表面的目的，屬于干法清洗技術(shù)，在不破壞材料表面特性的情況下，有效清除待清洗材料表面的污染物，其優(yōu)勢(shì)明顯，能替代傳統(tǒng)的濕法清洗技術(shù)。

等離子清洗原理過程如下圖1.1：

圖1.1等離子清洗過程說明

射頻激發(fā)清洗氣體產(chǎn)生等離子體；處于激發(fā)態(tài)的粒子在待清洗材料表面發(fā)生濺射、浸蝕從而進(jìn)行等離子清洗反應(yīng)。因?yàn)榈入x子體中存有電子、離子和自由基等活性粒子，其本身很容易和固體表面發(fā)生物理或是化學(xué)反應(yīng)。(1)原子團(tuán)等自由基與待清洗產(chǎn)品表面的作用：等離子體自由基多于電子，而且呈現(xiàn)電中性，處于激發(fā)態(tài)的自由基具有很高的能量，容易與產(chǎn)品表面分子相結(jié)合不斷產(chǎn)生新的自由基，新形成的自由基也有很高的能量，易引發(fā)分解反應(yīng)產(chǎn)生小分子和新的自由基，從而引發(fā)產(chǎn)品表面上的物質(zhì)發(fā)生連續(xù)化學(xué)反應(yīng)最終分解成水和二氧化碳等易揮發(fā)物質(zhì)；(2)電子與產(chǎn)品表面的作用：電子撞擊產(chǎn)品表面，促使附著在產(chǎn)品表面的氣體分子產(chǎn)生化學(xué)分解或解吸，且大量的電子聚集于產(chǎn)品表面撞擊易引發(fā)化學(xué)反應(yīng)；(3)離子與產(chǎn)品表面的作用：通常帶正電荷的陽離子會(huì)加速向帶負(fù)電荷表面運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面的原子或分子獲得較大的動(dòng)能，最終逃逸出產(chǎn)品表面，該現(xiàn)象被稱為濺射現(xiàn)象；(4)紫外線與產(chǎn)品表面的作用：其具有很強(qiáng)的光能，且穿透能力很強(qiáng)，可以將附著在產(chǎn)品表面的物質(zhì)分子鍵斷裂，可穿透產(chǎn)品的表層并深達(dá)數(shù)微米而進(jìn)行反應(yīng)。總之，利用等離子體內(nèi)的各種高能量的物質(zhì)的活化性能，進(jìn)行產(chǎn)品表面清洗，將附著在待清洗產(chǎn)品表面的氧化物及污染物脫附。

等離子清洗可分為化學(xué)清洗、物理清洗及物理化學(xué)清洗三大類。

(1) 化學(xué)反應(yīng)為主的等離子清洗

通過等離子體中射頻激發(fā)出的高活性自由基與待清洗材料表面的有機(jī)污染物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，能夠形成特定官能團(tuán)，如含氮、氧官能團(tuán)等，可以大大提升材料表面的粘附和潤(rùn)濕性能。采用氧氣等離予體清洗，使不容易揮發(fā)的有機(jī)物與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成易揮發(fā)的形態(tài)，通過抽真窄排出設(shè)備腔體?；瘜W(xué)清洗的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度快、對(duì)有機(jī)污染物選擇性好且處理效果好，其主要缺點(diǎn)是生成的氧化物可能再次污染待清洗材料表面。引線鍵合進(jìn)行時(shí)，焊盤表面最不希望存有氧化物，可以通過適當(dāng)優(yōu)化清洗參數(shù)避免該現(xiàn)象。

(2) 物理反應(yīng)為主的等離子清洗

通過等離子體中射頻激發(fā)的高活性離子進(jìn)行物理撞擊，將待清洗材料表面附著的原子剝離，被稱為濺射腐蝕(SputteringEtching)。采用氬氣等離子清洗，其本身為惰性氣體，不會(huì)與產(chǎn)品表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是通過其內(nèi)部離子足夠的能量撞擊待清洗材料表面，去除產(chǎn)品表面污染物。而且氬氣等離子清洗結(jié)束后，材料表面的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)變得更加粗糙，表面活性和潤(rùn)濕性能有效改善，其表面的粘結(jié)性能也增強(qiáng)很多。氬氣等離子清洗的優(yōu)點(diǎn)是材料清洗后表面不會(huì)形成任何氧化物。不足之處是可能發(fā)生過度清洗或污染物微顆粒重新積聚在其它不希望出現(xiàn)的產(chǎn)品表面，可進(jìn)行清洗參數(shù)優(yōu)化克服這些缺點(diǎn)。

(3) 物理化學(xué)反應(yīng)同時(shí)存在的等離子清洗

某些清洗場(chǎng)合，物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)都非常重要。如采用氬氣與氧氣的適當(dāng)比例混合氣體進(jìn)行等離子清洗時(shí)，相比單獨(dú)使用氬氣或是氧氣反應(yīng)速率都要快。被加速后的氬離子產(chǎn)生的動(dòng)能會(huì)提高氧離子的化學(xué)反應(yīng)能力，故利用物理和化學(xué)方法來清除嚴(yán)重污染的材料表面。等離子清洗選用的方式主要取決于待清洗產(chǎn)品表面特點(diǎn)和污染物類型，以及后工序工藝對(duì)產(chǎn)品表面要求等。對(duì)于不同的場(chǎng)合選用適當(dāng)?shù)那逑垂に嚭蛥?shù)，能有效提高產(chǎn)品可靠性和良品率。

等離子清洗優(yōu)勢(shì)：

等離子清洗與傳統(tǒng)濕法清洗相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)等離子清洗在常溫或者低溫條件下清洗效果便很好，無需預(yù)先加熱；(2)等離子清洗無需使用化學(xué)溶液，如酸、堿或其它有機(jī)溶劑等，無腐蝕等隱患，安全可靠；(3)等離子清洗后無廢液產(chǎn)生，有利于環(huán)境保護(hù)；等離子清洗也不區(qū)分待清洗產(chǎn)品的材料類型，對(duì)金屬材料、晶圓或是芯片基板表面的氧化物和大多數(shù)高分子材料，包含各種高聚物等都能有效的進(jìn)行清洗，并且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗，其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)正越來越多的應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)行業(yè)。