等離子體清洗技術(shù)是一門新型的高效清洗技術(shù),可以用于半導(dǎo)體或其他材料的表面改性處理和清潔處理,應(yīng)用等離子體清洗金屬、陶瓷和塑料表面的有機(jī)物,可以大大增強(qiáng)這些材料表面的附著力和鍵合力。1 等離子體清洗機(jī)工作原理：
等離子體清洗機(jī)包括真空室、真空系統(tǒng)、射頻電源及匹配系統(tǒng)、工藝氣路系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等,如圖1所示。抽真空到100Pa以下,充入一定流量的工作氣體如Ar和O2,開啟射頻電源及匹配系統(tǒng),產(chǎn)生等離子體,對工件進(jìn)行清洗,清洗完成后關(guān)閉射頻電源及真空泵閥,和工藝氣路,打開充氣閥,使真空室恢復(fù)大氣壓力就可打開真空腔室門,取出工件完成整個清洗過程。
圖一 等離子體清洗機(jī)工作結(jié)構(gòu)示意圖2 等離子體清洗機(jī)清洗原理：
等離子體清洗的機(jī)理是依靠處于“等離子態(tài)”的物質(zhì)的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的，如圖2所示。
圖二 等離子體清洗機(jī)清洗原理
2.1等離子體（Plasma）的產(chǎn)生
（1）在高真空0.2Torr下導(dǎo)入反應(yīng)氣體。
（2）外加RF電場，氣體分子離子化并取得能量。
（3）反應(yīng)氣體進(jìn)行輝光放電（Glow），形成等離子體。
2.2等離子體的反應(yīng)
（1）電離化的氣體分子撞擊工件并與工件材料分子反應(yīng)，抽真空把氣體排出。
（2）等離子體制程結(jié)合物理反應(yīng)及化學(xué)反應(yīng)。
2.3氣體的作用原理
等離子體是從紫外線發(fā)熒光的產(chǎn)物，是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后物質(zhì)的第四態(tài)。等離子體是由離子、自由電子、光子、中子、原子、分子等激發(fā)了的電子狀態(tài)組成。每一個組成部分都能對表面產(chǎn)生處理作用。激活的原子、分子、離子和自由電子物質(zhì)高度集中，能夠在等離子體態(tài)中和固體表面發(fā)生作用，引起了物質(zhì)表面的化學(xué)和物理改性。就反應(yīng)機(jī)理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：
（1）無機(jī)氣體被激發(fā)到等離子態(tài)。
（2）氣相物質(zhì)與固體表面產(chǎn)生碰撞或吸附作用。
（3）被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子。
（4）產(chǎn)物分子解析形成氣相。
（5）反應(yīng)殘余物和氣體產(chǎn)物最終被氣體帶走。
2.4氣體反應(yīng)過程
無機(jī)氣體（Ar、N2、H2、O2等）在高頻低壓下被激發(fā)，產(chǎn)生含有離子、激發(fā)態(tài)分子、自由基等多種活性粒子。一般在等離子清洗中，可把活化氣體分為兩類：一類為惰性氣體的等離子體（如Ar、N2等）；另一類為反應(yīng)性氣體的等離子體（如H2、O2等）。這些活性粒子能與材料表面發(fā)生反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：
（1）Ar惰性氣體：物理反應(yīng)（表面攻擊）
Ar＋e-→Ar+＋2e-
Ar+＋污染物→產(chǎn)物分子
適用于氧化物的去除和環(huán)氧樹脂清除。
（2）O2反應(yīng)性氣體：化學(xué)反應(yīng)（氧化處理）
O2＋e-→2O·＋e-
O·＋有機(jī)物→CO2＋H2O
適用于表面活化和有機(jī)污染物的去除。
（3）H2反應(yīng)性氣體：化學(xué)反應(yīng)
2H2＋O-→H2O
適用于金屬表面氧化物的去除。
（4）CF4氣體：化學(xué)反應(yīng)
CF4＋O2→F·＋CF·＋CF2·＋CF3·＋2O等自由基團(tuán)
F·＋O·＋有機(jī)物→CO2＋CO＋HF＋H2O等分子產(chǎn)物
適用于有機(jī)物的蝕刻和清除，一般和O2混合使用。
等離子體清洗機(jī)（Plasmacleaner）的基本工作原理是指工作腔內(nèi)通過機(jī)械泵抽至低真空，通入高純度的反應(yīng)氣體，對氣體施加足夠的電壓使其發(fā)生電離起輝形成的高能量的等離子體狀態(tài)。等離子體清洗機(jī)的基本清洗原理是利用等離子體，在電場和磁場作用下轟擊基體表面，達(dá)到清洗基體表面氧化物、污染物的目的。24545