等離子清洗機(jī)原理是什么

等離子清洗機(jī)  工作原理分析：

   電漿與材料表面可產(chǎn)生的反應(yīng)主要有兩種，一種是靠自由基來做化學(xué)反應(yīng)，另一種則是靠等離子作物理反應(yīng)，以下將作更詳細(xì)的說明。

   （1）化學(xué)反應(yīng)（Chemical  reaction）

   在化學(xué)反應(yīng)里常用的氣體有氫氣（H2）、氧氣（O2）、甲烷（CF4）等，這些氣體在電漿內(nèi)反應(yīng)成高活性的自由基，其方程式為：

   這些自由基會進(jìn)一步與材料表面作反應(yīng)。

   其反應(yīng)機(jī)理主要是利用等離子體里的自由基來與材料表面做化學(xué)反應(yīng)，在壓力較高時(shí)，對自由基的產(chǎn)生較有利，所以若要以化學(xué)反應(yīng)為主時(shí)，就必須控制較高的壓力來近進(jìn)行反應(yīng)。

   （2）物理反應(yīng)（Physical  reaction）

   主要是利用等離子體里的離子作純物理的撞擊，把材料表面的原子或附著材料表面的原子打掉，由于離子在壓力較低時(shí)的平均自由基較輕長，有得能量的累積，因而在物理撞擊時(shí)，離子的能量越高，越是有的作撞擊，所以若要以物理反應(yīng)為主時(shí)，就必須控制較的壓力下來進(jìn)行反應(yīng)，這樣清洗效果較好，為了進(jìn)一步說明各種設(shè)備清洗的效果。

等離子體清洗機(jī)的機(jī)理，主要是依靠等離子體中活性粒子的“活化作用”達(dá)到去除物體表面污漬的目的。就反應(yīng)機(jī)理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：無機(jī)氣體被激發(fā)為等離子態(tài)；氣相物質(zhì)被吸附在固體表面；被吸附基團(tuán)與固體表面分子反應(yīng)生成產(chǎn)物分子；產(chǎn)物分子解析形成氣相；反應(yīng)殘余物脫離表面。  

等離子體清洗技術(shù)的zui大特點(diǎn)是不分處理對象的基材類型，均可進(jìn)行處理，對金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料，如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理，并可實(shí)現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗。  

等離子體清洗還具有以下幾個特點(diǎn)：容易采用數(shù)控技術(shù)，自動化程度高；具有高精度的控制裝置，時(shí)間控制的精度很高；正確的等離子體清洗不會在表面產(chǎn)生損傷層，表面質(zhì)量得到保證；由于是在真空中進(jìn)行，不污染環(huán)境，保證清洗表面不被二次污染。  

2.等離子清洗機(jī)的清洗分類：  

2.1  反應(yīng)類型分類  

等離子體與固體表面發(fā)生反應(yīng)可以分為物理反應(yīng)（離子轟擊）和化學(xué)反應(yīng)。物理反應(yīng)機(jī)制是活性粒子轟擊待清洗表面，使污染物脫離表面zui終被真空泵吸走；化學(xué)反應(yīng)機(jī)制是各種活性的粒子和污染物反應(yīng)生成易揮發(fā)性的物質(zhì)，再由真空泵吸走揮發(fā)性的物質(zhì)。  

以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗，也叫做濺射腐蝕（SPE）或離子銑（IM），其優(yōu)點(diǎn)在于本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清潔表面不會留下任何的氧化物，可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性，腐蝕作用各向異性；缺點(diǎn)就是對表面產(chǎn)生了很大的損害，會產(chǎn)生很大的熱效應(yīng)，對被清洗表面的各種不同物質(zhì)選擇性差，腐蝕速度較低。以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗的優(yōu)點(diǎn)是清洗速度較高、選擇性好、對清除有機(jī)污染物比較有效，缺點(diǎn)是會在表面產(chǎn)生氧化物。和物理反應(yīng)相比較，化學(xué)反應(yīng)的缺點(diǎn)不易克服。并且兩種反應(yīng)機(jī)制對表面微觀形貌造成的影響有顯著不同，物理反應(yīng)能夠使表面在分子級范圍內(nèi)變得更加“粗糙”，從而改變表面的粘接特性。還有一種等離子體清洗是表面反應(yīng)機(jī)制中物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)都起重要作用，即反應(yīng)離子腐蝕或反應(yīng)離子束腐蝕，兩種清洗可以互相促進(jìn)，離子轟擊使被清洗表面產(chǎn)生損傷削弱其化學(xué)鍵或者形成原子態(tài)，容易吸收反應(yīng)劑，離子碰撞使被清洗物加熱，使之更容易產(chǎn)生反應(yīng)；其效果是既有較好的選擇性、清洗率、均勻性，又有較好的方向性。  

典型的等離子體物理清洗工藝是氬氣等離子體清洗。氬氣本身是惰性氣體，等離子體的氬氣不和表面發(fā)生反應(yīng)，而是通過離子轟擊使表面清潔。典型的等離子體化學(xué)清洗工藝是氧氣等離子體清洗。通過等離子體產(chǎn)生的氧自由基非?；顫姡菀着c碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳和水等易揮發(fā)物，從而去除表面的污染物。  

2.2  激發(fā)頻率分類  

等離子態(tài)的密度和激發(fā)頻率有如下關(guān)系：  

nc=1.2425×108v2  

其中nc為等離子態(tài)密度（cm-3），v為激發(fā)頻率（Hz）。  

常用的等離子體激發(fā)頻率有三種：激發(fā)頻率為40kHz的等離子體為超聲等離子體，13.56MHz的等離子體為射頻等離子體，2.45GHz的等離子體為微波等離子體。  

不同等離子體產(chǎn)生的自偏壓不一樣。超聲等離子體的自偏壓為1000V左右，射頻等離子體的自偏壓為250V左右，微波等離子體的自偏壓很低，只有幾十伏，而且三種等離子體的機(jī)制不同。超聲等離子體發(fā)生的反應(yīng)為物理反應(yīng)，射頻等離子體發(fā)生的反應(yīng)既有物理反應(yīng)又有化學(xué)反應(yīng)，微波等離子體發(fā)生的反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)。超聲等離子體清洗對被清潔表面產(chǎn)生的影響zui大，因而實(shí)際半導(dǎo)體生產(chǎn)應(yīng)用中大多采用射頻等離子體清洗和微波等離子體清洗。