等離子體清洗機工作原理及其清洗原理示意圖
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-10-24
等離子體清洗技術是一門新型的高效清洗技術,可以用于半導體或其他材料的表面改性處理和清潔處理,應用等離子體清洗金屬、陶瓷和塑料表面的有機物,可以大大增強這些材料表面的附著力和鍵合力。
等離子體清洗機包括真空室、真空系統、射頻電源及匹配系統、工藝氣路系統、壓力控制系統等,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,產生等離子體,對工件進行清洗,清洗完成后關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 等離子體清洗機工作結構示意圖
2 等離子體清洗機清洗原理：
等離子體清洗的機理是依靠處于“等離子態”的物質的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的，如圖2所示。
圖二 等離子體清洗機清洗原理
2.1等離子體（Plasma）的產生
（1）在高真空0.2Torr下導入反應氣體。
（2）外加RF電場，氣體分子離子化并取得能量。
（3）反應氣體進行輝光放電（Glow），形成等離子體。
2.2等離子體的反應
（1） 電離化的氣體分子撞擊工件并與工件材料分子反應，抽真空把氣體排出。
（2） 等離子體制程結合物理反應及化學反應。
2.3氣體的作用原理
等離子體是從紫外線發熒光的產物，是繼固態、液態、氣態之后物質的第四態。等離子體是由離子、自由電子、光子、中子、原子、分子等激發了的電子狀態組成。每一個組成部分都能對表面產生處理作用。激活的原子、分子、離子和自由電子物質高度集中，能夠在等離子體態中和固體表面發生作用，引起了物質表面的化學和物理改性。就反應機理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：
（1）無機氣體被激發到等離子態。
（2）氣相物質與固體表面產生碰撞或吸附作用。
（3）被吸附基團與固體表面分子反應生成產物分子。
（4）產物分子解析形成氣相。
（5）反應殘余物和氣體產物最終被氣體帶走。
2.4氣體反應過程
無機氣體（Ar、N2、H2、O2等）在高頻低壓下被激發，產生含有離子、激發態分子、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生反應，其反應過程如下：
（1） Ar惰性氣體：物理反應（表面攻擊）
Ar＋e-→Ar+＋2e-
Ar+＋污染物→產物分子
適用于氧化物的去除和環氧樹脂清除。
（2） O2反應性氣體：化學反應（氧化處理）
O2＋e-→2O·＋e-
O·＋有機物→CO2＋H2O
適用于表面活化和有機污染物的去除。
（3） H2反應性氣體：化學反應
2H2＋O-→H2O
適用于金屬表面氧化物的去除。
（4） CF4氣體：化學反應
CF4＋O2→F·＋CF·＋CF2·＋CF3·＋2O等自由基團
F·＋O·＋有機物→CO2＋CO＋HF＋H2O等分子產物
適用于有機物的蝕刻和清除，一般和O2混合使用。
等離子體清洗機（Plasma cleaner）的基本工作原理是指工作腔內通過機械泵抽至低真空，通入高純度的反應氣體，對氣體施加足夠的電壓使其發生電離起輝形成的高能量的等離子體狀態。等離子體清洗機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，達到清洗基體表面氧化物、污染物的目的。
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