等离子清洗过程中存在的几种清洗形式

目前已经广泛应用的清洗方法主要有湿法清洗和干法清洗。湿法清洗的局限性非常大,从对环境的影响、原材料的消耗及未来的发展考虑,干法清洗要明显优于湿法清洗。其中发展较快和优势明显的是等离子体清洗。等离子体是指电离气体,是电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的集合体 。清洗时高能电子碰撞反应气体分子,使之离解或电离,利用产生的多种粒子轰击被清洗表面或与被清洗表面发生化学反应,从而有效地清除各种污染物;还可以改善材料本身的表面性能,如提高表面的润湿性能和改善膜的粘着力等,这在许多应用中都是非常重要的。经等离子清洗后器件表面是干燥的,不需要再处理,可以提高整个工艺流水线的处理效率;可以使操作者远离有害溶剂的伤害;等离子可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成清洗,因此不需要过多考虑被清洗物件的形状;还可以处理各种材质,尤其适合不耐热以及不耐溶剂的材质。这些优点,都使等离子体清洗得到广泛关注。

等离子清洗分为化学清洗、物理清洗及物理化学清洗。针对不同的清洗对象可选择O2、H2和Ar等艺气体进行短时间的表面处理。

1.1 化学反应为主的清洗

利用等离子体里的高活性自由基与材料表面的有机物等做化学反应,又称PE。采用氧气进行清洗,使非挥发性的有机物变成易挥发的形态,产生二氧化碳、一氧化碳和水。化学清洗的优点是清洁速度高、选择性好和对清洗有机污染物比较有效, 主要缺点是生成的氧化物可能在材料表面再次形成。在引线键合工艺中,氧化物是最不希望有的, 这些缺点可以通过适当选择工艺参数进行避免。

1.2 物理反应为主的清洗

利用等离子体里的离子做纯物理的撞击,把材 料表面附着的原子打掉,也称为溅射腐蚀(SPE)。 采用氩气进行清洗,氩离子以足够的能量轰击器 件表面,撞击力足以去除任何污垢。聚合物中的 大分子化学键分离成小分子而汽化,通过真空泵排 出。同时经过氩等离子清洗后,能够改变材料表面 的微观形态,使材料在分子级范围内变得更加“粗 糙”, 可大幅改善表面活性,提高表面的粘结性 能。氩等离子的优点是清理材料表面不会留下任何 氧化物。缺点是可能发生过量腐蚀或污染物颗粒重 新积聚在其他不希望的区域,但是这些缺点可通过 细调工艺参数得到控制。

1.3 物理化学反应同时存在的清洗

反应中物理反应与化学反应均起重要作用的 清洗。 如采用Ar和O2的混合气体进行在线式等离子清 洗过程时,反应速率比单独使用Ar或O2都要快。氩 离子被加速后,产生的动能又能提高氧离子的反应能力,因此用物理化学方法可清除污染较为严重的材料表面。

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