等离子清洗机气体选用及气体流量对清洗效果的影响

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-06-12

针对不同待等离子清洗机清洗产品，选取适当的清洗气体是等离子清洗工艺设计的关键步骤之一，虽然常规情况下，大多数气体或混合气体都能用与去除产品表面污染物，但清洗速率可能相差很大。

等离子清洗机不同气体种类适用如下表1.1所示：

表1.1等离子清洗机不同气体选用对照表

气体(混合比)	适用实例
氧气(100％）	有机污染物去除／去除光致抗蚀剂/提高亲水性
氢气(混合气，氢气少于10％)	去除金属表面氧化物
氩气(100％)	去除有机污染物／光致抗蚀剂／聚合物，增加湿润度
氦气(100％)	去除氧化物，增加湿润度
氮气(100％)	去除氧化物，增加湿润度
C2H4(100％)	去除有机污染物和银浆
CF4／SF6(100％)	硅蚀刻（Silicone etching)
DS300(97％02+3％CF4)	硅蚀刻(Silicone etching)
DSl6281(99％N2+1％02)	去除有机污染物，去除光致抗蚀剂
DSl80(97％02+3％CF4)	去除光致抗蚀显影胶

等离子清洗实验中通常选用氩气、氢气或者氧气作为清洗气体。氩气等离子清洗的原理是通过射频激发氩气产生等离子体撞击待清洗产品表面，由于氩气分子量比较大，清洗时会用较大能量和高速方式撞击污染物表面，使其脱离产品表面而后随真空泵排出，而且氩气是惰性气体，属于物理清洗，本身不会参加化学反应，故不会二次污染产品表面。氢气或氧气等离子清洗原理则不同，氢气被射频激发为活性粒子，与待清洗产品表面污染物发生化学反应，生成易挥发的小分子(水和二氧化碳等)随真空泵抽真空抽出，氢气等离子清洗通常被用来清除金属表面有机污染物；氧气在等离子清洗时也参与化学反应，通常被用来清除油脂类有机污染物，但氧气等离子清洗容易产生二次污染，会在待清洗产品表面生成新的氧化物，故使用氧气等离子清洗时，需要合理考虑配比；如在氧气与氟化硫(SF6)进行适当配比作为清洗气体来清洗有机玻璃，可以大幅提高清洗速度。在实际生产中使用化学和物理方法同时进行清洗，其清洗速率通常比单独使用物理清洗或化学清洗快。

在等离子清洗时，射频激发出等离子体中的活性粒子会与待清洗产品表面污染物或者氧化物进行物理撞击或是化学反应。若单位时间内激发出的活性粒子较少，其作用于产品表面的效果也不明显，水滴角数值变化范围也不会太大，如下图所示：

如图1.2，工艺气体流量在10SCCM到26SCCM之间逐渐增人时，水滴角测量值反而会逐渐减小，究其原因，等离子体活性粒子浓度逐渐增大，单位时间内参与反应的粒子也不断增多，·从而提高清洗效率。之后随着气体流量再增加，水滴角数值不降反升，是因为当活性粒子超过一定范围值时，活性粒子与固体表面作用会在产品表面形成稳定结合物，降低待清洗产品表面的亲水性能。