等離子體清洗

等（děng）離子體技術在（zài）本世紀60年代起就開始應用於（yú）化學合成、薄膜製備、表麵處（chù）理和精細化工等領域, 在大規模或超大規模集成電路工（gōng）藝幹法化、低溫化方麵, 近年來也開發應（yīng）用了等離子體聚合、等離子體蝕刻、等離子體（tǐ）灰化及等離子體陽極氧化（huà）等（děng）全幹法工藝技術。等離子清洗技（jì）術也（yě）是工藝幹法（fǎ）化的進步成果之一。與濕法清洗不同, 等離子清洗的機理是依靠處於“等離子態”的物質的“活化作用”達到去除物體表麵汙漬的目的。從目前各類清洗方法來看, 可能等離子體清洗也是所有清洗方（fāng）法中最（zuì）為徹底的剝離式的清洗。

就反應機理來看, 等離子體清洗（xǐ）通常包括以下過（guò）程:

a.無機氣體被激發為等離子態;

b.氣相物質被吸附在（zài）固體表（biǎo）麵;

c.被（bèi）吸（xī）附基團與固體表麵分子反應生成產物分子;

d.產物分子解析形成氣相;

e.反應殘餘物脫離表麵。

氣體被激發成等離子（zǐ）態有多種方式, 如激光、微波、電暈放電（diàn）、熱電離、弧（hú）光放電等多種方式（shì）, 在電子（zǐ）清洗中, 主要是低壓氣體輝光等離子體。一些（xiē）非（fēi）聚合性無（wú）機氣體 (Ar2、N2、H2、O2等（děng）) 在高頻低壓（yā）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Ar2、N2等) ;另一（yī）類為反應性氣體的等離（lí）子體 (如O2、H2等) 。這（zhè）些活性粒子能與表麵材料發生（shēng）反應, 在這一過程中等離子體能有效地使材料表麵層中產生大量自由基, 這種作用（yòng）在高分子表麵特別明顯。在半導體領域, 反應性等離子體的研究很早就（jiù）十分活躍。如CF4和O2混合的等離子體清洗, 7799天天看影视可以通過控製CF4的流量來控製反應的進度。

等離子體清（qīng）洗技術的最（zuì）大特點是不分處理對象的基材類型, 均可進行處理, 如金屬、半導體、氧化物和大多數高分子材料 (如:聚丙（bǐng）烯、聚脂、聚酰亞胺、聚（jù）氯（lǜ）乙烷、環氧、甚至聚四氟乙（yǐ）烯) 等原基材料都能很好（hǎo）地處理, 並可實現整體和局部以及複雜結構的清洗。清洗的重要作用之一（yī）是提高（gāo）膜的附著力, 如在Si襯底上沉積Au膜（mó）, 經Ar等離（lí）子體（tǐ）處理掉表麵的碳氫（qīng）化合物和其它汙染, 明顯改善了（le）Au的附著力。等離子體處理後的基體表麵, 會留下一層含氟化物（wù）的灰色物質, 可用溶液去掉。同時有利於改（gǎi）善表麵沾著性（xìng）和潤濕性。在清洗（xǐ）過程中經等（děng）離子體表麵活化（huà）形成的自由基, 能夠（gòu）進一步形成特定官能團, 這種特（tè）定官能團的引入, 特別（bié）是含氧官（guān）能團, 對（duì）改善材（cái）料（liào）的沾著（zhe）性和濕潤性起著明顯的作用。

 等離子體（tǐ）清洗的應用（yòng）

1 蝕刻工藝（yì）

某種程度來講, 等離子清洗實質上是等離子體刻蝕的一種較輕微的情況。進行幹式蝕刻工藝的設備包括反應室（shì）、電源（yuán）、真空部分。工件送入反應室被真空泵抽（chōu）真空, 氣體（tǐ）被導入並與等離子體進行交換。等離子體在工（gōng）件表麵（miàn）發生反應, 反應的揮發性副產物被（bèi）真（zhēn）空泵抽（chōu）走。等離子體刻蝕工藝實際上便（biàn）是（shì）一種反應性等離子工藝。近期（qī）的發展是在反應室（shì）的內部安裝成（chéng）擱架形式（shì）, 這種設計是富有彈性的, 用戶（hù）可（kě）以移去架子來配置合適的等離子體的蝕刻方法（fǎ）:反應性等離子體 (RIE) , 順流等離子體 (downstream) , 直接等離子體 (direction plasma) 。所謂（wèi）直接等離子（zǐ）體, 亦稱作反應離子蝕刻, 是等離子的一種直接浸蝕形式（shì）。它（tā）的主要優勢是高的蝕刻率和高的均勻性（xìng）。直接等離子（zǐ）體具有較低浸蝕, 但工件（jiàn）卻暴露在射線（xiàn）區。順流等離子是（shì）種較（jiào）弱的工藝, 它適合去除厚為1～5nm的薄層。在射線區或等離子中, 人們擔心工件受到損壞, 目（mù）前, 這（zhè）種擔（dān）心還沒有證據, 看來隻（zhī）有在重複的高射線區和延（yán）長處理時間到60～120min才能發生, 正常情況（kuàng）下, 這樣的條（tiáo）件隻在大的（de）薄片及不是短時的清洗中。

2 在引線的鍵合中

在等離子清（qīng）洗的工裝設計中采用一些特殊結構可以滿足用戶每小時清洗500～1000個引線（xiàn）框的要求。這種工藝對COB’S (裸芯片封裝) 或其它的封裝都采用相同的工藝條件便能提（tí）供（gòng）給用（yòng）戶一種簡單而（ér）有效的清洗。板上芯片連接技術 (DCA) 中, 無論是焊（hàn）線芯片工藝, 還是（shì）倒裝芯片、卷帶自動結合技（jì）術, 整個芯片封（fēng）裝工藝中, 等離子清洗工（gōng）藝都將作為一種（zhǒng）關（guān）鍵技術存在, 對整個IC封裝的可靠（kào）性產生重要影響。

以COB’S為例:

芯片粘接（jiē） (Die bonding) —固化 (Cure) —等離子清洗 (Plasma cleaning) —線焊 (Wire bond) —包裝—固化

3 BGA封裝工藝

在BGA工藝中, 對（duì）表麵清（qīng）潔和處理都是非常嚴格的, 焊球與基板（bǎn）的連接要求一個潔淨表麵以保證焊接的一致（zhì）性和可靠性。等離（lí）子體處理它可以保證不留痕跡, BGA焊（hàn）盤要（yào）求等離子處理來確保良好（hǎo）的粘接性能, 並且, 已有（yǒu）批量和（hé）在線式的清洗工藝。

4 混裝電路

混裝電路出現的問題是引線與表麵的虛接, 這主要歸因於電路表麵的（de）焊劑、光刻膠及其它一些殘留物質。針對這種清洗, 要用到氬的等離子體清洗, 氬等離（lí）子體可以去除錫的氧化物或金屬, 從而改變電性能。此外, 鍵接前（qián）的氬等離子體還用於清洗金屬化、芯片粘接和最後封（fēng）裝前的鋁基板。

5 硬盤

用等離子清洗來（lái）去除由（yóu）上一（yī）步濺鍍工藝留下的（de）殘餘物, 同時基材表麵經過處理, 對（duì）改變基材的潤濕性、減小摩擦, 很有好處。

6 去除光致抗蝕劑

在晶片製（zhì）造工藝中, 使用氧等（děng）離子（zǐ）體去除晶（jīng）片表麵抗蝕刻 (photoresist) 。幹式工藝唯一的缺點是等離子體區的活性粒子可能會對一些電敏感性的設備造成（chéng）損害。為了解決這一問題, 人們發展了幾種工藝, 其（qí）一是用一（yī）個法拉第裝（zhuāng）置以隔離轟擊晶片表（biǎo）麵的電子（zǐ）和離子;另（lìng）一（yī）種方法是將清（qīng）洗蝕刻對象置於活性等離子區之外。 (順流等離子清洗) 蝕刻（kè）率因電壓、氣壓以（yǐ）及膠的量而定, 典型的刻（kè）蝕率為100nm/min, 正（zhèng）常需要10min。

7 液晶顯示器生產中的（de）清（qīng）洗

在液晶清洗中的幹式（shì）清洗, 使用的活化氣體是氧的等（děng）離子體, 它能除去油性汙垢（gòu）和髒物粒子, 因（yīn）為氧等離子體可將有機物氧化, 形成氣體排出。它的唯一問題是需要在去除粒子後加入一（yī）個除靜電裝置清（qīng）洗工藝如下:

研磨—吹氣—氧等離（lí）子體—除靜電（diàn）

通過幹式洗（xǐ）淨工藝後的電極端子與顯示器, 增強（qiáng）了偏光板粘貼的成品率, 並且電極端與（yǔ）導電膜間（jiān）的粘附性也大大改善。

8 精密零件清洗

在（zài）經（jīng）過機械加工的零件表（biǎo）麵主要（yào）殘留物為油（yóu）類（lèi）汙染, 采用O2等離子體去除會特別有效。

等離（lí）子清洗設備和工藝就（jiù）會以其在健康、環保、效益、安全等諸多方麵的優勢逐步取代濕法（fǎ）清洗工藝, 特別是（shì）在精密件清洗和新半導體材料研究和集（jí）成電路器件製造業中, 等離子清洗應用前（qián）景廣闊（kuò）。