等離子體清洗

等（děng）離子體技術在本世紀60年代起（qǐ）就開始應用於（yú）化學（xué）合成、薄膜製備、表麵處（chù）理和精細（xì）化工等領域, 在大規模或超大規模集成電路工藝幹法化、低溫化方麵, 近年來也開發應用了（le）等離子（zǐ）體聚合、等離子體蝕刻、等離子體灰化及等離子體陽極氧（yǎng）化等全幹法工（gōng）藝技術。等離子清（qīng）洗技術也是工藝幹法化的進步成果之一。與濕法清洗不同, 等（děng）離子清洗的機理（lǐ）是依靠（kào）處（chù）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（mù）的。從目（mù）前各類清洗方法（fǎ）來看, 可能等離子體清洗也是（shì）所有清洗方法中（zhōng）最（zuì）為徹底的剝離式的清洗。

就反應機理來看, 等離子體清洗通常包括以（yǐ）下過程:

a.無機氣（qì）體被激發為等離子態;

b.氣相物質被吸附在固（gù）體表（biǎo）麵（miàn）;

c.被吸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態（tài）有多種方式, 如激光、微波、電暈（yūn）放電、熱電離、弧光放電等多種方式, 在電子清（qīng）洗中, 主要是低壓氣體輝光等離子體。一些非聚（jù）合性無機（jī）氣（qì）體 (Ar2、N2、H2、O2等) 在高頻低壓下被激發, 產生含有離（lí）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（lèi）, 一類為惰性氣體的等離子體 (如Ar2、N2等（děng）) ;另一類為（wéi）反應性（xìng）氣體的等離子體 (如O2、H2等) 。這些活性粒子能與表麵材料發（fā）生反應, 在這一過程中等離子體能有效地（dì）使材料表麵層中產（chǎn）生大量自由基, 這種作用在高分子表麵特別明顯。在半導體領域, 反應性（xìng）等離子體（tǐ）的研究很早就（jiù）十分活躍。如CF4和O2混合的等離子（zǐ）體清洗, 7799天天看影视可（kě）以通過控製CF4的流量來（lái）控製（zhì）反應的進度。

等離子（zǐ）體清洗技術的最大特點（diǎn）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（yǎng）化物和大（dà）多數高分子材料 (如:聚（jù）丙烯（xī）、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環（huán）氧、甚至聚四氟乙烯) 等原基材料都能（néng）很好地處理, 並可（kě）實現整體和局部以及複雜結（jié）構的清洗。清洗的重要作用之一（yī）是提高膜的（de）附著力, 如在Si襯底上沉積Au膜, 經Ar等離子體處理掉表麵的碳氫化合物和其它汙染（rǎn）, 明顯改善了Au的附著力。等離子體處理後的基（jī）體表麵, 會留（liú）下一層（céng）含氟化物的灰色物質, 可（kě）用溶液去（qù）掉。同時有（yǒu）利於改善表麵沾著性和潤濕性。在清洗過（guò）程中經等離子體表麵活化形成的（de）自由基, 能夠進一步形成特定官能團, 這種特定官能團的引入, 特別是（shì）含氧官能團, 對改善材料的沾著性和濕潤性（xìng）起著明顯的作用。

 等離子體清（qīng）洗的應用

1 蝕刻工藝

某種程度來講, 等離子清洗實質上是等離子（zǐ）體刻蝕的一種較輕微的情（qíng）況。進（jìn）行幹式（shì）蝕刻工藝的設備包括反應室（shì）、電源、真空（kōng）部分。工件送入反應室被真空泵抽真（zhēn）空, 氣（qì）體被導入並與等離子體（tǐ）進行交（jiāo）換。等離子體在工件表麵發生（shēng）反應, 反應的揮（huī）發性（xìng）副產物被真空泵抽走。等離子體刻蝕工（gōng）藝實際上便是一種反應性等離子工（gōng）藝。近期的發展是在反應室的內部安裝成擱架形式, 這種設計是富有彈性的（de）, 用戶可以移去架子來配置合適的等離子體（tǐ）的蝕刻（kè）方法:反應性等離（lí）子體 (RIE) , 順（shùn）流等離子體 (downstream) , 直接（jiē）等離子體 (direction plasma) 。所謂直接等離子體, 亦稱作反應離子蝕刻, 是等離子的（de）一種直接浸蝕形式（shì）。它的主要優勢是（shì）高的（de）蝕刻率和高的均勻性（xìng）。直接等離子體具有較低（dī）浸蝕（shí）, 但工件卻暴露在射線區。順流等離子（zǐ）是（shì）種較弱的工藝, 它（tā）適合去除厚為（wéi）1～5nm的薄層。在（zài）射線區（qū）或等離子（zǐ）中, 人們擔心工件（jiàn）受到損壞, 目前, 這種擔心還沒有證據, 看來（lái）隻有在重複的高射（shè）線區和延長處理時間到60～120min才能發生, 正常情況下, 這樣的條（tiáo）件隻在大的薄片及（jí）不是短時（shí）的清洗中。

2 在引線的鍵合中

在等離子（zǐ）清洗的工裝（zhuāng）設計中采用一些特殊結構可以滿足（zú）用戶每小時清（qīng）洗500～1000個引線框的要求。這種工藝對COB’S (裸（luǒ）芯片封裝) 或其它的封裝都采用相同的工藝條件便能提供給用戶一種簡單（dān）而有效的清洗。板上芯片連（lián）接技術（shù） (DCA) 中（zhōng）, 無論（lùn）是焊線芯片工藝, 還是倒裝芯片、卷帶自動結（jié）合技術（shù）, 整個芯片封裝工藝中, 等離子（zǐ）清洗工藝都將作為一種關鍵技術（shù）存在, 對整個IC封裝的可靠性產生重要影響。

以COB’S為例:

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

3 BGA封（fēng）裝（zhuāng）工藝

在（zài）BGA工藝中, 對表麵清潔（jié）和處理都是非常嚴（yán）格的, 焊球與基板的（de）連接（jiē）要求一個潔淨表（biǎo）麵以保（bǎo）證焊接（jiē）的一致性和可靠性。等離（lí）子體處理它可以保證不留痕跡, BGA焊盤要求等（děng）離（lí）子處理來確保良好的粘接性能, 並（bìng）且, 已有批量和在線式的清（qīng）洗工藝。

4 混裝電（diàn）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焊劑、光刻膠及其它一（yī）些（xiē）殘留物質。針對這（zhè）種（zhǒng）清洗, 要（yào）用到氬的等離子體清洗, 氬等離子體可以去除錫（xī）的氧化物或金屬, 從而改變電（diàn）性能。此外, 鍵接前的氬等離子體還用（yòng）於清洗金屬化、芯片粘接和最後（hòu）封裝前（qián）的（de）鋁基板。

5 硬盤

用（yòng）等離子（zǐ）清洗來（lái）去除由上一步濺鍍（dù）工藝（yì）留下的（de）殘餘物, 同時基材表麵經過處理（lǐ）, 對改變（biàn）基材的潤濕（shī）性、減小摩擦, 很有好處。

6 去除光致抗蝕劑

在晶片製造工藝中, 使用氧等離子（zǐ）體去除晶片表麵（miàn）抗蝕刻 (photoresist) 。幹式工藝唯一的缺點是等離（lí）子體（tǐ）區的（de）活（huó）性粒（lì）子（zǐ）可能會對一些電敏感性的設備造成損害（hài）。為了解決這一問題, 人們發展了（le）幾種工藝, 其一是用一個（gè）法拉第裝置以隔離轟擊晶片表麵的電子和離子;另一種方法是將清洗蝕（shí）刻對象置於活性等離子（zǐ）區之外。 (順流等離子清洗) 蝕刻率（lǜ）因電壓、氣壓以及膠的（de）量而定, 典型的刻蝕率為100nm/min, 正常需要10min。

7 液晶（jīng）顯示器生產中的清洗

在液晶清洗中（zhōng）的（de）幹式清（qīng）洗, 使用的活化（huà）氣體是氧的等離子體, 它能（néng）除去（qù）油性汙垢和髒物粒子, 因為氧等離子體可將有機物氧化（huà）, 形成氣體排出。它的唯（wéi）一問（wèn）題是需要在去除（chú）粒子後加入一個除靜電裝置清洗（xǐ）工藝如下:

研磨—吹氣—氧等離（lí）子體—除靜電

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

8 精密零件清洗（xǐ）

在經過機械加工的零件表麵主要殘留物為油類汙染, 采用O2等離子體去除會特別有效。

等離子清（qīng）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（yōu）勢逐步取（qǔ）代濕法清洗工藝, 特別是在精密件清洗和新半導體材料研究和集成電路器件製造業中, 等離子清洗應用（yòng）前景廣闊。