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等離子清洗機原理
等離子體是正離子和電子的密度大致相等的電離氣體。由離子、電子、自由激進分子、光子以及中性粒子組成。是物質的第四態(tài)。
通常情況下，人們普遍認為的物質有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。區(qū)分這三種狀態(tài)是靠物質中所含能量的多少。氣態(tài)是物質的三個狀態(tài)中高的能量狀態(tài)。
給氣態(tài)物質更多的能量，比如加熱，將會形成等離子體。當到達等離子狀態(tài)時，氣態(tài)分子裂變成了許許多多的高度活躍的粒子。這些裂變不是*的，一旦用于形成等離子體的能量消失，各類粒子重新結合，形成原來的氣體分子。
等離子體技術在本世紀六十年代起就開始應用于化學合成、薄膜制備、表面處理和精細化工等領域，在大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路工藝干法化、低溫化方面，在近年來也開發(fā)應用了等離子體聚合、等離子體蝕刻、等離子體灰化及等離子體陽極氧化等全干法工藝技術。等離子清洗技術也是工藝干法化的進步成果之一。
與濕法清洗不同，等離子清洗的機理是依靠處于“等離子態(tài)”的物質的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。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法中為*的剝離式的清洗。
干法工藝與濕法清洗的主要區(qū)別如下：
通常情況下，人們普遍認為的物質有三態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。區(qū)分這三種狀態(tài)是靠物質中所含能量的多少。氣態(tài)是物質的三個狀態(tài)中高的能量狀態(tài)。
給氣態(tài)物質更多的能量，比如加熱，將會形成等離子體。當到達等離子狀態(tài)時，氣態(tài)分子裂變成了許許多多的高度活躍的粒子。這些裂變不是*的，一旦用于形成等離子體的能量消失，各類粒子重新結合，形成原來的氣體分子。
等離子體技術在本世紀六十年代起就開始應用于化學合成、薄膜制備、表面處理和精細化工等領域，在大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路工藝干法化、低溫化方面，在近年來也開發(fā)應用了等離子體聚合、等離子體蝕刻、等離子體灰化及等離子體陽極氧化等全干法工藝技術。等離子清洗技術也是工藝干法化的進步成果之一。
與濕法清洗不同，等離子清洗的機理是依靠處于“等離子態(tài)”的物質的“活化作用”達到去除物體表面污漬的目的。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法中為*的剝離式的清洗。
干法工藝與濕法清洗的主要區(qū)別如下：
| 等離子清洗 工藝過程容易控制 一次清洗，基本沒有殘留物 | 濕法化學清洗 時間和化學溶劑對工藝靈敏 可能需要進一步取出一處理或需要清洗 |
| 反映副產物為氣體，在通過真空系統(tǒng)及中和器后可直接排放大氣中 | 大量的廢棄物需要進一步處理 |
| 反映所需氣體大多為無毒 | 大多數溶劑和酸有相當的毒性 |
就反應機理來看，等離子體清洗通常包括以下過程：
a.無機氣體被激發(fā)到等離子態(tài)。
b.氣相物質被吸附在固體表面。
c.被吸附基團與固體表面分子反應生成產物分子。
d.產物分子解析形成氣相。
e.反應殘余物脫離表面。
氣體被激發(fā)到等離子態(tài)有多種方式，如激光、微波、電暈放電、熱電離、弧光放電等多種方式，在電子清洗中，主要是低壓氣體輝光等離子體。一些非聚合性無機氣體（Ar2、N2、H2、O2等）在高頻低壓下被激發(fā)，產生含有離子、激發(fā)態(tài)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）；另一類為反應性氣體的等離子體（如O2、H2 等）。這些活性粒子能與表面材料發(fā)生反應，其反應過程如下：
電子--氣體分子--激發(fā)----激發(fā)態(tài)分子--------清洗
（浸蝕、濺射）離解自由基
離子
中性分子
在這一過程中等離子體能有效地使材料表面層中產生大量自由基，這種作用在高分子表面特別明顯。在半導體領域，反應性等離子體的研究很早就十分活躍。如，CF4和O2混合的等離子體清洗。我們可以通過控制CF4的流量來控制反應的進度。
以輝光放電氫等離子體為例：
（浸蝕、濺射）離解自由基
離子
中性分子
在這一過程中等離子體能有效地使材料表面層中產生大量自由基，這種作用在高分子表面特別明顯。在半導體領域，反應性等離子體的研究很早就十分活躍。如，CF4和O2混合的等離子體清洗。我們可以通過控制CF4的流量來控制反應的進度。
以輝光放電氫等離子體為例：
H2+hv+e
H2+e*→H2*+e
2H·+e
H2+2e
H2+e
H·+H++2e·
H2+e*→H2*+e
2H·+e
H2+2e
H2+e
H·+H++2e·
同樣對于氧氣、水、和有機物也有如下反應：
O2 →2O·
H2O→OH·+H·
CH4→CH3·+H·
R1R2→R1·+R2·
等離子清洗技術的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：聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯）等原基材料都能很好地處理，并可實現(xiàn)整體和局部以及復雜結構的清洗。清洗的重要作用之一是提高膜的附著力，如在Si襯底上沉積Au膜，經Ar等離子體處理掉表面的碳氫化合物和其它污染，明顯改善了Au的附著力。等離子體處理后的基體表面，會留下一層含氟化物的灰色物質，可用溶液去掉。同時有利于改善表面沾著性和潤濕性。在清洗過程中經等離子體表面活化形成的自由基，能夠進一步加成特定官能團，這種特定官能團的引入，特別是含氧官能團，對改善材料的沾著性和濕潤性能起著明顯的作用。實驗表明：不僅引入氧的等離子體，而且，Ar，N等的等離子體同樣能導入含氧的官能團。如：-OH、-OOH等，典型的是當高分子材料與氧等離子體接觸時在剛生成的自由基位置羥基化或羧基化。其反應為：
R·+O·→RO·
R·+O2→ROO·
針對不同的等離子體，可能都會有一定種類的副產物出現(xiàn)，如四氟化碳與氧的等離子體在和聚合物發(fā)生反應裂解成水蒸汽、二氧化碳、和少量氫氟酸，這些氫氟酸是反應的副產品，有毒，但可用堿式濕法洗滌器去除。
附:等離子清洗設備工作原理簡圖
電源
氣源
抽真空
等離子工藝常規(guī)的化學清洗具有若干優(yōu)勢，等離子由于使用電能催化化學反應而不是熱能,因此提供了一個低溫環(huán)境。等離子排除了由于濕式化學清洗帶來的危險，并且與其它清洗方式相比的大優(yōu)勢在于清洗后無廢液。總之，等離子工藝是一種簡單到幾乎不需管理的清洗工藝。