等離子清洗

等離子清洗技術(shù)起源于20世紀初,推動(dòng)了半導體和光電產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,現已廣泛應用于精密機械、汽車(chē)制造、航空航天以及污染防治等眾多高科技領(lǐng)域。等離子清洗技術(shù)的關(guān)鍵是低溫等離子體的應用,它主要依賴(lài)于高溫、高頻、高能等外界條件產(chǎn)生,是一種電中性、高能量、全部或部分離子化的氣態(tài)物質(zhì)。低溫等離子體的能量約為幾十電子伏特,其中所包含的離子、電子、自由基等活性粒子以及紫外線(xiàn)等輻射線(xiàn)很容易與固體表面的污染物分子發(fā)生反應而使其脫離,進(jìn)而可起到清洗的作用。同時(shí)由于低溫等離子體的能量遠低于高能射線(xiàn),因此此技術(shù)只涉及材料表面,對材料基體性能不產(chǎn)生影響。

等離子清洗是一種干式工藝,由于采用電能催化反應,可以提供一個(gè)低溫環(huán)境,同時(shí)排除了濕式化學(xué)清洗所產(chǎn)生的危險和廢液,安全、可靠、環(huán)保。簡(jiǎn)而言之,等離子清洗技術(shù)結合了等離子體物理、等離子體化學(xué)和氣固兩相界面反應,可以有效清除殘留在材料表面的有機污染物,并保證材料的表面及本體特性不受影響,目前被考慮為傳統濕法清洗的主要替代技術(shù)。

更重要的是,等離子體清洗技術(shù)不分處理對象的基材類(lèi)型,對半導體、金屬和大多數高分子材料均有很好的處理效果,并且能夠實(shí)現整體、局部以及復雜結構的清洗。此工藝容易實(shí)現自動(dòng)化與數字化流程,可裝配高精度的控制裝置,精準控制時(shí)間,具備記憶功能等。正是由于等離子體清洗工藝擁有操作簡(jiǎn)單、精密可控等顯著(zhù)優(yōu)勢,目前已在電子電氣、材料表面改性與活化等多個(gè)行業(yè)普遍應用。同時(shí)可以預見(jiàn),這種優(yōu)越的技術(shù)也將被復合材料領(lǐng)域所認可并廣泛采用。

等離子清洗技術(shù)利用了等離子體在低溫條件下能夠產(chǎn)生非平衡電子、反應離子和自由基的特性。等離子體中的高能活性基團轟擊表面，會(huì )造成濺射、熱蒸發(fā)或光致降解。等離子體特有的清洗過(guò)程主要是基于等離子體濺射和刻蝕所帶來(lái)的物理和化學(xué)變化。

物理濺射的過(guò)程中，等離子體中高能量離子脈沖式的表面轟擊會(huì )導致表面原子發(fā)生位移，在某些情況下，還會(huì )造成次表層上原子的位移，因此物理濺射沒(méi)有選擇性。在化學(xué)蝕刻的過(guò)程中，等離子體中的活性基團和表面原子、分子發(fā)生反應，產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)可以通過(guò)泵抽走。在化學(xué)蝕刻過(guò)程中，通過(guò)選擇不同的工藝參數，可以對不同材料實(shí)現高選擇性的化學(xué)反應刻蝕，然而這種方法對同一種材料的刻蝕是各向同性的。在離子增強刻蝕中，高能離子撞擊表面時(shí)，會(huì )在表面形成缺陷、位錯或懸浮鍵，這些缺陷提高了表面的化學(xué)反應刻蝕速率，使這種刻蝕過(guò)程同時(shí)具備可選擇性和方向性。

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