等離子清洗、等離子刻蝕與等離子表面改性技術
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2023-09-07
氣體放電產(chǎn)生的低溫等離子體中除了擁有大量的正負粒子之外，還有受激發(fā)的原子等高能粒子，這些高能粒子可以促使物質發(fā)生變化，進行化學反應，改變物質屬性，廣泛應用于材料處理、醫(yī)療衛(wèi)生、半導休工業(yè)等領域。隨著低溫等離子休的實用性逐漸被認可，所運用的領域變得愈加廣泛。
以下分別講述了等離子體在當前工程應用中的三大主流技術：等離子刻蝕技術、等離子清洗技術以及等離子表面改性技術。
等離子刻蝕技術
刻蝕技術即人為對物件外貌進行特定圖案刻畫、覆蓋薄膜或區(qū)域性腐蝕的技術，常用于刻畫微型電子物件等工藝流程，具體有干法及濕法兩種刻蝕形式。濕法刻蝕是利用液體化學試劑進行刻蝕，通過改變試劑種類、溶度和溫度調節(jié)刻蝕效果。濕法刻蝕作為傳統(tǒng)刻蝕方法，雖成本低，但操作繁瑣、控制難度大；干法刻蝕即利用己制備好的等離子體去轟擊所需加工的材料表面，產(chǎn)生高活性的氣體進行刻蝕。相比濕法刻蝕，干法刻蝕（等離子刻蝕）技術可控性高，可實現(xiàn)自動化刻蝕，且無污染，從而廣泛應用于刻蝕單晶硅等半導體材料。
其中，根據(jù)刻蝕原理的不同，等離子刻蝕又可以分為以下三種不同刻蝕方法：
物理性刻蝕又稱作濺射，是指利用氣體放電產(chǎn)生的等離子體中的離子去轟擊待刻蝕樣品，并使得樣品表面原子溢出。物理性刻蝕過程中，對任意的刻蝕物件均能夠實現(xiàn)各向異性刻蝕，且成本低，但刻蝕厚度難以把控，如若離子自由行程過短，還易出現(xiàn)刻蝕物件再沉積的現(xiàn)象。
化學性刻蝕即為采用氣體放電產(chǎn)生的氣相原子（或分子）與待刻蝕物品進行化學反應生成揮發(fā)物。相較物理性刻蝕，化學性刻蝕所需成本更高，各向同性，且刻蝕時間長。
反應離子刻蝕既利用了物理性刻蝕的離子轟擊，又利用了化學性刻蝕的化學反應，是兩者的綜合，不僅選擇性高、各向異性好，且刻蝕速率快。
等離子清洗技術
等離子體中因存在大量的活性粒子（自由基、離子以及激發(fā)態(tài)原子），易與不同材料之間產(chǎn)生化學反應，常用于工業(yè)清洗物件。同上述刻蝕方法一樣，清洗技術也包含濕法和干法兩種，利用等離子體去清洗物件屬于后者。其中，工程應用時等離子體清洗過程如下：首先通過射頻源激勵使氣體放電形成等離子態(tài)；隨后高能的帶電粒子團開始接近清洗物件，與清洗物物件分子進行反應；最后分子形成氣相，逐漸脫離清洗物件，實現(xiàn)預期的效果。相比傳統(tǒng)的濕法清洗技術，等離子體清洗技術清洗效果更好、易控、無毒，是一種綠色環(huán)保的清洗方法。
其中，等離子體清洗方式分類的主要依據(jù)有：反應類型、放電氣體種類。按照反應類型不同，其又可以區(qū)別為化學反應清洗和物理反應清洗兩種。同刻蝕原理類似，前者是靠帶電粒子團中的高能粒子與被清洗物表面產(chǎn)生化學反應，后者是通過帶電粒子團中的高能粒子去撞擊待清洗物表面。為實現(xiàn)最佳的清洗效果，工程應用中，兩種清洗方式往往會被綜合利用。從放電所用的氣體種類上看，可分為惰性氣體和反應性氣體兩種，前者產(chǎn)生的等離子體常用于物理反應清洗，后者產(chǎn)生的等離子體常用于化學反應清洗。
等離子表面改性
等離子體中的高能粒子除了刻蝕物件、潔洗物質之外，還常用來改變聚合物、高分子材料等物質表面化學性質，改善材料性能。與傳統(tǒng)的物理、化學等方法改善材料表面性質不同，等離子體表面改性不僅可以避免物理方法得到的材料性質不穩(wěn)定，還可以避免化學方法的殘留雜質，具有以下特征：處理過程溫度低，可防止損壞聚合物材料；根據(jù)處理材料特性的不同，可以采用不同放電氣體，可控性好，處理效率高；等離子體表面改性過程處理范圍可控在納米級，精準度高，不會改變材料內部的化學性質，僅改變表面特性；無害于環(huán)境、無污染性、無化學試劑消耗；等離子體處理過程在密閉條件下進行，安全指數(shù)高，可靠性高；處理過程簡單，改性后的材料性質穩(wěn)定。
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