氧等離子體清洗機和紫外臭氧清洗機
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：2022-12-14
隨著科技的飛速發(fā)展，襯底表面活化處理方法也變得更加多樣化。目前已經(jīng)出現(xiàn)了很多針對襯底表面活化的處理方法，如化學(xué)溶液處理、等離子體清洗、紫外臭氧清洗、準(zhǔn)分子激光處理、電暈放電處理和表面接枝等。下面將詳細(xì)介紹、氧等離子體清洗機和紫外臭氧清洗機兩者的清洗原理和應(yīng)用情況。
“等離子體”的物理定義是指低氣壓放電產(chǎn)生的電離氣體，正負(fù)電荷密度基本相等，可以存在于非常廣泛的溫度和壓力范圍內(nèi)。等離子體可以分成高溫等離子體和低溫等離子體。其中，低溫等離子體對襯底表面處理應(yīng)用十分普遍，常用作活化改性等表面處理。
氧等離子體清洗機清洗原理：
等離子體清洗機的工作原理是將將氧氣經(jīng)過高壓電處理后產(chǎn)生等離子體，通過等離子體轟擊被清洗樣品表面以達(dá)到清洗目的，如下圖1-1所示是氧等離子體清洗機的清洗原理。
圖1-1 氧等離子體清洗機清洗原理
等離子體在空間上是中性的，即在給定的體積內(nèi)正電荷和負(fù)電荷的數(shù)目相等。然而，離電極或材料表面最近的離子能夠被鞘層電壓加速到電子伏能量的10%。在等離子體處理過程中，這些加速離子會導(dǎo)致材料表面的化學(xué)鍵斷裂，并在其表面產(chǎn)生許多自由基。輝光放電通過電子轟擊和光化學(xué)過程使分子離解，在產(chǎn)生高密度的氣相自由基方面非常有效。并且自由基也可以存在于電子激發(fā)態(tài)，這種激發(fā)態(tài)攜帶的能量要比基態(tài)自由基多得多。氧自由基的最低激發(fā)態(tài)是基態(tài)以上220Kcal/mole，這足以破壞任何有機鍵。
當(dāng)這些氣相自由基（或離子）撞擊材料表面時，它們有足夠的能量來破壞該表面的鍵，這導(dǎo)致其表面污染物的分解。這些污染物可以在等離子體中進(jìn)一步反應(yīng)，形成可揮發(fā)性物質(zhì)，被真空系統(tǒng)除去。例如利用等離子體作用于金屬、玻璃和陶瓷表面，能夠使其表面得到清潔，因為氧等離子體能將有機污染物轉(zhuǎn)化成CO、CO2和H2O；對于光學(xué)元器件，尤其是腔內(nèi)激光元器件，有時會利用氧等離子體清洗，以消除降低其性能的污染物。另外，這種處理方法會導(dǎo)致有機物表面逐漸消融，并在有機物表面形成殘留的自由基。它們既可以與自身反應(yīng)產(chǎn)生表面的交聯(lián)，也可以與等離子體氣體甚至基態(tài)分子反應(yīng)，在表面形成新的化學(xué)形態(tài)。
紫外臭氧清洗機
紫外線（UV rays）是波長范圍為10nm-400nm的一種電磁輻射。紫外線可根據(jù)波長進(jìn)行分類：長波紫外線（320nm-400nm）、中波紫外線（280nm-320nm）和短波紫外線（10nm-280nm）。由于紫外線具有能量，人們利用能夠發(fā)出紫外線波長為184.9nm和253.7nm的低壓汞燈改變基體表面的物理化學(xué)性質(zhì)，可以達(dá)到材料表面清潔和活化的目的。
紫外臭氧清洗機清洗表面有機物原理
如圖1-2所示為紫外臭氧清洗機對襯底表面清潔和活化的原理：波長為184.9nm的紫外線被氧氣吸收，會形成臭氧和原子氧；而波長為253.7nm的紫外線被臭氧吸收以分解形成高反應(yīng)性原子氧的臭氧，或者被大多數(shù)碳?xì)浠衔镂找苑纸馑鼈儭Ｒ虼?，波長184.9和253.7nm的共存會導(dǎo)致原子氧的連續(xù)形成，以及臭氧的連續(xù)產(chǎn)生或分解。在臭氧形成和破壞過程中形成的原子氧充當(dāng)強氧化劑，使得襯底表面產(chǎn)生親水性羥基。
圖1-2紫外臭氧清洗機原理
半導(dǎo)體和電子工業(yè)是近年來紫外-臭氧處理得到越來越多應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。紫外-臭氧處理過程中使用干燥介質(zhì)節(jié)省了將整個設(shè)備或組件浸入處理溶液中的需求，例如，硅晶片表面可以用紫外-臭氧進(jìn)行清洗，而且當(dāng)紫外線輻射與臭氧結(jié)合使用時，有機污染物和金屬污染物（如銅雜質(zhì)等）能夠被有效去除。紫外-臭氧技術(shù)也被廣泛研究用于清潔電子封裝中使用的有機和無機基底，例如苯并環(huán)丁烯鈍化層、聚酰亞胺柔性板、有機印刷電路板和共晶焊料基表面。
除了紫外-臭氧處理在半導(dǎo)體和電子工業(yè)中作為清潔硅片和各種基板的手段外，紫外-臭氧處理在聚合物、粘接接頭和復(fù)合材料的粘接增強方面也有著重要的應(yīng)用。紫外-臭氧處理最初被認(rèn)為是一種表面清洗方法，廣泛應(yīng)用于天然/合成聚合物基片的表面化學(xué)和潤濕特性的改性。此外，紫外光和臭氧還具有對不同聚合物表面的單獨和聯(lián)合作用。
紫外臭氧清洗機和氧等離子體清洗機兩者都可以用來對材料表面進(jìn)行清洗和活化改性，兩者都屬于干式清洗方式，不會對環(huán)境造成污染，在清洗的同時還能改變基底的特性。
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