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。

氧等離子體清洗機

“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)碳氫化合物吸收以分解它們。因此，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。