等離子表面清洗技術,去除有機污染物和氧化層

在微電子生產過程中,等離子表面清洗技術已經開始成為一種不可或缺的工藝過程。而等離子表面清洗設備,業內更常見的名稱為“等離子清洗機”,也開始為人所熟知。等離子清洗區別于傳統清洗(如機械清洗、水洗與溶劑清洗)之處在于,傳統的清洗方式在清洗完成后,通常在表面仍然存在幾納米至幾十納米厚度的殘留。而隨著精密加工工藝的要求越來越嚴苛,這些殘留往往會對工藝過程與產品可靠性產生不良的影響。

材料表面的污染物的主要來源一般有兩種,通過物理化學方式吸附在表面的外來分子與表面自然氧化層:

等離子表面清洗原理

材料表面的污染物

物理吸附的外來分子一般可以通過加熱的方式使之解吸附,而化學吸附的外來分子則需要比較高能化學反應過程才能將之解吸附脫離材料表面;

表面自然氧化層一般生成在金屬表面,會對金屬的可焊性以及與其它材料的結合性能產生影響。

等離子表面清洗

等離子表面清洗技術可以有效處理以上兩種類型的表面污染物,而處理過程首要需要選擇合適的處理氣體。在等離子表面清洗過程中,最常用的工藝氣體為氧氣與氬氣。

氧氣在等離子環境中可以電離產生大量含氧的極性基團,可以有效去除材料表面的有機污染物,并將極性基團吸附在材料表面,有效提升材料的結合性–微電子封裝工藝中,塑封前的等離子處理是此類處理的典型應用。經過等離子處理的表面具有更高的表面能,可以有效與塑封料結合,減少塑封工藝中分成、針孔等現象的產生。

氬氣在等離子環境中可以生成氬離子,并利用材料表面生成的自偏壓對材料進行濺射,消除表面吸附的外來分子并可以有效去除表面金屬氧化物–在微電子過程中,打線前的等離子處理為此種工藝的典型代表。經過等離子處理的焊盤表面由于去除了外來污染物與金屬氧化層,可以提升后續打線工藝的良率與焊線的推拉力性能。

在等離子清洗工藝過程中,除工藝氣體的選擇,等離子電源、電極結構、反應壓力等多種因素均會對處理效果產生不同的影響。在之后的介紹中,我們將結合實例向大家介紹等離子在各個行業中的應用實例。