等離子體清洗工藝參數對清洗效果的影響

不同的工藝氣體對清洗效果影響 

1）氬氣 物理等離子體清洗過(guò)程中，氬氣產(chǎn)生的離子攜 帶能量轟擊工件表面，剝離掉表面無(wú)機污染物。在 集成電路封裝過(guò)程中，氬離子轟擊焊盤(pán)的表面，轟 擊力去除工件表面上的納米級污染物，產(chǎn)生的氣態(tài) 污染物由真空泵抽走。該清洗工藝可提高工件表面 活性，提高封裝中鍵合性能。氬離子的優(yōu)勢在于它 是一個(gè)物理反應，清洗工件表面不會(huì )帶來(lái)氧化物； 缺點(diǎn)是工件材料可能產(chǎn)生過(guò)量腐蝕，但可通過(guò)調整 清洗工藝參數得到解決。 

2）氧氣 氧離子在反應倉內與有機污染物反應，生成二 氧化碳和水。清洗速度和更多的清洗選擇性是化學(xué) 等離子清洗的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是在工件上可能形成氧化物，所以在引線(xiàn)鍵合應用中，氧離子不允許出現。

3）氫氣 氫離子發(fā)生還原反應，去除工件表面氧化物。 出于氫氣的安全性考慮，推薦使用氫氬混合氣體的 等離子清洗工藝。

工藝時(shí)間 

總體來(lái)說(shuō)，最短的工藝時(shí)間是客戶(hù)的基本要求，以便能夠達到z大產(chǎn)能。但是工藝時(shí)間不是單 一的因素，應該與射頻功率、倉體壓力和氣體類(lèi)型 等參數相匹配，達到動(dòng)態(tài)平衡。 

倉體壓力

反應倉內的壓力是工藝氣體流量、腔體泄露率 和真空泵抽速的動(dòng)態(tài)平衡。 物理等離子清洗工藝模式采用的倉體壓力較小。物理等離子清洗工藝要求被激發(fā)的離子轟擊工件表面。假如倉體壓力過(guò)高，激發(fā)的離子在到達工 件清洗表面之前就和其他離子產(chǎn)生多次碰撞，減低 清潔效果。已激發(fā)的離子在碰撞之前所行進(jìn)的距離 稱(chēng)為離子的平均自由路程，與倉體壓力成反比。物 理等離子清洗工藝要求低壓以便于平均自由路程最 大化，使碰撞轟擊達到最大。但假如倉體壓力下降 太多，就沒(méi)有足夠的活性離子在有效的時(shí)間內來(lái)清 潔工件。 化學(xué)等離子清洗工藝產(chǎn)生的等離子體與工件表 面產(chǎn)生化學(xué)反應，所以離子數越多越能增加清洗的 能力，導致需要使用較高的倉體壓力。

射頻功率

射頻功率的大小會(huì )影響等離子體的清洗效果， 從而影響封裝的可靠性。加大等離子體射頻功率是增加等離子的離子能量來(lái)加強清洗強度。離子能量是活性反應離子進(jìn)行物理工作的能力。射頻功率的設置主要與清洗時(shí)間達到動(dòng)態(tài)平衡，增加射頻功率可以適當降低處理時(shí)間，但會(huì )導致反應倉體內溫度略有升高，所以有必要考慮清洗時(shí)間和射頻功率這兩個(gè)工藝參數。

等離子體清洗模式

主流的等離子清洗機有三種類(lèi)型的電極載物板，用作設備的陽(yáng)極、陰極以及懸浮極。根據工件 的不同，調節電極載物板能夠產(chǎn)生兩種模式的等離子 體，命名為直接等離子體模式和順流等離子體模式。 直接等離子體模式是陽(yáng)極和陰極相間放置，這 種放置模式下所有產(chǎn)生的等離子體都會(huì )在陰陽(yáng)兩極之間往復運動(dòng)，是轟擊性比較強的模式。清洗工件可任意放置在陰陽(yáng)兩極。 順流等離子體模式是陽(yáng)極、陰極以及懸浮極的 放置模式。在這種放置模式中，正離子能夠到達懸 浮極產(chǎn)生清洗作用。這種放置模式產(chǎn)生的等離子體相 對較弱，可用來(lái)處理一些敏感元器件，如圖1所示。

                                              圖1等離子體清洗工藝流程圖 

                                            圖2等離子清洗前后接觸角對比