I. influence des paramètres du plasma de base

La force active du plasma détermine directement la capacité de nettoyage, les paramètres de base comprennent le type de gaz, la puissance du plasma, la pression atmosphérique.

Type de gaz de nettoyage

Le type de gaz détermine les caractéristiques de réaction du plasma (nettoyage physique principal ou nettoyage chimique principal) et doit être choisi en fonction du type de contaminant et du matériau de l'échantillon:

Gaz de type nettoyage physique: représentés par des gaz inertes tels que l'argon (AR), l'hélium (he), etc. Les ions à haute énergie produits après ionisation de ce type de gaz, qui éliminent les contaminants particulaires (p. ex. poussière, débris métalliques) de la surface de l'échantillon par effet de bombardment physique, conviennent au nettoyage des contaminants inorganiques insolubles dans la réaction et causent peu de dommages à la surface de l'échantillon, conviennent aux dispositifs de précision (p. ex. puces semi - conductrices, lentilles optiques).

Gaz de type nettoyage chimique: représenté par de l'oxygène (o₂), de l'air, certains scénarios seront réalisés avec de l'hydrogène (h₂), de l'azote (n₂) ou un mélange de gaz. Les radicaux libres d'oxygène produits par le plasma d'oxygène sont très oxydants, peuvent avoir une réaction d'oxydation avec les matières organiques (telles que les huiles, les gommes photolithographiques, les polymères résiduels), générer du co₂, du h₂o et d'autres substances volatiles, réaliser une décontamination complète, est un gaz de nettoyage très utilisé Dans les laboratoires et l'industrie; Le plasma d'hydrogène est alors adapté pour éliminer la couche d'oxyde à la surface du métal.

Gaz mélangés: tels que les gaz mélangés o₂ + AR, qui combinent le bombardment physique et les réactions chimiques, le nettoyage est plus efficace et convient aux polluants complexes (pollution mixte organique + inorganique).

Puissance plasma

La puissance détermine le degré d'ionisation du plasma et l'énergie des particules actives:

Lorsque la puissance est trop faible, l'ionisation du gaz est insuffisante, la concentration de particules actives est faible, la vitesse de nettoyage est lente et l'effet est faible;

Lorsque la puissance est trop élevée, les particules actives ont une énergie excessive, ce qui peut provoquer une gravure excessive de la surface de l'échantillon (par exemple, provoquer la rupture des liaisons de réticulation de la surface du matériau macromoléculaire, augmenter la rugosité de la surface métallique) ou même endommager la structure de l'échantillon.

Différents échantillons nécessitent une puissance adaptée: par exemple, un échantillon de polymère convient à une faible puissance (50 - 100W), un échantillon de métal / céramique peut tolérer une puissance plus élevée (200 - 500W).

Pression d'air de fonctionnement de la cavité

La pression atmosphérique influence le libre parcours moyen et la fréquence de collision des particules actives dans le plasma et est essentielle pour réguler l'uniformité du nettoyage:

Pression d’air trop élevée (par exemple & gt; 100 pa): les particules actives ont un parcours libre moyen court, des collisions fréquentes, de grandes pertes d’énergie, une efficacité de nettoyage réduite et sont susceptibles de provoquer une température de surface trop élevée de l’échantillon;

Pression d'air trop basse (par exemple < 10 Pa): faible concentration de particules actives, difficile à couvrir la surface de l'échantillon, mauvaise uniformité du nettoyage;

La plupart des scénarios ont une plage de pression d'air de 20 à 50 PA, lorsque la concentration de particules actives et l'équilibre énergétique sont optimaux pour l'efficacité et l'uniformité du nettoyage.

II. Effets des caractéristiques de l’échantillon

Le matériau de l'échantillon, l'état de surface, le type de contaminant détermine directement l'adéquation du processus de nettoyage, est la cause interne de l'effet de nettoyage.

Matériel d'échantillon

Matériau métallique / céramique: forte stabilité chimique, résistant au nettoyage plasma à haute puissance et longue durée, adapté à l'élimination de la matière organique de surface et de la couche d'oxyde avec un gaz mixte o₂ ou o₂ + AR;

Matériaux macromoléculaires (par exemple, plastique, caoutchouc): la surface est facilement gravée ou activée par plasma, il est nécessaire de contrôler une faible puissance, un nettoyage court et éviter une modification excessive de la surface;

Matériaux sensibles (p. ex. colles photolithographiques, échantillons biologiques): un nettoyage physique doux avec un gaz inerte (AR) est nécessaire et l'utilisation de gaz oxydants est interdite.

État de la surface de l'échantillon

Plus la rugosité de la surface de l'échantillon est grande, plus les contaminants sont susceptibles de se cacher dans les crevasses, nécessitant un temps de nettoyage prolongé ou une puissance accrue;

S'il y a une couche d'oxyde dense ou un film de passivation sur la surface de l'échantillon, vous devez choisir un gaz ciblé (par exemple, plasma h₂ pour éliminer la couche d'oxyde métallique), sinon il est difficile de décontaminer efficacement.

Type et contenu des polluants

Polluants organiques (huiles, solvants résiduels): nettoyage chimique préférentiellement par plasma o₂, réaction complète et sans résidus;

Contaminants particulaires (poussières, poudres métalliques): bombardment physique préférentiellement avec un plasma ar, évitant les nettoyages chimiques produisant de nouveaux produits de réaction;

Lorsque la teneur en contaminants est trop élevée, il est nécessaire de nettoyer par étapes (premier lavage grossier suivi d'un nettoyage fin) ou d'augmenter le débit de gaz pour évacuer les produits de la réaction à temps.

Iii. Effets des conditions de procédé

Les paramètres de processus tels que le temps, la température, la manière dont les échantillons sont placés pendant le processus de nettoyage affectent directement l'uniformité et la minutie du nettoyage.

Temps de nettoyage

Le temps de lavage est trop court et les contaminants ne sont pas complètement éliminés; Durée excessive pouvant entraîner des lésions ou une activation excessive de la surface de l'échantillon.

Le temps optimal doit être déterminé expérimentalement: 5 à 30 minutes pour les polluants organiques généraux et 10 à 60 minutes pour les polluants particulaires, en fonction de l’épaisseur et de la puissance du polluant.

Température de la cavité

Le processus de décharge plasma génère de la chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la température de la cavité:

Une température trop élevée peut déformer l'échantillon de polymère, désactiver l'échantillon biologique, contrôler la température en réduisant la puissance, en raccourcissant le temps ou en ouvrant la fonction de refroidissement de la cavité;

Un réchauffement approprié (par exemple 40 - 60 ° c) accélère la vitesse de réaction d'oxydation des polluants organiques et améliore l'efficacité du nettoyage.

Placement et manipulation des échantillons

L'échantillon doit être uniformément étalé sur la table de support, évitant l'empilement ou l'occultation, assurant que les particules plasmatiques actives peuvent couvrir toutes les surfaces à nettoyer;

Les échantillons de structures complexes (par exemple, matériaux poreux, dispositifs de précision) doivent être ajustés pour l'angle de placement, ou adopter une table porteuse rotative pour garantir l'effet de nettoyage des zones de crevasses et de trous borgnes;

Les échantillons doivent être prétraités avant le nettoyage (par exemple, le nettoyage par ultrasons élimine les contaminants à grosses particules), ce qui réduit la pression du nettoyage au plasma.