等離子體清洗工藝參數(shù)對清洗效果的影響

更新時間：2024-10-06 點擊次數(shù)：1129

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，剝離掉表面無機污染物。在集成電路封裝過程中，氬離子轟擊焊盤的表面，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)勢在于它是一個物理反應(yīng)，清洗工件表面不會帶來氧化物；缺點是工件材料可能產(chǎn)生過量腐蝕，但可通過調(diào)整清洗工藝參數(shù)得到解決。

2）氧氣氧離子在反應(yīng)倉內(nèi)與有機污染物反應(yīng)，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。缺點是在工件上可能形成氧化物，所以在引線鍵合應(yīng)用中，氧離子不允許出現(xiàn)。

3）氫氣氫離子發(fā)生還原反應(yīng)，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。

工藝時間

總體來說，最短的工藝時間是客戶的基本要求，以便能夠達(dá)到z大產(chǎn)能。但是工藝時間不是單一的因素，應(yīng)該與射頻功率、倉體壓力和氣體類型等參數(shù)相匹配，達(dá)到動態(tài)平衡。

倉體壓力

反應(yīng)倉內(nèi)的壓力是工藝氣體流量、腔體泄露率和真空泵抽速的動態(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。假如倉體壓力過高，激發(fā)的離子在到達(dá)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(dá)到最大。但假如倉體壓力下降太多，就沒有足夠的活性離子在有效的時間內(nèi)來清潔工件。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(yīng)，所以離子數(shù)越多越能增加清洗的能力，導(dǎo)致需要使用較高的倉體壓力。

射頻功率

射頻功率的大小會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加強清洗強度。離子能量是活性反應(yīng)離子進(jìn)行物理工作的能力。射頻功率的設(shè)置主要與清洗時間達(dá)到動態(tài)平衡，增加射頻功率可以適當(dāng)降低處理時間，但會導(dǎo)致反應(yīng)倉體內(nèi)溫度略有升高，所以有必要考慮清洗時間和射頻功率這兩個工藝參數(shù)。

等離子體清洗模式

主流的等離子清洗機有三種類型的電極載物板，用作設(shè)備的陽極、陰極以及懸浮極。根據(jù)工件的不同，調(diào)節(jié)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)生的等離子體都會在陰陽兩極之間往復(fù)運動，是轟擊性比較強的模式。清洗工件可任意放置在陰陽兩極。順流等離子體模式是陽極、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(dá)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，可用來處理一些敏感元器件，如圖1所示。

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圖1等離子體清洗工藝流程圖

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圖2等離子清洗前后接觸角對比

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