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低溫等離子體通常應用于材料表面清洗，具有很高的作用強度高和低穿透能力，工藝處理簡單且效果好，環保節能等特點，可與材料表面發生一系列復雜的物理反應或是化學反應。等離子體清洗原理即是等離子體通過其內部具有特定反應活性或高能量的粒子，如離子、電子、激發態的原子和分子以及自由基等等，去撞擊待清洗材料表面，將附著在表面的污染物或微顆粒物剝離或與產品表面的有機物發生反應生成易揮發的氣體，隨真空泵排出，從而達到清潔材料表面的目的，屬于干法清洗技術，在不破壞材料表面特性的情況下，有效清除待清洗材料表面的污染物，其優勢明顯，能替代傳統的濕法清洗技術。

等離子清洗原理過程如下圖1.1：

圖1.1等離子清洗過程說明

射頻激發清洗氣體產生等離子體；處于激發態的粒子在待清洗材料表面發生濺射、浸蝕從而進行等離子清洗反應。因為等離子體中存有電子、離子和自由基等活性粒子，其本身很容易和固體表面發生物理或是化學反應。(1)原子團等自由基與待清洗產品表面的作用：等離子體自由基多于電子，而且呈現電中性，處于激發態的自由基具有很高的能量，容易與產品表面分子相結合不斷產生新的自由基，新形成的自由基也有很高的能量，易引發分解反應產生小分子和新的自由基，從而引發產品表面上的物質發生連續化學反應最終分解成水和二氧化碳等易揮發物質；(2)電子與產品表面的作用：電子撞擊產品表面，促使附著在產品表面的氣體分子產生化學分解或解吸，且大量的電子聚集于產品表面撞擊易引發化學反應；(3)離子與產品表面的作用：通常帶正電荷的陽離子會加速向帶負電荷表面運動，導致產品表面的原子或分子獲得較大的動能，最終逃逸出產品表面，該現象被稱為濺射現象；(4)紫外線與產品表面的作用：其具有很強的光能，且穿透能力很強，可以將附著在產品表面的物質分子鍵斷裂，可穿透產品的表層并深達數微米而進行反應。總之，利用等離子體內的各種高能量的物質的活化性能，進行產品表面清洗，將附著在待清洗產品表面的氧化物及污染物脫附。

等離子清洗可分為化學清洗、物理清洗及物理化學清洗三大類。

(1) 化學反應為主的等離子清洗

通過等離子體中射頻激發出的高活性自由基與待清洗材料表面的有機污染物進行化學反應，能夠形成特定官能團，如含氮、氧官能團等，可以大大提升材料表面的粘附和潤濕性能。采用氧氣等離予體清洗，使不容易揮發的有機物與氧氣發生化學反應生成易揮發的形態，通過抽真窄排出設備腔體。化學清洗的優點是清洗速度快、對有機污染物選擇性好且處理效果好，其主要缺點是生成的氧化物可能再次污染待清洗材料表面。引線鍵合進行時，焊盤表面最不希望存有氧化物，可以通過適當優化清洗參數避免該現象。

(2) 物理反應為主的等離子清洗

通過等離子體中射頻激發的高活性離子進行物理撞擊，將待清洗材料表面附著的原子剝離，被稱為濺射腐蝕(SputteringEtching)。采用氬氣等離子清洗，其本身為惰性氣體，不會與產品表面發生化學反應，是通過其內部離子足夠的能量撞擊待清洗材料表面，去除產品表面污染物。而且氬氣等離子清洗結束后，材料表面的微觀結構會變得更加粗糙，表面活性和潤濕性能有效改善，其表面的粘結性能也增強很多。氬氣等離子清洗的優點是材料清洗后表面不會形成任何氧化物。不足之處是可能發生過度清洗或污染物微顆粒重新積聚在其它不希望出現的產品表面，可進行清洗參數優化克服這些缺點。

(3) 物理化學反應同時存在的等離子清洗

某些清洗場合，物理反應與化學反應都非常重要。如采用氬氣與氧氣的適當比例混合氣體進行等離子清洗時，相比單獨使用氬氣或是氧氣反應速率都要快。被加速后的氬離子產生的動能會提高氧離子的化學反應能力，故利用物理和化學方法來清除嚴重污染的材料表面。等離子清洗選用的方式主要取決于待清洗產品表面特點和污染物類型，以及后工序工藝對產品表面要求等。對于不同的場合選用適當的清洗工藝和參數，能有效提高產品可靠性和良品率。

等離子清洗優勢：

等離子清洗與傳統濕法清洗相比具有如下優點：(1)等離子清洗在常溫或者低溫條件下清洗效果便很好，無需預先加熱；(2)等離子清洗無需使用化學溶液，如酸、堿或其它有機溶劑等，無腐蝕等隱患，安全可靠；(3)等離子清洗后無廢液產生，有利于環境保護；等離子清洗也不區分待清洗產品的材料類型，對金屬材料、晶圓或是芯片基板表面的氧化物和大多數高分子材料，包含各種高聚物等都能有效的進行清洗，并且可以實現復雜結構的清洗，其獨特的優勢正越來越多的應用于國內各生產行業。