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通常情況下，人們普遍認(rèn)為的物質(zhì)有三態(tài):固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。區(qū)分這三種狀態(tài)是靠物質(zhì)中所含能量的多少。氣態(tài)是物質(zhì)的三個(gè)狀態(tài)中最高的能量狀態(tài)。對氣體施加足夠的能量使氣體分子電離，當(dāng)電離產(chǎn)生的帶電粒子密度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，就形成一種新的物質(zhì)聚集態(tài)稱之為等離子體。等離子體是由電子、離子、原子、分子和自由基等多種粒子組成的集合體，從整體上看，其中的正、負(fù)電荷總數(shù)在數(shù)值上總是相等。

當(dāng)?shù)竭_(dá)等離子狀態(tài)時(shí)，氣態(tài)分子裂變成了許許多多的高度活躍的粒子。這些裂變不是永久的，一旦用于形成等離子體的能量消失，各類粒子重新結(jié)合，形成原來的氣體分子。

等離子體清洗是利用電離產(chǎn)生的多種粒子與被清洗表面發(fā)生反應(yīng)，從而有效清除被清洗表面污染物的技術(shù)手段。等離子體與被清洗的物體表面接觸時(shí)會發(fā)生的反應(yīng)主要可分為兩大類：一種是等離子體轟擊物體表面的物理反應(yīng)，另一種是等離子體中的離子與物體表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。不同類型等離子清洗主要反應(yīng)不同，與被激發(fā)的氣體組成有很大關(guān)系。

典型的等離子體清洗有:氧等離子體清洗和氬等離子清洗。氧等離子清洗主要是通過等離子體產(chǎn)生的氧自由基與碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng)，從而去除表面的有機(jī)污染物，而氬等離子清洗是通過Ar+離子轟擊基片達(dá)到表面清潔的目的。

Ar氬氣等離子清洗原理

Ar為一種惰性氣體，其電離產(chǎn)生的等離子體并不會與基底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此主要用于基底表面的物理清潔和表面粗化，其清洗工作原理如圖1-1所示：Ar在電離后生成了氬離子（Ar+），Ar+在電場等偏壓作用下轟擊置于負(fù)電極上的基底，撞擊表面時(shí)產(chǎn)生的巨大能量可清除附著的污染物，將污染物中的大分子化學(xué)鍵分離成小分子而汽化隨后被抽走，或直接將表面沾污“濺射”掉，以此去除表面附著的污物并將其粗化。氬氣本身是隋性氣體，并不和樣品表面原子發(fā)生反應(yīng)，從而保持了被清洗表面的化學(xué)純潔性。

圖1-1 Ar氬氣等離子清洗原理

Ar+e^-→Ar⁺+2e^-

Ar⁺+玷污→揮發(fā)性玷污

Ar氬氣等離子體清洗的原理是通過粒子動能產(chǎn)生的物理清洗效應(yīng)，以Ar氬氣等離子體為主的等離子清洗的優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生氧化副產(chǎn)物，可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性。