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前言
電漿 (Plasma)，又被稱為離子化氣體，為固態、液態和氣態之外的第四大物質狀態，通常在熱和電場的條件下生成。電漿產生的方法包含：「射頻放電」、「直流放電」、「雷射照射」及「等離子清洗」。
電漿在現今環境中有許多可應用的地方，比如日光燈管就是電漿常見的例子，除此之外，在製造業或是實驗室中，電漿也是個不可或缺的角色。
電漿可以對樣品進行表面改質或是表面清潔的作用，本篇文章將會為您詳細說明電漿應用的原理與常見用途。
Plasma電漿是什麼？隱藏在高科技背後的技術
電漿是一種離子化氣相物質，由離子、電子和大致保持電荷中性的中性原子和/或分子組成。電子和離子應該足夠接近，以便它們中的每一個都可以影響稱為德拜屏蔽長度的半徑內的許多附近的帶電粒子。結果，電漿中的帶電粒子集體響應外部電磁場。電漿具有高密度的自由移動離子和電子，因此具有高導電性。除了電漿和電極之間的邊界區域之外，電漿含有相同數量的正電荷和負電荷。電漿內部不存在空間電荷。
Plasma電漿表面處理原理
在低壓反應器中注入氣體，然後開始加熱氣體，這時候氣體會互相撞擊產生紫外線，紫外線會使基材表面產生自由基 (free radical) ，而使得接枝反應可以在樣品表面發生，讓氣體分子與樣品表面結合，在表面形成新的薄膜，完成所謂的電漿表面改質。
此技術利用電漿產生高能離子/電子或反應性自由基來去除表面上的污染物或活性/產生表面上的官能基。電漿的獨特特性使其能夠非常有效地進行表面改質，包括清潔、蝕刻和活化。
Plasma電漿表面處理三大用途
透過電漿的強度調整，電漿表面處理技術在實驗室可以分為三大類別：
- 電漿表面「蝕刻」：精確去除材料層，用於微加工和 MEMS（微機電系統）生產。
- 電漿表面「清潔」：去除各種基材上的有機污染物
- 電漿表面「活化」：是一種用於提高材料的潤濕性和黏附性的製程，該過程改變了材料的表面化學和動力學。
用途一：電漿表面蝕刻
電漿蝕刻是一種使用電漿從基板上去除材料的製程。 對於產品開發至關重要，因為它可以高精度地製造非常小的特徵，這是許多新產品，尤其是消費性產品的生產要求。
在產品開發中使用電漿蝕刻有許多優點。 首先，它是一種非常通用的工藝，可以創造出各式各樣的圖案。 其次，等離子蝕刻是一種精確的工藝，可以創建微小的特徵。 第三，電漿蝕刻是一種相對快速的工藝，可以在產品開發週期中節省時間和金錢。
用途二：電漿表面清潔
為什麼有效清潔：
電漿清潔比傳統的化學或物理方法更徹底、更有效率。
環保：
與傳統清潔方法相比，通常使用較少的危險化學品。
多功能性：
適用於多種材料，包括金屬、玻璃、陶瓷和聚合物。
精度：
非常適合需要高精度的應用，例如電子和奈米技術領域。要進行電漿表面清洗。
用途三：電漿表面活化
電漿活化是在施加黏合劑或塗層之前作為預處理過程。 這提高了其黏合性能及提高基材與黏合劑或塗層之間化學鍵強度的好方法。 電漿活化之應用可以顯著提高產品的交聯作用、可靠性和性能。提高可靠性可減少材料的浪費並降低製造成本，這就是為什麼在產品製程中會將電漿活化納入黏合前的預處理步驟。
Plasma電漿表面處理技術 – 4大主要應用
去除有機表面污染物：氧電漿含有活性氧，如原子氧和臭氧，可以非常有效地分解表面上的有機污染物。當活性氧與有機分子接觸時，它們會破壞化學鍵，將這些分子分解成更小的揮發性化合物，如二氧化碳和水蒸氣。此反應有效去除有機殘留物，包括油、油脂和其他碳氫化合物污染物。該過程既高效又環保，使表面清潔且沒有任何化學殘留物。如果要使用等離子電漿清洗的零件是由易氧化的材料(如：銀或銅)所組成，則建議選擇惰性氣體（如氬氣或氦氣）為反應氣體。
表面蝕刻和圖案化：電漿蝕刻是一種精確的、受控的工藝，用於微加工，使用電漿從材料表面去除層。該技術涉及將材料暴露於反應氣體電漿中。這些氣體通常是碳氟化合物或氯氟碳化合物，會產生與材料表面發生化學反應的活性物質。此反應選擇性地去除由圖案掩模定義的表面的特定區域，從而允許在微觀尺度上進行複雜的蝕刻。等離子蝕刻對於在矽晶圓上創建複雜圖案的半導體製造至關重要。它提供高精度和均勻性，對於生產積體電路和微機電系統至關重要。
電漿灰化與除渣：氧氣產生電漿化使光阻去除製程是半導體製造的關鍵步驟，主要用於微影後的表面清潔和準備。 在此過程中，將具有光阻圖案的基板暴露於氧電漿中。電漿中的高活性氧物質可去除圖案區域中殘留的光阻和其他有機污染物。 這種清潔作用確保了光阻圖案的精確度，並提高了後續處理步驟（例如蝕刻或材料沉積）的附著力和效率。
電漿殺菌：電漿殺菌是一種利用低溫方法使用電漿消除微生物（包括細菌、病毒和芽孢）。 該過程涉及將醫療器械或其他物品暴露於過氧化氫或過氧乙酸等氣體產生的等電漿中。 電漿中的活性物質，包括自由基，有效地破壞和破壞微生物DNA和細胞膜，在不損害熱敏材料的情況下實現滅菌。
實驗室專用 – 桌上型電漿清洗機選擇指南
無論是複雜的半導體製造還是日常實驗室清潔，電漿清洗機提供高效、環保且精確的解決方案，以滿足科學研究和工業應用不斷變化的需求。電漿清洗機主要有四種類型的等離子生成功率供應器選擇，包含：直流輝光放電、kHz、MHz和GHz。而市面上常見的小型等離子清潔系統為kHz和MHz，兩者優缺點如下：
kHz頻率範圍：通常為成本較低的選擇，但相對來說效率及精準度也較低
許多kHz等離子系統僅提供有限的功率設置或粗糙的旋鈕調整，使得對等離子過程的控制有限。且由於kHz的頻率較慢，電子和離子在每個週期內都能被加速到高能量，最終因撞擊腔壁和電極，從而損失在等離子中。
MHz頻率範圍：價格相對kHz高，但在效率、均勻性和精準控制上表現良好
這是等離子生成中最常見的頻率範圍之一。MHz頻率足夠慢，使得電子能夠被加速，但同時離子對MHz射頻電場反應較慢而無法做出反應，因此，可以在等離子中存活更長的時間。MHz是產生高強度均勻等離子的頻率的理想選擇。
勀傑科技代理的PIE plasma cleaner採用MHz (13.56MHz)，具有「雙等離子源體設計」、「即時監控等離子源強度」、「具連續/脈衝等離子生成方式」、「可創建水蒸氣等離子」等優點，依據不同應用共有四個款項選擇：
Tergeo – Basic
基本款桌上型電漿清洗機
Tergeo – Plus
具較大空間的樣品室 (內徑:160mm,長度:280mm)
Tergeo – Pro
具較深空間的大樣品室 (內徑:230mm;深度: 340mm)
Tergeo – EM
適用 SEM 及 TEM 的電漿清洗機
如果您對於等離子清潔系統、電漿清洗機、表面改質等主題有興趣
歡迎來電/來信 洽詢
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