等离子清洗机（Plasma Cleaning Machine）是利用等离子体对材料表面进行清洁、活化或改性的设备。其原理基于等离子体中的高能粒子（离子、电子、自由基等）与材料表面发生物理轰击或化学反应，去除污染物（如有机物、氧化物、金属颗粒等），并提高表面能、粗糙度或化学活性。
一、工作原理
物理清洗机制
高能离子（如 Ar⁺）轰击表面，通过动量传递剥离污染物，类似 “原子级喷砂”。
特点：清洁效率高，适合去除顽固颗粒或氧化物，但可能引入轻微表面损伤。
化学清洗机制
活性自由基（如 O、H 自由基）与污染物（如碳氢化合物）反应生成易挥发气体（如 CO₂、H₂O），通过真空泵排出。
特点：选择性强，无损伤，适合有机污染物去除。
物理 + 化学协同机制
多数场景采用混合清洗，平衡效率与表面保护，如 Ar+O₂混合气体同时实现轰击与氧化反应。
二、关键部件
等离子体发生系统：通过射频（RF，13.56MHz）、微波或直流电源电离气体。
真空腔体：容纳工件并维持低压环境（1~100Pa），材质多为不锈钢或石英，确保耐腐蚀性。
气体供给系统：精确控制气体种类（Ar、O₂、N₂、H₂等）与流量（1~1000sccm）。
真空抽气系统：由机械泵 + 分子泵组合，实现 10⁻³~10Pa 的真空度。
控制系统：集成 PLC 或计算机，支持工艺参数（功率、气压、时间）设定与实时监控。
三、应用场景
1. 半导体与电子制造
晶圆清洗：去除光刻胶残留、金属离子污染，提高薄膜沉积附着力（如 ALD 前处理）。
封装工艺：清洗引线框架、键合区氧化层，改善金线键合强度。
2. 光电与光学器件
OLED 屏幕：清洗玻璃基板表面有机物，提升像素电极附着力。
镜头镀膜：活化玻璃表面，增强增透膜与基底的结合力。
3. 材料表面改性
聚合物处理：改善 PTFE（特氟龙）、PE 等惰性材料的粘接性（表面能从 20mN/m 提升至 50mN/m 以上）。
金属表面活化：不锈钢、铝合金表面粗化 + 氧化，提高涂层（如油漆、电镀层）附着力。
4. 医疗与生物领域
医用导管 / 植入物：清洗表面油污并引入羟基（-OH），提升生物相容性。
生物芯片：活化玻璃表面，增强 DNA 探针固定效率。
四、安全与环保注意事项
气体安全：使用 H₂、CF₄等易燃易爆或有毒气体时，需配备泄漏检测与通风系统。
电磁辐射：射频电源需做好屏蔽，操作人员需佩戴防辐射装备。
废气处理：氟基气体反应生成的 HF 等酸性气体，需通过碱液喷淋塔处理后排放。
等离子清洗机凭借其高精度、无污染、多功能的特点，已成为高端制造领域不可或缺的表面处理工具，其技术发展始终围绕 “更高效率、更低损伤、更智能化” 的方向演进，持续推动半导体、新能源、生物医疗等行业的工艺革新。
