等离子去胶机也称为等离子灰化机或等离子清洗机(当其用于去胶功能时)，是一种利用等离子体的活性来去除材料表面光刻胶的干法工艺设备。它是半导体制造、微电子封装、MEMS(微机电系统)制造等领域中的关键设备。
与传统使用强酸(如硫酸、双氧水混合液)的“湿法”去胶相比，等离子去胶是一种更环保、更高效、更均匀且无损伤的“干法”清洗技术。
一、核心工作原理
等离子去胶机的核心原理是利用高频电场(通常为射频，RF)将通入的工艺气体(如氧气O₂、氩气Ar、氮气N₂或含氟气体CF₄等)电离，产生高度活跃的等离子体。
等离子体由以下部分组成：
离子(Ions)：带正电，具有物理轰击作用。
电子(Electrons)：带负电。
自由基(Radicals)：电中性，具有高化学活性。
紫外光子(UVPhotons)：提供能量。
去胶过程(以常用的氧气O₂为例)：
活化：高能紫外光子和离子轰击光刻胶表面，打断其高分子长链，使其变得脆弱。
氧化：具有强化学活性的氧自由基(O)与已被活化的光刻胶(主要成分为碳氢化合物)发生氧化反应，生成易挥发的二氧化碳(CO₂)、水*(H₂O)等小分子物质。
挥发与抽除：生成的挥发性气体被真空系统持续抽出腔体，从而实现了将固体光刻胶去除的目的。
整个过程在真空环境下进行，属于低温工艺(通常<150°C)，不会对热敏感器件和材料造成热损伤。
二、主要系统组成
1.真空反应腔室
由高耐腐蚀材料(如石英、阳极氧化铝、陶瓷)制成，用于容纳晶圆和产生等离子体。内部通常配有晶圆托盘，可能具备加热或冷却功能。
2.真空系统
机械泵：用于抽取腔体空气，建立低真空(基础真空)。
分子泵：可选配，用于获得更高的真空度，尤其在使用某些特殊气体时是必需的。
真空计：用于实时监测腔内的真空压力。
3.气体输送系统
气源：高纯度的工艺气体钢瓶(如O₂,Ar,CF₄)。
质量流量控制器(MFC)：精确控制进入腔体的气体种类和流量。
气体管路和阀门：输送气体并控制通断。
4.射频电源与匹配器
射频电源：通常频率为13.56MHz(工业标准频率)，用于产生高频电场，电离气体。
阻抗匹配器：调整电路阻抗，确保射频功率高效地耦合到等离子体中，减少反射功率，保护电源。
5.控制系统
可编程逻辑控制器(PLC)或工业计算机：用于控制整个设备的自动化运行，包括真空泵、阀门、气体流量、射频功率和工艺时间等。
人机交互界面(HMI)：触摸屏或计算机软件，方便操作员设置和监控工艺配方(Recipe)。
三、主要特点与优势(与传统湿法去胶相比)
干法工艺：无需使用、储存和处置大量危险化学品(如浓硫酸)，更安全、环保，降低了废水处理成本。
高均匀性：等离子体能够很好的包裹样品表面，实现非常均匀的去胶效果，无“残留”问题。
高选择性且无损伤：通过选择合适的气体和工艺参数，可以高效去除光刻胶，同时对下方的敏感器件(如铝布线、GaAs材料等)损伤极小。
低温过程：适合对温度敏感的材料和器件。
在线集成：易于集成到自动化生产线中，实现集群工具(ClusterTool)式生产，提高效率。
多功能性：除了去胶，还可通过更换气体轻松实现表面清洗、活化、改性等功能，使设备用途更广。
四、主要应用领域
1.半导体制造
在离子注入和刻蚀工艺后，去除hardened(硬化)的光刻胶。
芯片封装前的表面清洗和活化，提高打线和塑封的可靠性。
2.微机电系统(MEMS)制造
去除牺牲层光刻胶。
对MEMS结构进行精细清洗和释放。
3.先进封装
TSV(硅通孔)工艺中的去胶和清洗。
晶圆级封装(WLP)和3D封装中的表面处理。
4.光电子器件与显示行业
LED制造中去除蚀刻后的光刻胶。
OLED显示屏制造中的表面清洗。
5.科研与实验室
材料表面改性(如提高亲水性或疏水性)。
生物医学器件的表面活化，提高细胞附着力。
样品制备前的精密清洗。
