等離子清洗去除銅（Cu）表面氧化物

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-08-25

由于銅具有良好的導熱性、導電性和較低的價格，因此廣泛應用于電器設備。然而，暴露在空氣中時，銅表面易氧化，從而降低其導電性能和機械性能。Cu易發生表面氧化，形成CuO及Cu2O等氧化物，處理Cu表面的氧化物，常用的去除方法包括酸處理及等離子體處理。

酸清洗溶液一般選擇稀硫酸，為了避免強酸溶液中的水對銅表面造成不利影響，也會使用一些氣態或液態的弱有機酸(甲酸和乙酸)，來進行銅表面改性，達到去除氧化物的目的。

等離子清洗去除銅表面氧化物

等離子體清洗原理等離子體清洗一般是利用工作氣體電離產生的高能非平衡等離子體對材料進行清洗處理，通過與材料表面的臟污產生一系列物理與化學作用，從而將這些污物去除。

等離子體清洗可以通過提高表面能來激活銅表面，且不會產生廢物而造成二次氧化和污染。常用的等離子體清洗氣體包括Ar、O2、N2和NH3等，使用N2和NH3等離子體處理銅表面時，易生成氮化銅薄膜，其化學和機械穩定性高，難以去除。因此選擇Ar(5%H2)等離子體來處理銅表面，其工作原理如圖1-1所示。在等離子清洗設備的腔體內存在高頻交變電磁場，氬等離子體在電場作用下加速產生動能，轟擊銅表面，對銅表面進行物理清洗，使銅表面污染物中的大分子化學鍵斷裂，污染物氣化為小分子物質，并使用N2將其抽離，如圖1-1(b)所示。同時，氬離子撞擊氫氣分子，增加氫等離子體數量，進行銅表面的化學清洗。此外，在高頻電磁場作用下，氫氣分子經過輝光放電方式，生成氫等離子體、電子、各種氫離子、氫原子等。其中，氫原子與銅表面的氧化物發生還原反應，去除氧化層并激活銅表面，如圖1-1(c)和(d)所示。

圖 1-1 Ar(5% H 2 )等離子體工作原理：(a)等離子體處理前；(b)處理污染物；(c)處理氧化層；(d)激活表面

采用納恩科技等離子清洗機對制作的Cu樣品進行Ar(5%H2)等離子體處理，功率為200W，氣流量為200sccm，時間為60s。處理前后分別使用接觸角分析儀測量Cu樣品表面的接觸角大小，其結果如圖2-1所示。未處理時，Cu樣品表面與去離子水的接觸角達到29°，而處理后其接觸角降至7°，這表明Cu表面的親水性已得到有效提高。