固體材料的等離子表面處理通常會包括物理反應與化學反應，大多數(shù)屬于非平衡式的氣-固相反應，一般僅作用于材料表面，反應厚度在幾埃米到幾十個納米之間，甚至可以到微米級。等離子清洗機在通入不同的工藝氣體時會激發(fā)形成各種不同的等離子體，正因如此，等離子表面處理設備所能進行的化學反應也是多種多樣。我們所熟悉的等離子清洗、等離子活化、等離子刻蝕和等離子沉積（接枝、涂層）等功能，其實能夠說是等離子表面處理設備與固體材料反應的結果。為幫助大家全面了解等離子表面處理設備與固體材料表面的化學反應過程，以下歸納總結了4種反應類型及應用，供大家參考。

為方便描述，我們會用化學反應方程式來表示等離子表面處理設備的等離子體與固體材料發(fā)生反應的過程，反應式中的英文字母具有不同的含義。大寫字母A、B、C、D、M代表不同物質；小寫字母s、g代表物質的形態(tài)，s是固體，g是氣體。

1 第一類等離子表面處理的化學反應式和工藝應用

化學反應式：A（s）+B（g）→C（g）。這一類型的等離子體與固體材料的反應在工藝應用上比較成熟的有等離子體刻蝕（PE）、等離子體灰化（PA）和等離子體化學氣相輸運（PCVT）。

等離子體刻蝕：在半導體集成電路制程中，通常會選擇腐蝕性的四氟化碳氣體與其他氣體混合，經過輝光放電后與固體A材料反應，使其表面的一部分或者全部形成揮發(fā)性物質被去除。

等離子體灰化：在半導體干法工藝中去除光刻膠，利用氧氣放電，讓有機物中的碳氫成分變成二氧化碳和水等揮發(fā)掉。在分析化學領域，采用這個方法可對有機物樣品進行“低溫”灰化，以便對剩下的無機物成分進行所需分析。

等離子體化學氣相輸運：即反應中生成的氣體物質C（g）在反應器的另一端發(fā)生逆向反應，讓A（s）從新析出的過程。

2 第二類等離子表面處理的化學反應式和工藝應用

化學反應式：A（g）+B（g）→C（s）+D（g）。該類型的等離子體與固體材料的反應表示兩種以上的氣體在等離子體狀態(tài)下相互反應，工藝應用包括等離子增強化學氣相沉積（PECVD）、等離子濺射和等離子體聚合。

等離子增強化學氣相沉積：兩種以上的氣體在等離子體狀態(tài)下反應產生新的固體物質并以薄膜形式沉積在基板上，目前在制備光學膜等領域廣泛應用。

等離子濺射：當兩種以上的氣體在等離子體狀態(tài)下反應，其中一種反應物種是先借助荷能粒子從靶材上濺射下來，然后再經過反應生成薄膜，則屬于濺射制膜。

等離子聚合：即反應物是有機單體發(fā)生的等離子體反應。

3 第三類等離子表面處理的化學反應式和工藝應用

化學反應式：A（s）+B（g）→C（s）。此類型的反應是表示等離子表面處理設備跟固體材料表面的相互作用生成新的化合物，導致表面性質發(fā)生顯著變化，這一類型的反應也稱為等離子表面改性。當發(fā)生在金屬表面時，即稱為金屬的表面氧化或氮化；當發(fā)生高分子材料表面時，則叫材料表面處理。

4 第四類等離子表面處理的化學反應式和工藝應用

化學反應式：A（g）+B（g）+M（s）→AB（g）+M（s）。此類型的反應是表示固體材料M的表面起催化作用，促進氣體分子的離解和復合等。通常應用在特殊氣體制備方面。

上述4類化學反應式，呈現(xiàn)的是等離子體總反應的初始狀態(tài)和結果，實際上作為反應物的氣相物質首先是激發(fā)成氣體等離子體，然后再進行反應。說到這里，是不是有點回到學校念書的感覺，貌似抽象的反應式蘊藏著豐富的內涵。