Apr. 23, 2024
等離子清洗機是一種干法物理化學(xué)清洗設(shè)備。它是利用低真空狀態(tài)下工藝氣體因電場的作用，產(chǎn)生輝光放電，將工藝氣體電離成離子流，轟擊工件表面，使其產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到清洗目的。等離子清洗機按其等離子激發(fā)頻率可分為：中頻(40KHz)、射頻(13.56MHz)和微波(2.45GHz)三種等離子清洗，隨著頻率的升高，離子濃度增大，離子能量下降。
圖1-1是等離子清洗機的粒子能量和粒子密度隨電場頻率變化的關(guān)系，從圖中可以清晰地看出粒子密度與電源頻率成正比關(guān)系，而粒子能量與之相反與電源放電頻率成反比關(guān)系。當(dāng)頻率為13.56MHz時粒子能量與粒子密度相對平衡，由此可知國際通用射頻電源頻率的由來。
圖1-1 等離子清洗機不同頻率粒子能量和粒子密度隨電場頻率關(guān)系的變化
低頻、射頻和微波等離子清洗機三種放電形式的等離子體參數(shù)比較見表1.1。
表1.1不同放電形式的等離子體參數(shù)比較
| 等離子體產(chǎn)生形式 | 低頻放電 | 射頻放電 | 微波放電 |
| 放電頻率（MHZ） | 40 | 13.56 | 2450 |
| 電子溫度（ev） | 幾個 | 幾個 | 幾十個 |
| 電子密度（×1010cm-1） | 0.1-1 | ~1 | 10-100 |
| 氣體電離度% | ＜0.1 | 1 | 20-50 |
不同頻率的等離子體與材料的反應(yīng)機理也不相同，表1.2列舉了三種不同等離子體的各項因素指標(biāo)與反應(yīng)機理。
表 1.2 常用的三種等離子體
| 激發(fā)頻率 | 自偏壓 | 反應(yīng)機制 | |
| 中頻等離子體 | 40KHZ | 1000V | 物理為主 |
| 射頻等離子體 | 13.56MHz | 250V | 物理、化學(xué) |
| 微波等離子體 | 2.45GHz | 幾十伏 | 化學(xué) |
a）激發(fā)頻率為40kHz激發(fā)的等離子體為中頻等離子體，其等離子體密度比較低；主要發(fā)生物理反應(yīng)，40kHz的等離子體會改變被清潔表面性質(zhì)，容易對產(chǎn)品表面造成電子損傷，主要是應(yīng)用在污染比較重而且不容易受到電子損傷的。
b）激發(fā)頻率為13.56MHz的等離子體為射頻等離子體，其等離子體的密度，具有的能量較高；，既發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也發(fā)生物理反應(yīng)，大多應(yīng)用在半導(dǎo)體的生產(chǎn)過程，清洗作用介于其他兩種頻率激發(fā)的等離子體之間。
）激發(fā)頻率為2.45GHz的等離子體為微波等離子體，微波等離子體具有高密度、高電離度、大體積、均勻、無電極污染、運行氣壓低、設(shè)備簡單、參數(shù)易于控制等優(yōu)點，其等離子體的離子濃度是三種中最高，主要發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以用在一些敏感元器件的清洗。
總的來說，不同頻率的等離子清洗機在清洗效果和適用范圍上各具特點。在選擇時，需要根據(jù)具體的清洗需求和材料類型來確定合適的頻率。同時，還需要注意調(diào)整其他參數(shù)如功率和氧氣流量等，以優(yōu)化清洗效果。
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