等离子清洗设备清洗原理分析

我们先简单的定义什么是等离子体,等离子体是一团含有正离子、电子、自由基及中性气体原子所组成的会发光的气体团,如日光灯、霓红灯发亮的状态,就是属于等离子体发亮的状态。等离子体的产生最主要是靠电子去撞击中性气体原子,使中性气体原子解离而产生等离子体,但中性气体原子核对其外围的电子有一束缚的能量,我们称它为束缚能,而外界的电子能量必须大于此束缚能,才会有能力解离此中性气体原子,但是,此外界的电子往往是能量不足的,没有解离中性气体原子的能力,所以,我们必须用外加能量的方法给原子电子能量,使电子有利用解离此中性气体原子。

等离子清洗设备清洗原理分析:

等离子清洗设备利用了等离子体在低温条件下能够产生非平衡电子、反应离子和自由基的特性。等离子体中的高能活性基团轰击表面,会造成溅射、热蒸发或光致降解。等离子体特有的清洗过程主要是基于等离子体溅射和刻蚀所带来的物理和化学变化。

物理溅射的过程中,等离子体中高能量离子脉冲式的表面轰击会导致表面原子发生位移,在某些情况下,还会造成次表层上原子的移位,因此物理溅射没有选择性。在化学刻蚀的过程中,等离子体中的活性基团和表面原子,分子发生反应,产生的挥发性物质可以通过泵抽走。在等离子刻蚀过程中,通过选择不同的工艺参数,可以对不同材料实现高选择性的化学反应刻蚀,然而这种方法对同一种材料的刻蚀是各向同性的。在离子增强刻蚀中,高能粒子撞击表面时,会在表面形成缺陷、位错或悬浮,这些缺陷提高了表面的化学反应刻蚀速率,使这种刻蚀过程同时具备可选择性和方向性。

在所有的这些清洗过程中,在碳氢化合物与衬底之间的键合被削弱,获得的能量使这些有机复合物从衬底上脱离。一旦脱离有机化合物分子基团就会被惰性气体带走。等离子体所产生的光辐照、中性粒子流和带电粒子轰击为结合键的断裂提供了能量。这些能量首先被碳氢化合物吸收后,在各种形式的二次过程中又被消耗掉。正是这些各种形式的二次过程实现了表面清洗的效果。在等离子体中存在大量的紫外线辐照,能量被聚合物吸收后,产生了化学性质非常活跃的自由基,这些自由基和容易与等离子体中的气体发生发生反应,产生挥发性气体。在等离子体中,快离子与中性粒子碰撞后产生的中性自由基不断地轰击样品表面,以动能、振动‘解离和激发态的模式在中性粒子之间进行电荷交换和能量传递。运动动能和振动动能以一种温和的方式加热表面,解离和激发态产生的自由基以平动或振动的方式传递热量。如果能量超过阈值,则可能导致溅射,并伴随着自由基团的产生。处理明显的类似于机械的方法去除表面污染物溅射过程外,等离子体中的自由基是最重要的去除碳氢化合物的因素。

等离子清洗机

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