等離子體清洗機(jī)設(shè)備產(chǎn)生等離子體的方式介紹

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-10-31

等離子體清洗是利用活性粒子的物理化學(xué)作用，或與物體表面的污染物發(fā)生反應(yīng)生成可揮發(fā)的物質(zhì)，或高能量轟擊去除表面污染物，由于不使用強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等溶液，工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保。等離子體清洗機(jī)產(chǎn)生等離子體的方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)也不斷改進(jìn)和發(fā)展，從最初的直流輝光放電，到中期的射頻等離子體，再到微波等離子體、脈沖等離子體，形成了種類齊全的等離子體清洗系列產(chǎn)品，逐漸成為工業(yè)清洗中非常受歡迎的工藝。

等離子體的產(chǎn)生原理

產(chǎn)生等離子體的情形有很多種，主要概括為兩類：一類是自然界中產(chǎn)生的等離子體，比如地球高空中的等離子體層自然產(chǎn)生的等離子體；另一類是人工產(chǎn)生等離子體，也就是說(shuō)利用外界能量使氣體分子、原子產(chǎn)生電離，并且不需要將所有的分子、原子都電離成電子、離子。其中，人為產(chǎn)生等離子體最為方便的方法是將兩極板通過(guò)射頻電壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)施加的電壓足夠大時(shí)，就可擊穿氣體，使得電流可在兩極板間流動(dòng)，這之間的低壓氣體放電產(chǎn)生等離子體。它的原理是：在超低壓環(huán)境下，游離于氣體中的自由電子在射頻電場(chǎng)的作用下被加速成高能電子，從而與其他氣體分子發(fā)生碰撞使其電離，然后電離出的電子又與其他的氣體分子產(chǎn)生碰撞，造成連鎖碰撞反應(yīng)，最后產(chǎn)生大量的等離子體。當(dāng)外加的電壓大于氣體分子的擊穿電壓時(shí)，在等離子體發(fā)生器的腔室中可以連續(xù)產(chǎn)生等離子體。

等離子體清洗機(jī)的兩種放電模式

等離子體清洗機(jī)依據(jù)其放電模式的不同分為電感耦合等離子體（ICP）、電容耦合等離子體（CCP）及微波等離子體。其中，微波等離子體因其極高的電源頻率而很少被使用，所以我們僅對(duì)ICP和CCP進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。

電感耦合式（Inductive Coupled Plasma）等離子體清洗機(jī)
1884年，希托夫在真空管外繞了一圈線圈，然后用萊頓瓶激發(fā)線圈，觀察到了放電的現(xiàn)象，這也是ICP早期研究的雛形，如圖1-1所示。它的原理是當(dāng)有高頻電流通過(guò)ICP裝置中的線圈時(shí)，產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)再在圓柱形腔室內(nèi)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，在低壓環(huán)境下，氣體中的電子被加速，產(chǎn)生一連串碰撞，最終產(chǎn)生等離子體。ICP的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在反應(yīng)腔室內(nèi)不安置電極，其使用的射頻電源一般為0.5MHz的低頻電源或13.5MHz的中頻電源，這樣產(chǎn)生的等離子體密度較高，因而具有較高的的化學(xué)活性，被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)中。

圖1-1 電感耦合等離子體清洗機(jī)放電示意圖

電容耦合式（Capacitance Coupled Plasma）等離子體清洗機(jī)
CCP的工作原理與ICP不同（如圖1-2所示），在CCP反應(yīng)器中，將兩極板與射頻電源相連接，并在兩平行金屬極板之間通入氣體，當(dāng)施加的電壓大到可以擊穿所通的氣體，電流就會(huì)在兩金屬極板之間流動(dòng)，造成氣體放電的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生了等離子體。CCP的優(yōu)勢(shì)是體積小，兩金屬極板之間的距離只有幾厘米，等離子體密度較低，具有穩(wěn)定、均勻的特點(diǎn)，因而被廣泛使用在材料表面清洗和半導(dǎo)體刻蝕工藝過(guò)程中。

圖1-2 電容耦合等離子體清洗機(jī)放電示意圖

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