Apr. 23, 2024
等离子清洗机是一种干法物理化学清洗设备。它是利用低真空状态下工艺气体因电场的作用,产生辉光放电,将工艺气体电离成离子流,轰击工件表面,使其产生物理化学反应,达到清洗目的。等离子清洗机按其等离子激发频率可分为:中频(40KHz)、射频(13.56MHz)和微波(2.45GHz)三种等离子清洗,随着频率的升高,离子浓度增大,离子能量下降。
图1-1是等离子清洗机的粒子能量和粒子密度随电场频率变化的关系,从图中可以清晰地看出粒子密度与电源频率成正比关系,而粒子能量与之相反与电源放电频率成反比关系。当频率为13.56MHz时粒子能量与粒子密度相对平衡,由此可知国际通用射频电源频率的由来。
图1-1 等离子清洗机不同频率粒子能量和粒子密度随电场频率关系的变化
低频、射频和微波等离子清洗机三种放电形式的等离子体参数比较见表1.1。
表1.1不同放电形式的等离子体参数比较
等离子体产生形式 | 低频放电 | 射频放电 | 微波放电 |
放电频率(MHZ) | 40 | 13.56 | 2450 |
电子温度(ev) | 几个 | 几个 | 几十个 |
电子密度(×1010cm-1) | 0.1-1 | ~1 | 10-100 |
气体电离度% | <0.1 | 1 | 20-50 |
不同频率的等离子体与材料的反应机理也不相同,表1.2列举了三种不同等离子体的各项因素指标与反应机理。
表 1.2 常用的三种等离子体
激发频率 | 自偏压 | 反应机制 | |
中频等离子体 | 40KHZ | 1000V | 物理为主 |
射频等离子体 | 13.56MHz | 250V | 物理、化学 |
微波等离子体 | 2.45GHz | 几十伏 | 化学 |
a)激发频率为40kHz激发的等离子体为中频等离子体,其等离子体密度比较低;主要发生物理反应,40kHz的等离子体会改变被清洁表面性质,容易对产品表面造成电子损伤,主要是应用在污染比较重而且不容易受到电子损伤的。
b)激发频率为13.56MHz的等离子体为射频等离子体,其等离子体的密度,具有的能量较高;,既发生化学反应也发生物理反应,大多应用在半导体的生产过程,清洗作用介于其他两种频率激发的等离子体之间。
)激发频率为2.45GHz的等离子体为微波等离子体,微波等离子体具有高密度、高电离度、大体积、均匀、无电极污染、运行气压低、设备简单、参数易于控制等优点,其等离子体的离子浓度是三种中最高,主要发生化学反应,可以用在一些敏感元器件的清洗。
总的来说,不同频率的等离子清洗机在清洗效果和适用范围上各具特点。在选择时,需要根据具体的清洗需求和材料类型来确定合适的频率。同时,还需要注意调整其他参数如功率和氧气流量等,以优化清洗效果。
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