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plasma清洗原理介绍

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-05-04
plasma是除固液气外的物质存在的第四种状态,是由原子以及正负电子组 成的具有导电特性的离子化气体物质。plasma清洗,最早始于20世纪初,是利用等离子体的特性与物质相互作用达到去除表面物质的一种工艺。plasma清洗机主要用于各种电子元件的制造、光学、航空航天等领域。

Plasma清洗原理如下:


plasma清洗机的工作原理主要是利用等离子体中活化基团的“活化作用”去除基底表面污染物的过程。plasma清洗机是通过在真空环境中操作的,气体的释放和抽离都可实现在短时间内彻底转移,清洗污染物的量级达到分子级。

plasma清洗通常包括以下过程:


(1)无机气体被轰击激发为电子、离子中性粒子等等离子态气相物质被吸附在固体表面。
(2)被吸附的等离子基团与基底表面分子或原子发生化学反应生成复合基团分子,通过惰性气体携带反应残余物脱离基底表面。
plasma清洗技术的特点是对基体没有选择性,可囊括金属材料、绝缘体材料、甚至高分子有机物等。并可利用等离子体的各向异性实现对整体和局部结构的清洗。
plasma清洗机原理图
plasma清洗机原理图

 
如上图1所示,plasma清洗机的工作机制如下:在真空环境中提供电场,在电场的作用下,带正电的电荷和电子等相互碰撞电离进行辉光放电形成等离子体。电离产生的活性基团携带巨大的动能,可以破坏材料表面的化学键及分子间作用力,与断键的离子或独立的分子发生化学反应。在半导体工艺中,通过控制氧气和氩气的通量,使具有强氧化性的氧等离子体与硅片表面的残留光刻胶发生氧化反应,生成气相结合物脱离硅片表面,达到清洁表面的作用。当等离子体具有很强的腐蚀性时,可以很好地达到刻蚀材料表面的目的,且由于腐蚀性的等离子体都具有各向异性,其刻蚀效果也具有易控制、质量高的特点。plasma清洗处理速度快,可达到每秒穿透几个纳米的厚度。对于只有原子层厚度的二维材料来说,plasma清洗机可以较好地清除其表面污染物。

plasma清洗材料表面有机物质的原理如下:在真空的环境下,基底材料受到等离子体轰击后,瞬间进入高温环境,基底表面有机物迅速蒸发或升华成气相,快速被击穿并通过抽真空带出反应腔。

plasma清洗除具有清洁功能外,还可根据需要改变特定材料表面的性能。其原理是通入等离子体,使基底表面的原子、分子的化学键发生断裂、重组以形成新的化学组成的表面材料。

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