水平式（CCP）等離子清洗機(jī)工作原理及其示意圖

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)表時間：2022-11-14

水平式等離子清洗機(jī)：在平行板電極兩端施加13.56M的高頻功率，通入工作氣體，在該頻率的持續(xù)激勵下，產(chǎn)生等離子體，因平行電極板結(jié)構(gòu)與電容器類似，故這種在平行電極兩端產(chǎn)生的等離子體的等離子清洗設(shè)備被稱之為水平式等離子清洗機(jī)。

水平式等離子清洗機(jī)腔體示意圖

等離子體概述

等離子體即“電離了的氣體”，又稱“物質(zhì)的第四態(tài)”。通常情況下，等離子體中存在電子、正離子和中性粒子等成分，中性粒子中又包含有分子、原子和原子團(tuán)等。無論是部分電離還是完全電離了的氣體，在某些方面跟普通氣體有相似之處，但主要性質(zhì)卻發(fā)生了本質(zhì)變化。在等離子體中，電離度超過千分之一，其行為主要由電子和離子之間的庫倫力所支配，所以“電離了的氣體”是一種導(dǎo)電率很高的導(dǎo)電流體，它的運動受電磁場的影響非常明顯。鑒于在這種聚集態(tài)中，電子的負(fù)電荷總數(shù)和離子的正電荷總數(shù)在數(shù)值上相等，所以等離子體在宏觀上呈電中性。

當(dāng)前常用低溫等離子體發(fā)射源可分為：容性耦合射頻源、感性耦合射頻源、微波電子回旋共振源和螺旋波源。其中，容性耦合射頻（CCP）源的結(jié)構(gòu)簡單、能在低輸入功率下產(chǎn)生大面積低溫等離子體，從而被優(yōu)先選擇于制備低溫等離子。

水平式等離子清洗機(jī)工作原理

工業(yè)生產(chǎn)中用到的的水平式等離子清洗機(jī)就是使用容性耦合（CapcitvielyCoupledPlasma，CCP）射頻放電來產(chǎn)生等離子體，其放電結(jié)構(gòu)如圖1所示，由兩部分組成：放電腔室和兩塊金屬極板，一塊極板需要牢固的接地，另一塊極板經(jīng)匹配器連接到等離子體源上，這就組成了平行板式容性耦合等離子體，這種結(jié)構(gòu)的原型最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代。當(dāng)電源接通后,放電腔內(nèi)的兩平板電極組成的電容結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生高頻電場，電子在電場的作用下被賦能，做快速的往復(fù)運動，激發(fā)原子放電。由于電子的平均自由程要比放電腔室的尺寸大得多，這些電子會轟擊在極板上并產(chǎn)生二次電子發(fā)射，從而獲得電子倍增，這些金屬極板上產(chǎn)生的二次發(fā)射電子將穩(wěn)定地維持這種放電并起主要作用，而由氣體電離所產(chǎn)生的二次發(fā)射電子起次要作用。

圖一水平式等離子清洗機(jī)原理示意圖

CCP典型放電條件：①壓強(qiáng)10Pa-100Pa；②電極間距1cm-5cm；③高頻功率20W-200W，生成等離子體密度約為10¹⁶m^-3量級

CCP放電優(yōu)勢：能夠較容易生成大口徑等離子體，放電現(xiàn)象較為穩(wěn)定。

圖1是常規(guī)CCP水平等離子清洗機(jī)的工作原理：通過利用匹配器和直流隔離電容將13.56MHz的射頻功率加到高頻電極A，這里匹配器的作用主要是保護(hù)射頻電源，以及保證該裝置在放電時獲得最佳的功耗。在這里值得一提的是:在實際工業(yè)應(yīng)用中，接地電極B的有效面積要大于高頻電極A的面積而形成非對稱放電。進(jìn)一步地，若期望使用等離子體對某材料進(jìn)行處理，此時基板應(yīng)置于電極A之上，因為電極A加載著射頻電源，此時會產(chǎn)生自給偏壓（負(fù)直流電壓），等離子體中的正離子會被電極鞘層加速而轟擊高頻電極A，從而對材料表面進(jìn)行改性。