等離子體清洗機設備產(chǎn)生等離子體的方式介紹

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

等離子體清洗是利用活性粒子的物理化學作用，或與物體表面的污染物發(fā)生反應生成可揮發(fā)的物質，或高能量轟擊去除表面污染物，由于不使用強酸、強堿等溶液，工藝簡單、經(jīng)濟環(huán)保。等離子體清洗機產(chǎn)生等離子體的方式和設備結構也不斷改進和發(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射頻電壓源來驅動，當施加的電壓足夠大時，就可擊穿氣體，使得電流可在兩極板間流動，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，最后產(chǎn)生大量的等離子體。當外加的電壓大于氣體分子的擊穿電壓時，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。

等離子體清洗機的兩種放電模式

等離子體清洗機依據(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ICP和CCP進行簡單的說明。

電感耦合式（Inductive Coupled Plasma）等離子體清洗機
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。它的原理是當有高頻電流通過ICP裝置中的線圈時，產(chǎn)生軸向磁場，磁場再在圓柱形腔室內(nèi)產(chǎn)生感生電場，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的特點是結構簡單，在反應腔室內(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活性，被廣泛應用于半導體工藝生產(chǎn)中。

圖1-1 電感耦合等離子體清洗機放電示意圖

電容耦合式（Capacitance Coupled Plasma）等離子體清洗機
CCP的工作原理與ICP不同（如圖1-2所示），在CCP反應器中，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，當施加的電壓大到可以擊穿所通的氣體，電流就會在兩金屬極板之間流動，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，因而被廣泛使用在材料表面清洗和半導體刻蝕工藝過程中。