氧等離子體清洗機工作與清洗原理及其示意圖

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：2023-02-16

氧等離子體清洗機（Plasma cleaner）的基本工作原理是指工作腔內(nèi)通過機械泵抽至低真空，通入高純度氧氣的反應氣體，對氣體施加足夠的電壓使其發(fā)生電離起輝形成的高能量的等離子體狀態(tài)，等離子體是由高激發(fā)態(tài)的原子、分子、離子和自由基組成的，氧等離子體清洗機通過對樣品表面進行親水性的改性且在材料表面生成親水性的基團的同時可以清除掉表面有機污染物。

納恩科技-氧等離子體清洗機

氧等離子體清洗機結(jié)構(gòu)介紹

圖1-1是典型的氧等離子體清洗機的原理示意圖，它由5個模塊組成：真空系統(tǒng)、電源、匹配網(wǎng)絡(luò)、真空腔室和控制系統(tǒng)。各部分簡介如下：

圖1-1 氧等離子體清洗機原理圖

真空系統(tǒng)：低壓等離子體系統(tǒng)在0.1Torr到1Torr的壓力下工作，氣體連續(xù)流入反應器。因此，真空系統(tǒng)必須能夠保持這種壓力/流量狀態(tài)，并根據(jù)真空腔體的尺寸保持50cc/min至1000cc/min的進氣流量。
電源：為等離子體的產(chǎn)生提供電力支持。根據(jù)反應器的大小，所需功率范圍為100W-5000W。
阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)：通常是一個可調(diào)變壓器或pi網(wǎng)絡(luò)，它將等離子體的阻抗轉(zhuǎn)換為發(fā)電機所需的輸出阻抗。根據(jù)氣體、反應器設(shè)計和操作條件的不同，等離子體的阻抗可以在幾歐姆到幾千歐姆之間變化，并且它們的反應性非常強。匹配網(wǎng)絡(luò)的使用使得一個等離子體系統(tǒng)可以使用多種不同的氣體和工作條件。
真空腔體：它是一種壓力容器，設(shè)計用于支持等離子體的壓力/流量條件，將電能耦合到等離子體中，并容納待處理的材料。
系統(tǒng)控制器：它控制所有工藝變量，如氣體類型、壓力、氣體流量、功率大小和加工時間。

氧等離子體清洗機清洗原理

等離子體清洗工藝一般采用Ar、N2惰性氣體以及O2、H2活潑性氣體?？梢允菃我磺逑礆怏w、兩種或者多種混合清洗氣體?；顫娦詺怏w等離子體主要用于化學清洗，產(chǎn)生的等離子體具有很強的氧化性或還原性。材料表面的有機污染物和氧化物可以分別在含氧或含氫氣體等離子體下通過化學反應去除（如下圖所示），產(chǎn)生的可揮發(fā)性氣態(tài)物被真空系統(tǒng)抽離反應腔室。惰性氣體激發(fā)產(chǎn)生的等離子體主要通過物理轟擊清洗樣品表面，攜帶高能量的離子可以將污染物中大分子的化學鍵分解成小分子，小分子可以被真空系統(tǒng)抽離出反應室。

等離子體清洗原理

氧等離子體清洗機產(chǎn)生的低溫等離子體對襯底表面有四個主要影響：清除表面的有機污染物、通過燒蝕去除材料以增加表面積或去除弱邊界層、交聯(lián)或分支以增強表面的粘結(jié)性和表面活化以改善粘結(jié)界面的化學和物理相互作用。這四種效應同時發(fā)生，并且取決于處理條件和反應器的設(shè)計，這些效應中的一種或多種可能占據(jù)主導地位。等離子體處理襯底表面可以改變襯底表面化學性質(zhì)，引入活性官能團，如羧基、氨基、甲基和羥基。