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真空等離子清洗機(jī)是一種利用等離子體技術(shù)進(jìn)行表面清洗的設(shè)備，其基本工作原理是在等離子清洗機(jī)內(nèi)部形成真空環(huán)境，通過起輝產(chǎn)生高能量的等離子體，對(duì)樣品表明進(jìn)行轟擊，達(dá)到去除表面油污、氧化物、灰化表面有機(jī)物等，從而實(shí)現(xiàn)表面處理、清洗和刻蝕等目的。

真空等離子清洗機(jī)工作原理

真空等離子清洗機(jī)工作原理的核心部分在于如何產(chǎn)生等離子體。等離子體（plasma）被認(rèn)為是除過固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)存在的第四狀態(tài)，是由正、負(fù)離子和中性粒子組成的集合體，整體表現(xiàn)為電中性。通常其產(chǎn)生的方法是利用氣體放電原理激勵(lì)氣體使氣體電離，發(fā)生輝光放電從而產(chǎn)生等離子體。其工作原理是給氣體環(huán)境施加電場(chǎng)，使得氣體內(nèi)的自由電子加速到高能量與原子或分子發(fā)生碰撞使其電離，從而生成等離子體。等離子體中包含大量的離子、電子、原子和活性分子(自由基)。

目前常見的真空等離子清洗機(jī)，有三種產(chǎn)生等離子體的方式，即射頻電容耦合等離子體裝置和電感耦合等離子體產(chǎn)生裝置，微波等離子體產(chǎn)生裝置。下面簡(jiǎn)要介紹一下這三種真空等離子清洗機(jī)的工作原理。

基于射頻的真空等離子清洗機(jī)工作原理

(1) 基于射頻的真空等離子清洗機(jī)包括電容耦合等離子清洗機(jī)和電感耦合等離子清洗機(jī)。電容耦合等離子清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.1所示。其原理是通過一個(gè)圓形平板電極輸入射頻功率形成電場(chǎng)電離氣體產(chǎn)生等離子體，此方式的優(yōu)點(diǎn)是平行電極間電場(chǎng)分布均勻，所以產(chǎn)生的等離子體均勻性高。這種等離子體產(chǎn)生裝置廣泛用于刻蝕、材料加工及表面清洗等方面，特別是在小尺寸精密納米電子器件結(jié)構(gòu)刻蝕方面有著大規(guī)模的應(yīng)用。

圖1-1 電容耦合等離子清洗機(jī)的工作原理示意圖

(2) 電感耦合等離子清洗機(jī)是一種將通過隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流作為能量來源激發(fā)產(chǎn)生等離子體的裝置。裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2所示，其原理是把射頻電源的能量輸送給非諧振感應(yīng)線圈，使其發(fā)生耦合從而產(chǎn)生等離子體。這種方式具有無電極和外加磁場(chǎng)與產(chǎn)生的等離子體密度高等優(yōu)點(diǎn)。

圖 2.2 電感耦合等離子清洗機(jī)工作原理示意圖

基于微波的真空等離子清洗機(jī)工作原理

基于微波的等離子清洗機(jī)是將微波能量傳遞給氣體分子，傳遞給氣體分子，由此使氣體分子電離產(chǎn)生等離子體，再經(jīng)過磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用，束縛住了等離子體中的其他粒子，等離子體最終流入到工藝腔體內(nèi)。微波發(fā)生裝置和射頻發(fā)生裝置相比的優(yōu)勢(shì)在于：等離子體的產(chǎn)生和工作區(qū)域不在同一個(gè)區(qū)域，所以得到的等離子體中自由基濃度更高；微波發(fā)生器以表面波的形式激發(fā)等離子體，比射頻的工作頻率高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，所以產(chǎn)生的等離子體電離度高；微波等離子體裝置工作要求的真空度比射頻的要求低。

目前市面上各式各樣的真空等離子清洗機(jī)開始廣泛被使用，但其所應(yīng)用的基本工作原理都是一樣的，即通過氣體放電形成等離子體。