金徠JAV系列低溫等離子表面處理設(shè)備由真空腔體及高頻等離子電源、抽真空系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等部分組成。工作基本原理是在真空狀態(tài)下,等離子作用在控制和定性方法下能夠電離氣體,利用真空泵將工作室進行抽真空達到0.02-0.03mbar 的真空度,再在高頻發(fā)生器作用下,將氣體進行電離,形成等離子體(物質(zhì)第四態(tài))。高頻發(fā)生器提供能量使氣體電離成等離子態(tài)。等離子態(tài)顯著的特點是高均勻性輝光放電,根據(jù)不同氣體發(fā)出從藍(lán)色到深紫色的色彩可見光,材料處理溫度接近室溫。這些高度活躍微粒子和處理的表面發(fā)生作用,得到了表面親水性、拒水性、低摩擦、高度清潔、激活、蝕刻等各種表面改性。
等離子處理的工藝:
表面激活Surface Activation
表面清潔Surface Cleaning
顯微蝕刻Micro Etching
等離子接枝、聚合Plasma Polymerization
上述作用離子直接和處理物表面外層10 到1000A 厚度起作用,不影響材料其本身性能。
等離子處理的優(yōu)點:
1.環(huán)保技術(shù):等離子體作用過程是氣- 固相干式反應(yīng) ,不消耗水資源、無需添加化學(xué)藥劑,對環(huán)境無污染。
2.廣適性:不分處理對象的基材類型,均可進行處理,對金屬、半導(dǎo)體、氧化物和大多數(shù)高分子材料,如聚丙烯、聚脂、聚酰亞胺、聚氯乙烷、環(huán)氧、甚至聚四氟乙烯等都能很好地處理,并可實現(xiàn)整體和局部以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的清洗改性。
3.溫度低:接近常溫,特別適于高分子材料,比電暈和火焰方法有較長保存時間和較高表面張力。
4.功能強:僅涉及高分子材料淺表面(10 -1000A ),可在保持材料自身特性的同時,賦予其一種或多種新的功能;
5.低成本:裝置簡單,易操作維修,可連續(xù)運行,往往幾瓶氣體就可以代替數(shù)千公斤清洗液,因此清洗成本會大大低于濕法清洗。
6.全過程可控工藝:所有參數(shù)可由電腦設(shè)置和數(shù)據(jù)記錄,進行質(zhì)量控制。
7.處理物幾何形狀無限制:大或小,簡單或復(fù)雜,部件或紡織品,均可處理。
等離子清洗機分類
1.按反應(yīng)類型
等離子體與固體表面發(fā)生反應(yīng)可以分為物理反應(yīng)(離子轟擊)和化學(xué)反應(yīng)。物理反應(yīng)機制是活性粒子轟擊待清洗表面,使污染物脫離表面zui終被真空泵吸走;化學(xué)反應(yīng)機制是各種活性的粒子和污染物反應(yīng)生成易揮發(fā)性的物質(zhì),再由真空泵吸走揮發(fā)性的物質(zhì)。
以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗,也叫做濺射腐蝕(SPE)或離子銑(IM),其優(yōu)點在于本身不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),清潔表面不會留下任何的氧化物,可以保持被清洗物的化學(xué)純凈性,腐蝕作用各向異性;缺點就是對表面產(chǎn)生了很大的損害,會產(chǎn)生很大的熱效應(yīng),對被清洗表面的各種不同物質(zhì)選擇性差,腐蝕速度較低。以化學(xué)反應(yīng)為主的等離子體清洗的優(yōu)點是清洗速度較高、選擇性好、對清除有機污染物比較有效,缺點是會在表面產(chǎn)生氧化物。和物理反應(yīng)相比較,化學(xué)反應(yīng)的缺點不易克服。并且兩種反應(yīng)機制對表面微觀形貌造成的影響有顯著不同,物理反應(yīng)能夠使表面在分子級范圍內(nèi)變得更加“粗糙”,從而改變表面的粘接特性。還有一種等離子體清洗是表面反應(yīng)機制中物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)都起重要作用,即反應(yīng)離子腐蝕或反應(yīng)離子束腐蝕,兩種清洗可以互相促進,離子轟擊使被清洗表面產(chǎn)生損傷削弱其化學(xué)鍵或者形成原子態(tài),容易吸收反應(yīng)劑,離子碰撞使被清洗物加熱,使之更容易產(chǎn)生反應(yīng);其效果是既有較好的選擇性、清洗率、均勻性,又有較好的方向性。
典型的等離子體物理清洗工藝是氬氣等離子體清洗。氬氣本身是惰性氣體,等離子體的氬氣不和表面發(fā)生反應(yīng),而是通過離子轟擊使表面清潔。典型的等離子體化學(xué)清洗工藝是氧氣等離子體清洗。通過等離子體產(chǎn)生的氧自由基非?;顫?,容易與碳?xì)浠衔锇l(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳和水等易揮發(fā)物,從而去除表面的污染物。等離子
2.按激發(fā)頻率分類
常用的等離子體激發(fā)頻率有三種:激發(fā)頻率為 40kHz的等離子體為超聲等離子體,13.56MHz的等離子體為射頻等離子體,2.45GHz的等離子體為微波等離子體。
不同等離子體產(chǎn)生的自偏壓不一樣,超聲等離子體的自偏壓為1000V左右,射頻等離子體的自偏壓為250V左右,微波等離子體的自偏壓很低,只有幾十伏,而且三種等離子體的機制不同。超聲等離子體發(fā)生的反應(yīng)為物理反應(yīng),射頻等離子體發(fā)生的反應(yīng)既有物理反應(yīng)又有化學(xué)反應(yīng),微波等離子體發(fā)生的反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)。超聲等離子體清洗對被清潔表面產(chǎn)生的影響zui大,因而實際半導(dǎo)體生產(chǎn)應(yīng)用中大多采用射頻等離子體清洗和微波等離子體清洗。
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