等离子体清洗机设备产生等离子体的方式介绍

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-10-31

等离子体清洗是利用活性粒子的物理化学作用，或与物体表面的污染物发生反应生成可挥发的物质，或高能量轰击去除表面污染物，由于不使用强酸、强碱等溶液，工艺简单、经济环保。等离子体清洗机产生等离子体的方式和设备结构也不断改进和发展，从最初的直流辉光放电，到中期的射频等离子体，再到微波等离子体、脉冲等离子体，形成了种类齐全的等离子体清洗系列产品，逐渐成为工业清洗中非常受欢迎的工艺。

等离子体的产生原理

产生等离子体的情形有很多种，主要概括为两类：一类是自然界中产生的等离子体，比如地球高空中的等离子体层自然产生的等离子体；另一类是人工产生等离子体，也就是说利用外界能量使气体分子、原子产生电离，并且不需要将所有的分子、原子都电离成电子、离子。其中，人为产生等离子体最为方便的方法是将两极板通过射频电压源来驱动，当施加的电压足够大时，就可击穿气体，使得电流可在两极板间流动，这之间的低压气体放电产生等离子体。它的原理是：在超低压环境下，游离于气体中的自由电子在射频电场的作用下被加速成高能电子，从而与其他气体分子发生碰撞使其电离，然后电离出的电子又与其他的气体分子产生碰撞，造成连锁碰撞反应，最后产生大量的等离子体。当外加的电压大于气体分子的击穿电压时，在等离子体发生器的腔室中可以连续产生等离子体。

等离子体清洗机的两种放电模式

等离子体清洗机依据其放电模式的不同分为电感耦合等离子体（ICP）、电容耦合等离子体（CCP）及微波等离子体。其中，微波等离子体因其极高的电源频率而很少被使用，所以我们仅对ICP和CCP进行简单的说明。

电感耦合式（Inductive Coupled Plasma）等离子体清洗机
1884年，希托夫在真空管外绕了一圈线圈，然后用莱顿瓶激发线圈，观察到了放电的现象，这也是ICP早期研究的雏形，如图1-1所示。它的原理是当有高频电流通过ICP装置中的线圈时，产生轴向磁场，磁场再在圆柱形腔室内产生感生电场，在低压环境下，气体中的电子被加速，产生一连串碰撞，最终产生等离子体。ICP的特点是结构简单，在反应腔室内不安置电极，其使用的射频电源一般为0.5MHz的低频电源或13.5MHz的中频电源，这样产生的等离子体密度较高，因而具有较高的的化学活性，被广泛应用于半导体工艺生产中。

图1-1 电感耦合等离子体清洗机放电示意图

电容耦合式（Capacitance Coupled Plasma）等离子体清洗机
CCP的工作原理与ICP不同（如图1-2所示），在CCP反应器中，将两极板与射频电源相连接，并在两平行金属极板之间通入气体，当施加的电压大到可以击穿所通的气体，电流就会在两金属极板之间流动，造成气体放电的现象，从而产生了等离子体。CCP的优势是体积小，两金属极板之间的距离只有几厘米，等离子体密度较低，具有稳定、均匀的特点，因而被广泛使用在材料表面清洗和半导体刻蚀工艺过程中。