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大气等离子清洗机的技术发展历程

发表时间: 2020-10-04 16:17:35

作者: 广东金徕科技有限公司

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真空等离子清洗机​为满足真空条件,投资很大,为了摆脱对真空环境的依赖,在大气压条件下获得均匀放电等离子体的问题在20世纪80~90年代被提到了议事日程,并在全球范围内形成了巨大的研究热潮,为大气等离子清洗机的发展提供了良好基础。

“真空等离子清洗机/

大气等离子清洗机的技术发展历程-广东金徕科技有限公司

当前,微电子工业中应用到的等离子清洗机大多是在真空条件下来完成的,真空环境的等离子清洗机对产品表面处理均匀性提供了保证。但是,真空等离子清洗机为满足真空条件,所需要的投入在整个项目的投资方面占了很大的比例。因此,为了摆脱对真空环境的依赖,在大气压条件下获得均匀放电等离子体的问题在20世纪80~90年代被提到了议事日程,并在全球范围内形成了巨大的研究热潮,为大气等离子清洗机的发展提供了良好基础,大气等离子体有哪些发展节点呢?接下来为大家普及相关内容:

1、大气压非热力平衡态冷等离子体射流(n-TECAPPJ)装置的前身

20世纪90年代初,Koinuma等开发出了一种微束等离子体装置。该装置放弃了大面积均匀性的要求,在直径2mm的范围内,采用CF(1%)/He作为放电气体和70W的射频功率,在硅片上本得了5nm/s的刻蚀速率。这种装置可以认为是n-TECAPPJ所用装置的前身。

由于其消耗的平均功率非常小,所产生的等离子体射流对环境以及被处理材料表面几乎没有什么热效应,因此可以将其称为“冷等离子体射流”。射频与高频放电等离子体的产生机理是有所不同的;从应用的角度来看,高频电源更便宜,相关装置的设计与制造更间单,因此更实用,从近十年的文献分析来看,这类装置的结构大多采用了在惰性气体(或以惰性气体为主掺入一些活性气体)气流通道上形成DBD。

2 、等离子体zidan现象的发现以及相关研究的成果

2005年,Teschke等以及Kedzierski等发表了两篇论文,展示了用ICCD(像增强电荷耦合传感器)拍摄的氦大气压等离子体射流的照片,发现了“等离子体zidan”(plasma bullets)的现象。自此有关等离子体zidan相关的研究论文如雨后春笋般涌现出来,Lu和Laroussi发现等离子体zidan现象与具体的电极构型无关,同时为了解释这种发生在氦气流通道中的等离子体zidan现象,提出了一种光子预电离机制,但仍有很多相关问题未得到解决。

2008年Sands等发现得出射流区与DBD区的放电应该是互相独立的。Jiang等通过一系列专门设计的实验进一步证实了这一观点,并明确指出:等离子体射流本质上是通过高压电极边缘的非均匀电场在氦气流通道中形成的电晕放电,虽然实验采用了 DBD构型,但射流其实与DBD无关!为了证明这一观点,他们演示了单电极以及裸电极构型装置,产生了完全类似的等离子体射流。不仅如此,他们的实验还表明,采用了如Teschke等的共轴DBD构型的等离子体射流装置所产生的放电应该有三个等离子体区。

3、实验测量得出影响射流长度的条件

等离子体zidan的速度是人们比较关心的一个问题,虽然Teschke等早在2005年就已经指出,等离子体zidan是一种电驱动效应,与气流无关,因为在大多数实验条件下气体流速仅约10m/s,比上述zidan的速度小3~4个数量级,但是实验发现气体流速对等离子体zidan所形成的射流在空气中的长度有决定性的影响。

孙姣等最早报道了气体流速与射流长度的关系。通过采用一种焓探针来测量流出石英管的气体的轴向流速,他们发现无论是氦气还是氩气产生的等离子体射流的长度,在气体处于层流状态下时,几乎与气体流速成线性关系。 进一步的实验研究表明,情况比该结论更复杂,除了气体流量或流速外,驱动电源的参数如电压、频率、脉冲宽度等在一定的条件下都会影响大气射流等离子清洗机射流的长度。



大气等离子清洗机的技术发展历程
真空等离子清洗机​为满足真空条件,投资很大,为了摆脱对真空环境的依赖,在大气压条件下获得均匀放电等离子体的问题在20世纪80~90年代被提到了议事日程,并在全球范围内形成了巨大的研究热潮,为大气等离子清洗机的发展提供了良好基础。
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