Plasma等离子清洗机的核心部件主要包括以下五大系统,各系统通过精密协同实现高效、稳定的等离子体生成与表面处理:
1. 真空腔室(反应室)
功能:作为等离子体生成与材料处理的封闭空间,提供高真空环境(通常达10⁻³~10⁻⁵Pa)。
材质:常用不锈钢或石英,具备耐腐蚀性、密封性和透光性(石英腔室适用于需要光学监测的场景)。
关键设计:
内置电极(平行板或环形结构)用于激发气体电离。
配备观察窗、进气口、排气口及样品台(可旋转或升降以适应不同形状工件)。
2. 等离子体发生器
功能:将输入电能转化为高频电磁场,激发气体电离形成等离子体。
核心组件:
射频电源:提供13.56MHz或40kHz等频率的交变电场(13.56MHz为行业标准,兼顾物理轰击与化学反应)。
匹配网络:调节电源与腔室阻抗匹配,防止能量反射导致设备损坏。
电极系统:通过电容耦合(CCP)或电感耦合(ICP)方式产生均匀等离子体。
3. 气体控制系统
功能:精确控制反应气体的种类、流量和混合比例,适应不同清洗需求。
组件:
气瓶与减压阀:存储Ar、O₂、N₂、CF₄等气体,通过减压阀稳定输出压力。
质量流量计(MFC):实时监测并调节气体流量(精度可达±1%)。
混合气体装置:将多种气体按工艺比例混合(如O₂/Ar混合气体用于氧化层去除)。
4. 真空系统
功能:维持腔室内高真空环境,确保等离子体稳定生成。
组件:
主真空泵:旋片式机械泵或干式泵(无油污染,适用于半导体行业)。
次级泵:分子泵或增压泵(用于极高真空需求,如纳米级表面处理)。
真空计:监测腔室压力,反馈至控制系统实现自动调节。
5. 控制系统
功能:集成硬件与软件,实现设备自动化运行与参数优化。
核心模块:
控制单元:支持半自动、全自动、PC电脑或触摸屏控制,预设工艺参数库。
传感器网络:监测温度、压力、等离子体密度等参数,确保处理稳定性。
安全模块:过压保护、漏电检测、紧急停机功能,保障操作安全。
协同工作原理
抽真空:真空泵将腔室压力降至设定值(如100Pa)。
通入气体:气体控制系统按比例释放反应气体(如O₂/Ar混合气体)。
激发等离子体:射频电源在电极间形成高频电场,气体电离生成等离子体。
表面处理:活性粒子(离子、自由基)轰击工件表面,去除污染物或改性。
排气与复位:处理完成后,真空泵排出废气,腔室恢复常压。
选型建议
小批量实验:选择桌面式设备,集成真空泵与简易控制系统。
工业量产:优先立式或大型腔室设备,配备高精度气体流量计与多电极阵列系统(如256点阵射频源,确保300mm晶圆表面均匀性达±3%)。
特殊材料处理:针对敏感材料(如聚酰亚胺),选择低频(40kHz)超声等离子体,减少物理损伤。