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射频溅射对等离子清洗机处理产品有影响吗?

返回列表 来源:普乐斯 浏览: 发布日期:2019-05-31 13:59【
文章导读:对于容性耦合放电的真空(低压)等离子清洗机而言,无论是直流辉光放电,还是交流高频放电,工作气氛只要是惰性气体,都会不可避免会产生溅射,对于普通产品或材料,微弱的溅射现象并不会影响基体的特性,但对于要求比较严格的产品,例如医疗器械,溅射现象越少越好。今天我们来探讨一下射频溅射以及其等离子清洗机处理产品的影响。
1.射频溅射的基本知识
等离子清洗机低压状态下射频自偏压在电极板周围产生自偏压鞘层,鞘层内的离子受自偏压的驱动会加速向极板运动,从而对极板材料产生溅射。设从外部入射到固体表面的粒子数为Nr,从固体表面被溅射出来的离子数为Ns,则溅射率S用公式表示为:
S=Ns/Nr
即S为每个入射粒子所打出来的粒子数。溅射率随着入射粒子的能量、种类以及固体的种类的状态而变化。当轰击固体表面的离子能量增大时,溅射率将从某能量值急剧增大,这种离子能量称为溅射阈值。
 
金属的溅射阈值大约在10~30eV的范围。离子能量增大到100eV之前,溅射率随之增加,在很宽的范围内,溅射率有极大值,然后就逐渐变小。例如对于300eV能量的Ar离子溅射Ti靶,其溅射效率为0.3,600eV能量的Ar溅射Ti靶效率为0.45,而对于300eV的氮离子注入Ti靶溅射效率比0.3小一点。当使用圆柱式射频振荡时,如果外电极接地,内电极上自偏压相对于外电极显负电性。内电极上自偏压会在内电极周围产生一个离子鞘,内电极材料被鞘内离子溅射。
 
为了增加RF溅射效率,一般在溅射靶材背面加上磁铁,称为射频磁控溅射。如图1电子在由磁场的靶表面回旋运动,靶表面上的等离子体密度增大,放电阻抗低,因此可以获得比普通极板RF溅射高10~100倍的溅射效率。在溅射的过程中,靶材通常温度很高,所以需要有水冷。
 
 磁控靶表面磁场分布及电子运动状态-等离子清洗机
图1 磁控靶表面磁场分布及电子运动状态
 
当使用圆柱式电极RF溅射时,若在中心电极上实行溅射,可将中心电极做成中空细圆筒,在圆筒内加人磁铁,实现中心电极磁控溅射。其结构如图2所示
圆柱极板放电棒状中心电极磁控示意图
图2  圆柱极板放电棒状中心电极磁控示意图
2.真空(低压)等离子清洗机的电极结构
容性耦合的射频真空(低压)等离子清洗机,无论是多层电极,亦或双层,基本上都采用铝合金作为电极,主要是因为金属铝具有良好的散热性能和对等离子体的耐候性,但是长期在等离子轰击下,电极表面仍然有铝原子逃逸出来。多层电极如图3所示
 
 真空(低压)等离子清洗机多层水平电极
 
图3 真空(低压)等离子清洗机多层水平电极
3.射频溅射对处理产品的影响
正是由于射频溅射会轰击出金属粒子,这些金属粒子会被附着在产品表面,形成污染,例如半导体引线框架,偶尔会发现金属注入的现象,打线质量受到影响;再例如医疗用高分子材料表面会残余金属原子,对人身使用会存在隐患等等。
 
为避免或减少射频溅射对产品的影响,等离子清洗机的腔体结构,电极板冷却以及工艺参数的优化,都非常的重要,后续我们将专门进行探讨。图4所示,电极板带水冷的射频真空(低压)等离子清洗机放电状态
等离子清洗机处理医疗导管的放电状态
 
图4 射频真空(低压)等离子清洗机处理医疗导管的放电状态

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