高能等离子体流施加到被清洗表面以达到等离子体清洗的目的

2016-12-16

直接把高能等离子体流施加到被清洗表面以达到等离子体清洗的目的。例如：用氧气等离子体可以使有机物沉积被氧化掉；用惰性的氩气等离子体可以使颗粒污染被机械地冲洗掉，等等。宽范围的选择气体种类，可以满足很多等离子体清洗的要求。

 频射场区中离子的物理加速促进了清洗工艺。事实上，等离子体的强度直接决定于：
1）反应器的几何尺寸
2）产生等离子体的频射电源
3）气体的流速
4）真空泵的抽速
5）真空度
6） 使用的反应物和稀释气体
 
等离子清洗设备的类型
形成等离子体的基本因素是低于大气压状态的气体放电。反应室的尺寸有各种各样的形式，电极的结构取决于样品托盘和常规的反应室结构。

三种流行的设计是：
（1）感应耦合“桶式”反应室
（2）电容耦合“平行平板”反应室
（3）“顺流”反应室
这三种类型的反应室都可以用频射和微博电源产生等离子体。
感应耦合“桶式”反应室
一种早期设计成“桶式”反应室的等离子体清洗机，频射能量在反应室外壁和内部电中性有孔的法拉第笼之间流动。等离子体在桶的内壁和法拉第笼外壁之间产生。
这个有孔的笼是电中性的（不接地），它仅仅形成一个机械的屏障阻挡等离子体进入工作区，容许一些亚原子种类的混合物进入负载区。这样从电源方向看起来，有孔的法拉第鞘和工作区像是一个感应电容。
  因此，电源的匹配网络必须予先调节好，才能符合每一个不同的工作负载。获得均匀清洗效果。还有，由于气体的原子必须通过从内鞘到工作负载这一段厂距离，这种方法的清洗效率非常低。并且工作区中样品的外边得到更多的处理，而样品中间得到的少。
  由于以上的原因，工业已经很少使用这种等离子体清洗技术。
电容耦合平行平板反应室
   在这种方法中，样品杯直接地放置在一个电极上。平行平板的结构产生了一个均匀的等离子体覆盖样品负载，样品收到磁、RF、电子、x射线、光子的轰击。工作区会产生热能。

平行平板荣幸顺流反应室
  这种设计师学习了上面所描述的技术产生的结果。工程师设想一个理想的、适应广泛的等离子体清洗机都应该包括什么内容。他们理想的状态如下：
1.    应该有一个均匀的等离子体区，使样品的边缘和中心具有相同的清洗均匀性。
2.    不管负载的轻重，系统电源的设定应该是不受约束的。设定值不管放在一个样品或放慢样品都应该是一个值。
3.    设备应该具有尽可能的生产能力。
4.    在等离子体工艺期间，即使是大多数敏感器件也不发生电子损伤。

以上看起来是不可能达到的目标，因为这些理想的状态好像有一些冲突。经过一些工程师的努力，“顺流等离子体”的概念被创造出来，清洗样品放置在容性负载的外面，这样解决了上面的第二个问题。

 平行平板的结构（替代桶式）提供了一个在所有样品便面均匀的等离子体，并且难呢过提供最大的样品装载能力，因此满足（1）和（3）的要求
下电极接地（电中性）确保有所的高能电子不能接触到样品的表面，第（4）点也被照顾到了。
这种等离子清洗机是现在流行的，可以满足比较苛刻的清洗工艺要求。