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等離子體是一種由離子、電子和中性粒子組成的一種電離態(tài)氣體，其中中性粒子主要包括分子、原子和自由基團，等離子體宏觀(guān)上呈現電中性。在等離子體表面清洗工藝中，等離子體中包含的離子、電子和自由基團等中性粒子在工藝中會(huì )產(chǎn)生不同的效果。電子的質(zhì)量小，電子的移動(dòng)速度比離子快很多，電子比離子更早到達待清洗表面并使物體表面帶負電荷，有利于進(jìn)一步激活反應，另一方面，電子與待清洗表面物質(zhì)的碰撞會(huì )產(chǎn)生激發(fā)態(tài)中性原子或自由基團，達到清洗的目的;離子的作用通常指陽(yáng)離子的作用，陽(yáng)離子在電場(chǎng)中加速，動(dòng)能提高，到達待清洗表面的陽(yáng)離子的動(dòng)能很大足以撞擊和去除附著(zhù)在待清洗表面的物質(zhì)，對物體表面起到清洗的作用;激發(fā)態(tài)下的自由基團具有較高的能量，很容易和待清洗表面物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應形成新的物質(zhì)或自由基，新的自由基又進(jìn)一步和待清洗表面物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應，達到清洗的效果;另外，等離子體中的發(fā)射光具有較強的光能，可以使待清洗物體表面的物質(zhì)分子鍵斷裂斷裂達到清洗的作用。

常規等離子體清洗中，工件與等離子體發(fā)生器的距離非常近，等離子體中包含的電子、離子和激發(fā)態(tài)自由基團對工件的處理都有影響。

遠程等離子清洗原理

等離子體包含的電子、離子、激發(fā)態(tài)自由基團等中性粒子會(huì )在復合過(guò)程中消失，復合的過(guò)程包括正離子與負離子復合、電子與正離子復合和自由基團與自由基團的復合等，電子與離子復合，負離子與正離子的復合速率為10^-7cm³/s，激發(fā)態(tài)自由基團復合速率為10^-33cm³/s。遠程等離子清洗技術(shù)利用等離子體中不同粒子的復合速度不同，將工件放在遠離等離子體發(fā)生器的位置上，等離子體從等離子體發(fā)生區域到達待清洗工件表面的過(guò)程中，電子和離子復合速度快，濃度逐漸降低，自由基團等中性粒子復合速度更慢，濃度逐漸升高。到達工件表面的等離子體主要通過(guò)自由基團等中性粒子與工件表面發(fā)生化學(xué)反應達到清洗的效果，可以減少離子轟擊紫外輻射對工件表面的損傷，反應溫和，副反應少，可控性強。

遠程等離子清洗,最顯著(zhù)的特點(diǎn)就是等離子體產(chǎn)生區域和反應區域不在同一個(gè)腔體，遠程等離子體源所用于的清洗平臺將發(fā)生腔體與反應腔體分離,其結構如圖1所示。等離子體的產(chǎn)生和與待清洗樣件的反應是在不同的腔室內完成的。反應氣體進(jìn)入等離子體激發(fā)腔室內,在外加電場(chǎng)的作用下被電離產(chǎn)生等離子體,然后通過(guò)管道或者特定的過(guò)濾裝置進(jìn)入反應腔室。由于帶電粒子在傳輸過(guò)程中會(huì )被管道器壁或者特定的裝置過(guò)濾掉,中性的自由基會(huì )進(jìn)入反應腔室與清洗樣件表面的污染物進(jìn)行反應。因為沒(méi)有帶電粒子,整個(gè)反應過(guò)程不會(huì )造成反應腔體的損壞。

圖1 遠程等離子清洗原理示意圖