等離子清洗機(jī)的工作原理是通過將注入氣體激發(fā)成等離子體，等離子體由電子、離子、自由基、光子以及其他中性粒子組成。由于等離子體中的電子、離子和自由基等活性粒子存在，其本身容易與固體表面發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)類型可以分為物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，物理反應(yīng)主要是以轟擊的形式使污染物脫離表面，從而被氣體帶走；化學(xué)反應(yīng)是活性粒子與污染物發(fā)生反應(yīng)，生成易揮發(fā)物質(zhì)再被帶走。在實(shí)際使用過程中，通常使用Ar氬氣來進(jìn)行物理反應(yīng)，使用O2氧氣或者H2氫氣來進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
氬氣等離子體參與的是表面反應(yīng)以物理反應(yīng)為主的等離子體清洗，也叫濺射刻蝕。氬離子在自偏壓或外加偏壓作用下被加速產(chǎn)生動能，然后轟擊到放在負(fù)電極上的被清洗樣品表面。氬離子撞擊表面時(shí)產(chǎn)生的巨大能量可清除附著污染物，轟擊產(chǎn)生的機(jī)械能可將污染物中的大分子化學(xué)鍵分離成小分子而汽化，隨后被抽走。氬氣本身是隋性氣體，等離子態(tài)的氬氣并不和樣品表面分子發(fā)生反應(yīng)，保持了被清洗物的化學(xué)純潔性，且腐蝕作用各向異性。
Ar+e－→Ar++2e－，Ar++沾污→揮發(fā)性沾污
在非反應(yīng)氣體中，氬氣和氦氣是常用的清洗氣體，其具有優(yōu)良的物理性質(zhì)，如擊穿電壓低并且等離子與其他氣體相比相當(dāng)穩(wěn)定，氬原子的電離能為15.75eV，氬等離子中含有大量的亞穩(wěn)態(tài)的氬原子，在物理反應(yīng)清洗中很具優(yōu)勢。
在清洗過程中還可以充入兩種或以上的混合氣體以得到更好的清洗效果。比如氬氣和氧氣的結(jié)合，氬離子采用物理轟擊被清洗表面污物，氧氣與表面污物發(fā)生氧化反應(yīng)，并且當(dāng)氬氣和氧氣分子一經(jīng)碰撞便可以使電荷轉(zhuǎn)換并結(jié)合，形成新的活性原理，使電離和離子能量得到很大程度的降低，同時(shí)會產(chǎn)生更多的活性粒子，此時(shí)，清洗效果已經(jīng)達(dá)到1+1>2的效果。
氬氣等離子清洗機(jī)的原理，就是利用氬氣產(chǎn)生活性氬等離子體清洗物件表面微粒污染物，活性氬等離子體轟擊被清洗件表面后產(chǎn)生的揮發(fā)性污染物會被真空泵排出 。
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