对真空(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,只要采用了惰性气体作为工艺气体,都不可避免产生溅射。在普通产品或材料当中,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,溅射现象则越少越好。

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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:

在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。

S即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。

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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。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。而当使用圆柱式电极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。

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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。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。

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,都是非常重要的。