大氣等離子清洗機(jī)的技術(shù)發(fā)展歷程
當(dāng)前，微電子工業(yè)中應(yīng)用到的等離子清洗機(jī)大多是在真空條件下來(lái)完成的，真空環(huán)境的等離子清洗機(jī)對(duì)產(chǎn)品表面處理均勻性提供了保證。但是，真空等離子清洗機(jī)為滿(mǎn)足真空條件，所需要的投入在整個(gè)項(xiàng)目的投資方面占了很大的比例。因此，為了擺脫對(duì)真空環(huán)境的依賴(lài)，在大氣壓條件下獲得均勻放電等離子體的問(wèn)題在20世紀(jì)80~90年代被提到了議事日程，并在全球范圍內(nèi)形成了巨大的研究熱潮，為大氣等離子清洗機(jī)的發(fā)展提供了良好基礎(chǔ)，大氣等離子體有哪些發(fā)展節(jié)點(diǎn)呢？接下來(lái)為大家普及相關(guān)內(nèi)容：
1、大氣壓非熱力平衡態(tài)冷等離子體射流（n-TECAPPJ）裝置的前身
20世紀(jì)90年代初，Koinuma等開(kāi)發(fā)出了一種微束等離子體裝置。該裝置放棄了大面積均勻性的要求，在直徑2mm的范圍內(nèi)，采用CF()/He作為放電氣體和70W的射頻功率，在硅片上本得了5nm/s的刻蝕速率。這種裝置可以認(rèn)為是n-TECAPPJ所用裝置的前身。
由于其消耗的平均功率非常小，所產(chǎn)生的等離子體射流對(duì)環(huán)境以及被處理材料表面幾乎沒(méi)有什么熱效應(yīng)，因此可以將其稱(chēng)為“冷等離子體射流”。射頻與高頻放電等離子體的產(chǎn)生機(jī)理是有所不同的；從應(yīng)用的角度來(lái)看，高頻電源更便宜，相關(guān)裝置的設(shè)計(jì)與制造更間單，因此更實(shí)用，從近十年的文獻(xiàn)分析來(lái)看，這類(lèi)裝置的結(jié)構(gòu)大多采用了在惰性氣體%1(或以惰性氣體為主摻入一些活性氣體)氣流通道上形成DBD。
2 、等離子體zidan現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)以及相關(guān)研究的成果
2005年，Teschke等以及Kedzierski等發(fā)表了兩篇論文，展示了用ICCD(像增強(qiáng)電荷耦合傳感器)拍攝的氦大氣壓等離子體射流的照片，發(fā)現(xiàn)了“等離子體zidan”(plasma bullets)的現(xiàn)象。自此有關(guān)等離子體zidan相關(guān)的研究論文如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)，Lu和Laroussi發(fā)現(xiàn)等離子體zidan現(xiàn)象與具體的電極構(gòu)型無(wú)關(guān)，同時(shí)為了解釋這種發(fā)生在氦氣流通道中的等離子體zidan現(xiàn)象，提出了一種光子預(yù)電離機(jī)制，但仍有很多相關(guān)問(wèn)題未得到解決。
2008年Sands等發(fā)現(xiàn)得出射流區(qū)與DBD區(qū)的放電應(yīng)該是互相獨(dú)立的。Jiang等通過(guò)一系列專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)了這一觀點(diǎn)，并明確指出：等離子體射流本質(zhì)上是通過(guò)高壓電極邊緣的非均勻電場(chǎng)在氦氣流通道中形成的電暈放電，雖然實(shí)驗(yàn)采用了 DBD構(gòu)型，但射流其實(shí)與DBD無(wú)關(guān)！為了證明這一觀點(diǎn)，他們演示了單電極以及裸電極構(gòu)型裝置，產(chǎn)生了完全類(lèi)似的等離子體射流。不僅如此，他們的實(shí)驗(yàn)還表明，采用了如Teschke等的共軸DBD構(gòu)型的等離子體射流裝置所產(chǎn)生的放電應(yīng)該有三個(gè)等離子體區(qū)。
3、實(shí)驗(yàn)測(cè)量得出影響射流長(zhǎng)度的條件
等離子體zidan的速度是人們比較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題，雖然Teschke等早在2005年就已經(jīng)指出，等離子體zidan是一種電驅(qū)動(dòng)效應(yīng)，與氣流無(wú)關(guān)，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)實(shí)驗(yàn)條件下氣體流速僅約10m/s，比上述zidan的速度小3~4個(gè)數(shù)量級(jí)，但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氣體流速對(duì)等離子體zidan所形成的射流在空氣中的長(zhǎng)度有決定性的影響。
孫姣等最早報(bào)道了氣體流速與射流長(zhǎng)度的關(guān)系。通過(guò)采用一種焓探針來(lái)測(cè)量流出石英管的氣體的軸向流速，他們發(fā)現(xiàn)無(wú)論是氦氣還是氬氣產(chǎn)生的等離子體射流的長(zhǎng)度，在氣體處于層流狀態(tài)下時(shí)，幾乎與氣體流速成線(xiàn)性關(guān)系。 進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究表明，情況比該結(jié)論更復(fù)雜，除了氣體流量或流速外，驅(qū)動(dòng)電源的參數(shù)如電壓、頻率、脈沖寬度等在一定的條件下都會(huì)影響大氣射流等離子清洗機(jī)射流的長(zhǎng)度。
