等离子体表面处理仪工作原理

等离子体(plasma)又叫作电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质。等离子体表面处理仪的作用和效果包括：物理刻蚀、化学改性、主体材料表面聚合、等离子体聚合。等离子体表面处理仪原理图如下：

等离子体表面处理仪原理图

等离子体表面处理仪原理：

等离子体表面处理仪的工作原理如下：在真空环境中提供电场，在电场的作用下，带正电的电荷和电子等相互碰撞电离进行辉光放电形成等离子体。电离产生的活性基团携带巨大的动能，可以破坏材料表面的化学键及分子间作用力，与断键的离子或独立的分子发生化学反应。

等离子体与材料表面发生的的物理过程和化学反应与等离子体类型、参与反应的粒子、等离子体状态参数、基底材料表面的状态都有关系，十分复杂。等离子体表面处理是通过足够大的能量对气相物质进行电离，使其成为电子、离子、中性基团、分子等等离子体的状态，并利用这些活化基团处理材料表面的过程。等离子体与材料表面作用的过程如下所示：

1）解吸:当等离子体与基底表面接触时,将能量传递给吸附在基地表面的污染原子或分子,使污染物间的分子间作用力或者化学键解离，通过控制惰性气体解吸这些污染小分子团，离开反应室。整个过程的能量转移过程是通过离子、电子、光子以及中性粒子作为载体的。

（2）复合：等离子体解离将电子加速轰击器壁表面,因此反应室器壁带负电,这就致使部分带正电荷的等离子体由于电荷作用向带负电的器壁表面迁移。

（3）激发:携带能量的入射电子与基底表面的电子发生弹性碰撞,电子将被激发到更高的能级或击穿产生电离。电子还可激发基底固态材料中电子产生振荡。

（4）溅射:电离后的等离子体与基地表面发生化学物理作用时存在能量和动量转换的过程。入射粒子的动能将能量传递给基底表面的原子,使原子获得足够大的动能，当这个动能超过束缚能时即被溅射出来。

（5）注入:携带一定能量的等离子体轰击基底固体表面,将固体表面原子或电子结合情况破坏，从而与基底内原子结合,这种引起基底院子结构变化的过程称为注入。即对基底表面的分子摩尔量增加。

（6）刻蚀:等离子体与基底表面分离的原子或分子结合生成的产物具有挥发性，这些复合产物将通过惰性气体的携带从反应室挥发，这个过程称为刻蚀.等离子体处理的特点是：使用数控技术自动化操作，对于气体通量，真空度以及反应时间的控制很精确。另外等离子体操作不会对基底表面产生二次污染，其复合产物被惰性气体携带排出也具有环境友好性。

等离子体表面处理技术的特点是对基体没有选择性，可囊括金属材料、绝缘体材料、甚至高分子有机物等。并可利用等离子体的各向异性实现对整体和局部结构的清洗。