等离子体清洗需在真空腔中开展,因此可靠的真空系统是保障清洗效果的必要条件,而真空腔体往往会限制被清洗工件的尺寸。现有研究针对等离子体清洗的研究主要聚焦
在最优清洗参数、清洗机理及技术局限性等。
PLUTO-T等离子清洗机
在最优清洗参数的探究的同时往往会揭示其内在清洗机理。MOZETIČ用电感耦合射频发生器产生等离子体并在真空环境中清洗古银币,在射频功率为200W,气体压力为
100Pa,等离子体密度为2×1016m-3条件下清洗1h 后,古银币表面变干净,研究表明氢等离子体清洗是靠氢原子与氧、氯和硫发生化学反应,从而产生易挥发的分子。
同为古钱币的清洗,PRADHAN 等的研究趋向于物理溅射作用和化学反应作用的平衡。研究利用射频等离子体去除有机物及颗粒物,总结等离子体清洗过程中工作气体比
例对清洗效果的影响,研究指出在射频功率为50W,压力为20~100mTorr(1Torr=133.22Pa),时间为1h条件下,H2 和Ar 各占50%时物理溅射机制和化学刻蚀机制趋于
平衡,此时会带来良好的清洗效果。
等离子体清洗在工程生产中有十分重要的作用,ISABELL等发现经O2/Ar 等离子体清洗后的不锈钢样本可以很好的避免电子探针曝光带来的碳污染,该研究指出等离子体清
洗已成为制备电子显微镜样本的一个必要步骤,可将等离子体的应用扩展至表面科学及电子显微镜样本及附件的清洗中。
等离子体清洗的主要清洗机制分为物理溅射机制和化学反应机制,不同性质的工作气体会诱导不同的清洗机制,活泼气体如O2,H2 易诱发化学反应机制,而不活泼气体Ar,
N2,NF3,SF6则趋向诱导产生物理溅射机制。在物理溅射机制中活性粒子轰击待清洗表面,使污染物脱离表面,其优点是粒子本身不发生化学反应,可以避免被清洗工件的
二次污染,但可能对表面产生损害。在化学反应机制中活性粒子和污染物反应生成易挥发物质,再由真空泵吸走,其优点是清洗速度较高,选择性好,对清除有机污染物有效。