Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Плазмалық тазарту - газ түрлерінен жасалған энергетикалық плазма немесе диэлектрлік кедергілік разряд (ДБД) плазмасын пайдалану арқылы қабықтарды және ластаушы заттарды алып тастау. Аргон мен оттегі сияқты газдар, сондай-ақ ауа мен сутек/азот сияқты қоспалар қолданылады. Плазма төмен қысымдағы газды иондау үшін жоғары жиілікті кернеулерді (әдетте kHz-тен >MHz-ке дейін) қолдану арқылы жасалады (әдетте атмосфералық қысымның 1/1000 шамасында), дегенмен атмосфералық қысымдағы плазмалар қазір де кең таралған.
Plasma cleaning is the removal of impurities and contaminants from surfaces through the use of an energetic plasma or dielectric barrier discharge (DBD) plasma created from gaseous species. Gases such as argon and oxygen, as well as mixtures such as air and hydrogen/nitrogen are used. The plasma is created by using high frequency voltages (typically kHz to >MHz) to ionise the low pressure gas (typically around 1/1000 atmospheric pressure), although atmospheric pressure plasmas are now also common.
Әдістер
Плазмада газ атомдары жоғары энергиялық күйлерге қозғылады және иондалады. Атомдар мен молекулалар қалыпты, төменгі энергиялық күйлеріне "релаксацияланған" кезде олар жарық фотонын шығарады, бұл плазмамен байланысты сипаттамалық "жарық" немесе жарық болып табылады. Әр түрлі газдар әр түрлі түстер береді. Мысалы, оттегі плазмасы ашық көк түсті шығарады. Плазманың белсенді түрлеріне атомдар, молекулалар, иондар, электрондар, еркін радикалдар, метастабильдер және қысқа толқын ультрафиолет (вакуумдық УФ-қажетті сәуле немесе қысқаша VUV) диапазонындағы фотондар жатады. Бұл қоспа плазмаға салынған кез келген бетке әсер етеді. Егер газ оттегі болса, плазма тиімді, экономикалық, экологиялық таза әдіс болып табылады. VUV энергиясы беттік ластаушы заттардың көптеген органикалық байланыстарын (яғни CH, CC, C=C, CO және CN) бұзуда өте тиімді. Бұл жоғары молекулалық салмақты ластаушы заттарды бөлшектеуге көмектеседі. Екінші тазарту әрекеті плазмада пайда болған оттегі түрлерімен (O2+, O2−, O3, O, O+, O−, иондалған озон, метастабильді қозған оттегі және еркін электрондар) жүзеге асырылады. Бұл түрлер органикалық ластаушылармен әрекеттесіп, H2O, CO, CO2 және молекулалық салмағы төмен көмірсутектер түзеді. Бұл қосылыстар салыстырмалы түрде жоғары бу қысымына ие және өңдеу кезінде камерадан шығарылады. Нәтижесінде, бет өте таза болады. Сұлбада. 2, материал тереңдігіне қатысты көміртегі құрамы қыздырылған оттегімен тазартудан бұрын және кейін көрсетіледі [1]. Егер бөлшек күміс немесе мыс сияқты оңай тотығатын материалдардан құралса, онда өңдеу үшін аргон немесе гелий сияқты инертті газдар қолданылады. Плазманың белсенді атомдары мен иондары молекулалық құм жарығы сияқты әрекет етеді және органикалық ластаушы заттарды ыдыратады. Бұл ластаушылар өңдеу кезінде буланып, камерадан шығарылады. Олардың көбісі көмірқышқыл газы және аз мөлшерде көміртек оксиді және басқа да көмірсутектер бар көмірқышқыл газы және су буы сияқты аз мөлшерде газдар болып табылады. Органикалық заттардың толық жойылған-жоғылмағанын түйісу бұрышын өлшеу арқылы бағалауға болады. Органикалық ластаушы бар болған кезде судың құрылғымен жанасу бұрышы жоғары болады. Ластаушы заттарды алып тастау арқылы байланыс бұрышы таза субстратпен байланыс сипаттамасына дейін азаяды. Сонымен қатар, XPS және AFM көбінесе бетін тазалау және стерильдеуді растау үшін қолданылады. Егер өңделетін бет үлгілі өткізгіш қабатымен (металл, ITO) қапталса, плазмамен тікелей байланыста (микроаркаларға жиырылуға қабілетті) өңдеу деструктивті болуы мүмкін. Бұл жағдайда плазмада метастабильді күйге қоздырылған бейтарап атомдар арқылы тазартуды қолдануға болады. Кремний және ИТО қабаттарымен қапталған шыны үлгілердің бетіне дәл осындай қолданбалардың нәтижелері суретте көрсетілген. 3. Өмірлік. Емдеуден кейін су тамшысының байланыс бұрышы өңделмеген беткегі мәнінен төмен болады. Сұлбада. 4, шыны үлгі үшін тамшы табандылығының релаксация қисығы көрсетіледі. Дәріленбеген бетке түскен сол тамшының суреті Сұлбада көрсетілген. 4 кіріктірілген. Суретте көрсетілген деректерге сәйкес келетін бетінің серпілу уақыты. 4 - шамамен 4 сағат. Плазмалық күлдіру - бұл плазмалық тазартуды тек көміртегін жою үшін қолданатын процесс. Плазмалық күлдіру әрқашан O2 газымен жасалады.
In plasma, gas atoms are excited to higher energy states and also ionized. As the atoms and molecules 'relax' to their normal, lower energy states they release a photon of light, this results in the characteristic “glow” or light associated with plasma. Different gases give different colors. For example, oxygen plasma emits a light blue color. A plasma’s activated species include atoms, molecules, ions, electrons, free radicals, metastables, and photons in the short wave ultraviolet (vacuum UV, or VUV for short) range. This mixture then interacts with any surface placed in the plasma. If the gas used is oxygen, the plasma is an effective, economical, environmentally safe method for critical cleaning. The VUV energy is very effective in the breaking of most organic bonds (i. e., C–H, C–C, C=C, C–O, and C–N) of surface contaminants. This helps to break apart high molecular weight contaminants. A second cleaning action is carried out by the oxygen species created in the plasma (O2+, O2−, O3, O, O+, O−, ionised ozone, metastable excited oxygen, and free electrons). These species react with organic contaminants to form H2O, CO, CO2, and lower molecular weight hydrocarbons. These compounds have relatively high vapor pressures and are evacuated from the chamber during processing. The resulting surface is ultra clean. In Fig. 2, a relative content of carbon over material depth is shown before and after cleaning with excited oxygen [1]. If the part consists of easily oxidized materials such as silver or copper, the treatment uses inert gases such as argon or helium instead. Plasma activated atoms and ions behave like a molecular sandblast and can break down organic contaminants. These contaminants vaporize during processing and are evacuated from the chamber. Most of these by products are small quantities of gases, such as carbon dioxide and water vapor with trace amounts of carbon monoxide and other hydrocarbons. Whether or not organic removal is complete can be assessed with contact angle measurements. When an organic contaminant is present, the contact angle of water with the device is high. Contaminant removal reduces the contact angle to that characteristic of contact with the pure substrate. In addition, XPS and AFM are often used to validate surface cleaning and sterilization applications. If a surface to be treated is coated with a patterned conductive layer (metal, ITO), treatment by direct contact with plasma (capable for contraction to microarcs) could be destructive. In this case, cleaning by neutral atoms excited in plasma to metastable state can be applied. Results of the same applications to surfaces of glass samples coated with Cr and ITO layers are shown in Fig. 3. After treatment, the contact angle of a water droplet is decreased becoming less than its value on the untreated surface. In Fig. 4, the relaxation curve for droplet footprint is shown for glass sample. A photograph of the same droplet on the untreated surface is shown in Fig. 4 inset. Surface relaxation time corresponding to a data shown in Fig. 4 is about 4 hours. Plasma ashing is a process that uses plasma cleaning solely to remove carbon. Plasma ashing is always done with O2 gas.
Тазалау және стерильдеу
Плазмамен тазарту химиялық реакция немесе өңделген беттердегі көмірсутектерді физикалық абрация арқылы органикалық ластануды жояды. Плазмамен тазарту қауіпті химиялық заттарды қамтитын, реагентпен ластану қаупін арттыратын және өңделген беттерді кесу қаупін тудыратын пиранья этаптары сияқты ылғалды химиялық процестерді алмастыруға болады.
Plasma cleaning removes organics contamination through chemical reaction or physical ablation of hydrocarbons on treated surfaces. Plasma cleaning can be used in place of wet chemical processes, such as piranha etching, which contain dangerous chemicals, increase danger of reagent contamination and risk etching treated surfaces.