射频溅射对等离子清洗机处理产品有影响吗？

对于容性耦合放电的真空（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，工作气氛只要是惰性气体，都会不可避免产生溅射，对于普通产品或材料，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，溅射现象越少越好。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。

1 射频溅射的基本知识

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，则溅射率S用公式表示为：

S=Ns/Nr

即S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。

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。如图1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。在溅射的过程中，靶材通常温度很高，所以需要有水冷。

图1 磁控靶表面磁场分布及电子运动状态

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。其结构如图2所示

图2 圆柱极板放电棒状中心电极磁控示意图

2 真空（低压）等离子清洗机的电极结构

容性耦合的射频真空（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。多层电极如图3所示

图3 真空（低压）等离子清洗机多层水平电极

3 射频溅射对处理产品的影响

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；再例如医疗用高分子材料表面会残余金属原子，对人身使用会存在隐患等等。

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，都非常的重要，后续我们将专门进行探讨。图4所示，电极板带水冷的射频真空（低压）等离子清洗机放电状态

图4 射频真空（低压）等离子清洗机处理医疗导管的放电状态

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