Cén Fáth a bhFéadfadh Dreach PFA Níos Tinne Feidhmiú I ndáiríre i dTimpeallacht Íseal-Brú Plasma Mar gheall ar Bhuamáil ian?

Socruithe plasma ísealbhrú a úsáidtear le haghaidh eitseáil leathsheoltóra, plasma-feabhsaithe sil-leagan ceimiceach gaile (PECVD), agus gníomhachtú dromchla comhpháirteanna tumtha i bombardú ian fuinniúil. Déantar iain (Ar + , O + , CF 3 + , srl) a thiomáint trasna an phoitéinseal sceal plasma, go ginearálta 100-1,000 V, agus déanann siad teagmháil le dromchla PFA le fuinneamh 50-500 eV in aghaidh an iain. Níl truaillí PFA níos tanaí (0.5-1.0 mm) chomh hoiriúnach do sheirbhís plasma ná truaillí níos tibhe (1.5-2.5 mm) toisc go gcreimeann an bombardú ian ciseal dromchla na polaiméire de réir ciseal trí sputtering fisiceach agus eitseáil cheimiceach. Tá níos lú ábhar ag an mballa níos tanaí sula sroicheann sé an croí miotail. Níos tábhachtaí fós, cruthaíonn bombardú ian ciseal dromchla athraithe (10-100 nm domhain) le saintréithe ceimiceacha agus fisiceacha athraithe. Is minic a bhíonn an ciseal athraithe seo níos tréscaoilteach do speicis imoibríocha, rud a chuireann dlús leis an meath. Maireann PFA níos tiús (2–3 mm) níos faide i bplasma ísealbhrú, toisc go bhfuil an ráta creimthe measartha i gcoibhneas le tiús (0.1–1.0 µm/uair de ghnáth, ag brath ar shocruithe plasma) agus ní shroicheann an ciseal dromchla athraithe tríd an mballa. D’fhéadfadh sé go dteipfeadh ar sheaths 1.0 mm tar éis 500–1,000 uair an chloig plasma, ach d’fhéadfadh truaill 2.5 mm 5,000–10,000 uair an chloig a sheasamh.

Próisis Creimthe trí Bhuamáil ian
I-phlasma ísealbhrú (0.1{0.1-1010 Torr) forbraíonn an téitheoir PFA voltas féinchlaonta diúltach maidir leis an bpoitéinseal plasma, toisc go bhfuil leictreoin níos soghluaiste ná iain. An féinchlaonadh (de ghnáth 50-500 V le haghaidh plasmas RF, 100-1000 V le haghaidh plasmas DC) brú iain dearfach i dtreo an dromchla PFA . Aistríonn na hiain móiminteam go dtí an polaiméir tar éis imbhuailte, adaimh agus móilíní a dhíbirt, i bpróiseas ar a dtugtar sputtering fisiciúil. Is é an toradh sputter PFA (adaimh bainte de réir ian teagmhais) i bplasma argóin ná 0.5-2.0 ag fuinneamh ian 200-500 eV. An ráta creimthe e=Y × J_ion × (M / (ρ × N_A)) nuair is toradh sputter é Y, is é J_ion dlús sruth ian (mA/cm²), is é M meáchan móilíneach, is é ρ dlús. I gcás plasma RF tipiciúil (13.56 MHz, 100 W, 100 mTorr Ar), J_ion ~ 1-5 mA/cm^2, Y ~ 1.0, agus e ~ 0.2-1.0 µm/uair mar thoradh air. Creimeadh i 1000 uair. 0.2-1.0 mm Cailleann an truaill 1.0 mm 20–100% dá thiús, ach ní chailleann an truaill 2.5 mm ach 8–40%.

I láthair gáis imoibríocha (O₂, CF₄, SF₆, Cl₂) cuirtear eitseáil cheimiceach leis an sputtering fisiciúil. Mar shampla, imoibríonn an dromchla PFA le plasma ocsaigine chun COF₂, CO₂ agus HF so-ghalaithe a ghiniúint. Is féidir le ráta etch ceimiceach a bheith 2-10x níos airde ná sputtering fisiceach. Is féidir le truaill PFA 1.0 mm a chreimeadh go hiomlán i 200-500 h i 50% O2/50% Ar plasma. Níl an creimeadh aonfhoirmeach. Creimeann coirnéil ghéar go tapa (féach Airteagal 62), agus creimeadh codanna atá os comhair an ghleo plasma níos tapúla ná láithreacha scáthaithe. Éiríonn balla PFA 0.2-0.5 mm tiubh, cruthaítear pinholes agus téann speiceas plasma chuig an gcroílár miotail. Nochtar an croí do phlasma imoibríoch agus corrodes go tapa (cruthaíonn Incoloy fluairíd miotail so-ghalaithe i plasmas fluairín-bhunaithe) is cúis éillithe agus teip téitheoir.

Feidhmíocht vs. Tiús i Plasma
Cineál Plasma Comhdhéanamh Gáis Fuinneamh ian (eV) Ráta Creimeadh (micron/uair)Uasmhéid Uaireanta go 0.5 mm Fanacht (tosú 1.0mm) Uasmhéid Uaireanta go 0.5 mm Fanacht (ag tosú 2.5 mm) Tiús Íosta Inert (sputtering amháin) Ar, He 200–500 0.2–0.5 1,000–2,500 4,000–10,000 1.5 mm
Ocsaídiú (ceimiceach + sputter) O2, O2/Ar 100-300 0.5-2.0 250-1,000 1,000-4,000 2.0 mm
Fluaracarbón (eitseáil) CF4, CHF3, C4F8 200–500 1.0–5.0 100–500 400–2000 2.5 mm
Clóirín Cl₂, BCl₃ 100–300 0.3–1.0 500–1,500 2,000–6,000 2.0 mm
plasma ard-dlúis (ICP) Aon 500–1,000 2.0–10.0 50–250 200–1,000 3.0 mm (má úsáidtear PFA)
Cúnamh le léas plasma w/ ian Aon 1,000–5,000 5.0–20.0 25–100 100–500 Neamhoiriúnach do PFA
plasma atmaisféarach (ísealfhuinneamh) Aer, N₂<50 <0.05 >10,000 >50,000 1.0 mm inghlactha
Feabhsú Tréscaoilteachta agus Modhnú Dromchla
Déanann buamáil ian níos mó ná ábhar a sputtered, athraíonn sé an réigiún dromchla atá fós ann in aice leis. Briseann iain naisc C-F agus gineann siad fréamhacha saor in aisce a imoibríonn le gáis chomhthimpeallacha. Tá tiúchan fluairín laghdaithe (ídiú fluairín) ag an gciseal athraithe (de ghnáth 10-100 nm tiubh), cion ocsaigine níos mó (ó imoibríocht le O2 nó H2O iarmharach) agus dlús níos airde tras-naisc. Is gnách go mbíonn an ciseal athraithe níos tréscaoilteach do speicis imoibríocha (m.sh., ocsaigin adamhach, radacacha fluairín) ná PFA íon. Cuireann tréscaoilteacht fheabhsaithe dlús le díghrádú faoin dromchla. Le haghaidh truaill tanaí (1.0 mm) is é an ciseal modhnaithe 10-20% de thiús an bhalla tar éis 500 h, agus le haghaidh truaill tiubh (2.5 mm) níl sé ach 4-8%. D'fhéadfadh go mbeadh an chuid den truaill tanaí atá fágtha gan tionchar ró-tanaí le bheith ina bhac éifeachtach. Féadfaidh an tsraith tanaí éirí scagach nó brittle agus ligean do speicis plasma dul isteach sa chroílár, fiú gan mórchreimeadh.

Léiríonn taithí allamuigh le huirlisí eitse plasma leathsheoltóra go dteipeann ar théitheoirí PFA le ballaí 1.0 go 1.5 mm a úsáidtear mar théitheoirí situ (tumtha sa phlasma) tar éis 6 go 12 mhí. Beidh na téitheoirí céanna le ballaí 2.5-3.0 mm go deireanach 3-5 bliana. Ní tubaisteach é an teip ach tá sé incriminteach. Garbhú dromchla , ansin foirmiú poll pionnaí , ansin fluairínniú an chroí miotail (mar a léirítear le mílí corcra nó dubh ar chroí Incoloy . Tá na fluairíd miotail neamhsheoltach agus d'fhéadfadh teip ciorcaid oscailte a bheith mar thoradh orthu nó sceallóga a sceitheadh ​​agus iad a thruailliú.

Moltaí maidir le Dearadh Seirbhíse Plasma
Select the thickest PFA sheath that can be used for low-pressure plasma conditions, generally 2.5 to 3.0 mm. Thicker walls mean a longer erosion lifespan and a longer diffusion pathway for reactive substances. Trade is less heat transmission ( ΔT across sheath increases from 1.5 mm to 3.0 mm by 30 - 50 % , needing higher core temperature or larger surface area ) . For high power plasmas (>500 W, >Fuinneamh ian 500 eV) D’fhéadfadh sé nach nglacfar le PFA beag beann ar a thiús agus ba cheart imscrúdú a dhéanamh ar ábhair eile (grianchloch, alúmana, nó cairbíd sileacain) mm Tá PFA oiriúnach don phlasma le fuinneamh ian < 100 eV (m.sh. plasma iartheachtach, plasma cianda).

Bearta réamhchúraim breise: (1) Cuir bacainn mhiotalacha bunaithe (le poill) timpeall an téitheoir chun iain fuinniúla a ghabháil sula sroicheann siad an PFA. Níor cheart go gcuirfeadh an sciath isteach go mór ar aistriú teasa. (2) Rothlaigh an téitheoir chun an dromchla a dhéanamh comhthreomhar leis na línte réimse leictrigh, rud a laghdóidh an sreabhadh ian éifeachtach. (3) Úsáid grád PFA de mheáchan móilíneach níos mó (MFI níos ísle, féach Airteagal #37) le friotaíocht creimthe feabhsaithe. (4) Maidir le plasmas fluaracarbóin, smaoinigh ar an PFA a chlúdach le sraith tanaí (0.1-0.2 mm) de PTFE nó FEP, a bhfuil táirgeacht sputter níos ísle aige ná PFA (mar gheall ar thiúchan fluairín níos airde). Níl fluoropolymer ar bith resistant do phlasma ocsaigine. Úsáid Grianchloch nó miotail.

Conclúid: Oibríonn PFA Níos Tiús Níos Fearr i Plasma
I gcoinníollacha plasma brú íseal feidhmíonn sciath PFA níos tanaí (0.5{{-1.5 mm) i ndáiríre níos measa ná truaill níos tibhe (2.5-3.0 mm) mar gheall ar chreimeadh bombardú ian (0.1-10 µm/uair) agus athrú dromchla a mhéadaíonn treá. Nochtann an balla níos tanaí an croí miotail níos luaithe agus seasann an ciseal athraithe do chodán níos mó den bhalla atá fágtha. Is é an saolré ionchais de sheath eitse plasma caighdeánach (200-500 fuinneamh ian eV, ráta creimeadh 0.5-2.0 um / uair) 500-2,000 uair an chloig le haghaidh sheath 1.0 mm agus 2,000-10,000 uair an chloig ar feadh sheath 2.5 mm, 4-5 huaire níos faide. Ní mór d'innealtóirí a dhearann ​​téitheoirí PFA do sheomraí plasma úsáid a bhaint as an mballa is tiubh is féidir (2.5 go 3.0 mm) agus glacadh leis an aistriú teasa níos ísle nó méid an téitheoir níos mó. Is geilleagar bréagach iad bacainní níos tanaí. Tá an smaoineamh iomasach go bhfuil 'níos lú ábhar=níos lú meath' bréagach sa phlasma. Tá sé tiomáinte ag creimeadh, ní ag tréscaoilteacht nó strus teasa. Tógann creimeadh ábhar ón taobh amuigh isteach. Ciallaíonn tuilleadh ábhair go dtógann sé níos faide go dtí go nochtar an croí miotail. Maidir le seirbhís plasma i bhfabs leathsheoltóra, tá íosmhéid PFA 2.5 mm caighdeánach. Meastar go bhfuil an téitheoir 1.5 mm inchaite agus oiriúnach ach amháin le haghaidh feidhmeanna plasma gearrthéarmacha nó ísealchumhachta. Sonraigh tiús le paraiméadair derating a bhaineann go sonrach le plasma. Fíoraigh tiús bhalla nuair a fhaigheann tú iniúchadh. I plasma, nach bhfuil thicker níos fearr, tá sé ag teastáil le haghaidh seirbhís iontaofa.