等离子清洗机主要依据反应类型和激发频率两个维度进行分类。
反应类型分类
等离子体与固体表面的反应可分为物理反应(离子轰击)和化学反应。
物理反应机制通过活性粒子轰击待清洗表面,使污染物脱离后被真空泵抽走。以物理反应为主的等离子清洗又称溅射腐蚀(SPE)或离子铣(IM),其优势在于:不产生化学反应,能保持材料化学纯净性且不残留氧化物。但存在明显缺点:对表面损伤较大、热效应显著、材料选择性差且腐蚀速率低。典型应用为氩气等离子体清洗。
化学反应机制通过活性粒子与污染物反应生成挥发性物质,再由真空系统排出。其优势体现在:清洗速率高、选择性好,尤其擅长清除有机污染物。缺点是可能产生表面氧化物。典型代表是氧气等离子清洗,其产生的氧自由基能与碳氢化合物反应生成CO₂、CO和水等挥发性物质。
激发频率分类
等离子体密度与激发频率的关系式为:nc=1.2425×10⁸v²(nc为密度cm⁻³,v为频率Hz)。按频率分为三类:
- 40kHz超声等离子体:自偏压约1000V,主要发生物理反应
- 13.56MHz射频等离子体:自偏压约250V,兼具物理和化学反应
- 2.45GHz微波等离子体:自偏压仅数十伏,主要发生化学反应
不同频率的等离子体在工业应用中各具特点,需根据材料特性和清洁需求选择合适工艺。