- •1.3 Воздействие плазменного потока на обрабатываемый материал
- •1.3.1 Типы воздействия плазмы на обрабатываемый материал
- •1.3.2. Термическое воздействие плазмы
- •1.3.3 Удаление вещества с поверхности воздействием плазмы и плазменного потока
- •1.3.3.1 Плазменное (ионное) распыление вещества
- •Значения максимальных коэффициентов распыления меди ионами инертных газов и соответствующие им энергии е0
- •1.3.3.2 Плазмохимическое удаление (травление) материала
1.3 Воздействие плазменного потока на обрабатываемый материал
1.3.1 Типы воздействия плазмы на обрабатываемый материал
В основу работы технологического плазменного оборудования, используемого в настоящее время, могут быть положены различные типы воздействия плазмы на обрабатываемый материал:
1) термическое воздействие плазмы на введенные в реакционный объем материалы и среды;
2) воздействие заряженными частицами высоких энергий (ионами и электронами);
3) воздействие нейтральными возбужденными в плазме химически активными атомами, молекулами и радикалами;
4) воздействие фотонами ультрафиолетового диапазона излучения;
5) комплексное воздействие.
С труктурно все вышесказанное может быть упрощенно представлено в следующем виде:
Рисунок 1.16 – Типы воздействия плазмы на обрабатываемый материал
Каждый из приведенных типов воздействия определяет назначение соответствующего технологического оборудования и процессов:
для очистки поверхности от органических или неорганических загрязнений или пленок;
для осаждения толстых или тонких слоев (нанесения покрытий);
для травления слоев физическим распылением;
для травления слоев плазмохимическим способом;
для резки материалов;
для сварки материалов;
для получения монокристаллов или порошков тугоплавких материалов;
для полимеризации поверхностных слоев и т. д.
В разных конкретных видах технологического оборудования может использоваться плазма с различными сильно отличающимися характеристиками и параметрами. Это может быть либо термическая низкотемпературная квазиравновесная плазма с высокой среднемассовой температурой частиц ( ), либо холодная неравновесная плазма при пониженном давлении с высокой электронной температурой ( ).
Типы воздействия на обрабатываемый материал могут резко отличаться, однако в любом случае инструментом воздействия служит плазма газового электрического разряда либо ее составляющая. Обычно это плазма с контролируемым составом обновляемой газовой среды в замкнутом объеме. Чаще всего для передачи энергии в плазму используются такие виды разрядов, которые не вносят загрязнения конструктивных элементов разрядного устройства.
Многие плазменные и ионно-плазменные технологии предполагают использование плазменных потоков с большими скоростями (плазменных струй) с энергией ионов от 10 эВ и выше. Требуемые энергии частиц и скорости плазменного потока для таких плазменных технологий достигаются за счет ускорения образуемой плазмы электрическим полем.
Отметим, что ускорение ионов плазмы в соответствующих технологических устройствах (плазменных ускорителях) обусловлено как электрически полем, так и столкновениями с другими частицами, благодаря которым энергия хаотического движения ионов переходит в энергию направленного движения (тепловое или газодинамическое ускорение ионов). Наибольшее значение для плазменных ускорителей имеет электрическое ускорение ионов. Нейтральные же частицы ускоряются под действием одних только столкновений.