电浆原理 for ASE Trainning
何谓电浆
何謂電漿?電漿電視又是什麼?一般說物質有三態固態液態與氣態由於原子間的交互作用當原子相互間有固定結構時處於所謂固態每個原子基本上在固定帄衡位置上微小振幅的振動(此振動的巨觀表現就是溫度)當溫度增加時使得每個原子獲得更多動能振動的更厲害於是原子間無法保持固定結構但是仍然具有相互吸引力而聚在一起因此通常液體的形狀隨容器而改變但是維持固定的體積(從固體轉變成液體狀態的過程所吸收的熱量破壞原子間固定的鍵結且距離更遠了)當溫度繼續提昇原子獲得更多動能則彼此間距離愈拉愈長終於破壞彼此間相聚的狀態而成為氣體(想一想18克的水變成氣體時所佔體積從原來18cc 變成24.5升左右增加了1000倍以上難怪攝氏100度每克水需要吸收539卡的熱量才能轉變成同溫度的氣體)此時原子間幾乎不再有交互作用(很微弱) 每個原子的運動相互獨立而成為氣態所謂電漿態Plasma 則是將原子外層的電子和原子分離彼此獨立如同氣體狀態的運動由於來源是中性的原子內部有等量的正離子與電子數目(大陸上plasma翻成為等離子體便是取其涵義)這些正負電荷的離子再同一個區域內猶如氣體分子般運動可以利用磁場等將其限制在區域內地球上處於電漿態的情形相對較少例如日光燈管內有微弱的比例處於電漿態但是地球大氣層以外的世界幾乎98%以上的區域都處於電漿態如太陽的內部電漿態的離子會再度結合也會因碰撞而將原子有分離這些過程都會產生電磁波詳見本網站日光燈的原理所謂電漿電視便是利用類似日光燈的原理在螢幕區域分成千萬個封閉低壓的空氣腔可以說每個就像一個小日光燈內部有微量氖氣neon和氙氣xneon然後每一個腔內背面都分別有塗紅綠藍的螢光劑當施加電壓時腔內會產生電漿放電產生紫外光這些紫外光打在螢光劑上後能量被吸收釋放出對應的可見光便形成光點影系統的光點分布必形成電視畫面那現在的核融合實驗爐利用電漿把反應的物質限制於一個區域內，使得其高溫不會接觸到爐體，也是利用這種原理，那麼他是如何將反應的物質放入電漿中呢？？？？？核融合所討論的電漿和日光燈管內的電漿有些差別日光燈管內游離的電漿所佔比例很少核融合電漿幾乎全部都游離了核融合不是將反應的物質放入高溫的區域內是直接加熱反應的物質使其達到電漿態足夠高溫時觸發核融合反應這是傳統的核融合電漿實驗另外也有利用雷射將反應的物質瞬間加熱使其達到核融合的條件生等离子效应，放出紫外线，激发三原色，红蓝绿RGB三原色的发光体不经由电子枪扫描或背光的明暗所产生的光，而是每个个体独立发光的，产生不同三原色的可见光，并利用激发时间的长短来产生不同的亮度。
培训体系豆浆机培训资料豆浆机
（培训体系）豆浆机培训资料豆浆机豆浆机培训资料豆浆机工作原理：先通过电机马达带动转页把黄豆打碎，磨成粉末状态。
然后把水加热，豆浆机壹般的均是于先把水温加热到80多度再打浆熬浆，然后经过壹段时间的加热煮制，即成熟豆浆。
产品卖点n可制作干豆（真正）（干豆的好处、1.2）（为什么可制作干豆靠的是什么）（制作干豆的技术）n可真正制做营养糊首先要区分浆糊（江湖）为什么可真正做非常粘稠营养糊n可搅拌果汁必须要加水只做搅拌使用不能误导顾客榨果汁使用什么是聚流技术？“聚流技术”是通过对流体力学中著名的“聚流原理”的大量研究，采用聚能环，聚流柱，匹配X型强力旋风刀片，豆浆于经过聚流柱的碰撞，使流速骤然增强加快，且经过聚能环收缩，让五谷配料于立体空间高速剪切、碰撞，经过上万次精细研磨，各种植物蛋白、矿物质、卵磷脂、维生素、异黄酮等营养精华充分融入豆浆中，豆浆营养均衡全面，机器更易清洗。
无网聚流技术优势1、无网，便于清洗；2、通过聚能环，增加豆浆的浓度，豆浆营养更均衡；3、通过聚能柱，增加豆和刀的接着面，且加速搅拌，豆的出浆率更高；4、豆浆桶内面积大，增加五谷的均衡，更易于营养健康。
无网聚流技术原理1、专利刀片高速转动,于刀片、内壁凸条及底部凸台的合力下，形成自下而上的动力涡流。
2、豆子被旋涡卷起，和刀片形成千万次的研磨切割。
3、经多次反复精细研磨之后，豆子营养最大化融入豆浆，口感更柔滑细腻，营养更丰富。
1、聚流技术豆浆程序：第壹阶段：泡豆技术预热大约5分钟，搅拌1次约5秒钟；（干豆技术）第二阶段：乳化技术加热13分钟，正式搅拌6-8次16秒/次，间隔10秒/次；第三阶段：聚能技术搅拌6-8次16秒钟/次，间隔10秒；（搅拌中）第四阶段：熬煮技术熬煮32次。
全过程需要20—26分钟2、聚流技术豆浆程序：第壹阶段：乳化技术加热大约5分钟，搅拌1次5秒/次再加热（湿豆技术）第二阶段：聚能技术加热到13分钟，正式搅拌6-8次16秒/次，间隔10秒；（搅拌中）第三阶段：熬煮技术熬煮36次。
电浆与溅镀原理简介
8KW × 2S × 3靶 ＝ 8KW × 3S × 2靶
低功率時，鍍膜速率與功率非呈線性
8KW × 2S × 3靶＞4KW × 4S × 3靶＞2KW × 8S × 3靶
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 10
T/S 距 離
1.靶材到基板距離
2.T/S短可增加鍍膜率,但基板受熱亦增加 3.T/S太長,則沉積的靶原子與其他粒子碰撞機 率增大 →鍍膜速率降低
＜ 10-2
10-2 ~ 10
10 ~ 105
＞ 105
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 7
製程氣體通量
1.通入太少 →無法維持電漿 2.通入太多 →未參與碰撞之Ar變成殘餘氣體
→增加pump之負荷
→與靶原子一起沉積在基板上的 機率變大 3.須視鍍膜壓力來設定通入量
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 8
鍍 膜 功 率
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 2
Ar+ Ar Ar
eeAr+ Ar Al Ar Al Ar
eAr
Pump
抽真空
基板
撞 擊 狀 況
Al 靶材 ee-
Ar+
Al 圖一適當能量 Ar埋入
Ar+ 圖三 能量不足
Ar+ e-
Ar e圖四 撞擊角度不恰當
Ar+ 圖二 能量過量
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 3
鍍 膜 參 數
濺鍍集中區域
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 13
什麼是RF
RF：Radio Frequency射頻
頻率範圍：50KHz~100MHz RF電漿：13.56MHz RF加熱：400KHz
友威科技-電漿與濺鍍原理簡介 14
电浆喷射推进器的工作原理
电浆喷射推进器的工作原理电浆喷射推进器（PPT）是一种现代航天技术，它利用离子或电浆推进剂产生的高速离子流来实现推进效果。
这种推进器的工作原理涉及离子加速、电场控制、磁场引导和反作用力等多个方面。
以下是关于电浆喷射推进器工作原理的详细解释和分点：1. 离子生成：电浆喷射推进器使用一种称为推进剂的物质，在推进剂箱中通过电离过程产生离子。
推进剂一般由气体（如氙气或氩气）或液体（如离子液体）构成。
通过加热或其他电离方法，原子或分子将电子失去或获得，生成正或负的离子。
2. 离子加速：离子经过电场加速，得到较高的速度。
电浆喷射推进器通常包含带有高电压的加速极板（阳极）和带有低电压或负电压的阴极。
电场会推动正离子向前加速，并在进一步的过程中使其获得较高速度。
3. 电场控制：电浆喷射推进器通过使用电场来控制离子流的方向和速度。
通常使用多极配置的电场来实现这种控制。
电浆喷射推进器中常见的多极配置包括栅栏和排鞘磁体。
这些电场装置可以精确控制离子流的流向和速度，以满足航天器的推进需求。
4. 磁场引导：电浆喷射推进器还使用磁场来引导和聚焦离子束。
通过使用磁体和电子流，可以在电场控制的同时施加磁力，使离子束成为更加致密和高速的束流。
这种磁场引导可以提高推进器的效率，并有效地将离子束引导到所需的方向。
5. 反作用力：根据牛顿第三定律，离子喷向后方产生的推力会产生相等大小的反作用力。
这使得航天器能够获得有方向的推进，并移动到预定的轨道上。
由于离子的速度很高，尽管推力较小，但推进器在长时间的工作中能够产生足够的动力。
综上所述，电浆喷射推进器的工作原理涉及离子生成、离子加速、电场控制、磁场引导和反作用力等多个方面。
通过精确控制离子流的方向和速度，电浆喷射推进器能够提供长时间持续的推进力，为航天器提供精确的推进能力。
这种推进器在航天领域有着广泛的应用，可以为太空任务提供高效、经济的推进方案。
探讨电子学中的电浆工程技术
探讨电子学中的电浆工程技术电子学是现代科学技术中的重要分支，涵盖了电子元件、电子仪器和电磁波等众多领域。
其中，电浆工程技术作为电子学中的一个重要研究方向，一直备受关注。
本文将对电浆工程技术进行探讨，介绍其概念、应用领域以及相关研究情况。
一、电浆工程技术的概念电浆是气体状态中带有电荷粒子的一种物质形态，在自然界中广泛存在。
电浆工程技术是利用电浆物理学原理，通过对气体进行电离和激发，控制和操纵电离气体中的带电粒子的动态行为和参数，实现对产生的带电粒子束和强磁场等物理现象的研究和应用。
其研究范围主要涉及物理、化学、力学、电子学等多个学科领域。
二、电浆工程技术的应用领域1. 火星探测在火星探测中，电浆工程技术被广泛应用。
对于地球与火星之间的通信，利用电浆天线通讯可以加强信号传输，提高通信效率。
此外，电浆推进器技术被用于火星着陆探测器的姿态控制和动力系统中。
2. 航空航天航空航天领域也是电浆工程技术的重要应用领域之一。
从提高飞行器的空气动力性能、减小飞行噪声、到实现航天器的推进系统等方面，电浆工程技术都有重要应用。
3. 材料加工电浆工程技术在材料加工领域也被广泛应用。
利用等离子体切割技术可以切割金属、玻璃等材料，利用等离子体表面处理技术可以改变材料表面的性质和形态，提高材料的机械性能。
4. 环境治理电浆工程技术在环境治理领域也有广泛应用。
例如利用电荷转移法对汽车尾气、VOC等污染物进行净化处理，利用等离子体催化剂降解有机废气等。
三、电浆工程技术的研究进展1. 电浆天线通讯电浆天线通讯被广泛应用于航空航天、卫星通讯等领域。
电浆天线通讯利用电离气体中的等离子体振荡特性，从而实现更远距离、更高频率的通信。
研究人员在制备等离子体天线方面也取得了重要进展。
2. 等离子体表面处理技术等离子体表面处理技术可以改变材料表面的性质和形态，提高材料的机械性能。
目前，国内外学者已经研究出多种等离子体表面处理技术，应用于不同的材料领域。
电浆技术原理--魏大钦
Plasma Enhanced
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Chemical Vapor Deposition
• 乃是利用電漿內的高能電子，撞擊製程氣體分子，斷裂其化學鍵， 使成為高活性的自由基，在較低的製程溫度下於加熱的基板表面產 生化學反應，而形成所需要的固態沉積膜。
RF
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Semiconductor Processing
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TFT Pixel
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TFT Process (Array Process)
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TFT Process (Array Process)
TFT Process is similar to IC fabrication - TFT is built on glass substrate instead of silicon wafer - TFT requires low processing temperature (300-500°C),
In this class, we only focus on Cold Plasma.
7
Industrial Applications of Plasmas
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Industrial Applications of Plasmas
電漿在低溫下產生自由基及離子，撞擊材料表面發生反應。主要應用如下：
IC Fabrication
F
Si
O
Si
CF2
Si
SiF4 (volatile)
Si
SiO2 is non-volatile
SiO2 Si
Si is etched
SiO2 is grown on Si
Fluorocarbon
电浆的基础讲解
原子核
基態
分解碰撞(Dissociation Collision)
电子和分子碰撞时,如果因撞击而传递到分子的能量会 比分子的键结能量要高戥,那就能打破化学键并且产生 自由基(Free Radicals)
e- + AB → A + B + e AB 是分子,而A和B两者都是由分解碰撞所產生的自由
在抽至高真空的反应室内的两个平行板电极之 间加上电压来產生电浆
电浆的产生
由於这两个平行板 电极就好像电容器 中的电极,所以也称 為电容耦合型 (Capacitively Coupled)电浆源
RF电浆的产生
两电极中通RF高电压,产生交流电场 如RF能量够高,自由电子会被加速 直到自由电子得到足够的能量来和反应室中的
游离率也与压力,电极间的距离,製程气体的种 类以及电浆反应器的设计有关
控制施加的功率→控制电子能量→控制游离率
电浆的产生
直流电浆源[Direct Current (DC) Plasma], 用 于离子佈植机(Ion Implanter)
射頻电浆源[Radio Frequency (RF) Plasma], 用于感应式耦合电浆(ICP)
离子化碰撞(Ionization Collision)
当电子与一个原子或一个分子相碰撞,它会将 部分的能量传递至受到原子核或分子核所束缚 的轨道电子上
如果轨道电子获得的能量而足以脱离核子的束 缚,它就会变成自由电子
e- + A → A+ + 2 e (e-代表电子,A代表中性原子或分子,而A+代表
原子或分子碰撞以产生另一个离子和另一个自 由电子 离子化碰撞是一连串的反应,因此整个反应室 就迅速地充满了等量的电子和离子,也就是充 满了电浆
感应耦合式电浆蚀刻原理
1.蚀刻的定义：蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术2. 什么是电浆：具有等量的正電荷和負電荷的離子氣體電漿就是有著帶電與中性粒子之準中性的氣體，基本上电浆式由部分解离的气体及等量的带正，负电荷的粒子所组成，其中所含的气体具有高度活性，它式利用外加的电场驱动而形成，并且会产生辉光放电现象。
（蚀刻用的电浆中，气体的解离程度很低，属于低密度电浆）3. 电浆的形成：电浆是介由直流（DC）偏压或交流射频（RF）偏压下的电场形成，如下图所示在电浆中的电子来源通常由二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另为离子撞击电极所产生的二次电子，在直流(DC)电场下产生的电浆其电子主要以二次电子为主，而交流射频（RF）电场下产生的电浆其电子源其以分子或原子解离后所产生的电子为主。
4.为什么A3采用交流射频（RF）电场产生电浆粒子：在电浆蚀刻中以直流方式产生辉光放电现象，会由一下确定1。
，需要消耗较高的功率，这样产生的粒子密度低。
不利于快速生产。
2.需要以粒子撞击电极产生二次电子，如此将造成电极材料的耗损;3.所需电极材料必须为导体，如此一来将不适用于晶圆制程中。
在射频放电（RF Discharge）状态下，由于高频操作，使得大部分的电子早半个周期内没有足够的时间移动到正电极，因此这些电子将会在电极间震荡，并与气体分子产生碰撞。
而射频放电所需的震荡频率下限将视电极间的间距，压力，射频电场振幅的大小及气体分子的解离能为而决定。
一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56HZ相较与直流放电，射频放电具有一下优点：1.放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部分时，这点对半导体材料制程显得十分重要了。
;2.由于电子来回的震荡，因此粒子化的几率大为提高，蚀刻速率因此而提升；3.可在较低的电极电压下操作，以减少电浆对元器件所导致的损坏；4.对于介电质材料同样可以运作。
5.A3机台电浆蚀刻的基本物理及化学现象在电浆蚀刻中，随着制程参数及电浆状态的改变，可以区分为两种极端的性质蚀刻方式，即纯物理性蚀刻与纯化学反应蚀刻。
电浆原理与电浆清洗机简介I
TCL(Ni/Au) Deposition Ni)/Au PR p-GaN n-GaN Sapphire
捷毅電漿清洗機台設計特點
• 具有架構簡單、占地面積小、生產率高等優點。 • 裝片容量大、清洗均勻性好、單一批次可以多層放置， 提高單批次產能競爭力。
• 電漿清潔製程中提供再現性高、可控性強、高駕動率， 以及低營運成本的特性。
Electron Energy Ion +
Plasma e- + ion + neutral
電漿是什麼？
e-
ee-
電子
維持電漿 • 蝕刻 • 離子束 • 靜電透鏡 • 鍍膜 • 表面反應 • 氣體雷射 • 電漿電視 • 霓紅燈
離子
離子化
energy
激發
自由基
e
解離
+e
激態原子 /分子 (光子)
Source of some figures: gouge.free.fr/ AND http://ridge.icu.ac.jp/biobk/BioBookCHEM1.html
Applications
封裝打線前處理
Ar Plasma 對基材做物理離子轟擊
Before wire bond Plasma Cleaning Process
Applications
LED chip蒸鍍前處理
PhotolithographyⅡ(TCL) PR p-GaN
n-GaN
Sapphire
電漿產生型態: Ion Beam mode
是ㄧ種強調物理轟擊的蝕刻機制，也可以通入O2或是Ar氣體，但 是要先經由ㄧ磁場設計的Ion Source，並中和帶電荷的電子，產 生純粹中性的離子，是ㄧ種屬於非電漿應用。這種機制強調分子 平均自由徑要長，所以通常操作壓力要小於10-3torr較有效。
电池浆料拉丝原理
电池浆料拉丝原理说起电池浆料拉丝原理，我有一些心得想分享。
咱们日常生活中，有没有见过像蜂蜜那种比较浓稠的液体，你要是用个小棍从蜂蜜里拎出来的时候，蜂蜜就会拉出一条丝来。
电池浆料呢，也有类似的情况。
电池浆料是由很多不同的成分混合而成的，就像蛋糕是用面粉、鸡蛋、糖之类的混合的一样。
电池浆料主要有活性物质、黏结剂、溶剂啊这些东西。
活性物质就像是蛋糕里最主要的面粉一样，是电池最终发挥功能很关键的部分；黏结剂就有点像鸡蛋，起到把其他东西黏在一起的作用。
溶剂呢，就是让这些东西能混合均匀的“水”，不过这个溶剂不是咱们喝的水哦，是一些能溶解这些成分的有机溶剂。
当电池浆料出现拉丝现象时，这就要说到它的黏性了。
通常黏性很大的时候才会拉丝。
从微观角度上看，这些像网一样的分子结构就是导致拉丝的一个原因。
比方说，黏结剂的分子在浆料里就像一张张小蜘蛛网一样，如果过于庞大和复杂而且相互交织，就像用无数张小蜘蛛网织成了一张大网。
当你想要把浆料分开，就像从大网里抽出一根丝一样，就拉出了长长的丝。
有意思的是，这种拉丝现象并不是总是好的或者总是不好的。
在电池制作的某些工艺里，如果拉丝太严重，那就是一个问题了。
因为这可能影响电池电极的均匀性。
就像你涂墙壁，涂料要是拉丝，那墙壁涂出来就坑坑洼洼的，不平整了。
老实说，我一开始也不明白为什么会出现拉丝，后来自己做了一些小实验，比如改变黏结剂的用量来看拉丝情况的变化，还查阅了不少资料才慢慢理解了其中的缘由。
说到这里，你可能会问，那怎么能控制这种拉丝现象呢？其实就是控制这些成分的比例和它们之间的相互作用。
比如说，调整溶剂的比例，溶剂多了，就像在蜂蜜里加了水一样，可能就不会那么拉丝了。
这在电池工业化生产里就很关键了，因为如果不均匀，电池的性能就不稳定，可能有的电池用一会儿就没电了，有的能撑很久。
不过这里还有我比较困惑的地方呢，就是不同的活性物质对拉丝有没有什么特别的影响，目前我的知识储备可能还不够。
Chapter7电浆的基础原理
大粒子 小粒子
(a)高壓
大粒子 小粒子
( b)低壓
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平均自由路徑(MFP)
• 壓力的影響:
λ
∝
1 p
• 壓力越高, MFP越短
• 壓力越低, MFP越長
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Q&A
• 為什麼需要真空反應室來產生穩定的電漿?
• 在大氣壓力下 (760 Torr)，電子的MFP很短 ，很難獲得足夠的能量來使氣體分子離子 化。
• 準中性：
ni = ne (濃度)
• 游離率：
η = ne/(ne + nn)
ne:電子濃度，ni:離子濃度
nn:中性原子或分子濃度
6
游離率
• 游離率主要決定於電漿中的電子能量 • 大多數電漿反應室游離率均低於0.01% • 高密度電漿(High density plasma ,HDP)的游
離率約 1∼5% • 太陽中心處的游離率 ~100%
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PECVD 及電漿蝕刻反應器
• CVD: 添加材料到晶圓表面
– 自由基 – 可使用離子轟擊控制薄膜應力
‧蝕刻: 從晶圓表面移除表面
– 自由基 – 劇烈的離子轟擊 – 低壓, 較佳的離子方向性
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PECVD反應室
• 壓力為 1-10 Torr • 離子轟擊控制薄膜應力 • 晶圓置於接地電極 • 射頻熱電極與接地電極板面積相當 • 自我偏壓不大 • 離子轟擊能量約10到20 eV，主要由射頻
++ + + + ++ ++ + + + ++
-- - - - -- -- - - -
++ + + + ++ ++ + + + ++
做豆腐的电浆原理
做豆腐的电浆原理
做豆腐的电浆原理主要涉及到大豆的蛋白质与水的相互作用。
具体步骤如下：
1. 大豆浸泡：将大豆浸泡在水中，使其吸收水分，使豆子变软，便于破碎和提取蛋白质。
2. 磨碎和搅拌：将浸泡好的大豆和适量的水一起放入搅拌机中搅拌，将大豆磨碎成细腻的粒子，形成豆浆。
3. 过滤：将豆浆通过滤网或细布进行过滤，去除固体颗粒，得到液态的豆浆。
4. 加热：将豆浆加热至一定温度（通常为85），以杀灭细菌和使蛋白质凝固。
5. 加入凝固剂：通常使用盐酸、硫酸、柠檬汁等酸性物质作为凝固剂，将其加入热豆浆中。
6. 搅拌和沉淀：在加入凝固剂后，继续搅拌豆浆，使凝固剂均匀混合，并促使豆浆中的蛋白质凝固成固体颗粒。
7. 压榨：将凝固后的豆腐块放入豆腐模具中，并施加一定压力，使豆腐中的水分被挤压出来，使豆腐块更加紧密。
8. 冷却：将压榨出的豆腐块放入冷水中冷却，并使其保持形状和刚度。
通过这个过程，豆腐的电浆即豆浆中的蛋白质在酸性条件下凝固成豆腐固态。
最终得到的豆腐固块可切割并食用。
电浆原理
◎日常生活中的電漿
1.日常生活中最常見的日光燈，就是電漿的應用！當我們開燈時，點燈器會產生 極高的電壓，並產生電漿粒子，這些電漿粒子會轟擊燈管中的水銀蒸氣、螢光 物質，而使其發光。五顏六色的霓虹燈也是相同原理。 2.富士通（Fujitsu）於1993年發表的電漿顯示器（Plasma Display Pannel）， 其基本顯像原理：由前、後二塊玻璃基板夾成，玻璃上附有透明電極、誘電層、 保護層、紅綠藍三色螢光體等結構。這二塊玻璃基板中間的間隙只有0.1mm， 而在這0.1mm空間中填充了一種氣體。當施加電壓於電極上時，電極會放電而 產生紫外線光。而當紫外線光打擊到玻璃基板上的紅、綠、藍螢光物質時，這 些螢光物質就會產生紅、綠、藍三原色，這些紅綠藍三原色最後就合成各種彩 色影像。
H2 ＋ 4.4 eV → Ｈ ＋ Ｈ H ＋ 13.6 eV → H+ Ar ＋ 15.76eV → Ar+ O2 ＋ 5.1 eV → O ＋ O O ＋ 13.62 eV → O+
e + CF4 e + CF4 e + CF443;F CF3 +F +e CF2 +2F+e CF3 +F+2e
603E
602A
602S
Plasma 800A series
Application (LED)
•
Improve Wire Bond Strength and Uniformity Promotes Underfill Adhesion Enhances Die Attach Surface Treatment
Medium Frequencies
ISM Frequencies
电浆(等离子体)原理及应用
電漿源原理與應用之介紹文/張家豪，魏鴻文，翁政輝，柳克強李安平，寇崇善吳敏文，曾錦清，蔡文發，鄭國川摘要電漿科技已廣泛應用於科學研究及工業製程，成為現代科技的重要指標。
本文將介紹國內在電漿源方面的研發，其中包括電感式電漿源，微波表面波電漿源,大氣電漿源，電漿浸沒離子佈植及電漿火炬等等。
文中將簡介各式電漿源之基本物理及其應用發展。
1. 前言電漿已廣泛應用於各種領域，如在半導體積體電路製造方面，舉凡不同材料薄膜的成長及電路的蝕刻皆普遍由電漿技術達成。
另外在半導封裝及紡織業方面，則使用電漿來清潔及改變材料表面以達到特殊的功能及效果。
在環保方面,電漿火炬可以安全固化焚化爐所產生之高污染灰渣。
甚至在醫療上現已有商用之電漿設備用於手術刀具的殺菌。
而在科學研究方面電漿更已成為重要的工具，如奈米碳管的成長，微機電的研發等等。
電漿之所以能提供如此廣泛的功能主要在於電漿中的反應是許多不同成分間的作用(Heterogeneous Interactions)，其中包括紫外線，中性粒子，活化粒子，電子及離子的反應。
尤其是包含了具能量的粒子，它們能引發許多特殊的化學與物理的反應。
例如在電漿蝕刻技術中，正離子經由電漿鞘層(Plasma Sheath)加速後轟擊矽晶圓，使其表面原子的鍵結破壞進而能迅速與活化粒子進行化學反應達到蝕刻效果。
另外如在鑽石膜成長中，電漿一方面產生成長所需要的碳原子，當其在表面形成鍵結時，電漿中所產生的氫原子則能與石墨鍵結的碳原子進行蝕刻反應而留下鑽石的鍵結。
在奈米碳管成長中，電漿鞘層的電場則能達到高方向性的成長。
這是其他方法所無法達到的。
在電漿技術中電漿源則是系統的關鍵。
目前產生電漿的方法以使用的功率源而言有直流放電(DC discharge)，低頻及中頻放電(數KHz到數MHz),射頻放電(13.6MHz)，及微波放電(2.45GHz)。
現行電漿製程多操作在低氣壓之輝光放電(mTorr 到百Torr)。
电浆技术在环境治理中的应用
电浆技术在环境治理中的应用随着人类社会的发展，环境污染问题愈发严重。
特别是在工业化大规模发展的地区，环境污染问题愈加严峻。
环境治理不仅是保护生态环境的需要，也是维持人类健康的重要措施。
电浆技术作为一种先进的治理技术，有着广泛的应用前景。
一、电浆技术的基本原理电浆技术是利用气体电离和化学反应作用破坏有害气体、液体和固体污染物，在一定条件下进行物理或化学变化的技术。
其基本原理是利用高温、高压等外界条件激发气体电离，生成带电粒子，当这些带电粒子与有机或无机物相遇时，可以形成几何反应，将化学物质分解成较小分子。
这些小分子可以再次与带电粒子接触，形成水和二氧化碳等无害产物。
二、电浆技术在固体废弃物处理中的应用电浆处理可将有害物质分解成无害物质。
针对垃圾焚烧厂处理过程中所产生的酸雾、假硫酸等气体污染物，采用等离子体氧化反应技术，消除这些气体的释放，避免对环境的二次污染。
三、电浆技术在水污染治理中的应用水污染治理是环境治理中的重要组成部分。
电浆技术在水污染治理中的应用主要体现在以下两个方面。
1、废水处理。
传统的废水处理方法主要基于物理、化学、生物方法，损耗大量的药剂，难以消除化学物质、色素等有害污染物，同时在处理过程中产生新的污染物。
电浆技术在处理废水时，通过高频高压放电，将有害物质分解成无害物质，降低了消耗，能够更加彻底地处理废水。
2、处理水中有害的气体。
处于水中的有害气体往往极难处理，利用电浆技术，将水放入放电室内，通过高温高压的等离子体作用，氧和氢含量都得到分解和氧化，最终达到净化水质的效果。
四、电浆技术在空气污染治理中的应用空气污染治理是环境治理中的重要组成部分。
空气污染物的化学成分各异，电浆技术对于不同成分的空气污染物有着不同的应用方式。
其中，雾霾治理和烟气治理是电浆技术应用于空气治理的两个重要领域。
1、雾霾治理。
雾霾治理是当前环境治理的热点问题。
电浆技术可以将有害的大气污染分解成无害物质，是治理雾霾的重要手段。
大气电浆技术
大气电浆技术大气电浆技术是一种新兴的科学技术，它主要研究大气中的电浆现象及其应用。
电浆是物质的一种状态，它由离子、电子和中性粒子组成，具有高度的导电性和磁性。
大气电浆是指存在于地球大气层中的电浆现象，包括极光、闪电等自然现象，以及人工产生的电浆。
大气电浆技术的研究和应用涉及到物理学、化学、生物学、气象学、航空航天等多个领域，具有很高的科学价值和实用价值。
一、大气电浆现象及其产生机制1. 极光极光是大气电浆现象中最为壮观的一种，主要出现在地球的两极地区。
极光的形成与太阳风、地球磁场和大气中的气体分子相互作用有关。
当太阳风携带的高能粒子进入地球磁场时，它们会被磁场引导到地球的两个磁极附近。
在磁极附近的高层大气中，高能粒子与气体分子发生碰撞，使气体分子激发并电离，形成电浆。
这些电浆受到磁场的引导，沿着磁力线运动，形成极光。
2. 闪电闪电是大气中最常见的电浆现象之一，它是由于云层中的正负电荷分离导致的。
在雷暴过程中，云层中的水滴和冰晶相互碰撞、摩擦，使电荷分离。
当电荷分离达到一定程度时，云层中的正负电荷之间产生强烈的电场，使空气电离，形成电浆。
电浆中的电荷沿着电场线迅速移动，最终导致闪电放电。
3. 人工电浆人工电浆是指通过人为手段产生的电浆。
常见的人工电浆产生方法有：气体放电、激光放电、微波放电等。
这些方法可以使气体分子或原子被激发或电离，形成电浆。
人工电浆技术在科学研究、工业应用等领域具有广泛的应用前景。
二、大气电浆技术的研究进展1. 大气电浆观测技术大气电浆观测技术的发展为大气电浆现象的研究提供了重要手段。
目前，大气电浆观测技术主要包括光谱分析、无线电波探测、卫星遥感等。
光谱分析技术可以检测大气中离子和电子的成分和浓度；无线电波探测技术可以探测大气中的电磁波信号，了解电浆的运动和分布情况；卫星遥感技术可以从空间对地球大气层进行高分辨率观测，获取大气电浆的空间分布信息。
2. 大气电浆模拟技术大气电浆模拟技术是研究大气电浆现象的重要方法。
干货锂电池浆料制作的工艺和基本原理
干货锂电池浆料制作的工艺和基本原理锂电池电芯浆料搅拌是混合分散工艺在锂离子电池的整个生产工艺中对产品的品质影响度大于30%,是整个生产工艺中最重要的环节。
锂离子电池的电极制造,正极浆料由粘合剂、导电剂、正极材料等组成;负极浆料则由粘合剂、石墨碳粉等组成。
正、负极浆料的制备都包括了液体与液体、液体与固体物料之间的相互混合、溶解、分散等一系列工艺过程,而且在这个过程中都伴随着温度、粘度、环境等变化。
在正、负极浆料中,颗粒状活性物质的分散性和均匀性直接响到锂离子在电池两极间的运动,因此在锂离子电池生产中各极片材料的浆料的混合分散至关重要,浆料分散质量的好坏,直接影响到后续锂离子电池生产的质量及其产品的性能。
在传统工艺上再进行超细分散,这是因为:通过传统混合与搅拌设备,只能够将溶液中的大粉团打散,并均匀分布;但是,粉体形态是以微细粉团形态存于溶液之中,仅满足了宏观分散的加工要求。
经过宏观搅拌与分散后的浆料,在超细分散均质设备的强烈机械切割力作用下,能够将溶液中的微细粉团或固体颗粒团聚体进一步打散和均质,得到足够细小的固体颗粒,并均匀分布于溶液中,达到微观超细分散均质的作用,可显著提高浆料综合性能。
目前传统浆料工艺是:配料:1.溶液配制:a) PVDF(或CMC)与溶剂NMP(或去离子水)的混合比例和称量;b) 溶液的搅拌时间、搅拌频率和次数(及溶液表面温度);c) 溶液配制完成后,对溶液的检验:粘度(测试)\溶解程度(目测)及搁置时间;d) 负极:SBR+CMC溶液,搅拌时间和频率。
2.活性物质:a) 称量和混合时监控混合比例、数量是否正确;b) 球磨:正负极的球磨时间;球磨桶内玛瑙珠与混料的比例;玛瑙球中大球与小球的比例;c) 烘烤:烘烤温度、时间的设置;烘烤完成后冷却后测试温度。
d) 活性物质与溶液的混合搅拌:搅拌方式、搅拌时间和频率。
e) 过筛:过100目(或150目)分子筛。
f) 测试、检验:对浆料、混料进行以下测试:固含量、粘度、混料细度、振实密度、浆料密度。
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RF Power Generators
132mm*38mm LCD顯示面板， 可同時監控所有相關數據。
Automatching Network 控制區 ，提供匹配網路之電容值調校。
Program程式選單
RF power控制
Automatching Networks
依據電磁波傳輸原理，要達到 最大的功率轉換效益，在電負載之間 的阻抗必需匹配。 市面上常見之RF Generator 設計之輸出端阻抗通常為50Ω，而負 荷端Plasma Reactor的阻抗通常僅有 僅有0.5~10Ω，此時就需要一個良好 的匹配網路系統來平衡負載之阻抗。
波義爾定義 P1V1=P2V2 Plasma working pressure about 25mtorr 25/760000=28.14/V1 V1=855456L(1mole粒子在25mtorr, 70℃下所佔的體積 d=6.02x1023/855456=7.04x1014個/c.c
λ=0.507cm 電漿環境中的平均自由路徑
反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching 簡稱RIE)
最為各種反應器廣泛使用的方法，便 使是結合(1)物理性的離子轟擊與(2)化 學反應的蝕刻。此種方式兼具非等向 性與高蝕刻選擇比等雙重優點，蝕刻 的進行主要靠化學反應來達成，以獲 得高選擇比。加入離子轟擊的作用有 二：一是將被蝕刻材質表面的原子鍵 結破壞，以加速反應速率。二是將再 沈積於被蝕刻表面的產物或聚合物 (Polymer)打掉，以使被蝕刻表面能再 與蝕刻氣體接觸。而非等向性蝕刻的 達成，則是靠再沈積的產物或聚合物， 沈積在蝕刻圖形上，在表面的沈積物 可為離子打掉，故蝕刻可繼續進行， 而在側壁上的沈積物，因未受離子轟 擊而保留下來，阻隔了蝕刻表面與反 應氣體的接觸，使得側壁不受蝕刻， 而獲得非等向性蝕刻。
◎電漿性質
1.整體來說，電漿的內部是呈電中性的狀態，也就是帶負電粒子的密度與帶正電 粒子的密度是相同的。 2.因為電漿中正、負離子的個數幾乎是一比一，因此電漿呈現電中性。 3.電漿是由一群帶電粒子所組成，所以當有一部分受到外力作用時，遠處部份的 電漿，乃至整群的電漿粒子都會受到影響，這叫做「電漿的群體效應」。 4.具有良好的導電性和導熱性。
濺擊蝕刻(Sputter Etching) 將惰性的氣體分子如氬氣施以電壓，利用衍生的二次電子將氣體分子解離或激發成各種不同的 粒子，包括分子、原子團(Radical)，電子、正離子等，；正離子被電極板間的電場加速，即濺擊 被蝕刻物，具有非常好的方向性（垂直方向），較差的選擇性，因光阻亦被蝕刻，被擊出之物 質為非揮發性，又沈積在表面，困此在VLSI中很少被使用。
第四態 等離子
固態
→ 加熱
液態 → 加熱
氣態
→ 解離
電漿
電漿原理介紹
Gas Inlet MFC
解離反應
激發反應
e-+X2
e-+X
2X+eX*+eX2++2e2X++3e-
離子化反應 e-+X2 Throttle Valve e-+X2
Pump
DC Power
I. Principles of Plasma Generation
HDP ICP TCP
高密度電漿
電感偶合式電漿（ICP）或稱之為變壓 器偶合電漿（TCP）。兩者在名稱上 雖有不同，其實為同一原理。為簡化 起見，以下統稱之為ICP。其原理如下， 電流流過一個線圈，利用此一線圈產 生之電感（Inductance） 來感應出一磁 場。此一磁場可以透過介質（如空氣， 真空或鐵磁心）產生次極（secondary） 感應電流，以電漿型式釋放出能量。 可藉由附圖（2）得到更進一步之瞭解， 致於如何將能量在低壓之狀況中釋出 而產生高密度高均勻度電漿即為科學 家所競相進求的目標，因此ICP高密度 電漿的基本原理乃是以磁場來產生偶 合。此一型式和傳統式的電漿系統比 較有幾項明顯的優點。因 ICP 之偶合 方式係藉由磁場所產生，由電磁理論 得知其電場，即離子加速方向，是以 環繞此一磁場且平行於晶片表面之切 線方向。所以當輸入之功率（通常以 RF之頻率為主）加大時，磁場與電場 皆相對增加，電漿內之離子加速方向 （因平行於晶片表面之切線方向）因 比較不易對晶片產生傷害。基於此一 優點，ICP的輸入功率可以達到相當高 的範圍。此優點之一。
40 400kHz 1.0 1.6 2.0 4.0 13.56 27.12 40.68 60 80 MHz
____________________________________________________________________________________________________ Medium Frequencies ISM Frequencies VHF Low Freq.
◎日常生活中的電漿
1.日常生活中最常見的日光燈，就是電漿的應用！當我們開燈時，點燈器會產生
極高的電壓，並產生電漿粒子，這些電漿粒子會轟擊燈管中的水銀蒸氣、螢光 物質，而使其發光。五顏六色的霓虹燈也是相同原理。 2.富士通（Fujitsu）於1993年發表的電漿顯示器（Plasma Display Pannel）， 其基本顯像原理：由前、後二塊玻璃基板夾成，玻璃上附有透明電極、誘電層、 保護層、紅綠藍三色螢光體等結構。這二塊玻璃基板中間的間隙只有0.1mm， 而在這0.1mm空間中填充了一種氣體。當施加電壓於電極上時，電極會放電而 產生紫外線光。而當紫外線光打擊到玻璃基板上的紅、綠、藍螢光物質時，這 些螢光物質就會產生紅、綠、藍三原色，這些紅綠藍三原色最後就合成各種彩 色影像。
-- Plasma generation requires high kinetic energy. a. High voltage – to increase V b. Low pressure – to increase λ
eAr+ 2e2Ar+
4Ar+
4e-
8e-
-- High K.E. of electrons is necessary , but not sufficient.
PECVD (電漿輔助化學氣相沈積) 利用RF電漿及化學反應的方式，在反應器內，將反應物(通常是氣體)生成固態的生成物，並 沉積在晶片表面的一種薄膜沉積，除了一組真空系統來維持反應時所需的電漿外，最重要的 是必須要有一套良好之電漿產生器，利用電漿來幫助化學沉積反應的進行，並降低使反應發 生所須之溫度，圖示為簡單的典型PECVD結構系統圖。
AC Capacitive Discharge
Plasma cloud
Gas ions + + +
+
+
Reduced surface charge
+---+----- +++-+----+----+ Electrical insulator -----------------------RF voltage source
ex:欲求1atm下X℃時1mole氣體在空間所佔的體積
(未打電漿前,chamber內的氣體視為理想氣體) 理想氣體 , PV=KT (K=constant , P=1atm) V1/V2=T1/T2 X℃=(273+X)K Plasma working temperature about 70~130℃令X=70℃ 22.4/V2=273/343 V2=28.14L
High K.E
Necessary and Sufficient Enough collisions
自由路徑計算:
1mole Ar at 1atm. 25℃ → V=25.4L 0℃ → V=22.4L ∴1mole 25℃ 下空間的粒子密度 d=6.02x1023/25400c.c=2.37x1019 個/cm3 1個粒子在空間所佔的體積=πγ2λ γ 為粒子半徑 λ為運動路徑 λ 以Ar為例其原子半徑為3Å ∴其單顆原子截面積為=πγ2=2.8x10-15cm2/個 1cm3=2.37x1019 個x 2.8x10-15cm2/個xλ λ=15x10-6cm V=πγ2λ
電漿原理介紹簡報
Presented By Woody
10/02
簡報大綱
一.原理介紹
〄 〄 〄 〄 • 什麼是電漿 電漿原理介紹 產生電漿的方式 射頻產生器介紹 常見電漿應用及電漿源設計
三.電漿在封裝的應用
二.表面處理介紹
〄 〄 〄 〄 RF電漿的優點 電漿表面處理效應 乾濕式製程比較 電感偶合及電容偶合比較
產生電漿的方式
DC Capacitive Charge-up
Plasma cloud
Gas ions + +
+
+
+
Surface charge
+++++
+++++++ +++++ Electrical insulator -----------------------DC voltage source
MW System
+ + +
B
Vacuum system
+ + - + ++ + + -
Plasma cloud
What is RF?
AC frequencies above 20 kHz (audio) AC frequencies below 300 MHz (microwave) FCC RF frequency ranges