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等离子体薄膜沉积技术
等离子体聚合介质薄膜可以保护电子元件,采用等离子体沉积导电膜技术保护电子线路和设备不受静电荷积累造成的损坏,等离子体沉积薄膜技术还可以制作电容器元件。可广泛应用于电子工业,化学工业,光学等领域。           等离子体积硅化合物,使用SiH4+N2O(或Si(OC2H4)+O2)制造SiOxHy。空气压力1~5托(1托≈133帕),功率为13.5MHz。SiH4+SiH3+N2用于氮化硅沉,气温为300℃,沉积速率为180埃/分。非晶碳化硅膜由硅烷加含碳的共反应剂得SixC1+x:H,x 是Si/Si+C比例。硬度超过2500千克/毫米。           利用等离子体在多孔基片上沉积一层薄聚合膜,制成选择性渗透膜和反渗透膜,可用于分离混合物中的气体,分离离子和水。还可结合超薄膜层,以适应不同的选择性,如分子尺寸、可溶性、离子亲合性、扩散性等。采用常规的方法,在碳酸盐-硅共聚物基底上沉积0.5毫米薄膜,其氢与甲烷的渗透比为0.85,甲烷的渗透率比氢的高。当等离子体在基片上沉积苯甲氰单体时,其比值增加到33,分离效率大大提高。反渗透膜可用于海水的脱盐处理,当水流量低于某一阈值时,排盐效果较好。其聚合膜具有较好的抗渗透性能,如烯烃族、杂芳香族和芳香胺等。           采用等离子沉积膜技术制备的薄膜可用于光学元件,如消反射膜、防潮膜、抗磨损膜等。利用等离子体可在集成光学中根据要求的折射率沉积上稳定的薄膜,使其与光路中的各个元件连接。这类薄膜每厘米的光损失为0.04分贝。
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等离子表面处理机在塑料橡胶行业的应用
由于聚丙烯、PTFE等塑胶材料无极性,在工业应用中,有些塑胶制品表面接合时会出现粘接困难,在未经等离子表面处理的情况下,印刷、粘合、涂覆等过程效果非常差,甚至无法进行。         有些工艺在生产过程中使用了一些化学剂对这些橡塑表面进行处理,这样可以改变胶粘效果,但是这种方法很难掌握,化学剂本身就有毒性,操作很繁琐,成本也很高,而且化学剂对橡塑材料原有的优良性能有影响。采用等离子表面处理机技术对这些材料进行表面处理,使这些材料在高速高能等离子体的轰击下,发挥其结构表面的作用,同时在材料表面形成一层活性层,使橡胶、塑料能进行印刷、粘合、涂层等操作。   等离子表面处理机用于塑料的表面处理:         通过研究发现,大多数塑料的表面张力都很低,如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的表面张力为31达因,聚酯(PET)和聚氯乙烯(PVC)的表面张力为39达因,尼龙(PA)为41达因。为了满足印刷和粘接的要求,必须使其表面张力依次达到38、38、52、48、56甚至更高的达因值。直到等离表面处理机发明之前,许多塑料工艺设计都倾向于选用材料,哪些材料能够达到喷涂或粘合等工艺的要求,才优先采用这种材料,由于材料昂贵,制造成本一直很高。自1980年代以来,随着等离子表面处理机的广泛应用,制造商开始将目光投向更多的塑料品种,PP、PC、ABS、SMC各种弹性体和各种复合材料的用途也被充分发挥出来。等离子表面处理机既解决了同一材料部件之间的相互粘接,又解决了不同材料部件之间的相互粘接。在新工艺中,传统的表面处理(例如打磨机打磨,打磨效果有限)和环保水性涂料处理(有些处理后仅有40mN/m左右,材料根本无法完全润湿)都受到了冲击。氟处理虽有良好的效果,但在使用过程中会产生大量的有害气体,往往使生产厂家的废气处理成本大幅增加。等离子表面处理机是一种既经济又环保的表面处理工艺,其处理后的材料表面可以轻松达到65因以上的表面张力,满足了许多高标准的工艺要求。它是利用电磁放电产生等离子体,喷射到材料表面,从而大大提高了塑料制品的表面能量。   等离子表面处理机用于橡胶的表面处理:         橡胶和塑料一样是无极性的,不经表面处理的状态下,其印花、粘合、涂布等作用很差,甚至不能进行。在某些橡胶的表面处理过程中,使用某些化学剂,虽然可以提高粘接效果,但这种方法操作复杂,化学剂本身就有毒性,使用时要十分小心,而且购买成本较高,而且化学剂还会破坏橡胶材料的部分优良性能。采用等离子表面处理机对橡胶进行表面处理,使这些材料在高速高能等离子体的轰击下,很大限度地发挥其结构表面的作用,同时在材料表面形成一层活化层,使橡胶能进行印刷、粘合、涂层等操作。采用等离子技术处理橡胶表面,操作简单,处理前后无有害物质产生,处理效果好,生产效率高,运行费用低。
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硅橡胶等离子处理机表面处理
聚甲基丙烯酸甲酯在上世纪40年代开始用于隐形眼镜材料。因为PMMA具有高折射率、适宜的硬度、良好的生物亲和性,至今仍被广泛应用。但PMMA亲水性较差,这会造成长期的眼翳闭合而引起佩戴者不适。同时,其氧气通透性也较差,严重时可导致并发症。如能克服PMMA的上述缺点,则可大大提高其使用效率。采用乙炔、氮气和水的等离子体聚合物镀在PMMA透镜表面,可提高材料的亲水性,减少角膜上皮细胞粘连。有机硅氧烷加入到聚合物的夹层中,可改善材料的透气性,但由于硅氧烷固有的疏水性质,会使其保湿性下降。可以采用真空等离子清洗机产生辉光放电的方法处理含硅聚合物表面疏水问题。PMMA通过真空等离子体清洗机与聚硅氧烷结合物进行表面处理,可降低表面碳含量,增加PMMA的含氧量,改善其保湿性。         由硅橡胶制成的隐形眼镜叫做“软”透镜。硅橡胶具有良好的透气性能、质地柔软、机械弹性好、耐用等特点。其缺点是粘度太大、疏水、液体易渗透。在硅橡胶表面镀上一层甲烷膜,可改善硅橡胶的保湿性,降低粘性,降低液体的渗透性,又能保持其透气性。         PMMA是一种常用于眼内晶体移植的材料,但其与角膜上皮细胞的接触可导致角膜上皮细胞的损伤。通过真空等离子体清洗机的接枝法或辐照处理法,可使亲水性单体,如异丁烯酸羟乙酯或N-乙烯基吡咯烷酮沉积到PMMA表面。用家兔角膜和透镜间的静态“接触试验”发现,未经等离子体处理的PMMA表面可造成10~30%的细胞损伤,而经处理的PMMA/HEMA复合表面可造成10%左右的细胞损伤,而PMMA/NVP复合表面可造成10%以下的细胞损伤。在C3F8、HEMA和NVP三种薄膜上的等离子体沉积均能显著降低角膜细胞的损伤。此外,NVP膜在PMMA表面的粘附能力明显低于PMMA。         等离子体处理通常是一种引起表面分子结构变化或表面原子进行置代的等离子体反应。等离子体处理即使在氧、氮等不活泼的环境中也能在低温条件下产生高活性基团。这一过程中,等离子体还释放出高能紫外光,并产生快速运动的离子和电子来打断聚合物的键合,并产生表面化学反应所需的能量。仅在材料表面有几个原子层参与该化学过程时,聚合物的本体属性才能保持不变,此外,由于等离子体处理时温度较低,避免了热损伤和热变形的可能。选择适当的反应气体和工艺参数,可促进某些特定的反应,并形成特殊的聚合物附着物和结构。  
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plasma设备等离子体蚀刻对逻辑集成电路良率的影响
芯片要达成所需功能,从设计、制造到封装的每一步都很关键。随着集成电路尺寸不断微缩,晶体管的时序窗口不断缩小。先进工艺逻辑集成电路制造中,工艺波动对晶体管工作时序窗口造成的影响越来越大,因此芯片在设计时就必须要考虑芯片的可制造性。设计完成的版图进人工厂首先要进行检查,查找会对生产带来困难或者根本不可能制造出来的图形,并进行合理调整。进入制造阶段,对成熟成套工艺来说,芯片的良率会很快上升,甚至可能一次流片良率就能达标。但对处于开发阶段的工艺来说,良率上升会是一个漫长的过程,时间跨度可能达数个季度,甚至更久。下面介绍逻辑集成电路制造中良率的概念,以及良率提高的过程, 并讨论plasma设备等离子体蚀刻工艺对良率提升的关键作用。         半导体生产制造的每个环节,都有可能引起产品的失效。在制造厂从晶圆下线到制造完成,一般会经历几百道工艺,制造厂关心的是在一片晶圆上有多少个晶粒符合出货要求,良率就是量化这个能力的指标。例如一片晶圆上有1000个晶粒,有900个晶粒通过了电学性能测试,那么这片晶圆的良率就是90%。同一个批次(lot)中的25片晶圆,由于位置、顺序等细微的区别,良率也会不一样,但一般不会有大的差异。良率也会随着生产线上机台参数随时间的漂移而产生波动,有时一个大的偏差(variation)或异常(excursion)会导致良率骤降。长期稳定在高水平的良率是一条生产线成熟的标志。         对于工艺引起的器件失效,按照失效特征可以分为参数性(parametric)和功能性(functional)失效。参数性失效指器件电参数不优化而达不到设计要求,例如额定工作电压下芯片工作频率过低,静态时功耗超出额定范围等,习惯上称之为软失效(soft fail),功能性失效指器件功能丧失,某些电学参数根本无法测出,如存储器读写失败,逻辑电路的运算结果错误等,习惯上称之为硬失效(hard fail)。参数性失效主要跟器件的各项物理参数有关,例如栅极尺寸,有源区尺寸,有源区掺杂浓度等。蚀刻是定义器件尺寸、厚度、形貌的关键工艺,对参数性失效影响很大,例如由于机台维护不当而导致栅极尺寸出现大的偏差,就会产生良率损失,功能性失效往往是由晶圆上的缺陷引起,缺陷包括晶圆上的物理性异物、化学性污染、图形缺陷、晶格缺陷等。Plasma设备等离子体蚀刻作为半导体制造中的关键工艺对功能性失效也有很大影响,例如反应腔室掉落颗粒物在晶圆表面导致蚀刻被阻挡,蚀刻时间不够导致通孔与下层金属断路等。从这里可以看出,逻辑集成电路良率提升基本可以分为两部分,一部分是器件部门通过实验选择合理的器件参数,另一部分是工艺部门优化解决整个流程上各种缺陷,而工艺整合部门将上面两部分的工作整合在一起而达到目标。
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等离子工业清洗机蚀刻钝化层介电材料铝垫的金属蚀刻
钝化层介电材料的蚀刻: 钝化层是用于保护集成电路器件和金属连线结构,提供一定的应力缓冲,不被后续切割、清洗和封装等工艺破坏和腐蚀的保护层。钝化层使用的介电材料通常为氧化硅和氮化硅材料,其尺寸都是微米级的,对侧壁轮廓曲线没有特殊要求。钝化层介电材料蚀刻使用单一的光刻胶为拖膜,蚀刻气体为[F]基气体,通常是CF4和CHF3或CH2F2的组合并伴有一些稀释气体,等离子工业清洗机通过优化蚀刻气体比例、等离子体的源功率和偏置功率以及温度的方式调节侧壁轮廓角度、尺寸和等离子蚀刻深度的均匀性。 铝垫的金属蚀刻: 铝金属蚀刻通常使用光刻胶为掩膜,在等离子体金属蚀刻反应腔体中进行。由于等离子工业清洗机氟基气体蚀刻金属铝得到的生成物AlF3是低蒸汽压非挥发性的产物,无法用来蚀刻铝,通常用氯基气体蚀刻金属铝。纯氯气蚀刻铝是各向同性的,为获得各向异性的蚀刻工艺以得到需要的轮廓曲线和尺寸,必须在蚀刻过程中使用聚合物来对侧壁进行钝化保护,除了用等离子体物理轰击光刻胶捕获碳来得到一些聚合物外,还要加入容易产生聚合物的气体作为蚀刻剂,如CHF3、N、CH4等;同时,等离子工业清洗机在铝金属蚀刻中还大量使用到BCl3气体,主要目的有BCl3与[O]、[H]离子的反应性极优,优先反应后带走反应腔中及反应过程中产生的[O]、[H]离子以降低铝金属蚀刻终止及未来发生腐蚀的可能性;同时,BCl3气体在等离子体中分解为BClx,原子团和正离子,[BCl3]+正离子具有很大的分子量是形成等离子体物理轰击的重要离子来源,增强物理轰击效果; 而BClx原子团可以与Cl原子发生如式(3-8)的“再结合”反应,这个反应通常会在没有暴露在 BCIx + Cl→BClx+1             (3-8) 粒子轰击下的侧壁表面上进行,这种再结合反应将消耗掉侧壁表面的氯原子,降低侧壁吸附的氟原子从而减少侧面的蚀刻,提高了蚀刻的各向异性,达到很好控制侧壁轮廓剖面的作用。 蚀刻过程中加入可以迅速生成聚合物提供侧壁保护的气体如CHF3、N2、或CH4,使金属铝侧壁上较为优先吸附氟、氮或者碳氢化合物的方式,来进一步减少氯原子与铝侧壁接触发生反应,达到保护侧壁,使得氯基气体对金属铝的各向异性蚀刻能力更好。等离子工业清洗机通过研究这3种不同气体对蚀刻后金属铝侧壁形貌的影响,结果表明,N2保护气体在蚀刻过程中产生太多的侧壁保护,容易形成梯形的侧壁形貌;CHF3对侧壁的保护则不够完善;CF4气体实现了均匀的侧壁保护,并能保持几近垂直的侧壁角度,可以提供侧壁保护。 等离子工业清洗机金属铝蚀刻中的一个难点是其多层金属复合膜的复杂性,在复合膜中常常使用作为像图形曝光抗反射层的TiN或其他的抗反射材料,以及下面的黏附阻挡层如Ti或其他材料,这些都增加了蚀刻工艺的复杂性。为了蚀刻表面的抗反射材料层,可能使用到的化学气体是Cl2/SF6/CF4/CHF3/BCI3/Ar/O2其中的组合,而蚀刻TiN抗反射膜则用CI2/BCI3/N2/CHF3其中的组合。此外,由于暴露于空气中的铝的氧化几乎是同时发生的,要抑制或者控制氧化铝的产生,否则会造成蚀刻终止。下面具体介绍蚀刻铝金属复合膜的典型步骤: ①蚀刻抗反射层。 ②去除表面的自然氧化层的预蚀刻(亦可能与第①步结合)。 ③金属铝的主蚀刻,通常是用反应产物探测器来侦测金属铝的蚀刻终止。 ④去除铝残留物的过蚀刻,这一步猴也可能是主蚀刻步骤的延续。 ⑤底部阻挡层蚀刻(亦可能与第④步结合)。 ⑥为防止具有侵蚀性能的蚀刻残留物的去除(可选,亦可以和下一步骤结合) ⑦去除光刻胶。 等离子工业清洗机铝金属蚀刻后,需要很好地控制铝金属的侵蚀,任何在蚀刻工艺中残留的副产物都具有浸蚀性(主要是都含有氯成分,而氯离子在大气环境下会与方气中的水反应生成强腐蚀性的HCl,它们可以快速反应、腐蚀金属铝),必须很快对其中和或者从硅片表面去除。因此,在健刻和灰化工艺中控制水蒸气和氧气的含量很关键,典型的金属铝蚀刻的等离体蚀刻和处理副产物、灰化处理光刻胶是在同一个蚀刻机台的真空环境下、不同反应青提中连续完成,在光刻胶灰化过程中将腐蚀性的化合物去除后,再将晶片传出到大气环境。
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等离子体聚合设备是什么
等离子体聚合是改善橡胶、塑料制品或薄膜疏水性的一种方法,从而衍生出了等离子体聚合设备。         等离子体聚合通常用来防止制造过程中产生的碎屑附着于橡胶,通过这种技术,我们可以改进硅、橡胶和塑料等表面,从而防止它们在进一步生产时粘结在一起。等离子体表面改性被认为是一种“绿色”的替代方法,比其它表面改性方法更加环保。等离子体表面处理时无需使用刺激性化学物质,更无需接触任何化学物质。这样不但能保护环境,也能保障员工的生命安全。首先利用RF源产生等离子体,然后对材料表面进行等离子体处理,可提高塑料或橡胶表面的疏水性,从而实现等离子体聚合。         等离子体处理比其他表面处理方法有很多优点,引起了人们对等离子体处理的兴趣。利用等离子技术形成的各种聚合物,其化学和机械性能增强,使等离子技术在许多不同行业和产品中得到应用。等离子体聚合设备采用适当的处理气体,我们可以提高材料表面的疏水性,提高产品的润湿性和实用性,并防止产品在进一步加工时粘结。这种方法适用于许多橡胶和硅产品。 等离子体聚合历史:         1982年,确认了功能化的等离子体聚合物薄膜沉积,这些等离子体功能化方法不仅可以用来产生疏水涂层,而且可以用来改善生物植入物的生物相容性。功能等离子体聚合物的价值在水处理、烧伤病人的护理以及其他创伤较大伤口损伤等方便得到了应用。微通道涂层、纳米图案化和微胶囊化等技术,都使用了等离子体聚合物以提高产品质量。
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