Plasmaquellen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

ICP-P 200

HF-angeregte, induktiv einkoppelnde Plasmaquelle

 

Leistungsmerkmale:

  • planare Spule mit 200 mm Durchmesser
  • großer Leistungsbereich
  • niedrige Ionenenergie, schmalbandige Energieverteilung
  • hohe Plasma- und Radikaldichten
  • kompatibel mit chemisch reaktiven und nicht-reaktiven Gasen
  • Dauerstrich und gepulster Betrieb möglich
  • geringe Kontamination



Einsatzgebiete:

  • Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD)
  • Oberflächen-Modifikation
  • Plasma-Reinigung
  • Plasma-Ätzen
  • reaktives und nicht-reaktives Ionen-Ätzen
  • Grundlagenforschung in den Materialwissenschaften

 

Allgemein:

Plasmabasierte Materialbearbeitung, einschließlich Anwendungen in der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik erfordern meist hohe Dichten ( > 1011  cm-3) von elektrisch geladenen (Ionen, Elektronen) und ungeladenen Teilchen wie z.B. angeregte Spezies und Radikale. Zusätzlich ist eine gute Plasma Homogenität über große Durchmesser wichtig.

In einigen Anwendungen ist es zudem wichtig, dass die Ionenenergie unterhalb von 20 eV liegt, damit das Substrat nicht geschädigt wird. Eine viel versprechende sowie relativ einfache Methode ein solches Plasma zu generieren, ist durch ein induktiv einkoppelndes Plasma gegeben (ICP =  Inductively Coupled Plasma). Bei diesem Prinzip wird das Plasma durch eine planare Spule bei Hochfrequenz, z.B. 13.56 MHz, erzeugt. Hierbei ist die Spule von der Plasmakammer durch ein dielektrisches Fenster getrennt, um Kontaminationen zu verhindern. Die Hochskalierung einer konventionellen ICP-Quelle hat aufgrund der steigenden Impedanz mit Antennendurchmesser gewisse Grenzen. Eine höhere Induktivität führt zu einem höheren Spannungsabfall zwischen den Enden der Spule und einer unstabilen Impedanzanpassung. Hinzu kommt, dass durch den höheren Spannungsabfall der Effekt der kapazitiven Einkopplung verstärkt wird, welche zu einer weniger effiziente und nicht homogene Plasmaerzeugung führt.

Die Antennenspule der ICP-P 200 ist so konstruiert, das sie dieses Problem vermeidet. Die neue Vierarm-Spule, mit ihrer niedrigen Induktivität von 0.54 µH, erlaubt es, diese Plasmaquelle auch bei einer niedrigen Leistung im induktiven Modus zu betreiben. Das Antennengehäuse, welches aus einem Edelstahlzylinder und einer Quarzplatte besteht, wird mit einem Wirbelstromschild geliefert, welches die aus den Wirbelströme resultierenden ohmschen Verluste minimiert. Es wird ein uniformes Plasma mit hohen Dichten generiert, ohne hierbei auf externe Magnetspulen zurückzugreifen zu müssen.

Auch eine zeitmodulierte Leistungseinkopplung, welche in einer Vielzahl von plasmainduzierten Ätz- und Depositionsprozessen hochgradig vorteilhaft ist, ist mit der ICP-P 200 möglich. Aufgrund der niedrigen Spuleninduktivität, ist der Effekt der kapazitiven Kopplung zwischen Antenne und Plasma stark reduziert, so das der Übergang zwischen dem schwachen kapazitiven Entladungsmodus ( so genannte "E-Mode") und dem effektiven und  leuchtstarken induktiven Modus ("H-Mode") schon bei kleinen Leistungen erfolgt, sogar ohne einen Faraday Schild.

 

Technische Daten:

HF-Leistung:           3 - 1200 W (cw), im gepulsten Betrieb sind höhere Peak-Leistungen möglich

Frequenz:               13.56 MHz

Druckbereich:         0.25...100 Pa

Flanschgröße:        DN 250 ISO-K oder größer, CF Flansch optional

Gasflußrate:           abhängig von dem spezifischen Plasmaprozess

                               z.B. 1 - 50 sccm Argon, 1 - 20 sccm Sauerstoff

 

Application note: