Wassergekühlter, HF-biasbarer Substrathalter
Allgemein:
Für viele plasma- und ionenbasierende Prozesse in den
Materialwissenschaften ist es wünschenswert, die Ionenenergie unabhängig von
der Plasmadichte zu kontrollieren. Üblicherweise geschieht
dies durch das Anlegen eines negativen dc-Bias an den Substrathalter. Diese
Methode ist jedoch bei dielektrischen Substraten oder Substraten, die mit
einer dünnen dielektrischen Schicht versehen werden sollen, nicht möglich. Der Substrathalter RBS 150/100
verwendet daher Hochfrequenz (HF, 13.56 MHz). Substrate mit bis zu 6 Zoll (150mm) Durchmesser
können aufgenommen werden.
Grundplatte:
Das Substrat wird auf eine wassergekühlte Grundplatte geklemmt. Ein
guter thermischer Kontakt zum Substrat wird durch eine speziell behandelte,
sehr ebene
Grundplattenoberfläche gewährleistet.
Klemmsystem:
Das mechanische Klemmsystem besitzt einen
Bajonett-Verschluss. Der
Klemmring wird von 3 Schrauben auf der HF-gebiasten Grundplatte gehalten. Es ist
möglich, durch verschiedene Ringe Substrate mit einem Durchmesser von bis zu 150mm (6 Zoll-Wafer) zu fixieren.
Anpassnetzwerk:
Um die reflektierte HF-Leistung des Substrathalters zu minimieren, wird
eine Impedanzanpassung benötigt. Dieses kann ein externes Anpassnetzwerk
sein, welches zwischen HF Generator und Substrathalter eingebaut wird.
Optional kann aber direkt in den RBS150/100 ein Gamma-Anpassnetzwerk
integriert werden. Eine Leistungseinkopplung von bis zu 300 W ist möglich.
Durch die optimierte Substrathaltergeometrie und die Abstimmelemente (Induktivität L und
variable Kapazitäten C1 (load) und C2
(tune)) kann die reflektierte Leistung bei atomaren und molekularen Gasen
(z.B. Argon, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff) über einen großen Druckbereich
auf Werte < 10 W reduziert werden.
HF Biasing:
Die üblicherweise verwendete Methode des dc-Bias kann bei der
Behandlung von elektrisch isolierenden Substraten oder bei der Abscheidung von
isolierenden Filmen wie SiO2 oder nicht leitenden Polymeren
auf der Substratoberfläche nicht verwendet werden. Aus diesem Grunde arbeitet der RBS
150/100 mit einer Frequenz von 13.56 MHz. In diesem Fall entsteht ein negativer
"Self-Bias". Dieser "Self-Bias" ist proportional der HF-Leistung, welche dem System zugeführt wird
sowie dem Gasdruck im Plasmareaktor. Er kann
sowohl für elektrisch leitende, als auch für nicht leitende Substrate exakt eingestellt
werden.
Dunkelraumabschirmung:
Zur Vermeidung der Entstehung eines unerwünschten parasitären
Plasmas auf der Rückseite der Grundplatte und des Verbindungsstabes wird eine
Dunkelraumabschirmung verwendet. Dies ist zwingend erforderlich, um effizient HF-Leistung
zum Biasing des Substrathalters verwenden zu können.
Grundplattenposition:
Die Grundplatte des Substrathalters und dadurch auch die Substratposition können
stufenlos um maximal 100 mm verändert werden. Dies kann während des
Betriebes des Systems unter Vakuum bzw. bei angelegter HF-Leistung geschehen.
Technische Daten:
max. Substratdurchmesser: 150 mm
Vakuumflansch: DN 250 ISO-K oder größer, CF Flansch optional
max. HF-Leistung: 300 W
DC Self Bias (max): 800 V
Arbeitsdruck: 0.04 - 10 mbar
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