Plasmaquellen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

µ-SLAN

2.45 GHz Mikrowellen - Plasmaquelle

Leistungsmerkmale:

  • Hohe Plasma- und Radikalendichten
  • kompatibel mit chemisch reaktiven und nichtreaktiven Gasen
  • geringe Kontamination
  • ECR Betrieb optional
  • Dauer- und Puls-Betrieb


Einsatzgebiete:

  • Plasma-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PE-CVD)
  • Oberflächen-Modifikation
  • Plasma-Reinigung
  • Plasma-Ätzen
  • reaktives und nichtreaktives Ionenätzen
  • Grundlagenforschung in den Material-Wissenschaften

Funktionsprinzip
 Die SLAN (Slot Antenna) besteht grundsätzlich aus einem ringförmigen Hohlleiter (Ringresonator) mit Schlitzantennen in regelmäßigen Abständen auf der Innenseite, welche die Mikrowellenenergie in das Plasma einspeisen. Die Mikrowelleneinspeisung geschieht mittels eines 2.45 GHz Magnetrons in einen R26 Hohlleiter. Zwischen dem Generator und dem Plasma befindet sich ein 3-Tor-Zirkulator, welcher die vom Plasma reflektierte Leistung in eine Wasserlast ablenkt, um das Magnetron vor eventuellen Schäden zu schützen. Die Mikrowellen werden über eine beweglich Antenne in den ringförmigen Hohleiter eingekoppelt. Wegen der stark nichtlinearen Plasmaimpedanz kann durch die aktive Antennenlänge und die Position eines Kurzschlussschiebers die reflektierte Leistung minimiert werden. Ein 3-Stift-Tuner ist nicht erforderlich. Durch Verändern der Antennen und Kurzschlussschieber-Positionen kann praktisch jede Plasmalast in einem großen Leistungs- und Druckbereich für atomare und molekulare Gase genutzt werden. Die für die Konstruktion notwendigen Berechnungen und Simulationen wurden mit dem Softwarepaket MAFIA der Firma Computer Simulation Technology (CST GmbH) erstellt.

Elektron Cyclotron Resonanz (ECR)
In die mSLAN  kann eine Anordnung aus 875 G SmCo-Permanentmagneten eingesetzt werden, welche die Leistungsabsorption im unteren Druckbereich (um 10-4 bis 10-2 mbar) drastisch erhöht. Ionisierungsraten von einigen Prozent (abhängig vom verwendeten Gas) sind möglich. Hieraus resultieren typische Ionenkonzentrationen in der Größenordnung von 1011 cm-3.

Oberflächenwellen
Bei höheren Leistungen erzeugt die SLAN axiale Oberflächenwellen. Vorraussetzung hierfür ist, dass das Plasma überdicht wird, was sich leicht mit Argon erreichten lässt. In diesem Modus dehnt sich das Plasmavolumen mit zunehmender Leistung aus, was interessante Optionen für fortschrittliche Materialprozesse bietet.

 

 

Technische Daten:

                                            µSLAN          SLAN I           SLAN II

Plasma-Durchmesser:           4 cm              16 cm             67 cm

max. MW-Leistung:             1,2 kW              2 kW              6 kW

Arbeitsbereich:                          

mit ECR (mbar)                  10-4 - 50               10-4 - 10                 ---                                                                                  

ohne ECR (mbar)               10-2 - 50           10-2 - 10          10-2 - 2                                                                                        

pulsbar                                   ja                     ja                   ja

 

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