QUATRON

Neutrale Plasmastrahl Quellen

Die HS-Group GmbH ist Ihr zuverlässiger Partner in der Projektierung, Konstruktion und Fertigung von Plasmastrahlquellen. Für unsere Kunden und deren Anwendung finden wir stets die optimale Lösung in der Plasmatechnik. Sie erhalten hochtechnologische und zugleich zuverlässige Produkte, eine kompetente Beratung und einen erstklassigen Service! Mehr als 200 verkaufte Plasmaquellen im zuverlässigen täglichen Einsatz für unsere Kunden.

QUATRON - L

Lineare Plasmastrahlquellen

QUATRON - R

Runde Plasmastrahlquellen

QUATRON Technologie

Die von HS-Group GmbH eingesetzten und patentierten Methoden der Plasmaerzeugung und Extraktion ermöglichen den Einsatz von Plasmatechnologie in einer Vielzahl von Anwendungen.

Unsere QUATRON Technologie basiert auf vier wichtigen Eigenschaften, die unsere Plasmaquelle zu einem herausragenden Werkzeug für den vielseitigen Einsatz in Industrie und Wissenschaft macht.

Die vier wichtigen QUATRON Eigenschaften sind:

⇒ Kapazitiv gekoppelt
⇒ Hochenergetisch
⇒ Resistenz gegen prozessbedingte Verschmutzung (kein Glaskörper)
⇒ Alle Prozessgase, inkl. Reaktivgase können eingesetzt werden

Eine Umstellung unserer Plasmaquellen auf verschiedene Frequenzen wie z.B. 13,56 MHz, 27,12 MHz oder 40 MHz ist problemlos möglich. Höhere Frequenzen führen zu einem höheren Ionisationsgrad und dadurch zu einer höheren Plasmadichte, einem höheren Ionenstrom und höherer Energie.

Beschichtungen direkt „aus der Quelle heraus“ sind möglich. Zum Beispiel bei DLC Prozessen bereiten wir die C+ Atome in der Quelle und bearbeiten die Oberflächen mit definierten Energie, Strom und Richtung.

Die Magnetfeldspulen sind axial gerichtet. Das ermöglicht die Beeinflussung des Magnetfeldes und Änderung der Strahlcharakteristik (Energie, Focus). Mit dem Magnetfeld kann das Plasma auf verschiedenste Prozessbedingungen wie z.B. Kammerdruck eingeregelt werden.

Weitere Besonderheiten unserer QUATRON Plasma-Quellen:

⇒ Neutraler und paralleler Strahl (keine statische Aufladung des Substrates)
⇒ Extraktionsnetz - einziges Verschleißteil
⇒ Ionenenergie im Strahl exakt einstellbar: 20 ... ~2000 eV
⇒ Strahl-Stromstärke: bis ~6 mA/cm²
⇒ Typischer Arbeitsbereich/Druckbereich: 1*10-4 ... 5*10-3 mbar
⇒ Sehr monochrome Energieverteilung im jeweiligen Druckbereich
⇒ Plasmabetrieb mit mehreren Gasen gleichzeitig mit Erstkontakt (Vermischung) in der Plasmaquelle

Mit unseren kapazitiv gekoppelten Plasmaquellen sind sowohl CVD-Prozesse als plasmaunterstützte Prozesse in den gängigen PVD-Verfahren möglich. Der Energiebereich reicht von typisch 20eV bis 2000eV und höher.

Was ist Plasma?

Plasma ist ein teilweise oder komplett ionisiertes Gas, welches aus neutralen Atomen bzw. Molekülen und geladenen Teilchen (Ionen und Elektronen) besteht.

Plasma wird oft als 4. Aggregatzustand nach dem festen, flüssigen und gasförmigen genannt.

Die wichtigste Besonderheit von Plasma ist ihre quasi-Neutralität. Das heißt, dass die gesamte elektrische Ladung trotz freien Ladungen (Ionen und Elektronen) fast Null beträgt. Die freien elektrischen Ladungen machen Plasma zum leitenden Medium, was zu einem sehr guten Zusammenspiel mit magnetischen und elektrischen Feldern führt. Dadurch wird Plasma formbar und beeinflussbar und somit kontrollierbar, was sehr wichtig für den Einsatz der Plasmen und Plasmaquellen an unterschiedlichsten Orten und für verschiedene Zwecke ist.

Plasmen werden vielseitig eingesetzt:

Beleuchtungstechnik
Plasmabildschirme
Medizin
Analysetechnik
Werkstoffverarbeitung
und wie in unserem Fall - Oberflächentechnik.

Zum Beispiel zum Ätzen, plasmainduzierter Materialabscheidung (PECVD), Antihaftbeschichtung, Verspiegelung, Aufrauen und Abhärten von Oberflächen, Verbesserung der Haftfestigkeit von Schichten, Plasmaoxidation und Reinigung.

Plasmaätzen mit QUATRON

Unsere QUATRON Plasmastrahlquellen gewähren unabhängig vom gewählten Ätzverfahren eine verlässliche Effektivität mit reproduktivem Ergebnis.

Falls ganze Schichten abgetragen werden müssen, kann Plasmaätzen eingesetzt werden. Unter Plasmaätzen wird ein chemisches Verfahren (CDE = chemical dry etching) zum selektiven Abtragen von ganzen Materialschichten bei hoher Ätzrate verstanden (zum Beispiel Abtragen von Lackschichten). Das Verfahren ist sehr akkurat - sodass die Substratoberfläche dabei nicht beschädigt wird - und isotrop - wegen der frei beweglichen Gasteilchen.

Dieses Verfahren darf nicht mit Ionenstrahlätzen oder anderen Trockenätzverfahren verwechselt werden - wie zum Beispiel reaktivem Ionenätzen, da bei diesen Vorgängen die Abtragung hauptsächlich physikalisch und somit anisotrop geschieht.

Falls geringere Selektivität für den Prozess vom Vorteil ist und um fast jede Substratoberfläche zu bearbeiten, helfen die hochenergetischen Teilchen beim Ionenstrahlätzen (IBE). Diese bombardieren die Oberfläche gerichtet und ätzen anisotrop. Um das herausgeschlagene Material und Verschmutzung in der Vakuumkammer zu verringern wird zusätzlich zum Argon ein reaktives Gas verwendet, welches dem Ätzen ein chemisches Charakter hinzufügt.

Beim reaktiven Ionenätzen ist sowohl ein anisotropes als auch ein isotropes Ätzprofil erreichbar. Dieses chemisch-physikalische Prozess spielt die wichtigste Rolle in der Halbleiterindustrie, da dabei die wichtigsten Variablen (Reproduzierbarkeit, Homogenität, Selektivität und Ätzprofil) genau beeinflussbar sind. Durch das Steuern das Gasflusses, Drucks und Leistung und Auswahl unterschiedlicher Gase werden die gewünschten Ergebnisse mit sehr guter Wiederholbarkeit kontrolliert erreicht.

Gebräuchliche Verfahren sind:

IE = Ion Etching
- Inerte Ionen werden auf das Substrat hin beschleunigt Substrat mit Plasma in Berührung

IBE = Ion Beam Etching
- Inerte Ionen, die mit einer Ionenkanone auf das Substrat hin beschleunigt werden Substrat ausserhalb des Plasmas

RIE = Reaktive Ion Etching
- Ätzen mit reaktiven Ionen Substrat und Plasma in Berührung

RIBE = Reaktive Ion Beam Etching
- Ätzen mit reaktiven Ionen. Reaktive Ionen werden mit einer Ionenkanone auf das Substrat hin beschleunigt Substrat ausserhalb des Plasmas

PE = Plasma Etching
- Chemisches Ätzen mit freien Radikalen und geringer Unterstützung durch Ionen

BE = Barrel Etching
- Chemisches Ätzen erfolgt ausschliesslich mit freien Radikalen.

Plasmareinigen mit QUATRON

Plasmareinigungsverfahren kann verwendet werden, um die Oberfläche von Substraten ohne Einsatz von hochgiftigen Reinigungschemikalien zu reinigen. Beim typischen Plasmareinigen werden die umweltfreundlichen Argon, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff verwendet.

Feinreinigung von Glas, Metallen und Kunststoffen ermöglicht spätere Beschichtung dieser Oberflächen mit ausgezeichneter Haftfestigkeit. Mit Plasma können empfindliche Materialoberflächen behandelt werden und von unerwünschten chemischen oder organischen Stoffen durch Aufbrechen ihrer Struktur befreit werden.

Im Vergleich zu anderen Verfahren zur Oberflächenreinigung hat Plasma mehrere Vorteile:

• Hohe Reinigungseffizienz
• Niederige Temperatur von Prozessen
• Eindringen in die kleinsten Lücken
• keine Notwendigkeit für die Trocknung
• Vielseitigkeit (geeignet für alle Arten von Materialien)
• niedrige Kosten des Verfahrens und Verbrauchsmaterialien
• Minimale Kosten für Abfallentsorgung

Plasmaunterstützung mit QUATRON

Plasma unterstütztes Beschichten wird häufig in der Feinoptik zur Verbesserung der Dichte und Stoichiometrie der aufgedampften Schicht eingesetzt.

Die stetige Entwicklung der Plasma- und Ionenstrahlquellen und Möglichkeit deren Verwendung für einen direkten Einfluss auf der atomaren und molekularen Ebene während des Beschichtungsprozesses trifft auf großes Interesse der Unternehmen, die im nanotechnologischen Bereich agieren (Mikroelektronik, Polymere, Funktionelle Beschichtungen, Bio-Medizin, etc.).

Intensive Verwendung von Oxyd-Schichten ( TiO_x, SiO_x, ZnO, etc.) in der Dünnschichtindustrie braucht die einzigartigen Eigenschaften und Möglichkeiten, die eine moderne Plasmastrahlquelle bieten kann - wie die von QUATRON.

Das Aufdampfen von Dünnschichten verlangt sehr oft eine niedrigere Temperatur, damit die chemischen Verbindungen oder die Struktur des Substrates nicht beeinflusst werden. Hier kommt die rettende Eigenschaft von Plasmaquellen ins Spiel, die hilft die Atome und Moleküle Richtung Substrat zu beschleunigen, wodurch die allgemeine Temperatur eines Beschichtungsprozesses gesenkt werden kann.

Die gängigsten Verfahren bei denen Plasmaunterstützung unentbehrlich ist und QUATRON Plasmastrahlquellen mit Erfolg eingesetzt werden können, sind zum Beispiel PVD (Plasma Vapor Deposition) und PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition).

PECVD Verfahren mit QUATRON

PECVD Beschichtungen direkt „aus der Quelle heraus“ sind möglich. Bei DLC Prozessen bereiten wir die C+ Atome zum Beispiel in der Quelle auf und bearbeiten die Oberflächen mit einer definierten Energie, Strom und Richtung.

Unsere Plasmaquellen kommen sehr häufig bei solchen plasmagestützten Beschichtungen (PECVD) sehr häufig zum Einsatz.

Dabei werden z.B. Kunststoffe bei geringeren Temperaturen beschichtet. Generell ermöglichen Plasma Enhanced CVD Verfahren die Abscheidung bei Temperaturen um die 300°C, wodurch die Substrate nicht beschädigt werden. Die Zersetzungsreaktionen der Prozessgase werden durch HF Plasmaanregung bei geringeren Temperaturen ausgelöst.