ICP-Plasmaquellen

Induktiv gekoppeltes Plasma (ICP) ist ein Anregungsverfahren, das eine hohe Elektronendichte mit einer zugleich großen Plasmareinheit bietet. Die klassischen Anwendungen im Niederdruck-Bereich (50 Pa) – mit Niederfrequenzanregung (13,56 MHz) und mit sehr viel Energiebedarf (im kW-Bereich) – liegen vor allem in der Halbleitertechnologie. Wegen der großvolumigen Anregung des Plasmas ist die Homogenität und dadurch die Größe der zu bearbeitenden Fläche limitiert. Hierfür bietet sich ein Array von Plasmastrahlen an, das diesen Nachteil kompensiert. Wird zusätzlich ein 'Remoteplasma' verwendet, wird das Plasma an getrennten Orten erzeugt und angewendet. Dadurch lassen sich Chemie und Zeitentwicklung der Bearbeitung besser kontrollieren. Zudem sind mikrowellenangeregte Plasmen (2,45 GHz) trotz ihrer hohen Elektronendichte (> 1019 m-3) selbst bei Atmosphärendruck relativ kalt. All diese Eigenschaften berücksichtigt das FBH bei der neuen Quellenentwicklung. Durch ihre besondere Konstruktion eigen sich die Quellen nicht nur für den Betrieb mit Argon oder Luft sondern auch mit hochreaktiven Gasen wie Fluor oder Chlor.

  •  ICP-Plasmaquelle für Atmosphärendruck-Anwendungen
    [+] Einzelne ICP-Plasmaquelle für Atmosphärendruck-Anwendungen
  • Kapazitive Anregung des Plasmas
    [+] Kapazitive Anregung des Plasmas
  • Induktive Anregung des Plasmas
    [+] Induktive Anregung des Plasmas (hocheffizient)
  • Plasmastrahl
    [+] Der erzeugte Plasmastrahl
Korrelierte optische und mikrowellentechnische Charakterisierung Plasma
Korrelierte optische und mikrowellentechnische Charakterisierung des Plasmas

Die wichtigsten Herausforderungen bei derartigen Plasmajet-Quellen sind:

  • Effizienter Energietransfer zum Plasma (> 60%, statt klassisch 10%)
  • Kompakte und robuste Justage der Resonanzfrequenz und der Impedanzanpassung für den Betrieb mit verschiedenen Gasen

Das FBH untersucht und entwickelt mikrowellengetriebene ICP-Plasmaquellen im Rahmen eines DFG-Projekts in Kooperation mit der Ruhr Universität Bochum. Es bringt hierbei insbesondere seine Kompetenzen in der 3D-Simulationen und Entwicklung von dedizierten Resonatoren und Anpassungsschaltungen bzw. in der Anwendung von speziellen Messmethoden ein.