Teilprojekt 8

Mikrowellenplasmen zum plasmachemischen Ätzen und Beschichten

In diesem Teilprojekt werden AP-Mikrowellenplasmaquellen zum plasmachemischen Ätzen und Beschichten untersucht und Wege zu einer effizienten Medienausnutzung gesucht. Aus fluiddynamischen Simulationsrechnungen (aufbauend auf Teilprojekt 1, 3 und 4) und experimentellen Ergebnissen sollen Regeln für das Design von Mikrowellenplasmaquellen sowie plasmachemischer Ätzreaktoren für den Atmosphärendruck-Betrieb gewonnen werden. Ziel der Entwicklungen ist es, den Verbrauch an Plasmagasen zu verringern bzw. durch Ersetzen kostenintensiver Edelgase (wie Argon) die Prozesskosten zu senken.

Projektziele

  • Reduktion des Gasverbrauches um 50 % durch die direkte Ätzgasaktivierung
  • Reduktion des Argonverbrauches um 60 % durch den Einsatz einer neuen Plasmaquelle
  • Steigerung der Precursorausnutzung auf 40 % durch niedrigere Plasmaextraktionsgeschwindigkeiten

Plasmagasreduktion einer Mikrowellenplasmaquelle durch direkte Ätzgasaktivierung

Vorgehensweise

  • Strömungslinearisierung durch Volumenreduktion der Plasmaquelle
  • Entwicklung einer Wandspülung für einen langzeitstabilen Plasmaquellenbetrieb

Gepulste Mehrfachmikrowelleneinkopplung zur Erhöhung der Energiedichte einer Mikrowellenplasmaquelle

Konventionelle Einzelmagnetron Plasmaquelle
© Fraunhofer IWS Dresden

Konventionelle Einzelmagnetron Plasmaquelle

Überlagerung mehrerer µW-Einkopplungen
© Fraunhofer IWS Dresden

Überlagerung mehrerer µW-Einkopplungen

Vorgehensweise

  • gepulste Überlagerung mehrerer leistungsstarker Einzelmagnetrons zur Erhöhung der Plasmadichte und Reduktion des Argonanteils im Plasma
  • geregelte Plasmahomogenisierung über große Quellenbreiten

After-Glow Plasmaextraktion über größere Extraktionsquerschnitte

Vorgehensweise

  • Test verschiedener Plasmkanalquerschnitte für eine möglichst geringe Plasmadeaktivierung
  • Entwicklung neuer Precursorinjektionskonzepte zur Erhöhung der Precursorverweilzeit bzw. Erhöhung des Precursorumsatzes

Angestrebte Anwendungsmöglichkeiten

  • großflächiges Trockenätzen von Silizium
  • großflächige Oberflächen Vorbehandlung / Haftvermittlerauftrag
  • großflächige Schichtabscheidung

Ergebnisse