Jena 2013 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 4: Plasmatechnologie I

P 4.6: Vortrag

Montag, 25. Februar 2013, 18:00–18:15, HS 2

Kombinationssensor zur Charakterisierung von Beschichtungsplasmen — •Klaus Ellmer, Thomas Welzel, Karsten Harbauer und Max Kellermeier — Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie

Bei der plasmagestützten Schichtabscheidung bzw. Oberflächenmodifizierung spielen viele physikalische Parameter (Teilchendichten, -energien, -ströme) eine wesentliche Rolle, um die Veränderung der Oberfläche verstehen zu können. Um möglichst viele dieser Parameter räumlich und zeitlich gleich zu erfassen, wurde ein Kombinationssensor entwickelt, der mehrere Diagnostiken beinhaltet. Er besteht aus einem Schwingquarz, mit dem die Aufwachsrate einer Schicht gemessen werden kann. Dieser fungiert gleichzeitig als Langmuir-Sonde zur Ermittlung der Ladungsträgerdichten, Potenziale und mittleren Elektronenenergie des Plasmas, aus denen Ströme und Energien der auf die Oberfläche treffenden Ionen und Elektronen bestimmt werden können. Zusätzlich wird die Aufheizung des Schwingquarzes durch rückwärtige Detektion seiner Wärmestrahlung für die Bestimmung des integralen Energieeinstroms auf die wachsende Schicht genutzt.

Die Funktion des Kombinationssensors wird am Plasma eines 2-Zoll-Magnetrons mit Titantarget zur Abscheidung von Titan- bzw. Titanoxidschichten demonstriert. An dieser wurde jeweils die radiale Verteilung der beschriebenen Größen untersucht. Während die Verteilung der Ladungsträgerdichten und des Energieeinstroms ähnlich sind, ist die Aufwachsrate für die reaktive Entladung wegen der Oxidation des Ti-Targets bei der Titanoxidabscheidung deutlich erniedrigt.