Die PlasmaVAC™ MAX -Serie ist die Premium-Produktlinie für Vakuum-Plasma-Instrumente von Ideal Vacuum – eine Spezialversion unserer äußerst erfolgreichen ExploraVAC MAX TVAC-Instrumentenfamilie.

Dies ist unser PlasmaVAC MAX Vakuumplasma-Behandlungssystem für Trockenätzen, ideal zur Herstellung makellos sauberer Substrate für Ultrahochvakuum (UHV), Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie (SEM und TEM), Atomlagenabscheidung (ALD) sowie physikalische und chemische Gasphasenabscheidung (PVD und CVD). Es handelt sich um ein vollständig integriertes, schlüsselfertiges Grobvakuumsystem mit einer geschlossenen, beleuchteten, kubischen 24-Zoll-Vakuumkammer aus geschweißtem 6061-T6-Aluminium und Tür mit UV- und mikrowellengeschütztem Sichtfenster. Das Arbeitsvolumen beträgt 8,0 Kubikfuß und bietet Platz für bis zu 12 Elektrodengestelle. Das System umfasst eine Edwards nXR90i Trockenpumpe mit mehreren Wurzelkanälen. Plasma wird durch einen vollintegrierten 600-W-Hochfrequenzgenerator (HF-Generator) mit Anpassungsnetzwerk erzeugt. Die Kammer ist mit mehreren Massenflussreglern (MFCs) und Kanälen zur Förderung laminarer Strömung ausgestattet, um die Durchflusskontrolle von benutzerdefinierbaren Gasmischungen oder mehrstufigen Mehrgasprozessen zu ermöglichen. Der Kammerdruck wird durch unsere intelligenten Ideal Vacuum CommandValves™ geregelt, die eine unabhängige Druck- und Durchflussregelung ermöglichen. Der Bediener kann die bevorzugten Druckeinheiten in Torr, Atmosphären, Bar, Pascal oder PSI auswählen. Ein integrierter kapazitiver Manometerregler liefert präzise und genaue Messungen des Kammervakuumdrucks. Vier RTD-Temperatursensoren ermöglichen die Messung der Probentemperatur während des Plasmabetriebs.

Das System verfügt über einen integrierten Touchscreen mit der AutoExplor™ -Software, die alle Kammerfunktionen steuert. Im Lieferumfang enthalten ist eine zeitlich unbegrenzte Basisversion der AutoExplor -Software, die auf einem integrierten Windows-Computer und dem Touchscreen-Monitor läuft. Diese benutzerfreundliche Software steuert und automatisiert alle Funktionen des PlasmaVAC MAX . Zusätzlich erhalten Sie eine einjährige, verlängerbare Lizenz der AutoExplor Premium-Version mit vielen zusätzlichen Funktionen (siehe unten).

Das PlasmaVAC MAX TVAC-System zum Trockenätzen liefert eine Plasmaleistung von bis zu 600 W. Es erreicht Durchflussraten von 10–500 SCCM pro Gas und einen maximalen Druck von 20 mTorr. Das System wiegt 500 kg und benötigt einphasigen Wechselstrom (208–240 V, 50/60 Hz, 10 A).

Konfiguration des PlasmaVAC MAX Plasma-Trockenätzsystems:

• 600-W-HF-Plasmagenerator mit Anpassungsnetzwerk
• Vollständig geschlossene, 24 Zoll große Vakuumkammer aus geschweißtem Aluminium
• Aluminium-Kammertür mit:
• Großes, UV- und mikrowellengeschütztes Sichtfenster
• Kanäle für laminare Gasströmung
• Schnellverschluss
• LED-Kammerbeleuchtung durch das Sichtfenster
• 15,5-Zoll-LCD-Touchscreen-Display
• Elektrodenständer mit variablem Abstand
• Unabhängige Druck- und Durchflussregelung
• Edwards nXR90i Trocken-Mehrwurzel-Vakuumpumpe
• Kapazitätsmanometer + konvektionsverstärkte Pirani-Drucksensoren
• Vier RTD-Temperatursensoren

Die Vakuumplasma-Prozess- und Testgeräte der PlasmaVAC MAX- Serie schaffen präzise Umgebungen und ermöglichen dem Anwender die vollständige Kontrolle über Kammerdruck und Gaszusammensetzung. Sie wurden mit Blick auf Innovation entwickelt. Sie ermöglichen die Erforschung von Prototypen im Vakuum während der Produktentwicklungsphase sowie die präzise Prozesssteuerung bei der Kleinserienfertigung. Diese Vakuumplasma-Geräte sind so konzipiert, dass Anwender Experimente schnell anpassen können, um Produktanalyse- und Diagnosedaten während der Plasmabehandlung zu erfassen. Die PlasmaVAC MAX Vakuumplasma-Prozesskammern sind mit verschiedenen Systemoptionen konfigurierbar.

PlasmaVAC MAX Systemkonfigurationsoptionen:

• Automatisierte Softwaresteuerung
• Fernbedienungsbetrieb
• Ein- bis Vier-Massendurchflussregler
• Zusätzliche Elektrodenablagen, Ablagegrößen und vieles mehr

PlasmaVAC MAX -Systeme sind mit vollständig geschlossenen, kubischen Aluminiumkammern mit einem Durchmesser von 24 Zoll und Türen mit Sichtfenstern und Kammerbeleuchtung ausgestattet.

Der Systemschrank des PlasmaVAC MAX verfügt über ein praktisch abgewinkeltes Frontpanel mit computergesteuerter Touchscreen-Oberfläche zur Steuerung aller Kammerfunktionen. PID-Regler und Messgeräte sind je nach den vom Benutzer gewählten Optionen installiert. Eine SPS steuert die Systemfunktionen, darunter die Pumpen- und Ventilsequenzierung für effiziente Evakuierungszyklen sowie Sicherheitsverriegelungen zum Schutz der Anlage vor Beschädigungen. Das von vorne zugängliche, integrierte NEMA-Gehäuse beherbergt die für den Systembetrieb notwendige Elektronik.

Die Rückseite des Gehäuses verfügt über eine Durchführungsklappe für die Kammerentlüftung und den Pumpenauslass. Eine zweite Durchführungsklappe bietet Anschlüsse für bis zu vier Druckgasleitungen zur Versorgung der MFCs. Eine digitale Durchführungsklappe auf der Rückseite verfügt über mehrere Kommunikationsanschlüsse zur Fernsteuerung des Systems von einer Workstation oder einem Laptop mit Microsoft Windows 10 oder 11 und unserer AutoExplor- Software.

Die (zeitlich unbegrenzt gültige) Basisversion von AutoExplor (P1012102) ermöglicht die manuelle Steuerung von Geräten bei gleichzeitigem Schutz des Systems. Der Benutzer kann Sollwerte für Druck, Durchfluss und Plasmaleistung, Anstiegsgeschwindigkeiten, Haltezeiten und Entlüftung programmieren. Die Software bietet grafische Echtzeit-Datenstromdarstellung zur Visualisierung des Systemverhaltens. AutoExplor verwaltet einen internen Wartungsplan und benachrichtigt den Benutzer, wenn eine Systemwartung fällig ist. Dies trägt zur optimalen Betriebsleistung des Systems bei. Im Falle eines Geräteausfalls liefert die Software zudem Fehler- und Störungsmeldungen sowie spezifische Informationen zur Fehlerbehebung, um eine schnelle Problemlösung zu ermöglichen.

Die Premium-Version von AutoExplor (P1012100) umfasst alle Funktionen des Basispakets (siehe oben) und bietet zusätzlich automatisierte Rezeptsteuerung, Datenprotokollierung und Protokollexport. Komplexe Testrezepte lassen sich schrittweise erstellen, wobei jeder Schritt den Ein-/Aus-Zustand, Sollwerte und Anstiegsgeschwindigkeiten mehrerer Geräte steuern kann. Für jeden Rezeptschritt können eine oder mehrere Endbedingungen mithilfe logischer Operatoren festgelegt werden. Mit der Premium-Version können Benutzer schnell Testberichte aus den Rezeptdatenprotokolldateien generieren. Die Protokolle lassen sich überprüfen, um sicherzustellen, dass die Zielprozessparameter erreicht werden. Die Premium-Version beinhaltet außerdem den AutoExplor IP Client , der die Software als Host zur Verwaltung mehrerer externer Netzwerkclients nutzbar macht, sowie die AutoExplor API (Programmierschnittstelle). Diese ermöglicht es Wissenschaftlern und Programmierern, ein PlasmaVac -Gerät in ihre bestehende Software-Testsuite zu integrieren, ohne die AutoExplor- Softwareschnittstelle zu verwenden. Die Premium-Version muss jährlich verlängert werden, andernfalls wird sie auf die Basisversion zurückgesetzt.

Die Vakuumplasmakammern der PlasmaVAC MAX- Serie sind die perfekte Lösung für viele Produktprozessanforderungen.

Beispielanwendungen

• Plasmareinigung, Dekontamination und Sterilisation
• SEM und TEM, Probenpräparation
• ALD-, PVD- und CVD-Substratvorbereitung
• Oxidentfernung und Oberflächenreduktion
• Abrasives Sputtern
• Oberflächenaktivierung von Kunststoffen, Glas und Keramik
• Plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung
• Abriebfeste und hydrophobe Beschichtungen
• Halbleiter-Trockenätzen
• Modifizierung der Oberflächenstruktur im Mikro- und Nanobereich

Über das plasmaunterstützte Trockenätzen:
Plasmaunterstütztes Trockenätzen ist ein Mikrobearbeitungsverfahren, bei dem geringe Mengen Substrat in einem durch eine Maske oder einen Fotolack vorgegebenen Muster abgetragen werden, wodurch mikrostrukturierte Oberflächen entstehen. Früher wurde Nassätzen mit flüssigen Lösungen durchgeführt, doch das Trockenätzen mit Gas hat sich als deutlich zuverlässiger erwiesen. Plasmaunterstütztes Trockenätzen führt zu anisotropem Ätzen, wobei der Abtrag stärker in Richtung des von den Elektrodenplatten erzeugten elektrischen Feldes erfolgt. Dies resultiert in tieferen, schmaleren Rillen mit geraderen Wänden als bei anderen Ätzverfahren.

Beim plasmaunterstützten Trockenätzen wird ein Vorläufergas in die Kammer eingeleitet und durch Plasma in reaktive Spezies umgewandelt. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um kationische Spezies, die durch das elektrische Feld in der Kammer stark beschleunigt werden, was zu einem anisotropen Ätzprozess führt. Die reaktiven Spezies treffen auf die Substratoberfläche an den Stellen, an denen sich keine Maske befindet. Sie reagieren mit dem Substrat, tragen Material ab und erzeugen flüchtige Gase, die mit der Vakuumpumpe entfernt werden. Nach Abschluss des Ätzprozesses wird die Maske verascht oder entfernt, häufig durch Plasmareinigung in derselben Anlage. Das Ergebnis ist eine gerillte, strukturierte Oberfläche mit Merkmalen im Mikro- bis Nanometerbereich.

Diese Version des PlasmaVAC MAX beherrscht drei Hauptarten des Trockenätzens: Plasmaätzen, reaktives Ionenätzen (RIE) und physikalisches Ätzen. Weitere Ätzkonfigurationen sind auf Anfrage erhältlich.

Plasmaätzen findet typischerweise bei Drücken über 0,1 Torr statt. Aufgrund des hohen Drucks sind die mittleren freien Weglängen der entstehenden reaktiven Spezies kurz, sodass sie durch das elektrische Feld nicht ohne Weiteres beschleunigt werden können. Der resultierende Ätzprozess wird durch chemische Reaktionen angetrieben. Er ist überwiegend isotrop und führt zu breiten, gekrümmten Kanälen, ist aber sehr selektiv gegenüber Substrat und Maske.

Reaktives Ionenätzen (REI) findet bei Drücken zwischen 0,001 und 0,1 Torr statt. Der niedrigere Druck führt zu längeren mittleren freien Weglängen der erzeugten reaktiven Spezies und einer stärkeren elektrischen Feldbeschleunigung. Der resultierende Ätzprozess wird sowohl durch chemische Reaktionen als auch durch die hohe kinetische Energie der Ionen angetrieben. Die chemische Komponente ist hochselektiv für Substrat und Maske, die kinetische Komponente jedoch nicht. REI erzeugt ein anisotroperes Ätzen als Plasmaätzen, allerdings wird die Maske durch den Prozess leichter abgetragen und muss oft, mitunter mehrmals, neu aufgebracht werden, um tiefe Gräben zu erzielen.

Physikalisches Ätzen, auch Ionenstrahlätzen genannt, findet ebenfalls bei Drücken unter 0,1 Torr statt, verwendet jedoch nicht-reaktive, hochmolekulare Zufuhrgase wie Argon oder Xenon. Die lange mittlere freie Weglänge, die hohe Beschleunigung und der daraus resultierende hohe Impuls der Partikel führen durch kinetische Stöße anstelle chemischer Reaktionen zum Abtragen der Substratoberfläche. Dies resultiert in einem stark anisotropen Ätzprozess mit geringer Selektivität zwischen Substrat und Maske.

Trockenätzen wird in der Halbleiterfertigung eingesetzt, um Kanäle für Transistoren, Leiterbahnen oder Durchkontaktierungen zu erzeugen, in denen Schaltungselemente aufgebracht oder hergestellt werden. Es ermöglicht das Einbringen von Gräben, um verschiedene Komponenten oder Bereiche von Chips voneinander zu isolieren und statische Übergänge zu verhindern. Es dient der Mikrobearbeitung von Mikro- und Nanostrukturen wie Brücken und Kontakten in mikroelektromechanischen (MEMS) Bauelementen und Sensoren. Darüber hinaus wird es in der LED- und Solarzellenfertigung verwendet, um Oberflächen zu texturieren und so mechanische Antireflexionseigenschaften zu erzielen.

Für die Erzeugung flüchtiger Produkte ist die Wahl des richtigen Zufuhrgases entscheidend. Zum Ätzen von Silizium, Siliziumdioxid oder Siliziumkarbid werden typischerweise fluorhaltige Gase wie _SF₆ oder _CF₄ verwendet. Zum Ätzen von Aluminium oder anderen Metallen kommen chlorhaltige Gase wie _CCl₄ zum Einsatz. Zum Entfernen organischer Polymere und Fotolacke wird am häufigsten Sauerstoff verwendet.

Das Trockenätzmodell des PlasmaVAC MAX ist in der Lage, Plasmareinigung, Oberflächenaktivierung, Trockenätzen, Veraschung und mehr durchzuführen.