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 Sputtern mit Wechselspannung |
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Wirkungsquantum
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 |  Themenstart: 2019-01-05
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Hallo,
ich hab ein paar Fragen zum Sputtern mit einer Wechselspannung beziehe mich dabei auf die Abbildung aus dieser Webseite:
https://www.plasma.com/plasmatechnik/lexikon/self-bias/
1. Verstehe ich richtig das es im wesentlichen darum geht, Elektronen an der Kathode anlagern zu können und das man eine Wechselspannung braucht, damit die Ionen sich nicht mit anlagern? Aber wieso verbleiben die Elektronen auf der Platte? Wenn die Wechselspannung ihre Polarität ändert, müssten doch die Elektronen abgestoßen werden.
2. Es ist hier von einer Self Bias Spannung die Rede. Verstehe ich richtig das damit gemeint ist, dass sie durch die angehäuften Elektronen eine Gleichspannung aufbaut (und die sich dann mit der Wechselspannung überlagert)
3. In meinem Skript steh dazu noch, das an der Kathode eine hohe Wechselspannung anliegt, und an der Anode eine niedrige (sprich, eine kleine Amplitude). Aber wieso ist an der Anode überhaupt eine Wechselspannung erforderlich?
Danke im Voraus.
Grüße,
h
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 | Beitrag No.1, eingetragen 2019-01-05
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Moin
\quoteon(2019-01-05 09:21 - Wirkungsquantum im Themenstart)
1. Verstehe ich richtig das es im wesentlichen darum geht, Elektronen an der Kathode anlagern zu können und das man eine Wechselspannung braucht, damit die Ionen sich nicht mit anlagern? Aber wieso verbleiben die Elektronen auf der Platte? Wenn die Wechselspannung ihre Polarität ändert, müssten doch die Elektronen abgestoßen werden.
\quoteoff
Ein Teil der im Plasma befindlichen Elektronen wird durch das elektrische HF-Feld in das Targetmaterial implantiert. Diese Elektronen verlassen das Target bei der Vorzeichenumkehrung des HF-Feldes nicht mehr, so dass es im Mittel leicht negativ aufgeladen wird. Über die kapazitive Kopplung bzw. Entkopplung können diese Elektronen bei elektrisch leitfähigen Targetmaterialien auch nicht abgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass man, im Gegensatz zum DC Sputtern, auch dielektrische Targets zerstäuben kann. Eine weitere Erklärung / ein weitere genutzer Effekt ist, dass in der Regel die Targetelektrode kleiner als die auf Erdpotential gehaltene Gegenelektrode, auf denen z.B. die zu beschichteten Substrate liegen, ist, so dass auch während der positiven Halbwelle das negative Potential auf der Targetelektrode aufrecht erhalten wird.
\quoteon(2019-01-05 09:21 - Wirkungsquantum im Themenstart)
2. Es ist hier von einer Self Bias Spannung die Rede. Verstehe ich richtig das damit gemeint ist, dass sie durch die angehäuften Elektronen eine Gleichspannung aufbaut (und die sich dann mit der Wechselspannung überlagert)
\quoteoff
Genau, siehe oben.
\quoteon(2019-01-05 09:21 - Wirkungsquantum im Themenstart)
3. In meinem Skript steh dazu noch, das an der Kathode eine hohe Wechselspannung anliegt, und an der Anode eine niedrige (sprich, eine kleine Amplitude). Aber wieso ist an der Anode überhaupt eine Wechselspannung erforderlich?
\quoteoff
In der Regel wird die Anode auf Erdpotential gezogen. Vielleicht ist damit gemeint, dass der Großteil der Spannung einfach am Target und am Plasma abfällt.
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Wirkungsquantum
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| Beitrag No.2, vom Themenstarter, eingetragen 2019-01-09
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Hallo,
danke für die Hilfe und sorry für die späte Rückmeldung, kam nicht dazu und hatte es dann vergessen.
\quoteon(2019-01-05 17:32 - Berufspenner in Beitrag No. 1)
Ein Teil der im Plasma befindlichen Elektronen wird durch das elektrische HF-Feld in das Targetmaterial implantiert. Diese Elektronen verlassen das Target bei der Vorzeichenumkehrung des HF-Feldes nicht mehr, so dass es im Mittel leicht negativ aufgeladen wird. Über die kapazitive Kopplung bzw. Entkopplung können diese Elektronen bei elektrisch leitfähigen Targetmaterialien auch nicht abgeführt werden. Das hat den Vorteil, dass man, im Gegensatz zum DC Sputtern, auch dielektrische Targets zerstäuben kann. Eine weitere Erklärung / ein weitere genutzer Effekt ist, dass in der Regel die Targetelektrode kleiner als die auf Erdpotential gehaltene Gegenelektrode, auf denen z.B. die zu beschichteten Substrate liegen, ist, so dass auch während der positiven Halbwelle das negative Potential auf der Targetelektrode aufrecht erhalten wird.
\quoteoff
Das klingt plausibel, danke.
Wie meinst du das mit der kleineren Plattenfläche? Also ich verstehe nicht ganz, wieso das zum Aufrechterhalten des negativen Potentials beiträgt.
\quoteon(2019-01-05 17:32 - Berufspenner in Beitrag No. 1)
In der Regel wird die Anode auf Erdpotential gezogen. Vielleicht ist damit gemeint, dass der Großteil der Spannung einfach am Target und am Plasma abfällt.
\quoteoff
Im Skript stand dabei noch eine Gleichung (die in Analogie zur Volumenerhaltung einer inkompressiblen Flüssigkeit im U-Rohr hergeleitet wurde): $u_1=-\frac{C_2}{C_1}u_2$, wobei u1 die Spannung am Target und u2 am Substrat ist.
Ich sehe gerade das zugeschrieben wurde:
"Versetzt man die Ladung durch eine von außen angelegte Wechselspannung (AC) in Schwingung, so oszilliert das Elektronengas zwischen Kathode und Anode und lädt diese auf Ladungsverschiebung erzeugt an Kondensator- platten die Spannungen u1 bzw. u2, wobei."
Liegt also am Plasma selbst die Wechselspannung an=
Grüße,
h
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| Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2019-01-15
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Der Punkt mit der kleineren Spannung hat sich erledigt. Mein Denkfehler war das auf beide Kondensatoren natürlich eine Wechselspannung abfallen muss, da ja beides elektrische Bauelemente sind.
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| Wirkungsquantum hat die Antworten auf ihre/seine Frage gesehen. |
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