Ionenquellen

Ionenquelle

 

Allgemeines

Bei Saintech Ionenquellen handelt es sich um sogenannte "End Hall" Ionenquellen; gitterlose Ionenquellen. Die aus der Heizwendel austretenden Elektronen werden in Richtung der Anode beschleunigt. Ein hinter der Anode befindlicher Permantmagnet hält die Elektronen im inneren Bereich der Ionenquelle, in den Gas eingelassen wird, und erhöht dadurch die Ionisierungswahrscheinlichkeit und damit die Effizienz der Ionenquelle. Ein Plasma zündet.

Die so entstehenden Ionen werden aus dem Anodenbereich hinausbeschleunigt und bewegen sich zusammen mit Elektronen aus dem Filament in Richtung des gegenüber liegenden Substrats.

Vorteile von gitterlosen gegenüber Ionenquellen mit Gitter (Kaufmann Quellen)

  • geringe Ionenenergien im Bereich 50-250eV
  • sehr hohe Ionenstromdichten bis 3mA/cm²
  • breite Verteilung
  • kein Neutralisierer notwendig
  • geringe Wartungskosten

Kaufmann Ionenquellen

  • Geringe Ionenstromdichten im Bereich einiger hundert uA/cm²
  • hohe Ionenenergien 500eV bis 2keV
  • schmale Verteilung
  • sehr hohe Betriebskosten durch häufig notwendigen Austausch von Verschleißteilen
  • zusätzlicher Neutralisierer notwendig

Besondere Eigenschaften der Saintech Ionenquellen

Die gitterlosen Saintech Ionenquellen verfügen über eine Vielzahl zum Teil patentierter Innovationen, die einen effizienten Betrieb mit sehr hoher Ionenausbeute bei minimalen Einbaumaßen ermöglichen.


Saintech / Telemark bieten vier verschiedene Ionenquellen an mit folgenden gemeinsamen Eigenschaften an:

  • Kompaktes Design durch intensive ständig überwachte Wasserkühlung

  • Patentiertes Design der Anode mit spezieller Form und Beschichtung. Keine Bildung von isolierenden Schichten, minimaler Wartungsaufwand

  • Spezieller, patentierter Gaseinlass an der Anode für minimalen Gasballast in der Vakuumkammer

  • Dauerbetrieb mit Sauerstoff möglich, Wechsel auf z.B Argon ohne Hardwareänderungen innerhalb von wenigen Sekunden

  • Spannungsversorgung mit kippbarem Touchscreen ermöglicht einfachste Bedienung. Verschiedene Betriebsmodi einstellbar wie z.B. Dauerbetrieb, gepulster Betrieb, zwei Gase gemischt, Substratreinigung, Spülen der Gasleitungen. Abspeicherung von Prozessrezepten im Gerät

 

 

  • Breiter Ionenstrahl mit hoher Uniformität

  • Stabilisierung der Quelle bereits 3 Sekunden nach dem Start

  • Die Option einer zweiten Heizwendel ermöglicht das sofortige Umschalten beim Ausfall der ersten Wendel. Typischerweise ist pro Heizwendel ein Betrieb von 12 Stunden in reinem Sauerstoff möglich

  • Gepulster Betrieb für ionenunterstützte Beschichtung von strahlungsempfindlichen Film-Materialien, wie z.B. MgF2 und LaF2

  • Die routinemäßige Gasspülung kann entweder nach einer bestimmten Zeit beendet werden oder wenn der Gasfluss <1% des ursprünglichen Wertes erreicht hat

 

 

                                           

Saintech Ionenquellen
  Mini Gun XIAD ST55 ST3000
Maße, Gewicht* 50x60mm 60x60mm 75x70mm 115X80mm
  0,5kg 1,2kg 1,4kg 4kg
Max.Anodenspannung 225V 225V 225V 300V
Max.Anodenstrom** 4A 5A 7A 12A
Strahlwinkel >60° >80° >80° >80°
Typ.Gasfluss 3sccm @1A 6sccm @2A 8sccm @2A 12sccm @4A
Min.Kühlwasser 1,5l/min 2l/min 2,5l/min 4l/min
Stromversorgung 20kg 28kg 30kg 35kg
LxBxH (mm) 460x430x175   460x430x175   460x430x175   520x435x175
Elektr. Anschluss 208-250VAC 208-250VAC 208-250VAC 208-250VAC
  50/60Hz, 10A 50/60HZ, 10A 50/60Hz, 10A 50/60Hz, 15A
Ausheizbarkeit bis 300°C ca. 100°C ca.100°C ca. 100°C

*: Durchmesser x Länge der Ionenquelle

**Der tatsächlich zum Substrat fließende Ionenstrom ist kleiner. Bei der kleinsten Quelle, der Minigun, wird eine Ionenstromdichte von200uA/cm² in 150mm Abstand erreicht, was bei einem Winkel von 80 Grad etwa einem Gesamt-Ionenstrom am Substrat von 0,5A entspricht.


Alle Saintech Quellen werden mit der nötigen Hardware zur Befestigung, mit einem sehr schnell reagierenden Wasserwächter und einem passenden Massenflussregler geliefert. Als Option erhältlich ist ein zusätzlicher Massenflussregler für Mischgas oder alternativen Betrieb und die Möglichkeit eine Ersatz-Heizwendel einzubauen, die bei Ausfall der ersten Heizwendel sofort eingeschaltet wird.

Ionenstrom-Monitor

Eine weitere Ergänzung zu den Ionenquellen ist der patentierte Saintech Ionenstrom-Monitor. Dieses Gerät wird am Rande des Ionenstroms platziert und misst die Ionenstromdichte in situ. Es stehen hierfür drei verschiedene Messbereiche zur Verfügung, so dass das Gerät für alle Quellen eingesetzt werden kann.

 

 

 

Die Anzeige erfolgt am Gerät selber in Einheiten von uA/cm² oder mA/cm², eine zusätzliche Balkenanzeige ist vorhanden. Wird ein optionales Verbindungskabel angeschlossen, kann die Anzeige auch am Display der Stromversorgung erfolgen. Eine einstellbare Bias Spannung verhindert den Einfluss von negativen Ladungsträgern (Elektronen) auf die Messung.

Der Messkopf ist sehr kompakt und wird ähnlich wie ein Quarzmesskopf zur Schichtdickenmessung in die Anlage eingebaut. Eine Messkopfdurchführung gehört zum Lieferumfang.

 

 

 

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