Kurzfassung
Im Bereich der Verwendung von Plasmen zur Modifizierung von Oberflächen wird zunehmend eine
Plasmaerzeugung mittels Einkopplung von hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeldern
eingesetzt, um hohe Ladungsträgerdichten bei geringen Verunreinigungen durch im Plasma
befindliche Elektroden zu erreichen. Die Beschleunigung der Elektronen im Plasma kann dabei
direkt durch elektrische (kapazitive Kopplung) oder indirekt mittels durch wechselnde
Magnetfelder induzierte elektrische Felder (induktive Kopplung) erfolgen.
Auf der Oberfläche eines in eine Spule mit großer Windungszahl eingebrachten Glaszylinders
zeigen sich alternierend Zonen, in denen entweder Material aus dem Plasma abgeschieden oder
von der Oberfläche abgetragen wird. Eine nähere Analyse dieser Strukturbildung erfolgt
unter Verwendung von speziellen Substraten und definiert in das Plasma eingebrachten
Metallen.
Die verschiedenen Zonentypen treten stets abwechselnd und mit einer festen Orientierung zum
geerdeten Spulenende auf. Ihre Breite zeigt eine Abhängigkeit von der Entfernung der
Substratoberfläche zur Spule. Hinsichtlich der Schärfe der Depositionsstruktur zeigt sich
eine Abhängigkeit vom eingebrachten Materials. In den Abtragszonen wird das
Substratmaterial in einer Weise modifiziert, die für Sputterprozesse mit zur Oberfläche
senkrechtem Ioneneinfall typisch ist. Eine elektrische Abschirmung der Spule verhindert die
Ausbildung der Zonen.
Die Ausbildung der unterschiedlichen Zonentypen läßt sich auf örtlich unterschiedliche
Aufprallgeschwindigkeiten von Ionen aus dem Plasma bei einem weitgehend homogenen
Niederschlag neutraler Plasmabestandteile zurückführen. Je nach Überwiegen von Abtrags-
oder Depositionsprozessen wird in den einzelnen Zonen Substratmaterial abgetragen oder es
wächst eine Schicht auf der Oberfläche auf.
Aufgrund der Periodizität der Zonen und der Orientierung bezüglich des geerdeten
Spulenendes können die unterschiedlichen radialen Geschwindigkeiten der Ionen auf
ortsabhängig unterschiedliche Potentiale auf der Spule zurückgeführt werden. Ein Modell mit
einer gedämpften stehenden Welle längs der Wicklung des Spulendrahtes kann die
experimentell gewonnenen Ergebnisse erklären.
In the field of plasma-processing the usage of radio-frequency heated plasma generation is of growing interest due of the high density of charged particles and the comparable small pollution of plasma because of the lack of interior electrodes. The electrons are accelerated directly by changing electric or indirectly by electric fields, induced by changing magnetic fields. On the inner surface of a glas tube placed coaxially within a cylindrical coil appear alternating zones of different plasma-surface interactions. The zones are charaterised by depositioning or removing of material. A special analysis of these mechanisms realised by using selected substrate materials and a defined contamination of the plasma with different metals. The different types of zones are alternatingly ordered, orientated towards one end of the coil. Their dimensions depend on the distance of the surface to the coil. The sharpness of boundaries depends on the deposited material. The surface structures in the zones with material removement show characteristics typical to sputter processes with perpendicular incindent of ions. An electrical screening leads to a suppression of the formation of zones. A possible mechanism of zone formation is the spatial different velocity of ions reaching the surface correlated with a homogenous background of deposition of neutrals out of the plasma. In accordance with the velocity perpendicular to the constraining surface will the ions remain on the surface and cause a film growth or cause a removement process. Because of the periodicity of zone occurence and the orientation towards one end of the coil it is possible to assume spatial different potentials along the coil as cause of the different velocities of ions. A model based on a standing wave along the coil's wire leads to a reproduction of the observed phenomena.