Versuch EL-V10: Ober�ächenbehandlung mit

Niederdruckplasmen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 2

2 Bestimmung von Schichtdicken durch optische Absorptionsspektroskopie 7

2.1 Grundlagen der Absorptionsspektroskopie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Messaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3 Messaufgaben 9

Literaturverzeichnis 12

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1 Einleitung

Die Anwendungen von Niederdruckplasmen zur Behandlung von Ober�ächen sind sehrvielseitig. Sie sind im Wesentlichen auf drei Kernbereiche aufzuteilen.

• Beschichtung von Objekten z. B. zur Herstellung verschleiÿbeständiger Schichten aufZerspanungswerkzeugen

• Aktivierung von Ober�ächen z. B. zur Vorbehandlung von Ober�ächen (Verbesserungder Haftung von Lacken auf metallischen Ober�ächen)

• Trocken-Ätzen von Ober�ächen z. B. zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen

Die Beschichtung von Ober�ächen ist ein wesentliches Anwendungsgebiet der Plasmatechno-logie. Sie reicht von der Herstellung verschleiÿbeständiger Beschichtungen von Zerspanungs-werkzeugen bis hin zur Beschichtung hochre�ektierender Spiegel in der Stromerzeugung übersolarthermische Kraftwerke. Man unterscheidet zwei grundlegende Beschichtungsmechanis-men. Zum einen lassen sich Schichten aus der Gasphase erzeugen. Zum anderen lassen siesich aber auch durch Zerstäubung fester Materialien herstellen. Die Abscheidung von dünnenSchichten aus der Gasphase wird als �Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition�bezeichnet. Dabei wird ein Gas (engl.: Precursor) verwendet, welches alle atomaren Bestand-teile der herzustellenden Schicht beinhaltet und deren verbleibende atomaren Bestandteileihrerseits nur gasförmige Reaktionsprodukte darstellen. Diese Gase bestehen in der Regelaus (groÿen) Molekülen, welche durch das Plasma aktiviert und bis zur atomaren Ebenezerlegt werden. Im Folgenden soll der Reaktionsweg zur Abscheidung von diamantähnlichenKohlensto�schichten aus dem Precursor-Gas Methan exemplarisch dargestellt werden:

CH4 + e− → CH3 + H + e− (1)

CH3 + e− → CH2 + H + e− (2)

CH2 + e− → CH + H + e− (3)

CH + e− → C + H + e− (4)

Also kann verkürzt die Schreibweise verwendet werden:

CH4 + e− → 4H + C + e− (5)

Die oben stehenden Reaktionsgleichungen gelten jedoch nur für den Fall, dass ein Plasmagenügend Energiezufuhr für die Zerlegung der Moleküle aufbringen kann. Ohne Plasmaist diese Reaktionsgleichung in der oben angegebenen Form nicht durchführbar. Ebenfallsist erkennbar, dass die Zerlegung von Methan stufenweise erfolgt. Es werden nacheinanderimmer mehr der Wassersto�atome aus dem Molekül durch Elektronenbeschuss entfernt.Der atomare Wassersto� kann durch das Pumpsystem sehr leicht entfernt werden. Dasübrig bleibende Kohlensto�atom ist jedoch nicht �üchtig und wird durch das Plasma weiterangeregt bzw. ionisiert. In diesem Zustand kann das Kohlensto�-Ion dann durch elektrischeFelder auf ein Ziel-Substrat gelenkt werden, wo es auf der Ober�äche kondensiert. Da derIonisiationsgrad, d. h. das Verhältnis zwischen Ionen zu Neutralsgasatomen, bei dieser Art

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von Plasma jedoch weit unter 1% liegt, erfolgt das Schichtwachstum auch auf anderem Weg.

Nichtionisierte Kohlensto�atome können auch per Zufall (Di�usion) das Substrat erreichenund in der Schicht eingebaut werden. Die Herstellung kostengünstiger Dünn�lm-Solarzellengeschieht ebenfalls in einem solchen Verfahren. Hierfür wird lediglich das Precursor-Gasdurch Silan (SiH4) ersetzt und das Zielsubstrat durch Glas. Dieses Verfahren funktioniertaber nur dann, wenn sich der gewünschte atomare Schichtaufbau auch als Precursor-Gasherstellen lässt. Dies ist nicht immer der Fall, da es nicht kostengünstig herstellbar oder che-misch nicht stabil ist. Auÿerdem haben viele der Precursor-Gase unangenehme Eigenschaften(Methan und Silan sind an Normaldruck hochexplosiv zusammen mit Luftsauersto�), welchemit teilweise enormen Sicherheitsvorkehrungen behandelt werden müssen.

Vorbereitungsaufgabe 1.1:

PET Flaschen aus dem Getränkemarkt sind zum groÿen Teil mit sogenannten Di�usionsbar-rieren auf der Innenseite der Flasche beschichtet. PET selbst ist ein sehr poröser Kunststo�,welcher für Gase nicht unerheblich durchlässig ist. Die Di�usionsbarriere verhindert bei koh-lensäurehaltigen Getränken das Entweichen des Gases nach auÿen. Gleichzeitig verhindertsie das Eindringen von Luftsauersto� in die Flasche hinein, welche das Getränk unbrauchbarmacht. Eine solche Di�usionsbarriere ist zum Beispiel Glas (SiO2). Als Precursor-Gas wirdHMDSO (Hexamethyldisiloxan) mit der Summenformel (CH3)3 Si-O-Si (CH3)3 verwendet.Unter Normalbedingungen ist HMDSO �üssig und wird im Vakuum über einen Verdampferin die Gasphase gebracht.

Überlegen Sie sich, wie man aus dem Molekül HMDSO nach Art der Reaktionsgleichung5 Glas herstellen kann. Welches Gas muss zusätzlich benutzt werden, damit die Reaktionentsprechend ablaufen kann? Gehen Sie davon aus, dass als Reaktionsprodukte nur Glasund �üchtige Methyl-Gruppen (CH3) entstehen.

Um diese Probleme zu umgehen, können Beschichtungen auf eine andere Art und Weisemit Niederdruckplasmen hergestellt werden, der sogenannten Kathodenzerstäubung (engl:Physical Vapour Deposition (PVD) oder auch �Sputtering�). Anders als bei PECVD Pro-zessen werden hierbei Feststo�e in das Vakuum eingebracht, aus denen die Zielschicht amSchluss bestehen soll. Für die Herstellung hochre�ektierender Spiegel für solarthermischeKraftwerke wird beispielsweise Aluminium auf Glas aufgebracht. Die Anforderungen an dieAluminiumschicht sind hoch. Sie darf keine groÿe Rauhigkeit aufweisen (Re�ektivität desSpiegel sinkt) muss eine Mindestdicke haben (die auch auf Glas hält) und darf an Luftnicht oxidieren (Oxidationsschutzschicht notwendig). Eine zweite Herausforderung ist dieAbscheidung der Beschichtung auf mehreren Quadratmeter groÿen Substraten. Bevorzugtwerden hierfür die bereits bekannten kapazitiv gekoppelten Plasmen eingesetzt. Als Katho-denmaterial wird reines Aluminium verwendet. Diese Art der Schichtabscheidung haben Siebereits in Versuch V9 kennengelernt.

Der zweite groÿe Teilbereich der Niederdruckplasma-Anwendungen ist die Aktivierung vonOber�ächen. Darunter versteht man in aller Regel den Vorgang, die Ober�ächenenergie bzw.

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die freie Energie eines Substrates derart zu verändern (erhöhen oder verringern), dass ineinem folgenden Behandlungsschritt, ob mit Plasma oder nasschemisch, die Haftung einerBeschichtung wesentlich verbessert, gar erst ermöglicht oder verschlechtert wird. Um dieHaftung auf einer Ober�äche zu verbessern, muss die freie Energie der Ober�äche erhöhtwerden. Dies kann durch Plasmabehandlung erreicht werden. Eine Erhöhung der Ober�ä-chenenergie bedeutet, dass mehr freie Bindungen an der Ober�äche erzeugt werden, welchefür eine stabile Verbindung sorgen können. Es gibt dafür zwei unterschiedliche Mechanismender Adsorption von Atomen auf Ober�ächen, die Physisorption und die Chemisorption.Die Physisorption ist eine vergleichsweise schwache Interaktion zwischen Ober�äche undAtom/Molekül (bis 100 meV). Dennoch spielt sie eine wesentliche Rolle in der Natur. EinemGecko beispielsweise ermöglicht sie auf nahezu allen Ober�ächen Haftung zu bekommen.Bei der Chemisorption reagieren Atome/Moleküle mit dem Adsorber und formen eine neueVerbindung. Dabei wird wesentlich mehr Energie benötigt bzw. frei (bis 10 eV).

Durch eine Plasmabehandlung mit Sauersto� lassen sich zum Beispiel metallische Ober�ä-chen aktivieren, so dass sie stark hydrophil (wasseranziehend) werden. Ein Wassertropfenauf so einer Ober�äche benetzt diese sehr gut. Der E�ekt einer solchen Plasmabehandlungist jedoch nicht von Dauer, da ein solches System immer bestrebt ist seine freie Ober�ächen-energie zu minimieren. Die hohe freie Ober�ächenenergie ermöglicht die Reaktion mit den inLuft verfügbaren Gasen Sticksto� und Sauersto�. In letzter Konsequenz geht die hydrophileEigenschaft der Aktivierung nach ein paar Stunden wieder verloren, so dass nachfolgendeProzessschritte unmittelbar von der Aktivierung Gebrauch machen müssen.

Der letzte groÿe Teilbereich, der auch in diesem Versuch zu Anwendung kommen wird, ist diedas sogenannte Trocken-Ätzen. Eine Unterteilung in die zwei wesentlichen Disziplinen Reak-tives Ionenätzen (RIE) und Ionen unterstütztes Ätzen soll kurz diskutiert werden. Trocken-Ätzverfahren spielen für die Halbleiterindustrie eine entscheidende Rolle bei der Prozessor-und Speicherfertigung. Um einen Kondensator oder Transistor in planarer Bauweise auf eineOber�äche fertigen zu können, müssen zuerst sogenannte Ätzmasken aufgebracht werden.Im anschlieÿenden Schritt erfolgt der Ätz-Prozess im Niederdruckplasma. Dabei ist dieaufgebrachte Ätzmaske wesentlich schlechter von dem ausgewählten Gas (Fluor, Chlor,Brom, Sauersto�) ätzbar als das darunter liegende Silizium. Dieses Verhalten nennt manSelektivität.

Gerade bei der Speicherfertigung sind sehr tiefe Gräben mit Aspektverhältnissen von biszu 1000:1 (Tiefe:Breite des Grabens). Die Ionen müssen also sehr anisotrop (senkrecht)auf das Substrat kommen. Umgekehrt zu PVD Prozessen wird das Substrat nun auf dieHF-getriebene Kathode montiert, so dass die elektrischen Felder die Reaktivgas-Ionen aufden Silizium-Wafer beschleunigen können. Der Unterschied zwischen RIE und Ionen un-terstütztem Ätzen liegt lediglich in der Auswahl der benötigten Gase. Beim RIE kommenausschlieÿlich Reaktivgase zum Einsatz (Flour, Chlor, Brom, Sauersto�) und die Reaktion�ndet ausschlieÿlich an der Ober�äche statt, wohingegen beim ionenunterstützten Ätzenzusätzlich Argon als Hilfsgas eingesetzt wird. Genau wie beim PVD-Prozess schlagen dieArgon-Ionen Silizium-Atome aus dem Kristallverbund heraus und werden in der Gasphasedurch das Reaktivgas gebunden und abgepumpt. Die Selektivität bei diesem Verfahren istjedoch wesentlich schlechter und die Ätzmaske wird ebenfalls angegri�en. Beide Verfahren

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besitzen Vor- und Nachteile, welche aber an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden sollen(siehe [MF89]).

In diesem Praktikumsversuch wollen wir uns einem Speziallfall des RIE widmen, dem PlasmaAshing. Dieser bezeichnet das Trocken-Ätzen von kohlensto�haltigen Beschichtungen mitreinem Sauersto� als Prozessgas. Die �Asche� in unserem Fall ist das Reaktionsprodukt ausKohlensto� und Sauersto�, also Kohlenmono- und Kohlendioxid, welches abgepumpt werdenkann. Ein typischer Prozessdruck bei allen Ätzprozessen liegt zwischen 1Pa und 30Pa.

Vorbereitungsaufgabe 1.2:

Für den Praktikumsversuch wird ein Substrat (Glasobjektträger) vorbereitet, auf demeine Schicht aus organischem Material aufgebracht ist. Da die Zusammensetzung derverwendeten Substanz nicht genau bekannt ist gehen wir von der Grund-SummenformelC19H16 (Triphenylmethan) aus. Überlegen Sie sich welche Reaktionsprodukte im Plasmadurch Ätzen von Triphenylmethan mit Sauersto� entstehen können?

Vorbereitungsaufgabe 1.3:

Überlegen Sie sich welchen Ein�uss die Gas�ussrate von Sauersto� auf die Geschwindigkeitdes Ätzprozesses hat? (Was passiert wenn sehr wenig Sauersto� vorhanden ist und was beisehr viel?)

Vorbereitungsaufgabe 1.4:

Benutzen Sie die aus der vorherigen Aufgabe gefundenen Reaktionsprodukte und vervoll-ständigen Sie die Reaktionsgleichung.C19H16 + O→Was fällt beim Ausgleichen der Reaktionsgleichung auf bzw. welchen Ein�uss hat die Wahlder Sauersto�menge auf die Verteilung der Anteile bei den �üchtigen kohlensto�haltigenReaktionsprodukten?

Vorbereitungsaufgabe 1.5:

Wie bereits kennengelernt werden im Plasma die Sauersto�moleküle durch Elektronenbe-schuss zu atomarem Sauersto� dissoziiert (O2 + e− → 2O + e−). Welchen Ein�uss hat dasauf den Prozessdruck?

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Niederdruckplasmen werden meistens Hochfrequenz-Wechselstrom betreiben. Diese Entla-dungen haben mehrere Vorteile gegenüber anderen Entladungstypen, wie z.B. DC-Ent-ladungen, bei industrieller Anwendung. HF-Plasmen unterscheiden sich durch den Kopp-lungsmechanismus zwischen HF-Generator und Plasma. Abbildung 1 zeigt die beiden typi-schen Kopplungsmechanismen technischer HF-Plasmen, die nun erläutert werden sollen.

(a) ICP (b) CCP

Bild 1: Typische Kopplungsarten technischer Plasmen. (a) Induktiv gekoppeltes Plasma (ICP)

und (b) Kapazitiv gekoppeltes Plasma (CCP).

Bei induktiv gekoppelten Entladungen (ICP: inductively coupled plasma, s. Abbildung 1(a))wird über eine Spule, in der ein HF-Strom �ieÿt, ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.Dieses Wechselfeld dringt durch eine dielektrische Wand in den Plasmareaktor ein undinduziert dort ein elektrisches Feld. Das induzierte elektrische Feld treibt einen Strom durchdas induktive Plasma.Kapazitiv gekoppelte Plasmen (CCP: capacitievly coupled plasma, s. Abbildung 1(b)) wer-den durch einen Verschiebungsstrom geheizt. Die beiden Plasmen unterscheiden sich inihren Eigenschaften: Induktiv gekoppelte Plasmen haben eine niedrigere mittlere Energieder Elektronen, aber eine höhere Elektronendichte, während kapazitiv gekoppelte Plasmeneine höhere Energie der Elektronen und eine niedrigere Elektronendichte aufweisen.In diesem Praktikumsversuch sollen beide Entladungstypen zum Trockenätzen verwendetwerden. Die Produktion von Sauersto�atomen durch Elektronenstoÿdissoziation von O2-Molekülen ist der wichtigste Prozess bei diesem Verfahren. Infolge der hohen Anziehungs-kräfte zwischen zwei Sauersto�atomen können nur Elektronen mit einer kinetischen Energievon mehr als 5 eV O2-Moleküle dissoziieren. Deswegen ist eine hohe Dichte schneller Elek-tronen für eine e�ektive Dissoziation von O2-Molekülen notwendig. A priori wissen mannicht, ob kapazitiv (relativ "heiÿes" dünnes Plasma) oder induktiv (relativ "kaltes" dichtesPlasma) dafür besser geeignet ist. Ziel des Praktikumsversuchs ist u. a. festzustellen, welchesPlasma eine höhere Ätzrate aufweist.

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2 Bestimmung von Schichtdicken durch optische

Absorptionsspektroskopie

2.1 Grundlagen der Absorptionsspektroskopie

Um die Behandlung von Substratober�ächen in Sauersto�entladungen zu charakterisierenwird die Ätzrate von Sauersto�plasmen an Hand von auf einem Glasobjekträger aufgebrach-ter Tinte bestimmt. Mittels optischer Absorptionsspektroskopie messen Sie die Schichtdickevon Tinte auf einem Glassubstrat vor und nach einer Plasmabehandlung. Jedes Material(Glassubstrat und Tinte auf der Glasober�äche) absorbiert einfallendes Licht, so dass sich dieIntensität des Lichtbündels I, gemessen in Photonen · s−1m−2 oder Wm−2 beim Durchgangdurch das Material, nach dem Lambert-Beerschen Gesetz reduziert.

Bild 2: Prinzip der Absorptionsspektroskopie.

Laut diesem Gesetz ist die relative Reduktion des einfallendes Lichtes(dII0

= I−I0I0

)propor-

tional zur absorbierenden Schichtdicke dx [m] und zum Absorptionskoe�zient ε [m−1], dercharakteristisch für das Schichtmaterial und abhängig von Wellenlänge des Lichtes ist.

dI

I0=I − I0I0

= −dx · ε

Durch Integration dieser Di�erentialgleichung ergibt sich die Intensität des Lichtes, dasdurch ein Material mit dem Absorptionskoe�zient ε und Dicke x transmittiert:

I(x) = I0e−εx

Wenn der Absorptionskoe�zient des Schichtmaterial ε bekannt ist, kann die Schichtdickeberechnet werden:

x =ln I0

I

ε

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2.2 Messaufbau

Zur Bestimmung der Ätzrate im Sauersto�plasma, messen Sie die Dicke der Tinteschichtauf der Ober�äche des Glassubstrats vor und nach der Plasmabehandlung mittels opti-scher Absorptionsspektroskopie. Das Licht einer LED wird mit einem digitalen Photometernach Transmission durch Glas und Tintenschicht gemessen. Das Glassubstrat mit demTinten�eck wird hinter der Lochblende verschoben, wobei eine räumliche Au�ösung derAbsorptionsmessung bis 0.7mm möglich ist. Vermessen Sie das ganze Pro�l des Tinten�ecksmit einer Schrittweite von 0.5mm. Der erste und der letzte Messpunkte müssen auÿerhalbdes Tinten�ecks sein. Durch diese zwei Messwerte, also die Intensität nach der Transmissionnur durch das Glassubstrat, bestimmen Sie I0 für Ihre Auswertung.

Bild 3: Messaufbau zur Bestimmung der Schichtdicke von Tinten�ecken

Die LED ist mit ihrem Emissionsband bei λ ≈ 637nm so gewählt, dass sie zum IR-Absorptionsband der Tinte passt. Der Absortionsskoe�zient der Tinte bei der Wellenlängedes Emissionsband der LED beträgt ε = 2,89 · 106 m−1.

Bild 4: Absorptionskoe�zient der Tinte und Intensität der LED

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3 Messaufgaben

Messaufgabe 3.1:

Wie aus den Vorbereitungsaufgaben bekannt, wollen wir in diesem Versuch das Ätzen voneiner kohlensto�haltigen Schicht durchführen. Hierzu wurde im Vorfeld eine Beschichtungaus einem Basismolekül für Tintenfarbsto� (Triphenylmethan) auf einem Glasobjektträgeraufgebracht. Diese Beschichtung soll im Folgenden teilweise durch eine ICP- und eine CCP-Entladung weggeätzt werden. Sie bekommen zwei vorbereitete Substrat. Unter Anleitungder Betreuer und der Vorkenntnisse aus dem vorherigen Versuch sollen Sie die beiden Probenin die Vakuumkammern einbringen, Abpumpen, den Plasmaprozesse starten, die Kammernwieder belüften und die beiden Probe entnehmen und analysieren. Folgende Aufstellung solleine Orientierungshilfe sein:

1. Vermessen Sie die Tinten�eckdicke vor der Plasmabehandlung: Messen Sie die Absorp-tionspro�le von beiden Substraten und markieren Sie die Proben auf der Rückseiteeindeutig, z. B. mit den Beschriftungen "ICP" bzw. "CCP". Die Markierungen sindnotwendig, um eine eindeutige Aussage über die E�zienz des jeweiligen Plasmaprozes-ses hinsichtlich der Ätzrate zu tre�en. Beide Plasmaprozesse weisen groÿe Unterschiedeauf und die ursprünglichen Dicken der Tinten�ecke ist auch verschieden.

(a) Bestimmen Sie den �Dunkelstrom� Id des Photodetektors. Dies entspricht derLichtleistung des Photodetektors bei ausgeschaltete Lichtquelle (LED).

(b) Befestigen Sie das Glassubstrat mit dem Tinten�eck in der Halterung hinter derLochblende.

(c) Platzieren Sie den Messkopf des Photodetektors hinter dem Glassubstrat undschalten Sie LED ein.

(d) Messen Sie ortsaufgelöst die Intensität in 0,5mm Schritten (halbe Umdrehun-gen der Mikrometerschraube) des transmittierten Lichtes (Imes = I + Id). Dererste und der letzte Messpunkt müssen auÿerhalb des Tinten�ecks bleiben. Diegemessene Intensität an diesen Positionen der Glasplatte ist Imes,0 = I0 + Id.

2. Ö�nen Sie die Schnelltür der Prozesskammer. Bitte benutzen Sie Handschuhe!.Diese werden Ihnen vom Betreuer ausgehändigt.

3. Legen Sie die Probe auf den dafür vorgesehenen Probenhalter und verschlieÿen Sie dieProzesskammer wieder so, dass sie vakuumdicht ist.

4. Prüfen Sie alle Ventile auf korrekte Stellung und stellen Sie sicher, dass alle Belüf-tungszugänge verschlossen sind.

5. Starten Sie zunächst die Vorpumpe und warten Sie bis diese einen Druck kleiner als20mbar erreicht hat. Sollte dies nicht geschehen, prüfen Sie den Flansch auf Dichtheit!

6. Starten Sie bei einem Vordruck von kleiner als 10mbar nun die Turbomolekularpumpeund warten Sie bis der Basisdruck von ca. 10−4mbar erreicht ist.

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7. Lassen Sie das Prozessgas (Sauersto�) über das geeignete Ventil in die Kammereinströmen. Stellen Sie einen Gas�uss von 5 sccm ein.

8. Stellen Sie einen Prozessdruck mit den dazugehörigen Schiebeventil von 5Pa ein.

9. Schalten Sie den HF-Generator ein und versuchen Sie, das ICP- bzw. CCP-Plasmazu zünden. Schalten Sie im Falle des ICP-Plasma unbedingt den Lüfter der ICP-Quelle ein! Eine nicht ausreichende Kühlung kann zur Zerstörung der Plasmaquelleführen! Es kann helfen den Druck zu erhöhen oder zu verringern, um eine geeigneteZündbedingung zu �nden.

10. Ist das Plasma gezündet minimieren Sie unverzüglich die re�ektierte Leistung undmaximieren gleichzeitig die Vorwärtsleistung.

11. Beobachten Sie nun das Verhalten im Plasma durch den Ätzangri� vom Sauersto�.

12. Der Behandlungsprozess muss nach einer bestimmten Prozesszeit gestoppt werden.Bitte besprechen Sie diese mit dem Versuchsbetreuer bevor Sie den Prozess starten.

13. Schalten Sie die Gaszufuhr vollständig aus.

14. Ö�nen Sie das Druckregelventil.

15. Schalten Sie das Pumpsystem aus.

16. Sobald die Turbomolekularpumpe deutlich an Drehzahl verloren hat (Erkennbar amsteigenden Druck), schalten Sie die Pumpen aus und belüften vorsichtig die Kammer.Halten Sie bei diesem Aufgabenpunkt in jedem Fall Rücksprache mit dem Versuchs-betreuer!

17. Ö�nen Sie die Schnelltür der Prozesskammer und entnehmen Sie die Probe. Begut-achten Sie das Ergebnis der Behandlung mit einem Sauersto�plasma.

18. Wiederholen Sie die Messung der Schichtdicke des Tinten�ecks für beide Proben nachder jeweiligen Plasmabehandlung. Vergessen Sie nicht, die Behandlungszeit (tPlasmabehandlung)zur Bestimmung der Ätzrate zu notieren.

Jeder der oben aufgeführten Schrittemuss vorher vom Betreuer geprüft werden. Führen Sieunter keinen Umständen an dem Aufbau eigenständig Modi�kationen aus, ohne dies demBetreuer vorher mitzuteilen.

Auswertung

1. Bestimmen Sie I0 als Mittelwert der gemessenen Intensitäten am ersten und letztenMesspunkt (auÿerhalb des Tinten�ecks). Korrigieren Sie dabei Ihre Messwerte um denDunkelstrom (Id).

2. Bestimmen Sie die Schichtdicke der Tinte (ε = 2,89 · 106 m−1) in jeder Messposition yauf dem Glassubstrat vor und nach der Plasmabehandlung (xvor(y) und xnach(y)).

x(y) =ln I0

Imes(y)−Idε

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3. Tragen Sie die gemessenen Schichtpro�le für beide Plasmaprozesse in einen Graphenein und bestimmen Sie die Ätzrate r für die Messpunkte am Rand und in der Mittedes Tinten�ecks.

r =Ätzabtrag

Ätzzeit=

∆x

∆t=

xvor − xnachtPlasmabehandlung

4. Vergleichen Sie die E�zienz von ICP- und CCP-Entladungen hinsichtlich des Tro-ckenätzens.

Hausaufgabe:

Fassen Sie für den Praktikumsbericht alle Vorbereitungsaufgaben zusammen und dokumen-tieren Sie dazugehörigen Prozessparameter des Experiments (Dauer der Ätzung, Druck,Gas�uss, HF-Leistung, Frequenz etc.).

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Literatur

[In�00] In�con: �Dosierventil VDH016-X�. Gebrauchsanleitung inkl. Herstellererklärung,2000.

[Keud06] A. v. Keudell: �Einführung in die Plasmaphysik�. Manuskript, UniversitätBochum, 2006.

[LL05] M. A. Liebermann, A. J. Lichtenberg: Principles of Plasma Discharges andMaterials Processing. A John Wiley & Sons, Inc., 2nd Edition. Au�age 2005.

[MF89] D. M. Manos, D. L. Flamm: Plasma Etching: An Introduction. Academic Press,1989.

[Schu06] U. Schuber: �Unterlagen zum Versuch Vakuum Technik�. Technische UniversitätWien, 2006.

[WAW06] Wutz, Adam, Walcher: Handbuch der Vakuumtechnik. Teubner Verlag, 2.teAu�age. Au�age 2006.

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