Massenspektrometrie in reaktiven Plasmen
Reaktive Plasmen sind ein wichtiges Werkzeug für viele moderne Anwendungen etwa aus der Automobil- oder Halbleiterindustrie. Plasma erzeugte Beschichtungen verleihen Werkstücken neuartige Eigenschaften wie besondere Härte oder verhindern die Permeation von Gasen oder Flüssigkeiten durch Kunststoffe. Plasma-Ätzen macht es möglich Nanometer große Strukturen in Silizium zu ätzen.
Zentrale Fragestellung bei der Untersuchung von reaktiven Plasmen ist die Suche nach den dominanten Spezies, die zu einer Beschichtung oder zum Ätzen führen. In einem Plasma wird ein Ausgangsgas dissoziiert und ionisiert und die entstehenden Teilchen treten mit der Oberfläche in Wechselwirkung. Dabei können eine Vielzahl von Spezies gleichzeitig zu der Materialsynthese oder zur Erosion beitragen. Die Isolation einzelner Mechanismen vor dem Hintergrund einer sehr komplexen Plasmachemie ist allerdings nicht ohne weiteres möglich.
Die Massenspektrometrie ist hierbei eine sehr geeignete Diagnostik, da sie sensitiv für eine Vielzahl von unterschiedlichen Spezies ist. Dies soll in dem vorliegenden Praktikumsversuch thematisiert werden.
Als Beispiel wird eine induktive Methanentladung gewählt. Nach dem Erlernen des Umgangs mit dem Massenspektrometer und der Analyse der Signale von einigen neutralen Quellgasen, soll die Zusammensetzung eines Plasmas in Abhängigkeit von den Prozessparametern untersucht werden. Hierbei soll zusätzlich die sogenannte Schwellenspektroskopie durchgeführt werden, bei der selektiv Radikale in einem Plasma nachgewiesen werden können.
