@phdthesis{Stepanov2010,
  author    = {Sergey Stepanov},
  title     = {Absolute number density and kinetic analysis of CF, CF2 and C2F4 molecules in pulsed CF4/H2 rf plasmas},
  journal    = {Absolute Teilchendichte und kinetische Analyse der CF, CF2 und C2F4 Molek{\"u}le in gepulsten CF4/H2 Hochfrequenzplasmen},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000842-4},
  year      = {2010},
  abstract  = {Zur Untersuchung von CF-, CF2- and C2F4-Molek{\"u}len in gepulsten, kapazitiv gekoppelten CF4/H2 Hochfrequenzplasmen (13,56 MHz, RF CCP) wurde die IR-Absorptionsspektroskopie mittels durchstimmbarer Diodenlaser (engl. Abk.: IR-TDLAS) im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt. Diese diagnostische Technik erm{\"o}glichte eine zeitaufgel{\"o}ste Bestimmung der absoluten Teilchendichte der untersuchten Spezies im Plasma. Die zeitliche Aufl{\"o}sung von 20…40 ms, die bereits unter Verwendung des Standardmodus („stream mode“) erreicht werden konnte, war ausreichend f{\"u}r die Echtzeitmessungen von CF2 und C2F4, aber jedoch nicht von CF, dessen Kinetik viel schneller ist. Ein anderer Modus (“burst mode”), der eine zeitliche Aufl{\"o}sung von 0,94 ms erlaubt, wurde daher entworfen und f{\"u}r die Messungen von CF erfolgreich adaptiert. Um die TDLAS-Messungen durchf{\"u}hren zu k{\"o}nnen, mussten die spektroskopischen Daten der o.g. Spezies vorab untersucht werden. Im Besonderen wurde reines C2F4 durch Vakuumpyrolyse von Polytetrafluoroethylene im Labor hergestellt und nachher als Referenzgas benutzt. Eine Absorptionsstruktur von mehreren {\"u}berlappenden C2F4-Linien wurde um 1337,11 cm-1 ausgesucht und anhand des hergestellten C2F4 absolut kalibriert. Dies erm{\"o}glichte die erstmaligen Messungen der absoluten Dichte von C2F4 in fluorkohlenstoffhaltigen Plasmen mittels IR-TDLAS. Die f{\"u}r CF, CF2 und C2F4 gemessenen Teilchendichteverl{\"a}ufe wurden analysiert, indem jeweils zwei differenzielle Bilanzgleichungen f{\"u}r die „Plasma-an“- und „Plasma-aus“-Phasen aufgeschrieben wurden. Die analytischen L{\"o}sungen dieser Gleichungen wurden dann als Modellfunktion f{\"u}r den Fit der experimentellen Daten genommen, wodurch wichtige Informationen {\"u}ber die Kinetik der untersuchten Spezies gewonnen werden konnten. Es konnte also f{\"u}r die „Plasma-aus“-Phase gezeigt werden, dass die Selbstrekombination von CF2 (CF2 + CF2 (+M) → C2F4 (+M)) der Hauptverlustkanal f{\"u}r das Radikal, aber viel weniger von Bedeutung f{\"u}r die C2F4-Produktion ist. Ein rapider Abfall der CF-Dichte innerhalb von 7…25 ms nach Abschalten des Plasmas wurde mit Volumenreaktionen mit anderen Spezies (sehr wahrscheinlich mit CF3) erkl{\"a}rt, wobei die Diffusion und das darauf folgende Sticking an den Reaktorw{\"a}nden sich erst unter relativ niedrigen Dr{\"u}cken (<10 Pa) bemerkbar machten. Unter bestimmten Prozessbedingungen zeigten die CF-Dichteverl{\"a}ufe markante {\"U}berschwinger in 50…150 ms nach Anschalten des Plasmas, die bisher in der Literatur nicht bekannt waren. Eine effektive Produktion von CF durch Elektronensto{\"s}dissoziation von C2F4 am Anfang der „Plasma-an“-Phase wurde f{\"u}r die Bildung der beobachteten {\"U}berschwinger gro{\"s}teils verantwortlich gemacht. Weiterhin wurde FTIR-Spektoskopie eingesetzt, um die Gasphase der untersuchten Plasmen besser charakterisieren zu k{\"o}nnen. Die Absorptionsbanden der stabilen Molek{\"u}le CF4, C2F4, C2F6, C3F8, CHF3 und HF konnten in den zwischen 400 und 4000 cm-1 aufgenommenen FTIR-Spektren identifiziert werden. Die FTIR-Spektren konnten anschlie{\"s}end erfolgreich entfaltet werden, wodurch die absolute Konzentration aller detektierten Spezies bestimmt wurde. Dabei stimmte die mittels FTIR-Spektroskopie bestimmte Teilchendichte von C2F4 mit der {\"u}berein, die mit IR-TDLAS vorher unter identischen Prozessbedingungen gemessen wurde. Die Untersuchungen wurden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Sonderforschungsbereiches Transregio 24 „Grundlagen komplexer Plasmen“ (SFB/TRR24, Teilprojekt B5) gef{\"o}rdert.},
  language  = {en}
}