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Mark Stamminger

• The fluorocarbon plasma erosion behavior of silica glass doped with aluminum between 0.5% and 3.1% by weight has been studied as a function of pressure, DC self-bias voltage, and plasma chemical composition. The resulting erosion rates were measured by profilometry. Changes on the glass surface during plasma treatment were studied with x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Modelling with the Hybrid Plasma Equipment Model software showed that positive ion fluxes towards the sample surface decrease with increasing chamber pressure or increasing proportion of CF\(_4\) in the plasma. XPS measurements showed enrichment in aluminum and fluoride concentrations on the glass surface due to the plasma treatment. Aluminum doping of silica glass led to substantial erosion rate reduction of up to a factor of 10 relative to pure silica glass in CF\(_4\)/Ar plasma for lower DC self-bias voltages, higher pressures, and higher proportions of CF\(_4\) in the plasma.
• Das Erosionsverhalten von Quarzglas dotiert mit 0.5% bis 3.1% Aluminium nach Gewicht wurde als Funktion vom Kammerdruck, von der elektrischen Vorspannung der Probe, und von der chemischen Zusammensetzung eines Fluorkohlenstoffplasmas untersucht. Die resultierenden Erosionsraten wurden mit Profilometrie gemessen. Veränderungen an der Glasoberfläche durch die Plasmabehandlung wurden mit Röntgenphotoelektronen-spektroskopie gemessen. Modellierung mit der Hybrid Plasma Equipment Model Software zeigte, dass höherer Druck und zunehmender CF\(_4\)-Anteil in der Plasmazusammensetzung zu geringeren Ionenflüssen zur Glasoberfläche führen. XPS Messungen zeigten eine Anreicherung an Aluminium und Fluorid an der Glasoberfläche durch die Plasmabehandlung. Aluminiumdotierung von Quarzglas führt zu einer wesentlichen Reduktion der Erosionsrate relativ zu reinem Quarzglas von bis zu einem Faktor 10 für niedrige elektrische Vorspannungen, höhere Drücke, und einen höheren Anteil an CF\(_4\) im Plasma.