Probe methods for diagnostics of plasmatic systems for deposition of thin films

Abstract

Tato disertačnı́ práce se zabývá experimentálnı́m studiem několika metod pro diagnostiku plazmatu a diagnostiku tenkých vrstev deponovaných během re- aktivnı́ho naprašovánı́. Studována je relativně nová sondová diagnostická me- toda, takzvaná plovoucı́ harmonická sonda (floating harmonic probe), určená pro měřenı́ iontové koncentrace a elektronové teploty v nı́zkoteplotnı́m technolo- gickém plazmatu. Běžně je použı́vána klasická Langmuirova sonda, ale jejı́použitı́ v podmı́nkách, kdy jsou naprašovány nevodivé vrsty, může být problematické nebo nespolehlivé. Měřı́cı́ metoda plovoucı́ harmonické sondy řešı́ tento problém klasické Langmuirovy sondy. Výsedky z měřenı́ plovoucı́ harmonickou sondou jsou porovnány s měřenı́m Langmuirovou sondou při nereaktivnı́ch podmı́nkách v kontinuálně buzeném stejnosměrném výboji a je ověřena jejı́ funkčnost i během reaktivnı́ch podmı́nek během depozice tenkých vrstev oxidu železa. Tato práce se zaměřuje také na modifikaci metody plovoucı́harmonické sondy známou jako PD- HAM (phase delay harmonic analysis method) určenou pro diagnostiku pulznı́ch výbojů. Druhá část práce se věnuje nově navržené metodě pro in-situ diagnostiku tenkých vrstev. Pomocı́této metody může být určena kapacita a...

The doctoral thesis deals with an experimental study of several diagnostic techniques intended for plasma diagnostics and diagnostics of thin films during reactive sputter deposition. A relatively novel probe diagnostic technique called Floating harmonic probe for measurement of the ion density and electron tem- perature in technological low-temperature plasma is studied. A Langmuir probe is commonly used, however, its application in conditions where non-conducting films are being deposited can be problematic or unreliable. The floating harmonic probe measurement technique deals with this inherent problem of the Langmuir probe. The Floating harmonic probe results are compared to those obtained by a classical Langmuir probe in non-reactive DC continuously driven discharge, and its applicability in reactive regime during deposition of iron oxide thin films is proved. The work deals also with a modification of the Floating harmonic probe called Phase Delay Harmonic Analysis Method which is intended for diagnostics of pulsed driven discharges. The second part of the thesis is devoted to a new proposed method for in-situ diagnostics of thin films. This method monitors the capacitance and resistance of a thin film during deposition up to the frequencies in the kHz range. This new method could be used for...