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

Abstract

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...

Tato disertační práce se zabývá experimentálním studiem několika metod pro diagnostiku plazmatu a diagnostiku tenkých vrstev deponovaných během re- aktivního naprašování. Studována je relativně nová sondová diagnostická me- toda, takzvaná plovoucí harmonická sonda (floating harmonic probe), určená pro měření iontové koncentrace a elektronové teploty v nízkoteplotním technolo- gickém plazmatu. Běžně je používána klasická Langmuirova sonda, ale jejípoužití v podmínkách, kdy jsou naprašovány nevodivé vrsty, může být problematické nebo nespolehlivé. Měřící metoda plovoucí harmonické sondy řeší tento problém klasické Langmuirovy sondy. Výsedky z měření plovoucí harmonickou sondou jsou porovnány s měřením Langmuirovou sondou při nereaktivních podmínkách v kontinuálně buzeném stejnosměrném výboji a je ověřena její funkčnost i během reaktivních podmínek během depozice tenkých vrstev oxidu železa. Tato práce se zaměřuje také na modifikaci metody plovoucíharmonické sondy známou jako PD- HAM (phase delay harmonic analysis method) určenou pro diagnostiku pulzních výbojů. Druhá část práce se věnuje nově navržené metodě pro in-situ diagnostiku tenkých vrstev. Pomocítéto metody může být určena kapacita a...