Charakterizace plazmatu v PVD depozičních systémech

V některých PVD systémech využívaných v našich laboratořích pro přípravu tenkých vrstev vzniká plazma, jehož parametry výrazně ovlivňují růst a vlastnosti deponovaných vrstev. Jedná se jednak o samotné magnetronové naprašování a pulzní laserovou depozici (PLD), dále pak o hybridní laserové depoziční systémy založené na kombinacích PLD a přídavných RF výbojích, ECR plazmatu, magnetronového naprašování, kde je zdrojů plazmatu dokonce několik.

Měření a vyhodnocování složení plazmatu a jeho vlastností v těchto systémech je pro nás velmi důležité. Jedná se nejčastěji o charakterizaci plazmatu v závislosti na depozičních podmínkách (tlak pracovního plynu, druh prac. plynu, výkon na terči, vzdálenost od terče).

Pro charakterizaci plazmatu využíváme několik technik:

  • hmotnostní spektroskopie, kdy extrahujeme ionty z plazmatu do hmotového analyzátoru, kde jsou rozděleny podle poměru hmotnosti a náboje (m/Z). Pomocí kombinace s energiovým analyzátorem můžeme přímo měřit i energii iontů. Ionty lze nabírat v různých místech geometrie výboje.

  • optická emisní spektroskopie, která je založena na detekci a analýze světla vyzářeného excitovanými částicemi (atomy, ionty, molekuly) v plazmatu. Tato metoda je velmi často využívána při PLD. Její velkou předností je nedestruktivnost a poměrně jednoduchá realizace, umožňuje sledovat plazmu přímo během depozice. Z měření OES lze získat informace o složení plazmatu (identifikace jednotlivých částic – atomů, molekul, iontů) a dále důležité parametry plazmatu jako jsou: teplota a hustota elektronů, vibrační a rotační teplota molekul. Vývoj plazmatu je možné sledovat jak v čase – časově rozlišená spektroskopie, tak v prostoru – prostorově rozlišená spektroskopie.

Spektroskopie plazmatu
Experimentální uspořádání charakterizace plazmatu pomocí hmotnostní a optické emisní spektroskopie v depozičním systému magnetronového naprašování

 

 

 

 

Publikace:

Na tématu se podílejí