Diagnostika plazmatu během depozice organosilikonových vrstev

Abstract

Tématem této bakalářské práce je diagnostika plazmatu během depozice tenkých organosilikonových vrstev. Jako monomer byl použit hexamethyldisiloxan (HMDSO), diagnostickou metodou byla emisní spektroskopie plazmatu. V teoretické části je popsáno plazma a jeho nejdůležitější vlastnosti. Dále je pozornost věnována procesům plazmochemické depozice tenkých vrstev, jejich využití a vlastností. Nakonec jsou uvedeny základy emisní spektroskopie a principy výpočtů vibračních, rotačních a elektronových teplot v plazmatu. Vlastní depozice probíhala jak v pulzním tak i v kontinuálním režimu RF výboje za sníženého tlaku 60 Pa. Kromě depozice v čistém HMDSO byly realizovány i depozice s HMDSO s přídavkem 10 a 25 % kyslíku. Měření probíhalo v rozmezích vlnových délek 320 až 780 nm. V získaných spektrech byly identifikovány jednotlivé čáry atomárního vodíku H-alfa a H-beta, také molekulové pásy CO přechody 0-0, 0-1, 0-2, 0-3 a druhého pozitivního systému N2 přechody 0-0, 0-1. U depozice s přidáním kyslíku byla také identifikována spektrální čára atomárního O. Ze spekter byly vytvořeny grafy, vyjadřující závislost intenzity na výkonu dodávaném do plazmatu. Z atomárních čar vodíku byla zjištěna elektronová teplota, která se pohybovala v rozmezí 2700 - 5500 K v závislosti na depozičních podmínkách. Vibrační ani rotační teplotu nebylo možné stanovit, neboť se pro detekované částice nepodařilo nalézt nezbytné molekulární konstanty. Na základě zjištěných výsledků bylo možno částečně určit složení plazmatu a stanovit některé jeho vlastnosti. Výsledky ukazují, že složení i dodávaná energie významně ovlivňují plazma jako takové a do budoucna bude třeba věnovat pozornost tomu, jak tyto parametry ovlivňují vlastnosti vytvářených tenkých vrstev.

This Bachelor thesis deals with plasma diagnostics during deposition of thin organic-silicone layers. Hexamethyldisiloxane (HMDSO) was use as a precursor and emission spectroscopy of plasma was used as diagnostic method. Theoretical part describes plasma and its most important properties. Attention has been also paid to processes of plasma-chemical deposition of thin layers, their use and properties. Finally, principles of emission spectroscopy and calculation procedures of vibrational, rotational and electron temperatures in plasma are described. Deposition itself was realised both in pulse and continuous mode of RF discharge under decreased pressure of 60 Pa. Apart from deposition in pure HMDSO also depositions with HMDSO with addition of 10 and 25 % of oxygen were realised. Measurements were performed in wavelength interval from 320 to 780 nm. Individual lines of atomic hydrogen H-alpha and H-beta were identified in the obtained spectra, as well as molecular bands of CO transitions 0-0, 0-1, 0-2, 0-3 and the second positive nitrogen system transitions 0-0, 0-1. The spectral line of atomic O was identified if oxygen was added into the reaction gas mixture. The dependences of selected bands and lines intensities on the power supplied to plasma were observed. Electron temperature was determined from hydrogen atomic lines, and it was varied within the interval from 2700 to 5500 K in dependence on deposition conditions. It was impossible to determine vibrational and rotational temperatures, since the necessary molecular constants for the detected particles were not found. Based on the obtained results, it was possible to determine partly composition of plasma and to determine some of its properties. Results show that composition and supplied energy influence considerably plasma itself and that in future it will be necessary to investigate relation between these parameters and properties of created thin layers.