Tok iontů na povrchy v kontaktu s kapacitně vázaným radiofrekvenčním výbojem

Abstract

Tato diplomová práce zkoumá elektrické charakteristiky výbojů s kapacitní vazbou (CCP) v systémech pro plazmově asistovanou chemickou depozici z plynné fáze (PECVD), se zaměřením na pokročilé využití sondy OCTIV Suite 2.0 VI pro měření iontového toku. Experimenty byly prováděny ve dvou konfiguracích reaktorů (R2 a R4) s různým složením plynů: čistý argon, směs argonu s cyklopropylaminem a směsi CO/CH. Byly zjištěny lineární korelace mezi výkonem RF generátoru a klíčovými parametry plazmatu. Dodaný výkon byl konzistentně nižší než výkon generátoru kvůli ztrátám v obvodu. Iontový tok a DC samovolné předpětí rostly lineárně s výkonem. Charakteristiky napětí a proudu se lišily: R2 vykazoval nelineární trendy s přechody výbojových režimů, zatímco R4 se vyznačoval lineárním chováním. Měření impedance potvrdila kapacitní chování plazmatu. Složení plynu výrazně ovlivňovalo stabilitu výboje – směsi argonu s CPA byly stabilnější než čistý argon. Sonda OCTIV Suite 2.0 umožnila měření iontového toku, která dříve nebyla dostupná, a výsledky se úzce shodovaly s daty ze staršího systému sond. Tato shoda potvrdila přesnost nového systému a představuje významný pokrok v diagnostice plazmatu.

This thesis investigates the electrical characteristics of capacitively coupled plasma (CCP) discharges in plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) systems, focusing on the advanced use of the OCTIV Suite 2.0 VI probe for ion flux measurements. Experiments were conducted using two reactor configurations (R2 and R4) with different gas compositions: pure argon, argon–cyclopropylamine, and CO/CH mixtures. Linear correlations were found between RF generator power and key plasma parameters. Delivered power was consistently lower than generator power due to circuit losses. Ion flux and DC self-bias voltage increased linearly with power. Current-voltage characteristics varied: R2 showed nonlinear trends with discharge mode transitions, while R4 exhibited linear behavior. Plasma impedance measurements confirmed capacitive behavior. Gas composition significantly affected discharge stability, with argon–CPA mixtures offering greater stability than pure argon. The OCTIV Suite 2.0 enabled previously unavailable ion flux measurements, which closely matched results from the older probe system. This agreement validated the new system’s accuracy, marking a significant advancement in plasma diagnostics.