Diagnostics of High-Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS) Plasma by Modified Ion-Sensitive Probes

Abstract

Diagnos琀椀ka plazmatu vysokovýkonového impulsivního magnetronového naprašování (HiPIMS) pomocí modi昀椀kovaných iontově citlivých sond Abstract Doktorská disertační práce se zabývá experimentálním výzkumem výbojového plazmatu v pulzním magnetronovém výboji (HiPIMS) pomocí dvou nových metod určených pro diagnos琀椀ku plazmatu Jako první byl použit system M-QCM s magne琀椀ckým 昀椀ltrem Systém M- QCM je vybaven stacionárním magne琀椀ckým polem k omezení elektronového toku z plazmatu směrem na povrch sběrné elektrody, která je nanesena na na vlastním měřícím krystalu. Tato sběrná elektroda byla připojena k regulovatelnému kladnému napě琀 za účelem řízení iontového toku na její povrch. Systém M-QCM byl použit pro měření depoziční rychlos琀椀 a ionizaci rozprášených čás琀椀c v pulzním HiPIMS magnetronu s 琀椀tanovým terčem. Tyto parametry byly zkoumány pro různé kon昀椀gurace magne琀椀ckého pole vlastního planárního magnetronu. Tato měření byla využita k pochopení fyzikálních procesů v pulzním magnetronovém HiPIMS výboji z hlediska toků nabitých a neutrálních čás琀椀c v závislos琀椀 na různých fyzikálních podmínkách v plazmatu. Pulzní reak琀椀vní magnetronové HiPIMS výboje byly také studovány pomocí planární RF sondy (modi昀椀kovaná Sobolewskiho RF sonda), která byla použita pro časově rozlišenou in-situ diagnos琀椀ku plazmatu. Pomocí této...

Diagnos琀椀cs of High-Power Impulse Magnetron Spu琀琀ering (HiPIMS) Plasma by Modi昀椀ed Ion-Sensi琀椀ve Probes Abstract The disserta琀椀on deals with the experimental inves琀椀ga琀椀on of the discharge plasma in a pulsed magnetron discharge (HiPIMS) using two new methods developed for plasma diagnos琀椀cs. First, the M-QCM system with a magne琀椀c 昀椀lter was used. The M-QCM system is equipped with a sta琀椀onary magne琀椀c 昀椀eld to reduce the 昀氀ux of electrons from the plasma to the surface of the collec琀椀ng electrode deposited on the measurement crystal surface. This collec琀椀ng electrode was connected to a controllable posi琀椀ve voltage to control the ion 昀氀ux to its surface. The M-QCM system was used to measure the deposi琀椀on rate and ioniza琀椀on of spu琀琀ered par琀椀cles in a pulsed HiPIMS magnetron with a 琀椀tanium target. These parameters were studied for di昀昀erent magne琀椀c 昀椀eld con昀椀gura琀椀ons of the planar magnetron itself. These measurements were used to understand the physical processes in the pulsed magnetron HiPIMS discharge in terms of charged and neutral par琀椀cle 昀氀uxes as a func琀椀on of the di昀昀erent physical condi琀椀ons in the plasma. Pulsed reac琀椀ve magnetron HiPIMS discharges have also been studied with a planar RF probe (modi昀椀ed Sobolewski RF probe) used for 琀椀me-resolved in-situ plasma diagnos琀椀cs. With this probe,...