Optimierung und Anwendung der Schwingquarzmesstechnik zur Untersuchung und Kontrolle der Atomlagenabscheidung

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Die Schwingquarzmesstechnik ermöglicht die Überwachung und Kontrolle des Schichtwachstums bei der Herstellung dünnster Schichten aus der Gasphase. Zur Optimierung dieser Technik für die Atomlagenabscheidung (ALD) wurden die Grundlagen der Schichtdickenmessung analysiert und die Besonderheiten im ALD-Prozess diskutiert. Es wurden verschiedene Einflüsse auf die Resonanzfrequenz eines Schwingquarzes sowie Optimierungsmöglichkeiten der Messtechnik aufgezeigt. Besonders kritisch erwiesen sich Temperaturschwankungen, weshalb spezielle Schwingquarzmessköpfe und Kompensationsmethoden entwickelt wurden. Durch die optimierte Schwingquarzmesstechnik konnte ein vollständig schwingquarzbasiertes ALD-Verfahren für Hafniumoxidschichten etabliert werden, was die Charakterisierung hunderter Parametersätze und die detaillierte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern ermöglichte. Bei der Analyse des heterogenen Schichtwachstums von Mischschichten und Laminaten erlaubten Schwingquarzmessungen die Beobachtung des initialen Wachstums von Aluminiumoxid und Titanoxid auf dem jeweils anderen Material. Zudem wurde die Beschichtung poröser Materialien durch ALD mithilfe von Schwingquarzen mit porösen Schichten überwacht, wodurch Erkenntnisse zum Gastransport in porösen Medien gewonnen wurden.