Langmuir probe measurement of electrical parameters of a deposition plasma created in HMDSO/Ar mixtures

Mesure par sonde de Langmuir des paramètres électriques d'un plasma de dépôt créé dans un mélange HMDSO/Ar

S. Mouissat1, S. Sahli1*, Y. Segui2, P. Raynaud2

1 Laboratoire de Micro-systèmes et Instrumentation (LMI). Faculté des Sciences de l'Ingénieur, Université Mentouri

25000 Constantine, Algérie

2 Université Paul Sabatier, 118 Route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex, France

* Corresponding author. Email: Sahli50@hotmail.com

Received :10 May 2002; revised version accepted :03 October 2003

Abstract

Langmuir probe was used for the determination of the electrical parameters (electronic temperature, electronic density) of deposit plasma created in mixture of hexamethyldisiloxane molecules and argon (HMDSO/Ar). A particular interest was given to the study of the evolution of these parameters with the external conditions of the discharge. For a total pressure of 10-1 mbar, discharge current of 1.4 mA and partial HMDSO pressure of some 10-2 mbar, electronic temperature near 2 eV and electronic densities in the order of 108 cm-3 have been obtained.

The electrostatic probe was sensitive to the variation of the nature of the molecules present in the reactor. It has been shown through this study that the characteristic Is(V) of cylindrical electrostatic probe immerged in a deposit plasma, keeps the same behavior during time, but shifts towards high voltages. The determination of electronic temperature and electronic density remain possible in deposit plasma even if the surface probe is covered by a resistive film sufficiently thin.

Keywords: Plasma; Electrostatic probe; Electronic temperature; Electronic density; Thin film deposition.

Résumé

Une sonde de Langmuir a été utilisée pour la détermination des paramètres électriques (température électronique, densité électronique) d'un plasma de dépôt créé dans un mélange de molécules d'hexamethyldisiloxane et d'argon (HMDSO/Ar). Nous nous sommes intéressés à l'étude de l'évolution de ces paramètres en fonction des conditions extérieures de la décharge. Pour une pression totale de 10-1 mbar, un courant de décharge de 1.4 mA et pour des pressions partielles de HMDSO de quelques 10-2 mbar, nous avons obtenu des températures électroniques proches de 2 eV et des densités électroniques de l'ordre de 108 cm-3.

Nous avons constaté que la sonde électrostatique est sensible à la variation de la nature du gaz présent dans le réacteur. Nous avons montré à travers cette étude que, la caractéristique Is(V) d'une sonde électrostatique de forme cylindrique plongée dans un plasma de dépôt, conserve la même allure au cours du temps mais se décale vers les tensions les plus élevées. La détermination de la température électronique et de la densité électronique reste possible dans un plasma de dépôt même si la surface de la sonde est polluée par un film résistif suffisamment mince qui s'est déposé dessus.

Mots clés : Plasma; Sonde électrostatique; Température électronique; Densité électronique; Dépôt de films minces.

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