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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 spezifische Herausforderungen im ALD-Prozess diskutiert. Die Einflüsse auf die Resonanzfrequenz eines Schwingquarzes sowie Optimierungsmöglichkeiten der Messtechnik wurden erörtert. Besonders kritisch erwiesen sich Temperaturschwankungen, weshalb spezielle Schwingquarzmessköpfe und Kompensationsmethoden entwickelt wurden. Mit der optimierten Technik konnte ein vollständig schwingquarzbasiertes ALD-Verfahren für Hafniumoxidschichten realisiert werden, wobei hunderte von Parametersätzen effizient charakterisiert und Wechselwirkungen zwischen Prozessparametern detailliert untersucht wurden. Bei der Analyse des heterogenen Schichtwachstums in Mischschichten und Laminaten ermöglichten Schwingquarzmessungen die Beobachtung des initialen Wachstums von Aluminiumoxid und Titanoxid aufeinander. Zudem wurde die Beschichtung poröser Materialien durch ALD mit Schwingquarzen überwacht, wobei der Einfluss von Prozessparametern und Porengeometrie auf das Eindringen der Prozessgase untersucht wurde. Dies führte zu grundlegenden Erkenntnissen über den Gastransport in porösen Medien.
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Optimierung und Anwendung der Schwingquarzmesstechnik zur Untersuchung und Kontrolle der Atomlagenabscheidung, Martin Knaut
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