Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 147
Текст из файла (страница 147)
Хотя он н дает численные зелнчнны, однако установить корреляцию между намеренным коэффициентом и концентрацией загрязнений нв позерхно. стн оказывветса трудным. Кроме того, метод может быть <разрушающим». Методы контроля, в которых в той нлн нной форме измеряется адгезня, явлшогся неизмейно разрушающими, цоскольку ннкто не может прелноложить. что начальные условия на поверхности должны сохраниться в течение всех нспытаннй. Поэтому для данного метода нспользуются контрольные образцы, очищенные тем же способом, что н подложки. Итак, методы контроля, кспользуюшие вдгезню, являются строго функциональными, показывающими только, дает лн данный метод очистки желаемый результат нли нет.
Это соображение более нля менее применимо ко всем другам методам контроля, поскольку численные величнны чнстоты поверхности (например, количество молекул загрязнений нв единицу площадн) получить чрезвычайно трудно н это редко бывает необходимым. Следовательно, прзктгггески обычным является эмцнрическнй выбор метода контроля, выявляющего состояние поверхности, обусловливающее заданные хврактернстини пленки.
В донолнсние к онтнческнм методам, яеречисленным в конце табл. 9 н не требующим объяснения, разлнчнымн авторами были яспользованы другие методы контроля. В обзорной статье Линфорда н Свубестра [9Ц описаны такие методы, квк электролитнческое осаждение меди, использованне бумаги с ферроцнанндом калия н грэвиметряческне определенна. Также были применены методы измерения электрического потенциала ~921 Гл. 6. Подложки для тонких пленок и зктивационные методы [93, 94). При эпитаксиальном выращивании пленок наиболее строгие требования предъявляются к чистоте поверхности.
В некоторых случаях для определения желаемого атомарно-чнстого состояния поверхности была использована дифракция медленных электронов [95). Хотя этот метод [ВЕЕР) н дает воспроизводимые результаты, однако Бауэром недавно было показано, что его чувствительность огра. ничена одним монослоем. Используя Оже-спектроскопию, он предположил, что загрязнения никелем и железом ответственны за структуру, полученную днфракцией медленных электронов на поверхностях «чистого кремния».
Алленов н др. [108) для распознавания атомарно-чистых поверхностей кремниевых кристаллов были использованы четыре других физических явления, чувствительных к поверхностным загрязнениям, толщиной в один монослой Б. Методы очистки Процесс очистки подложки требует, чтобы были разорваны связи наи между молекулами самой примеси, так и между молекулами этой приме. сн и подложки. Это может быть достигнуто каи химическими средствами, например, очисткой а растворителе, так н приложением достаточной энер. гни для испарения примеси, например, нагревом или ионной бомбардировкой.
Как правило, желательно ограничить процесс очистки удалением только слоя загрязнения, однако часто оказывается приемлемым также н слабое подтравливанне материала самой подложки, что обеспечивает луч. шее качество процесса очистки. Некоторые методы очистки требуют обработки подложки нли использования растворителей и поэтому должны применяться вне вакуумной системы. Осуществление методов физической очистки обычно сопровождается установкой оборудования для нагрева подложка или бомбардировки ионами а напылительной системе.
1) Очистка растворителями. Реагептами, используемыми для очистии подложек, служат водные растворы кислот и щелочей, а также такие органические растворители, как спирты, кетоны и хлористые углеводороды. Эффект очистки кислотами обусловлен превращением некоторых окислов н жиров в растворимые в воде соединения. Шелочные агенты растворяют жиры омыливанием, что делает их смачиваемымн в воде. Однако использование кислот и щелочей имеет свои ограничения. Их способность реагировать со стеклами была обсуждена з равд.
4В. Для химически инертных н слабо травящихся подложек нужно принимать меры против образования осадков и адсорбции молекул растворителя. Неорганические соединения часто бывают нелетучимн и, следовательно, последующим нагре. вом в вакууме не могут быть удалены. Примером может служить удержание адсорбированного хрома на поверхностях стекла, очищенного в горя. чих смесях серной и хромовой кислот. В растворах плавнковой кислоты, часто используемых для удаления нерастворимых осадков путем растворения тонкого слоя нижележащего стекла, образуются загрязнения в виде сильно адсорбированного фтора [97).
Индикатором этого является фтор, наблюдаемый в масс-спектрометре даже после того, как обработанное стекло было прогрето в вакууме при 323' С в течение 36 ч [981. Проблема выпадения осадка может возникнуть н прн использовании органических растворителей. Патнер [99) наблюдал слабую адгезню пленки на стеклянных подложках, очищенных четыреххлористым углеродом и грихлорзгиленом После очистки поверхность покрывалась беловатым осадком, который не мог быть удален нагревом. Именно поэтому установлено, что хлорндные пленки образуются реакцией стекла с растворителями. 538 6.
Очистка подложек Для повышения скорости и эффективности удаления загрязнения обыч. но применяется нагрев или ультразвуковое возбуждение растворителя. Очистка горячим растворителем чаще всего осуществляется обезжириванпем паром, т. е. подложка помещается над кипящей жидкостью в закрытом контейнере. Восходящий пар растворителя конденсируется на очищаемом объекте, нагревая его и увеличивая скорость растворения поверхностных загрязнений. В то время как отработанный раствор стекает обратно в ванну, свежий и чистый дистиллнт воспроизводит процесс.
При ультразвуковой очистке растворение осадка увеличивается ни. тенсивным локальным перемешиванием с помощью ударных волн, создаваемых в растворителе. Таким образом, растворитель, насыщенный примссями, непрерывно удаляется с поверхности подложки, и на смену ему поступает свежая, менее насыщенная жидкость. Далее, механичсскивибрации, создаваемые в подложке, помогают в удалении таких микр< загрязнений, как чешуйки ряда материалов.
Параметрами, определяющим ~ вффектинность ультразвуковой очистки, являются: частота колебаний, прн ложенная мощность, тип и температура растворителя, его поверхностнсс натяжение и вязкость, наличие ядрообразующих веществ и растворенныт газов. Понижение давления газа иад рабочей жидкостью может быт, вредным в одних случаях, но полезным в других [99]. Примером первогг действия нвляется удаление растворенных газов, которые служат ядран ~ дла образования центров кавитации, и их уменьшение в результат' аффектов кавитацни [100]. Примером второго действия является удалнне воздуха, захваченного в образцах сложной формы или слегка пористых подложках, помогающее осуществлению более полного смачивання. Сравнение очистки парами ряда растворителей и ультразвуковой очистки в изопропнловон спирте было проведено Патнером [99].
Хотя очист кой в парах изопропилового спирта он н получил самые чистые поверхно стн, все же низкочастотное ультразвуковое возбуждение оказалось нан более эффективным при удалении таких крупных поверхностных загрязн'- ний, как частицы различных материалов и отпечатки пальцев.
Очистят моющими растворами оказалась наименее эффективным способом. Обсуж дая этн результаты, Холлэнд [58] предположил, что решающим факто ром является более высокая температура растворителя и подложки, дости гаемая при очистке в парах, Из-за большого числа видов загрязнений, широкого выбора очищаю щих реагентов н различных достигаемых целей, очистка в растворителях является скорее эмпирическим искусством, чем наукой. Существует очень много способов очистки, которые применяются в различных лабораториях.
Некоторые из опубликованных результатов могут служить для иллюстра цин многообразия методов н руководством в выборе соответствующих химикалиев. Так, например. для очистки боросиликзтных стекол Тичейс [1О1] рекомендовал предварительную полировку карбонатом кальцн ~ с последующим двухступенчатым травлением в разбавленной гвдроокисч натрия и соляной кислоте, Ватсон [102] использовал мел и моющие средства, а затем промывку в воде с помощью щетки. Другие авторы очищал ~ ряд стеклянных, керамических н монокристаллических подложек промыв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
