Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 148
Текст из файла (страница 148)
кой их сначала в концентрированной азотной кислоте, з затем в концепт риронанной иатриевой щелочи [103]. Подложки последовательно промь вались в воде и спирте и хранились в вакуумных экоикаторах. Куш. и Салливан [104] для очистки полупроводниковых пластин использовал ~ непрерывный поток деионизованной воды. Филби и Нильсен [105] смогл выращивать монокристаллические кремниевые пленки на подлохсках и плавленого кварца, которые для удаления поверхностных загрязненнг, полученных в процессе резки, были предварительно последонательно про- Гл. 6.
Подложки для тонкях плещи мыты в трихлоэтилеие, хромовой кислоте, деионизоваииой воде и ацетоне. Берндт и Мэддокс 1106] нашли, что свойства железонинелевых пленок, напыленных на стеклянные подложки, очищенные только моющими средс1вамн, были невоспроизводимыми. Это условие могло быть устранено при введении лобавочной ультразвуковой очистки в бифторнде алюминнк. В результате этого удалялось около 8 мкм стекла. Сушка отмытых подложек является также критичной, поскольку прн отсутствии тщательных предосторожностей может произойти повторное загрязнение. Сушка может происходить в паровом очистителе, чистой печи, с помощью горнчего фильтрованного воздуха или азота, Посуда икассеты, используемые прн очистке, должны быть безупречно чистыми, а окружающая атмосфера должна быть свободна от загрязнений, присутствующих в воздухе.
Поэтому рекомендуется применять боксы с избыточ. ным лавленнем отфильтрованного воздуха. Обычно при очистке подложки послу)!ней ступенью является промывка в денонизоваиной воде. Поскольку последняя может содержать следы солей яли органических материалов, извлечение подложки должно проводиться так, чтобы на поверхности оста. залов минимум жидкости. Если остающиеск капли испарять, то на по. верхности остаются видимые пятна. Поэтому оставшиеся капля воды еле. дует сдувать струей воздуха, либо удалять цеитрнфугнроваиием. Кроме тою, Е!чцествуег хорошая практика, когда подложки очищаются иепосредстверно паред поммцением в вакуумную систему. для хранения могут быть яспбльзованы обеспыленные контейнеры с крышкой или зксикаторы.
8) Очистка подложек нагреванием. Эффективным методом очистки неглазуроввниой керамика является отжиг при высокой температуре (1000' С). Стекла и глазурованная керамика также могут нагревйться, ио йо меньших температур. Если дозволяет пх геометрия, они могут быть танисе отожжеиы в газовоздушиом пламени. В этом случае прояаходнт удаление поверхностных загрязнений, если пламя сообщает достаточную энерппо для десорбпии поверхностных молекул. Загрязнения из ортаиических материалов окисляются н удаляются в виде летучих составляющих. Поскольку пламя содерящт яоннзованные частицы, )готорые на пойерхно. сти рекомбнннруют, то выделяющаяся энергия спосббствуег Уйяленню адсорбнрованнык молекул. Подобный механизм действует и при очистке тлеющим разрядом !58).
Важно, однако, подобрать соответствукш!ую га. новую смесь и предупредить таким образом неполное сгорание которое может привести к осаждению сажи на поверхность подложмн, Если тем. первтура слишком высока, то это может вызвать коробление млн расплав. ление подложки. Неоднородный нагрев также вреден, так как может выаывать напряжения и последующее растрескиванне подложки. Нильсаи иа стеклянных образцах с пленками мэ пермаллок исследовал чистоту поверх.
ности, получаемую различнымн обработками 1107). Мерой чистоты, полу. чаемой перед осаждением пленки, служил метод царапин, Усилие, прикладываемое к титановому зонду и требующееся для получения царапины на поверхности, служило качественным индикатором чистоты. Было найдено, что наиболее чистые поверхности имели стекла, расплавленные в платиновом тигле в вакууме. Нагрев в высоком вакууме может применяться также пря очистке поверхности кремния. Механизм удаления включает образование летучей моиоокион кремяия согласно 8!Оз + 81 28!О. Длв получения атомарно-чистых кремниевых поверхностей требуется по меньшей мере температура 1280' С !!08).
8) Очистка тлеющим разрядом. Это наиболее широко используемый метод очистки подложек, непосредственно перед осаждением нлемки. Он осуществляется прн помещении подложек в плазму тлеющего разряда. 0. Очнстка подложек Экспериментальное оборудование, применяемое нрн очистке этим методом, было описано Холлзндом !109~. Обычно разряд пронсходят между двумя эдэктродамк, помещенными вблизн подложки, так что поверхность последней находи4ся в плазме. Напряжение разряда может изменяться от 600 до 5000 В. Электроды, как правило, нзготовлюотся из алюмнйдя, поскольку этот металл очень медленно распыляется в среде окноляющнй Газов, вследствие чего на поверхностн подложки не выделяется зйачнтезъного о9адка.
Если два алюминиевых электрода расположить близко друг к другу, тп дая разряда можно использовать напряженне высокой частоты. однако более обычен разряд на постоянном токе. Сама подложка нр является частью цепи тлеющего разряда, как зто имеет мертв при очистка расцыленнем.
хата последний способ н является эффективным методом очистки, однако он включает бомбардировку подложки частнцвмн с вь!рокими энергиями, вследствне чего оказываются возможными рйспылений н осажденне другого материала с противозлектрода, а также полученне более шероховатой поверхности подложки.
Еслн считать, что зтн зффысты не вредны, а очистка распылением предпочтнтельна по срвзненНЮ с очисткой в тлеющем разряде, то обычно бывает необходимо прнменять высокочастотное напряжение из-за того, что большинство подложек являются изоляторами. При очистке в тлеющем рззряде удаление прнмесей н другне изменения на поверхности подложки вызываются одннм нлн несколькими слелуюшнми механнзмамн: 1. Непосредственный нагрев из.за ударов заряженных частиц и нх реяомбннацнн. 2. Десорбцня примесей, вызванная бомбардировкой влектронамн.
3. Десорбцня примесей, вызванная бомбардировкой ионами малых энергий нлн нейтральными частицами. 4. Улетучиванив органического остатка эв счет химической реакцза с днссоцннроваяным кислородом. 5. Изменение поверхности стекла из-за взаимодействия с кислородом. 6. Усиленное ндрообразованне при последующем осаждении пленка. Механизмы 4 н 5, являясь наиболее важными, подтверждают тот факт, из.зз которого удались ранние попытки очнсткн в тлеющем разряде, поскольку онн сопровождались довольно высоким давлением остаточных газов.
В ряде исследований было показано, что очнстка тлеющим раз!!ядом эффективна только при налички кнслорода. Хорошим, хотя н не очень широко известным, примерам является исследованне Хнрая н др. !1101. Механизм 5 особенно важен для стекол с высоким содержанием ЯОз, где он, по-внднмому, способствует образованию сокнсных мостиков» между стеклом и активными металлами тяпа А! нлн Сг. Однако повышение адгезин, обусловленное очисткой тлеюшнм разрядом в кнслороде, известно также н для таких неактивных металлов, как золото [!1!1.
Это может быть связано с наблюдениями усиленной днффузнн золота в объем $10з в прасутствнн кнслорода, однако поннманне механизмов адгезнн между пленками н подложкамн неполно, равд. 2В, гл. 12. В этою смысле также интересна работа Флореску, который измерял адгезню алюминиевых пленок к стеклу !!!2~. Им найдено, что влияние очистки тлеющим разрвдйц сохраняется, даже если подложку удалить нз вакуумной снстемы н нары. лять после повторного помещення ее в снстему. Флореску сделал вывод, что зто поведение обусловлено отрнцательным поверхностным зарядом, образованным прн очистке тлеющим разрядом; если между операцнямн очнсткн н осаждения заряд удалялся, то адгезия пленка была так же слаба, как если бы очистка не имела места.
Гл. 6. Подложки дли топках пленок Прн отсутствии кислорода, если для очистки тлеющим разрядом используется аргон, причиной улучшения поверхности подложки является обычно механизм й Механизм 2 эффективен в определенных формах. Однако, как было показано, бомбарднронка поверхности подложки электронами вызывает образование полимерных пленок, составляющие которых образуются пз паров масла в вакуумной камере. В этом отношении силн. коповые масла хуже углеводородных. Данная проблема обсуждалась Халлэидом с сотрудниками (109, 113].
Механизм 3 возможен только в случае, когда на подложке предполагается довольно высокий плавающий потенциал. Он обусловливает риск распыления подложки и, если нейтраль. ные частицы бомбардируют поверхность, то имеет место покрытие последней материалом с высоковольтного катода. Поэтому механизм 3 является обычно нежелательным. 4) Прочие методы очистки. В дополнение к более общим и широко используемым методам, разобранным в предыдущих разделах, существуют менее известные методы очистки, которые применимы в определенных случаях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
