ВЛИЯНИЕ МЕТОДИКИ ОЧИСТКИ ПОДЛОЖЕК НА КАЧЕСТВО ПЛЕНКИ

INFLUENCE OF THE SUBSTRATE CLEANING TECHNIQUE ON THE FILM QUALITY

Введение. Сегодня большинство элементов изделий электроники и наноэлектроники изготавливают в виде тонких пленок и их сложных комбинаций, формируемых на различных подложках. Поэтому технологические процессы очистки подложек микро- и наноэлектроники очень важны для качественного производства интегральных электронных устройств различного назначения. В зависимости от сложности получаемых изделий, операции очистки поверхности подложек занимают до трети об­щего количества всех технологических этапов изготовления электронных изделий. Именно поэтому разработка и исследование технологии очистки подложек микро- и наноэлектроники становится актуальной проблемой.

Загрязнения поверхности могут быть органического и неорганического происхождения, они могут включать в себя молекулярные пленки остатков фоторезиста, растворителей и кислот, адсорбированные вещества, отпечатки пальцев и частицы пыли.[1]

В соответствии с последовательностью и характером проведения очистки различают: грубую и тонкую механическую очистку; грубую и тонкую химическую очистку; термообработку на воздухе и в вакууме; тонкую очистку и активацию поверхности в вакууме с помощью различных физических воздействий.[2] [2]

Очистка проводилась на стеклянных подложках. С последующим напылением тонкой пленки меди на адгезионный слой хрома в течение 1 мин.

В работе использовались два вида способа очистки. Первый способ применялся с использованием ультразвуковых ванн, приведенных на рисунке 1.

Данные ультразвуковые ванны работают в диапазоне частот 20-50 кГц. Процесс удаления загрязнений заключается в явлении формирования стягивающих и растягивающих напряжений, под действием которых, происходит «схлопывание» газовых пузырьков.

      Изначально, производится очистка в моющем растворе, а далее в дистиллированной воде для избавления остаточных следов раствора. Следующим этапом является очистка в парах особо чистого ацетона в течение 30 минут.

Завершающий этап очистки поверхности подложек производится непосредственно в вакуумной камере перед напылением необходимых веществ путем нагрева. Таким образом, происходит удаление остаточных паров воды и молекул газа.

Во втором способе использовалась каскадная очистка в парах изопропилового спирта.

  1. Очистка в установке гидромеханической и мегазвуковой очистки «УГМО-48-60» в течение 5 минут. В качестве мыльного раствора используется средство «Прогресс»
  2. Провести каскадную очистку подложек в проточной воде на установке «КС-32»: 1 ванна – 10 с; 2-ванна – 5 мин; 3 ванна-10 мин.
  3. Провести очистку в дистиллированной воде в течение 10 мин. Температура раствора 64-65º С. 
  4. Провести каскадную очистку подложек в проточной воде на установке «КС-32»: 1 ванна – 10 с; 2-ванна – 5 мин; 3 ванна-10 мин.
  5. Провести очистку в аммиачном растворе в течение 20 мин. Температура раствора 67º С. Раствор содержит аммиак водный «ХЧ» - 100 мл; вода дистиллированная – 350 мл;
  6. Провести каскадную очистку подложек в проточной воде на установке «КС-32»: 1 ванна – 10 с; 2-ванна – 5 мин; 3 ванна-10 мин.
  7. Провести очистку в хромовой смеси в течение 5 мин при комнатной температуре.  Раствор содержит калий двухромкислый «ХЧ» - 110 мл; кислота серная 700 мл. 
  8. Провести каскадную очистку подложек в проточной воде на установке «КС-32»: 1 ванна – 10 с; 2-ванна – 5 мин; 3 ванна-10 мин.
  9. Провести очистку в кипящем этиловом спирте в течение 5 минут.
  10. Провести очистку в парах кипящего этилового спирта в течение 5 минут.

Рисунок 2 Блок-схема процесса очистки подложек

 

Рисунок 3 Качество тонкой пленки меди после 1-го (а) и 2-го (б) способа очистки

Рисунок 4  Качество тонкой пленки меди после 1-го (а) и 2-го (б) способа очистки после замены чистящих материалов ванн

 

Таблица 1 – Параметры напыления

Параметры технологического режима напыления

Cu

Время напыления, t сек.

60

Температура нагревателя, Tн, ℃

150

I, А

1

U, В

425

Аргон, Ar, %

100

Кислород, , %

-

Давление, P, Па.

1

 

Заключение. Очистка подложки вторым способом с применением каскадной очистки в парах изопропилового спирта, показала лучший результат, чем первый способ. Важным замечанием стоит отметить степень чистоты помещения, где производится очистка и напыление, в более чистые помещениях во время переноса подложек к вакуумной камере возникает меньшая вероятность сильного загрязнения подложек. На качество очистки также значительную роль оказывает степень чистоты самих моющих растворов. Более свежие растворы очищают поверхность лучше.

Список литературы

  1. Филимонов, В.Е. Технология очистки подложек микро- и наноэлектроники: учебное пособие/ В.Е. Филимонов,
    Н.И. Сушенцов. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2011.- 160 с.
  2. Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. Очистка поверхности подложек для нанесения покрытия вакуумно-плазменными методами. //Казань, Вестник Казанского технологического университета, 2012. – с. 208-210.
  1. Ультразвуковая обработка материалов. Учебное пособие / О.В. Абрамова. –М. Машиностроение. 1984. –280 с.
  1. https://www.czl.ru/

 

[1] Филимонов, В.Е. Технология очистки подложек микро- и наноэлектроники: учебное пособие/ В.Е. Филимонов,
Н.И. Сушенцов. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2011.- 160 с.

[2] Лучкин А.Г., Лучкин Г.С. Очистка поверхности подложек для нанесения покрытия вакуумно-плазменными методами. // Казань, Вестник Казанского технологического университета, 2012. – с. 208-210.