Метод и устройство трибометрической оценки концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния

• Автор: Ивлиев, Николай Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК

1.1 Образование поверхности

1.2 Анализ структуры молекулы органического загрязнения

1.3 Оптические методы

1.4 Методы сканирующей зондовой микроскопии

1.5 Методы трибометрии

ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ТРИБОМЕТРИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОДЛОЖЕК

2.1 Исследование механизма точечного взаимодействия подложек

2.2 Аналитическое описание механизма взаимодействия зонда-индентора с исследуемой поверхностью
2.3 Экспериментальное определение параметров шероховатости и упругости поверхностей
2.4 Анализ физико-математической модели взаимодействия поверхностей
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ ОБРАЗЦОВ
3.1 Методика формирования поверхностей с заданной степенью загрязнения
3.2 Методика оценки концентрации молекулярных загрязнений по картам
латеральных сил
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ТРИБОМЕТРИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КОНЦЕНТРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ.
4.1 Устройство для экспериментального исследования трибометрического взаимодействия поверхностей
4.1.1 Схема конструкции трибометрического устройства

4.1.2 Электрическая схема устройства
4.1.3 Программное обеспечение трибометрического устройства
4.2 Оценка погрешности определения концентрации органических загрязнений
4.3 Анализ экспериментальных результатов
4.4 Методика определения концентрации органических загрязнений с помощью
трибометрического устройства
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы.
Оценка степени чистоты поверхности диэлектрических подложек широко используется в микро-, наноэлектронике [1-4], дифракционной оптике [5, 6] и нанофотонике [7], т.к. присутствие загрязнений приводит к изменению электрофизических параметров поверхности [8-12], снижению адгезии наносимых технологических слоев [13, 14], увеличению толщины поверхностного оксида при термоокислении [15] и, как следствие, ухудшению рабочих характеристик или выходу из строя формируемых элементов [16, 17].
Основными загрязнениями поверхности подложек, согласно работам [15, 18, 19], являются органические соединения, источниками которых даже в чистых помещениях становятся остатки химических средств полировки и очистки подложек, одежда оператора, технологическая оснастка, упаковочный и транспортировочный материал подложек. Это означает, что атомно-молекулярное загрязнение поверхности возможно на различных этапах производственного цикла. Поэтому оценка концентрации загрязнений непосредственно в технологическом процессе является актуальной задачей.
Современные способы оценки концентрации органических загрязнений подразделяются на аналитические и экспрессные методы. В первом случае, подробно рассмотренные в работах [20-23] механизмы взаимодействия электромагнитного излучения с веществом отличаются высокой чувствительностью: Ю'10 г/см2 и более. Тем не менее, длительность процесса измерения, достигающая десятков минут, и сложные условия эксплуатации делают невозможным применение данных методов для оперативного контроля. Указанную задачу частично позволяют решать методы экспресс-контроля, использующие эффекты смачивания [24-30], трения покоя и скольжения [1, 31]. Однако применяемые для смачивания жидкости не полностью удаляются с поверхности подложек, поэтому сами являются загрязнениями, что требует дополнительной процедуры очистки.

В таком положении условия волочения выполняются при углах ^/<30° (см. рисунок 2.16), т.к. в противном случае имеет место скалывание материала (см. рисунок 2.26), аналогичное случаю, представленному на рисунке 2.2а. Однако в результате превышения определенного значения силы давления Р в зоне контакта, возможна пластическая деформация материала (см. рисунок 2.2в), величина которой пропорциональна Xgy/ [92]. Следовательно, необходима оптимизация параметров Р и у/, которую в настоящей работе проводили с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ).
Экспериментальные исследования поверхностей в области трибометрического взаимодействия показали полное отсутствие разрушений при углах ^<15° и нагрузках 0 На СЗМ-изображении поверхности в месте скольжения при А^3.8 Н отчетливо наблюдаются разрушения кристаллической структуры поверхности подложки (см. рисунок 2.4а). На профилограмме, представленной на рисунке 2.46, видно, что высота профиля следа скольжения соизмерима с высотой шероховатости поверхности, следовательно, N„=3.7 Н является порогом начала разрушений, а дефекты, изображенные на рисунке 2.4а, соответствуют скалыванию вершин микронеровностей.