Определение концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния методами атомно-силовой микроскопии
Ивлиев Н.А., Колпаков В.А., Кричевский С.В.

Институт систем обработки изображений РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия,

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Аннотация:
Представлен метод определения концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния по картам латеральных сил и топологии поверхности, полученным методами атомно-силовой микроскопии. Проведена оптимизация значения скорости сканирования, позволяющая повысить контрастность получаемых изображений и облегчить интерпретацию получаемых данных. Экспериментально показано, что чувствительность разработанной методики достигает значения 10в степени -11 г/см2.

Ключевые слова :
концентрация органических загрязнений, латеральные силы.

Цитирование:
Ивлиев, Н.А. Определение концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния методами атомно-силовой микроскопии / Н.А. Ивлиев, В.А. Колпаков, С.В. Кричевский // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 6. – С. 837-843. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-837-843.

Литература:

  1. Rochat, N. Multiple internal reflection infrared spectroscopy using two-prism coupling geometry: A convenient way for quantitative study of organic contamination on silicon wafers / N. Rochat, M. Olivier, A. Chabli, F. Conne, G. Lefeuvre, C. Boll-Burdet // Applied Physics Letters. – 2000. – Vol. 77(14). – P. 2249-2251. – DOI: 10.1063/1.1314885.
  2. New ISO draft standard classifies surface particle cleanliness // Journal of the IEST. – 2005. – Vol. 50(2). – P. 1-4. – DOI: 10.17764/jiet.50.2.d622juj1548x2485.
  3. Zhang, X. A Wireless and passive wafer cleanliness monitoring unit via electromagnetic coupling for semiconductor/MEMS manufacturing facilities / X. Zhang, J. Chae // Sensors and Actuators A: Physical. – 2011. – Vol. 171(2). – P. 414-420. – DOI: 10.1016/j.sna.2011.08.005.
  4. Kazanskiy, N.L. Interaction of dielectric substrates in the course of tribometric assessment of the surface cleanliness / N.L. Kazanskiy, S.V. Karpeev, V.A. Kolpakov, S.V. Kri­chevsky, N.A. Ivliev // Optical Memory and Neural Networks. – 2008. – Vol. 17(1). – P. 37-42. – DOI: 10.1007/s12005-008-1006-6.
  5. Kazanskiy, N.L. Parameter optimization of a tribometric device for rapid assessment of substrate surface cleanliness / N.L. Kazanskiy, V.A. Kolpakov, A.I. Kolpakov, S.V. Kri­chevsky, N.A. Ivliev, M.V. Desjatov // Optical Memory and Neural Networks. – 2008. – Vol. 17(2). – P. 167-172. – DOI: 10.3103/S1060992X08020112.
  6. Goddard, J. Optically resonant nanophotonic devices for label-free biomolecular detection / J. Goddard, S. Mandal, D. Erickson. – In: Advanced photonic structures for biological and chemical detection integrated analytical systems / ed. by X. Fan. – New York: Springer, 2009. – P. 445-470.
  7. Lin, M.C. Metal hard mask employed Cu/Low k film post ash and wet clean process optimization and integration into 65 nm manufacturing flow / M.C. Lin, M.Q. Wang, J. Lai, R. Huang, C.M. Weng, J.H. Liao, J.S. Tang, C.H. Weng, W. Lu, H.W. Chen, J.T.C. Lee // Solid State Phenomena. – 2007. – Vol. 134. – P. 359-362. – DOI: 10.4028/www.sci­entific.net/SSP.134.359.
  8. Liu, Y.J. Impact of organic contamination on the electrical properties of hydrogen-terminated silicon under ambient conditions / Y.J. Liu, D.M. Waugh, H.Z. Yu // Applied Physics Letters. – 2002. – Vol. 81(26). – P. 4967-4969. – DOI: 10.1063/1.1532758.
  9. Alberici, S. Organic contamination study for adhesion enhancement between final passivation surface and packaging molding compound / S. Alberici, A. Dellafiore, G. Manzo, G. Santospirito, C.M. Villa, L. Zanotti // Microelectronic Engineering. – 2004. – Vol. 76(1-4). – P. 227-234. – DOI: 10.1016/j.mee.2004.07.040.
  10. Khanna, V.K. Adhesion–Delamination phenomena at the surfaces and interfaces in microelectronics and MEMS structures and packaged devices / V.K. Khanna // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2011. – Vol. 44(3). – P. 1-19. – DOI: 10.1088/0022-3727/44/3/034004.
  11. Kim, K.S. Effects of organic contaminants during metal oxide semiconductor processes / K.S. Kim, J.Y. Kim, H.B. Kang, B.Y. Lee, S.M. Park // Journal of the Electrochemical Society. – 2008. – Vol. 155(6). – P. H426-H431.
  12. Guan, J.J. Effects of wet chemistry pre-gate clean strategies on the organic contamination of gate oxides for metal-oxide-semiconductor field effect transistor / J.J. Guan, G.W. Gale, J. Bennett // Japanese Journal of Applied Physics. – 2000. – Vol. 39(7A). – P. 3947-3954. – DOI: 10.1143/JJAP.39.3947.
  13. Saga, K. Identification and removal of trace organic contamination on silicon wafers stored in plastic boxes / K. Saga, T. Hattori // Journal of the Electrochemical Society. – 1996. – Vol. 143(10). – P. 3279-3284.
  14. Reinhardt, K.A. Handbook of silicon wafer cleaning technology / K.A. Reinhardt, W. Kern. – 2nd ed. – Norwich: William Andrew, 2008. – 718 p. – ISBN: 978-0-8155-1554-8.
  15. Chia, V.K.F. Process tool cleanliness for clean manufacturing / V.K.F. Chia // Advanced Semiconductor Manufacturing Conference. – 2010. – P. 79-83.
  16. Endo, M. Infrared monitoring system for the detection of organic contamination on a 300 mm Si wafer / M. Endo, H. Yoshida, Y. Maeda, N. Miyamoto, M. Niwano // Applied Physics Letters. – 1999. – Vol. 75(4). – P. 519-521. – DOI: 10.1063/1.124434.
  17. Liu, Y. Lateral force microscopy study on the shear properties of self-assembled monolayers of dialkylammonium surfactant on mica / Y. Liu, T. Wu, D.F. Evans // Langmuir. – 1994. – Vol. 10(7). – P. 2241-2245.
  18. Guo, Y.B. Adhesion and friction of nanoparticles/polyelec­trolyte multilayer films by AFM and micro-tribometer / Y.B. Guo, D.G. Wang, S.W. Zhang // Tribology International. – 2011. – Vol. 44(7-8). – P. 906-917. – DOI: 10.1016/j.triboint.2011.03.007.
  19. Колпаков, В.А. Измерение чистоты поверхности подложек методом трибометрии / В.А. Колпаков, Н.А. Ивлиев // Приборы и техника эксперимента. – 2014. – № 5. – С. 129-134.
  20. Волькенштейн, М.В. Молекулярная биофизика / М.В. Волькенштейн. – М.: Наука, 1975. – 616 с.
  21. Глинка, Н.Л. Общая химия: учебное пособие / Н.Л. Глинка. – М.: КноРус, 2016. – 752 с. – ISBN: 978-5-406-02934-3.
  22. Kim, D.K. Removal efficiency of organic contaminants on Si wafer surfaces by the N2O ECR plasma technique / D.K. Kim, Y.K. Park, S. Biswas, C. Lee // Materials Chemistry and Physics. – 2005. – Vol. 91(2-3). – P. 490-493.
  23. Habuka, H. Molecular interaction radii and rate constants for clarifying organic compound physisorption on silicon surface / H. Habuka, T. Naito, N. Kawahara // Journal of the Electrochemical Society. – 2010. – Vol. 157(11). – P. H1014-H1018. – DOI: 10.1149/1.3489364.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20