<<
>>

Химическая очистка подложек перед нанесением пленок

Как уже отмечалось, необходимым условием обеспечения прочной адгезии является удаление всех видов загрязнений с поверхности подложки. Подложки, поступающие с завода-изготови- теля, имеют на своей поверхности сложный спектр загрязнений — органических и неорганических, включающих материалы, попадающие при полировании и шлифовании поверхности, различные адсорбированные вещества, частицы пыли, отпечатки пальцев И т.

д.

Для удаления больших количеств загрязнений с поверхности подложки, а также пыли и'отпечатков пальцев может применяться механическая очистка, которая производится протиркой поверхностей щеткой или тканью в моющем** растворе. Удовлетворительное качество очистки достигается использованием ткани для протирки линз. Боросиликатные стекла могут очищаться с помощью полирования в карбонате кальция, а затем травления в разбавленной гидроокиси натрия и соляной кислоте.

Эффективным способом очистки поверхности подложки от всех, видов загрязнений является химическое стравливание поверхностного 'слоя. Для травления поверхности стекла могут применяться растворы плавиковой кислоты. Высокое качество очистки обеспечивается путем удаления 5-мкм поверхностного слоя стекла при обработке подложек в бифторитз алюминия с наложением ультразвуковых колебаний [20]. При очистке подложек путем химического стравливания поверхностного слоя необходим обязательный* контроль шероховатости обработанных подложек, так как она может значительно увеличиться. Если увеличение шероховатости подложек несущественно, искусственное повышение шероховатости может быть использовано для увеличения адгезионной прочности. Так, адгезия пленак к подложкам из керамики на основе окиси алюминия может быть значительно повышена за счет растравливания поверхности в расплавленной щелочи NaOH [49].

Наибольшие сложности возникают при удалении органических загрязнений. Для очистки от них наибольшее распространение в технологической практике получили методы, при которых загрязнения с помощью химических реакций переводятся сначала в рас- 62

творимое состояние, а затем смываются с поверхности подложки..

В большинстве случаев важно удалить загрязнения и при этом не разрушить поверхность подложки. В качестве реагентов в процессе химической очистки используются кислоты, щелочи, вещества, выделяющие атомарный кислород, а также органические растворители. Щелочи применяются для удаления жиров омылива- нием. Очистка кислотами производится для удаления с поверхности подложки жиров и некоторых других видов окислов. При обработке кислотами следует учитывать, что некоторые из «них, например концентрированная серная, вызывают обугливание органических загрязнений.

Загрязнение подложки углеводородами значительно уменьшает адгезионную прочность, так как углерод и карбиды представляют собой эффективный барьер для химической реакции между материалами пленки и подложки. Соединения углерода зачастую адсорбируются на поверхности подложки из атмосферы при неправильном хранении или касании подложек руками. Наиболее эффективная обработка подложек для удаления соединений углерода— их окисление, например, при помощи дихромата калия,, перекиси водорода, нагрева подложек на воздухе, обработки в* кислородной плазме.

Высокое качество очистки обеспечивается при обработке подложек в парах кипящего растворителя. При этом растворитель,, конденсируясь на поверхности подложки, растворяет загрязнения и стекает в ванну. Этим достигается удаление загрязненного растворителя с поверхности подложки и поступление свежего раствора на обрабатываемую поверхность. При данном процессе отсутствует повторная адсорбция загрязнений на подложку. Особенно эффективен для обработки подложек в парах изопропиловый спирт.

Для повышения активности процесса химической очистки применяется нагревание реактивов и приложение ультразвуковых колебаний. Процессы с применением ультразвуковых колебаний особенно эффективны для удаления механических загрязнений (пыли) и отпечатков пальцев. Важным преимуществом ультразвуковой обработки является способность кавитационных пузырьков проникать в глубокие поры и трещины материала, которые не поддаются очистке никакими другими способами.

Наиболее эффективно ультразвуковая очистка происходит при частотах .40 кГц. Это объясняется тем, что при таких частотах газовые пузырьки имеют большие размеры и при кавитации выделяют больше энергии. Кроме того, при этих частотах вибрируют сами образцы, что способствует дополнительной очистке. При ультразвуковой очистке легкодеформируемых подложек целесообразны ультразвуковые колебания с частотой 400 кГц, так как применение более низких частот может деформировать или разрушить образцы. Высокочастотные ультразвуковые колебания обеспечивают высокое качество очистки изделий, имеющих отверстия, канавки и другие углубления. При частотах около 400 кГц эффективно'сть очистки сохраняется на достаточно большом расстоянии от источника колебаний, в то время как при низких частотах она резко падает с увеличением расстояния от подложки до источника, что вызвано сильным поглощением УЗ К энергии вследствие кавитации.

Иногда в процессах очистки возникает побочный эффект взаимодействия растворителя с материалом подложки; отмечено [20], что адгезионная способность ухудшается в случае обработки стеклянных подложек в четыреххлористом углероде и трихлорэтилене.

Допустимое количество загрязнений, остающихся на поверхности подложки после процесса очистки, должно определяться требованиями, предъявляемыми к готовому тонкопленочному изделию. Для выбора конкретного метода очистки необходимо знать особенности материала подложки и способа ее изготовления, а также возможные виды загрязнений на поверхности подложки. Наиболее сложной является химическая очистка многофазных материалов, таких как стекла и ситаллы, потому что приходится выбирать химические реагенты с учетом возможного избирательного травления фаз. Так как ситаллы и стекла являются важными технологическими материалами, укажем несколько типовых процессов для их очистки. Эти процессы берутся за основу при составлении технологических процессов очистки подложек из произвольных неорганических материалов на основе окислов.

В технологической практике для очистки различных ситаллов часто применяется раствор перекиси водорода и аммиака в воде. Соотношение между реактивами выбирается седующим:

H2O2, мл                                                        320

NH4OH, г .              2              2              8

Дистиллированная вода, мл              672

Технологический цикл очистки подложек включает: кипячение в указанном растворе в течение 15...20 мин, промывку в дистиллированной или деионизованной воде, кипячение в дистиллированной воде в течение 5... 10 мин с последующей обработкой в парах изотропилового спирта в течение 30 мин.

Применение данного состава почти не вызывает повышения микронеровностей поверхности, наблюдается лишь незначительное растравливание стеклофазы ситалла, в результате чего на поверхности подложек более четко выступают кристаллы рутила. При обработке ситалла данным составом на его поверхности образуются малорастворимые вещества, которые тормозят развитие процесса коррозии поверхности подложек.

Для химической очистки стекол и ситаллов рекомендуется технологический цикл, обеспечивающий эффективное удаление многих видов загрязнений [9]: кипячение в растворе ОП-7 10 мин; промывка в дистиллированной воде; кипячение в растворе H2O2, аммиака и воды 10 мин; промывка в дистиллированной воде; обработка в парах изотропилового спирта.

Удаление изотропилового спирта с поверхности подложек перед нанесением пленок осуществляется прогревом. Следует отметить, что обработка ситалловых подложек в растворителях с наложением ультразвуковых колебаний может сопровождаться появлением микротрещин в поверхностном слое подложки, поэтому при •высоких требованиях к качеству поверхности последняя операция приведенного цикла очистки проводится без наложения УЗК.

Иногда в технологии применяется сушка в печи при температуре около 300°С в атмосфере аргона. Эксперименты, проводимые на подложках, очищенных с применением сушки в аргоне, а также без нее не показали значительной разницы в прочности адгезии.

В последние годы в электронной промышленности возникла потребность в металлизации подожек на основе полимерных материалов. Адгезионная способность у металлических структур к полимерным подложкам, как правило, меньше, чем у подложек из неорганических материалов, вследствие низкой прочности полимера (низкая прочность приводит к когезионному типу разрушения). Из-за недостаточной адгезии металлизации к подложкам из неорганических материалов приходится увеличивать эффективную площадь адгезионного контакта созданием микрошероховатости подложки путем химического подтравливания. В некоторых случаях удается модифицировать поверхность подложки химическим путем.

В [3] проводилось исследование химических способов обработки поверхности полиимидной пленки с целью повышения сцепления с металлизацией. Нейдено, что оптимальной является обработка хромовой смесью на основе горячей разбавленной серной кислоты с последующей сушкой в потоке газа при 300°С. После указанной обработки полиимидная пленка обладает очень хорошей смачиваемостью и высокой адгезионной прочностью металлизации (12... 15 МПа). Электронно-микроскопические исследования показали, что данная обработка ведет к увеличению размеров микровыступов на поверхности полиимида до 0,8 мкм по длине и 0,15 мкм по высоте. Попытка найти способ повышения адгезионной прочности при металлизации полиэтилентерефталатной пленки предпринята в [38], но оптимальный вид обработки найти не удалось. Практика показала, что любая обработка данного материала снижает адгезионную прочность.

<< | >>
Источник: Углов А. А. и др.. Адгезионная способность пленок.—М.: Радио и связь,. — 104 с.. 1987

Еще по теме Химическая очистка подложек перед нанесением пленок:

  1. Очистка подложек нагревом
  2. Химические и физико-химические методы очистки сточных вод
  3. Влияние совместного действия обработки подложек: в тлеющем разрядеи предварительного нагрева перед напылением на адгезионную прочность
  4. 3.2.2. Оценка химической обстановки при применении химического оружия
  5. Углов А. А. и др.. Адгезионная способность пленок.—М.: Радио и связь,. — 104 с., 1987
  6. 3.5.2 Химический состав и физико-химические свойства игристого ароматизированного вина
  7. ТО, ЧТО ЕСТЬ ДОЛГ ЧЕЛОВЕКА ПЕРЕД САМИМ СОБОЙ, СЧИТАТЬ ДОЛГОМ ПЕРЕД ДРУГИМИ § 16
  8. Глава третья. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА НА АДГЕЗИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПЛЕНОК
  9. Применение ионно-лучевой обработки подложек для повышения адгезионной прочности
  10. 3.4 Изучение химического и физико-химического составаароматизированного виноматериала
  11. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ШТРИХОВ И ЗНАКОВ
  12. ГЛАВЫ ВТОРОЙ РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ О ДОЛГЕ ЧЕЛОВЕКА ПЕРЕД САМИМ СОБОЙ КАК ПЕРЕД ПРИРОЖДЕННЫМ СУДЬЕЙ НАД САМИМ СОБОЙ § із
  13. ГЛАВА 5. МЕТОДЫ НАНЕСЕНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
  14. Карманов А. П.. Технология очистки сточных вод, 2015
  15. Нанесение штрихов и знаков резанием
  16. Инструмент для нанесения штрихов и линий
  17. 3.2. Очистка промышленных и бытовых стоков