Метод и устройство трибометрической оценки концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат наук Ивлиев, Николай Александрович

• Ивлиев, Николай Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ивлиев, Николай Александрович

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 ОДЕРЖИ КОНЦЕНТРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОДЛОЖЕК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ. 63 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 диссертации (часть автореферата) на тему «Метод и устройство трибометрической оценки концентрации органических загрязнений на поверхности диоксида кремния»

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

10 2

чувствительностью: 10" г/см 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.

Методы трибометрии лишены отмеченного недостатка, но используемый в качестве контртела шарообразный металлический зонд должен обладать поверхностью с эталонными свойствами. Приготовление такой поверхности значительно усложняет процесс измерения, кроме того, сдвигающая его сила формируется линейными электромагнитными приводами, характеризующимися низкой точностью воспроизведения процесса.

Для устранения перечисленных недостатков в работах [32-34] предложен метод, позволяющий определять концентрацию поверхностных загрязнений по величине коэффициента трения скольжения между двумя подложками, прошедшими одинаковую процедуру очистки. Движение подложки-зонда в этом случае осуществляется под действием силы тяжести, т.к. исследуемая поверхность располагается под углом к горизонту. Это позволяет устранить необходимость применения зондов с эталонными свойствами и погрешность, обусловленную действием устройств контролируемого сдвига подложки-зонда. Однако в процессе скольжения подложки-зонда по исследуемой поверхности возникает эффект её механической деформации, для устранения которого автор указанной работы предложил уменьшить угол между подложками до 4-6°. Данное ограничение привело к необходимости строгого контроля величины зазора между технологической оснасткой крепления подложки-зонда и исследуемой поверхностью, т.к. их взаимодействие приводит к механическому разрушению структуры поверхности. Другими существенными недостатками отмеченного метода являются накопление загрязнений на поверхности подложки-зонда в процессе скольжения, ограничивающее чувствительность метода значением

9 2

10" г/см , и недостаточно полное аналитическое описание механизмов трибометрического взаимодействия подложек, приводящее к необходимости проведения трудоемкой процедуры оптимизации угла между исследуемой подложкой и горизонтом [6, 34].

Таким образом, анализ отечественной и зарубежной литературы свидетельствует об отсутствии сведений, касающихся результатов теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих проводить неразрушающий

трибометрический контроль чистоты поверхности подложек с чувствительностью 10"10 г/см2.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является создание метода

и устройства трибометрической оценки концентрации органических загрязнений

на поверхности диоксида кремния для контроля чистоты поверхности подложек с

10 2

чувствительностью 10" г/см .

В соответствии с поставленной целью определены и основные задачи диссертации, а именно:

1. Разработка метода оценивания чистоты исследуемой поверхности, связывающего концентрацию органических загрязнений с параметрами трибометрического взаимодействия подложек, осуществляемого в условиях граничного трения.

2. Исследование механизма трибометрического взаимодействия подложек при отрицательном угле наклона между контактирующими поверхностями.

3. Экспериментальное исследование зависимости ускорения движения подложки-зонда по исследуемой поверхности при различных углах её наклона к горизонту от величины концентрации органических загрязнений.

4. Разработка устройства экспресс-контроля чистоты поверхности подложек по величинам коэффициентов трения покоя и скольжения с чувствительностью 10"10 г/см2.

Научная новизна. При выполнении настоящей диссертационной работы впервые:

1. Предложен способ точечного, трибометрического взаимодействия подложек, заключающийся в скольжении подложки-зонда, расположенной под острым углом к поверхности исследуемой подложки, раскрыв которого направлен по направлению движения, и позволяющий увеличить угол между подложками с 6° до 15°, а также допустимую нагрузку на подложку-зонд с 3 Н до 3.7 Н, исключить разрушение исследуемой поверхности при измерении её чистоты.

2. Предложен способ сдвига подложки-зонда по поверхности исследуемой подложки путем увеличения угла между исследуемой подложкой и горизонтом до

момента начала движения, что позволяет увеличить чувствительность

трибометрического метода оценки концентрации органических загрязнений до

10 2 значения 10" г/см .

3. Предложен метод оценивания, связывающий в условиях граничного трения концентрацию органических загрязнений с величинами коэффициентов трения покоя и скольжения.

4. Экспериментально и теоретически исследованы зависимости ускорения движения подложки-зонда по исследуемой поверхности при углах её наклона к горизонту 0-60° от величины концентрации органических загрязнений.

Практическая ценность результатов работы определяется следующим:

1. Предложено модифицированное трибометрическое устройство, позволяющее

проводить оценку концентрации органических загрязнений на поверхности

11 2

подложек с абсолютной погрешностью измерения, равной ±3-10"" г/см , за счет введения в его конструкцию цифрового акселерометра и оптического датчика движения.

2. Определены оптимальные режимы трибометрического, точечного взаимодействия подложек, при которых не наблюдаются разрушения исследуемой поверхности: угол между подложками 15°, нагрузка не более 1.5 Н.

3. Разработана конструкция подложкодержателя, позволяющая реализовать взаимодействие подложек в режиме граничного трения и их замену в течение 20 с.

4. Разработаны программные средства, позволяющие осуществлять расчет величины концентрации органических загрязнений на поверхности подложек за время, не превышающее 5 ■ 10"4 с.

5. Разработана методика оценки концентрации органических загрязнений на

11 8 ^

поверхности подложек в диапазоне 10" -10" г/см^, основанная на анализе изображений поверхности, полученных с помощью сканирующего зондового микроскопа в режиме измерения латеральных сил.

Практическая значимость также заключается в том, что разработанный в работе метод оценки проверен измерением чистоты поверхности подложек 8Ю2 (марка КВ), серийно используемых отечественной промышленностью.

Применяемое для оценки чистоты поверхности устройство обладает простой конструкцией, малыми размерами, весом и стоимостью, меньшей по сравнению с существующими аналогами энергоемкостью, возможностью использования в реальных условиях.

Результаты работы, реализованные в виде прибора и метода трибометрической оценки концентрации органических загрязнений на поверхности подложек диоксида кремния, внедрены в производство АО «НИИ «Экран» (г. Самара).

На защиту выносятся:

1. Метод трибометрической оценки концентрации органических загрязнений на

10 2

поверхности подложек диоксида кремния с чувствительностью 10" г/см .

2. Экспериментально и теоретически установленные зависимости ускорения движения подложки-зонда по исследуемой поверхности при углах её наклона к горизонту 0-60° от величины концентрации органических загрязнений.

3. Трибометрическое устройство, позволяющее проводить оценку концентрации органических загрязнений на поверхности подложек диоксида кремния.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы радиоэлектроники и телекоммуникаций», Самара, 2007 г.; научно-технической конференции студентов и аспирантов аэрокосмических вузов «Седьмая международная выставка и научно-техническая конференция по гидроавиации», Геленджик, 2008 г.; 15-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика -2008», Москва, 2008 г.; 11-й региональной научной школы-семинара «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники», Ульяновск, 2008 г.; Международной конференции с элементами научной школы для молодежи

«Перспективные информационные технологии для авиации и космоса ПИТ-2010», Самара, 2010 г.; Международной конференции «Asia-Pacific Conference on Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics», Москва-Самара, 2011 г.; 3-й Международной научной конференции «STRANN- 2012», Санкт-Петербург, 2012 г.; II Международной конференции по актуальным проблемам физики поверхности и наноструктур, Ярославль, 2012 г; конференции, посвященной 80-летию Московского государственного открытого университета имени B.C. Черномырдина «Наноматериалы и нанотехнологии: проблемы и перспективы», Москва, 2012 г.; IX Международной конференции и VIII Школе молодых ученых специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, наноразмерных структур и приборов на его основе «Кремний - 2012», Москва, 2012 г.; 5-ой Всероссийской молодежной конференции по фундаментальным вопросам и инновационным аспектам современной физики, Москва, 2013 г.; Международной молодежной научной конференции «XII Королевские чтения», Самара, 2013 г. Результаты работы докладывались на научных семинарах Института систем обработки изображений РАН, кафедр технической кибернетики и электронных систем и устройств СГАУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 работы, в том числе 15 статей, из которых 8 в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией, 16 тезисов докладов на научно-технических Международных, Всероссийских и региональных конференциях, 2 патента на изобретения.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав с краткими выводами, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Она изложена на 107 страницах машинописного текста и содержит 34 рисунка, 13 таблицы. В списке цитируемой литературы 112 наименований.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ ЧИСТОТЫ ПОВЕРХНОСТИ

ПОДЛОЖЕК

Процессы, протекающие на поверхности и в приповерхностном слое твердого тела, определяют спектр методов измерения её чистоты.

Нарушение периодичности атомных слоев вблизи поверхности кристаллических тел приводит к образованию поверхностных электронных состояний (ПЭС), пространственная плотность и энергия которых определяют физико-химические свойства поверхности, такие как проводимость, сорбционность, эмиссионная и адгезионная способности [35-37, 38]. Поэтому в настоящем разделе проведен анализ физических явлений, происходящих на поверхности твердых тел с момента её образования. Рассмотрены механизмы адсорбции чужеродных соединений, в результате которой изменяется энергия ПЭС и, как следствие, физико-химическое состояние поверхности.

На основе законов изменения энергии ПЭС разработано множество аналитических [35] и экспресс-методов, позволяющих контролировать концентрацию чужеродных веществ на поверхности диэлектрических материалов. Подробный обзор современных экспресс-методов контроля содержится в монографии [6], поэтому в настоящем разделе приведен анализ только тех методов, которые не вошли в указанную монографию, а также аналитических методов, позволяющих проводить оперативный контроль чистоты поверхности и применяемых для калибровки экспресс-методов.

1.1 ОБРАЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ

При разделении кристаллического тела происходит формирование поверхности, обладающей пространственно-локализованными ПЭС [39]. Для ковалентных кристаллов, таких как германий (Ое) и кремний (81) их можно интерпретировать как ненасыщенные химические связи поверхностных атомов,

15 2

концентрации которых в идеальном случае находятся в пределах до 10 см .

Однако подобная конфигурация поверхности не является энергетически выгодной, поэтому валентные связи могут насыщаться, соединяясь между собой (рисунок 1.1).

--------~ ---"Поверхность

0==0==0

о

Рисунок 1.1- Структура поверхности в 4-х валентном кристалле при

нейтрализации ПЭС

Это явление приводит к значительному снижению концентрации валентных

11 2

связей до значений порядка 10 см" , которая наравне с энергией связи обуславливает физико-химические свойства поверхности, например, адсорбционную способность, плотность, смачиваемость и т.д.

На реальной поверхности, например 81, насыщение связей осуществляется еще и за счёт адсорбции чужеродных атомов, поэтому контактирующие с атмосферой свободные поверхности всегда обладают слоем естественного окисла, состоящего из зон, представленных на рисунке 1.2 [40]:

12 3 4

БЮ,

5/

Рисунок 1.2- Структура поверхности твердого тела

Первая зона представляет слой окисла толщиной ~20А, который образуется в процессе раскалывания кристалла и обусловлен взаимодействием уровней ПЭС с кислородом окружающей среды.

Вторая зона возникает в процессе увеличения слоя окисла до 50 А и уравновешивает механические напряжения, образуемые эффектом разности коэффициентов линейного расширения окисла и подложки.

Третья зона является переходной и образует приповерхностный слой, в котором происходит перераспределение энергетических связей ПЭС (см. рисунок 1.1) и формирование дефектов кристаллической структуры, определяющих свойства верхних оксидных зон. Такими дефектами являются механические напряжения (<т), возникающие вследствие внедрения чужеродных атомов в кристаллическую структуру поверхности и образования напряженных связей. Максимум этих напряжений находится на 1/3 зоны 2, а минимум в крайних зонах (см. рисунок 1.2).

Таким образом, зона установления равновесного состояния состоит из двух средних слоев, т.е. поверхностная энергия подложек полностью определяется толщиной и структурой зон 2 и 3. Согласно [41] не только энергия, но и концентрация ПЭС зависит от параметров указанных зон. При естественном окислении на поверхности БЮг оказываются оборванными одна - две из четырех ковалентных связей. Эти связи способны захватывать валентные электроны чужеродных атомов, образуя химическую связь.

Данные рассуждения также справедливы для поверхностей других материалов. Различие при этом заключается в соотношении концентраций ПЭС определенного типа. Условно ПЭС разделяют на быстрые, чему соответствует

1 9 ¿1 т

время релаксации 10" -10" с, и медленные - 10" си более, т.е. по длительности установления термодинамического равновесия возмущенного ПЭС [35].

Таким образом, время релаксации, концентрация и энергия ПЭС поверхностных оксидных слоев в комплексе определяют реакционную способность реальной поверхности.

1.2 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЫ ОРГАНИЧЕСКОГО

ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Хромато-масс-спектральный анализ поверхности кремниевых подложек, проведенный в работах [15, 19], показал, что органические соединения являются основным типом загрязнений поверхностей в условиях чистых комнат.

Молекулы органических загрязнений, адсорбируясь на поверхности материала, вступают в контакт с ПЭС. Энергия взаимодействия между ними соответствует силам Ван-дер-Ваальса и зависит от структуры адсорбируемых молекул [42]. Исследования состава загрязнений поверхности, проведенные в работах [13, 17, 19, 43], показали, что на поверхности естественного оксида кремния присутствуют как циклические, так и алифатические углеводороды. Алифатические углеводороды, такие как пропан (С3Н8), гексан (С^Н^) и т.д., относятся к легко летучим соединениям, характеризующимся высоким давлением насыщенного пара и малой молярной массой [19, 44, 45]. Указанные физические параметры обуславливают величину потока молекул адсорбата в направлении к поверхности и связаны с ним выражением [46]:

1 - , Р

у]2лМкьТ ' (1.1)

где р - парциальное давление газа; М - молекулярная масса молекул загрязнения; кь - постоянная Больцмана; Т- температура среды.

Анализ выражения (1.1) показывает, что поток легколетучих веществ при соответствующих р и М достаточно высок и, например, для додекана (С12Н2б)

3 2

равен 2.6-10 мол/(см с). Поэтому велика скорость адсорбции загрязнений, однако низкий дипольный момент (см. таблицу 1.1) [19, 44, 45] не позволяет им надежно закрепиться на поверхности, и они могут быть легко удалены стандартной процедурой химической очистки.

Циклические углеводороды обладают более низким давлением насыщенных паров и высокой молекулярной массой по сравнению с алифатическими. Адсорбционный поток при этом на два порядка меньше и для

бутилгидрокситолуола (С15Н24О) равен 50 мол/(см с), но наличие групп С=0 и -ОН в структуре молекул циклических углеводородов (см. рисунок 1.3) обуславливает их сильную полярность, которая приводит к образованию связи между загрязнением и поверхностью.

Таблица 1.1 - Давление пара, молярная масса и дипольный момент органических соединений, загрязняющих поверхность подложек

Химическая формула молекул загрязнения Давление пара, мм рт.ст. /25°С Молярная масса, г/моль Дипольный момент, D

Алифатические углеводороды

СзН8 760 44.1 0.083

С6Н14 2.23-10'4 86.18 0.085

С9Н20 1.5 128.25 0

С12Н26 5.5-Ю"2 170.33 0

С15Н32 2.98-10"4 212.41 0

Циклические углеводороды

С6Н5ОН 3.4-10"' 94.11 1.4

С12Н14О4 1.4-10"3 222.24 2.4

С15Н24О 1.28- 10"3 220.35 1.48

С16Н22О4 3.38-10"6 278.34 2.82

С24Н38О4 7.4-10"3 390.56 2.44

Энергия этой связи, в данном случае, определяется водородными мостиками, образованными с -ОН группами естественного оксида, а также ориентационным взаимодействием диполя с пов ерхностью, величину кото poro можно найти по выражению [47]:

F _ 2PiP2 ор~ г3 , (1-2)

где р\, рг - дипольные моменты молекулы загрязнения и -ОН группы; г - длина

водородной связи О - • НО.

-О

а б в

Рисунок 1.3 - Структура молекул загрязнений: а - бутилгидроксотолуол;

б - диоктилфталата; в - дибутилфталата

Энергия водородной связи О- • НО равна 21.5 кДж/моль [48], следовательно, суммарная энергия связи для циклических углеводородов, представленных в таблице 1.1, с учетом ориентационного взаимодействия, рассчитанного по зависимости (1.2), находится в диапазоне 25-49 кДж/моль, что по значению приближается к устойчивой, трудно разрушаемой химической связи. К тому же, источниками циклических углеводородов являются пластификаторы и антиоксиданты в составе пластиковых изделий, например, полиэтиленовой упаковки подложек, чашек Петри и т.д. [18, 19], используемых повсеместно. Поэтому данную группу углеводородов можно считать основным видом загрязнений, присутствующих на поверхности подложек, применяемых электронной промышленностью.

Современные требования, предъявляемые к чистоте поверхности подложек при изготовлении полупроводниковых приборов по технологиям 0.25 мкм и менее, устанавливают допустимый порог концентрации атомов углерода (С) ввиду их сильного влияния на проводимость формируемых слоев. Значение

13 2

указанного порога равно 710 ат/см [15, 17, 49]. Сопоставить данную величину с массовой концентрацией органических загрязнений в г/см позволяет выражение [50, 51]:

с _ сатм

мол NANC, (1.3)

где Смол - массовая концентрация органических загрязнений; Сат - концентрация атомов углерода; NA - число Авогадро; Nc - количество атомов углерода в молекуле загрязнения.

Зависимости (1.3), построенные в логарифмическом масштабе для циклических углеводородов с использованием таблицы 1.1, сливаются в единую кривую (см. рисунок 1.4.), так как при массовой концентрации загрязнений

9 2 13 2

1.8-10 г/см , соответствующей 7-10 ат/см , максимальный разброс значений

11 2

лежит в пределах 10" г/см .

Рисунок 1.4- Зависимость величины массовой концентрации органических загрязнений на поверхности подложек от атомной концентрации углерода в их

составе

Анализ кривой, представленной на рисунке 1.4, позволяет установить, что

12 13

концентрация органических загрязнений при выполнении условия 10 <СОТ<7-10

2 | а л 2

ат/см лежит в диапазоне 10" -Ю'^г/см . Отмеченное доказывает необходимость

10 2

повышения чувствительности экспресс-методов контроля до значения 10" г/см .

Следует отметить, что в последующих исследованиях в качестве эталонного загрязнения будет использоваться дибутилфталат (ДБФ, С16Н22О4),

характеризующийся молярной массой, близкой к среднему значению наиболее распространенных циклических углеводородов.

1.3 ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

В основе оптических методов исследования адсорбционных процессов на межфазной границе газ - твердое тело лежит взаимодействие оптического излучения со слоем адсорбированного вещества. В общем случае такое взаимодействие описывается тремя процессами: отражением, поглощением и пропусканием. Поэтому падающий на образец световой поток ф0 можно представить в виде суммы потоков указанных компонентов:

Фъ=Фг+Фп+Фк, (1-4)

где фг, фп< фк— отраженный, поглощенный и проходящий потоки соответственно.

Соотношение значений этих величин определяется функцией поглощения энергии электрического поля Е@,х), описывающей изменение амплитуды волны при распространении на расстояние л: в приповерхностном слое вещества, которое характеризуется комплексным показателем преломления N [52]:

(1.5)

г хИ~ \

ехр - / ОЛ--

V с

Е(1, х) = Е0 ехр

где Ео - амплитуда напряженности электрического поля падающей волны; М=(п+1к) - комплексный показатель преломления; с - скорость распространения волны; п, к — безразмерные показатели преломления и поглощения.

Функцию поглощения (1.5), записанную для волны, проходящей через адсорбированную пленку толщиной /, можно представить следующим образом:

£(7, х) = Е0 ехр

( 2таёЛ ( 1п \

ехр к я ехр 1со г--

V с _ /

(1.6)

где Я - длина волны падающего излучения.

Выражение (1.6) описывает плоскую волну, амплитуда которой определяется зависимостью:

Ет=Е0ехр(-2^] (1.7)

V л ) _

Из зависимости (1.7) видно, что при взаимодействии световой волны с поглощающим слоем, толщина которого много меньше длины волны 1«Я, затухание очень мало, т.е. естественная световая волна обладает низкой чувствительностью к адсорбционным пленкам. В качестве примера рассмотрим взаимодействие световой волны с пленкой д ибутилфталата (ДБФ). Для длины волны Д=610нм ДБФ обладает наибольшим показателем поглощения, равным к= 1.2 [53], и даже в этом случае при толщине пленки й?=20А амплитуда волны уменьшается всего на 1%.

Согласно [54-57], применение линейной поляризации падающей волны позволяет повысить чувствительность оптических измерений в области толщин /«Я, т.к. при отражении от приповерхностной области она приобретает эллиптическую поляризацию, параметры которой имеют высокую чувствительность к оптическим постоянным адсорбционного слоя.

Изменение состояния поляризации обусловлено сдвигом фаз между продольной Р и поперечной 51 компонентами волны, возникающим вследствие различия для данных компонентов значений показателя преломления исследуемого слоя. На этом явлении основан высокочувствительный и точный метод исследования поверхности - эллипсометрия, позволяющий определять параметры адсорбционных слоев по величинам эллипсометрических углов у/ (см. рисунок 1.5) и д, которые однозначно связаны с амплитудами и фазами Р и 5 составляющих волны выражениями [58]:

уу = агс1ё\^у (1.8)

8 = 8 р - = агссоэ

\El-El)* тХ

„-Л . \

П.9)

2 Е^Ер

где Ер, Е3 - амплитуды напряженности электрического поля Р и £ компонент волны; Еф Еь~ большая и малая полуось эллипса.

Рисунок 1.5 - Эллипс поляризации

Характеристики изучаемого объекта с измеряемыми величинами эллипсометрических углов связаны через основное уравнение эллипсометрии:

Я

I д

Я.

(1.10)

+ ^ Уотр

где х = агс^ -

А - 8.

отр

8пад; Яр, Я5 — амплитудные коэффициенты отражения

(коэффициенты Френеля).

Нахождение параметров адсорбционного слоя таких, как толщина, коэффициенты отражения и поглощения является предметом обратной задачи эллипсометрии, которая в общем виде до настоящего времени не решена. Её решение позволяет получить многократное решение прямой задачи, заключающейся в измерении эллипсометрических углов при различных углах падения светового луча или параметрах внешней среды, что позволяет расширить систему из основных уравнений эллипсометрии (1.10).

В общем случае характеристики приповерхностных зон, состоящих из неограниченного количества слоев, связаны с амплитудными коэффициентами отражения выражением [59]:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ивлиев, Николай Александрович, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ источников

1. Полтавцев, Ю.Г. Технология обработки поверхностей в микроэлектронике [Текст] / Ю.Г. Полтавцев, А.С. Князев. - Киев: Тэхника, 1990. - 206 с.

2. Rochat, N. Multiple internal reflection infrared spectroscopy using two-prism coupling geometry: A convenient way for quantitative study of organic contamination on silicon wafers [Текст] / N. Rochat, M. Olivier, A. Chabli, F. Conne, G. Lefeuvre, C. Boll-Burdet // Applied Physics Letters. - 2000. - Vol. 77.

- № 14. - P. 2249-2251.

3. New ISO Draft Standard Classifies Surface Particle Cleanliness [Текст] // Journal of IEST. - 2007. - Vol 50. - № 2. - P. 4.

4. Zhang, X. A wireless and passive wafer cleanliness monitoring unit via electromagneticcoupling for semicondutcor/MEMS manufacturing facilities [Текст] / X. Zhang, J. Chae // Sensors and Actuators A. - 2011. - Vol. 171. - P. 414-420.

5. Сойфер, В.А. Методы компьютерной оптики [Текст] / Под ред. В.А. Сойфера.

- М.: Физматлит, 2003. - 688 с.

6. Казанский, Н.Л. Формирование оптического микрорельефа во внеэлектродной плазме высоковольтного газового разряда: монография [Текст] / Н.Л. Казанский, В.А. Колпаков. - М.: Радио и связь, 2009. - 220 с.

7. Goddard, J. Optically Resonant Nanophotonic Devices for Label-Free Biomolecular Detection [Текст] / J. Goddard, S. Mandal, D. Erickson // Advanced Photonic Structures for Biological and Chemical Detection Integrated Analytical Systems. -2009.-P. 445.

8. Lin, M.C. Metal Hard Mask Employed Cu/Low k Film Post Ash and Wet Clean Process Optimization and Integration into 65nm Manufacturing Flow [Текст] / 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.

9. Ogata, T. Impact of organic contaminants from the enviroment on electrical characteristics of thin gate oxides [Текст] / Т. Ogata, С. Ban, A. Ueyama,

S. Muranaka, Т. Hayashi, К. Kobayashi, J. Kobayashi, H. Kurokawa, Y. Ohno, M. Hirayama // Jpn. J. Appl. Phys. - 1998. - Vol. 37. - P. 2468-2471.

10. Liu, Y.J. Impact of organic contamination on the electrical properties of hydrogen-terminated silicon under ambient conditions [Текст] / Y.J. Liu, D.M. Waugh, H.Z. Yu // Applied physics letters. - 2002. - Vol. 81. - № 26. - P. 4967-4969.

П.Розанов, В.В. Влияние топологии поверхности подложки на структуру формируемых ленгмюровских пленок [Текст] / В.В. Розанов, А.А. Евстрапов // Научное приборостроение. - 2007. - Т. 17. - № 4. - С. 3-8.

12. Kohli, R. Developments in Surface Contamination and Cleaning-Fundamentals and Applied Aspects [Текст] / R. Kohli, K.L. Mittal. - Norwich: William Andrew. -2008.- 1164 p.

13. Alberici, S. Organic contamination study for adhesion enhancement between final passivation surface and packaging molding compound [Текст] / S. Alberici, A. Dellafiore, G. Manzo, G. Santospirito, C.M. Villa, L. Zanotti // Microelectronic Engineering. - 2004. - № 76. - P. 227-234.

14. Khanna, V.K. Adhesion-delamination phenomena at the surfaces and interfaces in microelectronics and MEMS structures and packaged devices [Текст]/ V.K. Khanna // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2011. - Vol. 44. - P. 1-19.

15. Kim, K.S. Effect of organic contaminants during metal oxide semiconductor processes [Текст] / 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.

16. Китаев, M.A. Исследование надежности полевых транзисторов с затвором Шоттки [Текст] / М.А. Китаев, С.В. Оболенский // Труды 3-го совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. - 2003. - С.275-284.

17. 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 [Текст] / J.J. Guan, G.W. Gale, J. Bennett /'/' Jpn. J. Appl. Phys. - 2000. - Vol. 39. - Part 1. - № 7A. - P. 3947-3954.

18. Tsai, C.L., Control of organic contamination of silicon surfaces using white light illumination in ambient air [Текст] / C.L. Tsai, P. Roman, C.T. Wu, C. Pantano, J.

Berry, E. Kamieniecki, J. Ruzylloa // Journal of The Electrochemical Society. -2003.-Vol. 150. - № 1. - P. G39-G44.

19. Saga, K. Identification and Removal of Trace Organic Contaminationon Silicon Wafers Stored in Plastic Boxes [Текст] / К. Saga, Т. Hattor // J. Electrochem. Soc.

- 1996. - Vol. 143. - № 10. - P. 3279-3284.

20. Луфт, Б.Д. Методы контроля технологических процессов очистки поверхности деталей электронных приборов [Текст] / Б.Д. Луфт, Г.А. Метелин, Н.П. Хаблок // Электронная техника. Серия 6 "Технология и организация производства". - 1972. - № 4.

21. Reinhardt, К.A. Handbook of Silicon Wafer Cleaning Technology [Текст] / К.A. Reinhardt, W. Kern Second edition. - Norwich: William Andrew, 2008.

- 718 p.

22. Полунин, K.E. Хромато-масс-спектрометрическое исследование термодесорбции иммобилизованных биологически активных соединений [Текст] / К.Е. Полунин, В.М. Войтова, А.К. Буряк, А.В. Ульянов, И.А. Полунина // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2010. - Т. 10.

- № 2. - С. 273-282.

23. Sparks, С.М. Novel Analytical Methods for Cleaning Evaluation [Текст] / C.M. Sparks. Chapter 15 Handbook of Cleaning for Semiconductor Manufacturing. Edited by K.A. Reinhardt and R. Rcidy. - Norwich: William Andrew, 2011.

- P.543-564.

24. Колпаков, А.И. Метод определения чистоты поверхности подложек [Текст] / А.И. Колпаков // Электронная промышленность. - 1993. - № 4. - С. 37-39.

25. Бородин, С.А. Автоматизированное устройство для оценки степени чистоты подложки по динамическому состоянию капли жидкости, наносимой на ее поверхность [Текст] / С.А. Бородин, А.В. Волков, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. - 2005. - Т. 28. - С. 70-75.

26. Пат. 8361814 США, МГЖ8 G01R 31/26, Method for monitoring a surfece's cleanliness [Текст] / D. Shemesh, M. Eilon, Hen. Doozli, E. Rechav, E. Binyamini;

заявитель и патентообладатель Applied Materials, № 11/350,516 заявл. 09.02.2006; опубл. 29.01.2013.

27. Пат. 2380684 РФ, МПК8 G01N 13/02, Способ измерения чистоты поверхности подложек [Текст] / В. А. Сойфер, H.J1. Казанский, В. А. Колпаков, А.И. Колпаков, В.В. Подлипнов; заявители и патентообладатели СГАУ и ИСОИ РАН, № 2008141189/28 заявл. 16.10.2008; опубл. 27.01.2010.

28. Изотов, П.Ю. Модификация прибора индикации чистоты и гладкости оптических подложек [Текст] / П.Ю. Изотов, М.С. Глянько, С.В. Суханов // Компьютерная оптика. -2011.-Т. 35.-№ 1.-С. 63-69.

29. Пат. 8207508 США, МПК8 G01N 21/35, Device and Method for quantifying chamber cleanliness [Текст] / J.L. Lawless; заявитель и патентообладатель Redwood Scientific, № 12/399,973 заявл. 08.03.2009; опубл. 26.05.2012.

30. Sato, N. Adsorption Model of Organic Molecules on the Surface of Thermally Oxidized Silicon [Текст] / N. Sato, Y. Shimogaki // Journal of Solid State Science and Technology. - 2012. - Vol. 1. - № 4. - P. N61-N66.

31.Barnette, A.L. Experimental and Density Functional Theory Study of the Tribochemical Wear Behavior of Si02 in Humid and Alcohol Vapor Environments [Текст] / A.L. Barnette, D.B. Asay, D. Kim, B.D. Guyer, H. Lim, M.J. Janik, S.H. Kim // Langmuir. - 2009. - Vol. 25. - № 22. - P. 13052-13061.

32. A.c. 1821688 СССР, МКИ3 H01L 21/263. Способ измерения чистоты поверхности подложек [Текст] / А.В. Волков, А.И. Колпаков; № 4809005 заявл. 02.04.90; опубл. 12.10.92.

33. Колпаков, В.А. Устройство экспресс-контроля чистоты поверхности диэлектрических подложек [Текст] / В. А. Колпаков, А.И. Колпаков, С.В. Кричевский // Приборы и техника эксперимента. - 1995. - № 5. -С. 199-200.

34. Кричевский, С.В. Разработка приборов анализа и повышения степени чистоты поверхности диоксида кремния: диссертация на соискание степени кандидата технических наук: 01.04.01 [Текст] // Диссертация. - 2008. - 142 с.

35. Киселев, В.Ф. Основы физики поверхности твердого тела [Текст] / В.Ф.Киселев, С.Н. Козлов, А.В. Зотеев. - М.: Издательство Московского университета, 1999. - 284 с.

36. Оура, К. Введение в физику поверхности [Текст] / К. Оура, В.Г. Лившиц,

A.А. Саранин, А.В. Зотов, М. Катаяма. - М.: Наука, 2006. - 490 с.

37. Новиков, С.Н. Зависимость работы выхода электрона от условийокисления Si(100) [Текст] / С.Н. Новиков, С.П. Тимошенков, Д.О. Сухоруков // Известия вузов. ЭЛЕКТРОНИКА. - 2010. - Т. 83. - № 3. - С. 86-87.

38. Румак, Н.В. Диэлектрические пленки твердотельной электроники [Текст] / Н.В. Румак, В.В. Хотько; под ред. В.Е. Борисенко; АН БССР. Физико-техн. ин-т. - Минск: Наука и техника, 1990. - 191 с.

39. Мамонова, М.В. Физика поверхности теоретические модели и экспериментальные методы [Текст] / М.В. Мамонова, В.В. Прудников, И.А. Прудникова - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. - 400 с.

40. Болтакс, Б.И. Радиационно-стимулированная диффузия в полупроводниках [Текст] / Б.И. Болтакс, В.А. Дидик, Р.Ш. Малкович // Проблемы современной физики. М.: Наука, 1980. - С. 81-93.

41. Филатова, Е.О. Исследование естественного окисла на поверхности монокристаллического кремния (111) и (100) марки КЭФ (111) и марки К ДБ методом спектроскопии отражения [Текст] / Е.О. Филатова, А.А. Соколов, Е.Ю. Тарачева, И.В. Багров // Письма в ЖТФ. - 2009. - Т. 35. - № 2. -С. 36-41.

42. Черняев, В.Н. Физико-химические процессы в технологии РЭА [Текст] /

B.Н. Черняев - М.: Высшая школа. - 1987. - 376 с.

43. Chia, V.K.F. Process Tool Cleanliness for Clean Manufacturing [Текст] / V.K.F. Chia // Advanced Semiconductor Manufacturing Conference. - 2010. -P 79-83.

44. Grigor'ev, V.V. Electrical insulating properties of synthetic fluids with various chemical compositions [Текст] / V.V. Grigor'ev, G.V. Surovskaya // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. - 1993. - Vol. 29. - № 7. - P 351-354.

45. Москвин, А.В. Новый справочник химика и технолога. Общие сведения. Строение вещества. Физические свойства важнейших веществ. Ароматические соединения. Химия фотографических процессов. Номенклатура органических соединений. Техника лабораторных работ. Основы технологии. Интеллектуальная собственность [Текст] / Под ред. А.В. Москвина.

- СПб.: НПО «Профессионал», 2006. - 1464 с.

46. Волькенштейн, Ф.Ф. Активированная адсорбция на полупроводниках [Текст] / Ф.Ф. Волькенштейн // УФН. - 1953. - Т. L. - № 2. - С.253-270.

47. Волькенштейн, М.В. Молекулярная биофизика [Текст] / М.В. Волькенштейн -М.: Наука, 1975.-616 с.

48. Глинка, H.JI. Общая химия: учебное пособие [Текст] / H.J1. Глинка.

- М.: КНОРУС, 2012. - 752 с.

49. Юзова, В.А. Актуальные проблемы современной электроники и наноэлектроники [Электронный ресурс]: пособие по курсовой работе / В.А. Юзова, Г.Н. Шелованова. - Красноярск : ИПК СФУ, 2009. - 142 с.

50. Подлипнов, В.В. Математическая модель прибора контроля чистоты поверхности подложек по скорости растекания капли жидкости [Текст] / В.В. Подлипнов, А.С. Дубовик // Научное приборостроение. - 2012. - Т. 22. -№2.-С. 74-81.

51. Habuka, Н. Molecular interaction radii and rate constants for clarifying organic compound physisorption on silicon surface [Текст] / H. Habuka, T. Naito, N. Kawahara // Journal of The Electrochemical Society. - 2010. - Vol. 157. - № 6. -P. H1014-H1018.

52. Тауц, Я. Оптические свойства полупроводников в видимой и ультрафиолетовой области спектра [Текст] / Я. Тауц // УФН. - 1968. -Т. 94.

- № 3. - С. 501-533.

53. Yokoyama, D. High-efficiency simple planar heterojunction organic thin-film photovoltaics with horizontally oriented amorphous donors [Текст] / D. Yokoyama, Z.Q. Wang, Y.J. Pu, K. Kobayashi, J. Kido, Z. Hong // Solar Energy Materials & Solar Cells. - 2012. - Vol. 98. - P. 472-475.

54. Азарова, B.B. Об эллипсометрии прецизионных оптических поверхностей и зеркальных покрытий [Текст] / В.В. Азарова, М.Н. Соловьева, В.В. Фокин // Оптика и спектроскопия. - 2009. -Т. 107. - № 2. - С. 192-200.

55. Стаськов, Н.И. Учет влияния естественного поверхностного слоя при исследовании кремниевых пластин методом спектральной эллипсометрии [Текст] / Н.И. Стаськов, И.В. Ивашкевич, А.Б. Сотский, Л.И. Сотская // Проблемы физики, математики и техники. - 2012. - Т. 10. - № 1. - С. 26-30.

56. Болотов, В.В. Исследование адсорбции гемоглобина в пористом кремнии методом эллипсометрии [Текст] / В.В. Болотов, H.A. Давлеткильдеев, A.A. Коротенко, Е.Ю. Мосур, О.Ю. Проскурина, Ю.А. Стенькин // Журнал технической физики. -2011. - Т. 81. -№ 7. - С. 152-154.

57. Тарасов, И.А. Эллипсометрическая экспресс-методика определения толщины и профилей оптических постоянных в процессе роста наноструктур Fe/Si02/Si(l00) [Текст] / И.А. Тарасов, H.H. Косырев, С.Н. Варнаков, С.Г. Овчинников, С.М. Жарков, В.А. Швец, С.Г. Бондаренко, O.E. Терещенко // Журнал технической физики. - 2012. - Т. 82. - № 9. - С.44-48.

58. Рывкина, Н.Г. Эллипсометрия: применение в нанотехнологии [Текст] / Н.Г. Рывкина, М.Ю. Яблоков // Нанотехника. - 2006. - № 2. - С. 82-88.

59. Биленко, Д.И. Влияние переходного слоя на результаты эллипсометрических исследований наноразмерных слоев [Текст] / Д.И. Биленко, В.П. Поляковская, М.А. Гецьман, Д.А. Горин, A.A. Невешкин, A.M. Ященок // Журнал технической физики. - 2005. - Т. 75. - № 6. - С. 69-73.

60. Романенко, A.A. О повышении чувствительности эллипсометрического метода исследования нанослоев [Текст] / A.A. Романенко // Письма в ЖТФ. -2000.-Т. 26.-№ 14.-С. 18-23.

61. Долгих, A.B. Сканирующая эллипсометрия высокого разрешения как метод контроля чистоты поверхности ОЭС-фотокатодов при производстве электронно-оптических преобразователей [Текст] / A.B. Долгих, И.А. Леонов // Прикладная физика. - 2007. - № 4. - С. 121-124.

62. Саркисов, О.А. Молекулярная структура и морфология поверхностных слоев полиамидно-фторопластовой пленки, обработанной в плазме тлеющего разряда [Текст] / О.А. Саркисов, А.А. Рогачев, А.В. Рогачев, А.И. Егоров // Проблемы физики, математики и техники. - 2011. - Т. 1. - № 6. - С. 40-47.

63. *Ивлиев, Н.А. Анализ методов экспресс-контроля чистоты поверхности [Текст] / Н.А. Ивлиев, В.А. Колпаков, С. В. Кричевский // Вестник СГАУ. -2010,-№4.-С. 193-201.

64. Герасимов, В.В. Спектроскопия нарушенного полного внутреннего отражения [Текст] / В.В. Герасимов, Б.А. Князев // Вестник НГУ. Серия: Физика. - 2008. -Т. 3. - № 4. - С. 98-111.

65. Endo, M. Infrared monitoring system for the détection of organic contamination on a 300 mm Si wafer [Текст] / M. Endo, H. Yoshida, Y. Maeda, N. Miyamoto, M. Niwano // Applied physics letters. - 1999. - Vol. 75. - № 4. - P. 519-521.

66. Божков, В.Г. Исследование свойств поверхности арсенида галлия методом сканирующей атомно-силовой микроскопии [Текст] / В.Г. Божков, Н.А. Торхов, И.В. Ивонин, В.А. Новиков // Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т. 42. - № 5. - С. 546-554.

67. Андрюшечкин, Б.В. Сканирующая туннельная микроскопия фазовых переходов "соразмерная-несоразмерная структура" в хемосорбированных слоях галогена [Текст] / Б.В. Андрюшечкин, К.Н. Ельцов, В.М. Шевлюга // УФН. - 2000. - Т. 170. - № 5. - С. 571-575.

68. Быстров, С.Г. Использование атомной силовой микроскопии в газовых средах с регулируемым составом для исследования и модификации поверхности и межфазных слоев твердых тел [Текст] / С.Г. Быстров // Химическая физика и мезоскопия. - 2008. - Т. 10.-№ 1.-С. 37-47.

69. Маслова, Н.С. Сканирующая туннельная микроскопия атомной структуры, электронных свойств и поверхностных химических реакций [Текст] / Н.С. Маслова, В.И. Панов // УФН. - 1989. - Т. 157.-№1.-С. 185-195.

70. Корнилов, В.М. Сканирующая туннельная микроскопия структуры Si—Si02использование режима ошибки обратной связи при исследовании

99

поверхности [Текст] / В.М. Корнилов, А.Н. Лачинов, Б.А. Логинов,

B.А. Беспалов // Физика и техника полупроводников. - 2009. - Т. 43. - № 6. -С. 850-853.

71. Salaita, К. Applications of dip-pen nanolithography [Текст] / К. Salaita, Y. Wan,

C.A. Mirkin // Nature Nanotechnology. - 2007. - № 2. - P. 145-155.

72. Donose, B.C. Effects of cleaning procedures of silica wafers on their friction characteristics [Текст] / B.C. Donose, E. Taran, I.U. Vakarelski, H. Shinto, K. Higashitani // Journal of Colloid and Interface Science. - 2006. - Vol. 299. -P. 233-237.

73. Guo, Y.B. Adhesion and friction of nanoparticles/polyelectrolyte multilayer films by AFM and micro-tribometer [Текст] / Y.B. Guo, D.G. Wang, S.W. Zhang // Tribology International. - 2011. - Vol. 44. - P. 906-915.

74. Дубравин, A.M. Локальная трибометрия на основе сканирующего зондового микроскопа [Текст] / A.M. Дубравин, О.Ю. Комков, Н.К. Мышкин // Трение и износ. -2005. - Т. 26. - № 3. - С.269-278.

75. Liu, Н. Nanotribological characterization of molecularly thick lubricant films for applications to MEMS/NEMS by AFM [Текст] / H. Liu, B. Bhushan // Ultramicroscopy. - 2003. - Vol. 97. - P. 321-340.

76. Буяновский, И.А. Граничная смазка: этапы развития трибологии [Текст] / И.А. Буяновский, И.Г. Фукс, Т.Н. Шабалина. - М.: Нефть и газ, 2001. - 232 с.

77. Фролов, К.В. Современная трибология [Текст] / К.В. Фролов. - М: Издательство ЛКИ, 2008. - 480 с.

78. Тейбор, Д. Трение как диссипативный процесс [Текст] / Д. Тейбор // Трение и износ. - 1994. - Т. 15. - С. 296-315.

79. Kazanskiy, N.L. Parameter Optimization of a Tribometric Device for Rapid Assessment of Substrate Surface Cleanliness [Текст] / N.L. Kazanskiy, V.A. Kolpakov, A.I. Kolpakov, S.V. Krichevsky, N.A. Ivliev, M.V. Desjatov // Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). - 2008. - Vol. 17. - № 2. - P. 167-172.

80. *Kazanskiy, N.L. Interaction of Dielectric Substrates in the Course of Tribometric Assessment of the Surface Cleanliness [Текст] / N.L. Kazanskiy, S.V. Karpeev, V.A. Kolpakov, S.V. Krichevsky, N.A. Ivliev// Optical Memory & Neural Networks (Information Optics). - 2008. - Vol. 17. - № 1. - P. 37-42.

81. Meurk, A. Microscopic stick-slip in friction force microscopy [Текст] / A. Meurk // Tribology Letters. - 2000. - Vol. 8. - № 2-3. - P. 161-169.

82. Гречишников, B.M. Метрология и радиоизмерения [Текст] / В.М. Гречишников. - Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм, ун-та, 2007.

- 160 с.

83. Браун, О. М. Нанотрибология: механизмы трения на атомном уровне [Текст] / О.М. Браун // Актуальные проблемы современного материаловедения. Т. 2. -Киев, 2008.-С. 253-268.

84. Дедков, Г.В. Нанотрибология: экспериментальные факты и теоретические модели [Текст] / Г.В. Дедков // УФН. - 2000. - Т. 170. - №6. - С. 585-618.

85. Хебда, М. Справочник по триботехнике [Текст] / Под общ. ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе. Т. 1 .Теоретические основы- М.: Машиностроение, 1989.

- 400 с.

86. Ландау, Л.Д. Теория упругости [Текст] / Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. - М.: Наука, 1987.-246 с.

87. Пестрецов, С.И. Компьютерное моделирование и оптимизация процессов резания : учеб. пособие [Текст] / С.И. Пестрецов. — Тамбов: Изд-во Тамб. Гос. Техн. ун-та, 2009. - 104 с.

88. *Пат. 2515117 РФ, МПК8 G01N 19/08 Способ измерения чистоты поверхности подложек [Текст] / Н.Л. Казанский, В.А. Колпаков, Н.А. Ивлиев; заявители и патентообладатели ИСОИ РАН, № 2012138836 заявл. 10.09.2012г.; опубл. 10.05.2014.

89. Ящерицын, П.И. Теория резания: учеб. [Текст] / П.И. Ящерицын, Е.Э. Фельдштейн, М.А. Корниевич; 2-е изд, испр. и доп. - Мн.: Новое издание, 2006.-512 с.

90. Грановский, Г.И. Металлорежущий инструмент конструкция и эксплуатация [Текст] / Г.И. Грановский. Справочное пособие. - М.: МАШГИЗ, 1952. - 281 с.

91. Колмогоров, Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлением [Текст] / Г.Л. Колмогоров. - М.: Металлургия, 1986. - 166 с.

92. Перлин, И.Л. Теория волочения [Текст] / И.Л. Перлин, М.З. Ерманок. - М.: Металлургия, 1971. - 448 с.

93. *Колпаков, В.А. Атомномно-молекулярная модель граничного трения в микротрибоконтактах поверхностей полупроводниковых и диэлектрических материалов [Текст] / В.А.Колпаков, H.A. Ивлиев // ЖТФ. - 2015. - Т. 85. - № 6. - С.137-142.

94. Дедков, Г.В. Адгезионный механизм трения в нанотрибоконтактах [Текст] / Г.В. Дедков // Письма в ЖТФ. - 1998. - Т. 24. - № 19. - С. 44-50.

95. Persson, B.N.G. Theory of friction: Stress domains, relaxation, and creep [Текст] / B.N.G. Persson //Physical review. - 1995. - Vol. 51. -№ 19. - P. 13568-13585.

96. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ [Текст] / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. - М.: Машиностроение, 1997.-526 с.

97. Каракозов, Э.С. О кинетике процесса образования соединения при сварке в твердом состоянии однородных металлов [Текст] // Э.С. Каракозов, Б.А. Карташкин, М.Х. Шоршонов / Физика и химия обработки материалов. -1968.-№3,-С. 113-122.

98. Комбалов, B.C. Оценка триботехнических свойств контактирующих поверхностей [Текст] / B.C. Комбалов. - М.: Наука, 1983. - 134 с.

99. Gane, N. Adhesion between clean surfaces at light loads [Текст] / N. Gane, P.F. Pfaelzer, D. Tabor // Proc. R. Soc. bond. A. - 1974. - Vol. 340. - № 1623. - P. 495.

100. Епифанов, Г.И. Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА [Текст] / Г.И. Епифанов. - М: Советское радио, 1979. - 354 с.

101. Крагельский, И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения: Издание второе [Текст] / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова. М.: Книга по Требованию, 2012.

102. *Казанский, H.JI. Оптимизация параметров устройства трибометрического измерения чистоты поверхности подложек [Текст] / Н.Л. Казанский, В.А Колпаков, А.И. Колпаков, C.B. Кричевский, H.A. Ивлиев // Компьютерная оптика. - 2005. - №28. - С. 76-79.

103. Datasheet. NanoINK. Nanofabrication Systems. DPN Substates [Текст]. Created on 08.16.2012.

104. *Пат. 2307339 РФ, МПК8 GO IN 19/08 Способ измерения чистоты поверхности подложек [Текст] / Н.Л. Казанский, В.А. Колпаков, H.A. Ивлиев, C.B. Кричевский; заявитель и патентообладатель ИСОИ РАН; №2005118279/26, заявл. 14.06.2005г.; опубл. 27.09.07.

105. *Колпаков, В.А. Измерение чистоты поверхности подложек методом трибометрии [Текст] / В.А. Колпаков, H.A. Ивлиев // Приборы и техника эксперимента. - 2014. - №5. - С. 129-134.

106. Бабичев, А.П. Физические величины: Справочник [Текст] / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

107. Бакли, Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии [Текст] / Д. Бакли; пер. с англ. A.B. Белого, Н.К. Мышкина; под ред. А.И. Свириденко. -М.: Машиностроение, 1989. - 359 с.

108. Дарков, A.B. Сопротивление материалов [Текст] / A.B. Дарков, Г.С. Шапиро. - М.: Высшая школа, 1975. - 654 с.

109. *Kazanskiy, N.L. Device for Checking the Surface Finish of Substrates by Tribometry Method [Текст] / N.L. Kazanskiy, V.A. Kolpakov, A.I. Kolpakov, N.A. Ivliev, S.V. Krichevsky //Friction and Wear Research. - 2013. - Vol. 1. -№ l.-P. 10-14.

110. *Казанский, Н.Л. Исследование особенностей трибометрического взаимодействия диэлектрических подложек при экспресс-контроле степени чистоты их поверхности [Текст] / Н.Л. Казанский, В.А. Колпаков, А.И. Колпаков, C.B. Кричевский, H.A. Ивлиев // Компьютерная оптика. -2007.-№31.-С. 42-46.

111. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 2. 9-е изд., перераб. и доп. [Текст] / В.И. Анурьев; под ред. И.Н. Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2006. - 960 с.

112. MEMS, digital output motion sensor ultra low-power high performance 3-axes "piccolo" accelerometer LIS302DLH [Текст]. - 2009. - 37 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Экспериментальные данные

Таблица А1 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Юг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки *=3 мин и угле а =50°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 0.102 0.103 0.111 0.120 0.104 0.114 0.108 0.105 0.102 0.111

С,-10'", -у г/см 8.7 8.8 9.5 10.3 8.9 9.8 9.2 9.0 8.7 9.5

Таблица А2 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек БЮг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки /=2.5 мин и угле а =50°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с2 0.999 1.121 0.997 0.995 1.068 1.031 1.039 1.148 0.905 1.101

С,-10'111, г/см2 8.5 9.6 8.5 7.8 9.1 8.8 8.9 9.8 7.7 9.4

Таблица АЗ - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Ю2 и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки /=1.5 мин и угле а =50°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 5.972 5.500 5.625 5.663 5.602 5.823 6.054 5.418 5.416 6.009

С.10-", г/см2 5.1 4.7 4.8 4.9 4.8 5.0 5.2 4.6 4.7 5.1

Таблица А4 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек ЗЮг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки ¿=1 мин и угле а =50°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, и/с2' 9.764 9.262 9.068 9.758 9.628 9.752 9.707 9.637 9.751 9.692

Сг 10'', г/см2 8.4 7.9 7.8 8.3 8.2 8.3 8.3 8.2 8.4 8.3

Таблица А5 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Юг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки ¿=1.7 мин и угле а =30°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 0.539 0.611 0.538 0.538 0.580 0.558 0.562 0.628 0.483 0.599

Сг10-\ г/см2 2.7 2.8 2.7 2.7 2.8 2.7 2.7 2.9 2.7 2.8

Таблица А6 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Ю2 и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки ¿=1.5 мин и угле а =30°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 3.233 2.922 3.004 3.029 2.989 3.134 3.286 2.867 2.866 3.257

С г Ю'', г/см 5.1 4.8 4.9 4.9 4.9 5.0 5.1 4.8 4.7 5.1

Таблица А7 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Юг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки ¿=1 мин и угле а =30°

п 1 1 о ¿- 1 и 4 5 А 7 8 9 10

а, м/с2 9.210 8.088 9.76 9.243 7.659 8.926 8.707 8.91 8.84 8.723

С,-10'', г/см2 10.2 9.2 10.7 10.2 8.9 9.9 9.8 9.9 9.9 9.8

Таблица А8 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Юг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки /=3 мин и угле а =60°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 1.178 1.105 1.125 1.130 1.121 1.155 1.190 1.093 1.092 1.183

С,-кг", 2 г/см 12.6 6.3 8.0 8.5 7.7 10.6 13.6 13.9 5.2 13

Таблица А9 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Юг и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки 1=2 мин и угле а =60°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 2.012 2.015 2.178 2.356 2.045 2.247 2.124 2.057 2.009 2.320

Cria10, г/см2 8.4 8.4 9.8 8.5 11.3 8.7 10.4 8.8 8.4 11

Таблица А10 - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек 8Ю2 и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки /=1.5 мин и угле а =60°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

а, м/с 7.007 6.059 7.807 7.030 5.699 6.763 6.579 6.756 6.691 6.592

СгЮ г/см2 5.1 4.3 5.8 5.1 4 4.9 4.7 4.9 4.8 4.7

Таблица All - Значения измеренных концентраций молекул С16Н22О4 на поверхности подложек SiC>2 и соответствующие им значения ускорений движения подложки-зонда при длительности очистки /= 1 мин и угле а =60°

п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

о, м/с 9.702 9.791 9.776 9.635 8.655 9.711 9.529 9.704 9.640 9.541

СгЮ'", г/см 7.4 7.5 7.5 7.4 6.5 7.4 7.3 7.5 7.4 7.3