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薄膜基板の前処理 - 薄膜技術入門講座 第10回 -

より良い薄膜を生成するために

薄膜技術入門講座が細々と記念すべき10回目を迎えました。
これもひとえに、僕が頑張ってきたからです(嘘です)。
見てくださる皆さんのおかげで、ボツ企画にならずに残っているわけです。
感謝感謝です。
今後ともよろしくお願いいたします。

ところで今までは薄膜自体にスポットを当てて話をしてきましたが、ちょっと視点を変えて、薄膜を生成する基板についてみてみようと思います。
第5回でも話したとおり、薄膜は基板に吸着して生成されるわけですが、より強い吸着である化学吸着(化学結合)を実現する必要があります。
そのためには、薄膜が生成される基板の状態が非常に大切になってきます。
なぜなら第4回で話したように、薄膜生成時に真空を使う利点と同様に、もし基板の表面が汚れてしまっていては、満足な薄膜が得られなくなってしまうからです。

つまりより良い薄膜を生成するためには、基板の状態を良くする必要があるわけですが、では、どうするのでしょうか?
簡単です。
洗浄するのです。

なんだよって、まぁ待ってください。
洗浄って言っても、別に洗濯機でジャブジャブ洗うわけではありません。
そんなことをしても、基板表面の汚れは落ちないし、基板に傷が付くだけです。
では、どのような方法で洗浄し、乾燥させるのかを簡単に見ていきましょう。

薄膜生成の前処理こそが大切

まず代表的な洗浄方法が、超音波洗浄です。
これは純水の中に基板をつけて、30KHz〜100KHz以下くらいの超音波を当てることで、表面を洗浄する物理洗浄の一種です。
また純水ではなく化学洗浄として洗剤などを加えた上で、超音波洗浄をすることもあります。
超音波?なんていうと、分かりにくいですが、これが結構強力な洗浄で、精密機械などの基板では、基板表面をいためてしまうくらい強い洗浄になります。

もし超音波洗浄で対応できないような場合では、より高周波(1MHz)程度の超音波で洗浄するメガソニック洗浄を用います。
両者の洗浄法を組み合わせたり、基板がデリケートな場合には、メガソニック洗浄のみで対応することもあります。
メガソニック洗浄は、高周波な分、振動が細かくマイルドなので、洗浄力では若干落ちますが、もともと汚れの少ないシリコン基板などに向いているわけです。

で、ここで終わってしまっては、せっかくの基板が台無しです。
よく定食屋のコップが、部分的に白く曇っていますよね。
そう、水垢です。
基板だって、洗ってそのままにしていては、また汚れてしまいます。
そこで大切なのが、乾燥なわけです。
最後まで、油断できません。
基板表面の水分をなくすために、ジェット噴流で一気に水分を飛ばすエアナイフ、高速に基板を回転させて水分を遠心力で飛ばすスピン、さらにはIPA(イソプロピルアルコール)の蒸気内で乾燥させる蒸気乾燥などの方法があります。
ちょっと名前が、ストレートで面白いですね。
大きな基板などの場合、マランゴニ乾燥という方法を用いますが、これに関してはここでは詳細は避けます。

ここでは、より良い薄膜を生成するための前処理について、いかに大切かを説明しました。
参考になれば幸いです。

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