Glättung von Oberflächen mittels Clustersputtern
Glättung von Oberflächen mittels Clustersputtern
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Date
2000
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Gerhardt, Peter Wenzel
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Title in another language
Surface smoothing by cluster ion bombardment
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Diploma thesis
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Abstract
We investigated how sputtering with carbon dioxide cluster
cations changes the topography of silicon wafers. The roughness of
the silicon wafer depends on the cluster ion size, the cluster ion
dose and the cluster ion energy.
Commercially available polished silicon wafers have a roughness of Rms
0.23 +/- 0,02 nm. A decrease of this value is possible by cluster ion
sputtering. On the other hand the roughness is increased if there are
atomic ions present in the cluster ion beam.
The sputter-yield does not show a dependence on the admixture of
atomic ions. We found a threshold dose before any sputter-yield was
detected. This threshold dose can be explained with
the presence of a silicon oxide layer on the silicon wafer.
For further characterization the PSD spectra of different samples were
compared. The surfaces of the unsputtered and the smoothed
silicon wafer exhibit a 'fractal' structure. The samples with
increased roughness show a 'conventional' character.
cations changes the topography of silicon wafers. The roughness of
the silicon wafer depends on the cluster ion size, the cluster ion
dose and the cluster ion energy.
Commercially available polished silicon wafers have a roughness of Rms
0.23 +/- 0,02 nm. A decrease of this value is possible by cluster ion
sputtering. On the other hand the roughness is increased if there are
atomic ions present in the cluster ion beam.
The sputter-yield does not show a dependence on the admixture of
atomic ions. We found a threshold dose before any sputter-yield was
detected. This threshold dose can be explained with
the presence of a silicon oxide layer on the silicon wafer.
For further characterization the PSD spectra of different samples were
compared. The surfaces of the unsputtered and the smoothed
silicon wafer exhibit a 'fractal' structure. The samples with
increased roughness show a 'conventional' character.
Summary in another language
Es wurde untersucht, wie sich die Beschaffenheit der Oberfläche eines
Silizium-Wafers ändert, wenn sie mit Kohlendioxid-Clusterkationen
beschossen wird. Die Abhängigkeit der Änderung der Rauhigkeit der
Silizium-Wafer von der Clusterionengröße, der Clusterionendosis und
der Clusterionenenergie wurde untersucht und die Sputterausbeute
bestimmt.
Kommerziell erhältliche polierte Silizium-Wafer besitzen einen
Rauhigkeit von Rms 0,23 +/- 0,02 nm. Eine Verringerung dieses Wertes
ist durch Clustersputtern möglich, hängt aber von den
Sputterparametern Clusterionengröße bzw. Clusterionenenergie und in
geringerem Maß von der Clusterionendosis ab. So wird durch einen
kleinen Anteil von Atom- bzw. Molekülionen im Clusterstrahl die
Rauhigkeit deutlich erhöht.
Die Sputterausbeute reagiert nicht auf die Beimischung von
Atomionen, allerdings wird erst nach überschreiten einer
Schwellendosis ein Sputtereffekt festgestellt. Diese Schwellendosis
kann mit dem Vorhandensein einer Siliziumoxidschicht auf den
Silizium-Wafern erklärt werden.
Zur weiteren Charakterisierung wurden die PSD-Spektren der Proben
verglichen. Die Oberflächen der ungesputterten und der geglätteten
Silizium-Wafer besitzen eine sogenannte 'fraktale' Struktur. Die
aufgerauhten Proben hingegegen zeigen einen sogenannten
'konventionellen' Charakter.
Silizium-Wafers ändert, wenn sie mit Kohlendioxid-Clusterkationen
beschossen wird. Die Abhängigkeit der Änderung der Rauhigkeit der
Silizium-Wafer von der Clusterionengröße, der Clusterionendosis und
der Clusterionenenergie wurde untersucht und die Sputterausbeute
bestimmt.
Kommerziell erhältliche polierte Silizium-Wafer besitzen einen
Rauhigkeit von Rms 0,23 +/- 0,02 nm. Eine Verringerung dieses Wertes
ist durch Clustersputtern möglich, hängt aber von den
Sputterparametern Clusterionengröße bzw. Clusterionenenergie und in
geringerem Maß von der Clusterionendosis ab. So wird durch einen
kleinen Anteil von Atom- bzw. Molekülionen im Clusterstrahl die
Rauhigkeit deutlich erhöht.
Die Sputterausbeute reagiert nicht auf die Beimischung von
Atomionen, allerdings wird erst nach überschreiten einer
Schwellendosis ein Sputtereffekt festgestellt. Diese Schwellendosis
kann mit dem Vorhandensein einer Siliziumoxidschicht auf den
Silizium-Wafern erklärt werden.
Zur weiteren Charakterisierung wurden die PSD-Spektren der Proben
verglichen. Die Oberflächen der ungesputterten und der geglätteten
Silizium-Wafer besitzen eine sogenannte 'fraktale' Struktur. Die
aufgerauhten Proben hingegegen zeigen einen sogenannten
'konventionellen' Charakter.
Subject (DDC)
530 Physics
Keywords
Chipherstellung,PSD-Spektum,Oberflächenbearbeitung,clustersputtering,surface smouthing,power spectral density alalysis,atomic force microscope
Conference
Review
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Cite This
ISO 690
GERHARDT, Peter Wenzel, 2000. Glättung von Oberflächen mittels Clustersputtern [Master thesis]BibTex
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