Vacuum line chemistry in selected atomic layer deposition processes

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2005
Major/Subject
Epäorgaaninen kemia
Mcode
Kem-3
Degree programme
Language
en
Pages
74 s.
Series
Abstract
Tämän opinnäytteen kirjallisuusosassa esitellään atomikerroskasvatusmenetelmän (ALD) periaatteet ja erityyppiset reaktorit sekä kloridi- syklopentadienyyli- ja amidilähdeaineisiin perustuvien ALD-prosessien tyypilliset piirteet. ALD-reaktorin pumppauslinjassa esiintyvien lähtöaineiden ja reaktiotuotteiden ominaisuuksia tarkastellaan terveysvaikutusten ja myrkyllisyyden sekä laitteistolle aiheutuvien vaikutusten näkökulmasta. Kokeellisessa osassa tarkastellaan atomikerroskasvatuksen kloridilähdeaineista suoritettavien ALD-kasvatusten pintareaktioissa syntyvän HCl-kaasun neutralointia alipaineessa ALD-reaktorin pumppauslinjassa. HCl-pitoisen kaasuvirran käsittelyssä tutkittiin neljää kiinteää, rakeista ja emäksistä absorbenttia - CaCO3:a, CaO:a, NaOH:a ja NaOH:11a kyllästettyä aktiivihiiltä - sekä käsittelemätöntä aktiivihiiltä, jonka toiminta perustuu fysikaaliseen adsorptioon. Kokeet suoritettiin kahdessa osassa: Aluksi materiaalit tutkittiin pienessä ALD-reaktorin pumppauslinjan olosuhteita jäljittelevässä laitteessa sekä myöhemmin suuremmassa koelaitteessa, joka oli liitetty ALD-reaktoriin. HCl-pitoinen poistokaasuvirta tuotettiin runsaasti HC1:a tuottavan ALD-reaktion avulla. Absorbenttimateriaalien tehokkuus määritettiin absorbenttien massanmuutosten sekä kloridi-ionin potetiometristen titrausten perusteella. Pienessä koelaitteessa suoritettujen kokeiden perusteella voitiin verrata valittujen materiaalien suorituskykyä NaOH:a lukuunottamatta, sillä NaOH-rakeet vettyivät. CaCO3 kykeni neutraloimaan suurimman osan laitteeseen syötetystä HC1:sta, kun taas CaO:n toimintakyky kesti pisimmän ajan. Myös CaO:n kyky käsitellä HCl-kaasua absorbenttimateriaalin massa- tai tilavuusyksikköä kohti oli paras. NaOH-impregnoidun aktiivihiilen käytettävissä oleva reaktiivinen ainemäärä reagoi kaikista täydellisimmin. Käsittelemättömän aktiivihiilen suorituskyky oli kaikilta osin vaatimattomin. Tutkittujen neutralointimateriaalien nähtiin reagoivan tyydyttävästi HC1:n kanssa pienessä koelaitteessa suoritetuissa kokeissa, mutta suuremmassa pilot-mittakaavan laitteessa reaktiivisuus oli hyvin vähäistä. Tämä voi johtua pienen ja pilot-mittakaavan laitteen erilaisista virtausnopeuksista ja kaasuvirran kosteuspitoisuuksista sekä toisistaan poikkeavien laiterakenteiden aiheuttamista eroista kiinteän- ja kaasufaasin vuorovaikutuksissa.
Description
Supervisor
Niinistö, Lauri
Keywords
vacuum line, atomic layer deposition, ALD processes
Other note
Citation