In halfgeleier‑In toestelproses-eksperimente verwys chemiese skoonmaak na die verwydering van verskeie skadelike onsuiwerhede of oliekontaminante wat op die oppervlaktes van halfgeleiers, metaalmateriale en laboratoriumgereedskap geadsorbeer is. Skoonmaak gebruik chemiese reagense en organiese oplosmiddels om chemiese reaksies en oplossingseffekte met onsuiwerhede en oliekontaminante wat op werkstukoppervlaktes geadsorbeer is, te veroorsaak. Fisiese maatreëls soos ultrasoniese behandeling, verhitting en vakuumpomping kan ook toegepas word om onsuiwerhede van werkstukoppervlaktes te desorbeer. Werkstukke word dan afgespoel met groot volumes hoëdruk-‑suiwerheid warm‑en‑koue gedeïoniseerde water om skoon oppervlaktes te verkry.
1.1 Belangrikheid van Chemiese Skoonmaak
Chemiese skoonmaak word vereis vir elke eksperiment in prosestoetsing. Die kwaliteit van chemiese skoonmaak oefen 'n kritieke invloed uit op eksperimentele resultate. Onbehoorlike skoonmaak kan lei tot mislukte of swak resultate.‑kwaliteit eksperimentele uitkomste. Daarom is die begrip van die funksies en beginsels van chemiese skoonmaak noodsaaklik vir suksesvolle proseseksperimente.
Soos welbekend is, is een sleuteleienskap van halfgeleiers hul hoë sensitiwiteit vir onsuiwerhede. Selfs spoor van onsuiwerhede by die onderdele‑per‑miljoenvlak kan die fisiese eienskappe van halfgeleiers verander. Hierdie eienskap word gebruik om halfgeleiertoestelle met uiteenlopende funksies te vervaardig via doping. Nietemin skep hierdie selfde eienskap uitdagings vir halfgeleiers.‑toestelproses-eksperimente. Chemiese reagense, verwerkingsgereedskap en skoonmaakwater kan almal as bronne van skadelike onsuiwerheidskontaminasie dien. Selfs ongerepte halfgeleierwafers sal merkbare onsuiwerheidskontaminasie ly na langdurige blootstelling aan omgewingslug. Chemiese skoonmaak elimineer skadelike onsuiwerheidskontaminasie en handhaaf skoon silikon.‑waferoppervlakke.
1.2 Omvang van Chemiese Skoonmaak
Chemiese skoonmaak dek hoofsaaklik drie kategorieë:
Skoonmaak van silikon‑waferoppervlakke;
Skoonmaak van metaalmateriale (bv. wolframfilamente vir verdampingselektrodes, molibdeenplate vir verdampingsondersteunings, aluminiumlegerings vir verdampingsbronne, chroom vir chroom)‑maskervervaardiging);
Skoonmaak van gereedskap en houers (bv. metaalpincet, kwartsbuise, glashouers, grafietvorms, plastiek- en rubberprodukte).
1.3 Tipes besoedelingsstowwe op silikon‑Waferoppervlakke
(1) Molekulêr‑Tipe Onsuiwerheid Adsorpsie
Tipiese molekulêre‑vorm kontaminante wat op silikon geadsorbeer word‑Wafeloppervlaktes sluit natuurlike of sintetiese vette, harse en olies in. Onsuiwerhede wat tydens substraatsny, slyp en polering ingebring word, val meestal in hierdie kategorie. Ander bronne sluit in vingerafdrukke, fotoresisresidue en oorblywende organiese materiaal.‑oplosmiddelafsettings.
Molekulêre‑tipe onsuiwerhede word meestal fisies geadsorbeer en aan silikon gebind‑waferoppervlakke deur elektrostatiese aantrekking. Molekules van vette, harse en olies is oor die algemeen nie‑polêr. Binding ontstaan uit aantrekkingskragte tussen neutrale onsuiwerheidsmolekules en onbevredigde residuele kragte van oppervlak-silikonatome. Hierdie interaksie is gelykstaande aan van der Waals-kragte tussen molekules in molekulêre kristalle. Sulke aantrekkingskragte is relatief swak en verval vinnig met toenemende intermolekulêre afstand. Die effektiewe interaksiebereik is ongeveer 2‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), vergelykbaar met molekulêre diameters. Dus molekulêre‑tipe onsuiwerhede kan relatief maklik verwyder word.
Nog 'n belangrike kenmerk is dat die meeste molekulêre‑tipe besoedelingstowwe is water‑onoplosbare organiese verbindings. Hul adsorpsie maak silikon‑waferoppervlaktes hidrofobies, wat effektiewe kontak tussen gedeïoniseerde water / suur belemmer‑alkali-oplossings en waferoppervlakke. Dit verhoed dat reagense met oppervlakdeeltjies in wisselwerking tree en inhibeer effektiewe chemiese skoonmaak.
(2) Ioniese‑Tipe Onsuiwerheid Adsorpsie
Gewone ioon‑vorm onsuiwerhede wat op silikon geadsorbeer word‑waferoppervlaktes sluit K in⁺, Na⁺, Kalifornië²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻ensovoorts. Hierdie onsuiwerhede is afkomstig van uiteenlopende bronne: omgewingslug, gereedskap en toerusting, chemiese middels, lae‑suiwerheid gedeïoniseerde water, kraanwater, uitgeasemde asem en operateursweet.
Ioniese‑tipe adsorpsie behoort grootliks tot chemisorpsie. Onsuiwerheidione bind aan waferoppervlakke deur chemiese middels.‑bindingskragte. Ewewigsafstande tussen onsuiwerheidione en oppervlakatome is uiters kort, sodat geadsorbeerde ione as deel van die silikonrooster beskou kan word. Chemisorbeerde ioniese onsuiwerhede kan as vangsentrums optree: sommige bind vry roosterelektrone en dien as akseptore; ander vang vry gate vas en funksioneer as skenkers. As gevolg van sterk chemisorpsiekragte, is die verwydering van ioniese onsuiwerhede baie moeiliker as die uitskakeling van molekulêre kontaminante.
(3) Atoom‑Tipe Onsuiwerheid Adsorpsie
Atoom‑Oppervlakkontaminante is hoofsaaklik metaalatome soos goud, silwer, koper, yster en nikkel. Hierdie metaalatome word gewoonlik gegenereer deur reduktiewe verplasingsreaksies in suur etsmiddels, wat op silikon neerslaan.‑waferoppervlakke.
Atoom‑tipe adsorpsie vertoon die sterkste bindende krag en is die moeilikste om te elimineer.‑Metaalatome soos goud en platinum reageer skaars met gewone sure en alkalieë. Daarom is spesiale reagense soos aqua regia nodig om oplosbare komplekse te vorm. Gekomplekseerde metaalspesies word vervolgens met hoë‑suiwerheid gedeïoniseerde water.
1.4 Algemene Silikon‑Prosedure vir die skoonmaak van wafers
Soos hierbo geanaliseer, molekulêre‑tipe onsuiwerhede is relatief maklik om te verwyder. Oorblywende molekulêre kontaminante kan ioniese‑en atoom‑tipe onsuiwerhede en belemmer die verwydering daarvan. Gevolglik moet molekulêre kontaminante eers volledig uitgeskakel word tydens silikon‑chemiese skoonmaak van wafers.
Ioniese‑en atoom‑tipe onsuiwerhede word chemies geabsorbeer met sterk oppervlakaffiniteit. Atoomkontaminante is normaalweg in lae hoeveelhede teenwoordig en inert teenoor algemene sure en alkalieë; hulle kan slegs deur koningswater of suur waterstof opgelos word.‑peroksiedoplossings. Koningswater en suur waterstofperoksied los ook ioniese onsuiwerhede op. Die standaardwerkvloei gebruik suur‑alkaliese oplossings of alkaliese waterstofperoksied om eers ioniese onsuiwerhede te verwyder. Oorblywende ioniese kontaminante en atoomonsuiwerhede word dan verwyder met behulp van aqua regia of suur waterstofperoksied. 'n Laaste spoel met hoë‑suiwerheid gedeïoniseerde water voltooi die proses.
Kortliks, die algemene silikon‑Die skoonmaakvolgorde van die wafer is: Ontvetting→Ioonverwydering→Atoom‑verwydering van onsuiwerhede→Gedeïoniseer‑waterspoeling.
Silikonwafels moet voor elke eksperiment chemiese skoonmaak ondergaan. Nietemin verskil oppervlaktoestande van lopie tot lopie. Skoonmaakchemikalieë en prioriteitsteikens wissel dus dienooreenkomstig. Praktiese skoonmaakwerkvloei is buigsaam. Konkrete metodes en stappe sal op 'n individuele geval bepaal word.‑by‑gevalbasis volgens werklike skoonmaak‑effekvereistes.
1.5 Skoonmaakbehandeling vir gewone metale en gereedskap
Metaalmateriale en laboratoriumgereedskap is belangrike bronne van silikon‑wafelkontaminasie. Deeglike skoonmaak van metale en gereedskap is verpligtend om wafel te waarborg‑oppervlakreinheid. Die algemene skoonmaakbeginsel vir metale en gereedskap is: verwyder eers vetbesoedelingstowwe; voer ets of was uit met sure, alkalieë, wasoplossings of aqua regia; en voltooi deur deeglik te spoel met hoë‑suiwerheid gedeïoniseerde water.
2 Veiligheidskennis
Eksperimente gebruik gereeld uiteenlopende chemikalieë en gasse, insluitend vlambare, plofbare, giftige en korrosiewe suur.‑alkaliese stowwe. Onbehoorlike hantering kan ongelukke veroorsaak. Voorkomende maatreëls moet voorkeur geniet. Indien 'n ongeluk plaasvind, bly kalm en implementeer onmiddellik gepaste korrektiewe stappe.
2.1 Veilige Hantering van Organiese Oplosmiddels
Algemene organiese oplosmiddels sluit in tolueen, asetoon, etanol, metieletielketoon, trichloretileen en koolstoftetrachloried. Die meeste organiese oplosmiddels is vlambaar en ontbrand onder hoë temperature.‑temperatuurtoestande of naby oop vlamme. Bêre dit op koel plekke weg van ontstekingsbronne. Moenie oplosmiddelhouers direk op elektriese stowe verhit nie; water‑Badverhitting word verkies wanneer verhitting nodig is. In geval van brand, blus die vlamme met 'n klam lap, fyn sand, koolstofvesel‑koolstofdioksiedblussers, koolstofdioksied‑tetrachloriedblussers of skuimbrandblussers. Moet nooit water of water aanwend nie‑gebaseerde suur‑alkaliese blusmiddels.
Organiese oplosmiddels is vlugtig en besit wisselende grade van toksisiteit. Alle bewerkings moet binne dampkappe met voldoende ventilasie uitgevoer word.
2.2 Veilige Hantering van Sure en Alkalieë
Eksperimente maak gebruik van sterk‑suuroplossings soos swaelsuur, salpetersuur, soutsuur, fluoorwatersuur en aqua regia, sowel as sterk‑alkaliese oplossings, insluitend natriumhidroksied en kaliumhidroksied. Hierdie stowwe is hoogs korrosief vir menslike vel en klere, wat noukeurige operasionele veiligheidsbeheer vereis.
Installeer effektiewe ventilasie- en uitlaatstelsels in areas waar suur- of alkalidampe kan ophoop.
Operateurs moet gepaste beskermende toerusting soos rubberhandskoene en respirators dra.
Moet nooit suur- of alkali-oplossings mond toe pipetteer nie; gebruik pipette met rubberbolletjies.
Wees versigtig tydens vervoer om te verhoed dat die bottel kantel of breek. Rig die bottelopeninge weg van personeel wanneer die houers oopgemaak word.
Voeg swaelsuur altyd stadig by water vir verdunning. Moet nooit water in gekonsentreerde swaelsuur gooi nie.
Voor neutralisasie, verdun gekonsentreerde sure of alkalieë met water, en voer dan neutralisasie uit met behulp van ooreenstemmende alkali- of suuroplossings.
Leë houers wat voorheen gekonsentreerde sure of alkalieë bevat het, moet heeltemal gedreineer word, herhaaldelik met water gespoel word en dan aan roetine skoonmaakprosedures onderwerp word.
In die geval van suur‑Vir alkaliese brandwonde, spoel die aangetaste weefsel onmiddellik met oorvloedige lopende water. Indien spatsels in die oë kom, spoel die oë vinnig met groot hoeveelhede kraanwater. Soek onmiddellik mediese behandeling na spoel, ongeag die erns van die brandwond of oogblootstelling.
2.3 Veilige Hantering van Gasse
Eksperimentele gasse word voorsien via hoë‑druksilinders of gaspyplyne. Die vermenging van sekere gasse kan tot verbranding of ontploffing lei.
Gassilinders is kleurvol‑gekodeer en gemerk om ingeslote gasse te identifiseer. Silinders hou gas onder hoë druk; nuut gevulde silinders bereik ongeveer 150 kg/cm²Spesiale veiligheidsmaatreëls geld tydens berging en gebruik.
Vermy direkte sonligblootstelling vir gassilinders in die somer. Hou vlambare materiale en ontstekingsbronne weg van die silinder.‑bergingsones.
Berg gaspare wat ontbrandend of plofbaar reageer met kontak (bv. waterstof- en suurstofsilinders) in aparte, geïsoleerde kamers om ongelukke wat deur gaslekkasie veroorsaak word, te voorkom.
Moenie silindergas heeltemal uitlaat nie; behou 'n sekere oorblywende druk binne die silinders.
Voorkom vetbesoedeling op silinderkleppe en moersleutels.
Wanneer waterstof gebruik word, spoel lug uit toerusting met inerte gas, inspekteer die hele stelsel vir lekkasies en installeer terugslagafleiders.
2.4 Veilige Hantering van Giftige Stowwe
Voorkom vergiftiging wanneer daar met giftige chemiese reagense en verbindings in eksperimente gewerk word. Kernveiligheidsbeginsels is soos volg:
Voer bedrywighede binne dampkappe uit. Behandel afvalreste en afvalvloeistowwe voordat dit op aangewese veilige plekke weggegooi word.
Dra respiratoriese maskers en beskermende handskoene. Vermy velkontak en orale inname van giftige materiale ten alle koste.
Spoel handskoene deeglik met water af voordat u dit verwyder nadat u die eksperimente voltooi het.
Plasingstyd: 30 Julie 2026