V polovodiči‑V experimentech s procesními zařízeními se chemické čištění týká odstraňování různých škodlivých nečistot nebo olejových kontaminantů adsorbovaných na površích polovodičů, kovových materiálů a laboratorního vybavení. Čištění využívá chemická činidla a organická rozpouštědla k vyvolání chemických reakcí a rozpouštěcích účinků s nečistotami a olejovými kontaminanty adsorbovanými na površích obrobků. K desorpci nečistot z povrchů obrobků lze použít také fyzikální opatření, jako je ultrazvuk, zahřívání a vakuové čerpání. Obrobky se poté opláchnou velkým množstvím vysoce‑čistota horká‑a‑studenou deionizovanou vodou pro dosažení čistých povrchů.
1.1 Důležitost chemického čištění
Chemické čištění je vyžadováno pro každý experiment v procesním testování. Kvalita chemického čištění má zásadní vliv na experimentální výsledky. Nesprávné čištění může vést k neúspěšným nebo špatným výsledkům.‑kvalitní experimentální výsledky. Pochopení funkcí a principů chemického čištění je proto nezbytné pro úspěšné procesní experimenty.
Jak je dobře známo, jednou z klíčových vlastností polovodičů je jejich vysoká citlivost na nečistoty. I stopové nečistoty na součástkách‑za‑milionová úroveň může změnit fyzikální vlastnosti polovodičů. Tato vlastnost se využívá k výrobě polovodičových součástek s různými funkcemi pomocí dopování. Nicméně tato vlastnost vytváří pro polovodičové technologie výzvy.‑experimenty s procesy na zařízeních. Chemická činidla, procesní nástroje a čisticí voda mohou být zdrojem škodlivé kontaminace nečistotami. I nedotčené polovodičové destičky budou po delším vystavení okolnímu vzduchu viditelně kontaminovány nečistotami. Chemické čištění eliminuje škodlivou kontaminaci nečistotami a udržuje křemík čistý.‑povrchy destiček.
1.2 Rozsah chemického čištění
Chemické čištění se dělí hlavně na tři kategorie:
Čištění silikonu‑povrchy destiček;
Čištění kovových materiálů (např. wolframových vláken pro odpařovací elektrody, molybdenových plechů pro odpařovací podpěry, hliníkových slitin pro odpařovací zdroje, chromu pro chrom)‑výroba masek);
Čištění nástrojů a nádob (např. kovové pinzety, křemenné trubice, skleněné nádoby, grafitové formy, plastové a pryžové výrobky).
1.3 Typy kontaminujících nečistot na křemíku‑Povrchy destiček
(1) Molekulární‑Typ Adsorpce nečistot
Typické molekulární‑tvoří kontaminanty adsorbované na křemíku‑Povrchy destiček zahrnují přírodní nebo syntetické tuky, pryskyřice a oleje. Do této kategorie většinou spadají nečistoty, které vznikají během řezání, broušení a leštění substrátu. Dalšími zdroji jsou otisky prstů, zbytky fotorezistu a zbytky organických látek.‑usazeniny rozpouštědel.
Molekulární‑Nečistoty typu jsou většinou fyzikálně adsorbovány a vázány na křemík‑povrchy destiček elektrostatickou přitažlivostí. Molekuly tuků, pryskyřic a olejů obecně nejsou‑polární. Vazba vzniká přitažlivostí mezi neutrálními molekulami nečistot a neuspokojenými zbytkovými silami povrchových atomů křemíku. Tato interakce je ekvivalentní van der Waalsovým silám mezi molekulami v molekulárních krystalech. Tyto přitažlivé síly jsou relativně slabé a rychle se zmenšují se zvyšující se mezimolekulární vzdáleností. Efektivní interakční rozsah je přibližně 2‑3×10⁻⁸cm (2‑3 Å), srovnatelné s průměry molekul. Proto molekulární‑Nečistoty tohoto typu lze poměrně snadno odstranit.
Další důležitou charakteristikou je, že většina molekulárních‑typem kontaminantů je voda‑nerozpustné organické sloučeniny. Jejich adsorpce způsobuje, že křemík‑povrchy destiček jsou hydrofobní, což brání efektivnímu kontaktu mezi deionizovanou vodou a kyselinou‑alkalické roztoky a povrchy destiček. To zabraňuje interakci činidel s povrchovými částicemi a brání účinnému chemickému čištění.
(2) Iontový‑Typ Adsorpce nečistot
Společný iont‑tvoří nečistoty adsorbované na křemíku‑povrchy destiček zahrnují K⁺, Na⁺, Kalifornie²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H.⁺, Ohio⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, Kolorado₃²⁻a tak dále. Tyto nečistoty pocházejí z různých zdrojů: okolní vzduch, nádobí a vybavení, chemické látky, nízké‑čistota deionizované vody, vody z vodovodu, vydechovaného vzduchu a potu obsluhy.
Iontový‑Typ adsorpce patří z velké části k chemisorpci. Ionty nečistot se vážou na povrch destiček chemickými‑vazebné síly. Rovnovážné vzdálenosti mezi nečistotovými ionty a povrchovými atomy jsou extrémně krátké, takže adsorbované ionty lze považovat za součást křemíkové mřížky. Chemisorbované iontové nečistoty mohou působit jako záchytná centra: některé vážou volné mřížkové elektrony a slouží jako akceptory; jiné zachycují volné díry a fungují jako donory. Vzhledem k silným chemisorpčním silám je odstranění iontových nečistot mnohem obtížnější než eliminace molekulárních kontaminantů.
(3) Atomový‑Typ Adsorpce nečistot
Atomový‑Kontaminanty na povrchu tvoří primárně atomy kovů, jako je zlato, stříbro, měď, železo a nikl. Tyto atomy kovů obvykle vznikají redukčními reakcemi v kyselých leptadlech a usazují se na křemíku.‑povrchy destiček.
Atomový‑adsorpce typu vykazuje nejsilnější vazebnou sílu a je nejhůře eliminovatelná. Těžké‑Atomy kovů, jako je zlato a platina, sotva reagují s běžnými kyselinami a zásadami. Proto jsou k vytvoření rozpustných komplexů zapotřebí speciální činidla, jako je lučavka královská. Komplexované kovové částice jsou následně odplavovány vysokými‑čistota deionizované vody.
1.4 Obecný křemík‑Postup čištění destiček
Jak bylo analyzováno výše, molekulární‑Nečistoty typu I se odstraňují poměrně snadno. Zbývající molekulární kontaminanty mohou maskovat iontové‑a atomové‑nečistoty typu a brání jejich odstranění. Molekulární kontaminanty musí být proto během procesu sírení křemíku nejprve zcela odstraněny.‑chemické čištění destiček.
Iontový‑a atomové‑Nečistoty typu jsou chemisorbovány se silnou povrchovou afinitou. Atomové kontaminanty jsou obvykle přítomny v nízkých množstvích a jsou inertní vůči běžným kyselinám a zásadám; lze je rozpustit pouze lučavkou královskou nebo kyselým vodíkem.‑peroxidové roztoky. Lupavka královská a kyselý peroxid vodíku také rozpouštějí iontové nečistoty. Standardní pracovní postup používá kyselinu‑alkalické roztoky nebo alkalický peroxid vodíku k odstranění iontových nečistot. Zbytkové iontové kontaminanty a atomové nečistoty se poté odstraní pomocí lučavky královské nebo kyselého peroxidu vodíku. Závěrečné opláchnutí vysokým‑Proces dokončuje čistá deionizovaná voda.
Stručně řečeno, obecný křemík‑Postup čištění destiček je: Odmašťování→Odstranění iontů→Atomový‑odstranění nečistot→Deionizovaný‑oplachování vodou.
Křemíkové destičky musí být před každým experimentem chemicky vyčištěny. Povrchové podmínky se však liší od experimentu k experimentu. Čisticí chemikálie a prioritní cíle se proto odpovídajícím způsobem liší. Praktické čisticí postupy jsou flexibilní. Konkrétní metody a kroky se určí pro každý případ.‑by‑případ od případu dle skutečného čištění‑požadavky na efekt.
1.5 Čisticí prostředky pro běžné kovy a kuchyňské náčiní
Kovové materiály a laboratorní nástroje jsou hlavními zdroji křemíku‑kontaminace destiček. Důkladné čištění kovů a náčiní je povinné pro zajištění‑čistota povrchu. Obecný princip čištění kovů a nádobí je: nejprve odstraňte mastné nečistoty; proveďte leptání nebo omytí kyselinami, zásadami, mycími roztoky nebo lučavkou královskou; a zakončete důkladným opláchnutím vysokým‑čistota deionizované vody.
2 Bezpečnostní znalosti
Experimenty často využívají různé chemikálie a plyny, včetně hořlavých, výbušných, toxických a korozivních kyselin.‑alkalické látky. Nesprávná manipulace může způsobit nehody. Preventivní opatření by měla být prioritou. Pokud dojde k nehodě, zachovejte klid a neprodleně proveďte vhodná nápravná opatření.
2.1 Bezpečná manipulace s organickými rozpouštědly
Mezi běžná organická rozpouštědla patří toluen, aceton, ethanol, methylethylketon, trichlorethylen a tetrachlormethan. Většina organických rozpouštědel je hořlavá a vznítí se při vysokých teplotách.‑teplotních podmínek nebo v blízkosti otevřeného ohně. Skladujte je na chladném místě mimo dosah zdrojů zapálení. Neohřívejte nádoby s rozpouštědly přímo na elektrických sporácích; voda‑Pokud je nutné vytápění, je vhodné upřednostňovat vytápění lázně. V případě požáru uhaste plameny vlhkým hadříkem, jemným pískem, uhlíkem‑hasicí přístroje s oxidem uhličitým, uhlíkové‑hasicí přístroje s tetrachloridem nebo pěnové hasicí přístroje. Nikdy nepoužívejte vodu ani vodní‑na bázi kyseliny‑alkalické hasicí prostředky.
Organická rozpouštědla jsou těkavá a mají různý stupeň toxicity. Veškeré operace musí být prováděny uvnitř digestoří s dostatečným větráním.
2.2 Bezpečná manipulace s kyselinami a zásadami
Experimenty využívají silné‑kyselé roztoky, jako je kyselina sírová, kyselina dusičná, kyselina chlorovodíková, kyselina fluorovodíková a lučavka královská, stejně jako silné‑alkalické roztoky včetně hydroxidu sodného a hydroxidu draselného. Tyto látky jsou vysoce korozivní pro lidskou pokožku a oděv, a proto vyžadují pečlivou kontrolu bezpečnosti provozu.
V prostorách, kde se mohou hromadit výpary kyselin nebo zásad, instalujte účinné větrací a odsávací systémy.
Obsluha musí nosit vhodné ochranné pomůcky, jako jsou gumové rukavice a respirátory.
Nikdy nepipetujte kyselinové nebo alkalické roztoky ústy; používejte pipety s gumovými baňkami.
Během přepravy buďte opatrní, abyste zabránili převrácení nebo rozbití lahve. Při otevírání nádob miřte otvory lahví směrem od personálu.
Kyselinu sírovou přidávejte do vody vždy pomalu. Nikdy nelijte vodu do koncentrované kyseliny sírové.
Před neutralizací zřeďte koncentrované kyseliny nebo zásady vodou a poté proveďte neutralizaci pomocí odpovídajících roztoků zásad nebo kyselin.
Prázdné nádoby, které dříve obsahovaly koncentrované kyseliny nebo zásady, musí být zcela vypuštěny, opakovaně propláchnuty vodou a poté podrobeny běžným čisticím postupům.
V případě kyseliny‑V případě popálenin alkáliemi okamžitě vypláchněte postiženou tkáň velkým množstvím tekoucí vody. Pokud se potřísnění dostane do očí, rychle je vypláchněte velkým množstvím vody z vodovodu. Po vypláchnutí okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc, bez ohledu na závažnost popálení nebo zasažení očí.
2.3 Bezpečné zacházení s plyny
Experimentální plyny jsou dodávány přes vysokotlaké‑tlakové lahve nebo plynovody. Smíchání určitých plynů může vést ke vznícení nebo výbuchu.
Plynové lahve jsou barevné‑kódovány a označeny pro identifikaci obsažených plynů. Lahve udržují plyn pod vysokým tlakem; nově naplněné lahve dosahují přibližně 150 kg/cm²Během skladování a používání platí zvláštní bezpečnostní opatření.
V létě se vyhýbejte přímému slunečnímu záření při používání plynových lahví. Udržujte hořlavé materiály a zdroje zapálení mimo dosah lahví.‑skladovací zóny.
Páry plynů, které při kontaktu reagují hořlavě nebo explozivně (např. lahve s vodíkem a kyslíkem), skladujte v oddělených izolovaných místnostech, aby se předešlo nehodám způsobeným únikem plynu.
Nevypouštějte plyn z lahví úplně; uvnitř lahví udržujte určitý zbytkový tlak.
Zabraňte kontaminaci ventilů lahví a klíčů mazivem.
Při použití vodíku odvzdušněte zařízení inertním plynem, zkontrolujte celý systém na těsnost a nainstalujte pojistky proti zpětnému plameni.
2.4 Bezpečné zacházení s toxickými látkami
Při práci s toxickými chemickými činidly a sloučeninami v experimentech zabraňte otravě. Základní bezpečnostní zásady jsou následující:
Provádějte operace uvnitř digestoří. Zbytky odpadu a odpadní kapaliny před jejich likvidací na určených bezpečných místech upravte.
Používejte respirátory a ochranné rukavice. Za každou cenu se vyhněte kontaktu s kůží a požití toxických materiálů.
Po ukončení experimentů rukavice důkladně opláchněte vodou, než je sundáte.
Čas zveřejnění: 30. července 2026