در نیمههادی-در آزمایشهای فرآیند دستگاه، تمیزکاری شیمیایی به حذف ناخالصیهای مضر مختلف یا آلایندههای روغنی جذب شده روی سطوح نیمههادیها، مواد فلزی و ظروف آزمایشگاهی اشاره دارد. تمیزکاری با استفاده از معرفهای شیمیایی و حلالهای آلی برای ایجاد واکنشهای شیمیایی و اثرات انحلال با ناخالصیها و آلایندههای روغنی جذب شده روی سطوح قطعه کار انجام میشود. اقدامات فیزیکی مانند اولتراسونیک، گرمایش و پمپاژ خلاء نیز ممکن است برای دفع ناخالصیها از سطوح قطعه کار اعمال شود. سپس قطعات کار با حجم زیادی از محلولهای با غلظت بالا شسته میشوند.-خلوص داغ-و-آب دیونیزه سرد برای به دست آوردن سطوح تمیز.
۱.۱ اهمیت تمیزکاری شیمیایی
تمیز کردن شیمیایی برای هر آزمایش در فرآیند تست مورد نیاز است. کیفیت تمیز کردن شیمیایی تأثیر مهمی بر نتایج آزمایش دارد. تمیز کردن نادرست ممکن است منجر به شکست یا نتایج ضعیف شود.-نتایج تجربی با کیفیت. بنابراین، درک عملکردها و اصول تمیز کردن شیمیایی برای آزمایشهای فرآیندی موفق ضروری است.
همانطور که به خوبی شناخته شده است، یکی از ویژگیهای کلیدی نیمهرساناها حساسیت بالای آنها به ناخالصیها است. حتی ناخالصیهای جزئی در قطعات-به ازای هر-سطح میلیون میتواند خواص فیزیکی نیمههادیها را تغییر دهد. این ویژگی برای ساخت دستگاههای نیمههادی با عملکردهای متنوع از طریق دوپینگ استفاده میشود. با این وجود، همین ویژگی چالشهایی را برای نیمههادیها ایجاد میکند.-آزمایشهای فرآیند دستگاه. معرفهای شیمیایی، ابزارهای پردازش و آب تمیزکننده، همگی میتوانند به عنوان منابع آلودگی ناخالصی مضر عمل کنند. حتی ویفرهای نیمههادی بکر نیز پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض هوای محیط، دچار آلودگی ناخالصی قابل توجهی میشوند. تمیزکاری شیمیایی، آلودگی ناخالصی مضر را از بین میبرد و سیلیکون را تمیز نگه میدارد.-سطوح ویفر.
۱.۲ محدوده تمیزکاری شیمیایی
تمیز کردن شیمیایی عمدتاً سه دسته را پوشش میدهد:
تمیز کردن سیلیکون-سطوح ویفر؛
تمیز کردن مواد فلزی (به عنوان مثال، رشتههای تنگستن برای الکترودهای تبخیر، ورقهای مولیبدن برای پایههای تبخیر، آلیاژهای آلومینیوم برای منابع تبخیر، کروم برای کروم-ساخت ماسک)؛
تمیز کردن ابزارها و ظروف (مانند موچین فلزی، لولههای کوارتز، ظروف شیشهای، قالبهای گرافیتی، محصولات پلاستیکی و لاستیکی).
۱.۳ انواع ناخالصیهای آلاینده روی سیلیکون-سطوح ویفر
(1) مولکولی-نوع جذب ناخالصی
مولکولی معمولی-آلایندههایی را تشکیل میدهند که روی سیلیکون جذب میشوند-سطوح ویفر شامل گریسها، رزینها و روغنهای طبیعی یا مصنوعی هستند. ناخالصیهایی که در طول برش، سنگزنی و صیقل دادن زیرلایه ایجاد میشوند، عمدتاً در این دسته قرار میگیرند. منابع دیگر شامل اثر انگشت، بقایای مواد مقاوم در برابر نور و مواد آلی باقی مانده هستند.-رسوبات حلال.
مولکولی-ناخالصیهای نوع اول عمدتاً به صورت فیزیکی جذب شده و به سیلیکون متصل میشوند.-سطوح ویفر توسط جاذبه الکترواستاتیک. مولکولهای گریس، رزین و روغن عموماً غیر-قطبی. پیوند از جاذبه بین مولکولهای ناخالصی خنثی و نیروهای باقیمانده ارضا نشده اتمهای سیلیکون سطحی ناشی میشود. این برهمکنش معادل نیروهای واندروالسی بین مولکولها در بلورهای مولکولی است. چنین نیروهای جاذبهای نسبتاً ضعیف هستند و با افزایش فاصله بین مولکولی به سرعت از بین میروند. محدوده برهمکنش مؤثر تقریباً 2 است.-3×10⁻⁸سانتیمتر (۲-3 Å)، قابل مقایسه با قطرهای مولکولی. از این رو مولکولی-ناخالصیهای این نوع را میتوان نسبتاً به راحتی حذف کرد.
یکی دیگر از ویژگیهای اصلی این است که بیشتر مولکولها-آلایندههای نوع آب هستند-ترکیبات آلی نامحلول. جذب آنها باعث ایجاد سیلیکون میشود-سطوح ویفر آبگریز هستند، که مانع از تماس مؤثر بین آب دیونیزه/اسید میشود-محلولهای قلیایی و سطوح ویفر. این امر مانع از تعامل معرفها با ذرات سطح شده و تمیزکاری شیمیایی مؤثر را مهار میکند.
(2) یونی-نوع جذب ناخالصی
یون مشترک-ناخالصیهایی را تشکیل میدهند که روی سیلیکون جذب میشوند-سطوح ویفر شامل K است⁺، نا⁺، کالیفرنیا²⁺، منیزیم²⁺، آهن²⁺، اچ⁺، اوهایو⁻، اف⁻، کلر⁻، اس²⁻، کلرادو₃²⁻و غیره. این ناخالصیها از منابع متنوعی سرچشمه میگیرند: هوای محیط، ظروف و تجهیزات، عوامل شیمیایی، ...-آب دیونیزه خالص، آب لوله کشی، بازدم و عرق اپراتور.
یونی-جذب سطحی تا حد زیادی به جذب شیمیایی تعلق دارد. یونهای ناخالصی از طریق پیوند شیمیایی به سطوح ویفر متصل میشوند.-نیروهای پیوند. فواصل تعادلی بین یونهای ناخالصی و اتمهای سطح بسیار کوتاه است، به طوری که یونهای جذبشده را میتوان به عنوان بخشی از شبکه سیلیکون در نظر گرفت. ناخالصیهای یونی جذبشده شیمیایی میتوانند به عنوان مراکز به دام انداختن عمل کنند: برخی از آنها الکترونهای آزاد شبکه را به دام میاندازند و به عنوان گیرنده عمل میکنند؛ برخی دیگر حفرههای آزاد را به دام میاندازند و به عنوان دهنده عمل میکنند. به دلیل نیروهای قوی جذب شیمیایی، حذف ناخالصیهای یونی بسیار دشوارتر از حذف آلایندههای مولکولی است.
(3) اتمی-نوع جذب ناخالصی
اتمی-آلایندههای سطحی که تشکیل میشوند، عمدتاً اتمهای فلزی مانند طلا، نقره، مس، آهن و نیکل هستند. این اتمهای فلزی معمولاً توسط واکنشهای جابجایی کاهشی در مواد اچکننده اسیدی تولید میشوند و روی سیلیکون رسوب میکنند.-سطوح ویفر.
اتمی-جذب سطحی از نوع سنگین، قویترین نیروی اتصال را نشان میدهد و حذف آن سختترین است.-اتمهای فلزی مانند طلا و پلاتین به سختی با اسیدها و قلیاهای معمولی واکنش میدهند. بنابراین، برای تشکیل کمپلکسهای محلول، به واکنشگرهای ویژهای مانند تیزاب سلطانی نیاز است. گونههای فلزی کمپلکس شده متعاقباً با فشار بالا شسته میشوند.-آب دیونیزه خالص.
۱.۴ سیلیکون عمومی-روش تمیز کردن ویفر
همانطور که در بالا تجزیه و تحلیل شد، مولکولی-ناخالصیهای نوع به راحتی قابل حذف هستند. آلایندههای مولکولی باقی مانده میتوانند ناخالصیهای یونی را بپوشانند.-و اتمی-ناخالصیها را از نوع خاصی هستند و مانع حذف آنها میشوند. بر این اساس، آلایندههای مولکولی باید ابتدا در طول سیلیکون به طور کامل حذف شوند.-تمیز کردن شیمیایی ویفر.
یونی-و اتمی-ناخالصیهای نوع اول با میل ترکیبی قوی سطحی، شیمیایی جذب میشوند. آلایندههای اتمی معمولاً در مقادیر کم وجود دارند و در برابر اسیدها و قلیاهای رایج بیاثر هستند. آنها فقط میتوانند توسط تیزاب سلطانی یا هیدروژن اسیدی حل شوند.-محلولهای پراکسید. تیزاب سلطانی و پراکسید هیدروژن اسیدی نیز ناخالصیهای یونی را در خود حل میکنند. در روش استاندارد از اسید استفاده میشود.-ابتدا از محلولهای قلیایی یا پراکسید هیدروژن قلیایی برای حذف ناخالصیهای یونی استفاده میشود. سپس آلایندههای یونی باقیمانده و ناخالصیهای اتمی با استفاده از تیزاب سلطانی یا پراکسید هیدروژن اسیدی حذف میشوند. شستشوی نهایی با آب با غلظت بالا-آب دیونیزه خالص این فرآیند را کامل میکند.
به طور خلاصه، سیلیکون عمومی-توالی تمیز کردن ویفر: چربی زدایی→حذف یون→اتمی-حذف ناخالصی→دیونیزه شده-آبکشی
ویفرهای سیلیکونی باید قبل از هر آزمایش تحت تمیزکاری شیمیایی قرار گیرند. با این وجود، شرایط سطح از آزمایشی به آزمایش دیگر متفاوت است. بنابراین مواد شیمیایی تمیزکننده و اهداف اولویتدار نیز بر این اساس متفاوت هستند. گردشهای کاری عملی تمیزکاری انعطافپذیر هستند. روشها و مراحل مشخص باید بر اساس مورد تعیین شوند.-by-بر اساس مورد، طبق نظافت واقعی-الزامات اثر.
۱.۵ عملیات تمیز کردن فلزات و ظروف معمولی
مواد فلزی و ابزارهای آزمایشگاهی منابع اصلی سیلیکون هستند.-آلودگی ویفر. تمیز کردن کامل فلزات و ظروف برای تضمین ویفر الزامی است.-تمیزی سطح. اصل کلی تمیز کردن فلزات و ظروف این است: ابتدا آلودگیهای چربی را پاک کنید؛ با اسیدها، قلیاها، محلولهای شستشو یا تیزاب سلطانی، حکاکی یا شستشو انجام دهید؛ و با آبکشی کامل با آب زیاد، کار را تمام کنید.-آب دیونیزه خالص.
۲ دانش ایمنی
در آزمایشها اغلب از مواد شیمیایی و گازهای متنوعی از جمله اسیدهای قابل اشتعال، مواد منفجره، سمی و خورنده استفاده میشود.-مواد قلیایی. جابجایی نادرست ممکن است باعث بروز حوادث شود. اقدامات پیشگیرانه باید در اولویت قرار گیرند. در صورت بروز حادثه، آرامش خود را حفظ کرده و اقدامات اصلاحی مناسب را فوراً انجام دهید.
۲.۱ جابجایی ایمن حلالهای آلی
حلالهای آلی رایج شامل تولوئن، استون، اتانول، متیل اتیل کتون، تری کلرواتیلن و تتراکلرید کربن هستند. اکثر حلالهای آلی قابل اشتعال هستند و در دمای بالا مشتعل میشوند.-شرایط دمایی یا نزدیک شعلههای آتش. آنها را در مکانهای خنک و دور از منابع احتراق نگهداری کنید. ظروف حلال را مستقیماً روی اجاقهای برقی گرم نکنید. آب-در صورت لزوم گرمایش، گرمایش حمام ترجیح داده میشود. در صورت آتشسوزی، شعلههای آتش را با پارچه مرطوب، ماسه نرم و کربن خاموش کنید.-خاموش کننده های دی اکسید، کربن-خاموش کننده های تتراکلرید یا خاموش کننده های آتش نشانی فوم. هرگز از آب یا آب استفاده نکنید-اسید پایه-عوامل خاموش کننده قلیایی
حلالهای آلی فرار هستند و درجات مختلفی از سمیت دارند. تمام عملیات باید در داخل هودهای بخار با تهویه مناسب انجام شود.
۲.۲ جابجایی ایمن اسیدها و قلیاها
آزمایشها از دادههای قوی استفاده میکنند-محلولهای اسیدی مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک، اسید هیدروکلریک، اسید هیدروفلوئوریک و تیزاب سلطانی، و همچنین اسید قوی-محلولهای قلیایی شامل هیدروکسید سدیم و هیدروکسید پتاسیم. این مواد برای پوست و لباس انسان بسیار خورنده هستند و نیاز به کنترل دقیق ایمنی عملیاتی دارند.
در مناطقی که ممکن است بخارات اسیدی یا قلیایی جمع شوند، سیستمهای تهویه و اگزوز مؤثر نصب کنید.
اپراتورها باید از وسایل حفاظتی مناسب مانند دستکش لاستیکی و ماسک تنفسی استفاده کنند.
هرگز محلولهای اسیدی یا قلیایی را با دهان با پیپت پر نکنید؛ از پیپتهای مجهز به حباب لاستیکی استفاده کنید.
هنگام حمل و نقل احتیاط کنید تا از واژگونی یا شکستگی بطری جلوگیری شود. هنگام باز کردن ظروف، دهانه بطری را از پرسنل دور نگه دارید.
همیشه اسید سولفوریک را به آرامی برای رقیق کردن به آب اضافه کنید. هرگز آب را داخل اسید سولفوریک غلیظ نریزید.
قبل از خنثی سازی، اسیدها یا قلیاهای غلیظ را با آب رقیق کنید، سپس با استفاده از محلول های قلیایی یا اسیدی مربوطه، خنثی سازی را انجام دهید.
مخازن خالی که قبلاً حاوی اسیدها یا قلیاهای غلیظ بودهاند، باید کاملاً تخلیه شوند، مرتباً با آب شسته شوند و سپس طبق روال معمول تمیز شوند.
در صورت اسیدپاشی-سوختگیهای قلیایی، بافت آسیبدیده را فوراً با آب فراوان بشویید. در صورت پاشیدن مواد به چشم، به سرعت چشمها را با حجم زیادی از آب لولهکشی شستشو دهید. پس از شستشو، صرف نظر از شدت سوختگی یا میزان تماس با چشم، فوراً به پزشک مراجعه کنید.
۲.۳ جابجایی ایمن گازها
گازهای آزمایشی از طریق ولتاژ بالا تأمین میشوند-سیلندرهای تحت فشار یا خطوط لوله گاز. مخلوط کردن گازهای خاص ممکن است منجر به احتراق یا انفجار شود.
سیلندرهای گاز رنگی هستند-برای شناسایی گازهای موجود، کدگذاری و برچسبگذاری شدهاند. سیلندرها گاز را در فشار بالا نگه میدارند؛ سیلندرهای تازه پر شده تقریباً به ۱۵۰ میرسند. کیلوگرم بر سانتیمتر مربع²اقدامات احتیاطی ایمنی ویژه در طول نگهداری و استفاده اعمال میشود.
از قرار دادن سیلندرهای گاز در معرض نور مستقیم خورشید در تابستان خودداری کنید. مواد قابل اشتعال و منابع احتراق را از سیلندر دور نگه دارید.-مناطق ذخیره سازی
برای جلوگیری از حوادث ناشی از نشت گاز، گازهای جفتشدهای که در اثر تماس با یکدیگر واکنش احتراقی یا انفجاری میدهند (مانند سیلندرهای هیدروژن و اکسیژن) را در اتاقهای جداگانه و ایزوله نگهداری کنید.
گاز سیلندر را به طور کامل تخلیه نکنید؛ فشار مشخصی را در داخل سیلندرها حفظ کنید.
از آلودگی گریس روی شیرهای سیلندر و آچارها جلوگیری کنید.
هنگام استفاده از هیدروژن، هوای تجهیزات را با گاز بیاثر تخلیه کنید، کل سیستم را از نظر نشتی بررسی کنید و بازدارندههای برگشت شعله را نصب کنید.
۲.۴ جابجایی ایمن مواد سمی
هنگام کار با معرفها و ترکیبات شیمیایی سمی در آزمایشها، از مسمومیت جلوگیری کنید. اصول ایمنی اصلی به شرح زیر است:
عملیات را در داخل هودهای بخار انجام دهید. قبل از دفع پسماندها و مایعات زائد در مکانهای امن تعیینشده، آنها را تصفیه کنید.
از ماسک و دستکش محافظ استفاده کنید. از تماس پوستی و بلعیدن مواد سمی به هر قیمتی خودداری کنید.
قبل از خارج کردن دستکشها پس از اتمام آزمایش، آنها را کاملاً با آب بشویید.
زمان ارسال: ۳۰ ژوئیه ۲۰۲۶