ידע בניקוי כימי ובבטיחות

1 ניקוי כימי

במוליכים למחצה‑בניסויי תהליך של מכשירים, ניקוי כימי מתייחס להסרת זיהומים מזיקים שונים או מזהמי שמן הנספגים על פני השטח של מוליכים למחצה, חומרים מתכתיים וכלי מעבדה. ניקוי משתמש בריאגנטים כימיים ובממסים אורגניים כדי לעורר תגובות כימיות ואפקטים של המסה עם זיהומים ומזהמי שמן הנספגים על פני השטח של חומר העבודה. ניתן גם להשתמש באמצעים פיזיים כגון אולטרסאונד, חימום ושאיבת ואקום כדי לסחוט זיהומים ממשטחי חומר העבודה. לאחר מכן, חומרי העבודה נשטפים בכמויות גדולות של חומר גבוה.‑טוהר חם‑ו‑מים קרים מפוּיְנִים כדי להשיג משטחים נקיים.

1.1 חשיבות הניקוי הכימי

ניקוי כימי נדרש לכל ניסוי בבדיקת תהליך. לאיכות הניקוי הכימי יש השפעה קריטית על תוצאות הניסוי. ניקוי לא נכון עלול להוביל לכישלון או לתוצאות גרועות.‑תוצאות ניסויים איכותיות. לכן, הבנת הפונקציות והעקרונות של ניקוי כימי חיונית לניסויי תהליך מוצלחים.

כידוע, תכונה מרכזית אחת של מוליכים למחצה היא רגישותם הגבוהה לזיהומים. אפילו זיהומים זעירים בחלקים‑לְכָל‑רמת מיליון יכולה לשנות את התכונות הפיזיקליות של מוליכים למחצה. תכונה זו משמשת לייצור התקני מוליכים למחצה בעלי פונקציות מגוונות באמצעות סימום. אף על פי כן, אותה תכונה יוצרת אתגרים עבור מוליכים למחצה.‑ניסויים בתהליך המכשיר. ריאגנטים כימיים, כלי עיבוד ומי ניקוי יכולים כולם לשמש כמקורות לזיהום מזיק. אפילו פרוסות מוליכים למחצה נקיות יסבלו מזיהום מזיק לאחר חשיפה ממושכת לאוויר הסביבה. ניקוי כימי מסיר זיהום מזיק ושומר על סיליקון נקי.‑משטחי ופלים.

1.2 היקף הניקוי הכימי

ניקוי כימי מכסה בעיקר שלוש קטגוריות:

ניקוי סיליקון‑משטחי ופלים;

ניקוי חומרים מתכתיים (למשל, חוטי טונגסטן לאלקטרודות אידוי, יריעות מוליבדן לתומכי אידוי, סגסוגות אלומיניום למקורות אידוי, כרום לכרום)‑ייצור מסכות);

ניקוי כלים וכלי אוכל (למשל, פינצטה מתכת, צינורות קוורץ, מיכלי זכוכית, תבניות גרפיט, מוצרי פלסטיק וגומי).

1.3 סוגי מזהמים על סיליקון‑משטחי פרוסות

(1) מולקולרי‑סוג ספיחה של טומאה

מולקולרי טיפוסי‑יוצרים מזהמים הנספגים על סיליקון‑משטחי פרוסות כוללים גריז, שרפים ושמנים טבעיים או סינתטיים. זיהומים המוכנסים במהלך חיתוך, השחזה וליטוש של המצע נופלים לרוב תחת קטגוריה זו. מקורות אחרים כוללים טביעות אצבעות, שאריות פוטורזיסט ושאריות חומרים אורגניים.‑משקעי ממס.

מולקולרית‑זיהומים מסוג זה נספגים בעיקר פיזית ונקשרים לסיליקון‑משטחי פרוסות על ידי משיכה אלקטרוסטטית. מולקולות של גריז, שרפים ושמנים הן בדרך כלל לא‑קוטבי. קשר נובע ממשיכה בין מולקולות טומאה ניטרליות לכוחות שיוריים לא מסופקים של אטומי סיליקון על פני השטח. אינטראקציה זו שקולה לכוחות ואן דר ואלס בין מולקולות בגבישים מולקולריים. כוחות משיכה כאלה חלשים יחסית ודועכים במהירות עם עלייה במרחק הבין-מולקולרי. טווח האינטראקציה האפקטיבי הוא כ-2‑3×10⁻⁸ס"מ (2‑3 Å), דומה לקטרים ​​מולקולריים. לכן מולקולריים‑ניתן להסיר זיהומים מסוג זה בקלות יחסית.

מאפיין עיקרי נוסף הוא שרוב המולקולות‑סוג המזהמים הם מים‑תרכובות אורגניות בלתי מסיסות. ספיגתן הופכת סיליקון‑משטחי פרוסות הידרופוביים, מה שמפריע למגע יעיל בין מים מזוקקים לחומצה‑תמיסות אלקליות ומשטחי פרוסות סיליקון. זה מונע אינטראקציה של ריאגנטים עם חלקיקי פני השטח ומעכב ניקוי כימי יעיל.

(2) יוני‑סוג ספיחה של טומאה

יון משותף‑זיהומים יוצרים הנספגים על סיליקון‑משטחי פרוסות כוללים K⁺, נא⁺, קליפורניה²⁺, מג²⁺, פה²⁺, ח⁺, אוהיו⁻, פ⁻, כלוריד⁻, ש²⁻, קולורדו₃²⁻וכן הלאה. זיהומים אלה מגיעים ממקורות מגוונים: אוויר סביבתי, כלי אוכל וציוד, חומרים כימיים, חומרים נמוכים‑מים נטולי יוני טהרה, מי ברז, נשיפה וזיעה של המפעיל.

יוני‑ספיחה מסוג זה שייכת במידה רבה לכימיסורפה. יוני טומאה נקשרים למשטחי פרוסות באמצעות כימיקלים‑כוחות קשר. מרחקי שיווי המשקל בין יוני טומאה לאטומים על פני השטח קצרים ביותר, כך שניתן להתייחס ליונים ספוחים כחלק מסריגת הסיליקון. זיהומים יוניים שנספגו כימית יכולים לשמש כמרכזי לכידה: חלקם קושרים אלקטרונים חופשיים של הסריג ומשמשים כקולטים; אחרים לוכדים חורים חופשיים ומתפקדים כתורמים. בשל כוחות כימי-ספיחה חזקים, הסרת זיהומים יוניים קשה בהרבה מאשר סילוק מזהמים מולקולריים.

(3) אטומי‑סוג ספיחה של טומאה

אָטוֹמִי‑מזהמי פני השטח של הצורה הם בעיקר אטומים מתכתיים כגון זהב, כסף, נחושת, ברזל וניקל. אטומי מתכת אלה נוצרים בדרך כלל על ידי תגובות עקירה רדוקטיביות בחומרי חריטה חומציים, ומשקיעים על סיליקון.‑משטחי ופלים.

אָטוֹמִי‑סוג ספיחה מציג את כוח הקישור החזק ביותר וקשה ביותר לסילוקו. כבד‑אטומי מתכת כמו זהב ופלטינה בקושי מגיבים עם חומצות ובסיסים רגילים. לכן נדרשים ריאגנטים מיוחדים כמו מי מלך כדי ליצור קומפלקסים מסיסים. לאחר מכן, מינים מתכתיים מורכבים נשטפים בעזרת חומרים חזקים.‑מים טהורים מפוגנים.

1.4 סיליקון כללי‑נוהל ניקוי ופלים

כפי שניתח לעיל, מולקולריות‑זיהומים מסוג זה קלים יחסית להסרה. מזהמים מולקולריים שנותרו יכולים להסוות את הרכיבים היוניים‑ואטומית‑זיהומים מסוג זה ומפריעים להסרתם. בהתאם לכך, יש להסיר לחלוטין תחילה מזהמים מולקולריים במהלך ייצור הסיליקון.‑ניקוי כימי של ופלים.

יוני‑ואטומית‑זיהומים מסוג זה נספגים כימית עם זיקה חזקה לפני השטח. מזהמים אטומיים נמצאים בדרך כלל בכמויות נמוכות ואינריים לחומצות ובסיסים נפוצים; ניתן להמיס אותם רק על ידי מי מלך או מימן חומצי.‑תמיסות מי חמצן. מי מלכות ומי חמצן חומציים גם ממיסים זיהומים יוניים. תהליך העבודה הסטנדרטי משתמש בחומצה.‑תמיסות אלקליות או מי חמצן אלקליים כדי להסיר תחילה זיהומים יוניים. לאחר מכן, מזהמים יוניים שיוריים וזיהומים אטומיים מוסרים באמצעות מי מלכה או מי חמצן חומציים. שטיפה אחרונה עם מים גבוהים‑מים טהורים ונטולי יוניון משלימים את התהליך.

לסיכום, הסיליקון הכללי‑רצף ניקוי הוופלים הוא: הסרת שומנים→סילוק יונים→אָטוֹמִי‑הסרת טומאה→דיוניזציה‑שטיפה במים.

פרוסות סיליקון חייבות לעבור ניקוי כימי לפני כל ניסוי. עם זאת, תנאי פני השטח משתנים מניסוי לניסוי. כימיקלי הניקוי ומטרות העדיפות משתנים בהתאם. תהליכי עבודה מעשיים לניקוי גמישים. שיטות ושלבים קונקרטיים ייקבעו לפי נסיבות ספציפיות.‑by‑על בסיס מקרה לפי ניקיון בפועל‑דרישות אפקט.

1.5 טיפול ניקוי למתכות נפוצות וכלי מטבח

חומרים מתכתיים וכלי מעבדה הם מקורות עיקריים לסיליקון‑זיהום פרוסות. ניקוי יסודי של מתכות וכלי אוכל הוא חובה כדי להבטיח זיהום פרוסות‑ניקיון פני השטח. עקרון הניקוי הכללי של מתכות וכלי מטבח הוא: הסירו תחילה מזהמי שומן; בצעו איכול או שטיפה עם חומצות, בסיסים, תמיסות שטיפה או מי מלך; וסיימו בשטיפה יסודית עם מים חזקים.‑מים טהורים מפוגנים.

2 ידע בטיחותי

ניסויים משתמשים לעתים קרובות במגוון כימיקלים וגזים, כולל חומצות דליקות, נפיצות, רעילות וקורוזיביות.‑חומרים אלקליים. טיפול לא נכון עלול לגרום לתאונות. יש לתת עדיפות לאמצעי מניעה. במקרה של תאונה, יש לשמור על קור רוח ולבצע פעולות מתקנות מתאימות באופן מיידי.

2.1 טיפול בטוח בממסים אורגניים

ממסים אורגניים נפוצים כוללים טולואן, אצטון, אתנול, מתיל אתיל קטון, טריכלורואתילן ופחמן טטרכלוריד. רוב הממסים האורגניים דליקים ומתלקחים תחת חום גבוה.‑תנאי טמפרטורה או ליד להבות גלויות. יש לאחסן אותם במקומות קרירים הרחק ממקורות הצתה. אין לחמם מיכלי ממס ישירות על כיריים חשמליות; מים‑חימום אמבטיה עדיף כאשר יש צורך בחימום. במקרה של שריפה, כבו את הלהבות בעזרת מטלית לחה, חול דק, פחם‑מטפי דו-חמצני, פחמן‑מטפי כיבוי אש טטרה-כלוריד או מטפי כיבוי אש בקצף. לעולם אל תשתמשו במים או מים‑חומצה מבוססת‑חומרי כיבוי אלקליים.

ממסים אורגניים הם נדיפים ובעלי דרגות רעילות שונות. כל הפעולות יבוצעו בתוך מנדפי אדים עם אוורור נאות.

2.2 טיפול בטוח בחומצות ובבסיסים

ניסויים משתמשים באמצעים חזקים‑תמיסות חומציות כגון חומצה גופרתית, חומצה חנקתית, חומצה הידרוכלורית, חומצה הידרופלואורית ומים מלכותיים, כמו גם חזקים‑תמיסות אלקליות, כולל נתרן הידרוקסיד ואשלגן הידרוקסיד. חומרים אלה קורוזיביים מאוד לעור ולבגדים אנושיים, ודורשים בקרת בטיחות תפעולית קפדנית.

התקינו מערכות אוורור ופליטה יעילות באזורים בהם עלולים להצטבר אדים חומציים או בסיסיים.

על המפעילים ללבוש ציוד מגן מתאים כגון כפפות גומי ומסכות נשימה.

לעולם אל תשתמשו בפיפטות של תמיסות חומצה או בסיס דרך הפה; השתמשו בפיפטות המצוידות בבלוטות גומי.

יש לנקוט משנה זהירות במהלך ההובלה כדי למנוע התהפכות או שבירה של הבקבוק. יש לכוון את פתחי הבקבוק הרחק מהצוות בעת פתיחת המיכלים.

יש להוסיף חומצה גופרתית לאט למים לצורך דילול. לעולם אל תשפוך מים לתוך חומצה גופרתית מרוכזת.

לפני ניטרול, יש לדלל חומצות או בסיסים מרוכזים במים, ולאחר מכן לבצע ניטרול באמצעות תמיסות בסיס או חומצה מתאימות.

יש לרוקן לחלוטין מיכלים ריקים שהכילו בעבר חומצות או בסיסים מרוכזים, לשטוף אותם שוב ושוב במים ולאחר מכן לעבור הליכי ניקוי שגרתיים.

במקרה של חומצה‑במקרה של כוויות אלקליות, יש לשטוף מיד את הרקמה הפגועה בשפע של מים זורמים. במקרה של התזות לעיניים, יש לשטוף את העיניים במהירות עם כמות גדולה של מי ברז. יש לפנות לטיפול רפואי מיידי לאחר השטיפה, ללא קשר לחומרת הכוויה או לחשיפה לעיניים.

2.3 טיפול בטוח בגזים

גזים ניסיוניים מסופקים באמצעות טמפרטורה גבוהה‑בלוני לחץ או צינורות גז. ערבוב גזים מסוימים עלול לגרום לבעירה או פיצוץ.

בלוני גז הם בצבע‑מקודדים ומסווגים לזיהוי גזים הכלולים. בלונים מחזיקים גז בלחץ גבוה; בלונים שמולאו לאחרונה מגיעים לכ-150 ק"ג/ס"מ²אמצעי זהירות מיוחדים חלים במהלך האחסון והשימוש.

הימנעו מחשיפה ישירה לאור שמש עבור בלוני גז בקיץ. הרחיקו חומרים דליקים ומקורות הצתה מהבלון.‑אזורי אחסון.

יש לאחסן זוגות גזים המגיבים באופן בעירה או נפיץ במגע (למשל, בלוני מימן וחמצן) בחדרים מבודדים נפרדים כדי למנוע תאונות הנגרמות מדליפת גז.

אין לרוקן את גז המיכל לחלוטין; יש לשמור על לחץ שיורי מסוים בתוך המיכלים.

מנע זיהום שומן על שסתומי הצילינדר ומפתחות הברגה.

בעת שימוש במימן, יש לרוקן את האוויר מהציוד באמצעות גז אינרטי, לבדוק את המערכת כולה לאיתור דליפות ולהתקין מעכבי פלאשבק.

2.4 טיפול בטוח בחומרים רעילים

יש למנוע הרעלה בעת עבודה עם ריאגנטים ותרכובות כימיות רעילות בניסויים. עקרונות הבטיחות המרכזיים הם כדלקמן:

בצעו פעולות בתוך מנדפי אדים. טפלו בשאריות פסולת ובנוזלי פסולת לפני סילוקם במקומות בטוחים המיועדים לכך.

יש ללבוש מסכות נשימה וכפפות מגן. יש להימנע ממגע עם העור ומבליעת חומרים רעילים דרך הפה בכל מחיר.

יש לשטוף היטב את הכפפות במים לפני הסרתן לאחר סיום הניסויים.