화학 세척 및 안전 지식

1 화학 세척

반도체에서-소자 공정 실험에서 화학 세척은 반도체, 금속 재료 및 실험 기구 표면에 흡착된 다양한 유해 불순물이나 유성 오염 물질을 제거하는 것을 의미합니다. 세척에는 화학 시약과 유기 용매가 사용되어 공작물 표면에 흡착된 불순물 및 유성 오염 물질과 화학 반응을 일으켜 용해 효과를 유발합니다. 초음파 처리, 가열 및 진공 펌핑과 같은 물리적 방법도 공작물 표면에서 불순물을 탈착하는 데 사용될 수 있습니다. 그런 다음 공작물을 다량의 고농도 세척액으로 헹굽니다.-순도 뜨거운-그리고-표면을 깨끗하게 하려면 차가운 탈이온수를 사용하십시오.

1.1 화학 세척의 중요성

공정 시험의 모든 실험에는 화학 세척이 필수적입니다. 화학 세척의 품질은 실험 결과에 매우 중요한 영향을 미칩니다. 부적절한 세척은 실험 실패 또는 불량한 결과로 이어질 수 있습니다.-질 높은 실험 결과를 얻기 위해서는 화학적 세척의 기능과 원리를 이해하는 것이 성공적인 공정 실험에 필수적입니다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체의 핵심적인 특성 중 하나는 불순물에 대한 높은 민감성입니다. 부품에 미량의 불순물이 존재하더라도 문제가 발생할 수 있습니다.-대-수백만 수준의 도핑 농도는 반도체의 물리적 특성을 변화시킬 수 있습니다. 이러한 특성은 도핑을 통해 다양한 기능을 가진 반도체 소자를 제작하는 데 활용됩니다. 그러나 바로 이 특성 때문에 반도체 제조에 어려움이 발생하기도 합니다.-소자 공정 실험에서 화학 시약, 공정 도구 및 세척수는 모두 유해한 불순물 오염의 원인이 될 수 있습니다. 깨끗한 반도체 웨이퍼조차도 대기 중에 장시간 노출되면 눈에 띄는 불순물 오염이 발생합니다. 화학 세척은 유해한 불순물 오염을 제거하고 깨끗한 실리콘을 유지합니다.-웨이퍼 표면.

1.2 화학 세척의 범위

화학 세척은 크게 세 가지 범주로 나뉩니다.

실리콘 세척-웨이퍼 표면;

금속 재료 세척 (예: 증착 전극용 텅스텐 필라멘트, 증착 지지대용 몰리브덴 시트, 증착 소스용 알루미늄 합금, 크롬 등)-마스크 제작);

도구 및 용기 세척 (예: 금속 핀셋, 석영관, 유리 용기, 흑연 주형, 플라스틱 및 고무 제품).

1.3 실리콘 표면의 오염 불순물 종류-웨이퍼 표면

(1) 분자-유형 불순물 흡착

전형적인 분자-실리콘에 흡착된 오염물질을 형성합니다.-웨이퍼 표면에는 천연 또는 합성 그리스, 수지 및 오일이 포함될 수 있습니다. 기판 절단, 연삭 및 연마 과정에서 유입되는 불순물이 대부분 이 범주에 속합니다. 그 외에도 지문, 포토레지스트 잔류물 및 남은 유기물질 등이 불순물의 원인이 될 수 있습니다.-용매 침전물.

분자-불순물은 대부분 물리적으로 흡착되어 실리콘에 결합되어 있습니다.-웨이퍼 표면은 정전기적 인력에 의해 달라붙습니다. 그리스, 수지 및 오일 분자는 일반적으로 달라붙지 않습니다.-극성 결합은 중성 불순물 분자와 표면 실리콘 원자의 불만족스러운 잔류력 사이의 인력에서 발생합니다. 이러한 상호작용은 분자 결정 내 분자들 사이의 반 데르 발스 힘과 유사합니다. 이러한 인력은 비교적 약하며 분자 간 거리가 증가함에 따라 빠르게 감소합니다. 유효 상호작용 범위는 대략 2입니다.-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), 분자 직경과 유사합니다. 따라서 분자-이러한 유형의 불순물은 비교적 쉽게 제거할 수 있습니다.

또 다른 주요 특징은 대부분의 분자가-오염물질의 종류는 물입니다.-불용성 유기 화합물. 이들의 흡착으로 실리콘이 생성됩니다.-웨이퍼 표면이 소수성이므로 탈이온수/산 사이의 효과적인 접촉을 방해합니다.-알칼리 용액과 웨이퍼 표면 사이의 접촉을 차단합니다. 이는 시약이 표면 입자와 반응하는 것을 방해하고 효과적인 화학적 세척을 저해합니다.

(2) 이온-유형 불순물 흡착

공통 이온-실리콘에 흡착된 불순물의 형태-웨이퍼 표면에는 K가 포함됩니다.⁺나⁺, 칼슘²⁺마그네슘²⁺, 철²⁺, 시간⁺, 오⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻등등. 이러한 불순물은 주변 공기, 조리 기구 및 장비, 화학 물질, 낮은 온도 등 다양한 곳에서 발생합니다.-순수 탈이온수, 수돗물, 내쉬는 숨, 작업자의 땀.

이온-흡착 유형은 대부분 화학흡착에 속합니다. 불순물 이온은 화학적 흡착을 통해 웨이퍼 표면에 결합합니다.-결합력. 불순물 이온과 표면 원자 사이의 평형 거리는 매우 짧아서 흡착된 이온은 실리콘 격자의 일부로 간주될 수 있습니다. 화학 흡착된 이온 불순물은 트랩 중심 역할을 할 수 있는데, 일부는 자유 격자 전자를 결합하여 억셉터 역할을 하고, 다른 일부는 자유 정공을 포획하여 도너 역할을 합니다. 강한 화학 흡착력 때문에 이온 불순물을 제거하는 것은 분자 오염 물질을 제거하는 것보다 훨씬 어렵습니다.

(3) 원자-유형 불순물 흡착

원자-표면 오염물질은 주로 금, 은, 구리, 철, 니켈과 같은 금속 원자로 구성됩니다. 이러한 금속 원자는 일반적으로 산성 에칭액에서 일어나는 환원 치환 반응에 의해 생성되어 실리콘 표면에 침착됩니다.-웨이퍼 표면.

원자-중형 흡착은 결합력이 가장 강하고 제거하기가 가장 어렵습니다.-금이나 백금과 같은 금속 원자는 일반적인 산이나 염기와 거의 반응하지 않습니다. 따라서 용해성 착물을 형성하기 위해서는 왕수와 같은 특수 시약이 필요합니다. 이렇게 형성된 금속 착물은 이후 고농도 용액으로 씻어냅니다.-순수 탈이온수.

1.4 일반 실리콘-웨이퍼 세척 절차

위에서 분석한 바와 같이 분자는-이온성 불순물은 비교적 쉽게 제거할 수 있습니다. 남아있는 분자 오염물질은 이온성 불순물을 가릴 수 있습니다.-그리고 원자-불순물의 유형을 규정하고 제거를 방해합니다. 따라서 실리콘 처리 과정에서 분자 오염 물질을 먼저 완전히 제거해야 합니다.-웨이퍼 화학 세척.

이온-그리고 원자-불순물은 표면에 강한 친화력을 가지고 화학흡착됩니다. 원자 오염물질은 일반적으로 소량으로 존재하며 일반적인 산과 알칼리에 대해 불활성입니다. 이들은 왕수 또는 산성 수소에 의해서만 용해될 수 있습니다.-과산화물 용액. 왕수와 산성 과산화수소는 이온 불순물도 용해시킵니다. 표준 작업 과정에서는 산을 사용합니다.-먼저 알칼리 용액 또는 알칼리성 과산화수소를 사용하여 이온 불순물을 제거합니다. 잔류 이온 오염물질과 원자 불순물은 왕수 또는 산성 과산화수소를 사용하여 제거합니다. 마지막으로 고농도의 물로 헹굽니다.-순수한 탈이온수가 이 과정을 마무리합니다.

요약하자면, 일반 실리콘-웨이퍼 세척 순서는 다음과 같습니다: 탈지→이온 제거→원자-불순물 제거→탈이온수-물로 헹구기.

실리콘 웨이퍼는 모든 실험 전에 화학적 세척을 거쳐야 합니다. 그러나 표면 상태는 매 실험마다 다르므로 세척 화학물질과 우선적으로 제거해야 할 대상도 그에 따라 달라집니다. 실제 세척 워크플로는 유연하게 적용할 수 있습니다. 구체적인 방법과 단계는 각 사례에 따라 결정됩니다.-by-실제 청소 상황에 따라 사례별로 판단합니다.-효과 요건.

1.5 일반 금속 및 식기류 세척 방법

금속 재료와 실험실 도구는 실리콘의 주요 공급원입니다.-웨이퍼 오염 방지. 웨이퍼 품질을 보장하기 위해서는 금속 및 조리 도구의 철저한 세척이 필수적입니다.-표면 청결. 금속 및 식기류의 일반적인 세척 원칙은 다음과 같습니다. 먼저 기름때를 제거하고, 산, 알칼리, 세척액 또는 왕수를 사용하여 에칭 또는 세척한 후, 고압수로 철저히 헹궈 마무리합니다.-순수 탈이온수.

2. 안전 지식

실험에서는 가연성, 폭발성, 독성 및 부식성 산을 포함한 다양한 화학 물질과 기체가 흔히 사용됩니다.-알칼리성 물질입니다. 부적절한 취급은 사고를 유발할 수 있습니다. 예방 조치를 최우선으로 해야 합니다. 사고 발생 시 침착함을 유지하고 적절한 시정 조치를 신속하게 시행하십시오.

2.1 유기 용매의 안전한 취급

일반적인 유기 용매에는 톨루엔, 아세톤, 에탄올, 메틸 에틸 케톤, 트리클로로에틸렌 및 사염화탄소가 있습니다. 대부분의 유기 용매는 가연성이 있으며 고온에서 발화합니다.-고온 환경이나 화기 근처에 보관하지 마십시오. 발화원으로부터 멀리 떨어진 서늘한 곳에 보관하십시오. 용매 용기를 전기 스토브에서 직접 가열하지 마십시오.-난방이 필요한 경우 욕조 가열을 권장합니다. 화재 발생 시 젖은 천, 고운 모래, 숯 등으로 불을 끄십시오.-이산화탄소 소화기, 탄소-사염화나트륨 소화기 또는 거품 소화기를 사용하십시오. 절대로 물이나 기타 소화액을 사용하지 마십시오.-산을 기반으로 합니다-알칼리 소화제.

유기 용매는 휘발성이 강하고 독성이 다양합니다. 모든 작업은 환기가 잘 되는 흄 후드 안에서 수행해야 합니다.

2.2 산 및 알칼리의 안전한 취급

실험은 강력한 것을 활용합니다-황산, 질산, 염산, 불산 및 왕수와 같은 산성 용액뿐만 아니라 강산도 포함됩니다.-수산화나트륨과 수산화칼륨을 포함한 알칼리 용액. 이러한 물질은 인체 피부와 의복에 매우 부식성이 강하므로, 작업 시 세심한 안전 관리가 필요합니다.

산성 또는 알칼리성 증기가 축적될 수 있는 장소에는 효과적인 환기 및 배기 시스템을 설치하십시오.

작업자는 고무장갑과 호흡기 보호구와 같은 적절한 보호 장비를 착용해야 합니다.

산성 또는 알칼리성 용액을 입으로 피펫팅하지 마십시오. 고무 펌핑 패드가 장착된 피펫을 사용하십시오.

운반 중 병이 넘어지거나 깨지지 않도록 주의하십시오. 용기를 열 때는 병 입구가 작업자 쪽을 향하지 않도록 하십시오.

황산을 물에 희석할 때는 항상 천천히 넣으십시오. 절대로 진한 황산에 물을 붓지 마십시오.

중화 반응을 하기 전에 진한 산이나 알칼리를 물에 희석한 다음, 해당 알칼리 또는 산 용액을 사용하여 중화 반응을 수행하십시오.

농축된 산이나 알칼리를 담았던 빈 용기는 완전히 비우고 물로 여러 번 헹군 다음 일반적인 세척 절차를 거쳐야 합니다.

산성인 경우-알칼리 화상을 입은 경우, 즉시 흐르는 물에 화상 부위를 충분히 씻어내십시오. 눈에 튀었을 경우, 수돗물을 다량으로 빠르게 헹궈내십시오. 화상의 정도나 눈에 닿았는지 여부와 관계없이, 헹굼 후 즉시 의료진의 진료를 받으십시오.

2.3 가스의 안전한 취급

실험용 가스는 고압을 통해 공급됩니다.-압력 실린더 또는 가스 파이프라인. 특정 가스를 혼합하면 연소 또는 폭발이 발생할 수 있습니다.

가스 실린더는 색깔이 있습니다.-실린더에는 가스를 식별할 수 있도록 코드가 부여되고 라벨이 부착되어 있습니다. 실린더는 고압의 가스를 저장하며, 새로 채워진 실린더는 약 150psi에 달합니다. kg/cm²보관 및 사용 시에는 특별한 안전 예방 조치가 적용됩니다.

여름철에는 가스통을 직사광선에 노출시키지 마십시오. 인화성 물질과 점화원을 가스통에서 멀리하십시오.-저장 구역.

접촉 시 연소 또는 폭발 반응을 일으키는 가스 쌍(예: 수소 및 산소 실린더)은 가스 누출로 인한 사고를 방지하기 위해 별도의 격리된 공간에 보관해야 합니다.

실린더 가스를 완전히 배출하지 마십시오. 실린더 내부에 일정량의 잔류 압력을 유지하십시오.

실린더 밸브와 렌치에 그리스가 묻지 않도록 하십시오.

수소를 사용할 때는 장비 내부의 공기를 불활성 가스로 제거하고, 시스템 전체에 누출이 있는지 점검하고, 역화 방지 장치를 설치해야 합니다.

2.4 독성 물질의 안전한 취급

실험에서 독성 화학 시약 및 화합물을 다룰 때 중독을 예방하십시오. 핵심 안전 수칙은 다음과 같습니다.

흄 후드 안에서 작업을 수행하십시오. 폐기물 잔류물 및 폐액은 지정된 안전 장소에 ​​폐기하기 전에 처리하십시오.

호흡기 보호구와 보호 장갑을 착용하십시오. 독성 물질과의 피부 접촉 및 경구 섭취를 절대적으로 피하십시오.

실험을 마친 후에는 장갑을 벗기 전에 물로 깨끗이 헹구십시오.