In de halfgeleiderindustrie-Bij experimenten met apparaatprocessen verwijst chemische reiniging naar het verwijderen van diverse schadelijke onzuiverheden of olieverontreinigingen die geadsorbeerd zijn op de oppervlakken van halfgeleiders, metalen materialen en laboratoriuminstrumenten. Reiniging maakt gebruik van chemische reagentia en organische oplosmiddelen om chemische reacties en oplossende effecten teweeg te brengen met onzuiverheden en olieverontreinigingen die geadsorbeerd zijn op de oppervlakken van de werkstukken. Fysische methoden zoals ultrasone reiniging, verwarming en vacuümpompen kunnen ook worden toegepast om onzuiverheden van de werkstukoppervlakken te desorberen. De werkstukken worden vervolgens gespoeld met grote hoeveelheden van een hoge concentratie oplosmiddel.-puurheid heet-En-Gebruik koud, gedemineraliseerd water om de oppervlakken schoon te maken.
1.1 Belang van chemische reiniging
Chemische reiniging is vereist voor elk experiment in procestesten. De kwaliteit van de chemische reiniging heeft een cruciale invloed op de experimentele resultaten. Onjuiste reiniging kan leiden tot mislukte of slechte resultaten.-kwalitatief hoogwaardige experimentele resultaten. Daarom is inzicht in de functies en principes van chemische reiniging essentieel voor succesvolle procesexperimenten.
Zoals algemeen bekend is, is een belangrijke eigenschap van halfgeleiders hun hoge gevoeligheid voor onzuiverheden. Zelfs sporen van onzuiverheden in de onderdelen kunnen al problemen veroorzaken.-per-Doping op miljoenenniveau kan de fysische eigenschappen van halfgeleiders veranderen. Deze eigenschap wordt gebruikt om halfgeleiderapparaten met diverse functies te fabriceren door middel van doping. Deze eigenschap brengt echter ook uitdagingen met zich mee voor halfgeleiders.-Experimenten met apparaatprocessen. Chemische reagentia, verwerkingsgereedschap en reinigingswater kunnen allemaal bronnen van schadelijke verontreinigingen zijn. Zelfs onberispelijke halfgeleiderwafers zullen na langdurige blootstelling aan de omgevingslucht merkbare verontreinigingen vertonen. Chemische reiniging verwijdert schadelijke verontreinigingen en zorgt voor schoon silicium.-waferoppervlakken.
1.2 Omvang van de chemische reiniging
Chemische reiniging valt hoofdzakelijk onder drie categorieën:
Reiniging van siliconen-waferoppervlakken;
Reiniging van metalen materialen (bijv. wolfraamfilamenten voor verdampingselektroden, molybdeenplaten voor verdampingsdragers, aluminiumlegeringen voor verdampingsbronnen, chroom voor chroom)-maskerfabricage);
Reinigen van gereedschap en voorwerpen (bijv. metalen pincetten, kwartsbuizen, glazen containers, grafietvormen, plastic en rubberproducten).
1.3 Soorten verontreinigende onzuiverheden op silicium-Waferoppervlakken
(1) Moleculair-Type onzuiverheidsadsorptie
Typische moleculaire-vormen verontreinigingen die geadsorbeerd zijn op silicium-Waferoppervlakken bevatten natuurlijke of synthetische vetten, harsen en oliën. Onzuiverheden die tijdens het snijden, slijpen en polijsten van het substraat worden geïntroduceerd, vallen meestal in deze categorie. Andere bronnen zijn vingerafdrukken, fotolakresten en achtergebleven organische stoffen.-oplosmiddelafzettingen.
Moleculair-Onzuiverheden van dit type worden meestal fysiek geadsorbeerd en gebonden aan silicium.-Waferoppervlakken hechten zich aan elkaar door elektrostatische aantrekking. Moleculen van vetten, harsen en oliën zijn over het algemeen niet-elektrostatisch.-Polair. De binding ontstaat door aantrekking tussen neutrale onzuiverheidsmoleculen en onverzadigde restkrachten van siliciumatomen aan het oppervlak. Deze interactie is equivalent aan van der Waals-krachten tussen moleculen in moleculaire kristallen. Zulke aantrekkingskrachten zijn relatief zwak en nemen snel af met toenemende intermoleculaire afstand. Het effectieve interactiebereik is ongeveer 2-3×10⁻⁸cm (2-3 Å), vergelijkbaar met moleculaire diameters. Vandaar moleculair-Onzuiverheden van een bepaald type kunnen relatief gemakkelijk worden verwijderd.
Een ander belangrijk kenmerk is dat de meeste moleculaire-Soorten verontreinigingen zijn water-onoplosbare organische verbindingen. Hun adsorptie maakt silicium-De oppervlakken van de wafers zijn hydrofoob, wat effectief contact tussen gedemineraliseerd water en zuur belemmert.-alkalische oplossingen en waferoppervlakken. Dit voorkomt dat reagentia reageren met oppervlaktedeeltjes en remt effectieve chemische reiniging.
(2) Ionisch-Type onzuiverheidsadsorptie
Gemeenschappelijk ion-vormen onzuiverheden geadsorbeerd op silicium-waferoppervlakken omvatten K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, H⁺, OH⁻, F⁻, Cl⁻, S²⁻, CO₃²⁻enzovoort. Deze onzuiverheden zijn afkomstig uit diverse bronnen: omgevingslucht, keukengerei en apparatuur, chemische stoffen, lage concentraties.-Zuiver gedeïoniseerd water, leidingwater, uitgeademde lucht en zweet van de operator.
Ionische-Adsorptie van dit type behoort grotendeels tot chemisorptie. Onzuiverheidsionen binden zich aan waferoppervlakken door middel van chemische bindingen.-bindingskrachten. De evenwichtsafstanden tussen onzuiverheidsionen en oppervlakteatomen zijn extreem kort, waardoor geadsorbeerde ionen als onderdeel van het siliciumrooster kunnen worden beschouwd. Chemisch geadsorbeerde ionische onzuiverheden kunnen fungeren als vangcentra: sommige binden vrije roosterelektronen en dienen als acceptoren; andere vangen vrije gaten en functioneren als donoren. Door de sterke chemisorptiekrachten is het verwijderen van ionische onzuiverheden veel moeilijker dan het verwijderen van moleculaire verontreinigingen.
(3) Atoom-Type onzuiverheidsadsorptie
Atoom-Oppervlakteverontreinigingen bestaan voornamelijk uit metaalatomen zoals goud, zilver, koper, ijzer en nikkel. Deze metaalatomen worden meestal gevormd door reductieve verplaatsingsreacties in zure etsmiddelen en zetten zich af op silicium.-waferoppervlakken.
Atoom-Adsorptie van dit type vertoont de sterkste bindingskracht en is het moeilijkst te verwijderen. Zware-Metaalatomen zoals goud en platina reageren nauwelijks met gewone zuren en basen. Daarom zijn speciale reagentia zoals koningswater nodig om oplosbare complexen te vormen. De gevormde metaalcomplexen worden vervolgens weggewassen met een hoge concentratie oplosmiddel.-Gezuiverd gedeïoniseerd water.
1.4 Algemeen silicium-Waferreinigingsprocedure
Zoals hierboven geanalyseerd, moleculair-Type onzuiverheden zijn relatief gemakkelijk te verwijderen. Achtergebleven moleculaire verontreinigingen kunnen ionische signalen maskeren.-en atomisch-onzuiverheden van een bepaald type kunnen de verwijdering ervan belemmeren. Daarom moeten moleculaire verontreinigingen eerst volledig worden verwijderd tijdens het siliciumproces.-Chemische reiniging van wafers.
Ionische-en atomisch-Onzuiverheden van dit type worden chemisch geadsorbeerd met een sterke oppervlakteaffiniteit. Atoomverontreinigingen zijn normaal gesproken in lage hoeveelheden aanwezig en inert ten opzichte van gangbare zuren en basen; ze kunnen alleen worden opgelost met koningswater of zure waterstof.-Peroxideoplossingen. Koningswater en zure waterstofperoxide lossen ook ionische onzuiverheden op. De standaardwerkwijze maakt gebruik van zuur.-Alkalische oplossingen of alkalische waterstofperoxide worden eerst gebruikt om ionische onzuiverheden te verwijderen. Resterende ionische verontreinigingen en atomaire onzuiverheden worden vervolgens verwijderd met koningswater of zure waterstofperoxide. Een laatste spoeling met een hoge concentratie waterstofperoxide volgt.-Gezuiverd gedeïoniseerd water maakt het proces compleet.
Samenvattend kan worden gesteld dat het algemene silicium-De reinigingsvolgorde van de wafer is: Ontvetten→Ionverwijdering→Atoom-verwijdering van onzuiverheden→Gedeïoniseerd-Afspoelen met water.
Siliciumwafers moeten vóór elk experiment chemisch worden gereinigd. De oppervlaktecondities verschillen echter van run tot run. Reinigingsmiddelen en prioriteiten variëren daarom dienovereenkomstig. Praktische reinigingsworkflows zijn flexibel. Concrete methoden en stappen moeten per geval worden bepaald.-by-Op basis van de daadwerkelijke schoonmaakwerkzaamheden, per geval.-effectvereisten.
1.5 Reinigingsbehandeling voor gangbare metalen en keukengerei
Metalen materialen en laboratoriuminstrumenten zijn belangrijke bronnen van silicium.-Waferverontreiniging. Grondige reiniging van metalen en gereedschappen is verplicht om waferverontreiniging te voorkomen.-Oppervlaktereiniging. Het algemene reinigingsprincipe voor metalen en keukengerei is: verwijder eerst vetresten; voer etsen of wassen uit met zuren, basen, reinigingsoplossingen of koningswater; en sluit af met grondig spoelen met een hogedrukreiniger.-Gezuiverd gedeïoniseerd water.
2 Veiligheidskennis
Bij experimenten worden vaak diverse chemicaliën en gassen gebruikt, waaronder brandbare, explosieve, giftige en corrosieve zuren.-Alkalische stoffen. Onjuist gebruik kan ongelukken veroorzaken. Preventieve maatregelen moeten prioriteit krijgen. Blijf kalm als er een ongeluk gebeurt en neem onmiddellijk de juiste corrigerende maatregelen.
2.1 Veilig omgaan met organische oplosmiddelen
Veelgebruikte organische oplosmiddelen zijn onder andere tolueen, aceton, ethanol, methylethylketon, trichloorethyleen en tetrachloorkoolstof. De meeste organische oplosmiddelen zijn brandbaar en ontbranden bij hoge temperaturen.-Bewaar ze op een koele plaats, uit de buurt van ontstekingsbronnen, bij lage temperaturen of open vuur.-Badverwarming heeft de voorkeur wanneer verwarming nodig is. In geval van brand, blus de vlammen met een vochtige doek, fijn zand of kool.-kooldioxide blussers, koolstofdioxide blussers-Gebruik tetrachloortetrachlorideblussers of schuimblussers. Gebruik nooit water of water.-basiszuur-alkalische blusmiddelen.
Organische oplosmiddelen zijn vluchtig en hebben verschillende gradaties van toxiciteit. Alle werkzaamheden dienen te worden uitgevoerd in zuurkasten met voldoende ventilatie.
2.2 Veilig omgaan met zuren en basen
Experimenten maken gebruik van sterke-zure oplossingen zoals zwavelzuur, salpeterzuur, zoutzuur, fluorwaterstofzuur en koningswater, evenals sterke-Alkalische oplossingen, waaronder natriumhydroxide en kaliumhydroxide. Deze stoffen zijn zeer corrosief voor de menselijke huid en kleding, waardoor nauwgezette veiligheidscontrole noodzakelijk is.
Installeer effectieve ventilatie- en afzuigsystemen in ruimtes waar zure of alkalische dampen zich kunnen ophopen.
Operators dienen geschikte beschermende kleding te dragen, zoals rubberen handschoenen en ademhalingsmaskers.
Pipetteer zure of alkalische oplossingen nooit rechtstreeks met de mond; gebruik pipetten met een rubberen ballonnetje.
Wees voorzichtig tijdens het transport om te voorkomen dat flessen omvallen of breken. Richt de opening van de fles van het personeel af bij het openen van de verpakking.
Voeg zwavelzuur altijd langzaam toe aan water om het te verdunnen. Giet nooit water bij geconcentreerd zwavelzuur.
Voordat u neutraliseert, dient u geconcentreerde zuren of basen te verdunnen met water, waarna u de neutralisatie uitvoert met de overeenkomstige alkali- of zuuroplossingen.
Lege vaten die eerder geconcentreerde zuren of basen bevatten, moeten volledig worden leeggepompt, herhaaldelijk met water worden gespoeld en vervolgens aan de gebruikelijke reinigingsprocedures worden onderworpen.
In geval van zuur-Bij alkalische brandwonden dient u het aangetaste weefsel onmiddellijk met overvloedig stromend water te spoelen. Als er spatten in de ogen komen, spoel de ogen dan snel met grote hoeveelheden kraanwater. Zoek na het spoelen direct medische hulp, ongeacht de ernst van de brandwond of de blootstelling van de ogen.
2.3 Veilig omgaan met gassen
Experimentele gassen worden via hogedrukkanalen aangevoerd.-Drukcilinders of gaspijpleidingen. Het mengen van bepaalde gassen kan leiden tot verbranding of explosie.
Gasflessen hebben een bepaalde kleur.-Gecodeerd en gelabeld om de aanwezige gassen te identificeren. Cilinders bevatten gas onder hoge druk; nieuw gevulde cilinders bereiken een druk van ongeveer 150 kg/cm²Bij opslag en gebruik gelden speciale veiligheidsmaatregelen.
Vermijd in de zomer direct zonlicht op gasflessen. Houd brandbare materialen en ontstekingsbronnen uit de buurt van de gasfles.-opslagzones.
Bewaar gasparen die bij contact ontbrandend of explosief reageren (bijvoorbeeld waterstof- en zuurstofcilinders) in aparte, geïsoleerde ruimtes om ongelukken door gaslekkage te voorkomen.
Ontlucht de cilinders niet volledig; behoud een bepaalde restdruk in de cilinders.
Voorkom dat cilinderkleppen en sleutels vetvlekken krijgen.
Bij gebruik van waterstof dient de lucht uit de apparatuur te worden verwijderd met inert gas, het gehele systeem op lekken te worden gecontroleerd en terugslagbeveiligingen te worden geïnstalleerd.
2.4 Veilig omgaan met giftige stoffen
Voorkom vergiftiging bij het werken met giftige chemische reagentia en verbindingen tijdens experimenten. De belangrijkste veiligheidsprincipes zijn als volgt:
Voer werkzaamheden uit in zuurkasten. Behandel afvalresten en afvalvloeistoffen voordat u ze afvoert naar daarvoor bestemde veilige locaties.
Draag een ademhalingsmasker en beschermende handschoenen. Vermijd ten alle tijden huidcontact en inname van giftige stoffen via de mond.
Spoel de handschoenen grondig af met water voordat u ze na afloop van de experimenten uittrekt.
Geplaatst op: 30 juli 2026