Предыдущая страница реферата | 3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13 | Следующая страница реферата

При работе с хлорорганическими растворителями нельзя допускать попадание в них воды, так как происходит гидролиз — взаимодействие растворителя с водой с образованием соляной кислоты, в присутствии которой процесс разложения хлорорганических растворителей протекает более интенсивно. Характерный запах соляной кислоты является сигналом о наличие в растворителе воды. Гидролиз резко снижает растворяющую способность хлорированных углеводородов, и на очищаемой поверхности остаётся большое количество трудноудалимых ионов хлора.

Отмывка в кислотах и щелочах.

Отмывку в кислотах применяют для очистки поверхности от атомов, ионов металлов, а также оксидов , сульфидов, нитридов и других химических соединений , растворимых в них. Для очистки поверхностей применяют как минеральные, так и органические кислоты , а также кислотные растворы, в состав которых входят поверхностно-активные вещества для отмочки загрязнений, растворимые в воде органические растворители и травильные ингибиторы, предупреждающие растворение полупроводникового материала. В кислотных растворах одновременно удаляются оксиды и жировые загрязнения , при этом очень интенсивно выделяются газы , которые образуются при взаимодействии кислот с загрязнениями. На производстве кислотной обработке, как правило, предшествует обезжиривание в органических растворителях.
После кислотной обработке на поверхности полупроводникового материала остаётся очень много трудноудалимого кислотного остатка.

Обработка щелочами применяют для удаления жировых и некоторых других трудноудалимых загрязнений (графит, полировальные пасты). Жировые загрязнения подразделяются на омыляемые (жиры растительного и животного происхождения) и неомыляемые (минеральные масла). Под воздействием щелочей омыляемые жиры разлагаются (омыляются) с образованием растворимых в воде солей и жирных кислот(стеариновой, олеиновой) и глицерина, а неомыляемые не разлагаются , но могут образовывать эмульсии.

Щелочные растворы должны хорошо смачивать поверхность, эффективно растворять омыляемые жиры, разрушать нерастворимые загрязнения на мелкие частицы и переводить их в состояние эмульсии, легко смываться водой после очистки , и не разрушать поверхности обрабатываемых изделей и не вызывать коррозии оборудования.

Обработку в щелочных раствора обычно проводят при температуре от 70 до 90 С в течение 2–10 минут. Повышение температуры способствует эффективности очистки. Перемешивание раствора в начале обработке не оказывает заметного влияния на качество очистки, поэтому рекомендуется производить по истечении некоторого времени. Отмывку в кислотах и щелочах выполняют погружением, распылением, электролитически, а также в ультразвуковых ваннах.

Отмывка во фреонах.

Отмывка во фреонах обеспечивает высокую степень чистоты поверхности экономичность процесса. Это обусловлено хорошей способностью фреонов растворять различные загрязнения ( в том числе жиры и масла) и их низким поверхностным натяжением, позволяющим легко проникать в различные углубления и быстро испаряться с поверхности после обработки. Кроме того, фреоны не взаимодействуют со всевозможными защитными покрытиями, имеют низкую температуру кипения (что существенно снижает затраты энергии на кипячение и дистилляцию), чисты и стабильны, безвредны, негорючи. Они нерастворимы в воде с ней эмульсии типа «масло» в воде; их смеси со спиртами обладают повышенной растворяющей способностью, а смеси с водой и поверхностно-активными веществами обеспечивают тонкую очистку неметаллических изделий.

Разработано несколько способов отмывки полупроводниковых пластин во фреонах, среди которых наиболее широко применяется два способа. При первом способе пластины предварительно очищают в ультразвуковой ванне в смеси фреона с поверхностно-активными веществами и водой, удаляют адсорбированные молекулы поверхностно-активного вещества в чистом кипящем фреоне, проводят ультразвуковую обработку в чистом фреоне, чтобы удалить остаточные следы поверхностно-активного вещества, и окончательную обработку и сушку в парах фреона. Полная обработка продолжается 7–10 минут. Все операции, кроме первой, выполняются на стандартной установке ультразвуковой очистки, а первую в дополнительной ультразвуковой ванне.

При втором способе пластины обрабатывают в моюще-обезжиривающей смеси 1 мин, прополаскивают в изопропиловом спирте 1 мин, обрабатывают в ультразвуковой ванне в кипящем изопропиловом спирте и сушат в его парах, отмывают кистями в деионизованой воде, а затем обрабатывают в кипящем фреоне и его парах. Полная обработка продолжается 7–10 минут.

Моюще-обезжириваюшая смесь содержит фреон-113, неионогенное поверхностно-активное вещество синтанол, плавиковую кислоту и воду и представляет собой двухфазную эмульсию. Молекулы поверхностно-активного вещества располагаются на границе капель воды, эмульгированных во фреоне.
Адсорбция молекул поверхностного вещества на границе двух фаз (воды и фреона) резко уменьшает поверхностное натяжение фреона , чем объясняется высокая очищающая способность смеси. Способность Коллоидных образований молекул поверхностно-активного вещества (мицелл) захватывать водо- нерастворимые загрязнения обеспечивает длительную способность смеси к очистке. Наличие в смеси воды позволяет удалять растворимые в ней минеральные соли. Плавиковая кислота обеспечивает удаление поверхностных оксидных плёнок и ионных загрязнений. Сначала смесь перемешивают до образования пены и обрабатывают в ней кремниевые пластины, помещенные в кварцевую кассету, периодически извлекая кассету из ванны и вновь погружая.

Преимущества отмывки во фреонах такова:
. исключаются операции , при которых используются концентрированные неорганические кислоты, щелочи, а так же токсичные и огнеопасные органические растворители;
. На заключительной стадии не требуется промывка деионизованной водой;
. обеспечивается высокая производительность труда и экономичность, так как фреон легко очищается дистилляцией и может повторно использоваться в процессе отмывки;
. может применяться на различных этапах изготовления полупроводниковых приборов и микросхем (перед оксидированием, диффузией, нанесения фоторезиста, напылением металлических плёнок);
. может использоваться для очистки стёкол, керамики, ситала и других материалов.

Отмывка водой.

После отмывки в щелочах и кислотах или травлении на поверхности изделий остаётся некоторое количество загрязнённого моющего раствора (травителя), который удаляют отмывкой в деионизованной воде. На процесс отмывки оказывают влияние количество загрязнений , переносимых в ванну для прополаскивания, температура и интенсивность перемешивания воды, а также способ отмывки.
Отмывку водой выполняют погружением или прополаскиванием, в потоке или струе. Гидромеханическим способом или в ультразвуковых ваннах.
Отмывка погружением. Отмывку погружением обычно выполняют при мелкосерийном производстве. Для повышения эффективности процесса воду подогревают и перемешивают. Детали при загрузке в ванну не должны касаться её стенок или нагревателей ( если они имеются) и их не следует глубоко погружать , так как нижние слои воды как правило , более загрязнены. Чтобы исключить возможность повторного осаждения загрязнений на поверхность деталей, необходимо регулярно менять воду и промывать ванну.
Качество очистки погружением невысоко, так как загрязнения, перешедшие с отмываемых деталей в воду, могут повторно осаждаться на поверхность полупроводниковых деталей. Этот метод как правило используется на первоначальных стадиях для сильнозагрязнённых деталей. Основным достоинством является его простота.
Отмывка в потоке многокаскадных ваннах.
Такая отмывка обеспечивает постоянный отвод загрязнений от очищаемой поверхности и снижает их концентрацию в промывочной воде. Детали переносят последовательно из одной ванны в другую в направлении, противоположному движению потока воды. Расход деионизованой воды в многокаскадный ваннах намного превышает расход в одноступенчатых ваннах. Продолжительность промывки в последней ванне определяют по выравниванию удельным сопротивлением воды на входе и на выходе из неё.
Струйная промывка (струёй жидкости, направленной под давлением на поверхность очищаемого изделия).
Струйная промывка эффективней отмывки в проточных ваннах. Время удаления загрязнений в проточной воде 5–20 минут, а при струйном методе — 1–5 минут.
Важными факторами процесса струйной отмывки являются давление, объём и температура подаваемой жидкости. Обычно жидкость подают под давлением
50–400 кПа через специальные наконечники – сопла, что повышает эффективность отмывки, однако возрастает опасность механического повреждения образцов и усиливается процесс пенообразования. Образование пены нежелательно, так как она снижает скорость и качество обработки.
Увеличение объёма подаваемой жидкости обеспечивает более быстрое и полное удаление загрязнений.
Струйную отмывку выполняют в закрытых камерах, оборудованных системой многократной циркуляции промывочной жидкости. Для улучшения очистки жидкость подогревают до 50–70 С. Полупроводниковые пластины помещают на вертикальные диск центрифуги, имеющей частоту вращения 200–600 об/мин.
Возникающие при вращении центробежные силы способствуют удаления загрязнений с поверхности пластин. Вертикальное расположение пластин исключает возможность попадания на них капель промывочной воды после ограничения отмывки.
Гидромеханическая отмывка – это комплексный способ удаления микроскопических загрязнений с полированной поверхности пластин проточной водой и мягкими вращающимися щётками или кистями. Кисти изготовляют из беличьего меха, а щётки из искусственных материалов (капрона, нейлона).
Крепление пластин осуществляется вакуумным присосом. Деионизованную воду подают на пластины под давлением 50–200 кПа. При расходе воды на 1Л/ мин длительность процесса 5–7 минут. Предварительно, чтобы ослабить связи загрязнений с поверхностью и облегчить из механическое удаление, пластины обрабатывают в кислотах или растворителях.
Основные недостатки гидромеханической отмывки является загрязнение кистей и щёток и, следовательно, перенос загрязнений с одной партии обрабатываемых пластин на другую. Поэтому кисти и щётки надо регулярно промывать, а это трудоёмко.

Отмывка в ультразвуковых ваннах.

Применение ультразвуковых колебаний значительно повышает эффективность обезжиривания, травления и промывки деталей в моющих растворах и воде. При распространении ультразвуковых волн в жидкости возникают так называемые звуковые (акустические) потоки, которые имеют вихревой характер и скорость распространения до сотен сантиметров в секунду, интенсивно перемешивают жидкость и способствуют очистке поверхности. Однако наиболее важным фактором воздействием ультразвуковых колебаний на жидкую среду является возникновение кавитации.

Кавитация обусловлена наличием в реальных жидкостях множества микроскопических газовых пузырьков и мельчайших твёрдых частиц, которые служат её центрами и зародышами. Под действием ультразвукового поля газовые пузырьки периодически расширяются и сжимаются , а некоторые захлопываются — кавитируют. Кавитация возникает при колебании пузырьков определённого диаметра. Так, достаточно крупные пузырьки под действием ультразвуковых колебаний попеременно сжимаются и расширяются, не захлопываясь, поднимаются на поверхность жидкости и выделяются из неё. В то время как пузырьки диаметром меньше 60 мкм также не захлопываются, но, совершая колебательные движения, оказывают очищающее действие на поверхность полупроводниковых пластин как своеобразные механические скребки. При захлопывании пузырьков возникают мгновенные местные давления, достигающие десятков тысяч килопаскалей, которые отрывают от поверхности адсорбируемые загрязнения.

Процессы удаления в ультразвуковом поле растворимых и нерастворимых загрязнений протекают по-разному. При очистке от растворимых загрязнений главную роль играет перемещение моющей жидкости. При этом акустические потоки ускоряют процесс растворения загрязнений и обеспечивают быстрый отвод их от очищаемой поверхности. При очистке нерастворимых загрязнений главную роль играет из механическое разрушение в результате кавитации. При этом под действием высоких давлений, возникающих при захлопывании пузырьков, происходит растрескивание плёнок поверхностных загрязнений и частичное отслаивание их от очищаемой поверхности. Колеблющиеся газовые пузырьки проникают под отслоившиеся плёнки , отрывают их от поверхности и частицы загрязнений уносятся акустическим потоками.

Важным преимуществом ультразвуковой обработки является способность кавитационных пузырьков проникать в глубокие поры и канавки деталей сложной конструкции и конфигурации, которые не поддаются очистке никакими другими способами.

Эффективность ультразвуковой очистке зависит от частоты и мощности ультразвуковых колебаний, температуры и состава раствора, степени и характера загрязнений, а также времени обработки.

Наиболее интенсивно ультразвуковая обработка происходит при частотах
20–40 кГц. Это объясняется тем , что при таких частотах газовые пузырьки имеют большие размеры и при кавитации выделяют больше энергии. Кроме того, под действием этих частот вибрируют и сами образцы, что также способствует очистке их поверхности. При частотах ниже 20 кГц звук становиться слышным , поэтому их не применяют.

Для очистки малогабаритных и легкодиформируемых изделий предпочтительны ультразвуковые колебания частотой около 400кГц, так как при низких ультразвуковых частотах образцы могут деформироваться или разрушиться. При высоких ультразвуковых колебаниях очистка происходит под действием вихревых акустических потоков , кавитация отсутствует вибрация обрабатываемых образцов незначительна.

Повышение частоты колебаний уменьшает длину звуковой волны и, следовательно, увеличивает ее проникающую способность. Поэтому высокочастотные ультразвуковые колебания обеспечивают высокое качество очистки изделий, имеющих отверстия, канавки и другие углубления; кроме того, значительно уменьшается масса и размеры ультразвуковых генераторов.

При частотах около 400 Гц эффективность очистки сохраняется на достаточно большом расстоянии от источника колебаний , в то время как при низких она резко падает с увеличением этого расстояния, что вызвано значительными поглощением ультразвука вследствие кавитации.

С увеличением мощности ультразвуковых колебаний возрастает интенсивность кавитации и повышается эффективность очистки. Однако, при слишком большой мощности из-за резкого возрастания интенсивности кавитации в непосредственной близости от источника колебаний увеличиваются потери ультразвуковой энергии, что снижает эффективность очистки. Слишком высокая мощность ультразвуковых колебаний может привести также к механическому повреждению обрабатываемых изделий и эрозии поверхности.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: архитектура реферат, проблема дипломной работы, физика и техника.





Предыдущая страница реферата | 3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13 | Следующая страница реферата