Лекция № 01 (фхомнт очень много лекций часть 1)

МГТУ им. Н.Э. Бауманакаф. ИУ4Доцент Резчикова Е.В.Физико-химические основымикро и нанотехнологийЛекция № 01Основные технологические группы процессов впроизводстве ЭСполучение заданной конфигурациитехнологических структурных элементовМонтаж электронных компонентов на платыНанонити ZnO, прикрепленные кзолотым меткамСТМ-изображение участка матрицы с нанотранзисторами на основе нитей ZnOКЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ПО ТРИЗУДАЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВОчистка поверхностей изделий РЭАи ЭВАОчистка поверхностей изделий РЭА и ЭВА 
• Технологически чистой считается поверхность, накоторой концентрация загрязнений не препятствуетвоспроизводимому получению заданных параметровприборов и микросхем и их стабильности.• От качества очистки зависит качество последующихопераций, например, нанесение покрытий,термообработка, фотолитография, легирование и т.д.Известно, что современные тех.

процессы изготовленияСБИС состоят из нескольких сотен операций, средикоторых почти половина — очистка и травление.• Методика очистки зависит от характера загрязненнойповерхности.Типичные загрязнения поверхности изделийВиды загрязненийЭлектротехническое производство —пропиточные лаки, флюсы, эмали,графитовые смазки.В микроэлектронном производстве —абразивные и клеящие материалы,пыль в производственномпомещении, технологические среды,органические и неорганическиереагенты, вода, а также связанные сучастием человека в производстве:одежда, эпителий, косметика,бактерии, вирусы, отпечатки пальцевоператора.Электронная промышленность —следы кислот и щелочей, остаткифлюсов, выплески припоев.В оптической промышленности —клеевые смолы, канифоль, тальк,бакелитовый лак, воск.В механическом производстве —абразивы, СОЖ, металлическаяпыль, ржавчина, ржавчина исмазка, ржавчина и антикор.Удаление двух последних —довольно трудоемкий процесс.Главное условие — применяемые при очистке методы и составы должны быть инертны поотношению к обрабатываемым деталям и изделиям и не вызывать их разрушений.Растворители дляобезжириванияуглеводороды (бензол, толуол, ксилол)смеси углеводородов (бензин, лигроин, керосин, скипидар)спирты (метиловый, этиловый пропиловый, бутиловый)эфирыаминыкетоны (ацетон, метилэтил кетон, циклогексанон)хлорорганические соединения (четыреххлористый углерод)Бензин.

Легко воспламеняемая жидкость, получаемая при перегонке нефти.Плотность 0,73 г/см3.
Лигроин. С6Н14 - С8Н18 - бесцветная легко воспламеняющаяся жидкость(промежуточная фракция между бензином и керосином)
Бензол С6Н6 - бесцветная легко воспламеняющаяся жидкость. Плотность 0,87 г/см3.
Толуол С7Н8 - бесцветная прозрачная, легко воспламеняющаяся жидкость.Плотность 0,86 г/см3.
Этиловый спирт С2Н5ОН - прозрачная жидкость, имеющая плотность 0,78 г/см3.
Метиловый спирт СН3ОН - прозрачная жидкость, получаемая из древесины иимеющая плотность 0,79 г/см3.

Сильный яд.
Ацетон - СН3СОСН3 - прозрачная бесцветная легко воспламеняющаяся жидкость.Плотность 0,79 г/см3.
Четыреххлористый углерод CСl4 - бесцветная негорючая жидкость, имеющаяплотность 1,59 г/см3.Вода• Вода - бесцветная жидкостьбез вкуса и запаха — являетсясамым распространеннымвеществом в природе ипредставляет собойхимическое соединение 11,2%водорода и 88,8% кислорода.Температура замерзания воды0о С, а кипения 100оС.Наибольшую плотность,равную 1 г/см3 вода имеет при4оС и давлении 105 Па.Разновидности воды для очистки изделийВодопроводная водаДля очисткимеханическихдеталейДистиллированная водаДеионизованная водаВ производствепечатных плат,узлов микросхемФинишная отмывкавмикроэлектроникеДистиллированная вода, получаемая многократной дистилляцией содержитнебольшое количество примесей (сухой остаток равен 5 мг/л), и ее электрическоесопротивление не превышает100 кОм .

см.Обеспечивает высокую чистотуполучаемого дистиллята, удобен инадежен в работе. Имеет двойнуюзащиту от перегрева, блокировку«сухого» запуска, дренажный кран дляпромывки. Нагревательный элементзаключен в кварцевую оболочку. 

Производительность: 4 литра в час.


pH дистиллята: 5.0 – 6.5. 
Аппарат для получениядистиллированной водыДеионизованную воду получают методом ионного обмена, сущность которогосостоит в том, что в системе вода — ионит происходит обмен ионами. В качествеионитов используют различные ионообменные смолы.Mg++Cl-Na+Cu++Fe++(+)SO4- -K+CO3- -Ca++В воде всегдасодержатсякатионы железа,меди, кальция,магния, натрия,калия и анионыхлоридов,сульфидов,бикарбонатов.Виды деионизованной водыАА используется дляпромывки пластин сp-n переходами.Вода марки А имеетудельноесопротивление 20Мом .

см,ББ применяется дляподложек ГИС,нейтральных идиэлектрическихпокрытий ИС и т.п. Водамарки марки Б имеетудельное сопротивлениеоколо 1 Мом . см.Для очистки воды от ионов используют катионитовые (КУ-1, КУ-2, КУ-8-4с,КБ-4П2) и анионитовые (АВ-16, АВ-17, АВ-20, АВ-17-8-4с) смолы.1. Исходная водапоследовательнопроходит параллельноработающиемногослойные, угольныеи барьерные фильтры2. Вода после обработкиингибиторами дляпредотвращенияосадкообразования наповерхности мембрансолей жёсткости подаётсяпод давлением намембранную установкуОВОД, где происходитобессоливание воды наобратноосмотическихэлементах серии ЭМО3. Обессоленная водаподаётся на ионообменныефильтры (фильтр скатионообменной смолой вН+ форме, фильтр санионообменной смолой вOH- форме, фильтрсмешанного действия) дляглубокой деионизацииМетоды очистки и травления поверхности изделийСухиеЖидкостныеФизическиеХимическиеОбезжиривание вОбезжиривание в перекисно-аммиачныхорганическихр-храстворителяхУдаление ионов вперекисноаммиачных р-хПромывка вводеКислотное ищелочноетравлениеФизическиеХимическиеОтжигГазовоетравлениеИонноетравлениеПлазмохимическоетравлениеПримеры операций очистки поверхностей:• Неорганическиезагрязнения впростейшем случаеудаляют тканью дляпротирки, ручнойщеткой,гидромеханическойочисткой или сдуваютструей сжатого воздуха,в некоторых случаяхструей очищенного азота• Органические загрязненияможно удалять путемтермической обработки.При этом они разлагаются собразованием атомовуглерода.Вотдельных случаях такудаляют и физическиезагрязнения (выжиганиеметаллической стружки изрезьбовых отверстий).Примеры операций очистки поверхностейУдаление органических загрязнений в растворителях производится в такомпорядке:1.

В неполярных или слабополярных растворителях(бензоле, толуоле,четыреххлористомуглероде, некоторыхфреонах) отмываютнеполярные загрязнения2. В спиртах, ацетоне,трихлорэтане отмываютполярные загрязненияПримеры операций очистки поверхностейРаствор длятравленияХимические загрязненияудаляют в таких средах:• кислотах, часто в смеси ссильными окислителями;• комплексообразователях• поверхностно-активныхвеществахВытяжнойшкафОбрабатываемая детальОборудованиеШкаф вытяжной типа 2ШВ-2ФСостав раствора для травления подложкиВода дистиллированная, л …… до 1.0Гидроокись калия, кг ..…………. 0,7Моноэтаноламин, л ……………… 0,6Триэтаноламин, л ………………… 0,1МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОБЕЗЖИРИВАНИЯФизическое обезжиривание - это растворениеорганических загрязнений в горячих или кипящихорганических растворителях.При этом молекулы жиров, отрываясь от поверхностипластин, равномерно распределяются в объемерастворителя.Одновременно происходит обратный процесс —адсорбция молекул жира очищенной поверхностью.1.

Унести чистую пластину в другое место2. Прогнать человечков с комками жира прочьДля снижения интенсивности адсорбции используют каскадный метод отмывки. Приэтом кассета с пластинами поочередно переносится из нижней ванны 2 в верхнююванну 5. Таким образом, при очистке соблюдается принцип “бесконечногоразбавления” и чистый растворитель не смешивается с загрязненным, которыйпостепенно вытесняется в отстойник 8, а из него в перегонный куб 6.314562ВодаПар897Схема установки дляобезжиривания пластин скаскадными ваннами1 — напорный бак; 2, 4, 5, —нижняя, средняя и верхняя ванны;3 — охлаждающий змеевик; 6 —перегонный куб; 7 —подогреватели; 8 — отстойник; 9— насос.МЕТОДЫ ФИЗИЧЕСКОГО ОБЕЗЖИРИВАНИЯПринцип “бесконечного разбавления” соблюдается и при очистке пластин в парахрастворителя.1237456Схема установки очистки впарах растворителя1 — кассета с пластинами;2 — пары растворителя;3 — корпус;4 — растворитель;5 — слой загрязнений;6 — нагреватель;7 — предохранительный клапан• Пластины 1 и 2 помещают в рабочую камеру в корпусе 3,куда из перегонного куба поступают пары 2 кипящегорастворителя, которые конденсируются на очищаемыхповерхностях.

Капли конденсата, стекая с поверхностипластин, уносят загрязнения. При этом пластинынепрерывно омываются свежим чистым конденсатом, азагрязненный стекает вниз.• Такую очистку производят в парах изопропилового спирта,фреона-113 или хлорированных углеводородов. Наиболееэффективна очистка в фреоне-113 — негорючей инетоксичной жидкости, имеющей температуру кипения47,6оС и плотность 1,57 г/см2. Недостатки: значительныепотери растворителя из-за испарения и необходимостьвысокой герметичности установок.Методы химического обезжириванияпроизводят в составах, разрушающих молекулы жира и недействующих на обрабатываемый материал.Благодаря этому процесс десорбции (обратный адсорбции)молекул жира очищенной поверхностью исключается.Для химического обезжиривания используют горячий (75— 80оС) перекисно-аммиачный раствор, состоящий изводного раствора, перекиси водорода Н2О2 (пергидроль)и гидроксида аммония NH4OH.Атомарный кислород, выделяющийся при нагревепергидроли, окисляет как органические, так инеорганические загрязнения, а щелочь ускоряетреакцию разложения Н2О2, омыляет или эмульгируетжиры, а также связывает в хорошо растворимыекомплексы ионы некоторых металлов.ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИДля повышения эффективности очистки используютразличные методы интенсификации.

При этомускоряются более медленные стадии процесса(например, подвод свежего реагента в зонуобработки, отвод продуктов химической реакцииот обрабатываемой поверхности), обеспечиваетсядесорбция атомов или ионов с поверхностиизделия. Используются и другие полезныересурсы технологии.Конец темы.