化學(xué)的清洗與安全知識有哪些
有時候一些比較重要的且難以清洗零件部件類的東西就會使用到化學(xué)清洗方式，那么你知道有哪些化學(xué)清洗的知識嗎?以下是學(xué)習(xí)啦小編為你整理的化學(xué)清洗與安全知識，希望能幫到你。
化學(xué)清洗與安全知識
1 化學(xué)清洗
在半導(dǎo)體器件工藝實驗中.化學(xué)清洗是指清除吸附在半導(dǎo)體、金屬材料以及用具表面上的各種有害雜質(zhì)或油污。清洗方法是利用各種化學(xué)試劑和有機(jī)熔劑與吸附在被清洗物體表面上的雜質(zhì)及油污發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和溶解作用，或伴以超聲.加熱、抽真空等物理措施，使雜質(zhì)從被清洗物體的表面脫附(或稱解吸)，然后用大量高純冷熱去離子水沖洗，從而獲得潔凈的物體表面。
1.1 化學(xué)清洗的重要性
工藝實驗中每個實驗都有化學(xué)清洗的問題，化學(xué)清洗的好壞對實驗結(jié)果有嚴(yán)重的影響，處理不當(dāng)，則得不到實驗結(jié)果或?qū)嶒灲Y(jié)果不好。因此弄清楚化學(xué)清洗的作用和原理，對做好工藝實驗有著重要的意義。大家知道，半導(dǎo)體的重要特性之一是對雜質(zhì)十分敏感，只要有百萬分之一，甚至微量的雜質(zhì)，就會對半導(dǎo)體的物理性質(zhì)有所影響，我們就是利用這一特性，通過摻雜的方法.制作各種功能的半導(dǎo)體器件。但也由于這一特性，給半導(dǎo)體器件工藝實驗帶來麻煩和困難.所使用的化學(xué)試劑、生產(chǎn)工具，清洗用的水等都可能成為有害雜質(zhì)的沾污源.即使是清潔的半導(dǎo)體晶片，較長時間暴露于空氣之中.也會引入明顯的雜質(zhì)沾污?；瘜W(xué)清洗就是消除有害雜質(zhì)沾污，保持硅片表面清潔。
1.2 化學(xué)清洗的范圍
化學(xué)清洗主要包括三個方面的清洗，一是硅片表面的清洗;二是使用的金屬材料(如作蒸發(fā)電極用的鎢絲，作蒸發(fā)墊板用的鉬片、作蒸發(fā)源用的鋁合金，制鉻板用的鉻等)的清洗;三是所用工具、器皿(如金屬鑷子.石英管、玻璃容器、石墨模具、塑料和橡膠制品等)的清洗。
1.3 硅片表面沾污雜質(zhì)的類型
(1)分子型雜質(zhì)吸附
以分子形式吸附在硅片表面上的典型沾污雜質(zhì)，主要是天然或合成油脂、樹脂和油類等物質(zhì)。在襯底制備中的切、磨、拋引入的雜質(zhì)多屬于此種類型。此外，操作者手指上的油脂，光刻膠以及有機(jī)溶劑的殘渣等也均屬于這一類型。
分子型雜質(zhì)吸收的特點是它們與硅片表面的接觸通常是依靠靜電引力來維持，是一種物理吸附現(xiàn)象。由于天然或合成油脂、樹脂和油類的分子一般以非極性分子存在，它是靠雜質(zhì)的中性分子與硅片表面硅原子沒有被平衡的那部分剩余力相互吸引而結(jié)合的。結(jié)合的力與分子型晶體結(jié)構(gòu)中分子與分子間存在的范德瓦耳斯力是一樣的。這種吸引力比較弱，它隨著分子間距的增加很快被削弱，所以這種力所涉及的范圍只不過在2～3×10-8厘米(即2-3埃)左右，也就是象分子直徑那么大小的距離，因此要徹底清除這些分子型雜質(zhì)是比較容易的。分子型雜質(zhì)的另一個重要特點是，大多是不溶于水的有機(jī)化合物，當(dāng)它們吸附在硅片表面時將使硅片表面呈現(xiàn)疏水性，從而妨礙了去離子水或酸、堿溶液與硅片表面的有效接觸，使得去離子水或酸.堿溶液無法與硅片表面或其它雜質(zhì)粒子相互作用，因此無法進(jìn)行有效的化學(xué)清洗。
(2)離子型雜質(zhì)吸附
以離子形式吸附在硅片表面的雜質(zhì)一般有K+、Na+、Ga2+、Mg2+、Fe2+、H+、(OH)-、F-、Cl-、S2-、(CO3)2-等。這類雜質(zhì)的來源最廣,可以來自于空氣、用具和設(shè)備、化學(xué)藥品、純度不高的去離子水、自來水、操作者的鼻和嘴呼出的氣體、汗液等各個方面。
離子型雜質(zhì)吸附多屬于化學(xué)吸附的范疇，其主要特點是雜質(zhì)離子和硅片表面之間依靠化學(xué)鍵力相結(jié)合，這些雜質(zhì)離子與硅片表面的原子所達(dá)到的平衡距離極小，以至于可以認(rèn)為這些雜質(zhì)離子已成為硅片整體的一部分。根據(jù)化學(xué)吸附雜質(zhì)的性質(zhì)，有的可以是晶格自由電子的束縛中心，充當(dāng)電子的陷阱，起著受主的作用;有的可以作為自由空穴的束縛中心，起著施主的作用。由于化學(xué)吸附力較強，所以對這種雜質(zhì)離子的清除較之分子型雜質(zhì)困難得多。
(3)原子型雜質(zhì)吸附
以原子形式吸附在硅片表面形成沾污的雜質(zhì).主要是指如金、銀、銅、鐵、鎳等金屬原子。這些金屬原子一般是來自于酸性的腐蝕液，通過置換反應(yīng)將金屬離子還原成為原子而吸附在硅片表面。
原子型雜質(zhì)吸附力最強,比較難以清除。兼之金、鉑等重金屬原子不容易和一般酸、堿溶液起化學(xué)反應(yīng)，因此必須采用諸如王水之類的化學(xué)試劑，使之形成絡(luò)合物并溶于試劑中，然后才能用高純?nèi)ルx子水沖除。
1.4 硅片清洗的一般程序
通過上面分析，分子型雜質(zhì)比較容易清除。這種雜質(zhì)的存在，對于清除離子型和原子型雜質(zhì)具有掩蔽作用。因此在對硅片進(jìn)行化學(xué)清洗時，首先應(yīng)該把它們清除干凈。
離子型和原子型吸附的雜質(zhì)屬于化學(xué)吸附雜質(zhì)，其吸附力都較強，在一般情況下，原子型吸附雜質(zhì)的量較小，而且它們不和酸、堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，必須用王水或酸性雙氧水才能溶除。王水和酸性雙氧水還能溶除離子型雜質(zhì)，因此在化學(xué)清洗時，一般都采用酸、堿溶液或堿性雙氧水先清除掉離子型吸附雜質(zhì)，然后再用王水或酸性雙氧水清除殘存的離子型雜質(zhì)及原子型雜質(zhì)。最后用高純?nèi)ルx子水沖洗干凈。
綜上所述，清洗硅片的一般程序為：去油→去離子→去原子→去離子水沖洗
每個實驗前，硅片都必須進(jìn)行化學(xué)清洗。但由于每次清洗前硅片表面情況不一樣，因此每次清洗所用的化學(xué)藥品，清洗的側(cè)重點就不一樣，具體的清洗過程存在著靈活性。所以必須根據(jù)具體情況，考慮清洗的實際效果，確定每次清洗工作的具體方法和步驟。
1.5 常用金屬和器皿的清潔處理
實驗中所用的金屬材料和用具也是硅片受沾污的主要原因之一.為了保證硅片表面清潔。必須認(rèn)真做好金屬和器皿的清潔處理工作。金屬和器皿的清洗的一般原則是，首先應(yīng)該清洗油脂類物質(zhì)，然后用酸、堿或洗液和王水腐蝕清洗或清洗，最后用高純?nèi)ルx子水沖洗干凈。
2 安全知識
實驗中經(jīng)常使用各種化學(xué)藥品和氣體。其中有些是易燃品，易爆品，毒品，以及酸堿等腐蝕品。如果使用不當(dāng)，會發(fā)生事故。首先要避免事故-發(fā)生，萬一出了事故，不要驚慌失措，要及時采取正確措施，排除故障。
2.1 有機(jī)溶劑的安全使用
常用的有機(jī)溶劑有甲苯、丙酮、乙醇、丁酮、三氯乙烯、四氯化碳等。這些有機(jī)溶劑大多易燃，遇高溫或明火時會燃燒，要貯存在陰涼處，不要靠近火源。使用時不要直接放在電爐上加熱，若需加熱，一般采用水浴加熱，如果萬一著火，可用濕布或細(xì)沙撲滅，最好用二氧化碳、四氯化碳滅火機(jī)或泡沫滅火機(jī)滅火，不要用水澆或用含水的酸堿滅火機(jī)噴射。
這些有機(jī)溶劑易揮發(fā)，并有不同程度的毒性，因此使用時應(yīng)在通風(fēng)櫥中操作，加強排氣。
2.2 酸堿的安全使用
實驗中常用硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸和王水等強酸溶液及氫氧化納、氫氧化鉀等強堿溶液。它們對人體及衣物有強烈的腐蝕作用，因此必須注意安全使用。
(1)有酸、堿蒸氣的地方要安裝良好的通風(fēng)排氣設(shè)備。
(2)操作者要穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)服(如橡皮手套，戴口罩等)。
(3)嚴(yán)禁用嘴將酸、堿等液體吸入移液管內(nèi)，應(yīng)該使用帶橡皮球的移液管去吸取。
(4)搬運時要謹(jǐn)慎，防止酸、堿瓶傾倒或破裂，起封時瓶口應(yīng)向無人的地方。
(5)稀釋硫酸時必須將硫酸慢慢注入水中，切勿把水倒入硫酸。
(6)中和濃酸或濃堿時.必須先將它們倒入水中稀釋，然后再用堿或酸溶液進(jìn)行中和。
(7)盛過強酸、強堿的容器，應(yīng)先傾倒干凈，用水沖洗多遍，然后再進(jìn)行一般清潔處理。
如果受到酸堿灼傷，首先用大量水沖洗，萬一有酸堿濺入眼內(nèi)時，應(yīng)速用大量自來水沖洗眼睛。不管嚴(yán)重灼傷還是濺入眼，沖洗后，立即到醫(yī)院治療。
2.3 氣體的安全使用
使用的氣體一般用鋼瓶貯送或用輸氣管道輸送。有些氣體混合時，容易引起燃燒或爆炸。
為便于識別氣瓶中裝何種氣體，常用不同顏色和字樣來標(biāo)明各種氣體所用鋼瓶，此外還標(biāo)著氣體名稱的字樣。
氣瓶內(nèi)的氣體通常具有較高的氣壓，新裝的氣瓶內(nèi)的氣壓約150公斤/厘米2左右，因此存放和使用時應(yīng)注意安全。
(1)夏季不要把氣瓶放在日光曝曬的地方。存放氣瓶的附近禁放易燃物品和使用火源。
(2)對于裝有相互接觸能引起燃燒或爆炸的氣瓶(如氫、氧氣瓶)必須分開單間存放，避免由于漏氣等引起事故。
(3)氣瓶內(nèi)的氣體不能全部用完，一般應(yīng)留下一定的剩余氣體。
(4)氣瓶嘴及搬子嚴(yán)禁沾染油脂。
(5)使用氫氣時必須用惰性氣體趕凈設(shè)備內(nèi)的空氣，檢查系統(tǒng)是否漏氣，要裝回火裝置。
2.4 有毒物質(zhì)的安全使用
在實驗中用到有毒化學(xué)試劑和化合物時應(yīng)注意防止中毒。其安全使用的原則是：
(1)操作應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，用完的殘渣殘液應(yīng)處理后倒在安全處。
(2)操作者應(yīng)帶口罩、手套，嚴(yán)禁與皮膚接觸和誤入口中。
(3)實驗完畢手套必須用水沖洗干凈后才能脫掉。
化學(xué)清洗行業(yè)的運用
煤碳行業(yè)的化學(xué)清洗
管道：送熱水管(下)、地下水管清洗、井下液壓系統(tǒng)清洗;機(jī)械加工廠：鐵軌、裝煤車(除銹、防腐);動力廠：鍋爐清洗、空氣預(yù)熱器清洗;空壓站：空壓機(jī)清洗、換熱器清洗。
石油開采行業(yè)化學(xué)清洗
鍋爐清洗、換熱器清洗、輸油管線清洗、套管、導(dǎo)管、注水管線清洗、抽油泵清洗、柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)水垢清洗、加熱管道清洗。
核工業(yè)的化學(xué)清洗
放射性污染的設(shè)施、設(shè)備清洗;空調(diào)系統(tǒng)清洗。
煙草行業(yè)化學(xué)清洗
干燥器清洗、鍋爐清洗、換熱器清洗、蒸汽管線清洗、上水管道清洗、排污管道清洗、空調(diào)水系統(tǒng)除水垢清洗、加濕水系統(tǒng)清洗、空壓機(jī)清洗。
公用事業(yè)的化學(xué)清洗
管線：自來水管線、煤氣管線、污水管線清洗、暖氣管網(wǎng)清洗、暖氣片清洗除垢、采暖系統(tǒng)清洗、采暖系統(tǒng)換熱器清洗、空調(diào)系統(tǒng)清洗;鍋爐：蒸汽鍋爐清洗、熱水鍋爐清洗、茶水爐清洗;熱水器：太陽能熱水器清洗、燃?xì)鉄崴髑逑?、電熱水器清洗、熱交換器清洗。
航空航海行業(yè)清洗
飛機(jī)清洗、機(jī)場跑道清洗、輪船清洗、船塢清洗、候機(jī)樓中央空調(diào)清洗、通風(fēng)管道清洗、風(fēng)機(jī)盤管清洗。
制冷空調(diào)行業(yè)的化學(xué)清洗
冷水機(jī)組清洗除垢，中央空調(diào)清洗，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)水垢清洗、冷凝器清洗、冷卻塔殺菌粘泥剝離清洗、風(fēng)機(jī)盤管清洗、風(fēng)管清洗;冷庫制冰機(jī)組。
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