Qu’est-ce qu’un appareil de nettoyage ?
Un appareil de nettoyage est un dispositif qui utilise les propriétés chimiques et physiques pour éliminer les substances indésirables de la surface d’un matériau.
Il est utilisé dans le processus de fabrication d’équipements de précision, de semi-conducteurs et d’écrans. Si ces appareils ne sont pas utilisés correctement, les produits défectueux et les rendements peuvent être fréquents !
Les méthodes de nettoyage varient entre le nettoyage par ultrasons, par pulvérisation, à la brosse, à sec ainsi qu’au solvant. Dans le cas de la fabrication des semi-conducteurs, il existe plus de 500 processus de fabrication, dont les processus de nettoyage représenteraient 30 à 40 %.
Utilisations des appareils de nettoyage
Voici quelques exemples d’utilisations spécifiques des appareils de nettoyage :
- Nettoyage des plaquettes de silicium dans le processus de fabrication des semi-conducteurs
- Nettoyage des saletés adhérant aux mailles des filtres métalliques
- Élimination de la poussière métallique adhérant aux surfaces métalliques après la découpe
L’appareil de nettoyage est sélectionné en tenant compte du type de contamination, de la taille de la cible de nettoyage, ainsi que du temps et de la précision de nettoyage. Dans chaque méthode de nettoyage, le produit utilisé et la méthode de séchage sont également importants.
Principe des appareils de nettoyage
Dans les processus de fabrication des semi-conducteurs, le rôle du nettoyage est d’éliminer la contamination des wafers. Les contaminants comprennent de petits débris invisibles appelés “particules”. Il s’agit de la matière organique contenue dans la saleté et les pellicules humaines, l’huile et la graisse telles que la sueur, et la contamination par les métaux utilisés dans l’usine.
Ces appareils servent à éliminer ces contaminants à l’aide de solvants ou d’eau pure. Après le nettoyage, le séchage est essentiel. Les plaquettes sont toujours séchées avant d’être retirées de l’équipement.
Les méthodes typiques de nettoyage de ces appareils comprennent celle par ultrasons, par pulvérisation, par brossage, à sec ainsi qu’au solvant.
1. Appareils de nettoyage à ultrasons
Les appareils de nettoyage à ultrasons nettoient en plaçant l’objet à nettoyer dans une solution chimique. Ils font vibrer l’intérieur de l’objet avec des ondes ultrasoniques. L’amplitude et la fréquence des vibrations sont sélectionnées en fonction de l’objet à nettoyer.
2. Appareils de nettoyage par pulvérisation
Il s’agit d’un appareil utilisant une méthode de nettoyage d’objets par pulvérisation de gaz ou de liquide à partir d’une buse. Il en existe également des portatifs qui peuvent être utilisés pour nettoyer des objets de grande taille.
3. Appareils de nettoyage par brossage
Il s’agit d’un appareil de nettoyage utilisant des brosses pour éliminer la saleté. Celles-ci sont ensuite lavée à l’aide d’une solution ou d’un lavage par pulvérisation. Les brosses étant utilisées comme méthode physique de nettoyage, elles peuvent nettoyer les contaminants qui sont normalement difficiles à éliminer.
4. Appareils de nettoyage à sec
Les appareils de nettoyage à sec irradient la lumière UV (ultraviolette) sur l’objet à nettoyer, générant de l’ozone et de l’oxygène actif, qui réagissent avec l’oxygène actif pour éliminer la contamination. Ils sont principalement utilisés dans la fabrication de semi-conducteurs et d’écrans.
5. Appareils de nettoyage à solvant
Les appareils de nettoyage à solvants dissolvent et éliminent les contaminants grâce à leur pouvoir dissolvant. Des solvants extrêmement dangereux peuvent être utilisés, il convient donc d’être prudent.
Structure des appareils de nettoyage
La structure de base d’un système de nettoyage se compose d’un système de transport, d’un réservoir de traitement, d’un réservoir d’eau pure et d’une étape de séchage. Le système de transport est un dispositif de chargement et de déchargement des objets, et les objets sont nettoyés dans le réservoir de traitement. Le réservoir d’eau pure sert à éliminer les produits chimiques qui adhèrent à l’objet, tandis que l’étape de séchage sert quant à elle à sécher l’objet.
En règle générale, un seul type de contamination peut être nettoyé avec un seul type de liquide de traitement. Plusieurs cuves de traitement et cuves d’eau pure sont donc nécessaires si plusieurs types de contamination doivent être nettoyés. Dans le processus de fabrication des semi-conducteurs, les équipements de type discontinu sont utilisés pour traiter plusieurs plaquettes à la fois. En revanche, les équipements à plaquette unique sont quant à eux utilisés pour traiter les plaquettes une par une.
Dans le cas du traitement par lots, les plaquettes sont placées ensemble dans un boîtier appelé “support”. Chaque support est placé dans une couche de traitement pour être nettoyé. Les systèmes à une seule plaquette effectuent un nettoyage par pulvérisation tout en faisant tourner les plaquettes une par une.
Autres informations sur les appareils de nettoyage
Produits de nettoyage utilisés dans les appareils de nettoyage
Le nettoyage des semi-conducteurs implique l’utilisation de plusieurs solutions de traitement. En effet, les contaminants qui peuvent être éliminés avec chaque solution de traitement diffèrent. Chaque traitement est suivi d’un rinçage à l’eau pure.
- SPM
Il s’agit d’un mélange d’acide sulfurique et de peroxyde d’hydrogène, pour l’élimination des matières organiques. - APM
Il s’agit d’un mélange d’ammoniaque et de peroxyde d’hydrogène, pour l’élimination des particules et de la matière organique. De plus, des ultrasons sont ajoutés pour augmenter l’élimination des particules. - DHF
Il s’agit d’un mélange d’acide fluorhydrique et d’eau pure pour éliminer les métaux et les films d’oxyde. L’acide fluorhydrique étant un acide fort qui dissout le silicium, il est dilué dans de l’eau pure et seule la surface de la plaquette est traitée. - HPM
Il s’agit d’un mélange d’acide chlorhydrique et de peroxyde d’hydrogène. Il élimine tout métal et oxyde restant et crée une couche passivée sur la surface pour empêcher la redéposition de contaminants.
Enfin, les plaquettes sont rincées à l’eau pure et soumises à un processus de séchage.