تمیزکاری چیست؟

تمیزکاری نمونه، شامل از بین بردن آلودگی های بزرگ و آلودگی های خاص، مانند ذرات و یا هیدروکربن ها قبل از قراردادن زیرلایه در داخل محفظه خلا  می باشد. در این راستا، روش های متعددی برای تمیزکاری خارج از سیستم لایه نشانی استفاده می شود که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:

تمیزکاری فراصوت[1]

در اين نوع تمیزکاری، از امواج فراصوت و محلول تمیزکاری برای از بین بردن آلودگی ها استفاده می کنند. معمولاً فرکانس های بالای 18 کیلو هرتز، فراصوت در نظر گرفته می شوند.
در تمیزکاری فراصوتی  فرکانس پایین، حرکت سریع حباب های ناشی از حفره زایی (‍Cavitation)، موجب ایجاد جریان سریع سیال با فشار بالا در اطراف سطح می شود. در واقع آلودگی ها، مطابق شکل 1، توسط حباب هاي توليد شده بوسيله مبدل، از بین می روند. کار مبدل تبدیل سیگنال الکتریکی به موج صوتی است. این نوع تمیزکاری در از بین بردن ذرات بزرگ مناسب است.

شكل1): تمیزکاری فراصوتي

معمولاً مبدل ها در  فرکانس  kHz 120- 18و چگالی انرژی حدود watts/gal 100، کار می  کنند. اندازه حباب های سیال به فشار بخار، انرژی سطح و دمای سیال بستگی دارد.
به طور مثال آب خالص در °C 40 و فرکانس kHz 40 دارای بیشترین اندازۀ حباب می باشد که در حدود 100 میکرون است. معمولا مبدل ها در پایین محفظه بوده و در نتيجه آلودگی هایی که در پایین محفظه هستند به سمت ناحیه تمیز می روند. بنابراین سیال مورد استفاده باید به طور پیوسته تصفیه و يا تعويض شود.

دمای محیط تمیزکاری برای افزایش تمیزکاری و حفره زایی مهم است. شدتی که در آن حفره زایی صورت می گیرد، بستگی به ویژگی های سیال دارد. مقدار انرژی که برای حفره زایی در مایع نیاز است، با کشش سطحی و فشار بخار سیال متناسب است، به گونه اي که هر مقدار کشش سطحی سیال بزرگ تر باشد، انرژی بیشتری برای تشکیل حفره نیاز است.

تمیزکاری فراصوت باید با دقت انجام شود، زیرا فشار بالای ناشی از سرعت بالای سیال می تواند منجر به ساییدگی و ترک روی سطوح شود. به طور مثال در لیزرهای توان بالا، تمیزکاری بیش از حد سطح شیشه، می تواند پراکندگی نور را از روی سطح افزایش داده و منجر به آسیب سطح شود. شکل2، نمونه ای از دستگاه های تمیزکاری فراصوتی را که در فرایند تمیزکاری مورد استفاده قرار گرفته است را نشان می دهد.

شکل2 نمونه ای از دستگاه فراصوتی که در فرآيند تمیزکاری استفاده می شود.

زدایش شیمیایی[2]

زدایش شیمیایی همراه با از بین بردن آلودگی، ممکن است کمی از سطح را جدا کند. این روش در از بین بردن سطح اکسیدی روی فلزات و همچنین حذف ترک های روی سطوح شکننده، بسیار مفید است. در هنگام استفاده از مواد زدایش برای تمیزکاری، می بایست دقت نمود که سطح زیرین (که در فرآیند بعدی دارای اهمیت است)، از بین نرود.
مواد زدايش می توانند منجر به تغییر شیمیایی سطح شوند. از مهمترین آنها می توان به محلول Aqua Regia (Royal etch)اشاره نمود که تیزاب سلطانی خوانده می شود.  این محلول از ترکیب 3 به 1 HCL   با HNO₃ ، داخل يك ظرف پلي پروپيلن تهیه می شود، این محلول برای زدایش بسیاری از فلزات مانند طلا به کار می رود.

تمیزکاری حلال

برخی از آلودگی ها را می توان توسط حلال ها از بین برد. حلال های قطبی مانند آب و مخلوط آب و الکل برای حل کردن مواد یونیک (نمک) استفاده می شوند. در حالي كه حلال های غیر قطبی برای از بین بردن آلودگی های غیرقطبی همانند روغن استفاده می شوند.
حلال ها می توانند در دمای اتاق استفاده شوند، البته معمولاً افزایش دما، حلالیت را افزایش می دهد. تمیزکاری حلال ممکن است سبب ایجاد یک لایه روی سطح  گردد که این لایه باید توسط شستشوی آب، یا حلال های دیگر به طور مثال استن، متانول، ایزوپروپانول با دمای بالا از بین برود. در انتها نیز نمونه تمیز شده می بایست خشک شود. امروزه برای خشک نمودن زیرلایه ها معمولا، گاز نیتروژن خشک با خلوص بالا به کار می رود.

این بخش را با ذکر چند نکته مهم به پایان می رسانیم: 

* همیشه بیاد داشته باشیم که در بسياري مواقع، سطح آلوده، بهتر از سطح تمیزشده غیر اصولی می باشد. بنابراین در انتخاب نوع فرایند تمیز کاری می بایست نهایت دقت را انجام داد.

* استفاده از دستکش های ضد پرز یا انگشتانه های ضد پرز برای جابجایی نمونه ها بسیار مهم می باشد.

* با توجه به آنکه استن سریع خشک می شود، می بایست دقت نمود که پس از شستشوی نمونه با استن، بلافاصله نمونه را درون حلال متانول فرو برده و یا با آب یونیزه شده شستشو دهيم.

*با توجه به ماهیت واکنشی الکل ایزوپروپیل با آلومنیوم، دقت شود که از این حلال برای تمیز کاری سطوح آلومنیومی، استفاده نشود.

* دقت شود که لایه های فلزی به هیچ وجه دستمال کشیده نشود چرا که سطح به دلیل نرمی زیاد دچار خراشیدگی می شود. این نمونه ها را فقط می بایست با روش غوطه وری[3] تمیز نمود.

* براي كار كردن با اسيد و استن می بایست از دستكش نيتریل[4]، ماسک و عینک محافظ استفاده شود و تمیز کاری حتما در زیر هود و با مکش کافی انجام شود.

* اسيد ها بايد به آرامی در ظرف ريخته شوند. حتي قطرات كوچك بايد فورا با دستمال پاك شوند. اگر اسيد در تماس با پوست و چشم شما قرار گرفت، فورا با جريان سريع آب به مدت 15 دقيقه شستشو شود. در این حالت، می بایست تمام لباس هايي كه در معرض اسيد بوده اند را در آورده و با جريان سريع آب شستشو دهيم .

* از آنجا که استن و متانول مايعات قابل اشتعال اند، می بایست با احتياط از آنها استفاده نمود. از نگهداری آنها در محل گرم  پرهیز شود و اجازه ندهيد دماي آنها از C 55  بيشتر شود.

* اگر محلول اسيدی تميز است و قصد استفاده دوباره از آن را داريد در ظرف برچسب دار مناسبي آن را ذخيره كنيد. در غیر اینصورت، ظرف اسيدهاي خراب شده را به آن اختصاص داده و در اين ظرف بريزيد.این مورد در خصوص حلال های تميز کننده دیگر مانند متانول و استن نیز صدق می کند. هرگز حلال ها و اسیدها را در فاضلاب نريزيد.