半导体工艺之PVA刷擦洗 聚VA刷摩擦分析

引言

本文简要综述了所提出的清洗机制。然后介绍了聚VA刷摩擦分析结果。在摩擦分析中，刷的粘弹性行为、平板的表面润湿性以及刷的变形是重要的。此外，我们还介绍了PVA电刷和接触面之间真实接触面积的可视化结果。在半导体器件制造过程中，这次的专题“清洗与净化”是一个非常重要的事项。基本上半导体工厂都是洁净室，各种工艺都是在极度受控的环境下使用的。

实验

用PVA刷摩擦表面的清洗机构并不那么简单。那是因为使含有非常多液体的刷子在表面移动，因此提出了如图1所示的各种清洗模型。用液体和固体去除表面存在的粒子，为正混相流。

图1 粒子移动模型
 

另外，在这样的干洗中，据说粒子的除去性会根据进行 洗涤的高分子（洗涤工具）、要除去的粒子、以及被洗涤物 表面各自之间的分子间力的大小的不同、该高分子的形状而发生变化。例如对附着有二氧化硅粒子的PMMA平 面（被清洗物）进行清洗。面向壁虎自清洁机 制的阐明，报道了活跃的研究成果“3-7”O在利用模拟 它们的高分子进行干洗（不使用液体的干燥状态下的粒子 除去）中，图2中显示。

图2 加载-拖动-卸载运动中的干清洁

图3显示的是利用测压元件在板上压缩PVA电 刷时的垂直力FX和变形的关系。压入以应变 进行0.1次，压入后维持其变形30秒钟，然后 重复进一步压入的动作。

图3 P的常规和条纹关系

图4用不同类型的PVA刷进行了屏蔽 碰撞后压缩，与其碰撞速度v发生了 表示了与垂直力Fv的关系。如图所示，垂直力 随着谏度的增加急剧增加，根据条件的不同， 显示出了比Fig.3所示的准静态压缩时大近10倍 的值。另外，其上升量强烈依赖于所含水移动 的难易程度。由于PVA刷一般由模具制成，因 此表面存在被称为表层的气孔率较小的层，水 难以通过该层。因此，用这种层复盖的类型 a刷显示出较高的垂直力，用水难以排出但能 够移动的类型c刷显示出中间程度的值，而用 水容易从没有表层的部分排出的类型b刷则没 有观察到很高的垂直力“91。这样，通过碰撞 可以产生较高的垂直载荷。

类型a

移动操作器
 

图4 压缩速度von正规态度的效果 Fw

图4压缩速度V对正向力FN的影响。(a)实验设置和PVA电刷，(b)FN和V的关系。PVA电刷的折动特性：对象物表面润湿性的影响 在半导体制造工序中使用的PVA刷中，有被称为辐刷，复盖整个晶片，一边在水平轴 上旋转一边使用的刷，也有薄板和块形状 的刷，根据情况，有时在铅直轴上旋转一 边使用。其外观图如图5所示。

图5 聚乙烯醇刷子
 

结果和讨论

关于PVA刷的擦洗清洗，着眼于其剪切力进行了介绍。根据我们的实验，PVA电刷滑动时电刷与表面处于接触状态，剪切力因板的润湿性和电刷的变形状态而有很大差异。另外，介绍了剪切力生成机构模型。近年来，人们强烈希望进行非接触式洗涤。另一方面，也有一些清洗手法很难改变，比如广泛用于汽车、飞机等的雨刷技术。通过PVA刷的擦洗清洁也与超声波、喷射清洁等共存，并且预期它们在适当的材料和位置处继续使用。因此，需要进一步阐明关于每种洗涤方法的详细洗涤机制。

总结

根据阿蒙顿-库仑定律，动摩擦是恒定的，而与滑动度无关。的确，铝的结果，没有看到转速依赖性。另一方面，润湿性越差的材料，剪切力随转数而变化。这被预测为来自真实接触面积。已知真实接触面积随着接触时间的推移而增加，预计具有较长弛豫时间的PVA刷也同样增加真实接触面积。因此，我们认为，随着转速的增加，摩擦系数减小。另外，结节碰撞时水的行为也有差异。 预测这些也影响了摩擦力的差异。由于摩擦系数的值都大于0.5，即使液体粘度增加，摩擦系数的值也不会改变]，并且在剪切力的时间序列数据中经常观察到粘滑现象，因此得出了PVA刷与表面直接接触的结论。