Կիսահաղորդչային պրոցեսը ֆոտոլիտոգրաֆիայի ամբողջական ընթացքը

Յուրաքանչյուր կիսահաղորդչային արտադրանքի արտադրությունը պահանջում է հարյուրավոր գործընթացներ: Մենք ամբողջ արտադրական գործընթացը բաժանում ենք ութ փուլերի.վաֆլիմշակում-օքսիդացում-ֆոտոլիտոգրաֆիա-փորագրում-բարակ թաղանթի նստեցում-էպիտաքսիալ աճ-դիֆուզիոն-իոնային իմպլանտացիա:
Որպեսզի օգնենք ձեզ հասկանալ և ճանաչել կիսահաղորդիչներն ու հարակից գործընթացները, մենք յուրաքանչյուր համարում կհրապարակենք WeChat-ի հոդվածները՝ մեկ առ մեկ ներկայացնելու վերը նշված քայլերից յուրաքանչյուրը:
Նախորդ հոդվածում նշվում էր, որ պաշտպանելու համարվաֆլիտարբեր կեղտերից պատրաստվել է օքսիդային թաղանթ՝ օքսիդացման գործընթաց: Այսօր մենք կքննարկենք գոյացած օքսիդ թաղանթով վաֆլի վրա կիսահաղորդչային նախագծման սխեման լուսանկարելու «ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը»։

Ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը

1. Ինչ է ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը
Ֆոտոլիտոգրաֆիան նախատեսված է չիպերի արտադրության համար անհրաժեշտ սխեմաների և ֆունկցիոնալ տարածքների պատրաստման համար:
Ֆոտոլիտոգրաֆիայի մեքենայի կողմից արձակված լույսն օգտագործվում է ֆոտոռեզիստով պատված բարակ թաղանթը նախշով դիմակի միջոցով մերկացնելու համար: Լույսը տեսնելուց հետո ֆոտոռեզիստը կփոխի իր հատկությունները, այնպես որ դիմակի նախշը պատճենվում է բարակ թաղանթին, այնպես որ բարակ թաղանթն ունենա էլեկտրոնային սխեմայի ֆունկցիա: Սա ֆոտոլիտոգրաֆիայի դերն է, որը նման է տեսախցիկով նկարելուն։ Ֆոտոխցիկի կողմից արված լուսանկարները տպագրվում են ֆիլմի վրա, մինչդեռ ֆոտոլիտոգրաֆիան փորագրում է ոչ թե լուսանկարներ, այլ սխեմաներ և այլ էլեկտրոնային բաղադրիչներ։

Ֆոտոլիտոգրաֆիան ճշգրիտ միկրոմշակման տեխնոլոգիա է

Պայմանական ֆոտոլիտոգրաֆիան գործընթաց է, որն օգտագործում է ուլտրամանուշակագույն լույսը 2000-ից 4500 անգստրոմ ալիքի երկարությամբ՝ որպես պատկերի տեղեկատվության կրիչ, և օգտագործում է ֆոտոռեզիստը՝ որպես միջանկյալ (պատկերի ձայնագրման) միջոց՝ հասնելու գրաֆիկայի փոխակերպմանը, փոխանցմանը և մշակմանը, և վերջապես պատկերը փոխանցում է։ տեղեկատվություն չիպին (հիմնականում սիլիկոնային չիպին) կամ դիէլեկտրիկ շերտին:
Կարելի է ասել, որ ֆոտոլիտոգրաֆիան ժամանակակից կիսահաղորդչային, միկրոէլեկտրոնիկայի և տեղեկատվական արդյունաբերության հիմքն է, և ֆոտոլիտոգրաֆիան ուղղակիորեն որոշում է այդ տեխնոլոգիաների զարգացման մակարդակը։
1959 թվականին ինտեգրալ սխեմաների հաջող գյուտից հետո ավելի քան 60 տարվա ընթացքում նրա գրաֆիկայի գծի լայնությունը կրճատվել է մոտ չորս կարգով, իսկ միացումների ինտեգրումը բարելավվել է ավելի քան վեց կարգով: Այս տեխնոլոգիաների արագ առաջընթացը հիմնականում վերագրվում է ֆոտոլիտոգրաֆիայի զարգացմանը։

(Ֆոտոլիտոգրաֆիայի տեխնոլոգիայի պահանջները ինտեգրալ սխեմաների արտադրության զարգացման տարբեր փուլերում)

2. Ֆոտոլիտոգրաֆիայի հիմնական սկզբունքները
Ֆոտոլիտոգրաֆիայի նյութերը հիմնականում վերաբերում են ֆոտոռեզիստներին, որոնք նաև հայտնի են որպես ֆոտոռեզիստներ, որոնք ֆոտոլիտոգրաֆիայի ամենակարևոր ֆունկցիոնալ նյութերն են: Այս տեսակի նյութը ունի լույսի (ներառյալ տեսանելի լույս, ուլտրամանուշակագույն լույս, էլեկտրոնային ճառագայթ և այլն) ռեակցիայի բնութագրերը։ Ֆոտոքիմիական ռեակցիայից հետո նրա լուծելիությունը զգալիորեն փոխվում է։
Դրանցից ծրագրավորողի մեջ դրական ֆոտոռեզիստի լուծելիությունը մեծանում է, և ստացված օրինաչափությունը նույնն է, ինչ դիմակը. բացասական ֆոտոռեզիստը հակառակն է, այսինքն՝ մշակողին ենթարկվելուց հետո լուծելիությունը նվազում է կամ նույնիսկ դառնում անլուծելի, իսկ ստացված օրինաչափությունը հակադիր է դիմակին։ Երկու տեսակի ֆոտոռեզիստների կիրառման դաշտերը տարբեր են: Առավել հաճախ օգտագործվում են դրական ֆոտոռեզիստներ, որոնք կազմում են ընդհանուրի ավելի քան 80%-ը:

Վերոնշյալը ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացի սխեմատիկ դիագրամ է

(1) Սոսնձում. այսինքն՝ ձևավորում է ֆոտոդիմացկուն թաղանթ՝ միատեսակ հաստությամբ, ուժեղ կպչունությամբ և սիլիկոնային վաֆլի վրա ոչ մի թերություն: Ֆոտոռեզիստական ​​թաղանթի և սիլիցիումային վաֆլի միջև կպչունությունը ուժեղացնելու համար հաճախ անհրաժեշտ է նախ ձևափոխել սիլիցիումի վաֆլի մակերեսը այնպիսի նյութերով, ինչպիսիք են հեքսամեթիլդիսիլազանը (HMDS) և տրիմեթիլսիլիլդիէթիլամինը (TMSDEA): Այնուհետև ֆոտոռեզիստական ​​թաղանթը պատրաստվում է պտտվող ծածկույթով:
(2) Նախնական թխում. պտտվող ծածկույթից հետո ֆոտոռեզիստական ​​թաղանթը դեռ պարունակում է որոշակի քանակությամբ լուծիչ: Ավելի բարձր ջերմաստիճանում թխելուց հետո լուծիչը կարելի է հնարավորինս քիչ հեռացնել։ Նախնական թխումից հետո ֆոտոռեզիստի պարունակությունը կրճատվում է մինչև մոտ 5%:
(3) Էքսպոզիցիան. Այսինքն, ֆոտոռեզիստը ենթարկվում է լույսի: Այս պահին տեղի է ունենում ֆոտոռեակցիա, և առաջանում է լուսավորված մասի և չլուսավորված մասի լուծելիության տարբերությունը:
(4) Մշակում և կարծրացում. արտադրանքը ընկղմված է մշակողի մեջ: Այս պահին դրական ֆոտոռեզիստի բաց տարածքը և բացասական ֆոտոռեզիստենտի չբացահայտված տարածքը կլուծվեն զարգացման մեջ: Սա ներկայացնում է եռաչափ օրինակ: Մշակումից հետո չիպը կարիք ունի բարձր ջերմաստիճանի մշակման գործընթացի, որպեսզի դառնա կոշտ թաղանթ, որը հիմնականում ծառայում է ավելի ուժեղացնելու ֆոտոռեսիստի կպչունությունը ենթաշերտին:
(5) Փորագրում. ֆոտոռեսիստի տակ գտնվող նյութը փորագրված է: Այն ներառում է հեղուկ թաց փորագրություն և գազային չոր փորագրություն: Օրինակ, սիլիցիումի թաց փորագրման համար օգտագործվում է հիդրոֆտորաթթվի թթվային ջրային լուծույթ; պղնձի թաց փորագրման համար օգտագործվում է ուժեղ թթվային լուծույթ, ինչպիսիք են ազոտական ​​թթուն և ծծմբաթթուն, մինչդեռ չոր փորագրման համար հաճախ օգտագործվում են պլազմա կամ բարձր էներգիայի իոնային ճառագայթներ՝ նյութի մակերեսը վնասելու և այն փորագրելու համար:
(6) Գունազերծում. Վերջապես, ֆոտոռեզիստը պետք է հեռացվի ոսպնյակի մակերեսից: Այս քայլը կոչվում է մամլացում:

Անվտանգությունը ամենակարևոր խնդիրն է կիսահաղորդիչների ամբողջ արտադրության մեջ: Չիպային լիտոգրաֆիայի գործընթացում հիմնական վտանգավոր և վնասակար ֆոտոլիտոգրաֆիայի գազերը հետևյալն են.

1. Ջրածնի պերօքսիդ
Ջրածնի պերօքսիդը (H2O2) ուժեղ օքսիդանտ է: Ուղղակի շփումը կարող է առաջացնել մաշկի և աչքերի բորբոքումներ և այրվածքներ:

2. Քսիլեն
Քսիլենը լուծիչ և մշակող է, որն օգտագործվում է բացասական լիտոգրաֆիայում: Այն դյուրավառ է և ունի ցածր ջերմաստիճան՝ ընդամենը 27,3℃ (մոտավորապես սենյակային ջերմաստիճան): Պայթուցիկ է, երբ օդում կոնցենտրացիան 1%-7% է։ Քսիլինի հետ կրկնվող շփումը կարող է առաջացնել մաշկի բորբոքում: Քսիլենի գոլորշին քաղցր է, նման է օդանավի կպչուն հոտին; քսիլենի ազդեցությունը կարող է առաջացնել աչքերի, քթի և կոկորդի բորբոքում: Գազի ներշնչումը կարող է առաջացնել գլխացավեր, գլխապտույտ, ախորժակի կորուստ և հոգնածություն:

3. Հեքսամեթիլդիսիլազան (HMDS)
Հեքսամեթիլդիսիլազանը (HMDS) առավել հաճախ օգտագործվում է որպես այբբենարանային շերտ՝ արտադրանքի մակերեսին ֆոտոռեսիստի կպչունությունը մեծացնելու համար: Այն դյուրավառ է և ունի 6,7°C բռնկման կետ: Պայթուցիկ է, երբ օդում կոնցենտրացիան 0,8%-16% է: HMDS-ը խիստ արձագանքում է ջրի, ալկոհոլի և հանքային թթուների հետ՝ ամոնիակ արտազատելու համար:

4. Տետրամեթիլամոնիումի հիդրօքսիդ
Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) լայնորեն օգտագործվում է որպես դրական լիտոգրաֆիայի մշակող: Այն թունավոր է և քայքայիչ: Այն կարող է մահացու լինել՝ կուլ տալու կամ մաշկի հետ անմիջական շփման դեպքում: TMAH փոշու կամ մառախուղի հետ շփումը կարող է առաջացնել աչքերի, մաշկի, քթի և կոկորդի բորբոքում: TMAH-ի բարձր կոնցենտրացիաների ինհալացիա կհանգեցնի մահվան:

5. Քլոր եւ ֆտոր
Քլորը (Cl2) և ֆտորը (F2) երկուսն էլ օգտագործվում են էքսիմեր լազերներում որպես խորը ուլտրամանուշակագույն և ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն (EUV) լույսի աղբյուրներ: Երկու գազերն էլ թունավոր են, ունեն բաց կանաչ գույն և ունեն ուժեղ գրգռիչ հոտ: Այս գազի բարձր կոնցենտրացիաների ինհալացիա կհանգեցնի մահվան: Ֆտոր գազը կարող է փոխազդել ջրի հետ՝ առաջացնելով ֆտորաջրածին գազ: Ջրածնի ֆտորիդ գազը ուժեղ թթու է, որը գրգռում է մաշկը, աչքերը և շնչառական ուղիները և կարող է առաջացնել այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են այրվածքները և շնչառության դժվարությունը: Ֆտորի բարձր կոնցենտրացիաները կարող են թունավորումներ առաջացնել մարդու օրգանիզմում՝ առաջացնելով այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, փսխումը, փորլուծությունը և կոմա:

6. Արգոն
Արգոնը (Ar) իներտ գազ է, որը սովորաբար ուղղակի վնաս չի հասցնում մարդու մարմնին: Նորմալ պայմաններում մարդկանց շնչած օդը պարունակում է մոտ 0,93% արգոն, և այդ կոնցենտրացիան ակնհայտ ազդեցություն չունի մարդու մարմնի վրա: Այնուամենայնիվ, որոշ դեպքերում արգոնը կարող է վնաս հասցնել մարդու մարմնին:
Ահա մի քանի հնարավոր իրավիճակներ. սահմանափակ տարածության մեջ արգոնի կոնցենտրացիան կարող է աճել՝ դրանով իսկ նվազեցնելով թթվածնի կոնցենտրացիան օդում և առաջացնելով հիպոքսիա: Սա կարող է առաջացնել ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխապտույտը, հոգնածությունը և շնչառությունը: Բացի այդ, արգոնն իներտ գազ է, սակայն այն կարող է պայթել բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ։

7. Նեոն
Նեոնը (Ne) կայուն, անգույն և հոտ չունեցող գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառության գործընթացին: Նեոնային գազը չի մասնակցում մարդու շնչառական գործընթացին, ուստի նեոնային գազի բարձր կոնցենտրացիայով շնչելը կառաջացնի հիպոքսիա: Եթե ​​դուք երկար ժամանակ հիպոքսիայի վիճակում եք, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, նեոնային գազը բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ կարող է փոխազդել այլ նյութերի հետ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն:

8. Քսենոն գազ
Քսենոն գազը (Xe) կայուն, անգույն և անհոտ գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառության գործընթացին, ուստի քսենոն գազի բարձր կոնցենտրացիան շնչելը կառաջացնի հիպոքսիա: Եթե ​​դուք երկար ժամանակ հիպոքսիայի վիճակում եք, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, նեոնային գազը բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ կարող է փոխազդել այլ նյութերի հետ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն:

9. Կրիպտոն գազ
Կրիպտոն գազը (Kr) կայուն, անգույն և հոտ չունեցող գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառության գործընթացին, ուստի կրիպտոն գազի բարձր կոնցենտրացիայի մեջ շնչելը կառաջացնի հիպոքսիա: Եթե ​​դուք երկար ժամանակ հիպոքսիայի վիճակում եք, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, քսենոն գազը բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ կարող է փոխազդել այլ նյութերի հետ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն: Թթվածնի պակաս ունեցող միջավայրում շնչելը կարող է առաջացնել հիպոքսիա: Եթե ​​դուք երկար ժամանակ հիպոքսիայի վիճակում եք, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, կրիպտոն գազը բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ կարող է փոխազդել այլ նյութերի հետ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն:

Վտանգավոր գազի հայտնաբերման լուծումներ կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար
Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը ներառում է դյուրավառ, պայթուցիկ, թունավոր և վնասակար գազերի արտադրություն, արտադրություն և գործընթաց: Որպես կիսահաղորդչային արտադրամասերում գազեր օգտագործող՝ անձնակազմի յուրաքանչյուր անդամ պետք է օգտագործի տարբեր վտանգավոր գազերի անվտանգության տվյալները և պետք է իմանա, թե ինչպես վարվել վթարային ընթացակարգերի հետ, երբ այդ գազերը արտահոսում են:
Կիսահաղորդչային արդյունաբերության արտադրության, արտադրության և պահեստավորման ժամանակ այս վտանգավոր գազերի արտահոսքի հետևանքով կյանքի և գույքի կորուստներից խուսափելու համար անհրաժեշտ է տեղադրել գազի հայտնաբերման գործիքներ թիրախային գազը հայտնաբերելու համար:

Գազի դետեկտորները դարձել են շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի կարևոր գործիքներ այսօրվա կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ և հանդիսանում են նաև մոնիտորինգի ամենաուղղակի գործիքները:
Ռիկեն Կեյկին միշտ ուշադրություն է դարձրել կիսահաղորդիչների արտադրության արդյունաբերության անվտանգ զարգացմանը՝ մարդկանց համար անվտանգ աշխատանքային միջավայր ստեղծելու առաքելությամբ և իրեն նվիրել է կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար հարմար գազի սենսորների մշակմանը, խելամիտ լուծումներ տալով տարբեր խնդիրների համար, որոնց բախվում են: օգտատերեր և արտադրանքի գործառույթների շարունակական արդիականացում և համակարգերի օպտիմալացում: