ნახევარგამტარული პროცესი ფოტოლითოგრაფიის სრული პროცესი

თითოეული ნახევარგამტარული პროდუქტის წარმოება მოითხოვს ასობით პროცესს. ჩვენ ვყოფთ წარმოების მთელ პროცესს რვა ეტაპად:ვაფლიდამუშავება-დაჟანგვა-ფოტოლითოგრაფია-ეჩირება-თხელი ფირის დეპონირება-ეპიტაქსიალური ზრდა-დიფუზია-იონის იმპლანტაცია.
ნახევარგამტარების და მასთან დაკავშირებული პროცესების გაგებაში და ამოცნობაში, ჩვენ გამოვიყენებთ WeChat-ის სტატიებს თითოეულ ნომერში, რათა სათითაოდ შემოგთავაზოთ თითოეული ზემოთ ჩამოთვლილი ნაბიჯი.
წინა სტატიაში აღინიშნა, რომ დაცვის მიზნითვაფლისხვადასხვა მინარევებისაგან გაკეთდა ოქსიდის ფილმი - დაჟანგვის პროცესი. დღეს ჩვენ განვიხილავთ "ფოტოლითოგრაფიის პროცესს" ნახევარგამტარული დიზაინის წრედის გადაღება ვაფლზე წარმოქმნილი ოქსიდის ფირით.

ფოტოლითოგრაფიის პროცესი

1. რა არის ფოტოლითოგრაფიის პროცესი
ფოტოლითოგრაფია არის ჩიპების წარმოებისთვის საჭირო სქემებისა და ფუნქციური უბნების დამზადება.
ფოტოლითოგრაფიის აპარატის მიერ გამოსხივებული შუქი გამოიყენება ფოტორეზისტით დაფარული თხელი ფირის გამოსავლენად ნიღბის საშუალებით. ფოტორეზისტი იცვლის თავის თვისებებს სინათლის ნახვის შემდეგ, ისე, რომ ნიღბის ნიმუში დაკოპირდება თხელ ფილმზე, ისე რომ თხელ ფილას ჰქონდეს ელექტრონული წრედის დიაგრამის ფუნქცია. ეს არის ფოტოლითოგრაფიის როლი, კამერით სურათების გადაღების მსგავსი. კამერით გადაღებული ფოტოები იბეჭდება ფილმზე, ფოტოლითოგრაფია კი არა ფოტოებზე, არამედ მიკროსქემის დიაგრამებსა და სხვა ელექტრონულ კომპონენტებზეა ამოტვიფრული.

ფოტოლითოგრაფია არის ზუსტი მიკრო-დამუშავების ტექნოლოგია

ჩვეულებრივი ფოტოლითოგრაფია არის პროცესი, რომელიც იყენებს ულტრაიისფერ შუქს ტალღის სიგრძით 2000-დან 4500 ანგსტრომამდე, როგორც გამოსახულების ინფორმაციის მატარებელი, და იყენებს ფოტორეზისტს, როგორც შუალედურ (სურათის ჩაწერის) საშუალებას, რათა მიაღწიოს გრაფიკის ტრანსფორმაციას, გადაცემას და დამუშავებას და საბოლოოდ გადასცემს სურათს. ინფორმაცია ჩიპზე (ძირითადად სილიკონის ჩიპზე) ან დიელექტრიკულ ფენაზე.
შეიძლება ითქვას, რომ ფოტოლითოგრაფია თანამედროვე ნახევარგამტარული, მიკროელექტრონული და საინფორმაციო ინდუსტრიის საფუძველია და ფოტოლითოგრაფია პირდაპირ განსაზღვრავს ამ ტექნოლოგიების განვითარების დონეს.
1959 წელს ინტეგრირებული სქემების წარმატებული გამოგონებიდან 60 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მისი გრაფიკის ხაზის სიგანე შემცირდა დაახლოებით ოთხი რიგით სიდიდით, ხოლო მიკროსქემის ინტეგრაცია გაუმჯობესდა ექვსზე მეტი სიდიდის ბრძანებით. ამ ტექნოლოგიების სწრაფი პროგრესი ძირითადად ფოტოლითოგრაფიის განვითარებას მიეკუთვნება.

(მოთხოვნები ფოტოლითოგრაფიის ტექნოლოგიაზე ინტეგრირებული მიკროსქემის წარმოების განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე)

2. ფოტოლითოგრაფიის ძირითადი პრინციპები
ფოტოლითოგრაფიის მასალები ზოგადად ეხება ფოტორეზისტებს, ასევე ცნობილია როგორც ფოტორეზისტები, რომლებიც ყველაზე კრიტიკული ფუნქციური მასალებია ფოტოლითოგრაფიაში. ამ ტიპის მასალას აქვს სინათლის (მათ შორის ხილული სინათლე, ულტრაიისფერი შუქი, ელექტრონული სხივი და ა.შ.) რეაქციის მახასიათებლები. ფოტოქიმიური რეაქციის შემდეგ მისი ხსნადობა მნიშვნელოვნად იცვლება.
მათ შორის, დადებითი ფოტორეზისტის ხსნადობა დეველოპერში იზრდება და მიღებული ნიმუში იგივეა, რაც ნიღაბი; უარყოფითი ფოტორეზისტი საპირისპიროა, ანუ ხსნადობა მცირდება ან თუნდაც უხსნადი ხდება დეველოპერის ზემოქმედების შემდეგ და მიღებული ნიმუში ნიღბის საპირისპიროა. ორი ტიპის ფოტორეზისტების გამოყენების ველები განსხვავებულია. პოზიტიური ფოტორეზისტები უფრო ხშირად გამოიყენება, რაც მთლიანი რაოდენობის 80%-ზე მეტს შეადგენს.

ზემოთ მოცემულია ფოტოლითოგრაფიის პროცესის სქემატური დიაგრამა

(1) წებოვნება: ეს არის ფოტორეზისტული ფილმის ფორმირება ერთგვაროვანი სისქით, ძლიერი წებოვნებით და სილიკონის ვაფლის დეფექტების გარეშე. ფოტორეზისტენტულ ფენასა და სილიციუმის ვაფლს შორის გადაბმის გასაძლიერებლად, ხშირად საჭიროა სილიკონის ვაფლის ზედაპირის მოდიფიცირება ისეთი ნივთიერებებით, როგორიცაა ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS) და ტრიმეთილსილილდიეთილამინი (TMSDEA). შემდეგ, ფოტორეზისტული ფილმი მზადდება დაწნული საფარით.
(2) წინასწარ გამოცხობა: დაწნული საფარის შემდეგ, ფოტორეზისტული ფილმი კვლავ შეიცავს გამხსნელის გარკვეულ რაოდენობას. მაღალ ტემპერატურაზე გამოცხობის შემდეგ გამხსნელი შეიძლება რაც შეიძლება ნაკლებად ამოიღოთ. წინასწარ გამოცხობის შემდეგ ფოტორეზისტის შემცველობა მცირდება დაახლოებით 5%-მდე.
(3) ექსპოზიცია: ანუ, ფოტორეზისტი ექვემდებარება შუქს. ამ დროს ხდება ფოტორეაქცია და ხდება ხსნადობის განსხვავება განათებულ ნაწილსა და არაგანათებულ ნაწილს შორის.
(4) განვითარება და გამკვრივება: პროდუქტი ჩაეფლო დეველოპერში. ამ დროს, პოზიტიური ფოტორეზისტის დაუცველი არე და ნეგატიური ფოტორეზისტის გამოუცდელი არე განვითარებაში დაიშლება. ეს არის სამგანზომილებიანი ნიმუში. განვითარების შემდეგ, ჩიპს სჭირდება მაღალი ტემპერატურის დამუშავების პროცესი, რომ გახდეს მყარი ფილმი, რომელიც ძირითადად ემსახურება ფოტორეზისტის ადჰეზიის შემდგომ გაძლიერებას სუბსტრატთან.
(5) გრავირება: ფოტორეზისტის ქვეშ მყოფი მასალა ამოტვიფრულია. მასში შედის თხევადი სველი გრავირება და აირისებური მშრალი გრავირება. მაგალითად, სილიციუმის სველი გრავირებისთვის გამოიყენება ჰიდროფთორმჟავას მჟავე წყალხსნარი; სპილენძის სველი გრავირებისთვის გამოიყენება ძლიერი მჟავა ხსნარი, როგორიცაა აზოტის მჟავა და გოგირდის მჟავა, ხოლო მშრალი გრავირება ხშირად იყენებს პლაზმის ან მაღალენერგეტიკული იონის სხივებს მასალის ზედაპირის დასაზიანებლად და მისი ამოღების მიზნით.
(6) გაწმენდა: საბოლოოდ, ფოტორეზისტი უნდა მოიხსნას ლინზის ზედაპირიდან. ამ საფეხურს გლუმირება ეწოდება.

უსაფრთხოება არის ყველაზე მნიშვნელოვანი საკითხი ნახევარგამტარების წარმოებაში. ძირითადი საშიში და მავნე ფოტოლითოგრაფიული აირები ჩიპური ლითოგრაფიის პროცესში შემდეგია:

1. წყალბადის ზეჟანგი
წყალბადის ზეჟანგი (H2O2) არის ძლიერი ოქსიდანტი. უშუალო კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს კანისა და თვალის ანთება და დამწვრობა.

2. ქსილენი
Xylene არის გამხსნელი და დეველოპერი, რომელიც გამოიყენება უარყოფით ლითოგრაფიაში. ის აალებადია და აქვს დაბალი ტემპერატურა მხოლოდ 27,3℃ (დაახლოებით ოთახის ტემპერატურა). ფეთქებადია, როცა ჰაერში კონცენტრაცია 1%-7%-ია. ქსილენთან განმეორებითმა კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს კანის ანთება. Xylene ორთქლი არის ტკბილი, მსგავსი სუნი თვითმფრინავი tack; ქსილენის ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს თვალების, ცხვირისა და ყელის ანთება. გაზის შესუნთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს თავის ტკივილი, თავბრუსხვევა, მადის დაკარგვა და დაღლილობა.

3. ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS)
ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS) ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც პრაიმერის ფენა, რათა გაზარდოს ფოტორეზისტის ადჰეზია პროდუქტის ზედაპირზე. ის აალებადია და აქვს 6,7°C აალების წერტილი. ფეთქებადია, როცა ჰაერში კონცენტრაცია 0,8%-16%-ია. HMDS ძლიერად რეაგირებს წყალთან, ალკოჰოლთან და მინერალურ მჟავებთან ამიაკის გასათავისუფლებლად.

4. ტეტრამეთილამონიუმის ჰიდროქსიდი
ტეტრამეთილამონიუმის ჰიდროქსიდი (TMAH) ფართოდ გამოიყენება როგორც დეველოპერი დადებითი ლითოგრაფიისთვის. ეს არის ტოქსიკური და კოროზიული. ის შეიძლება ფატალური იყოს გადაყლაპვისას ან კანთან უშუალო კონტაქტისას. TMAH მტვერთან ან ნისლთან კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს თვალების, კანის, ცხვირისა და ყელის ანთება. TMAH-ის მაღალი კონცენტრაციის ინჰალაცია გამოიწვევს სიკვდილს.

5. ქლორი და ფტორი
ქლორი (Cl2) და ფტორი (F2) ორივე გამოიყენება ექსიმერულ ლაზერებში, როგორც ღრმა ულტრაიისფერი და უკიდურესი ულტრაიისფერი (EUV) სინათლის წყაროები. ორივე აირი ტოქსიკურია, ღია მწვანე ფერისაა და აქვს ძლიერი გამაღიზიანებელი სუნი. ამ გაზის მაღალი კონცენტრაციის ინჰალაცია გამოიწვევს სიკვდილს. ფტორის გაზი შეიძლება წყალთან ურთიერთქმედდეს და წარმოქმნას წყალბადის ფტორი. წყალბადის ფტორი არის ძლიერი მჟავა, რომელიც აღიზიანებს კანს, თვალებს და სასუნთქ გზებს და შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა დამწვრობა და სუნთქვის გაძნელება. ფტორის მაღალმა კონცენტრაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანის ორგანიზმის მოწამვლა, რამაც გამოიწვია ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, ღებინება, დიარეა და კომა.

6. არგონი
არგონი (Ar) არის ინერტული გაზი, რომელიც, როგორც წესი, პირდაპირ ზიანს არ აყენებს ადამიანის სხეულს. ნორმალურ პირობებში ჰაერი, რომელსაც ადამიანები სუნთქავენ, შეიცავს დაახლოებით 0,93% არგონს და ეს კონცენტრაცია არ ახდენს აშკარა გავლენას ადამიანის სხეულზე. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში არგონმა შეიძლება ზიანი მიაყენოს ადამიანის სხეულს.
აქ არის რამდენიმე შესაძლო სიტუაცია: დახურულ სივრცეში არგონის კონცენტრაცია შეიძლება გაიზარდოს, რითაც შემცირდეს ჟანგბადის კონცენტრაცია ჰაერში და გამოიწვიოს ჰიპოქსია. ამან შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავბრუსხვევა, დაღლილობა და ქოშინი. გარდა ამისა, არგონი არის ინერტული გაზი, მაგრამ ის შეიძლება აფეთქდეს მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ.

7. ნეონი
ნეონი (Ne) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო გაზი, რომელიც არ მონაწილეობს ნეონის გაზი არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ ნეონის გაზის მაღალი კონცენტრაციით სუნთქვა გამოიწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში ხართ ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ნეონის გაზი შეიძლება რეაგირებდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რათა გამოიწვიოს ცეცხლი ან აფეთქება.

8. ქსენონის გაზი
ქსენონის გაზი (Xe) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო გაზი, რომელიც არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ ქსენონის გაზის მაღალი კონცენტრაციით სუნთქვა იწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში ხართ ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ნეონის გაზი შეიძლება რეაგირებდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რათა გამოიწვიოს ცეცხლი ან აფეთქება.

9. კრიპტონი გაზი
კრიპტონი გაზი (Kr) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო აირი, რომელიც არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ კრიპტონის გაზის მაღალი კონცენტრაციით სუნთქვა იწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში ხართ ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ქსენონის გაზმა შეიძლება მოახდინოს რეაქცია სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რათა გამოიწვიოს ცეცხლი ან აფეთქება. ჟანგბადის ნაკლებობის მქონე გარემოში სუნთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს ჰიპოქსია. თუ დიდი ხნის განმავლობაში ხართ ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, კრიპტონის გაზი შეიძლება რეაგირებდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რათა გამოიწვიოს ცეცხლი ან აფეთქება.

სახიფათო გაზის აღმოჩენის გადაწყვეტილებები ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის
ნახევარგამტარული ინდუსტრია მოიცავს აალებადი, ფეთქებადი, ტოქსიკური და მავნე აირების წარმოებას, წარმოებას და პროცესს. როგორც ნახევარგამტარების წარმოების ქარხნებში გაზების მომხმარებელმა, პერსონალის თითოეულმა წევრმა უნდა გაიგოს სხვადასხვა საშიში გაზების უსაფრთხოების მონაცემები გამოყენებამდე და უნდა იცოდეს, როგორ გაუმკლავდეს გადაუდებელ პროცედურებს ამ გაზების გაჟონვის დროს.
ნახევარგამტარული მრეწველობის წარმოებაში, წარმოებაში და შენახვაში, ამ საშიში აირების გაჟონვით გამოწვეული სიცოცხლისა და ქონების ზარალის თავიდან აცილების მიზნით, აუცილებელია გაზის აღმოჩენის ინსტრუმენტების დაყენება სამიზნე აირის გამოსავლენად.

გაზის დეტექტორები გახდა გარემოს მონიტორინგის აუცილებელი ინსტრუმენტები დღევანდელ ნახევარგამტარულ ინდუსტრიაში და ასევე არის ყველაზე პირდაპირი მონიტორინგის ინსტრუმენტები.
რიკენ კეიკი ყოველთვის ყურადღებას აქცევდა ნახევარგამტარების წარმოების ინდუსტრიის უსაფრთხო განვითარებას, მისიით შექმნას უსაფრთხო სამუშაო გარემო ადამიანებისთვის და მიეძღვნა თავი ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის შესაფერისი გაზის სენსორების შემუშავებას, რაც უზრუნველყოფს გონივრული გადაწყვეტილებების მიღებას სხვადასხვა პრობლემებისთვის. მომხმარებლები და მუდმივად ახდენენ პროდუქტის ფუნქციების განახლებას და სისტემების ოპტიმიზაციას.