अर्धचालक प्रक्रिया फोटोलिथोग्राफी को पूर्ण प्रक्रिया

प्रत्येक अर्धचालक उत्पादनको निर्माणलाई सयौं प्रक्रियाहरू आवश्यक पर्दछ। हामी सम्पूर्ण निर्माण प्रक्रियालाई आठ चरणहरूमा विभाजन गर्छौं:वेफरप्रशोधन-ऑक्सीकरण-फोटोलिथोग्राफी-एचिंग-पातलो फिल्म डिपोजिशन-एपिटेक्सियल ग्रोथ-डिफ्यूजन-आयन इम्प्लान्टेशन।
तपाईंलाई अर्धचालकहरू र सम्बन्धित प्रक्रियाहरू बुझ्न र पहिचान गर्न मद्दत गर्न, हामी प्रत्येक अंकमा WeChat लेखहरूलाई माथिका प्रत्येक चरणहरू एक-एक गरी परिचय गराउन धक्का दिनेछौं।
अघिल्लो लेखमा उल्लेख गरिएको थियो कि संरक्षण गर्नवेफरविभिन्न अशुद्धताबाट, एक अक्साइड फिल्म बनाइएको थियो - ओक्सीकरण प्रक्रिया। आज हामी अक्साइड फिल्मको साथ वेफरमा अर्धचालक डिजाइन सर्किटको फोटो खिच्ने "फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया" बारे छलफल गर्नेछौं।

फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया

1. फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के हो
फोटोलिथोग्राफी भनेको चिप उत्पादनको लागि आवश्यक सर्किट र कार्यात्मक क्षेत्रहरू बनाउनु हो।
फोटोलिथोग्राफी मेसिनबाट उत्सर्जित प्रकाशलाई फोटोरेसिस्टले ढाकेको पातलो फिलिमलाई ढाँचासहितको मास्कमार्फत बाहिर निकाल्न प्रयोग गरिन्छ। फोटोरेसिस्टले प्रकाश देखेपछि यसको गुणहरू परिवर्तन गर्नेछ, ताकि मास्कको ढाँचा पातलो फिल्ममा प्रतिलिपि गरिएको छ, ताकि पातलो फिल्मले इलेक्ट्रोनिक सर्किट रेखाचित्रको कार्य गर्दछ। यो फोटोलिथोग्राफीको भूमिका हो, क्यामेराको साथ फोटो खिच्नु जस्तै। क्यामेराले खिचेका तस्बिरहरू फिल्ममा छापिएका हुन्छन्, जबकि फोटोलिथोग्राफीले तस्बिरहरू कोर्दैन, तर सर्किट रेखाचित्र र अन्य इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरू।

फोटोलिथोग्राफी एक सटीक माइक्रो-मेसिनिंग प्रविधि हो

परम्परागत फोटोलिथोग्राफी एउटा प्रक्रिया हो जसले छवि जानकारी वाहकको रूपमा 2000 देखि 4500 angstroms को तरंग लम्बाइको साथ पराबैंगनी प्रकाश प्रयोग गर्दछ, र ग्राफिकको रूपान्तरण, स्थानान्तरण र प्रशोधन प्राप्त गर्न फोटोरेसिस्टलाई मध्यवर्ती (छवि रेकर्डिङ) माध्यमको रूपमा प्रयोग गर्दछ, र अन्तमा छविलाई प्रसारण गर्दछ। चिप (मुख्यतया सिलिकन चिप) वा डाइलेक्ट्रिक तहमा जानकारी।
यो भन्न सकिन्छ कि फोटोलिथोग्राफी आधुनिक अर्धचालक, माइक्रोइलेक्ट्रोनिक्स, र सूचना उद्योगहरूको आधार हो, र फोटोलिथोग्राफीले यी प्रविधिहरूको विकास स्तरलाई प्रत्यक्ष रूपमा निर्धारण गर्दछ।
1959 मा एकीकृत सर्किट को सफल आविष्कार पछि 60 भन्दा बढी वर्ष मा, यसको ग्राफिक्स को रेखा चौडाई परिमाण को लगभग चार आदेश द्वारा घटाइएको छ, र परिमाण को छ भन्दा बढी आदेश द्वारा सर्किट एकीकरण सुधार गरिएको छ। यी प्रविधिहरूको द्रुत प्रगति मुख्यतया फोटोलिथोग्राफीको विकासलाई श्रेय दिइएको छ।

(एकीकृत सर्किट निर्माणको विकासको विभिन्न चरणहरूमा फोटोलिथोग्राफी प्रविधिको लागि आवश्यकताहरू)

2. फोटोलिथोग्राफीको आधारभूत सिद्धान्तहरू
फोटोलिथोग्राफी सामग्रीहरू सामान्यतया फोटोरेसिस्टहरू हुन्, जसलाई फोटोरेसिस्टहरू पनि भनिन्छ, जुन फोटोलिथोग्राफीमा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण कार्यात्मक सामग्रीहरू हुन्। यस प्रकारको सामग्रीमा प्रकाशको विशेषताहरू छन् (दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी प्रकाश, इलेक्ट्रोन बीम, आदि सहित) प्रतिक्रिया। फोटोकेमिकल प्रतिक्रिया पछि, यसको घुलनशीलता महत्त्वपूर्ण रूपमा परिवर्तन हुन्छ।
तिनीहरू मध्ये, विकासकर्तामा सकारात्मक photoresist को घुलनशीलता बढ्छ, र प्राप्त ढाँचा मास्क जस्तै छ; नकारात्मक फोटोरेसिस्ट विपरित हो, त्यो हो, घुलनशीलता घट्छ वा विकासकर्ताको सम्पर्कमा आएपछि पनि अघुलनशील हुन्छ, र प्राप्त ढाँचा मास्कको विपरीत हुन्छ। दुई प्रकारका photoresists को आवेदन क्षेत्र फरक छन्। सकारात्मक फोटोरेसिस्टहरू अधिक सामान्य रूपमा प्रयोग गरिन्छ, कुलको 80% भन्दा बढीको लागि लेखांकन।

माथिको फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियाको योजनाबद्ध रेखाचित्र हो

(१) ग्लुइङ: त्यो हो, समान मोटाई, बलियो आसंजन र सिलिकन वेफरमा कुनै दोष नभएको फोटोरेसिस्ट फिल्म बनाउने। फोटोरेसिस्ट फिलिम र सिलिकन वेफर बीचको आसंजन बृद्धि गर्नको लागि, पहिले हेक्सामेथिल्डिसिलाजेन (HMDS) र ट्राइमेथाइल्सिलल्डाइथाइलमाइन (TMSDEA) जस्ता पदार्थहरूसँग सिलिकन वेफरको सतह परिमार्जन गर्न आवश्यक हुन्छ। त्यसपछि, फोटोरेसिस्ट फिल्म स्पिन कोटिंग द्वारा तयार गरिन्छ।
(२) प्रि-बेकिंग: स्पिन कोटिंग पछि, फोटोरेसिस्ट फिल्ममा अझै निश्चित मात्रामा विलायक हुन्छ। उच्च तापमानमा बेकिंग पछि, विलायक सकेसम्म कम हटाउन सकिन्छ। पूर्व-बेकिंग पछि, photoresist को सामग्री लगभग 5% मा कम हुन्छ।
(3) एक्सपोजर: त्यो हो, फोटोरेसिस्ट प्रकाशको लागि खुला छ। यस समयमा, एक फोटोरेक्शन हुन्छ, र प्रबुद्ध भाग र गैर-प्रकाशित भाग बीचको घुलनशीलता भिन्नता हुन्छ।
(4) विकास र कठोरता: उत्पादन विकासकर्तामा डुबेको छ। यस समयमा, सकारात्मक फोटोरेसिस्टको खुला क्षेत्र र नकारात्मक फोटोरेसिस्टको खुला क्षेत्र विकासमा भंग हुनेछ। यसले त्रि-आयामी ढाँचा प्रस्तुत गर्दछ। विकास पछि, चिपलाई कडा फिल्म बन्नको लागि उच्च-तापमान उपचार प्रक्रिया चाहिन्छ, जसले मुख्यतया सब्सट्रेटमा फोटोरेसिस्टको आसंजनलाई बढावा दिन्छ।
(५) नक्काशी: फोटोरेसिस्ट मुनिको सामग्री नक्काशी गरिन्छ। यसमा तरल भिजेको नक्काशी र ग्यासयुक्त सुख्खा नक्काशी समावेश छ। उदाहरण को लागी, सिलिकन को भिजेको नक्काशी को लागी, हाइड्रोफ्लोरिक एसिड को एक अम्लीय जलीय समाधान प्रयोग गरिन्छ; तामाको भिजेको नक्काशीको लागि, नाइट्रिक एसिड र सल्फ्यूरिक एसिड जस्ता बलियो एसिड घोल प्रयोग गरिन्छ, जबकि सुख्खा नक्काशीले प्राय: प्लाज्मा वा उच्च-ऊर्जा आयन बीमहरू प्रयोग गरी सामग्रीको सतहलाई क्षति पुर्‍याउँछ।
(6) Degumming: अन्तमा, photoresist लेन्सको सतहबाट हटाउन आवश्यक छ। यो चरण degumming भनिन्छ।

सबै अर्धचालक उत्पादनमा सुरक्षा सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण मुद्दा हो। चिप लिथोग्राफी प्रक्रियामा मुख्य खतरनाक र हानिकारक फोटोलिथोग्राफी ग्यासहरू निम्नानुसार छन्:

1. हाइड्रोजन पेरोक्साइड
हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) एक बलियो अक्सिडेन्ट हो। प्रत्यक्ष सम्पर्कले छाला र आँखाको सूजन र जलाउन सक्छ।

2. Xylene
Xylene नकारात्मक लिथोग्राफीमा प्रयोग हुने विलायक र विकासकर्ता हो। यो ज्वलनशील छ र केवल 27.3 ℃ (लगभग कोठाको तापमान) को कम तापमान छ। यो विस्फोटक हुन्छ जब हावामा एकाग्रता 1%-7% हुन्छ। xylene संग बारम्बार सम्पर्क छाला सूजन हुन सक्छ। Xylene भाप मीठो छ, हवाइजहाज ट्याक को गन्ध जस्तै; xylene को एक्सपोजरले आँखा, नाक र घाँटीमा सूजन हुन सक्छ। ग्यास सास फेर्दा टाउको दुख्ने, चक्कर लाग्ने, भोक नलाग्ने र थकान लाग्न सक्छ।

3. Hexamethyldisilazane (HMDS)
Hexamethyldisilazane (HMDS) लाई उत्पादनको सतहमा फोटोरेसिस्टको आसंजन बढाउन प्रायमर लेयरको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यो ज्वलनशील छ र यसको फ्ल्यास बिन्दु 6.7 डिग्री सेल्सियस छ। जब हावामा एकाग्रता 0.8% -16% हुन्छ यो विस्फोटक हुन्छ। एचएमडीएसले अमोनिया छोड्नको लागि पानी, अल्कोहल र खनिज एसिडसँग कडा प्रतिक्रिया गर्छ।

4. टेट्रामेथाइलमोनियम हाइड्रोक्साइड
Tetramethylammonium hydroxide (TMAH) सकारात्मक लिथोग्राफीको लागि विकासकर्ताको रूपमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। यो विषाक्त र संक्षारक छ। यदि निल्यो वा छालासँग प्रत्यक्ष सम्पर्कमा भयो भने यो घातक हुन सक्छ। TMAH धुलो वा धुवाँसँग सम्पर्क गर्दा आँखा, छाला, नाक र घाँटीमा सूजन हुन सक्छ। TMAH को उच्च सांद्रता को सास ले मृत्यु को नेतृत्व गर्नेछ।

5. क्लोरीन र फ्लोरिन
क्लोरीन (Cl2) र फ्लोरिन (F2) दुबै एक्सिमर लेजरहरूमा गहिरो पराबैंगनी र चरम पराबैंगनी (EUV) प्रकाश स्रोतको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। दुबै ग्यासहरू विषाक्त छन्, हल्का हरियो देखिन्छ, र बलियो जलन गन्ध छ। यस ग्यासको उच्च सांद्रताको सासले मृत्युको नेतृत्व गर्दछ। फ्लोरिन ग्यासले पानीसँग प्रतिक्रिया गरेर हाइड्रोजन फ्लोराइड ग्यास उत्पादन गर्न सक्छ। हाइड्रोजन फ्लोराइड ग्यास एक बलियो एसिड हो जसले छाला, आँखा र श्वासप्रश्वास पथलाई जलाउँछ र जलन र सास फेर्न गाह्रो हुने जस्ता लक्षणहरू निम्त्याउन सक्छ। फ्लोराइडको उच्च सांद्रताले मानव शरीरमा विषाक्तता निम्त्याउन सक्छ, टाउको दुख्ने, बान्ता, पखाला र कोमा जस्ता लक्षणहरू निम्त्याउन सक्छ।

६. अर्गन
Argon (Ar) एक निष्क्रिय ग्यास हो जसले सामान्यतया मानव शरीरलाई प्रत्यक्ष हानि गर्दैन। सामान्य परिस्थितिमा, मानिसहरूले सास फेर्ने हावामा लगभग ०.९३% आर्गन हुन्छ, र यो एकाग्रताले मानव शरीरमा कुनै स्पष्ट प्रभाव पार्दैन। यद्यपि, केहि अवस्थामा, आर्गनले मानव शरीरलाई हानि पुर्‍याउन सक्छ।
यहाँ केहि सम्भावित अवस्थाहरू छन्: एक सीमित ठाउँमा, आर्गनको एकाग्रता बढ्न सक्छ, जसले गर्दा हावामा अक्सिजन एकाग्रता कम हुन्छ र हाइपोक्सिया हुन सक्छ। यसले चक्कर लाग्ने, थकान र सास फेर्न गाह्रो हुने जस्ता लक्षणहरू निम्त्याउन सक्छ। थप रूपमा, आर्गन एक अक्रिय ग्यास हो, तर यो उच्च तापमान वा उच्च दबाव अन्तर्गत विस्फोट हुन सक्छ।

७. नियोन
नियोन (Ne) एक स्थिर, रंगहीन र गन्धविहीन ग्यास हो जसले यसमा भाग लिँदैन नियोन ग्यास मानव श्वासप्रश्वास प्रक्रियामा संलग्न हुँदैन, त्यसैले नियोन ग्यासको उच्च एकाग्रतामा सास फेर्न हाइपोक्सिया हुन्छ। यदि तपाईं लामो समयसम्म हाइपोक्सियाको अवस्थामा हुनुहुन्छ भने, तपाईंले टाउको दुखाइ, वाकवाकी र बान्ता जस्ता लक्षणहरू अनुभव गर्न सक्नुहुन्छ। थप रूपमा, नियोन ग्यासले उच्च तापमान वा उच्च दबाब अन्तर्गत अन्य पदार्थहरूसँग आगो वा विस्फोट गराउन सक्छ।

8. Xenon ग्यास
Xenon ग्यास (Xe) एक स्थिर, रंगहीन र गन्धविहीन ग्यास हो जसले मानव श्वासप्रश्वास प्रक्रियामा भाग लिदैन, त्यसैले xenon ग्यासको उच्च एकाग्रतामा सास फेर्न हाइपोक्सिया हुन्छ। यदि तपाईं लामो समयसम्म हाइपोक्सियाको अवस्थामा हुनुहुन्छ भने, तपाईंले टाउको दुखाइ, वाकवाकी र बान्ता जस्ता लक्षणहरू अनुभव गर्न सक्नुहुन्छ। थप रूपमा, नियोन ग्यासले उच्च तापमान वा उच्च दबाब अन्तर्गत अन्य पदार्थहरूसँग आगो वा विस्फोट गराउन सक्छ।

9. क्रिप्टन ग्यास
क्रिप्टन ग्यास (Kr) एक स्थिर, रंगहीन र गन्धविहीन ग्यास हो जसले मानव श्वासप्रश्वास प्रक्रियामा भाग लिँदैन, त्यसैले क्रिप्टन ग्यासको उच्च एकाग्रतामा सास फेर्दा हाइपोक्सिया हुन्छ। यदि तपाईं लामो समयसम्म हाइपोक्सियाको अवस्थामा हुनुहुन्छ भने, तपाईंले टाउको दुखाइ, वाकवाकी र बान्ता जस्ता लक्षणहरू अनुभव गर्न सक्नुहुन्छ। थप रूपमा, क्सीनन ग्यासले उच्च तापमान वा उच्च दबाव अन्तर्गत अन्य पदार्थहरूसँग आगो वा विस्फोट गराउन सक्छ। अक्सिजन अभाव भएको वातावरणमा सास फेर्न हाइपोक्सिया हुन सक्छ। यदि तपाईं लामो समयसम्म हाइपोक्सियाको अवस्थामा हुनुहुन्छ भने, तपाईंले टाउको दुखाइ, वाकवाकी र बान्ता जस्ता लक्षणहरू अनुभव गर्न सक्नुहुन्छ। थप रूपमा, क्रिप्टन ग्यासले उच्च तापक्रम वा उच्च दबाबमा अन्य पदार्थहरूसँग आगो वा विस्फोट गराउन सक्छ।

सेमीकन्डक्टर उद्योगका लागि खतरनाक ग्याँस पत्ता लगाउने समाधान
अर्धचालक उद्योगले ज्वलनशील, विस्फोटक, विषाक्त र हानिकारक ग्याँसहरूको उत्पादन, निर्माण र प्रक्रिया समावेश गर्दछ। अर्धचालक उत्पादन प्लान्टहरूमा ग्यासहरूको प्रयोगकर्ताको रूपमा, प्रत्येक कर्मचारी सदस्यले प्रयोग गर्नु अघि विभिन्न खतरनाक ग्यासहरूको सुरक्षा डेटा बुझ्नुपर्छ, र यी ग्यासहरू चुहावट हुँदा आपतकालीन प्रक्रियाहरूसँग कसरी व्यवहार गर्ने भनेर जान्नुपर्दछ।
सेमीकन्डक्टर उद्योगको उत्पादन, निर्माण र भण्डारणमा यी खतरनाक ग्याँसहरूको चुहावटबाट हुने जनधनको क्षतिबाट बच्न लक्षित ग्यास पत्ता लगाउन ग्यास पत्ता लगाउने उपकरणहरू जडान गर्न आवश्यक छ।

ग्यास डिटेक्टरहरू आजको सेमीकन्डक्टर उद्योगमा आवश्यक वातावरणीय निगरानी उपकरणहरू भएका छन्, र सबैभन्दा प्रत्यक्ष निगरानी उपकरणहरू पनि हुन्।
रिकेन केकीले सेमीकन्डक्टर उत्पादन उद्योगको सुरक्षित विकासमा सधैँ ध्यान दिएका छन्, मानिसहरूका लागि सुरक्षित काम गर्ने वातावरण सिर्जना गर्ने लक्ष्यका साथ, र सेमीकन्डक्टर उद्योगका लागि उपयुक्त ग्यास सेन्सरहरू विकास गर्न आफूलाई समर्पित गरेका छन्, जसले सामना गरेका विभिन्न समस्याहरूको उचित समाधान प्रदान गर्दछ। प्रयोगकर्ताहरू, र लगातार उत्पादन कार्यहरू र अनुकूलन प्रणालीहरू अपग्रेड गर्दै।