సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియ ఫోటోలిథోగ్రఫీ యొక్క పూర్తి ప్రక్రియ

ప్రతి సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తి తయారీకి వందలాది ప్రక్రియలు అవసరం. మేము మొత్తం తయారీ ప్రక్రియను ఎనిమిది దశలుగా విభజిస్తాము:పొరప్రాసెసింగ్-ఆక్సిడేషన్-ఫోటోలిథోగ్రఫీ-ఎచింగ్-సన్నని ఫిల్మ్ డిపాజిషన్-ఎపిటాక్సియల్ గ్రోత్-డిఫ్యూజన్-అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్.
సెమీకండక్టర్లు మరియు సంబంధిత ప్రక్రియలను అర్థం చేసుకోవడంలో మరియు గుర్తించడంలో మీకు సహాయపడటానికి, మేము పైన పేర్కొన్న ప్రతి దశలను ఒక్కొక్కటిగా పరిచయం చేయడానికి ప్రతి సంచికలో WeChat కథనాలను పుష్ చేస్తాము.
మునుపటి వ్యాసంలో, దానిని రక్షించడానికి అని ప్రస్తావించబడిందిపొరవివిధ మలినాలనుండి, ఒక ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ తయారు చేయబడింది--ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ. ఈ రోజు మనం ఏర్పడిన ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్‌తో పొరపై సెమీకండక్టర్ డిజైన్ సర్క్యూట్‌ను చిత్రీకరించే "ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ" గురించి చర్చిస్తాము.

ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ

1. ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ అంటే ఏమిటి
ఫోటోలిథోగ్రఫీ అనేది చిప్ ఉత్పత్తికి అవసరమైన సర్క్యూట్‌లు మరియు ఫంక్షనల్ ఏరియాలను తయారు చేయడం.
ఫోటోలిథోగ్రఫీ యంత్రం ద్వారా విడుదలయ్యే కాంతి, ఫోటోరేసిస్ట్‌తో పూసిన సన్నని చలనచిత్రాన్ని నమూనాతో ముసుగు ద్వారా బహిర్గతం చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. కాంతిని చూసిన తర్వాత ఫోటోరేసిస్ట్ దాని లక్షణాలను మారుస్తుంది, తద్వారా ముసుగుపై ఉన్న నమూనా సన్నని చలనచిత్రానికి కాపీ చేయబడుతుంది, తద్వారా సన్నని చలనచిత్రం ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం యొక్క పనితీరును కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఫోటోలిథోగ్రఫీ పాత్ర, కెమెరాతో చిత్రాలు తీయడం లాంటిది. కెమెరా తీసిన ఫోటోలు ఫిల్మ్‌పై ముద్రించబడతాయి, అయితే ఫోటోలిథోగ్రఫీ ఫోటోలను చెక్కదు, కానీ సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రాలు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలు.

ఫోటోలిథోగ్రఫీ అనేది ఒక ఖచ్చితమైన మైక్రో-మ్యాచింగ్ టెక్నాలజీ

సాంప్రదాయ ఫోటోలిథోగ్రఫీ అనేది చిత్ర సమాచార క్యారియర్‌గా 2000 నుండి 4500 ఆంగ్‌స్ట్రోమ్‌ల తరంగదైర్ఘ్యంతో అతినీలలోహిత కాంతిని ఉపయోగిస్తుంది మరియు గ్రాఫిక్‌ల రూపాంతరం, బదిలీ మరియు ప్రాసెసింగ్ సాధించడానికి ఫోటోరేసిస్ట్‌ను ఇంటర్మీడియట్ (ఇమేజ్ రికార్డింగ్) మాధ్యమంగా ఉపయోగిస్తుంది మరియు చివరకు చిత్రాన్ని ప్రసారం చేస్తుంది. చిప్ (ప్రధానంగా సిలికాన్ చిప్) లేదా విద్యుద్వాహక పొరకు సమాచారం.
ఫోటోలిథోగ్రఫీ ఆధునిక సెమీకండక్టర్, మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు ఇన్ఫర్మేషన్ ఇండస్ట్రీలకు పునాది అని చెప్పవచ్చు మరియు ఫోటోలిథోగ్రఫీ నేరుగా ఈ సాంకేతికతల అభివృద్ధి స్థాయిని నిర్ణయిస్తుంది.
1959లో ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లను విజయవంతంగా కనిపెట్టినప్పటి నుండి 60 సంవత్సరాలకు పైగా, దాని గ్రాఫిక్స్ యొక్క లైన్ వెడల్పు సుమారు నాలుగు ఆర్డర్‌ల మాగ్నిట్యూడ్‌తో తగ్గించబడింది మరియు సర్క్యూట్ ఇంటిగ్రేషన్ ఆరు కంటే ఎక్కువ ఆర్డర్‌ల మాగ్నిట్యూడ్‌తో మెరుగుపరచబడింది. ఈ సాంకేతికతల యొక్క వేగవంతమైన పురోగతి ప్రధానంగా ఫోటోలిథోగ్రఫీ అభివృద్ధికి ఆపాదించబడింది.

(ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ తయారీ అభివృద్ధి యొక్క వివిధ దశలలో ఫోటోలిథోగ్రఫీ సాంకేతికత కోసం అవసరాలు)

2. ఫోటోలిథోగ్రఫీ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలు
ఫోటోలిథోగ్రఫీ పదార్థాలు సాధారణంగా ఫోటోరేసిస్ట్‌లను సూచిస్తాయి, వీటిని ఫోటోరేసిస్ట్‌లు అని కూడా పిలుస్తారు, ఇవి ఫోటోలిథోగ్రఫీలో అత్యంత క్లిష్టమైన క్రియాత్మక పదార్థాలు. ఈ రకమైన పదార్థం కాంతి లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది (కనిపించే కాంతి, అతినీలలోహిత కాంతి, ఎలక్ట్రాన్ పుంజం మొదలైనవి) ప్రతిచర్య. ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్య తర్వాత, దాని ద్రావణీయత గణనీయంగా మారుతుంది.
వాటిలో, డెవలపర్లో సానుకూల ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క ద్రావణీయత పెరుగుతుంది, మరియు పొందిన నమూనా ముసుగు వలె ఉంటుంది; ప్రతికూల ఫోటోరేసిస్ట్ వ్యతిరేకం, అంటే డెవలపర్‌కు గురైన తర్వాత ద్రావణీయత తగ్గుతుంది లేదా కరగదు, మరియు పొందిన నమూనా ముసుగుకు వ్యతిరేకం. రెండు రకాల ఫోటోరేసిస్ట్‌ల అప్లికేషన్ ఫీల్డ్‌లు భిన్నంగా ఉంటాయి. సానుకూల ఫోటోరేసిస్ట్‌లు సాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి, మొత్తంలో 80% కంటే ఎక్కువ.

పైన పేర్కొన్నది ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

(1) జిగురు: అంటే, ఏకరీతి మందం, బలమైన సంశ్లేషణ మరియు సిలికాన్ పొరపై లోపాలు లేకుండా ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్‌ను రూపొందించడం. ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్ మరియు సిలికాన్ పొర మధ్య సంశ్లేషణను మెరుగుపరచడానికి, హెక్సామెథైల్డిసిలాజేన్ (HMDS) మరియు ట్రిమెథైల్‌సిలిడైథైలమైన్ (TMSDEA) వంటి పదార్ధాలతో సిలికాన్ పొర యొక్క ఉపరితలాన్ని మొదట సవరించడం తరచుగా అవసరం. అప్పుడు, ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్ స్పిన్ కోటింగ్ ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది.
(2) ప్రీ-బేకింగ్: స్పిన్ కోటింగ్ తర్వాత, ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్‌లో ఇప్పటికీ కొంత మొత్తంలో ద్రావకం ఉంటుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్చిన తర్వాత, ద్రావకాన్ని వీలైనంత తక్కువగా తొలగించవచ్చు. ముందుగా బేకింగ్ చేసిన తర్వాత, ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క కంటెంట్ సుమారు 5% కి తగ్గించబడుతుంది.
(3) ఎక్స్పోజర్: అంటే, ఫోటోరేసిస్ట్ కాంతికి గురవుతుంది. ఈ సమయంలో, ఫోటో రియాక్షన్ ఏర్పడుతుంది మరియు ప్రకాశించే భాగం మరియు ప్రకాశించని భాగం మధ్య ద్రావణీయత వ్యత్యాసం ఏర్పడుతుంది.
(4) అభివృద్ధి & గట్టిపడటం: ఉత్పత్తి డెవలపర్‌లో మునిగిపోతుంది. ఈ సమయంలో, సానుకూల ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క బహిర్గత ప్రాంతం మరియు ప్రతికూల ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క బహిర్గతం కాని ప్రాంతం అభివృద్ధిలో కరిగిపోతాయి. ఇది త్రిమితీయ నమూనాను అందిస్తుంది. అభివృద్ధి చేసిన తర్వాత, చిప్‌కు హార్డ్ ఫిల్మ్‌గా మారడానికి అధిక-ఉష్ణోగ్రత చికిత్స ప్రక్రియ అవసరం, ఇది ప్రధానంగా ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క సంశ్లేషణను ఉపరితలానికి మరింత మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగపడుతుంది.
(5) ఎచింగ్: ఫోటోరేసిస్ట్ కింద ఉన్న పదార్థం చెక్కబడి ఉంటుంది. ఇందులో లిక్విడ్ వెట్ ఎచింగ్ మరియు గ్యాస్ డ్రై ఎచింగ్ ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, సిలికాన్ యొక్క తడి చెక్కడం కోసం, హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ యొక్క ఆమ్ల సజల ద్రావణం ఉపయోగించబడుతుంది; రాగిని తడి చెక్కడం కోసం, నైట్రిక్ యాసిడ్ మరియు సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ వంటి బలమైన యాసిడ్ ద్రావణాన్ని ఉపయోగిస్తారు, అయితే డ్రై ఎచింగ్ తరచుగా ప్లాస్మా లేదా అధిక-శక్తి అయాన్ కిరణాలను ఉపయోగించి పదార్థం యొక్క ఉపరితలాన్ని దెబ్బతీస్తుంది మరియు దానిని చెక్కుతుంది.
(6) డీగమ్మింగ్: చివరగా, లెన్స్ ఉపరితలం నుండి ఫోటోరేసిస్ట్‌ను తీసివేయాలి. ఈ దశను డీగమ్మింగ్ అంటారు.

అన్ని సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తిలో భద్రత అత్యంత ముఖ్యమైన సమస్య. చిప్ లితోగ్రఫీ ప్రక్రియలో ప్రధాన ప్రమాదకరమైన మరియు హానికరమైన ఫోటోలిథోగ్రఫీ వాయువులు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్
హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ (H2O2) ఒక బలమైన ఆక్సిడెంట్. ప్రత్యక్ష పరిచయం చర్మం మరియు కంటి వాపు మరియు కాలిన గాయాలకు కారణమవుతుంది.

2. జిలీన్
జిలీన్ అనేది ప్రతికూల లితోగ్రఫీలో ఉపయోగించే ద్రావకం మరియు డెవలపర్. ఇది మండేది మరియు తక్కువ ఉష్ణోగ్రత 27.3℃ (సుమారు గది ఉష్ణోగ్రత) మాత్రమే. గాలిలో గాఢత 1%-7% ఉన్నప్పుడు ఇది పేలుడు పదార్థం. జిలీన్‌తో పదేపదే పరిచయం చర్మం వాపుకు కారణమవుతుంది. జైలీన్ ఆవిరి తియ్యగా ఉంటుంది, విమానం టాక్ వాసనను పోలి ఉంటుంది; జిలీన్‌కు గురికావడం వల్ల కళ్లు, ముక్కు మరియు గొంతు వాపు వస్తుంది. గ్యాస్ పీల్చడం వల్ల తలనొప్పి, కళ్లు తిరగడం, ఆకలి లేకపోవడం, అలసట వంటివి వస్తాయి.

3. హెక్సామెథైల్డిసిలాజేన్ (HMDS)
ఉత్పత్తి యొక్క ఉపరితలంపై ఫోటోరేసిస్ట్ యొక్క సంశ్లేషణను పెంచడానికి హెక్సామెథైల్డిసిలాజేన్ (HMDS) సాధారణంగా ప్రైమర్ లేయర్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది మండే మరియు 6.7 ° C యొక్క ఫ్లాష్ పాయింట్ కలిగి ఉంటుంది. గాలిలో గాఢత 0.8%-16% ఉన్నప్పుడు ఇది పేలుడు పదార్థం. అమ్మోనియాను విడుదల చేయడానికి HMDS నీరు, ఆల్కహాల్ మరియు ఖనిజ ఆమ్లాలతో బలంగా ప్రతిస్పందిస్తుంది.

4. టెట్రామీథైలామోనియం హైడ్రాక్సైడ్
టెట్రామీథైలామోనియం హైడ్రాక్సైడ్ (TMAH) పాజిటివ్ లితోగ్రఫీ కోసం డెవలపర్‌గా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది విషపూరితమైనది మరియు తినివేయు. మింగడం లేదా చర్మంతో నేరుగా సంబంధం కలిగి ఉండటం వలన ఇది ప్రాణాంతకం కావచ్చు. TMAH దుమ్ము లేదా పొగమంచుతో సంపర్కం కళ్ళు, చర్మం, ముక్కు మరియు గొంతు యొక్క వాపును కలిగిస్తుంది. TMAH యొక్క అధిక సాంద్రతలను పీల్చడం మరణానికి దారి తీస్తుంది.

5. క్లోరిన్ మరియు ఫ్లోరిన్
క్లోరిన్ (Cl2) మరియు ఫ్లోరిన్ (F2) రెండూ ఎక్సైమర్ లేజర్‌లలో లోతైన అతినీలలోహిత మరియు తీవ్ర అతినీలలోహిత (EUV) కాంతి వనరులుగా ఉపయోగించబడతాయి. రెండు వాయువులు విషపూరితమైనవి, లేత ఆకుపచ్చ రంగులో కనిపిస్తాయి మరియు బలమైన చికాకు కలిగించే వాసన కలిగి ఉంటాయి. ఈ వాయువు యొక్క అధిక సాంద్రతను పీల్చడం మరణానికి దారి తీస్తుంది. హైడ్రోజన్ ఫ్లోరైడ్ వాయువును ఉత్పత్తి చేయడానికి ఫ్లోరిన్ వాయువు నీటితో చర్య జరుపుతుంది. హైడ్రోజన్ ఫ్లోరైడ్ వాయువు ఒక బలమైన ఆమ్లం, ఇది చర్మం, కళ్ళు మరియు శ్వాసనాళాలను చికాకుపెడుతుంది మరియు కాలిన గాయాలు మరియు శ్వాస తీసుకోవడంలో ఇబ్బంది వంటి లక్షణాలను కలిగిస్తుంది. ఫ్లోరైడ్ యొక్క అధిక సాంద్రతలు మానవ శరీరానికి విషాన్ని కలిగించవచ్చు, తలనొప్పి, వాంతులు, విరేచనాలు మరియు కోమా వంటి లక్షణాలను కలిగిస్తుంది.

6. ఆర్గాన్
ఆర్గాన్ (Ar) అనేది జడ వాయువు, ఇది సాధారణంగా మానవ శరీరానికి ప్రత్యక్ష హాని కలిగించదు. సాధారణ పరిస్థితుల్లో, ప్రజలు పీల్చే గాలిలో 0.93% ఆర్గాన్ ఉంటుంది మరియు ఈ ఏకాగ్రత మానవ శరీరంపై స్పష్టమైన ప్రభావాన్ని చూపదు. అయితే, కొన్ని సందర్భాల్లో, ఆర్గాన్ మానవ శరీరానికి హాని కలిగించవచ్చు.
ఇక్కడ కొన్ని సాధ్యమయ్యే పరిస్థితులు ఉన్నాయి: పరిమిత స్థలంలో, ఆర్గాన్ యొక్క ఏకాగ్రత పెరుగుతుంది, తద్వారా గాలిలో ఆక్సిజన్ గాఢత తగ్గుతుంది మరియు హైపోక్సియాకు కారణమవుతుంది. ఇది తల తిరగడం, అలసట మరియు శ్వాస ఆడకపోవడం వంటి లక్షణాలను కలిగిస్తుంది. అదనంగా, ఆర్గాన్ ఒక జడ వాయువు, కానీ అది అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా అధిక పీడనం కింద పేలవచ్చు.

7. నియాన్
నియాన్ (Ne) అనేది స్థిరమైన, రంగులేని మరియు వాసన లేని వాయువు, ఇది నియాన్ వాయువు మానవ శ్వాస ప్రక్రియలో పాల్గొనదు, కాబట్టి నియాన్ వాయువు యొక్క అధిక సాంద్రతలో శ్వాస తీసుకోవడం హైపోక్సియాకు కారణమవుతుంది. మీరు చాలా కాలం పాటు హైపోక్సియా స్థితిలో ఉన్నట్లయితే, మీరు తలనొప్పి, వికారం మరియు వాంతులు వంటి లక్షణాలను అనుభవించవచ్చు. అదనంగా, నియాన్ వాయువు అగ్ని లేదా పేలుడుకు కారణమయ్యే అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా అధిక పీడనం కింద ఇతర పదార్ధాలతో ప్రతిస్పందించవచ్చు.

8. జినాన్ వాయువు
జినాన్ వాయువు (Xe) అనేది స్థిరమైన, రంగులేని మరియు వాసన లేని వాయువు, ఇది మానవ శ్వాస ప్రక్రియలో పాల్గొనదు, కాబట్టి జినాన్ వాయువు యొక్క అధిక సాంద్రతలో శ్వాస తీసుకోవడం హైపోక్సియాకు కారణమవుతుంది. మీరు చాలా కాలం పాటు హైపోక్సియా స్థితిలో ఉన్నట్లయితే, మీరు తలనొప్పి, వికారం మరియు వాంతులు వంటి లక్షణాలను అనుభవించవచ్చు. అదనంగా, నియాన్ వాయువు అగ్ని లేదా పేలుడుకు కారణమయ్యే అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా అధిక పీడనం కింద ఇతర పదార్ధాలతో ప్రతిస్పందిస్తుంది.

9. క్రిప్టాన్ వాయువు
క్రిప్టాన్ గ్యాస్ (Kr) అనేది స్థిరమైన, రంగులేని మరియు వాసన లేని వాయువు, ఇది మానవ శ్వాస ప్రక్రియలో పాల్గొనదు, కాబట్టి క్రిప్టాన్ వాయువు యొక్క అధిక సాంద్రతలో శ్వాస తీసుకోవడం హైపోక్సియాకు కారణమవుతుంది. మీరు చాలా కాలం పాటు హైపోక్సియా స్థితిలో ఉన్నట్లయితే, మీరు తలనొప్పి, వికారం మరియు వాంతులు వంటి లక్షణాలను అనుభవించవచ్చు. అదనంగా, జినాన్ వాయువు అగ్ని లేదా పేలుడుకు కారణమయ్యే అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా అధిక పీడనం కింద ఇతర పదార్ధాలతో చర్య తీసుకోవచ్చు. ఆక్సిజన్ లేమితో వాతావరణంలో శ్వాస తీసుకోవడం హైపోక్సియాకు కారణమవుతుంది. మీరు చాలా కాలం పాటు హైపోక్సియా స్థితిలో ఉన్నట్లయితే, మీరు తలనొప్పి, వికారం మరియు వాంతులు వంటి లక్షణాలను అనుభవించవచ్చు. అదనంగా, క్రిప్టాన్ వాయువు అగ్ని లేదా పేలుడుకు కారణమయ్యే అధిక ఉష్ణోగ్రత లేదా అధిక పీడనం కింద ఇతర పదార్ధాలతో చర్య తీసుకోవచ్చు.

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ కోసం ప్రమాదకర గ్యాస్ డిటెక్షన్ సొల్యూషన్స్
సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో మండే, పేలుడు, విషపూరితమైన మరియు హానికరమైన వాయువుల ఉత్పత్తి, తయారీ మరియు ప్రక్రియ ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ తయారీ కర్మాగారాల్లో వాయువుల వినియోగదారుగా, ప్రతి సిబ్బంది ఉపయోగించే ముందు వివిధ ప్రమాదకర వాయువుల భద్రతా డేటాను అర్థం చేసుకోవాలి మరియు ఈ వాయువులు లీక్ అయినప్పుడు అత్యవసర విధానాలను ఎలా ఎదుర్కోవాలో తెలుసుకోవాలి.
సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ యొక్క ఉత్పత్తి, తయారీ మరియు నిల్వలో, ఈ ప్రమాదకర వాయువుల లీకేజీ వల్ల కలిగే ప్రాణ నష్టం మరియు ఆస్తి నష్టాన్ని నివారించడానికి, లక్ష్య వాయువును గుర్తించడానికి గ్యాస్ డిటెక్షన్ సాధనాలను వ్యవస్థాపించడం అవసరం.

నేటి సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో గ్యాస్ డిటెక్టర్లు అవసరమైన పర్యావరణ పర్యవేక్షణ సాధనాలుగా మారాయి మరియు ఇవి అత్యంత ప్రత్యక్ష పర్యవేక్షణ సాధనాలు కూడా.
ప్రజలకు సురక్షితమైన పని వాతావరణాన్ని సృష్టించే లక్ష్యంతో సెమీకండక్టర్ తయారీ పరిశ్రమ యొక్క సురక్షితమైన అభివృద్ధిపై రికెన్ కీకి ఎల్లప్పుడూ శ్రద్ధ చూపారు మరియు సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమకు అనువైన గ్యాస్ సెన్సార్‌లను అభివృద్ధి చేయడంలో తనను తాను అంకితం చేశారు, వివిధ సమస్యలకు సహేతుకమైన పరిష్కారాలను అందిస్తారు. వినియోగదారులు, మరియు ఉత్పత్తి ఫంక్షన్‌లను నిరంతరం అప్‌గ్రేడ్ చేయడం మరియు సిస్టమ్‌లను ఆప్టిమైజ్ చేయడం.