Կիսահաղորդչային գործընթաց՝ ֆոտոլիտոգրաֆիայի ամբողջական գործընթաց

Յուրաքանչյուր կիսահաղորդչային արտադրանքի արտադրությունը պահանջում է հարյուրավոր գործընթացներ: Մենք ամբողջ արտադրական գործընթացը բաժանում ենք ութ քայլի.վաֆլիՄշակում-օքսիդացում-ֆոտոլիտոգրաֆիա-փորագրում-բարակ թաղանթի նստեցում-էպիտաքսիալ աճ-դիֆուզիա-իոնային իմպլանտացիա։
Որպեսզի օգնենք ձեզ հասկանալ և ճանաչել կիսահաղորդիչները և դրանց հետ կապված գործընթացները, մենք յուրաքանչյուր համարում կհրապարակենք WeChat հոդվածներ՝ վերը նշված քայլերից յուրաքանչյուրը մեկ առ մեկ ներկայացնելու համար։
Նախորդ հոդվածում նշվել էր, որ պաշտպանության համարվաֆլիՏարբեր խառնուրդներից ստացվեց օքսիդային թաղանթ՝ օքսիդացման գործընթաց: Այսօր մենք կքննարկենք «ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը», որը թույլ է տալիս լուսանկարել կիսահաղորդչային սխեման վեֆերի վրա՝ ձևավորված օքսիդային թաղանթով:

 

Ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթաց

 

1. Ի՞նչ է ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը

Ֆոտոլիտոգրաֆիան նախատեսված է չիպերի արտադրության համար անհրաժեշտ սխեմաները և ֆունկցիոնալ տարածքները պատրաստելու համար։
Լուսավիտոգրաֆիկ մեքենայի կողմից արձակվող լույսն օգտագործվում է լուսառեզիստով պատված բարակ թաղանթը նախշավոր դիմակի միջով բացահայտելու համար: Լույսը տեսնելուց հետո լուսառեզիստը կփոխի իր հատկությունները, այնպես որ դիմակի վրայի նախշը պատճենվի բարակ թաղանթին, որպեսզի բարակ թաղանթը կատարի էլեկտրոնային սխեմայի ֆունկցիա: Սա է լուսանկարավիտոգրաֆիայի դերը, նման է տեսախցիկով լուսանկարներ անելուն: Տեսախցիկով արված լուսանկարները տպագրվում են թաղանթի վրա, մինչդեռ լուսանկարավիտոգրաֆիան չի փորագրում լուսանկարներ, այլ սխեմաների և այլ էլեկտրոնային բաղադրիչների վրա:

Ֆոտոլիտոգրաֆիան ճշգրիտ միկրոմեքենիզացման տեխնոլոգիա է

Ավանդական ֆոտոլիտոգրաֆիան գործընթաց է, որն օգտագործում է 2000-ից 4500 անգստրեմ ալիքի երկարությամբ ուլտրամանուշակագույն լույսը որպես պատկերի տեղեկատվության կրիչ, և օգտագործում է լուսառեզիստը որպես միջանկյալ (պատկերի գրանցման) միջավայր՝ գրաֆիկայի փոխակերպումը, փոխանցումը և մշակումը իրականացնելու համար, և վերջապես պատկերի տեղեկատվությունը փոխանցում է չիպին (հիմնականում սիլիկոնային չիպ) կամ դիէլեկտրիկ շերտին։
Կարելի է ասել, որ ֆոտոլիտոգրաֆիան ժամանակակից կիսահաղորդչային, միկրոէլեկտրոնային և տեղեկատվական արդյունաբերությունների հիմքն է, և ֆոտոլիտոգրաֆիան անմիջականորեն որոշում է այդ տեխնոլոգիաների զարգացման մակարդակը։
1959 թվականին ինտեգրալ սխեմաների հաջող գյուտից հետո անցած ավելի քան 60 տարվա ընթացքում դրանց գրաֆիկայի գծի լայնությունը կրճատվել է մոտ չորս կարգի մեծությամբ, իսկ սխեմաների ինտեգրացիան բարելավվել է ավելի քան վեց կարգի մեծությամբ։ Այս տեխնոլոգիաների արագ առաջընթացը հիմնականում պայմանավորված է լուսանկարչական լիտոգրաֆիայի զարգացմամբ։

(Լուսավիտոգրաֆիայի տեխնոլոգիայի պահանջները ինտեգրալ սխեմաների արտադրության զարգացման տարբեր փուլերում)

 

2. Լուսանկարչական լիտոգրաֆիայի հիմնական սկզբունքները

Ֆոտոլիտոգրաֆիայի նյութերը սովորաբար վերաբերում են լուսակայուններին, որոնք հայտնի են նաև որպես լուսակայուններ, որոնք ֆոտոլիտոգրաֆիայի ամենակարևոր ֆունկցիոնալ նյութերն են: Այս տեսակի նյութն ունի լույսի (ներառյալ տեսանելի լույսը, ուլտրամանուշակագույն լույսը, էլեկտրոնային փունջը և այլն) ռեակցիայի բնութագրերը: Ֆոտոքիմիական ռեակցիայից հետո դրա լուծելիությունը զգալիորեն փոխվում է:
Դրանց մեջ դրական լուսառեզիստի լուծելիությունը մշակիչում մեծանում է, և ստացված պատկերը նույնն է, ինչ դիմակի դեպքում, բացասական լուսառեզիստի դեպքում՝ հակառակը, այսինքն՝ լուծելիությունը նվազում է կամ նույնիսկ դառնում է անլուծելի մշակիչին ենթարկվելուց հետո, և ստացված պատկերը հակառակն է դիմակի դեպքում։ Երկու տեսակի լուսառեզիստների կիրառման դաշտերը տարբեր են։ Դրական լուսառեզիստներն ավելի հաճախ են օգտագործվում՝ կազմելով ընդհանուրի ավելի քան 80%-ը։

Վերևում պատկերված է ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացի սխեմատիկ դիագրամը։

 

(1) Սոսնձում.

Այսինքն՝ սիլիցիումային թաղանթի վրա միատարր հաստությամբ, ուժեղ կպչունությամբ և առանց թերությունների ֆոտոռեզիստային թաղանթի ձևավորում: Ֆոտոռեզիստային թաղանթի և սիլիցիումային թաղանթի միջև կպչունությունը բարելավելու համար հաճախ անհրաժեշտ է նախ փոփոխել սիլիցիումային թաղանթի մակերեսը այնպիսի նյութերով, ինչպիսիք են հեքսամեթիլդիսիլազանը (HMDS) և տրիմեթիլսիլիլդիէթիլամինը (TMSDEA): Այնուհետև ֆոտոռեզիստային թաղանթը պատրաստվում է պտտվող ծածկույթով:

(2) Նախնական թխում.

Սպինային ծածկույթից հետո լուսառեզիստային թաղանթը դեռևս պարունակում է լուծիչի որոշակի քանակություն: Ավելի բարձր ջերմաստիճանում թխելուց հետո լուծիչը կարելի է հեռացնել որքան հնարավոր է քիչ: Նախնական թխումից հետո լուսառեզիստի պարունակությունը նվազում է մինչև մոտ 5%:

(3) Էքսպոզիցիա.

Այսինքն՝ լուսառեզիստը ենթարկվում է լույսի ազդեցությանը։ Այս պահին տեղի է ունենում լուսառեակցիա, և լուսավորված և չլուսավորված մասերի միջև լուծելիության տարբերություն է առաջանում։

(4) Զարգացում և կարծրացում.

Արտադրանքը ընկղմվում է մշակիչի մեջ։ Այս պահին դրական լուսառեզիստի բաց և բացասական լուսառեզիստի չբացվող հատվածները լուծվում են մշակիչի մեջ։ Սա ստեղծում է եռաչափ պատկեր։ Մշակումից հետո չիպը պետք է անցնի բարձր ջերմաստիճանային մշակման գործընթաց՝ կարծր թաղանթ դառնալու համար, որը հիմնականում ծառայում է լուսառեզիստի հիմքին կպչունությունն էլ ավելի բարելավելուն։

(5) Փորագրություն։

Ֆոտոռեզիստի տակ գտնվող նյութը փորագրվում է։ Այն ներառում է հեղուկ թաց փորագրություն և գազային չոր փորագրություն։ Օրինակ, սիլիցիումի թաց փորագրության համար օգտագործվում է ֆտորաջրածնային թթվի թթվային ջրային լուծույթ, պղնձի թաց փորագրության համար՝ ուժեղ թթվային լուծույթ, ինչպիսիք են ազոտական ​​թթուն և ծծմբական թթուն, մինչդեռ չոր փորագրության համար հաճախ օգտագործվում են պլազմա կամ բարձր էներգիայի իոնային ճառագայթներ՝ նյութի մակերեսը վնասելու և այն փորագրելու համար։

(6) Գումի հեռացում.

Վերջապես, լուսառեզիստը պետք է հեռացվի ոսպնյակի մակերեսից։ Այս քայլը կոչվում է դեգումինգ։

Անվտանգությունը կիսահաղորդչային արտադրության ամենակարևոր հարցն է: Չիպային լիտոգրաֆիայի գործընթացում լուսավիճագրական հիմնական վտանգավոր և վնասակար գազերն են՝

 

1. Ջրածնի պերօքսիդ

Ջրածնի պերօքսիդը (H2O2) ուժեղ օքսիդանտ է: Ուղղակի շփումը կարող է առաջացնել մաշկի և աչքերի բորբոքում և այրվածքներ:

 

2. Քսիլեն

Քսիլոլը լուծիչ և մշակիչ է, որն օգտագործվում է բացասական լիտոգրաֆիայում: Այն դյուրավառ է և ունի ընդամենը 27.3℃ ցածր ջերմաստիճան (մոտավորապես սենյակային ջերմաստիճան): Այն պայթուցիկ է, երբ օդում կոնցենտրացիան 1%-7% է: Քսիլոլի հետ կրկնակի շփումը կարող է առաջացնել մաշկի բորբոքում: Քսիլոլի գոլորշիները քաղցր են, նման են ինքնաթիռի կպչուն նյութի հոտին. քսիլոլի ազդեցությունը կարող է առաջացնել աչքերի, քթի և կոկորդի բորբոքում: Գազի ներշնչումը կարող է առաջացնել գլխացավ, գլխապտույտ, ախորժակի կորուստ և հոգնածություն:

 

3. Հեքսամեթիլդիսիլազան (HMDS)

Հեքսամեթիլդիսիլազանը (HMDS) առավել հաճախ օգտագործվում է որպես նախնական շերտ՝ արտադրանքի մակերեսին լուսառեզիստի կպչունությունը մեծացնելու համար: Այն դյուրավառ է և ունի 6.7°C բռնկման ջերմաստիճան: Այն պայթուցիկ է, երբ օդում կոնցենտրացիան 0.8%-16% է: HMDS-ը ուժեղ ռեակցիայի մեջ է մտնում ջրի, սպիրտի և հանքային թթուների հետ՝ անջատելով ամոնիակ:

 

4. Տետրամեթիլամոնիումի հիդրօքսիդ

Տետրամեթիլամոնիումի հիդրօքսիդը (ՏՄԱՀ) լայնորեն օգտագործվում է որպես դրական լիտոգրաֆիայի մշակիչ։ Այն թունավոր և քայքայիչ է։ Այն կարող է մահացու լինել կուլ տալու կամ մաշկի հետ անմիջական շփման դեպքում։ ՏՄԱՀ-ի փոշու կամ մշուշի հետ շփումը կարող է առաջացնել աչքերի, մաշկի, քթի և կոկորդի բորբոքում։ ՏՄԱՀ-ի բարձր կոնցենտրացիաների ներշնչումը կհանգեցնի մահվան։

 

5. Քլոր և ֆտոր

Քլորը (Cl2) և ֆտորը (F2) օգտագործվում են էքսիմերային լազերներում որպես խորը ուլտրամանուշակագույն և ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն (EUV) լույսի աղբյուրներ: Երկու գազերն էլ թունավոր են, ունեն բաց կանաչ գույն և ուժեղ գրգռիչ հոտ: Այս գազի բարձր կոնցենտրացիաների ներշնչումը կհանգեցնի մահվան: Ֆտոր գազը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել ջրի հետ՝ առաջացնելով ջրածնի ֆտորիդային գազ: Ջրածնի ֆտորիդային 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 թունավորում առաջացնել մարդու մարմնում՝ առաջացնելով այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, փսխումը, լուծը և կոման:

 

6. Արգոն

Արգոնը (Ar) իներտ գազ է, որը սովորաբար անմիջական վնաս չի հասցնում մարդու մարմնին: Նորմալ պայմաններում մարդկանց շնչած օդը պարունակում է մոտ 0.93% արգոն, և այս կոնցենտրացիան ակնհայտ ազդեցություն չունի մարդու մարմնի վրա: Այնուամենայնիվ, որոշ դեպքերում արգոնը կարող է վնաս հասցնել մարդու մարմնին:
Ահա մի քանի հնարավոր իրավիճակներ. Սահմանափակ տարածքում արգոնի կոնցենտրացիան կարող է մեծանալ, որի արդյունքում օդում թթվածնի կոնցենտրացիան կնվազի և կառաջանա հիպօքսիա: Սա կարող է առաջացնել այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխապտույտը, հոգնածությունը և շնչառության դժվարությունը: Բացի այդ, արգոնը իներտ գազ է, բայց այն կարող է պայթել բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ:

 

7. Նեոն

Նեոնը (Ne) կայուն, անգույն և անհոտ գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառական գործընթացին, ուստի նեոնային գազի բարձր կոնցենտրացիայով շնչելը կառաջացնի հիպօքսիա։ Եթե երկար ժամանակ գտնվում եք հիպօքսիայի վիճակում, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը։ Բացի այդ, նեոնային գազը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել այլ նյութերի հետ բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն։

 

8. Քսենոնային գազ

Քսենոնային գազը (Xe) կայուն, անգույն և անհոտ գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառական գործընթացին, ուստի քսենոնային գազի բարձր կոնցենտրացիայով շնչելը կառաջացնի հիպօքսիա: Եթե երկար ժամանակ գտնվում եք հիպօքսիայի վիճակում, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, նեոնային գազը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել այլ նյութերի հետ բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն:

 

9. Կրիպտոնի գազ

Կրիպտոնի գազը (Kr) կայուն, անգույն և անհոտ գազ է, որը չի մասնակցում մարդու շնչառական գործընթացին, ուստի կրիպտոնի գազի բարձր կոնցենտրացիայի շնչառությունը կառաջացնի հիպօքսիա: Եթե դուք երկար ժամանակ գտնվում եք հիպօքսիայի վիճակում, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, քսենոնային գազը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել այլ նյութերի հետ բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն: Թթվածնի պակաս ունեցող միջավայրում շնչելը կարող է առաջացնել հիպօքսիա: Եթե դուք երկար ժամանակ գտնվում եք հիպօքսիայի վիճակում, կարող եք զգալ այնպիսի ախտանիշներ, ինչպիսիք են գլխացավը, սրտխառնոցը և փսխումը: Բացի այդ, կրիպտոնի գազը կարող է ռեակցիայի մեջ մտնել այլ նյութերի հետ բարձր ջերմաստիճանի կամ բարձր ճնշման տակ՝ առաջացնելով հրդեհ կամ պայթյուն:

 

Կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար վտանգավոր գազերի հայտնաբերման լուծումներ

Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը ներառում է դյուրավառ, պայթուցիկ, թունավոր և վնասակար գազերի արտադրություն, արտադրություն և վերամշակում: Որպես կիսահաղորդչային արտադրական գործարաններում գազերի օգտագործող, յուրաքանչյուր աշխատակից պետք է հասկանա տարբեր վտանգավոր գազերի անվտանգության տվյալները օգտագործելուց առաջ և իմանա, թե ինչպես վարվել արտակարգ իրավիճակներում այդ գազերի արտահոսքի դեպքում:
Կիսահաղորդչային արդյունաբերության արտադրության, արտադրման և պահեստավորման մեջ, այս վտանգավոր գազերի արտահոսքի պատճառով կյանքի և գույքի կորուստներից խուսափելու համար, անհրաժեշտ է տեղադրել գազի հայտնաբերման սարքեր՝ թիրախային գազը հայտնաբերելու համար։

Գազի դետեկտորները դարձել են շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի կարևորագույն գործիքներ այսօրվա կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ և նաև ամենաուղղակի մոնիթորինգի գործիքներն են։
Ռիկեն Կեյկին միշտ ուշադրություն է դարձրել կիսահաղորդչային արտադրության արդյունաբերության անվտանգ զարգացմանը՝ մարդկանց համար անվտանգ աշխատանքային միջավայր ստեղծելու առաքելությամբ, և նվիրվել է կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար հարմար գազային սենսորների մշակմանը, օգտատերերի կողմից բախվող տարբեր խնդիրների համար ողջամիտ լուծումներ տրամադրելուն, ինչպես նաև արտադրանքի գործառույթների անընդհատ արդիականացմանը և համակարգերի օպտիմալացմանը։