ნახევარგამტარული პროცესი ფოტოლიტოგრაფიის სრული პროცესი

თითოეული ნახევარგამტარული პროდუქტის წარმოებას ასობით პროცესი სჭირდება. ჩვენ მთელ წარმოების პროცესს რვა ეტაპად ვყოფთ:ვაფლიდამუშავება-დაჟანგვა-ფოტოლითოგრაფია-გრავირება-თხელი აპკის დეპონირება-ეპიტაქსიური ზრდა-დიფუზია-იონური იმპლანტაცია.
ნახევარგამტარებისა და მათთან დაკავშირებული პროცესების გასაგებად და ამოსაცნობად, თითოეულ ნომერში გამოვაქვეყნებთ WeChat-ის სტატიებს, რათა ზემოთ ჩამოთვლილი თითოეული ნაბიჯი თითო-თითოდ წარმოგიდგინოთ.
წინა სტატიაში აღინიშნა, რომ დაცვის მიზნითვაფლისხვადასხვა მინარევებისაგან შეიქმნა ოქსიდის ფენა - დაჟანგვის პროცესი. დღეს ჩვენ განვიხილავთ „ფოტოლითოგრაფიის პროცესს“, რომელიც გულისხმობს ნახევარგამტარული დიზაინის სქემის ფოტოგრაფირებას ვაფლზე წარმოქმნილი ოქსიდის ფენით.

 

ფოტოლითოგრაფიის პროცესი

 

1. რა არის ფოტოლითოგრაფიის პროცესი?

ფოტოლითოგრაფია ჩიპების წარმოებისთვის საჭირო სქემებისა და ფუნქციური ზონების შექმნას ისახავს მიზნად.
ფოტოლითოგრაფიული აპარატის მიერ გამოსხივებული სინათლე გამოიყენება ფოტორეზისტით დაფარული თხელი ფენის ნიმუშის მქონე ნიღაბში გამოსავლენად. სინათლის დანახვის შემდეგ ფოტორეზისტი იცვლის თავის თვისებებს, ისე, რომ ნიღაბზე არსებული ნიმუში კოპირდება თხელ ფენაზე, რის შედეგადაც თხელ ფენას ელექტრონული წრედის დიაგრამის ფუნქცია აქვს. ეს არის ფოტოლითოგრაფიის როლი, მსგავსი კამერით სურათების გადაღებისა. კამერით გადაღებული ფოტოები იბეჭდება ფირზე, ხოლო ფოტოლითოგრაფია არ ამუშავებს ფოტოებს, არამედ წრედის დიაგრამებს და სხვა ელექტრონულ კომპონენტებს.

ფოტოლითოგრაფია ზუსტი მიკროდამუშავების ტექნოლოგიაა

ჩვეულებრივი ფოტოლითოგრაფია არის პროცესი, რომელიც იყენებს ულტრაიისფერ სინათლეს 2000-დან 4500 ანგსტრემამდე ტალღის სიგრძით, როგორც გამოსახულების ინფორმაციის გადამტანს და ფოტორეზისტს იყენებს როგორც შუალედურ (გამოსახულების ჩამწერ) საშუალებას გრაფიკის ტრანსფორმაციის, გადაცემისა და დამუშავების მისაღწევად და საბოლოოდ გადასცემს გამოსახულების ინფორმაციას ჩიპს (ძირითადად სილიკონის ჩიპს) ან დიელექტრულ ფენას.
შეიძლება ითქვას, რომ ფოტოლითოგრაფია თანამედროვე ნახევარგამტარული, მიკროელექტრონიკისა და საინფორმაციო ინდუსტრიების საფუძველია და ფოტოლითოგრაფია პირდაპირ განსაზღვრავს ამ ტექნოლოგიების განვითარების დონეს.
ინტეგრირებული სქემების 1959 წელს წარმატებული გამოგონებიდან 60 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მისი გრაფიკის ხაზის სიგანე დაახლოებით ოთხი რიგით შემცირდა, ხოლო სქემის ინტეგრაცია გაუმჯობესდა ექვს რიგითზე მეტით. ამ ტექნოლოგიების სწრაფი პროგრესი ძირითადად ფოტოლიტოგრაფიის განვითარებას უკავშირდება.

(ფოტოლიტოგრაფიის ტექნოლოგიის მოთხოვნები ინტეგრირებული სქემების წარმოების განვითარების სხვადასხვა ეტაპზე)

 

2. ფოტოლიტოგრაფიის ძირითადი პრინციპები

ფოტოლიტოგრაფიის მასალები ზოგადად ფოტორეზისტებს, ასევე ფოტორეზისტებს, ეხება, რომლებიც ფოტოლითოგრაფიაში ყველაზე კრიტიკული ფუნქციური მასალებია. ამ ტიპის მასალას ახასიათებს სინათლის (მათ შორის ხილული სინათლის, ულტრაიისფერი სინათლის, ელექტრონული სხივის 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 ფოტორეზისტის შემთხვევაში კი პირიქითაა, ანუ დეველოპერთან კონტაქტის შემდეგ ხსნადობა მცირდება ან საერთოდ უხსნადი ხდება და მიღებული ნიმუში ნიღბის საპირისპიროა. ფოტორეზისტების ორი ტიპის გამოყენების სფეროები განსხვავებულია. დადებითი ფოტორეზისტები უფრო ხშირად გამოიყენება და მთლიანი რაოდენობის 80%-ზე მეტს შეადგენს.

ზემოთ მოცემულია ფოტოლიტოგრაფიის პროცესის სქემატური დიაგრამა.

 

(1) წებოვნება:

ანუ, სილიკონის ფირფიტაზე წარმოიქმნება ფოტორეზისტული ფენა ერთგვაროვანი სისქით, ძლიერი ადჰეზიით და დეფექტების გარეშე. ფოტორეზისტულ ფენასა და სილიკონის ფირფიტას შორის ადჰეზიის გასაძლიერებლად, ხშირად საჭიროა სილიკონის ფირფიტის ზედაპირის მოდიფიცირება ისეთი ნივთიერებებით, როგორიცაა ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS) და ტრიმეთილსილილდიეთილამინი (TMSDEA). შემდეგ, ფოტორეზისტული ფენა მზადდება დატრიალებით.

(2) წინასწარი გამოცხობა:

დატრიალებით დაფარვის შემდეგ, ფოტორეზისტული ფენა კვლავ შეიცავს გამხსნელის გარკვეულ რაოდენობას. მაღალ ტემპერატურაზე გამოცხობის შემდეგ, გამხსნელის რაც შეიძლება ნაკლები მოცილებაა შესაძლებელი. წინასწარი გამოცხობის შემდეგ, ფოტორეზისტის შემცველობა დაახლოებით 5%-მდე მცირდება.

(3) ექსპოზიცია:

ანუ, ფოტორეზისტი სინათლის ზემოქმედების ქვეშაა. ამ დროს ხდება ფოტორეაქცია და ხსნადობის სხვაობა განათებულ და გაუნათებელ ნაწილს შორის.

(4) განვითარება და გამკვრივება:

პროდუქტი ჩაეფლო დეველოპერში. ამ დროს, დადებითი ფოტორეზისტის ღია და ნეგატიური ფოტორეზისტის არაექსპოზიციური უბნები გაიხსნება დეველოპერში. ეს ქმნის სამგანზომილებიან ნიმუშს. დეველოპერის შემდეგ, ჩიპს სჭირდება მაღალტემპერატურული დამუშავება მყარი ფენის მისაღებად, რაც ძირითადად ემსახურება ფოტორეზისტის სუბსტრატზე ადჰეზიის გაძლიერებას.

(5) გრავირება:

ფოტორეზისტის ქვეშ არსებული მასალა გრავირდება. ეს მოიცავს თხევად სველ გრავირებას და აირისებრ მშრალ გრავირებას. მაგალითად, სილიციუმის სველი გრავირებისთვის გამოიყენება ფტორწყალბადმჟავას მჟავე წყალხსნარი; სპილენძის სველი გრავირებისთვის გამოიყენება ძლიერი მჟავა ხსნარი, როგორიცაა აზოტმჟავა და გოგირდმჟავა, ხოლო მშრალი გრავირებისთვის ხშირად გამოიყენება პლაზმური ან მაღალი ენერგიის იონური სხივები მასალის ზედაპირის დასაზიანებლად და მისი გრავირებისთვის.

(6) დეგუმინირება:

და ბოლოს, ფოტორეზისტი ლინზის ზედაპირიდან უნდა მოიხსნას. ამ ნაბიჯს დეგუმინგირება ეწოდება.

უსაფრთხოება ნახევარგამტარების წარმოების ყველა ეტაპზე უმნიშვნელოვანესი საკითხია. ჩიპური ლითოგრაფიის პროცესში ფოტოლიტოგრაფიის ძირითადი საშიში და მავნე აირებია:

 

1. წყალბადის ზეჟანგი

წყალბადის ზეჟანგი (H2O2) ძლიერი ოქსიდანტია. პირდაპირმა კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს კანისა და თვალების ანთება და დამწვრობა.

 

2. ქსილენი

ქსილენი არის გამხსნელი და გამხსნელი, რომელიც გამოიყენება ნეგატიურ ლითოგრაფიაში. ის აალებადია და მისი დაბალი ტემპერატურა მხოლოდ 27.3℃ (დაახლოებით ოთახის ტემპერატურა) შეადგენს. ის ასაფეთქებელია, როდესაც ჰაერში კონცენტრაცია 1%-7%-ია. ქსილენთან განმეორებითმა კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს კანის ანთება. ქსილენის ორთქლი ტკბილია, თვითმფრინავის ნაკერების სუნის მსგავსი; ქსილენის ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს თვალების, ცხვირის და ყელის ანთება. აირის შესუნთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს თავის ტკივილი, თავბრუსხვევა, მადის დაკარგვა და დაღლილობა.

 

3. ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS)

ჰექსამეთილდისილაზანი (HMDS) ყველაზე ხშირად გამოიყენება პრაიმერის ფენად, რათა გაიზარდოს ფოტორეზისტის ადჰეზია პროდუქტის ზედაპირზე. ის აალებადია და მისი აალების წერტილი 6.7°C-ია. ასაფეთქებელია, როდესაც ჰაერში კონცენტრაცია 0.8%-16%-ია. HMDS ძლიერად რეაგირებს წყალთან, სპირტთან და მინერალურ მჟავებთან და გამოყოფს ამიაკს.

 

4. ტეტრამეთილამონიუმის ჰიდროქსიდი

ტეტრამეთილამონიუმის ჰიდროქსიდი (TMAH) ფართოდ გამოიყენება, როგორც გამხსნელი დადებითი ლითოგრაფიისთვის. ის ტოქსიკური და კოროზიულია. გადაყლაპვის ან კანთან პირდაპირი კონტაქტის შემთხვევაში, მას შეუძლია ფატალური შედეგი გამოიწვიოს. TMAH-ის მტვერთან ან ნისლთან კონტაქტმა შეიძლება გამოიწვიოს თვალების, კანის, ცხვირისა და ყელის ანთება. TMAH-ის მაღალი კონცენტრაციის შესუნთქვა სიკვდილს იწვევს.

 

5. ქლორი და ფტორი

ქლორი (Cl2) და ფტორი (F2) გამოიყენება ექსიმერულ ლაზერებში, როგორც ღრმა ულტრაიისფერი და ექსტრემალური ულტრაიისფერი (EUV) სინათლის წყაროები. ორივე აირი ტოქსიკურია, ღია მწვანე ფერისაა და აქვს ძლიერი გამაღიზიანებელი სუნი. ამ აირის მაღალი კონცენტრაციის შესუნთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს სიკვდილი. ფტორის აირი შეიძლება რეაგირებდეს წყალთან და წარმოქმნას წყალბადის ფტორის აირი. წყალბადის ფტორის აირი არის ძლიერი მჟავა, რომელიც აღიზიანებს კანს, თვალებსა და სასუნთქ გზებს და შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა დამწვრობა და სუნთქვის გაძნელება. ფტორის მაღალმა კონცენტრაციამ შეიძლება გამოიწვიოს ადამიანის ორგანიზმის მოწამვლა, რაც იწვევს ისეთ სიმპტომებს, როგორიცაა თავის ტკივილი, ღებინება, დიარეა და კომა.

 

6. არგონი

არგონი (Ar) არის ინერტული აირი, რომელიც, როგორც წესი, პირდაპირ ზიანს არ აყენებს ადამიანის სხეულს. ნორმალურ პირობებში, ადამიანის მიერ ჩასუნთქული ჰაერი შეიცავს დაახლოებით 0.93%-იან არგონს და ამ კონცენტრაციას ადამიანის ორგანიზმზე აშკარა გავლენა არ აქვს. თუმცა, ზოგიერთ შემთხვევაში, არგონმა შეიძლება ზიანი მიაყენოს ადამიანის სხეულს.
აქ მოცემულია რამდენიმე შესაძლო სიტუაცია: შეზღუდულ სივრცეში არგონის კონცენტრაცია შეიძლება გაიზარდოს, რითაც შემცირდება ჰაერში ჟანგბადის კონცენტრაცია და გამოიწვოს ჰიპოქსია. ამან შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავბრუსხვევა, დაღლილობა და ქოშინი. გარდა ამისა, არგონი ინერტული აირია, მაგრამ შეიძლება აფეთქდეს მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ზემოქმედების ქვეშ.

 

7. ნეონი

ნეონი (Ne) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო აირი, რომელიც არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ ნეონის აირის მაღალი კონცენტრაციის შესუნთქვა იწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფებით ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ნეონის აირს შეუძლია რეაქციაში შევიდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ და გამოიწვიოს ხანძარი ან აფეთქება.

 

8. ქსენონის გაზი

ქსენონის აირი (Xe) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო აირი, რომელიც არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ ქსენონის აირის მაღალი კონცენტრაციის შესუნთქვა იწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფებით ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ნეონის აირს შეუძლია რეაქციაში შევიდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ და გამოიწვიოს ხანძარი ან აფეთქება.

 

9. კრიპტონის გაზი

კრიპტონის აირი (Kr) არის სტაბილური, უფერო და უსუნო აირი, რომელიც არ მონაწილეობს ადამიანის სუნთქვის პროცესში, ამიტომ კრიპტონის აირის მაღალი კონცენტრაციის შესუნთქვა იწვევს ჰიპოქსიას. თუ დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფებით ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, ქსენონის აირს შეუძლია რეაქციაში შევიდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი ან აფეთქება. ჟანგბადის დეფიციტის მქონე გარემოში სუნთქვამ შეიძლება გამოიწვიოს ჰიპოქსია. თუ დიდი ხნის განმავლობაში იმყოფებით ჰიპოქსიის მდგომარეობაში, შეიძლება განიცადოთ ისეთი სიმპტომები, როგორიცაა თავის ტკივილი, გულისრევა და ღებინება. გარდა ამისა, კრიპტონის აირს შეუძლია რეაქციაში შევიდეს სხვა ნივთიერებებთან მაღალი ტემპერატურის ან მაღალი წნევის ქვეშ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი ან აფეთქება.

 

სახიფათო გაზის აღმოჩენის გადაწყვეტილებები ნახევარგამტარული ინდუსტრიისთვის

ნახევარგამტარების ინდუსტრია მოიცავს აალებადი, ასაფეთქებელი, ტოქსიკური და მავნე აირების წარმოებას, დამზადებას და დამუშავებას. ნახევარგამტარების მწარმოებელ ქარხნებში აირების მომხმარებელმა, ყველა თანამშრომელმა გამოყენებამდე უნდა იცოდეს სხვადასხვა საშიში აირების უსაფრთხოების მონაცემები და უნდა იცოდეს, თუ როგორ უნდა მოიქცეს საგანგებო სიტუაციების დროს ამ აირების გაჟონვის შემთხვევაში.
ნახევარგამტარული ინდუსტრიის წარმოებაში, დამზადებასა და შენახვაში, ამ სახიფათო აირების გაჟონვით გამოწვეული სიცოცხლისა და ქონების დაკარგვის თავიდან ასაცილებლად, აუცილებელია გაზის აღმომჩენი ინსტრუმენტების დამონტაჟება სამიზნე გაზის აღმოსაჩენად.

გაზის დეტექტორები დღევანდელ ნახევარგამტარული ინდუსტრიის გარემოსდაცვითი მონიტორინგის აუცილებელ ინსტრუმენტებად იქცა და ასევე წარმოადგენს ყველაზე პირდაპირ მონიტორინგის ინსტრუმენტებს.
„რიკენ კეიკი“ ყოველთვის დიდ ყურადღებას აქცევდა ნახევარგამტარების წარმოების ინდუსტრიის უსაფრთხო განვითარებას, ადამიანებისთვის უსაფრთხო სამუშაო გარემოს შექმნის მისიით და მთელი თავისი საქმიანობა მიუძღვნა ნახევარგამტარების ინდუსტრიისთვის შესაფერისი გაზის სენსორების შემუშავებას, მომხმარებლების მიერ წარმოქმნილი სხვადასხვა პრობლემის გონივრული გადაწყვეტილებების შეთავაზებას და პროდუქტის ფუნქციების მუდმივ განახლებას და სისტემების ოპტიმიზაციას.