प्रत्येक सेमीकंडक्टर उत्पादनाच्या निर्मितीसाठी शेकडो प्रक्रियांची आवश्यकता असते. आम्ही संपूर्ण उत्पादन प्रक्रियेला आठ टप्प्यांमध्ये विभागले आहे:वेफरप्रक्रिया-ऑक्सिडेशन-फोटोलिथोग्राफी-एटिंग-पातळ थर जमा करणे-एपिटॅक्सियल वाढ-डिफ्यूजन-आयन इम्प्लांटेशन.
तुम्हाला सेमीकंडक्टर आणि संबंधित प्रक्रिया समजून घेण्यास व ओळखण्यास मदत व्हावी म्हणून, आम्ही प्रत्येक अंकात वीचॅट लेख प्रकाशित करून वरील प्रत्येक टप्प्याची एकेक करून ओळख करून देऊ.
मागील लेखात असे नमूद केले होते की संरक्षण करण्यासाठीवेफरविविध अशुद्धींपासून एक ऑक्साइड थर तयार केला गेला - ही ऑक्सिडेशन प्रक्रिया आहे. आज आपण तयार झालेल्या ऑक्साइड थरासह वेफरवरील सेमीकंडक्टर डिझाइन सर्किटचे छायाचित्रण करण्याच्या "फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिये"बद्दल चर्चा करणार आहोत.
फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया
१. फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया काय आहे?
चिप उत्पादनासाठी आवश्यक असलेले सर्किट्स आणि कार्यात्मक क्षेत्रे तयार करण्यासाठी फोटोलिथोग्राफीचा वापर केला जातो.
फोटोलिथोग्राफी मशीनमधून उत्सर्जित होणारा प्रकाश, एका विशिष्ट नमुन्याच्या मास्कमधून फोटोरेझिस्टचा लेप असलेल्या पातळ थरावर टाकला जातो. प्रकाश पडल्यावर फोटोरेझिस्ट आपले गुणधर्म बदलतो, ज्यामुळे मास्कवरील नमुना त्या पातळ थरावर उतरवला जातो आणि त्या पातळ थराला इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डायग्रामचे कार्य प्राप्त होते. ही फोटोलिथोग्राफीची भूमिका आहे, जी कॅमेऱ्याने फोटो काढण्यासारखीच आहे. कॅमेऱ्याने काढलेले फोटो फिल्मवर छापले जातात, तर फोटोलिथोग्राफीमध्ये फोटो कोरले जात नाहीत, तर सर्किट डायग्राम आणि इतर इलेक्ट्रॉनिक घटक कोरले जातात.
फोटोलिथोग्राफी हे एक अचूक सूक्ष्म-यंत्रण तंत्रज्ञान आहे
पारंपरिक फोटोलिथोग्राफी ही एक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये 2000 ते 4500 अँगस्ट्रॉम तरंगलांबीच्या अतिनील प्रकाशाचा प्रतिमा माहिती वाहक म्हणून वापर केला जातो, आणि ग्राफिक्सचे रूपांतरण, हस्तांतरण आणि प्रक्रिया साध्य करण्यासाठी फोटोरेझिस्टचा मध्यस्थ (प्रतिमा रेकॉर्डिंग) माध्यम म्हणून वापर केला जातो, आणि शेवटी प्रतिमा माहिती चिप (मुख्यतः सिलिकॉन चिप) किंवा डायलेक्ट्रिक थरावर प्रसारित केली जाते.
असे म्हणता येईल की फोटोलिथोग्राफी हा आधुनिक सेमीकंडक्टर, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स आणि माहिती उद्योगांचा पाया आहे आणि फोटोलिथोग्राफी थेट या तंत्रज्ञानाच्या विकासाची पातळी ठरवते.
१९५९ मध्ये इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या यशस्वी शोधानंतरच्या ६० वर्षांहून अधिक काळात, त्याच्या ग्राफिक्सची लाइन रुंदी सुमारे चार पटींनी कमी झाली आहे आणि सर्किट इंटिग्रेशनमध्ये सहा पटींहून अधिक सुधारणा झाली आहे. या तंत्रज्ञानातील जलद प्रगतीचे मुख्य श्रेय फोटोलिथोग्राफीच्या विकासाला दिले जाते.
(एकात्मिक सर्किट निर्मितीच्या विकासाच्या विविध टप्प्यांवर फोटोलिथोग्राफी तंत्रज्ञानासाठी आवश्यक बाबी)
२. फोटोलिथोग्राफीची मूलभूत तत्त्वे
फोटोलिथोग्राफी सामग्रीमध्ये सामान्यतः फोटोरेझिस्टचा समावेश होतो, जे फोटोलिथोग्राफीमधील सर्वात महत्त्वपूर्ण कार्यात्मक साहित्य आहे. या प्रकारच्या सामग्रीमध्ये प्रकाशाशी (दृश्य प्रकाश, अतिनील प्रकाश, इलेक्ट्रॉन बीम इत्यादींसह) प्रतिक्रिया करण्याची वैशिष्ट्ये असतात. प्रकाश-रासायनिक प्रतिक्रियेनंतर, त्याच्या विद्राव्यतेत लक्षणीय बदल होतो.
त्यांपैकी, पॉझिटिव्ह फोटोरेझिस्टची डेव्हलपरमधील विद्राव्यता वाढते आणि मिळणारा पॅटर्न मास्कसारखाच असतो; निगेटिव्ह फोटोरेझिस्टच्या बाबतीत याच्या उलट होते, म्हणजेच, डेव्हलपरच्या संपर्कात आल्यानंतर त्याची विद्राव्यता कमी होते किंवा तो अविद्राव्य होतो आणि मिळणारा पॅटर्न मास्कच्या विरुद्ध असतो. या दोन प्रकारच्या फोटोरेझिस्टची उपयोगाची क्षेत्रे वेगवेगळी आहेत. पॉझिटिव्ह फोटोरेझिस्टचा वापर अधिक सामान्यपणे केला जातो, जो एकूण वापराच्या ८०% पेक्षा जास्त आहे.
वरील आकृती फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेचा आराखडा आहे.
(1) चिकटवणे:
म्हणजेच, सिलिकॉन वेफरवर एकसमान जाडीचा, मजबूत आसंजन असलेला आणि दोषरहित फोटोरेझिस्ट फिल्म तयार करणे. फोटोरेझिस्ट फिल्म आणि सिलिकॉन वेफरमधील आसंजन वाढवण्यासाठी, प्रथम हेक्झामेथिलडायसिलाझेन (HMDS) आणि ट्रायमेथिलसिलिलडायथिलामाइन (TMSDEA) यांसारख्या पदार्थांनी सिलिकॉन वेफरच्या पृष्ठभागात बदल करणे अनेकदा आवश्यक असते. त्यानंतर, स्पिन कोटिंगद्वारे फोटोरेझिस्ट फिल्म तयार केली जाते.
(2) बेकिंगपूर्वीची तयारी:
स्पिन कोटिंगनंतर, फोटोरेझिस्ट फिल्ममध्ये अजूनही काही प्रमाणात द्रावक शिल्लक राहते. उच्च तापमानावर बेकिंग केल्यावर, हे द्रावक शक्य तितके कमी प्रमाणात काढता येते. प्री-बेकिंगनंतर, फोटोरेझिस्टचे प्रमाण सुमारे ५% पर्यंत कमी होते.
(3) संपर्क:
म्हणजेच, फोटोरेझिस्ट प्रकाशाच्या संपर्कात येतो. यावेळी, एक प्रकाश-रासायनिक अभिक्रिया घडते आणि प्रकाशित भाग व अप्रकाशित भाग यांच्या विद्राव्यतेमध्ये फरक निर्माण होतो.
(4) विकास आणि दृढीकरण:
उत्पादन डेव्हलपरमध्ये बुडवले जाते. यावेळी, पॉझिटिव्ह फोटोरेझिस्टचा उघडा भाग आणि निगेटिव्ह फोटोरेझिस्टचा न उघडा भाग विकासादरम्यान विरघळतो. यामुळे एक त्रिमितीय नमुना तयार होतो. विकासानंतर, चिपला एक कठीण थर बनवण्यासाठी उच्च-तापमान प्रक्रिया आवश्यक असते, जी प्रामुख्याने फोटोरेझिस्टचे सब्सट्रेटला चिकटण्याचे प्रमाण आणखी वाढवण्यासाठी केली जाते.
(5) एचिंग:
फोटोरेझिस्टच्या खालील पदार्थाचे एचिंग केले जाते. यामध्ये लिक्विड वेट एचिंग आणि गॅसीयस ड्राय एचिंग यांचा समावेश होतो. उदाहरणार्थ, सिलिकॉनच्या वेट एचिंगसाठी हायड्रोफ्लोरिक ॲसिडचे आम्लयुक्त जलीय द्रावण वापरले जाते; तांब्याच्या वेट एचिंगसाठी नायट्रिक ॲसिड आणि सल्फ्यूरिक ॲसिडसारखे तीव्र आम्लयुक्त द्रावण वापरले जाते, तर ड्राय एचिंगमध्ये पदार्थाच्या पृष्ठभागाला नुकसान पोहोचवण्यासाठी आणि त्याचे एचिंग करण्यासाठी अनेकदा प्लाझ्मा किंवा उच्च-ऊर्जा आयन बीमचा वापर केला जातो.
(6) डिगमिंग:
शेवटी, लेन्सच्या पृष्ठभागावरून फोटोरेझिस्ट काढून टाकणे आवश्यक असते. या प्रक्रियेला डिगमिंग म्हणतात.
सर्व सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये सुरक्षितता हा सर्वात महत्त्वाचा मुद्दा आहे. चिप लिथोग्राफी प्रक्रियेमधील मुख्य धोकादायक आणि हानिकारक फोटोलिथोग्राफी वायू खालीलप्रमाणे आहेत:
१. हायड्रोजन पेरॉक्साइड
हायड्रोजन पेरॉक्साइड (H2O2) एक तीव्र ऑक्सिडायझर आहे. थेट संपर्कामुळे त्वचेला आणि डोळ्यांना दाह आणि भाजणे होऊ शकते.
२. झायलीन
झायलीन हे निगेटिव्ह लिथोग्राफीमध्ये वापरले जाणारे एक द्रावक आणि डेव्हलपर आहे. ते ज्वलनशील असून त्याचे तापमान केवळ २७.३℃ (सुमारे खोलीच्या तापमानाएवढे) असते. हवेतील त्याचे प्रमाण १% ते ७% असल्यास ते स्फोटक ठरते. झायलीनच्या वारंवार संपर्कात आल्यास त्वचेला दाह होऊ शकतो. झायलीनची वाफ गोड असून तिचा वास विमानातील चिकट पदार्थाच्या वासासारखा असतो; झायलीनच्या संपर्कात आल्यास डोळे, नाक आणि घशाला दाह होऊ शकतो. हा वायू श्वासावाटे आत घेतल्यास डोकेदुखी, चक्कर येणे, भूक न लागणे आणि थकवा येऊ शकतो.
३. हेक्झामेथिल्डिसिलाझेन (HMDS)
हेक्झामेथिलडायसिलाझेन (HMDS) चा वापर सामान्यतः उत्पादनाच्या पृष्ठभागावर फोटोरेझिस्टचे आसंजन वाढवण्यासाठी प्राइमर थर म्हणून केला जातो. ते ज्वलनशील असून त्याचा फ्लॅश पॉइंट ६.७°C आहे. हवेतील त्याचे प्रमाण ०.८% ते १६% असताना ते स्फोटक ठरते. HMDS पाणी, अल्कोहोल आणि खनिज आम्लांसोबत तीव्र अभिक्रिया करून अमोनिया वायू बाहेर टाकते.
४. टेट्रामेथिलअमोनियम हायड्रॉक्साइड
टेट्रामेथिलअमोनियम हायड्रॉक्साइड (TMAH) चा वापर पॉझिटिव्ह लिथोग्राफीसाठी डेव्हलपर म्हणून मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. ते विषारी आणि क्षरणकारी आहे. गिळल्यास किंवा त्वचेशी थेट संपर्क आल्यास ते प्राणघातक ठरू शकते. TMAH च्या धूळ किंवा धुक्याच्या संपर्कामुळे डोळे, त्वचा, नाक आणि घशात दाह होऊ शकतो. TMAH च्या उच्च सांद्रतेचा श्वासावाटे शरीरात प्रवेश केल्यास मृत्यू ओढवतो.
५. क्लोरीन आणि फ्लोरीन
क्लोरीन (Cl2) आणि फ्लोरीन (F2) हे दोन्ही वायू एक्सायमर लेझरमध्ये डीप अल्ट्राव्हायोलेट आणि एक्स्ट्रीम अल्ट्राव्हायोलेट (EUV) प्रकाश स्रोत म्हणून वापरले जातात. हे दोन्ही वायू विषारी असून, त्यांचा रंग फिकट हिरवा असतो आणि त्यांना तीव्र, त्रासदायक वास येतो. या वायूचे जास्त प्रमाण श्वासावाटे शरीरात गेल्यास मृत्यू ओढवतो. फ्लोरीन वायूची पाण्यासोबत अभिक्रिया होऊन हायड्रोजन फ्लोराईड वायू तयार होऊ शकतो. हायड्रोजन फ्लोराईड वायू एक तीव्र आम्ल आहे, ज्यामुळे त्वचा, डोळे आणि श्वसनमार्गाला दाह होतो आणि भाजल्यासारखे वाटणे व श्वास घेण्यास त्रास होणे यांसारखी लक्षणे दिसू शकतात. फ्लोराईडच्या उच्च प्रमाणामुळे मानवी शरीरात विषबाधा होऊ शकते, ज्यामुळे डोकेदुखी, उलट्या, जुलाब आणि कोमा यांसारखी लक्षणे दिसू शकतात.
६. आर्गॉन
आर्गॉन (Ar) हा एक निष्क्रिय वायू आहे जो सहसा मानवी शरीराला थेट हानी पोहोचवत नाही. सामान्य परिस्थितीत, माणसे श्वास घेत असलेल्या हवेमध्ये सुमारे ०.९३% आर्गॉन असतो आणि या प्रमाणाचा मानवी शरीरावर कोणताही स्पष्ट परिणाम होत नाही. तथापि, काही प्रकरणांमध्ये, आर्गॉनमुळे मानवी शरीराला हानी पोहोचू शकते.
येथे काही संभाव्य परिस्थिती दिल्या आहेत: बंद जागेत, आर्गॉनचे प्रमाण वाढू शकते, ज्यामुळे हवेतील ऑक्सिजनचे प्रमाण कमी होऊन हायपोक्सिया होऊ शकतो. यामुळे चक्कर येणे, थकवा आणि श्वास घेण्यास त्रास होणे यांसारखी लक्षणे दिसू शकतात. याव्यतिरिक्त, आर्गॉन हा एक निष्क्रिय वायू आहे, परंतु उच्च तापमान किंवा उच्च दाबामुळे त्याचा स्फोट होऊ शकतो.
७. निऑन
निऑन (Ne) हा एक स्थिर, रंगहीन आणि गंधहीन वायू आहे जो मानवी श्वसन प्रक्रियेत भाग घेत नाही, त्यामुळे जास्त प्रमाणात निऑन वायू श्वासावाटे आत घेतल्यास हायपोक्सिया (ऑक्सिजनची कमतरता) होऊ शकतो. जर तुम्ही दीर्घकाळ हायपोक्सियाच्या स्थितीत असाल, तर तुम्हाला डोकेदुखी, मळमळ आणि उलट्या यांसारखी लक्षणे जाणवू शकतात. याव्यतिरिक्त, उच्च तापमान किंवा उच्च दाबाखाली निऑन वायू इतर पदार्थांसोबत अभिक्रिया करून आग किंवा स्फोट घडवू शकतो.
८. झेनॉन वायू
झेनॉन वायू (Xe) हा एक स्थिर, रंगहीन आणि गंधहीन वायू आहे जो मानवी श्वसन प्रक्रियेत भाग घेत नाही, त्यामुळे झेनॉन वायूचे जास्त प्रमाण श्वासावाटे आत घेतल्यास हायपोक्सिया (ऑक्सिजनची कमतरता) होतो. जर तुम्ही दीर्घकाळ हायपोक्सियाच्या स्थितीत असाल, तर तुम्हाला डोकेदुखी, मळमळ आणि उलट्या यांसारखी लक्षणे जाणवू शकतात. याव्यतिरिक्त, उच्च तापमान किंवा उच्च दाबाखाली निऑन वायू इतर पदार्थांसोबत अभिक्रिया करून आग किंवा स्फोट घडवू शकतो.
९. क्रिप्टॉन वायू
क्रिप्टॉन वायू (Kr) हा एक स्थिर, रंगहीन आणि गंधहीन वायू आहे जो मानवी श्वसन प्रक्रियेत भाग घेत नाही, त्यामुळे क्रिप्टॉन वायूचे जास्त प्रमाण श्वासात घेतल्यास हायपोक्सिया (ऑक्सिजनची कमतरता) होऊ शकतो. जर तुम्ही दीर्घकाळ हायपोक्सियाच्या स्थितीत असाल, तर तुम्हाला डोकेदुखी, मळमळ आणि उलट्या यांसारखी लक्षणे जाणवू शकतात. याव्यतिरिक्त, झेनॉन वायू उच्च तापमान किंवा उच्च दाबाखाली इतर पदार्थांशी अभिक्रिया करून आग किंवा स्फोट घडवू शकतो. ऑक्सिजनची कमतरता असलेल्या वातावरणात श्वास घेतल्यास हायपोक्सिया होऊ शकतो. जर तुम्ही दीर्घकाळ हायपोक्सियाच्या स्थितीत असाल, तर तुम्हाला डोकेदुखी, मळमळ आणि उलट्या यांसारखी लक्षणे जाणवू शकतात. याव्यतिरिक्त, क्रिप्टॉन वायू उच्च तापमान किंवा उच्च दाबाखाली इतर पदार्थांशी अभिक्रिया करून आग किंवा स्फोट घडवू शकतो.
सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी धोकादायक वायू शोधण्याचे उपाय
सेमीकंडक्टर उद्योगात ज्वलनशील, स्फोटक, विषारी आणि हानिकारक वायूंचे उत्पादन, निर्मिती आणि प्रक्रिया यांचा समावेश असतो. सेमीकंडक्टर उत्पादन प्रकल्पांमध्ये वायूंचे वापरकर्ते म्हणून, प्रत्येक कर्मचाऱ्याने वापरापूर्वी विविध धोकादायक वायूंची सुरक्षा माहिती समजून घेतली पाहिजे आणि या वायूंची गळती झाल्यास आपत्कालीन प्रक्रिया कशी हाताळायची हे माहित असले पाहिजे.
सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या उत्पादन, निर्मिती आणि साठवणुकीमध्ये, या धोकादायक वायूंच्या गळतीमुळे होणारी जीवित आणि मालमत्तेची हानी टाळण्यासाठी, लक्ष्यित वायू शोधण्याकरिता वायू शोधक उपकरणे स्थापित करणे आवश्यक आहे.
आजच्या सेमीकंडक्टर उद्योगात गॅस डिटेक्टर हे अत्यावश्यक पर्यावरणीय निरीक्षण उपकरणे बनले आहेत आणि ती सर्वात थेट निरीक्षण साधने देखील आहेत.
रिकेन केकीने नेहमीच सेमीकंडक्टर उत्पादन उद्योगाच्या सुरक्षित विकासाकडे लक्ष दिले आहे, लोकांसाठी सुरक्षित कामाचे वातावरण निर्माण करण्याचे ध्येय बाळगून, सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी योग्य गॅस सेन्सर्स विकसित करण्यासाठी, वापरकर्त्यांना येणाऱ्या विविध समस्यांवर योग्य उपाय प्रदान करण्यासाठी आणि उत्पादनांची कार्यक्षमता सतत अद्ययावत करून प्रणाली अधिक कार्यक्षम बनवण्यासाठी स्वतःला समर्पित केले आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: जुलै-१६-२०२४