绿色字为详细资料的超链接，点进可读
《职业卫生导则与“职业危害层级控制”》广东企业主要负责人与职业卫生管理人员培训考试入口☆
《职业危害层级控制》
是职业卫生监管的必备基础知识
前面讲解了工业生产常见的工艺（胶粘、焊接、镀膜、涂装、表面处理、电离辐射等）工艺原理及其职业病危害识别与控制（详见《焊接镀膜涂装表面处理电离辐射工艺》《胶粘剂分类危害识别与生产工艺流程》《特殊行业职业危害识别与控制》）。
今天讲解《芯片制造之光刻蚀刻工艺职业危害识别与控制》。
职业病危害项目申报入口与指南
硅晶圆生产工艺
IC制造与光刻工艺
IC制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。IC封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序。芯片制造核心工艺主要流程全景图
芯片制造核心工艺主要流程
前面课程已经介绍了IC制造工艺中的离子注入/扩散、化学气相极液、金属溅镀、护层积液等工艺原理及其职业病危害识别与控制。详见《焊接镀膜涂装表面处理电离辐射工艺》中的“离子注入工艺危害识别”、“化学气相沉积与CVD钻石工艺危害识别”、“物理气相沉积(PVD)工艺危害识别”。IC制造离子注入集成电路制造工艺流程集成电路制造流程
今天讲解光刻工艺及其职业病危害识别与控制。在硅片表面构建半导体器件的过程
光刻(photolithography)工艺是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤，该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。
光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过掩模照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶，就实现了电路图从掩模到硅片的转移。
光刻完成后对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀，最后洗去剩余光刻胶，就实现了半导体器件在硅片表面的构建过程。
光刻光刻分为正性光刻和负性光刻两种基本工艺，区别在于两者使用的光刻胶的类型不同。负性光刻使用的光刻胶在曝光后会因为交联而变得不可溶解，并会硬化，不会被溶剂洗掉，从而该部分硅片不会在后续流程中被腐蚀掉，负性光刻光刻胶上的图形与掩模版上图形相反。正性光刻与负性光刻相反，曝光部分的光刻胶会被破坏从而被溶剂洗掉，该部分的硅片没有光刻胶保护会被腐蚀掉，正性光刻光刻胶上的图形与掩模版上图形相同。20世纪70年代以来正性光刻胶成为主流光刻胶。光刻版材料通常是玻璃（SiO2:73%，其它成份27%）或石英（SiO2:%）。
从沙子到芯片的过程光刻胶与光刻/蚀刻
光刻胶、光刻机、蚀刻机都是在生产现代大规模集成电路过程中必不可少的设备，3者各司其职、不可互相替代。光刻胶光刻胶(photoresist)，又称光致抗蚀剂，是指通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射，其溶解度发生变化的耐蚀刻材料。光刻胶具有光化学敏感性，其经过曝光、显影、刻蚀等工艺，可以将设计好的微细图形从掩膜版转移到待加工基片。因此光刻胶微细加工技术中的关键性化工材料，被广泛应用于光电信息产业的微细图形线路的加工制作。
光刻胶分为负性光刻胶和正性光刻胶。负性光刻胶可溶，遇光后产生链接，使感光部分不融于显影液。显影液浸入已链接的光刻胶分子内，使光刻胶体积增加，一般不用于特征尺寸小于3un的制程。正性光刻胶不溶，遇光后产生裂解，使感光部分融解于显影液。裂解分子很容易融解于显影液，与未曝光部分形成很强的反差。制造芯片的基本原理是：在光刻版材料表面覆盖一层光刻胶，然后用紫外光、准分子激光、电子束、离子束、X射线等光源的照射或辐射，被挡住的地方照射或辐射不到，没被挡住的地方被照射或辐射，其溶解度发生变化了。于是：（1）如果是可溶性的负性光刻胶：a.没被挡住的地方，可溶性的负性光刻胶被照射或辐射后会因为交联而变得不可溶解，并会硬化，不会被溶剂洗掉，从而该部分硅片受到光刻胶的保护，不会在后续流程中被腐蚀掉；b.被挡住的地方由于可溶性的负性光刻胶没被照射或辐射，会被溶剂洗掉，该部分硅片失去光刻胶的保护，在后续流程中被腐蚀掉。（2）如果是不溶性的正性光刻胶：a.被挡住的地方由于没被照射或辐射，不溶性的正性光刻胶仍然是不溶性，该部分硅片被光刻胶保护，不会在后续流程中被腐蚀掉；b.没被挡住的地方由于不溶性的正性光刻胶被照射或辐射后其溶解度发生变化，变成可溶性，会被溶剂洗掉，该部分硅片失去光刻胶的保护，在后续流程中被腐蚀掉。于是硅片表面就形成了我们想要的形状。光刻胶的组成成分有树脂（Resin）、感光剂（Sensitizer）、溶剂（Solvent）和其它添加剂（稳定剂、染色剂、表面活性剂等）。树脂是粘合剂，感光剂是光活性极强的化合物，两者含量相当，均融解于溶剂中，以液态形式存在。不同厂家使用的光刻胶成分不同，需要根据MSDS进行识别。下面是其中一个配方。光刻光刻机(MaskAligner)又名掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系统等。常用的光刻机是掩膜对准光刻，所以叫MaskAlignmentSystem。一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀等工序。光刻(Photolithography)意思是用光来制作一个图形的工艺，是在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻胶上的过程将器件或电路结构临时"复制"到硅片上的过程。
ASML的高端光刻机下面这幅图就是光刻机的原理，电路的形状一开始是画在一张比较大的分划板上的，然后通过透镜把电路的图案缩的很小，然后照射在涂抹了光刻胶的金属板上（就是所谓的晶圆了）。
光刻机工作原理
光刻机工作原理高端光刻机结构示意图
全息光刻机蚀刻
下面这幅图这是蚀刻的过程。从中可以看到，没有光刻胶的那部分硅片在蚀刻的作用下被溶解了，然后晶圆表面就变成了我们想要的形状。
蚀刻技术，包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部份去除的技术。而其中大略可分为湿式蚀刻（湿蚀刻）与干式蚀刻（干式蚀刻）两种技术。
湿式蚀刻是利用特定的化学溶液将待蚀刻薄膜未被光阻覆盖的部分分解，并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除，而达到蚀刻的目的。湿式蚀刻的进行主要是藉由溶液与待蚀刻材质间的化学反应，因此可藉由调配与选取适当的化学溶液（酸、碱、有机溶剂等），一般只用于尺寸较大的情况。各企业使用蚀刻液成分不同，需要根据MSDS来识别危害。
干式蚀刻通常指利用辉光放电（辉光放电）方式，产生包含离子，电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的电浆来进行图案转印（模式传输）的蚀刻技术。晶圆系置于带负电的阴极之上，因此当带正电荷的离子被阴极吸引并加速向阴极方向前进时，会以垂直角度撞击到晶圆表面。芯片制造商即是运用此特性来获得绝佳的垂直蚀刻，而后者也是干式蚀刻的重要角色。基本上，随着所欲去除的材质与所使用的蚀刻化学物质之不同，蚀刻由下列两种模式单独或混会进行:
1.等离子体内部所产生的活性反应离子与自由基在撞击晶圆表面后，将与某特定成份之表面材质起化学反应而使之气化。如此即可将表面材质移出晶圆表面，并透过抽气动作将其排出。
2.等离子体因加速而具有足够的动能来扯断薄膜的化学键，进而将晶圆表面材质分子一个个的打击或溅击(sputtering)出来。
详见《化学气相沉积与CVD钻石工艺危害识别》。
EUV光刻机光刻工艺流程
光刻工艺流程见下图。光刻工艺流程
一、气相成底膜硅片在清洗、烘培后，进行涂胶前处理。涂胶前处理目的是增加圆片衬底与光刻胶的粘附性，原理是将圆片表面状态由亲水性转变为疏水性(亲油性)。首先通过浸泡、喷雾或化学气相沉积（CVD）（详见《化学气相沉积与CVD钻石工艺危害识别》）等工艺，用六甲基二胺烷成底膜，底膜使硅片表面疏离水分子，同时增强对光刻胶的结合力。使用HMDS(六甲基二硅胺)用气相涂布方法，是进行高温低真空下的HMDS单片处理模块。底膜的本质是作为硅片和光刻胶的连接剂，与这些材料具有化学相容性。
HMDS处理后应及时涂胶。
二、旋转涂胶
旋转涂胶步骤
形成底膜后，要在硅片表面均匀覆盖光刻胶。此时硅片被放置在真空吸盘上，吸盘底部与转动电机相连。当硅片静止或旋转的非常缓慢时，光刻胶被分滴在硅片上。随后加速硅片旋转到一定的转速，光刻胶借助离心作用伸展到整个硅片表面，并持续旋转甩去多余的光刻胶，在硅片上得到均匀的光刻胶胶膜覆盖层，旋转一直到溶剂挥发，光刻胶膜几乎干燥后停止。涂胶设备
三、软烘涂完光刻胶后，需对硅片进行软烘，除去光刻胶中残余的溶剂，提高光刻胶的粘附性和均匀性。软烘方法通常用接近式热版。未经软烘的光刻胶易发粘并受颗粒污染，粘附力会不足，还会因溶剂含量过高导致显影时存在溶解差异，难以区分曝光和未曝光的光刻胶。四、曝光曝光过程是在硅片表面和石英掩模对准并聚焦后，使用紫外光照射，未受掩模遮挡部分的光刻胶发生曝光反应，实现电路图从掩模到硅片上的转移。五、显影前烘焙(PEB)
目的是降低或消除驻波效应，PEB温度一般要求比软烘高15-20℃，一般采用接触式或接近式热板烘焙。
六、显影简单的说就是去除已曝光部分的光刻胶。
使用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶可溶解区域，使可见图形出现在硅片上，并区分需要刻蚀的区域和受光刻胶保护的区域。显影方法有浸润显影（IMMESRSION）、喷雾显影（SPRAY）、静态显影（PUDDLE）。
显影完成后通过旋转甩掉多余显影液，并用高纯水清洗后甩干。
七、坚膜显影后的热烘叫做坚膜烘培，温度比软烘更高，目的是蒸发掉剩余的溶剂使光刻胶变硬，提高光刻胶对硅片表面的粘附性，这一步对光刻胶的稳固，对后续的刻蚀等过程非常关键。热烘采用接触式或接近式热板。八、检测对硅片的显影结果进行检测，合格的硅片进入后续的刻蚀等流程，不合格的硅片在清洗后进入最初流程。九、刻蚀刻蚀是通过化学（湿法）或物理（干法）的方法有选择地从硅片表面除去不需要材料的过程，通过刻蚀能在硅片上构建预想的电子器件。十、去胶刻蚀完成后，通过特定溶剂，洗去硅片表面残余的光刻胶。光刻工艺流程职业病危害识别
结合涂料MSDS，职业病危害因素识别不难。如果有职业卫生检测/评价报告就更容易。
光刻工艺职业病危害，主要存在于其前工序和后继工序。比如硅片清洗、湿式刻蚀存在的酸、碱、有机溶剂等，需要根据MSDS进行识别。干式刻蚀PVD工艺、离子注入工艺、CVD工艺的职业病危害，详见《焊接镀膜涂装表面处理电离辐射工艺》中的“离子注入工艺危害识别”、“化学气相沉积与CVD钻石工艺危害识别”、“物理气相沉积(PVD)工艺危害识别”。
光刻工艺的曝光作业点存在激光、紫外辐射及其产生的氮氧化物和臭氧。
职业病危害因素警示标识与中文警示说明详见《职业病危害中文警示说明如何制作》。职业健康检查详见《无需职业健康检查的职业病危害因素和情形》。该工艺职业病危害控制，遵循《职业病危害层级控制措施》的原则。职业卫生实训教案目录超链接8
职业卫生行政处罚的合并处罚和竞合处罚
无日常监测就处罚？处罚条款需结合卫生标准才有意义
职业卫生监督基础：检测评价与卫生监督专题
职业卫生监督基础：职业健康检查与职业病诊断专题
职业卫生监督基础：非医疗放射性危害防护
职业卫生监督基础：焊接镀膜涂装表面处理电离辐射工艺
无需职业健康检查的职业病危害因素和情形
职业卫生监督基础：胶粘剂分类危害识别与生产工艺流程
职业卫生监督基础：特殊行业职业危害识别与控制
《职业危害层级控制》
是职业卫生监管的必备基础知识
职业卫生实训基地
长按
联系电话：