ایک جائزہ
انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل میں، فوٹو لیتھوگرافی بنیادی عمل ہے جو مربوط سرکٹس کے انضمام کی سطح کا تعین کرتا ہے۔ اس عمل کا کام ایمانداری سے سرکٹ گرافک معلومات کو ماسک (جسے ماسک بھی کہا جاتا ہے) سے سیمی کنڈکٹر میٹریل سبسٹریٹ میں منتقل کرنا ہے۔
فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کا بنیادی اصول ماسک پر سرکٹ پیٹرن کو ریکارڈ کرنے کے لیے سبسٹریٹ کی سطح پر لیپت فوٹو کیمیکل ری ایکشن کو استعمال کرنا ہے، اس طرح انٹیگریٹڈ سرکٹ پیٹرن کو ڈیزائن سے سبسٹریٹ میں منتقل کرنے کا مقصد حاصل کرنا ہے۔
فوٹو لیتھوگرافی کا بنیادی عمل:
سب سے پہلے، فوٹو ریزسٹ کو کوٹنگ مشین کا استعمال کرتے ہوئے سبسٹریٹ کی سطح پر لگایا جاتا ہے۔
اس کے بعد، فوٹو لیتھوگرافی مشین کو فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت شدہ سبسٹریٹ کو بے نقاب کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور فوٹو کیمیکل ری ایکشن میکانزم کا استعمال فوٹو لیتھوگرافی مشین کے ذریعے منتقل کردہ ماسک پیٹرن کی معلومات کو ریکارڈ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، جس سے فیڈیلیٹی ٹرانسمیشن، ٹرانسمیشن اور ماسک پیٹرن کو سبسٹریٹ میں نقل کیا جاتا ہے۔
آخر میں، ایک ڈویلپر کو بے نقاب سبسٹریٹ تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ فوٹو ریزسٹ کو ہٹایا جائے (یا برقرار رکھا جائے) جو نمائش کے بعد فوٹو کیمیکل رد عمل سے گزرتا ہے۔
دوسرا فوٹو لیتھوگرافی کا عمل
ماسک پر ڈیزائن کردہ سرکٹ پیٹرن کو سلیکون ویفر میں منتقل کرنے کے لیے، منتقلی کو پہلے نمائش کے عمل کے ذریعے حاصل کیا جانا چاہیے، اور پھر سلیکون پیٹرن کو اینچنگ کے عمل کے ذریعے حاصل کیا جانا چاہیے۔
چونکہ فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے علاقے کی روشنی میں ایک پیلے رنگ کی روشنی کا ذریعہ استعمال ہوتا ہے جس میں فوٹو حساس مواد غیر حساس ہوتے ہیں، اسے پیلے رنگ کی روشنی کا علاقہ بھی کہا جاتا ہے۔
فوٹو لیتھوگرافی سب سے پہلے پرنٹنگ انڈسٹری میں استعمال کی گئی تھی اور ابتدائی پی سی بی مینوفیکچرنگ کے لیے اہم ٹیکنالوجی تھی۔ 1950 کی دہائی سے، فوٹو لیتھوگرافی آہستہ آہستہ آئی سی مینوفیکچرنگ میں پیٹرن کی منتقلی کے لیے مرکزی دھارے کی ٹیکنالوجی بن گئی ہے۔
لیتھوگرافی کے عمل کے اہم اشارے میں ریزولوشن، حساسیت، اوورلے کی درستگی، خرابی کی شرح وغیرہ شامل ہیں۔
فوٹو لیتھوگرافی کے عمل میں سب سے اہم مواد فوٹو ریزسٹ ہے، جو کہ ایک فوٹ حساس مواد ہے۔ چونکہ فوٹو ریزسٹ کی حساسیت روشنی کے منبع کی طول موج پر منحصر ہے، اس لیے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے لیے مختلف فوٹوریزسٹ مواد کی ضرورت ہوتی ہے جیسے کہ g/i لائن، 248nm KrF، اور 193nm ArF۔
ایک عام فوٹو لیتھوگرافی کے اہم عمل میں پانچ مراحل شامل ہیں۔:
-بیس فلم کی تیاری؛
-فوٹوریزسٹ اور نرم بیک لگائیں۔
سیدھ، نمائش اور نمائش کے بعد بیکنگ؛
مشکل فلم تیار کریں؛
-ترقی کا پتہ لگانا۔
(1)بیس فلم کی تیاری: بنیادی طور پر صفائی اور پانی کی کمی۔ چونکہ کوئی بھی آلودگی فوٹو ریزسٹ اور ویفر کے درمیان چپکنے کو کمزور کر دے گی، اس لیے مکمل صفائی ویفر اور فوٹو ریزسٹ کے درمیان چپکنے کو بہتر بنا سکتی ہے۔
(2)فوٹو ریزسٹ کوٹنگ: یہ سلکان ویفر کو گھما کر حاصل کیا جاتا ہے۔ مختلف فوٹو ریزسٹ کو کوٹنگ کے عمل کے مختلف پیرامیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے، بشمول گردش کی رفتار، فوٹو ریزسٹ موٹائی، اور درجہ حرارت۔
نرم بیکنگ: بیکنگ فوٹو ریزسٹ اور سلکان ویفر کے درمیان چپکنے کے ساتھ ساتھ فوٹو ریزسٹ موٹائی کی یکسانیت کو بہتر بنا سکتی ہے، جو بعد میں اینچنگ کے عمل کے ہندسی جہتوں کے عین مطابق کنٹرول کے لیے فائدہ مند ہے۔
(3)صف بندی اور نمائش: سیدھ اور نمائش فوٹو لیتھوگرافی کے عمل میں سب سے اہم مراحل ہیں۔ وہ ماسک پیٹرن کو ویفر (یا فرنٹ لیئر پیٹرن) پر موجود پیٹرن کے ساتھ سیدھ میں لانے اور پھر اسے مخصوص روشنی سے شعاع کرنے کا حوالہ دیتے ہیں۔ روشنی کی توانائی فوٹو ریزسٹ میں فوٹو حساس اجزاء کو متحرک کرتی ہے، اس طرح ماسک پیٹرن کو فوٹو ریزسٹ میں منتقل کرتا ہے۔
الائنمنٹ اور نمائش کے لیے استعمال ہونے والا سامان ایک فوٹو لیتھوگرافی مشین ہے، جو پورے انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل میں پروسیس آلات کا سب سے مہنگا واحد ٹکڑا ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی مشین کی تکنیکی سطح پوری پروڈکشن لائن کی ترقی کی سطح کی نمائندگی کرتی ہے۔
پوسٹ ایکسپوزر بیکنگ: نمائش کے بعد بیکنگ کے ایک مختصر عمل سے مراد ہے، جس کا اثر گہرے بالائے بنفشی فوٹو ریزٹس اور روایتی i-line photoresists سے مختلف ہوتا ہے۔
گہرے بالائے بنفشی فوٹو ریزسٹ کے لیے، پوسٹ ایکسپوزر بیکنگ فوٹو ریزسٹ میں موجود حفاظتی اجزاء کو ہٹا دیتی ہے، جس سے فوٹو ریزسٹ ڈویلپر میں تحلیل ہو جاتا ہے، اس لیے پوسٹ ایکسپوزر بیکنگ ضروری ہے۔
روایتی i-line photoresists کے لیے، پوسٹ ایکسپوزر بیکنگ فوٹو ریزسٹ کے چپکنے کو بہتر بنا سکتی ہے اور کھڑی لہروں کو کم کر سکتی ہے (کھڑی لہروں کا فوٹو ریزسٹ کے کنارے کی شکل پر منفی اثر پڑے گا)۔
(4)مشکل فلم تیار کرنا: نمائش کے بعد فوٹو ریزسٹ (مثبت فوٹوریزسٹ) کے گھلنشیل حصے کو تحلیل کرنے کے لیے ڈویلپر کا استعمال کرتے ہوئے، اور فوٹو ریزسٹ پیٹرن کے ساتھ ماسک پیٹرن کو درست طریقے سے ڈسپلے کریں۔
ترقی کے عمل کے کلیدی پیرامیٹرز میں ترقی کا درجہ حرارت اور وقت، ڈویلپر کی خوراک اور ارتکاز، صفائی وغیرہ شامل ہیں۔ ترقی میں متعلقہ پیرامیٹرز کو ایڈجسٹ کرکے، فوٹو ریزسٹ کے بے نقاب اور بے نقاب حصوں کے درمیان تحلیل کی شرح میں فرق کو بڑھایا جا سکتا ہے، اس طرح مطلوبہ ترقیاتی اثر حاصل کرنا۔
ہارڈننگ کو ہارڈننگ بیکنگ بھی کہا جاتا ہے، جو کہ تیار شدہ فوٹو ریزسٹ میں باقی ماندہ سالوینٹس، ڈویلپر، پانی اور دیگر غیر ضروری بقایا اجزاء کو گرم کرکے بخارات بنا کر ہٹانے کا عمل ہے، تاکہ سلیکون سبسٹریٹ سے فوٹو ریزسٹ کے چپکنے کو بہتر بنایا جا سکے۔ فوٹوریسٹ کی اینچنگ مزاحمت۔
سخت ہونے کے عمل کا درجہ حرارت مختلف فوٹوورسٹس اور سخت کرنے کے طریقوں پر منحصر ہوتا ہے۔ بنیاد یہ ہے کہ photoresist پیٹرن خراب نہیں ہوتا ہے اور photoresist کافی سخت ہونا چاہئے.
(5)ترقیاتی معائنہ: یہ ترقی کے بعد فوٹو ریزسٹ پیٹرن میں نقائص کی جانچ کرنا ہے۔ عام طور پر، امیج ریکگنیشن ٹیکنالوجی کا استعمال خود بخود چپ پیٹرن کو ترقی کے بعد اسکین کرنے اور پہلے سے ذخیرہ شدہ عیب سے پاک معیاری پیٹرن سے موازنہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ اگر کوئی فرق پایا جائے تو اسے عیب دار سمجھا جاتا ہے۔
اگر نقائص کی تعداد ایک خاص قدر سے زیادہ ہو جائے تو، سلیکون ویفر کو ترقیاتی ٹیسٹ میں ناکام ہونے کے لیے سمجھا جاتا ہے اور اسے ختم یا مناسب طریقے سے دوبارہ کام کیا جا سکتا ہے۔
مربوط سرکٹ مینوفیکچرنگ کے عمل میں، زیادہ تر عمل ناقابل واپسی ہوتے ہیں، اور فوٹو لیتھوگرافی ان چند عملوں میں سے ایک ہے جن پر دوبارہ کام کیا جا سکتا ہے۔
تین فوٹو ماسک اور فوٹو ریسسٹ مواد
3.1 فوٹو ماسک
فوٹو ماسک، جسے فوٹو لیتھوگرافی ماسک بھی کہا جاتا ہے، ایک ماسٹر ہے جو انٹیگریٹڈ سرکٹ ویفر مینوفیکچرنگ کے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل میں استعمال ہوتا ہے۔
فوٹو ماسک کی تیاری کا عمل انٹیگریٹڈ سرکٹ ڈیزائن انجینئرز کے ڈیزائن کردہ ویفر مینوفیکچرنگ کے لیے درکار اصل لے آؤٹ ڈیٹا کو ڈیٹا فارمیٹ میں تبدیل کرنا ہے جسے ماسک ڈیٹا پروسیسنگ کے ذریعے لیزر پیٹرن جنریٹر یا الیکٹران بیم ایکسپوژر آلات کے ذریعے پہچانا جا سکتا ہے، تاکہ اسے بے نقاب کیا جا سکے۔ فوٹو ماسک سبسٹریٹ میٹریل پر اوپر کا سامان فوٹو حساس مواد کے ساتھ لیپت ہے۔ پھر اس پر عمل کی ایک سیریز کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے جیسے کہ ترقی اور نقاشی کو سبسٹریٹ مواد پر پیٹرن ٹھیک کرنے کے لیے؛ آخر میں، ماسک پروڈکٹ بنانے کے لیے اس کا معائنہ، مرمت، صفائی، اور فلم لیمینیٹ کیا جاتا ہے اور استعمال کے لیے انٹیگریٹڈ سرکٹ مینوفیکچرر کو پہنچایا جاتا ہے۔
3.2 فوٹوریزسٹ
فوٹو ریزسٹ، جسے photoresist بھی کہا جاتا ہے، ایک فوٹو حساس مواد ہے۔ اس میں موجود فوٹ حساس اجزاء روشنی کی شعاع ریزی کے تحت کیمیائی تبدیلیوں سے گزریں گے، اس طرح تحلیل کی شرح میں تبدیلیاں آئیں گی۔ اس کا بنیادی کام ماسک پر پیٹرن کو سبسٹریٹ جیسے ویفر میں منتقل کرنا ہے۔
photoresist کے کام کرنے والے اصول: سب سے پہلے، photoresist کو سبسٹریٹ پر لیپ کیا جاتا ہے اور سالوینٹ کو ہٹانے کے لیے پہلے سے بیک کیا جاتا ہے۔
دوم، ماسک روشنی کے سامنے آتا ہے، جس کی وجہ سے بے نقاب حصے میں موجود فوٹ حساس اجزاء کیمیائی رد عمل سے گزرتے ہیں۔
اس کے بعد، نمائش کے بعد پکانا کیا جاتا ہے؛
آخر میں، photoresist جزوی طور پر ترقی کے ذریعے تحلیل کیا جاتا ہے (مثبت photoresist کے لئے، بے نقاب علاقے کو تحلیل کیا جاتا ہے؛ منفی photoresist کے لئے، unexposed علاقے کو تحلیل کیا جاتا ہے)، اس طرح ماسک سے سبسٹریٹ میں مربوط سرکٹ پیٹرن کی منتقلی کا احساس ہوتا ہے.
فوٹو ریزسٹ کے اجزاء میں بنیادی طور پر فلم بنانے والی رال، فوٹو حساس جزو، ٹریس ایڈیٹیو اور سالوینٹ شامل ہیں۔
ان میں سے، فلم بنانے والی رال میکانی خصوصیات اور اینچنگ مزاحمت فراہم کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ فوٹو حساس جزو روشنی کے تحت کیمیائی تبدیلیوں سے گزرتا ہے، جس سے تحلیل کی شرح میں تبدیلی آتی ہے۔
ٹریس ایڈیٹیو میں رنگ، viscosity بڑھانے والے، وغیرہ شامل ہیں، جو photoresist کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ سالوینٹس اجزاء کو تحلیل کرنے اور یکساں طور پر مکس کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
فوٹو کیمیکل ری ایکشن میکانزم کے مطابق فی الحال وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے فوٹو ریزٹس کو روایتی فوٹو ریزٹس اور کیمیائی طور پر ایمپلیفائیڈ فوٹو ریسٹس میں تقسیم کیا جاسکتا ہے، اور الٹرا وائلٹ، ڈیپ الٹرا وائلٹ، انتہائی الٹرا وائلٹ، الیکٹران بیم، آئن بیم اور ایکس رے فوٹو ریسٹس میں بھی تقسیم کیا جاسکتا ہے۔ فوٹو حساسیت طول موج
فوٹو لیتھوگرافی کے چار آلات
فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی رابطہ/قربت لتھوگرافی، آپٹیکل پروجیکشن لتھوگرافی، مرحلہ وار لتھوگرافی، اسکیننگ لتھوگرافی، وسرجن لتھوگرافی، اور EUV لتھوگرافی کے ترقیاتی عمل سے گزری ہے۔
4.1 رابطہ/قربت لتھوگرافی مشین
رابطہ لتھوگرافی ٹیکنالوجی 1960 کی دہائی میں نمودار ہوئی اور 1970 کی دہائی میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوئی۔ چھوٹے پیمانے پر مربوط سرکٹس کے دور میں یہ لیتھوگرافی کا بنیادی طریقہ تھا اور بنیادی طور پر 5μm سے زیادہ فیچر سائز والے انٹیگریٹڈ سرکٹس تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا تھا۔
رابطہ/قربت کی لتھوگرافی مشین میں، ویفر کو عام طور پر دستی طور پر کنٹرول شدہ افقی پوزیشن اور گھومنے والی ورک ٹیبل پر رکھا جاتا ہے۔ آپریٹر بیک وقت ماسک اور ویفر کی پوزیشن کا مشاہدہ کرنے کے لیے ایک مجرد فیلڈ مائکروسکوپ کا استعمال کرتا ہے، اور ماسک اور ویفر کو سیدھ میں کرنے کے لیے ورک ٹیبل کی پوزیشن کو دستی طور پر کنٹرول کرتا ہے۔ ویفر اور ماسک کے سیدھے ہونے کے بعد، دونوں کو ایک ساتھ دبایا جائے گا تاکہ ماسک ویفر کی سطح پر موجود فوٹو ریزسٹ کے ساتھ براہ راست رابطے میں رہے۔
خوردبین کے مقصد کو ہٹانے کے بعد، دبائے ہوئے ویفر اور ماسک کو نمائش کے لیے ایکسپوزر ٹیبل پر منتقل کر دیا جاتا ہے۔ مرکری لیمپ سے خارج ہونے والی روشنی ایک عینک کے ذریعے ماسک کے متوازی اور متوازی ہوتی ہے۔ چونکہ ماسک ویفر پر فوٹو ریزسٹ پرت کے ساتھ براہ راست رابطے میں ہے، اس لیے ماسک پیٹرن کو نمائش کے بعد 1:1 کے تناسب سے فوٹو ریزسٹ پرت میں منتقل کیا جاتا ہے۔
رابطہ لتھوگرافی کا سامان سب سے آسان اور سب سے زیادہ اقتصادی آپٹیکل لتھوگرافی کا سامان ہے، اور ذیلی مائکرون فیچر سائز گرافکس کی نمائش حاصل کرسکتا ہے، لہذا یہ اب بھی چھوٹے بیچ کی مصنوعات کی تیاری اور لیبارٹری تحقیق میں استعمال ہوتا ہے۔ بڑے پیمانے پر مربوط سرکٹ کی پیداوار میں، ماسک اور ویفر کے درمیان براہ راست رابطے کی وجہ سے لتھوگرافی کے اخراجات میں اضافے سے بچنے کے لیے قربت کی لتھوگرافی ٹیکنالوجی متعارف کرائی گئی۔
1970 کی دہائی میں چھوٹے پیمانے پر مربوط سرکٹس اور درمیانے درجے کے انٹیگریٹڈ سرکٹس کے ابتدائی دور میں قربت لیتھوگرافی کا بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا۔ رابطہ لتھوگرافی کے برعکس، قربت لیتھوگرافی میں ماسک ویفر پر موجود فوٹو ریزسٹ کے ساتھ براہ راست رابطے میں نہیں ہوتا ہے، لیکن نائٹروجن سے بھرا ہوا خلا رہ جاتا ہے۔ ماسک نائٹروجن پر تیرتا ہے، اور ماسک اور ویفر کے درمیان خلا کا سائز نائٹروجن کے دباؤ سے طے ہوتا ہے۔
چونکہ قربت کی لتھوگرافی میں ویفر اور ماسک کے درمیان کوئی براہ راست رابطہ نہیں ہوتا ہے، اس لیے لتھوگرافی کے عمل کے دوران پیش آنے والے نقائص کو کم کیا جاتا ہے، اس طرح ماسک کے نقصان کو کم کیا جاتا ہے اور ویفر کی پیداوار میں بہتری آتی ہے۔ قربت کی لتھوگرافی میں، ویفر اور ماسک کے درمیان کا فاصلہ ویفر کو فریسنل کے پھیلاؤ والے علاقے میں رکھتا ہے۔ تفاوت کی موجودگی قربت کے لیتھوگرافی کے آلات کی ریزولوشن میں مزید بہتری کو محدود کرتی ہے، اس لیے یہ ٹیکنالوجی بنیادی طور پر 3μm سے زیادہ فیچر سائز والے مربوط سرکٹس کی تیاری کے لیے موزوں ہے۔
4.2 سٹیپر اور ریپیٹر
سٹیپر ویفر لتھوگرافی کی تاریخ میں سب سے اہم آلات میں سے ایک ہے، جس نے ذیلی مائکرون لیتھوگرافی کے عمل کو بڑے پیمانے پر پیداوار میں فروغ دیا ہے۔ سٹیپر 22 ملی میٹر × 22 ملی میٹر کی ایک عام جامد نمائش والی فیلڈ اور 5:1 یا 4:1 کے کمی کے تناسب کے ساتھ ایک آپٹیکل پروجیکشن لینس کا استعمال کرتا ہے تاکہ ماسک پر پیٹرن کو ویفر میں منتقل کیا جا سکے۔
سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی مشین عام طور پر ایک ایکسپوزر سب سسٹم، ورک پیس سٹیج سب سسٹم، ماسک سٹیج سب سسٹم، فوکس/لیولنگ سب سسٹم، الائنمنٹ سب سسٹم، مین فریم سب سسٹم، ویفر ٹرانسفر سب سسٹم، ماسک ٹرانسفر سب سسٹم پر مشتمل ہوتی ہے۔ ، ایک الیکٹرانک سب سسٹم، اور ایک سافٹ ویئر سب سسٹم۔
ایک قدم اور دہرانے والی لتھوگرافی مشین کا عام کام کرنے کا عمل درج ذیل ہے۔:
سب سے پہلے، فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت شدہ ویفر کو ویفر ٹرانسفر سب سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے ورک پیس ٹیبل پر منتقل کیا جاتا ہے، اور جس ماسک کو بے نقاب کیا جانا ہے اسے ماسک ٹرانسفر سب سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے ماسک ٹیبل پر منتقل کیا جاتا ہے۔
اس کے بعد، سسٹم فوکسنگ/لیولنگ سب سسٹم کا استعمال کرتا ہے تاکہ ورک پیس اسٹیج پر ویفر پر ملٹی پوائنٹ اونچائی کی پیمائش کرنے کے لیے معلومات حاصل کی جا سکے جیسے کہ ویفر کی سطح کی اونچائی اور جھکاؤ کا زاویہ ظاہر کیا جانا ہے، تاکہ نمائش کا علاقہ نمائش کے عمل کے دوران ویفر کو ہمیشہ پروجیکشن مقصد کی فوکل گہرائی کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔اس کے بعد، نظام الائنمنٹ سب سسٹم کا استعمال کرتا ہے تاکہ ماسک اور ویفر کو سیدھ میں کیا جاسکے تاکہ نمائش کے عمل کے دوران ماسک امیج اور ویفر پیٹرن کی منتقلی کی پوزیشن کی درستگی ہمیشہ اوورلے کی ضروریات کے اندر رہے۔
آخر میں، پیٹرن کی منتقلی کے فنکشن کو محسوس کرنے کے لیے مقررہ راستے کے مطابق پوری ویفر کی سطح کا مرحلہ وار عمل مکمل ہو جاتا ہے۔
اس کے بعد کی اسٹیپر اور اسکینر لتھوگرافی مشین مندرجہ بالا بنیادی کام کے عمل پر مبنی ہے، اسٹیپنگ کو بہتر بناتی ہے → اسکیننگ → ایکسپوژر، اور فوکسنگ/لیولنگ → الائنمنٹ → ڈوئل اسٹیج ماڈل پر پیمائش (فوکسنگ/لیولنگ → الائنمنٹ) اور اسکیننگ متوازی طور پر نمائش.
سٹیپ اینڈ سکین لتھوگرافی مشین کے مقابلے میں، سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی مشین کو ماسک اور ویفر کی ہم وقت ساز ریورس سکیننگ حاصل کرنے کی ضرورت نہیں ہے، اور اسے سکیننگ ماسک ٹیبل اور سنکرونس سکیننگ کنٹرول سسٹم کی ضرورت نہیں ہے۔ لہذا، ساخت نسبتا آسان ہے، لاگت نسبتا کم ہے، اور آپریشن قابل اعتماد ہے.
IC ٹکنالوجی کے 0.25μm میں داخل ہونے کے بعد، اسکیننگ ایکسپوزر فیلڈ سائز اور ایکسپوزر یکسانیت میں قدم اور اسکین لتھوگرافی کے فوائد کی وجہ سے مرحلہ وار اور دہرانے والی لتھوگرافی کا اطلاق کم ہونا شروع ہوا۔ فی الحال، Nikon کی طرف سے فراہم کردہ تازہ ترین سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی میں سٹیٹک ایکسپوژر فیلڈ سٹیٹ اینڈ سکین لیتھوگرافی کی طرح وسیع ہے، اور انتہائی اعلی پیداواری کارکردگی کے ساتھ فی گھنٹہ 200 سے زیادہ ویفرز پر کارروائی کر سکتی ہے۔ اس قسم کی لتھوگرافی مشین اس وقت بنیادی طور پر غیر اہم آئی سی تہوں کی تیاری کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
4.3 سٹیپر سکینر
قدم اور اسکین لتھوگرافی کا اطلاق 1990 کی دہائی میں شروع ہوا۔ مختلف نمائشی روشنی کے ذرائع کو ترتیب دینے سے، قدم اور اسکین ٹیکنالوجی 365nm، 248nm، 193nm وسرجن سے لے کر EUV لتھوگرافی تک مختلف پروسیس ٹیکنالوجی نوڈس کو سپورٹ کر سکتی ہے۔ سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی کے برعکس، سٹیپ اینڈ سکین لیتھوگرافی کا سنگل فیلڈ ایکسپوژر ڈائنامک سکیننگ کو اپناتا ہے، یعنی ماسک پلیٹ سکیننگ موومنٹ کو ویفر کی نسبت ہم آہنگی سے مکمل کرتی ہے۔ موجودہ فیلڈ ایکسپوژر مکمل ہونے کے بعد، ویفر کو ورک پیس اسٹیج سے لے جایا جاتا ہے اور اگلی اسکیننگ فیلڈ پوزیشن پر لے جایا جاتا ہے، اور بار بار نمائش جاری رہتی ہے۔ قدم اور اسکین کی نمائش کو متعدد بار دہرائیں جب تک کہ پورے ویفر کے تمام فیلڈز سامنے نہ آجائیں۔
مختلف قسم کے روشنی کے ذرائع (جیسے i-line، KrF، ArF) کو ترتیب دے کر، سٹیپر سکینر سیمی کنڈکٹر فرنٹ اینڈ پروسیس کے تقریباً تمام ٹیکنالوجی نوڈس کو سپورٹ کر سکتا ہے۔ عام سیلیکون پر مبنی CMOS پروسیسز نے 0.18μm نوڈ کے بعد سے بڑی مقدار میں سٹیپر سکینر کو اپنایا ہے۔ انتہائی الٹرا وائلٹ (EUV) لیتھوگرافی مشینیں جو فی الحال 7nm سے نیچے پروسیس نوڈس میں استعمال ہوتی ہیں وہ بھی سٹیپر سکیننگ کا استعمال کرتی ہیں۔ جزوی انکولی ترمیم کے بعد، سٹیپر سکینر بہت سے غیر سلکان پر مبنی عمل جیسے MEMS، پاور ڈیوائسز، اور RF ڈیوائسز کی تحقیق اور ترقی اور پیداوار میں بھی مدد کر سکتا ہے۔
سٹیپ اینڈ سکین پروجیکشن لتھوگرافی مشینوں کے اہم مینوفیکچررز میں ASML (نیدرلینڈز)، نیکون (جاپان)، کینن (جاپان) اور SMEE (چین) شامل ہیں۔ ASML نے 2001 میں سٹیپ اینڈ سکین لیتھوگرافی مشینوں کی ٹوئن سکین سیریز کا آغاز کیا۔ یہ ایک دوہری مرحلے کے نظام کی تعمیر کو اپناتا ہے، جو آلات کی پیداوار کی شرح کو مؤثر طریقے سے بہتر بنا سکتا ہے اور یہ سب سے زیادہ استعمال ہونے والی ہائی اینڈ لیتھوگرافی مشین بن گئی ہے۔
4.4 وسرجن لتھوگرافی۔
یہ Rayleigh فارمولے سے دیکھا جا سکتا ہے کہ، جب نمائش کی طول موج میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے، تو امیجنگ ریزولوشن کو مزید بہتر کرنے کا ایک مؤثر طریقہ امیجنگ سسٹم کے عددی یپرچر کو بڑھانا ہے۔ 45nm سے کم اور اس سے زیادہ کی امیجنگ ریزولوشنز کے لیے، ArF خشک نمائش کا طریقہ مزید ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا ہے (کیونکہ یہ 65nm کی زیادہ سے زیادہ امیجنگ ریزولوشن کو سپورٹ کرتا ہے)، اس لیے یہ ضروری ہے کہ وسرجن لیتھوگرافی کا طریقہ متعارف کرایا جائے۔ روایتی لیتھوگرافی ٹیکنالوجی میں، لینس اور فوٹو ریزسٹ کے درمیان میڈیم ہوا ہے، جب کہ وسرجن لیتھوگرافی ٹیکنالوجی ہوا کے میڈیم کو مائع سے بدل دیتی ہے (عموماً الٹرا پیور واٹر جس کا ریفریکٹیو انڈیکس 1.44 ہے)۔
درحقیقت، وسرجن لیتھوگرافی ٹیکنالوجی ریزولوشن کو بہتر بنانے کے لیے روشنی کے مائع میڈیم سے گزرنے کے بعد روشنی کے منبع کی طول موج کو مختصر کرنے کا استعمال کرتی ہے، اور قصر کا تناسب مائع میڈیم کا اضطراری اشاریہ ہے۔ اگرچہ وسرجن لیتھوگرافی مشین ایک قسم کی سٹیپ اینڈ سکین لتھوگرافی مشین ہے، اور اس کے آلات کے نظام کا حل تبدیل نہیں ہوا ہے، لیکن یہ متعلقہ اہم ٹیکنالوجیز کے تعارف کی وجہ سے آر ایف سٹیپ اینڈ سکین لیتھوگرافی مشین میں ترمیم اور توسیع ہے۔ ڈوبنے کے لئے.
وسرجن لتھوگرافی کا فائدہ یہ ہے کہ، سسٹم کے عددی یپرچر میں اضافے کی وجہ سے، سٹیپر سکینر لتھوگرافی مشین کی امیجنگ ریزولوشن کی صلاحیت بہتر ہوتی ہے، جو 45nm سے کم امیجنگ ریزولوشن کے عمل کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔
چونکہ وسرجن لیتھوگرافی مشین اب بھی ArF لائٹ سورس کا استعمال کرتی ہے، اس لیے عمل کے تسلسل کی ضمانت دی جاتی ہے، جس سے روشنی کے منبع، آلات اور عمل کی R&D لاگت کی بچت ہوتی ہے۔ اس بنیاد پر، متعدد گرافکس اور کمپیوٹیشنل لتھوگرافی ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر، وسرجن لیتھوگرافی مشین کو 22nm اور اس سے نیچے کے پروسیس نوڈس پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ EUV لتھوگرافی مشین کو باضابطہ طور پر بڑے پیمانے پر پیداوار میں ڈالنے سے پہلے، وسرجن لتھوگرافی مشین بڑے پیمانے پر استعمال کی گئی تھی اور 7nm نوڈ کے عمل کی ضروریات کو پورا کر سکتی تھی۔ تاہم، وسرجن مائع کے تعارف کی وجہ سے، خود سازوسامان کی انجینئرنگ کی مشکل میں نمایاں اضافہ ہوا ہے۔
اس کی کلیدی ٹیکنالوجیز میں وسرجن لیکوئڈ سپلائی اور ریکوری ٹیکنالوجی، وسرجن مائع فیلڈ مینٹیننس ٹیکنالوجی، وسرجن لیتھوگرافی آلودگی اور خرابی پر قابو پانے والی ٹیکنالوجی، انتہائی بڑے عددی اپرچر وسرجن پروجیکشن لینز کی ترقی اور دیکھ بھال، اور وسرجن حالات میں امیجنگ کوالٹی کا پتہ لگانے والی ٹیکنالوجی شامل ہیں۔
فی الحال، کمرشل ArFi سٹیپ اینڈ سکین لیتھوگرافی مشینیں بنیادی طور پر دو کمپنیاں فراہم کرتی ہیں، یعنی نیدرلینڈ کی ASML اور جاپان کی Nikon۔ ان میں سے ایک ASML NXT1980 Di کی قیمت تقریباً 80 ملین یورو ہے۔
4.4 انتہائی الٹرا وائلٹ لتھوگرافی مشین
فوٹو لیتھوگرافی کی ریزولیوشن کو بہتر بنانے کے لیے، ایکسائزر لائٹ سورس کو اپنانے کے بعد ایکسپوزر ویو لینتھ کو مزید مختصر کر دیا جاتا ہے، اور 10 سے 14 این ایم کی طول موج کے ساتھ انتہائی الٹرا وائلٹ لائٹ کو ایکسپوزر لائٹ سورس کے طور پر متعارف کرایا جاتا ہے۔ انتہائی بالائے بنفشی روشنی کی طول موج انتہائی مختصر ہوتی ہے، اور عکاس آپٹیکل سسٹم جو استعمال کیا جا سکتا ہے وہ عام طور پر ملٹی لیئر فلم ریفلیکٹرز جیسے Mo/Si یا Mo/Be پر مشتمل ہوتا ہے۔
ان میں، 13.0 سے 13.5nm کی طول موج کی حد میں Mo/Si ملٹی لیئر فلم کی نظریاتی زیادہ سے زیادہ عکاسی تقریباً 70% ہے، اور Mo/Be ملٹی لیئر فلم کی 11.1nm کی چھوٹی طول موج پر نظریاتی زیادہ سے زیادہ عکاسی تقریباً 80% ہے۔ اگرچہ Mo/Be ملٹی لیئر فلم ریفلیکٹرز کی عکاسی زیادہ ہے، Be انتہائی زہریلا ہے، اس لیے EUV لتھوگرافی ٹیکنالوجی تیار کرتے وقت ایسے مواد پر تحقیق ترک کر دی گئی۔موجودہ EUV لتھوگرافی ٹیکنالوجی Mo/Si ملٹی لیئر فلم کا استعمال کرتی ہے، اور اس کی نمائش طول موج بھی 13.5nm ہونے کا تعین کیا جاتا ہے۔
مرکزی دھارے میں انتہائی الٹرا وائلٹ روشنی کا ذریعہ لیزر سے تیار کردہ پلازما (LPP) ٹیکنالوجی کا استعمال کرتا ہے، جو روشنی کے اخراج کے لیے گرم پگھلنے والے Sn پلازما کو اکسانے کے لیے ہائی انٹینٹی لیزرز کا استعمال کرتی ہے۔ ایک طویل عرصے سے، روشنی کے منبع کی طاقت اور دستیابی EUV لتھوگرافی مشینوں کی کارکردگی کو محدود کرنے والی رکاوٹیں ہیں۔ ماسٹر اوسیلیٹر پاور ایمپلیفائر، پریڈیکٹیو پلازما (پی پی) ٹیکنالوجی اور ان سیٹو کلیکشن آئینے کی صفائی کی ٹیکنالوجی کے ذریعے، EUV روشنی کے ذرائع کی طاقت اور استحکام کو بہت بہتر بنایا گیا ہے۔
EUV لتھوگرافی مشین بنیادی طور پر سب سسٹمز پر مشتمل ہے جیسے لائٹ سورس، لائٹنگ، آبجیکٹیو لینس، ورک پیس اسٹیج، ماسک اسٹیج، ویفر الائنمنٹ، فوکسنگ/لیولنگ، ماسک ٹرانسمیشن، ویفر ٹرانسمیشن، اور ویکیوم فریم۔ ملٹی لیئر لیپت ریفلیکٹرز پر مشتمل الیومینیشن سسٹم سے گزرنے کے بعد، انتہائی بالائے بنفشی روشنی عکاس ماسک پر شعاع ریزی کی جاتی ہے۔ ماسک سے منعکس ہونے والی روشنی ریفلیکٹرز کی ایک سیریز پر مشتمل آپٹیکل کل ریفلیکشن امیجنگ سسٹم میں داخل ہوتی ہے، اور آخر میں ماسک کی عکاسی شدہ تصویر ویکیوم ماحول میں ویفر کی سطح پر پیش کی جاتی ہے۔
EUV لتھوگرافی مشین کے منظر کا ایکسپوزر فیلڈ اور امیجنگ فیلڈ دونوں آرک کی شکل کے ہیں، اور آؤٹ پٹ ریٹ کو بہتر بنانے کے لیے مکمل ویفر ایکسپوزر حاصل کرنے کے لیے مرحلہ وار اسکیننگ کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے۔ ASML کی جدید ترین NXE سیریز EUV لتھوگرافی مشین 13.5nm کی طول موج کے ساتھ ایک نمائشی روشنی کا ذریعہ استعمال کرتی ہے، ایک عکاس ماسک (6° ترچھا واقعات)، 6-آئینے کی ساخت (NA=0.33) کے ساتھ 4x کمی ریفلیکٹو پروجیکشن آبجیکٹیو سسٹم۔ 26mm × 33mm کے منظر کا سکیننگ فیلڈ، اور ویکیوم ایکسپوژر ماحول۔
وسرجن لیتھوگرافی مشینوں کے مقابلے میں، انتہائی الٹرا وائلٹ لائٹ ذرائع کا استعمال کرتے ہوئے EUV لیتھوگرافی مشینوں کی سنگل ایکسپوژر ریزولوشن کو بہت بہتر بنایا گیا ہے، جو ایک سے زیادہ فوٹو لیتھوگرافی کو ہائی ریزولوشن گرافکس بنانے کے لیے درکار پیچیدہ عمل سے مؤثر طریقے سے بچ سکتا ہے۔ فی الحال، NXE 3400B لتھوگرافی مشین کی واحد نمائش ریزولوشن 0.33 کے عددی یپرچر کے ساتھ 13nm تک پہنچ گئی ہے، اور آؤٹ پٹ کی شرح 125 ٹکڑے فی گھنٹہ تک پہنچ گئی ہے۔
مور کے قانون کی مزید توسیع کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، مستقبل میں، 0.5 کے عددی یپرچر والی EUV لیتھوگرافی مشینیں 0.25 گنا/0.125 گنا کی غیر متناسب میگنیفیکیشن کا استعمال کرتے ہوئے، مرکزی روشنی کو روکنے کے ساتھ پروجیکشن آبجیکٹیو سسٹم کو اپنائیں گی۔ اسکیننگ ایکسپوزر فیلڈ آف ویو کو 26m × 33mm سے کم کر کے 26mm × 16.5mm کر دیا جائے گا، اور سنگل ایکسپوژر ریزولوشن 8nm سے کم ہو سکتا ہے۔
————————————————————————————————————————————————————— ———————————
Semicera فراہم کر سکتے ہیںگریفائٹ حصوں, نرم/سخت محسوس ہوا۔, سلکان کاربائیڈ حصوں, سی وی ڈی سلکان کاربائیڈ پارٹس، اورSiC/TaC لیپت حصے30 دنوں میں مکمل سیمی کنڈکٹر عمل کے ساتھ۔
اگر آپ مندرجہ بالا سیمی کنڈکٹر مصنوعات میں دلچسپی رکھتے ہیں،براہ کرم پہلی بار ہم سے رابطہ کرنے میں سنکوچ نہ کریں۔
ٹیلی فون: +86-13373889683
واٹس ایپ: +86-15957878134
Email: sales01@semi-cera.com
پوسٹ ٹائم: اگست 31-2024