पिछले लेखों में, हमने वेफर निर्माण, ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं और एकीकृत सर्किट का आंशिक इतिहास पेश किया था। अब, आइए फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया का पता लगाना जारी रखें, जो इलेक्ट्रॉनिक सर्किट पैटर्न को वेफर पर स्थानांतरित करती है। फोटोलिथोग्राफी फिल्म कैमरे से तस्वीरें लेने के समान है, लेकिन यह वास्तव में कैसे काम करती है?

फ़ोटोलिथोग्राफ़ी, श्वेत-श्याम फ़ोटो विकसित करने के समान

फोटोलिथोग्राफी, जिसे आमतौर पर "फोटो" कहा जाता है, का नाम फोटोमास्क के माध्यम से पैटर्न को उजागर करके सर्किट डिजाइन को वेफर्स पर स्थानांतरित करने की प्रक्रिया के लिए रखा गया है। वेफर्स पर प्रतिकृतियां बनाना प्रकाश-संवेदनशील कागज पर श्वेत-श्याम फिल्में विकसित करने के समान है।

जैसे-जैसे सर्किट पैटर्न तेजी से सघन होते जा रहे हैं, उच्च परिशुद्धता नैनोस्केल प्रक्रियाओं का उपयोग करके चिप घटकों को भी कम करने की आवश्यकता होती है। इन बेहतर सर्किट पैटर्न का निर्माण फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया पर बहुत अधिक निर्भर करता है। इसलिए, चूंकि चिप्स आकार में सिकुड़ते हैं, इसलिए उच्च परिशुद्धता और उन्नत फोटोलिथोग्राफी तकनीक आवश्यक है।

वेफर्स पर सर्किट पैटर्न बनाने की तैयारी

आइए फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया पर करीब से नज़र डालें। पहला कदम वेफर पर खींचे जाने वाले सर्किट पैटर्न को डिजाइन करने के लिए कंप्यूटर एडेड डिजाइन सॉफ्टवेयर (ईडीए) का उपयोग करना है। इस इलेक्ट्रॉनिक सर्किट पैटर्न के कैनवास पर, इंजीनियर एक सटीक डिज़ाइन किया गया लेआउट बनाएंगे जो सेमीकंडक्टर चिप के एकीकरण स्तर को निर्धारित करता है।

फोटोमास्क बनाना जो फोटोग्राफिक नकारात्मक के समान कार्य करता है

क्रोमियम (सीआर) का उपयोग करके, सर्किट डिजाइन का प्रतिनिधित्व करने वाले फोटोमास्क बनाने के लिए माइक्रोसर्किट को अल्ट्रा-शुद्ध क्वार्ट्ज से बने ग्लास सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया जाता है। फोटोमास्क, जिसे रेटिकल के रूप में भी जाना जाता है, फोटोग्राफिक फिल्म की तरह कार्य करता है, जो सर्किट पैटर्न को दर्शाता है। बेहतर पैटर्न प्राप्त करने के लिए, फोटोमास्क को सर्किट आयामों की तुलना में बहुत बड़ा बनाया गया है और फिर लेंस ऑप्टिक्स का उपयोग करके वेफर पर वैकल्पिक रूप से सिकोड़ दिया जाता है।

फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया में कोटिंग, एक्सपोज़र और विकास चरण शामिल हैं।

1. कोटिंग: वेफर की सतह पर फोटोरेसिस्ट (पीआर) की एक परत लेपित की जाती है।

तैयारी पूरी होने पर, अगला कदम वेफर पर पैटर्न बनाना है। सबसे पहले, प्रकाश के प्रति संवेदनशील फोटोरेसिस्ट (पीआर) की एक परत वेफर की सतह पर समान रूप से लगाई जाती है। यह वेफर को फ़ोटो विकसित करने में उपयोग किए जाने वाले प्रकाश-संवेदनशील कागज के रूप में कार्य करता है। उच्च-गुणवत्ता और सटीक सर्किट पैटर्न बनाने के लिए फोटोरेसिस्ट परत को पतला और एक समान होना चाहिए, साथ ही पराबैंगनी प्रकाश के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होना चाहिए।

2. एक्सपोज़र: सर्किट पैटर्न प्रकाश का उपयोग करके वेफर पर तैयार किए जाते हैं।

एक स्टेपर का उपयोग करके, फोटोमास्क पर सर्किट डिज़ाइन को प्रक्षेपित किया जाता है और पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके फोटोरेसिस्ट के साथ लेपित वेफर पर स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रक्रिया को "स्टेप-एंड-रिपीट एक्सपोज़र" कहा जाता है। सेमीकंडक्टर चिप्स के लिए आवश्यक उच्च परिशुद्धता के कारण, एक्सपोज़र क्षेत्र चयन योग्य और सटीक रूप से नियंत्रित होता है।

3. विकास: सर्किट पैटर्न विकास प्रक्रिया के माध्यम से बनते हैं।

फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के अंतिम चरण को विकास कहा जाता है, जो एक तस्वीर को विकसित करने की प्रक्रिया के समान है। यह चरण महत्वपूर्ण है क्योंकि यह वेफर पर सर्किट पैटर्न के अंतिम आकार को निर्धारित करता है। जैसे ही डेवलपर समाधान को वेफर पर छिड़का जाता है, वांछित पैटर्न बनाने के लिए कुछ क्षेत्रों का चयनात्मक निष्कासन होता है।

फोटोरेसिस्ट प्रकाश के प्रति उसकी प्रतिक्रिया के आधार पर सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है। यदि एक सकारात्मक फोटोरेसिस्ट का उपयोग किया जाता है, तो प्रकाश के संपर्क में आने वाले (उजागर) क्षेत्रों को विकास के दौरान हटा दिया जाता है, और अप्रकाशित क्षेत्रों को पीछे छोड़ दिया जाता है। इसके विपरीत, यदि एक नकारात्मक फोटोरेसिस्ट का उपयोग किया जाता है, तो विपरीत होता है।

एक बार विकास चरण पूरा हो जाने पर, फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया समाप्त हो जाती है। वेफर का सावधानीपूर्वक निरीक्षण करने के लिए ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप सहित विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है। केवल वेफर्स जो सभी निरीक्षणों में सफल होते हैं, अगले चरण पर आगे बढ़ते हैं।

इस लेख में, हमने फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया की शुरुआत की है, जिसमें वेफर पर सटीक सर्किट डिजाइन पेश करना शामिल है। इस श्रृंखला के अगले भाग के लिए बने रहें, जहां हम सीखेंगे कि वेफर पर वांछित सर्किट पैटर्न बनाने के लिए नक़्क़ाशी प्रक्रिया के माध्यम से अनावश्यक सामग्रियों को कैसे हटाया जाए।