कुछ लोग जो इस प्रक्रिया को नहीं समझते हैं वे सोच सकते हैं कि चिप निर्माण पूरी तरह से लिथोग्राफी मशीनों पर निर्भर करता है। वे गलती से मान सकते हैं कि एक कारखाने को केवल एक केंद्रीय लिथोग्राफी मशीन की आवश्यकता होती है जहां वेफर्स रखे जाते हैं, और मशीन चिप्स को "नक़्क़ाशी" करने के लिए प्रकाश का उपयोग करती है, इस प्रकार मुख्य प्रसंस्करण चरण को पूरा करती है। उदाहरण के लिए, कुछ लोग कह सकते हैं कि 100 लिथोग्राफी मशीनें खरीदने से 100 चिप उत्पादन लाइनें बनाई जा सकती हैं, इस प्रक्रिया को सरल तरीके से समझा जा सकता है।

वास्तव में, यह कहना अधिक सटीक है कि चिप पर ट्रांजिस्टर "नक़्क़ाशीदार" होते हैं। प्लाज्मा भौतिकी प्रभाव या रासायनिक समाधानों में विसर्जन जैसे तरीकों का उपयोग करके, वेफर पर खांचे और खाइयां बनाई जाती हैं, जो अंततः ट्रांजिस्टर को आकार देती हैं। हालाँकि, किन हिस्सों को उकेरा जाना चाहिए और किसे नहीं, यह लिथोग्राफी द्वारा निर्देशित होता है। यह कहा जा सकता है कि किसी भी नक़्क़ाशी होने से पहले, "मास्क" (एक फोटोमास्क) का उपयोग करके यह निर्धारित करने के लिए लिथोग्राफी का उपयोग किया जाता है कि नक़्क़ाशी कहाँ होनी चाहिए। इसके अलावा, खांचे और खाइयों को उकेरने की विधि अत्यधिक जटिल है, जिसके लिए अक्सर वेफर पर बार-बार नक़्क़ाशी और विभिन्न सामग्रियों के जमाव की आवश्यकता होती है। प्रत्येक चरण के बाद सफाई आवश्यक है।

एफएबी वेफर प्रसंस्करण में शामिल वास्तविक चरण बेहद जटिल हैं, कभी-कभी कुल मिलाकर हजारों चरण होते हैं। लिथोग्राफी को बार-बार करने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अक्सर कई लिथोग्राफी मशीनों की आवश्यकता होती है। एक जटिल उन्नत चिप निर्माण प्रक्रिया के लिए, लिथोग्राफी के लिए उपयोग किए जाने वाले फोटोमास्क के एक सेट में दर्जनों मास्क शामिल हो सकते हैं। महत्वपूर्ण चरणों के लिए सटीक लिथोग्राफी मशीनों की आवश्यकता होती है, जबकि कम सटीकता वाली मशीनों का उपयोग कम मांग वाले कार्यों के लिए किया जा सकता है। वेफर पर ट्रांजिस्टर की परत को पूरा करने के बाद, कनेक्शन के लिए धातु इंटरकनेक्ट परत शीर्ष पर बनाई जाती है। इस परत के लिए परिशुद्धता की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत कम हैं क्योंकि, एक इमारत के निर्माण की तरह, इंटरकनेक्ट को प्रत्येक परत के बीच व्यापक अंतर के साथ कई परतों में विभाजित किया जा सकता है।

वेफ़र प्रसंस्करण की शुरुआत से लेकर ग्राहकों तक व्यक्तिगत डिलीवरी तक, इसमें शामिल कई चरणों के कारण कई महीने लग सकते हैं। उत्पादन लाइन पर मशीनें न केवल एक प्रकार की चिप का उत्पादन करती हैं, बल्कि अन्य वेफर्स को भी संसाधित करती हैं। निर्दिष्ट समय पर निर्दिष्ट मशीनों तक विभिन्न चिप्स के विभिन्न वेफर्स को शेड्यूल करने और वितरित करने का प्रबंधन करना एफएबी उत्पादन प्रवाह प्रबंधन में एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। भले ही एक चिप के प्रसंस्करण प्रवाह को सर्वोच्च प्राथमिकता दी जाती है, कई चरणों वाली प्रक्रियाओं के लिए, एकल वेफर के प्रसंस्करण को पूरा करने में अभी भी एक से दो महीने लगते हैं।

जब कोई ग्राहक FAB से चिप निर्माण का अनुरोध करता है, तो यह तुरंत उपलब्ध नहीं होता है। अगर अतिरिक्त ऑर्डर दिए भी जाते हैं तो भी इसमें कई महीने लगेंगे। फिर भी, कुछ महीनों के भीतर लाखों चिप्स का उत्पादन करने में सक्षम होना व्यक्तिगत चिप लागत को कम रखने के लिए आवश्यक बड़े पैमाने पर उत्पादन क्षमता को दर्शाता है। इसलिए, एफएबी की उत्पादन क्षमता चिप उद्योग के अनुप्रयोग के लिए महत्वपूर्ण है, और यह प्रति माह कम से कम 10,000 वेफर्स को संभालने में सक्षम होनी चाहिए।

इसके अलावा, एकल लिथोग्राफी क्रिया के साथ वेफर का प्रसंस्करण पूरा करना संभव नहीं है। आमतौर पर, कई एक्सपोज़र की आवश्यकता होती है, कभी-कभी दोहरे अंकों की संख्या तक पहुंच जाती है। इसलिए, भले ही केवल एक चिप उत्पाद संसाधित किया जा रहा हो और एक महीने में केवल 10,000 वेफर्स का उत्पादन किया जाता हो, एक लिथोग्राफी मशीन को हजारों बार लिथोग्राफी करने की आवश्यकता हो सकती है। FAB फ़ैक्टरियाँ सप्ताहांत पर भी लगातार काम करती हैं, और उत्पादन के लिए शेड्यूल की व्यवस्था की जानी चाहिए। 30 दिनों वाले एक महीने में, प्रत्येक लिथोग्राफी मशीन को 3,000 बार लिथोग्राफी करने की आवश्यकता हो सकती है, प्रति घंटे 100 लिथोग्राफी क्रियाओं की औसत दर एक सामान्य गति है।

इसलिए, औद्योगिक उत्पादन के नजरिए से, एक लिथोग्राफी मशीन एक मिनट से भी कम समय में एक वेफर पर कई सौ डाई की लिथोग्राफी पूरी कर सकती है। प्रत्येक पासे की लिथोग्राफी के लिए आवंटित समय की मात्रा 0.1 सेकंड के क्रम में है। यदि कार्यभार को संभाला नहीं जा सकता है, तो एक साथ कई लिथोग्राफी मशीनों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है।

आप लिथोग्राफी मशीन के इस वीडियो को क्रियाशील होते हुए देख सकते हैं।

उन्नत लिथोग्राफी मशीनें इतनी तेज़ गति से काम करती हैं। मंच पर एक वेफर रखा गया है, जो चुंबकीय उत्तोलन प्रणाली के नियंत्रण में लगातार घूम रहा है, जिससे निरंतर गति का भ्रम होता है। वास्तव में, यह "स्टेप-एंड-स्कैन" ऑपरेशन कर रहा है, जहां मंच एक स्वचालित कार्यक्रम के अनुसार चलता है। जब यह रुकता है, तो यह सटीक रूप से संरेखित होता है, और 0.1 सेकंड के भीतर, प्रकाश को फोटोमास्क पर पैटर्न का उपयोग करके डाई के विशिष्ट क्षेत्र (या शॉट) पर प्रक्षेपित किया जाता है। यह तीव्र एक्सपोज़र प्रक्रिया शीर्ष पर लगाए गए विशेष फोटोरेसिस्ट के साथ एक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया को ट्रिगर करती है, जो लिथोग्राफी प्रक्रिया को पूरा करती है। एक्सपोज़र जल्दी से पूरा हो जाता है, और चरण तेजी से अगली स्थिति में चला जाता है, ऐसा प्रतीत होता है जैसे यह कभी रुका ही नहीं। चरण-और-स्कैन प्रक्रिया के दौरान त्वरण महत्वपूर्ण है, जो चरण गति नियंत्रण और स्थिति में उच्च परिशुद्धता की मांग करता है, जो इसे लिथोग्राफी मशीन निर्माण में मुख्य चुनौतियों में से एक बनाता है।

एएसएमएल की लिथोग्राफी मशीनों को अक्सर ट्विनस्कैन मॉडल के रूप में जाना जाता है, और ऑपरेशन वीडियो से ऐसा प्रतीत होता है कि दो चरण नीचे चल रहे हैं। हालाँकि, यह एक साथ लिथोग्राफी करने वाले दो चरण नहीं हैं, बल्कि एक चरण चरण-और-स्कैन लिथोग्राफी का प्रदर्शन कर रहा है जबकि दूसरा चरण "पूर्व-संरेखण" का प्रदर्शन कर रहा है। पूर्व-संरेखण में एक माप उपकरण के साथ एक वेफर पर सैकड़ों या हजारों डाई के क्षेत्रों को स्कैन करना शामिल है ताकि उनकी व्यवस्था निर्धारित की जा सके और सटीक रूप से संरेखित करने के लिए प्रत्येक चरण कितने नैनोमीटर का होना चाहिए। ये डेटा रिकॉर्ड किए जाते हैं, और एक बार जब लिथोग्राफी प्रक्रिया एक चरण पर समाप्त हो जाती है, तो पूर्व-संरेखित चरण को स्थानांतरित कर दिया जाता है और मापा डेटा के अनुसार चरण-और-स्कैन लिथोग्राफी के लिए स्वचालित कार्यक्रम शुरू किया जाता है।

जारी रहती है...