پچھلے مضامین میں، ہم نے ویفر فیبریکیشن، آکسیڈیشن کے عمل، اور مربوط سرکٹس کی جزوی تاریخ متعارف کرائی تھی۔ اب، آئیے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کو تلاش کرنا جاری رکھیں، جو الیکٹرانک سرکٹ پیٹرن کو ویفر پر منتقل کرتا ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی فلم کیمرہ سے تصویریں لینے کے مترادف ہے، لیکن یہ بالکل کیسے کام کرتا ہے؟

فوٹو لیتھوگرافی، سیاہ اور سفید تصاویر تیار کرنے کی طرح

فوٹو لیتھوگرافی، جسے عام طور پر "فوٹو" کہا جاتا ہے، اس کا نام فوٹو ماسک کے ذریعے پیٹرن کو بے نقاب کرکے سرکٹ ڈیزائن کو ویفرز پر منتقل کرنے کے عمل کے لیے رکھا گیا ہے۔ ویفرز پر نقل تیار کرنا فوٹو حساس کاغذ پر سیاہ اور سفید فلمیں تیار کرنے کے مترادف ہے۔

جیسا کہ سرکٹ پیٹرن تیزی سے گھنے ہوتے جاتے ہیں، چپ کے اجزاء کو بھی اعلی صحت سے متعلق نانوسکل کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے کم کرنے کی ضرورت ہے. ان باریک سرکٹ پیٹرن کی تیاری فوٹو لیتھوگرافی کے عمل پر بہت زیادہ انحصار کرتی ہے۔ لہذا، جیسا کہ چپس سائز میں سکڑتی ہیں، اعلی صحت سے متعلق اور جدید فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی ضروری ہے۔

ویفرز پر سرکٹ پیٹرن کھینچنے کی تیاری

آئیے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کو قریب سے دیکھیں۔ پہلا قدم یہ ہے کہ کمپیوٹر کی مدد سے ڈیزائن سافٹ ویئر (EDA) کا استعمال کرتے ہوئے سرکٹ کے نمونوں کو ڈیزائن کیا جائے جو ویفر پر تیار کیے جائیں۔ اس الیکٹرانک سرکٹ پیٹرن کے کینوس پر، انجینئرز بالکل ٹھیک ڈیزائن کردہ ترتیب بنائیں گے جو سیمی کنڈکٹر چپ کے انضمام کی سطح کا تعین کرتا ہے۔

فوٹو ماسک بنانا جو فوٹو گرافی کے منفی کی طرح کام کرتے ہیں۔

کرومیم (Cr) کا استعمال کرتے ہوئے، مائیکرو سرکٹس کو الٹرا پیور کوارٹز سے بنے شیشے کے سبسٹریٹ پر منتقل کیا جاتا ہے تاکہ فوٹو ماسک بنایا جا سکے جو سرکٹ ڈیزائن کی نمائندگی کرتا ہے۔ فوٹو ماسک، جسے ریٹیکل بھی کہا جاتا ہے، فوٹو گرافی فلم کی طرح کام کرتا ہے، سرکٹ کے نمونوں کی عکاسی کرتا ہے۔ بہتر نمونوں کو حاصل کرنے کے لیے، فوٹو ماسک کو سرکٹ کے طول و عرض سے بہت بڑا بنانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے اور پھر لینس آپٹکس کا استعمال کرتے ہوئے آپٹیکل طور پر ویفر پر سکڑ جاتا ہے۔

فوٹو لیتھوگرافی کے عمل میں کوٹنگ، نمائش اور ترقی کے مراحل شامل ہیں۔

1. کوٹنگ: فوٹو ریزسٹ (PR) کی ایک تہہ ویفر کی سطح پر لیپت ہوتی ہے۔

تیاری مکمل ہونے کے بعد، اگلا مرحلہ ویفر پر پیٹرن کھینچنا ہے۔ سب سے پہلے، فوٹو ریزسٹ (PR) کی ایک تہہ جو روشنی کے لیے حساس ہوتی ہے، ویفر کی سطح پر یکساں طور پر لگائی جاتی ہے۔ اس سے ویفر فوٹو حساس کاغذ کے طور پر کام کرتا ہے جو فوٹو تیار کرنے میں استعمال ہوتا ہے۔ اعلی معیار اور درست سرکٹ پیٹرن بنانے کے لیے فوٹو ریزسٹ پرت کو پتلی اور یکساں ہونے کے ساتھ ساتھ الٹرا وایلیٹ روشنی کے لیے انتہائی حساس ہونے کی ضرورت ہے۔

2. نمائش: سرکٹ پیٹرن روشنی کا استعمال کرتے ہوئے ویفر پر تیار کیے جاتے ہیں۔

سٹیپر کا استعمال کرتے ہوئے، فوٹو ماسک پر سرکٹ ڈیزائن پیش کیا جاتا ہے اور الٹرا وایلیٹ لائٹ کا استعمال کرتے ہوئے فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت ویفر پر منتقل کیا جاتا ہے۔ اس عمل کو "مرحلہ اور دہرائی جانے والی نمائش" کہا جاتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر چپس کے لیے درکار اعلی درستگی کی وجہ سے، نمائش کا علاقہ قابل انتخاب اور درست طریقے سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

3. ترقی: سرکٹ پیٹرن ترقی کے عمل کے ذریعے تشکیل پاتے ہیں۔

فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے آخری مرحلے کو ترقی کہا جاتا ہے، جو تصویر بنانے کے عمل کی طرح ہے۔ یہ قدم اہم ہے کیونکہ یہ ویفر پر سرکٹ پیٹرن کی حتمی شکل کا تعین کرتا ہے۔ جیسا کہ ڈویلپر محلول کو ویفر پر اسپرے کیا جاتا ہے، مطلوبہ نمونہ بنانے کے لیے بعض جگہوں کو منتخب طور پر ہٹانا ہوتا ہے۔

روشنی پر اس کے ردعمل پر منحصر ہے، فوٹورسٹ مثبت یا منفی ہو سکتا ہے۔ اگر ایک مثبت photoresist استعمال کیا جاتا ہے، روشنی کے سامنے والے علاقوں (بے نقاب) کو ترقی کے دوران ہٹا دیا جاتا ہے، غیر بے نقاب علاقوں کو پیچھے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر ایک منفی photoresist استعمال کیا جاتا ہے، اس کے برعکس ہوتا ہے.

ترقی کا مرحلہ مکمل ہونے کے بعد، فوٹو لیتھوگرافی کا عمل مکمل ہو جاتا ہے۔ مختلف آلات، بشمول نظری خوردبین، ویفر کا بغور معائنہ کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ صرف ویفرز جو تمام معائنے پاس کرتے ہیں اگلے مرحلے پر جاتے ہیں۔

اس مضمون میں، ہم نے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کو متعارف کرایا ہے، جس میں سرکٹ کے عین مطابق ڈیزائن کو ویفر پر پیش کرنا شامل ہے۔ اس سیریز کے اگلے حصے کے لیے دیکھتے رہیں، جہاں ہم سیکھیں گے کہ کس طرح ویفر پر مطلوبہ سرکٹ پیٹرن بنانے کے لیے اینچنگ کے عمل کے ذریعے غیر ضروری مواد کو منتخب طریقے سے ہٹانا ہے۔