سروس ہاٹ لائن
بلاگز
بلاگز
فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی کی ترقی اور فوٹو لیتھوگرافی مشینوں کا مختصر تعارف
2024-03-13
1376
فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی، ایک درست مائیکرو فیبریکیشن کے عمل کے طور پر، احتیاط سے ڈیزائن کردہ مائیکرو پیٹرن کو فوٹو حساس مواد پر منتقل کرنا شامل ہے۔ اس کے بنیادی حصے میں، یہ فوٹو لیتھوگرافی مشینوں کو درست طریقے سے سبسٹریٹس پر پیٹرن کو پروجیکٹ کرنے کے لیے استعمال کرتا ہے، جس سے مائیکرو اسٹرکچرز کی عین مطابق تیاری ممکن ہوتی ہے۔
2) LFLE (Litho-Freeze-Litho-ETCH): اس تکنیک میں پہلی پرت کے اوپر فوٹو ریزسٹ کی دوسری تہہ لگانا شامل ہے جو کیمیاوی طور پر جمی ہوئی ہے لیکن ہٹائی نہیں گئی ہے۔ دوہری ڈھانچہ بنانے کے لیے بعد میں لتھوگرافی کی جاتی ہے۔ LELE اور LFLE ٹیکنالوجیز کی اہم خصوصیات ان کے سادہ عمل ہیں، لیکن وہ لیتھوگرافی کے دو مراحل کے درمیان صف بندی کے مسائل کا شکار ہیں۔ اگر عمل کافی سخت نہیں ہے تو، ہر ایک نمائش کے درمیان لائن وڈتھ میں انحراف اور دو نمائشی نمونوں کے درمیان اوورلے کی خرابیاں پیٹرن میں مقامی متواتر تغیرات کا باعث بن سکتی ہیں۔
آئن بیم لیتھوگرافی: آئن بیم، الیکٹران بیم کی طرح، برقی مقناطیسی شعبوں کے ذریعے بننے والے فوکسڈ چارجڈ پارٹیکلز ہیں۔ ان کے درمیان بنیادی فرق ان کے بڑے پیمانے پر ہے. واضح طور پر، آئنوں کا وزن الیکٹرانوں کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتا ہے، جو مؤثر طریقے سے الیکٹران بیم کے بکھرنے کے مسئلے سے بچاتا ہے۔ آئن بیم لتھوگرافی الیکٹران بیم لتھوگرافی سے زیادہ ریزولوشن حاصل کر سکتی ہے، جس کی کم از کم ریزولوشن 5nm تک پہنچتی ہے۔ آئن بیم میں زیادہ حساسیت ہوتی ہے، جو کہ ایک فائدہ اور نقصان دونوں ہے۔ زیادہ حساسیت کے لیے نسبتاً کم تعداد میں آئنوں کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں اہم شماریاتی شور اور بے ترتیب اتار چڑھاؤ میں اضافہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں بے نقاب پیٹرن کے کناروں پر کھردرا پن بڑھ جاتا ہے۔ تاہم، آئن بیم کی نمائش کو چیلنجز کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے کہ محدود رسائی کی گہرائی، یہاں تک کہ 100keV توانائی کے ساتھ گیلیم آئن بیم کے لیے بھی، نمائش کی گہرائی 0.1μm سے کم ہے۔ مزید برآں، آئن بیم کی نمائش کے نظام اور عمل کی پیچیدگی اور زیادہ لاگت نے اس کی ترقی میں رکاوٹ ڈالی ہے۔
لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ لیتھوگرافی میں لیزر بیم کی شدت کو تبدیل کرنا شامل ہے تاکہ سبسٹریٹ پر مزاحمتی مواد کو منتخب طور پر ظاہر کیا جا سکے، جس سے نشوونما کے بعد مزاحمتی پرت پر مطلوبہ ریلیف کنٹور بنتا ہے۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم کا بنیادی کام کرنے کا اصول یہ ہے کہ کمپیوٹر کا استعمال کرتے ہوئے اعلی درستگی والے لیزر بیم اسکین کو کنٹرول کیا جائے، ڈیزائن کو ماسک پر منتقل کرنے کے لیے فوٹو ریزسٹ پر ڈیزائن کردہ پیٹرن کو براہ راست بے نقاب کرنا۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم بنیادی طور پر He-Cd لیزر، ایکوسٹو آپٹک ماڈیولیٹر، پروجیکشن لیتھوگرافی آبجیکٹیو لینس، سی سی ڈی کیمرہ، ڈسپلے مانیٹر، الیومینیشن سورس، ورک ٹیبل، فوکسنگ ڈیوائس، He-Ne لیزر انٹرفیرومیٹر اور کنٹرول کمپیوٹر پر مشتمل ہوتا ہے۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ کے بنیادی ورک فلو میں کمپیوٹر پر مائیکرو آپٹیکل عناصر یا VLSI ماسک ڈھانچے کا ڈیٹا تیار کرنا، ڈیٹا کو ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم کے لیے کنٹرول ڈیٹا میں تبدیل کرنا، کمپیوٹر کے ذریعے کنٹرول کیے جانے والے اعلیٰ درستگی والے لیزر بیم کے ساتھ فوٹو ریزسٹ کو اسکین کرنا اور بے نقاب کرنا شامل ہے۔ ، اور ڈیزائن کردہ پیٹرن کو ترقی اور نقاشی کے ذریعے سبسٹریٹ پر منتقل کرنا۔
گریٹنگ ایکسپوژر سسٹم ایک کم لاگت والا آپٹیکل ایکسپوژر سسٹم ہے جو ہائی ریزولوشن متواتر ڈھانچے کو حاصل کرنے کے قابل ہے۔ روایتی یووی ایکسپوژر مشینوں کی طرح، فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت ایک سبسٹریٹ کو ماسک کے نیچے غیر رابطہ انداز میں رکھا جاتا ہے اور الٹرا وایلیٹ لائٹ کے سامنے لایا جاتا ہے۔ Displacement Talbot Lithography (DTL) ٹیکنالوجی کی بدولت، پیچیدہ آپٹیکل پاتھ سسٹم کی ضرورت کے بغیر ہائی ریزولوشن پیٹرن کی نمائش حاصل کی جا سکتی ہے۔ یہ ٹکنالوجی روایتی لتھوگرافی کے پھیلاؤ کی حدود پر قابو پاتی ہے، جس کے نتیجے میں سب مائیکرون کے لیے نانوسکل متواتر پیٹرن کے لیے بہترین نمائش کا معیار ہوتا ہے۔ نمائش کے عمل کے دوران، ماسک اور سبسٹریٹ غیر رابطہ رہتے ہیں، اس طرح ماسک کو آلودگی یا نقصان سے بچتے ہیں۔
سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں، فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی چپس کی تیاری اور چپس کی ساخت اور کارکردگی کو کنٹرول کرنے کے لیے سنگ بنیاد کے طور پر کام کرتی ہے۔ یہ ہمیں مائیکرو یا حتیٰ کہ نینو میٹر پیمانے پر سرکٹ کے ڈھانچے کو بنانے کی اجازت دیتا ہے، جس سے یہ مختلف الیکٹرانک آلات کا ایک اہم جزو بن جاتا ہے۔ چپ کی تیاری کی ہر نسل فوٹو لیتھوگرافی ٹیکنالوجی کی اختراع پر انحصار کرتی ہے، کیونکہ یہ چپ کی فعالیت کی توسیع اور کارکردگی میں اضافہ کا تعین کرتی ہے۔
فوٹو لیتھوگرافی مشینیں مصنوعات کی ترقی کی پانچ نسلوں سے گزر چکی ہیں، ہر بہتری اور جدت کے ساتھ مشینوں کے سب سے چھوٹے قابل حصول عمل نوڈ میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔ روشنی کے ذرائع جیسے جی-لائن اور آئی-لائن سے KrF، ArF، اور EUV تک ترقی، اور رابطہ قربت کی لتھوگرافی مشینوں سے لے کر وسرجن سٹیپر پروجیکشن لتھوگرافی مشینوں اور انتہائی الٹرا وائلٹ لیتھوگرافی مشینوں تک آپریشنل اصولوں میں تیار ہونا۔
1960 کی دہائی میں، چھوٹے پیمانے پر مربوط سرکٹس کے دور میں کانٹیکٹ لتھوگرافی ٹیکنالوجی بنیادی فوٹو لیتھوگرافی تکنیک کے طور پر ابھری۔ کانٹیکٹ لتھوگرافی میں، ماسک براہ راست ویفر کی حساس سطح کے ساتھ سیدھ میں آتا ہے، ایک ہی بار میں پورے سبسٹریٹ کو بے نقاب کرتا ہے۔ ماسک پیٹرن اور ویفر پیٹرن کے درمیان سائز کا تعلق 1:1 ہے، جو سب مائکرون لیول ریزولوشن کو حاصل کرتا ہے۔ رابطہ لیتھوگرافی روشنی کے پھیلاؤ کے اثرات کو کم کرتی ہے، لیکن نمائش کے دوران ویفر اور ماسک کے درمیان براہ راست رابطہ رگڑ سے پیدا ہونے والے خروںچ، ذرہ کی آلودگی، ویفر کی پیداوار میں کمی، اور ماسک کی لمبی عمر میں کمی کا باعث بن سکتا ہے، جس سے ماسک کو بار بار تبدیل کرنے کی ضرورت پڑتی ہے۔ لہذا، قربت لیتھوگرافی ٹیکنالوجی متعارف کرایا گیا تھا.
1970 کی دہائی کے دوران، قربت کی لتھوگرافی ٹیکنالوجی نے بڑے پیمانے پر استعمال حاصل کیا۔ رابطہ لتھوگرافی کے برعکس، قربت کی لتھوگرافی میں ماسک اور ویفر کی سطح کے درمیان نائٹروجن گیس سے بھرا ہوا خلا شامل ہوتا ہے، بغیر براہ راست رابطہ کے۔ کم از کم ریزولوشن سائز فرق کے متناسب ہے، چھوٹے فرقوں کے ساتھ اعلی ریزولوشنز حاصل کی جاتی ہیں۔ تاہم، ماسک اور ویفر کے درمیان فاصلہ پھیلاؤ کے اثرات کا سبب بنتا ہے، جس سے قربت کی لتھوگرافی مشینوں کے مقامی ریزولوشن کو تقریباً 2μm تک محدود کر دیا جاتا ہے۔ جیسا کہ خصوصیت کے سائز میں کمی آئی، پروجیکشن لتھوگرافی ٹیکنالوجی ابھری۔
1970 کی دہائی کے وسط سے آخر تک، پروجیکشن لیتھوگرافی ٹیکنالوجی نے فار فیلڈ فوئیر آپٹیکل امیجنگ اصولوں پر مبنی پروجیکشن امیجنگ لینس متعارف کرایا جس میں ماسک اور فوٹو ریزسٹ کے درمیان میگنیفیکیشن کے ساتھ نمایاں طور پر ریزولوشن میں اضافہ ہوا۔ ابتدائی طور پر، ماسک سے سبسٹریٹ پیٹرن سائز کا تناسب 1:1 تھا۔
جیسا کہ مربوط سرکٹ کے سائز سکڑتے رہتے ہیں، کمی کے تناسب کے ساتھ مرحلہ وار لتھوگرافی ٹیکنالوجی سامنے آئی ہے۔ مرحلہ وار لتھوگرافی میں، ماسک ساکن رہتا ہے جبکہ ویفر بتدریج حرکت کرتا ہے تاکہ نمائش کے پورے عمل کو مکمل کیا جا سکے۔ انٹیگریٹڈ سرکٹس کے بڑھتے ہوئے انضمام کی سطح اور چپ ایریاز کی توسیع کے ساتھ، ایک ہی شاٹ میں بڑے ایکسپوژر ایریاز کی مانگ ہے، جس کے نتیجے میں مزید جدید سٹیپ اینڈ اسکین لیتھوگرافی مشینیں سامنے آئیں۔ فی الحال، سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی بنیادی طور پر 0.25μm سے اوپر کے عمل میں اور جدید پیکیجنگ فیلڈز میں لاگو ہوتی ہے۔ سٹیپ اینڈ سکین لتھوگرافی ٹیکنالوجی ایکسپوژر فیلڈ سائز اور یکسانیت میں فوائد پیش کرتی ہے، جس سے 0.25μm سے نیچے کی مینوفیکچرنگ میں سٹیپ اینڈ ریپیٹ لتھوگرافی مشینوں کی ضرورت کم ہوتی ہے۔
اسٹیپ اینڈ اسکین لیتھوگرافی میں ایک متحرک اسکیننگ کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے جہاں ماسک ہم وقت سازی سے ہر ایکسپوزر کے بعد اگلی ایکسپوژر فیلڈ پوزیشن پر ویفر کے ساتھ اسکین کرتا ہے، جب تک پورے ویفر کے سامنے نہ آجائے تب تک بار بار نمائش کے عمل کو جاری رکھا جاتا ہے۔ 0.18μm نوڈ سے شروع کرتے ہوئے، سٹیپ اینڈ سکین لیتھوگرافی کو سلکان پر مبنی CMOS پراسیسز میں وسیع پیمانے پر اپنایا گیا ہے، اور 7nm سے کم پروسیسز کے لیے، EUV لیتھوگرافی بھی سٹیپ اینڈ سکین اپروچ کو استعمال کرتی ہے۔
پروجیکشن لیتھوگرافی ٹیکنالوجی کو خشک لتھوگرافی اور وسرجن لتھوگرافی میں تقسیم کیا جا سکتا ہے اس بنیاد پر کہ آیا پروجیکشن لینس اور ویفر کے درمیان پانی موجود ہے۔
خشک لیتھوگرافی ٹیکنالوجی مسلسل سکڑتی ہوئی لائن وڈتھ کی ضروریات کو پورا نہیں کر سکتی: جب روشنی پروجیکشن لینس سے باہر نکلتی ہے اور شیشے کے میڈیم سے ہوا کے میڈیم میں داخل ہوتی ہے، تو پھیلاؤ ہوتا ہے۔ یہ روشنی کے زاویہ میں تبدیلیوں کا سبب بنتا ہے، جس کے نتیجے میں ویفر کی سطح پر حتمی تصویر بنتی ہے۔ جیسے جیسے لکیر کی چوڑائی کم ہوتی ہے، پھیلاؤ کا اثر بڑھتا ہے، زیادہ روشنی کو پکڑنے کے لیے بڑے پروجیکشن لینس کے قطر کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ لینس کے اندر روشنی کے بڑھتے ہوئے کنورجنسی زاویہ کی طرف جاتا ہے۔ ریفریکشن کے بعد، پروجیکشن لینس سے باہر نکلنے والا روشنی کا زاویہ تقریباً افقی ہو جاتا ہے، جس سے امیجنگ حاصل کرنا ناممکن ہو جاتا ہے۔ لہذا، وسرجن لتھوگرافی ٹیکنالوجی تیار کی گئی تھی۔
وسرجن لیتھوگرافی ٹیکنالوجی لتھوگرافی کی صلاحیتوں کو مزید بڑھاتی ہے: پروجیکشن لینس اور ویفر کے درمیان کی جگہ پانی سے بھری ہوئی ہے۔ پانی اور شیشے کے درمیان اضطراری اشاریوں میں مماثلت کی وجہ سے (193nm کی طول موج پر، ہوا کا اضطراری اشاریہ 1 ہے، پانی 1.44 ہے، اور شیشہ تقریباً 1.5 ہے)، جب پروجیکشن لینس سے خارج ہونے والی روشنی پانی کے درمیانے درجے میں داخل ہوتی ہے، اپورتن زاویہ چھوٹا ہو جاتا ہے. یہ روشنی کو عینک سے صحیح طریقے سے ہٹانے کی اجازت دیتا ہے۔ وسرجن ٹیکنالوجی کے اضافے کے ساتھ، ArF روشنی کے منبع کی اصل موثر طول موج 193nm/1.44=134nm ہے۔
لتھوگرافی ٹیکنالوجی چھوٹی لکیروں کو حاصل کرنے کے لیے متعدد نمائشی تکنیکوں کا استعمال کرتی ہے۔ تین عام ایک سے زیادہ نمائش کی تکنیکیں ہیں LELE (LITHO-ETCH-LITHO-ETCH)، LFLE (LITHO-FILM-LITHO-ETCH)، اور SADP (سیلف الائنڈ ڈبل پیٹرننگ)۔ ان میں، SADP میں چھوٹی غلطیاں ہیں۔
1) لیلے (لیتھو-ایچ-لیتھو-ایچ): اس تکنیک میں اصل لیتھوگرافک پیٹرن کو دو یا دو سے زیادہ ماسک پر تقسیم کرنا شامل ہے، مطلوبہ ڈیزائن کو حاصل کرنے کے لیے متعدد نمائشوں اور اینچنگ کے مراحل کا استعمال کرنا۔
LELE لتھوگرافی ٹیکنالوجی کے لیے عمل کا فلو چارٹ
2) LFLE (Litho-Freeze-Litho-ETCH): اس تکنیک میں پہلی پرت کے اوپر فوٹو ریزسٹ کی دوسری تہہ لگانا شامل ہے جو کیمیاوی طور پر جمی ہوئی ہے لیکن ہٹائی نہیں گئی ہے۔ دوہری ڈھانچہ بنانے کے لیے بعد میں لتھوگرافی کی جاتی ہے۔ LELE اور LFLE ٹیکنالوجیز کی اہم خصوصیات ان کے سادہ عمل ہیں، لیکن وہ لیتھوگرافی کے دو مراحل کے درمیان صف بندی کے مسائل کا شکار ہیں۔ اگر عمل کافی سخت نہیں ہے تو، ہر ایک نمائش کے درمیان لائن وڈتھ میں انحراف اور دو نمائشی نمونوں کے درمیان اوورلے کی خرابیاں پیٹرن میں مقامی متواتر تغیرات کا باعث بن سکتی ہیں۔
3) ایس اے ڈی پیجسے سیلف الائنڈ ڈبل پیٹرننگ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، لیتھوگرافک درستگی کو بڑھانے کے لیے جمع کرنے اور اینچنگ کی تکنیکوں کا استعمال کرتا ہے۔ ایک دھات کی درمیانی تہہ، سخت ماسک کا مواد، اور قربانی کی تہہ (بنیادی محور کا مواد) ویفر پر جمع کیا جاتا ہے، اس کے بعد فوٹو ریزسٹ کی کتائی ہوتی ہے۔ نمائش اور نشوونما کے بعد، مطلوبہ نمونہ پیچھے رہ جاتا ہے، اور بنیادی محور کو کھینچ دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، ایک اضافی سائیڈ وال کور محور کے دائرے کے ارد گرد جمع کیا جاتا ہے، جہاں سائیڈ وال کا سائز باہم مربوط لائنوں کی پچ کا تعین کرتا ہے۔ پچ کی مستقل مزاجی کو یقینی بنانے کے لیے یکسانیت کا درست کنٹرول ضروری ہے۔ بنیادی محور مواد کو ہٹا دیا جاتا ہے، صرف سائیڈ والز کو چھوڑ کر. اس کے بعد کی اینچنگ سائیڈ وال پیٹرن کو بنیادی ماسک کی تہہ میں منتقل کرتی ہے۔ سائیڈ والز کو ہٹانے اور ماسک کی تہہ میں ترمیم کرنے کے بعد، پیٹرن کو ایک اور اینچنگ مرحلے کے بعد دھات کی درمیانی تہہ میں منتقل کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک حتمی پیٹرن ہوتا ہے جس کی لکیر کی چوڑائی اصل کے صرف نصف ہوتی ہے۔ SADP دو مراحل میں چار گنا تک درستگی حاصل کر سکتا ہے۔
ایک سے زیادہ نمائش 7nm کے عمل کو حاصل کر سکتی ہے، لیکن ٹیکنالوجی پیچیدہ اور مہنگی ہے: LE یا SADP کے متعدد تکرار 7nm کے عمل کو حاصل کر سکتے ہیں، لیکن اینچنگ، جمع کرنے، اور استعمال کے چکروں کی زیادہ تعداد کے لیے تکنیکی تقاضوں میں اضافہ دوگنا یا تین گنا ہو گیا ہے۔ ویفر لتھوگرافی کی قیمت
مائیکرو نینو فیبریکیشن ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، لتھوگرافی کا میدان رابطے، پروجیکشن، سکیننگ، اور مرحلہ وار لتھوگرافی تکنیکوں سے آگے بڑھ رہا ہے۔
الیکٹران بیم لیتھوگرافی (EBL) سسٹم ایسے آلات ہیں جو ڈیزائن لے آؤٹ کے مطابق پیٹرن کو براہ راست لکھنے کے لیے ایک فوکسڈ الیکٹران بیم کو تیار اور کنٹرول کرتے ہیں۔ بنیادی اصولوں میں، EBL اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی کی طرح ہے۔ یہ ایک بیم کالم پر مشتمل ہوتا ہے (جو فوکسڈ الیکٹران بیم کو پیدا اور کنٹرول کرتا ہے)، ایک الیکٹران بیم کا پتہ لگانے کا نظام (جو نمونے کی سطح تک پہنچنے والے الیکٹران بیم کی شدت کا پتہ لگاتا ہے)، ایک عکاس الیکٹران کا پتہ لگانے کا نظام (جو نمونے پر سیدھ کے نشانات کا مشاہدہ کرتا ہے۔ سطح)، ایک اسٹیج سسٹم (جو نمونے کو رکھتا ہے اور درست طریقے سے منتقل کرتا ہے)، ایک ویکیوم سسٹم (جو ایک اعلی ویکیوم ماحول فراہم کرتا ہے)، اور ایک ہائی وولٹیج پاور سپلائی اور کمپیوٹر گرافکس سسٹم (جو کنٹرول کرنے کے لیے ڈیزائن ڈیٹا کو برقی سگنلز میں تبدیل کرتا ہے۔ الیکٹران بیم کا انحراف)۔ الیکٹران بیم لتھوگرافی سسٹم میں مختلف ایپلی کیشنز ہیں اور نانوسکل پیٹرن حاصل کرنے کے لیے اہم ٹولز ہیں۔ یہ وسیع پیمانے پر تحقیقی شعبوں میں استعمال ہوتے ہیں جیسے کہ نئے مواد (مثلاً، میٹا میٹریلز، سطحی انجینئرنگ)، جدید ترین طبیعیات (مثلاً، سپر کنڈکٹیویٹی، کوانٹم مظاہر)، بایومیٹکس (فعال سطحیں)، فوٹوونکس (مائیکرو/نینو آپٹکس، ویو گائیڈز، فوٹوونک کرسٹل) )، حیاتیات (DNA تجزیہ، nanofluidics)، اور مائیکرو الیکٹرانکس۔ حالیہ برسوں میں، ٹیکنالوجی مارکیٹ کی ترقی کے ساتھ، الیکٹران بیم لیتھوگرافی کو 3D ساختی آپٹیکل ڈیوائسز، فوٹوونکس چپ فیبریکیشن، ہائی پاور چپ فیبریکیشن، اور روایتی ماسک کی تیاری میں بھی استعمال کیا گیا ہے۔
الیکٹران بیم کی نمائش کے نظام کا اسکیمیٹک خاکہ
آئن بیم لیتھوگرافی: آئن بیم، الیکٹران بیم کی طرح، برقی مقناطیسی شعبوں کے ذریعے بننے والے فوکسڈ چارجڈ پارٹیکلز ہیں۔ ان کے درمیان بنیادی فرق ان کے بڑے پیمانے پر ہے. واضح طور پر، آئنوں کا وزن الیکٹرانوں کے مقابلے میں بہت زیادہ ہوتا ہے، جو مؤثر طریقے سے الیکٹران بیم کے بکھرنے کے مسئلے سے بچاتا ہے۔ آئن بیم لتھوگرافی الیکٹران بیم لتھوگرافی سے زیادہ ریزولوشن حاصل کر سکتی ہے، جس کی کم از کم ریزولوشن 5nm تک پہنچتی ہے۔ آئن بیم میں زیادہ حساسیت ہوتی ہے، جو کہ ایک فائدہ اور نقصان دونوں ہے۔ زیادہ حساسیت کے لیے نسبتاً کم تعداد میں آئنوں کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں اہم شماریاتی شور اور بے ترتیب اتار چڑھاؤ میں اضافہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں بے نقاب پیٹرن کے کناروں پر کھردرا پن بڑھ جاتا ہے۔ تاہم، آئن بیم کی نمائش کو چیلنجز کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے کہ محدود رسائی کی گہرائی، یہاں تک کہ 100keV توانائی کے ساتھ گیلیم آئن بیم کے لیے بھی، نمائش کی گہرائی 0.1μm سے کم ہے۔ مزید برآں، آئن بیم کی نمائش کے نظام اور عمل کی پیچیدگی اور زیادہ لاگت نے اس کی ترقی میں رکاوٹ ڈالی ہے۔
بھاری آئن بیم کی ٹھوس سطحوں سے ایٹموں کو براہ راست ہٹانے کی صلاحیت کی وجہ سے، فوکسڈ آئن بیم براہ راست مائیکرو فیبریکیشن ٹولز کے طور پر زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، جیسے آئن سپٹرنگ اور آئن بیم کی مدد سے جمع۔ خاص طور پر سیمی کنڈکٹر انٹیگریٹڈ سرکٹس کی تیاری اور ترقی میں، فوکسڈ آئن بیم ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ان کی بڑی ایپلی کیشنز میں سرکٹ کا معائنہ اور ترمیم، فوٹو ماسکس میں نقائص کو ٹھیک کرنا، ٹرانسمیشن الیکٹران مائکروسکوپ کے نمونے تیار کرنا، سیمی کنڈکٹر مواد کی چالکتا کو تبدیل کرنے کے لیے آئن امپلانٹیشن، اور ایک ورسٹائل کٹنگ ٹول کے طور پر کام کرنا، دوسروں کے درمیان شامل ہیں۔
فوکسڈ آئن بیم ایکسپوژر ڈیوائس کا اسکیمیٹک ڈایاگرام
لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ لیتھوگرافی میں لیزر بیم کی شدت کو تبدیل کرنا شامل ہے تاکہ سبسٹریٹ پر مزاحمتی مواد کو منتخب طور پر ظاہر کیا جا سکے، جس سے نشوونما کے بعد مزاحمتی پرت پر مطلوبہ ریلیف کنٹور بنتا ہے۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم کا بنیادی کام کرنے کا اصول یہ ہے کہ کمپیوٹر کا استعمال کرتے ہوئے اعلی درستگی والے لیزر بیم اسکین کو کنٹرول کیا جائے، ڈیزائن کو ماسک پر منتقل کرنے کے لیے فوٹو ریزسٹ پر ڈیزائن کردہ پیٹرن کو براہ راست بے نقاب کرنا۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم بنیادی طور پر He-Cd لیزر، ایکوسٹو آپٹک ماڈیولیٹر، پروجیکشن لیتھوگرافی آبجیکٹیو لینس، سی سی ڈی کیمرہ، ڈسپلے مانیٹر، الیومینیشن سورس، ورک ٹیبل، فوکسنگ ڈیوائس، He-Ne لیزر انٹرفیرومیٹر اور کنٹرول کمپیوٹر پر مشتمل ہوتا ہے۔ لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ کے بنیادی ورک فلو میں کمپیوٹر پر مائیکرو آپٹیکل عناصر یا VLSI ماسک ڈھانچے کا ڈیٹا تیار کرنا، ڈیٹا کو ڈائریکٹ رائٹنگ سسٹم کے لیے کنٹرول ڈیٹا میں تبدیل کرنا، کمپیوٹر کے ذریعے کنٹرول کیے جانے والے اعلیٰ درستگی والے لیزر بیم کے ساتھ فوٹو ریزسٹ کو اسکین کرنا اور بے نقاب کرنا شامل ہے۔ ، اور ڈیزائن کردہ پیٹرن کو ترقی اور نقاشی کے ذریعے سبسٹریٹ پر منتقل کرنا۔
لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ لیتھوگرافی لیزر ویو لینتھ کے ذریعہ محدود ہے اور چارج شدہ پارٹیکل لیتھوگرافی کی تکنیک جیسے الیکٹران بیم اور آئن بیم کی طرح لیتھوگرافک درستگی پیش نہیں کرتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، یہ اعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مینوفیکچرنگ کی ضروریات کو پورا نہیں کرسکتا ہے لیکن فوٹو وولٹک فیلڈ میں مزید ایپلی کیشنز تلاش کرتا ہے. فی الحال، لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ بڑے پیمانے پر توجہ اور اطلاق حاصل کر رہی ہے، خاص طور پر فوٹو وولٹک الیکٹروپلاٹنگ کاپر کے میدان میں۔
لیزر ڈائریکٹ رائٹنگ لتھوگرافی کا اسکیمیٹک ڈایاگرام اور نتائج کا ڈسپلے
گریٹنگ ایکسپوژر سسٹم ایک کم لاگت والا آپٹیکل ایکسپوژر سسٹم ہے جو ہائی ریزولوشن متواتر ڈھانچے کو حاصل کرنے کے قابل ہے۔ روایتی یووی ایکسپوژر مشینوں کی طرح، فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت ایک سبسٹریٹ کو ماسک کے نیچے غیر رابطہ انداز میں رکھا جاتا ہے اور الٹرا وایلیٹ لائٹ کے سامنے لایا جاتا ہے۔ Displacement Talbot Lithography (DTL) ٹیکنالوجی کی بدولت، پیچیدہ آپٹیکل پاتھ سسٹم کی ضرورت کے بغیر ہائی ریزولوشن پیٹرن کی نمائش حاصل کی جا سکتی ہے۔ یہ ٹکنالوجی روایتی لتھوگرافی کے پھیلاؤ کی حدود پر قابو پاتی ہے، جس کے نتیجے میں سب مائیکرون کے لیے نانوسکل متواتر پیٹرن کے لیے بہترین نمائش کا معیار ہوتا ہے۔ نمائش کے عمل کے دوران، ماسک اور سبسٹریٹ غیر رابطہ رہتے ہیں، اس طرح ماسک کو آلودگی یا نقصان سے بچتے ہیں۔
ڈی ٹی ایل ٹیکنالوجی آپٹیکل ڈفریکشن سیلف امیجنگ کے اصول کو استعمال کرتی ہے تاکہ نمائش کی درستگی کی روایتی حدوں کو توڑا جا سکے، جس میں فیلڈ کی پابندیوں کی کوئی گہرائی نہیں ہے اور نمائش کے دوران توجہ مرکوز کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ لیتھوگرافی مشین کو غیر پلانر سطحوں یا موٹی فوٹو ریزٹس پر بھی اعلی یکسانیت کے نمونوں کو حاصل کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ تاہم، گریٹنگ ایکسپوژر سسٹم ہر قسم کے پیٹرن کے لیے موزوں نہیں ہے اور بنیادی طور پر متواتر یا نیم متواتر پیٹرن کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ اس کی اہم ایپلی کیشنز میں XR (AR/VR/MR)، آپٹو الیکٹرانک ڈیوائسز، آپٹیکل ڈیوائسز، اور بائیو میڈیسن شامل ہیں۔
نینو امپرنٹ لتھوگرافی (NIL) ایک مائیکرو نینو فابریکیشن تکنیک ہے جس میں امپرنٹنگ کے ذریعے ایک ٹیمپلیٹ پر ڈیزائن اور من گھڑت چھوٹے نمونوں کو پولیمر لیپت سبسٹریٹ پر منتقل کرنا شامل ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی مشینوں کے پروجیکشن آپٹیکل سسٹمز میں موجود تفاوت کی حدوں کے بغیر، امپرنٹنگ کی ریزولوشن ٹیمپلیٹ پیٹرن کی ساخت کے سائز سے طے کی جاتی ہے۔ یہ ٹیکنالوجی نانوسکل لائن وڈتھ پیٹرن اور ڈھانچے کی نقل کو قابل بناتی ہے۔ NIL کو پیچیدہ آپٹیکل سسٹمز یا روشنی کے مہنگے ذرائع کی ضرورت نہیں ہے، جس کی وجہ سے مینوفیکچرنگ میں لاگت میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ NIL کے ساتھ، جب تک پیٹرن پہلے سے من گھڑت ہے، یہاں تک کہ ایک ہی قدم میں پیچیدہ ڈھانچے بھی بن سکتے ہیں۔ تاہم، NIL ٹیکنالوجی کو فی الحال ٹیمپلیٹ کے نقائص اور صف بندی کی درستگی جیسے چیلنجز کا سامنا ہے، جن کو حل کرنے کے لیے وقت درکار ہے اس سے پہلے کہ وہ مارکیٹ میں بالغ ہو سکے۔
آخر میں، اپنے آغاز سے لے کر آج تک، لتھوگرافی مشین متعدد تکرار سے گزری ہے اور اس نے مختلف ایپلیکیشن ٹیکنالوجیز تیار کی ہیں۔ ایپلی کیشن کے مسلسل بڑھتے ہوئے مطالبات کو پورا کرنے کے لیے، نئی تکنیکی چوٹیوں اور چیلنجز بھی صنعت کے چڑھنے اور اس پر قابو پانے کے منتظر ہیں۔"
متعلقہ سفارشات
粤公网安备44030002007346号