انٹیگریٹڈ سرکٹس کے مینوفیکچرنگ کے عمل میں، ایک اہم ربط ہے—— لتھوگرافی ، خاص طور پر اس کی وجہ سے، ہم چھوٹے چپس پر افعال کو نافذ کر سکتے ہیں۔ جدید کندہ کاری کی ٹیکنالوجی کا پتہ 190 سال پرانا ہے۔ 1822 میں، مختلف مواد پر روشنی کے ساتھ تجربہ کرنے کے بعد، فرانسیسی باشندے Nicephore Niepce نے تیل کے کاغذ پر نقش نقش (نمونہ) کو نقل کرنے کی کوشش شروع کی۔ اس نے آئل پیپر کو شیشے کی سلائیڈ پر رکھا، اور شیشے کی سلائیڈ کو سبزیوں کے تیل میں تحلیل اسفالٹ سے لیپت کیا گیا۔ سورج کی روشنی کے 2 یا 3 گھنٹے کے بعد، روشنی پھیلانے والے حصے میں اسفالٹ واضح طور پر سخت ہو گیا ہے، جبکہ مبہم حصے میں اسفالٹ اب بھی نرم ہے اور اسے روزن اور سبزیوں کے تیل کے مرکب سے دھویا جا سکتا ہے۔ مضبوط تیزاب کے ساتھ شیشے کی پلیٹ کو کھینچ کر، نیپس نے 1827 میں بشپ ڈی ایمبوائز کی کندہ کاری کی نقل تیار کی۔

نیپس کی ایجاد کے 100 سال بعد، دوسری جنگ عظیم کے دوران، اسے سب سے پہلے پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ بنانے کے لیے استعمال کیا گیا، یعنی پلاسٹک کے بورڈز پر تانبے کے سرکٹ بنانا۔ 1961 تک، فوٹو لیتھوگرافی کا استعمال اس وقت 5um کے ریزولوشن کے ساتھ، Si پر بڑی تعداد میں چھوٹے ٹرانزسٹر بنانے کے لیے کیا جاتا تھا۔ آج کل، مرئی لائٹ لیتھوگرافی کے علاوہ، اعلی ریزولیوشن کے طریقے جیسے کہ ایکس رے اور چارجڈ پارٹیکل سکرائبنگ ابھری ہے۔

نام نہاد فوٹو لیتھوگرافی، ویکیپیڈیا کی تعریف کے مطابق، سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مینوفیکچرنگ کے عمل میں ایک اہم قدم ہے۔ یہ مرحلہ فوٹو ریزسٹ پرت پر جیومیٹرک ڈھانچے کو ظاہر کرنے کے لیے نمائش اور ترقی کا استعمال کرتا ہے، اور پھر فوٹو ماسک پر پیٹرن کو اینچنگ کے عمل کے ذریعے سبسٹریٹ میں منتقل کرتا ہے۔ یہاں ذکر کردہ سبسٹریٹ میں نہ صرف سلکان ویفرز شامل ہیں، بلکہ دیگر دھاتی تہوں اور ڈائی الیکٹرک تہوں، جیسے SOS میں شیشہ اور نیلم بھی ہو سکتے ہیں۔

فوٹو لیتھوگرافک کے بنیادی اصول یہ روشنی کے سامنے آنے کے بعد فوٹو کیمیکل رد عمل کی وجہ سے سنکنرن کے خلاف مزاحمت بنانے کے لیے فوٹو ریزسٹ (یا فوٹوریزسٹ) کی خصوصیات کا استعمال کرتا ہے، اور ماسک پر پیٹرن کو پروسیس کرنے کے لیے سطح پر کندہ کیا جاتا ہے۔

لتھوگرافی اصول نیت

لیتھوگرافی کوئی آسان عمل نہیں ہے، یہ کئی مراحل سے گزرتا ہے:

فوٹو لیتھوگرافی کا عمل

آئیے فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کو تفصیل سے متعارف کراتے ہیں:

1.ویفر کلین

سلیکون ویفرز کی صفائی کا مقصد آلودگیوں کو دور کرنا، ذرات کو ہٹانا، پن ہولز اور دیگر نقائص کو کم کرنا اور فوٹو ریزسٹ آسنجن کو بہتر بنانا ہے۔

بنیادی اقدامات:کیمیائی صفائی - کلی کرنا - خشک کرنا۔

سلکان ویفرز کو مختلف عملوں کے ذریعے پروسیس کرنے کے بعد، ان کی سطحیں شدید آلودہ ہو چکی ہیں۔ عام طور پر، سلکان ویفرز کی سطح پر آلودگی کو تقریبا تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:

A. نامیاتی نجاست سے آلودگی: اسے نامیاتی ری ایجنٹس اور الٹراسونک صفائی ٹیکنالوجی کی تحلیل کے ذریعے ہٹایا جا سکتا ہے۔

دور.

B. پارٹیکل آلودگی: میکانیکل اسکربنگ یا الٹراسونک کلیننگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ذرات کے سائز ≥ 0.4 μm والے ذرات کو ہٹانے کے لیے جسمانی طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں، اور میگاسونک لہریں ذرات ≥ 0.2 μm کو ہٹانے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہیں۔

C. دھاتی آئن کی آلودگی: آلودگی کو صاف کرنے کے لیے کیمیائی طریقے استعمال کیے جائیں۔ سلیکون ویفرز کی سطح پر دھاتی ناپاکی کی آلودگی کی دو بڑی قسمیں ہیں:

?? 

a ایک قسم یہ ہے کہ آلودہ آئنز یا ایٹم منتشر ہوتے ہیں اور جذب کے ذریعے سلکان ویفر کی سطح سے منسلک ہوتے ہیں۔

ب دوسری قسم یہ ہے کہ مثبت طور پر چارج شدہ دھاتی آئن الیکٹران حاصل کرتے ہیں اور پھر سلیکون ویفر کی سطح سے منسلک ہوتے ہیں (جیسے "الیکٹروپلٹنگ")۔

سلکان پالش ویفر کیمیائی صفائی کا مقصد اس آلودگی کو دور کرنا ہے ، عام طور پر مندرجہ ذیل طریقوں کو صاف کرنے اور آلودگی کو دور کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

? 

a سلیکون کی سطح سے جڑے دھاتی آئنوں کو "الیکٹروپلیٹ" کرنے کے لیے ایک مضبوط آکسیڈائزنگ ایجنٹ کا استعمال کریں، دھات میں آکسائڈائز ہو جائیں، صفائی کے محلول میں تحلیل ہو جائیں یا سلیکون ویفر کی سطح پر جذب ہو جائیں۔ 

؟ ؟

ب سلیکون ویفر کی سطح پر جذب شدہ دھاتی آئنوں کو تبدیل کرنے اور صفائی کے محلول میں تحلیل کرنے کے لیے بے ضرر چھوٹے قطر کے مضبوط مثبت آئنوں (جیسے H+) کا استعمال کریں۔

؟ ؟

c حل میں دھاتی آئنوں کو ختم کرنے کے لئے الٹراسونک صفائی کے لئے ڈیونائزڈ پانی کی ایک بڑی مقدار کا استعمال کریں۔

??

1970 میں امریکی RCA لیبارٹری کی طرف سے تجویز کردہ RCA کیمیائی صفائی کے عمل کے وسرجن کے بعد سے، یہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ 1978 میں، آر سی اے لیبارٹری نے میگاسونک صفائی کا عمل بھی شروع کیا۔ حالیہ برسوں میں، RCA کلیننگ تھیوری پر مبنی صفائی کی مختلف ٹیکنالوجیز مسلسل تیار کی گئی ہیں، جیسے: امریکی FSI کمپنی نے سینٹری فیوگل سپرے کیمیکل کلیننگ ٹیکنالوجی متعارف کروائی، امریکی اصل CFM کمپنی نے فل فلو سسٹمز کلوز اوور فلو کلیننگ ٹیکنالوجی متعارف کروائی، اور امریکن VERTEQ کمپنی نے وسرجن اور کلوزڈ سسٹم کے درمیان کیمیکل صفائی کی ٹیکنالوجی متعارف کروائی، جیسا کہ گولڈ کلیننگ ٹکنالوجی (Machssa2)۔ امریکی SSEC کمپنی کی صفائی کی ٹیکنالوجی (مثال کے طور پر، M3304 DSS کلیننگ سسٹم)، جاپان کی کیمیکل فری ڈائی الیکٹرک آئنائزڈ واٹر کلیننگ ٹیکنالوجی (ڈائی الیکٹرک الٹرا پیور آئنائزڈ واٹر سے صفائی)، جس نے پالش ویفرز کی سطح کی صفائی کی ٹیکنالوجی کو ایک نئی سطح پر لایا ہے، اور HF/O3 پر مبنی سلکان ویفر کیمیکل کلیننگ ٹیکنالوجی۔

2. پری بیک اور پرائمر ویپر

چونکہ فوٹو ریزسٹ میں سالوینٹ ہوتا ہے، اس لیے فوٹو ریزسٹ کے ساتھ لیپت شدہ سلکان ویفر کو 80 ڈگری کے لگ بھگ ہونا چاہیے۔ سلیکون ویفرز کی ڈی ہائیڈریشن بیکنگ ویفر کی سطح سے نمی کو ہٹا سکتی ہے اور فوٹو ریزسٹ اور سطح کے درمیان چپکنے کو بڑھا سکتی ہے، عام طور پر تقریباً 100 °C پر۔ یہ پرائمر کی درخواست کے ساتھ مل کر کیا جاتا ہے۔

پرائمر کوٹنگ فوٹو ریزسٹ (PR) اور ویفر کی سطح کے درمیان چپکنے کو بڑھاتی ہے۔ وسیع پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے: (HMDS) hexamethyldisilamine، PR اسپن کوٹنگ سے پہلے HMDS وانپ کوٹنگ، PR کوٹنگ سے پہلے کولنگ پلیٹوں کے ساتھ کولنگ ویفرز۔

پری بیک اور پرائمر ویپر ایپلی کیشن

3. Photoresist کوٹنگ

فوٹو ریزسٹ کوٹنگ کے لیے معمول کے اقدامات فوٹو ریزسٹ کوٹنگ کرنے سے پہلے 900-1100 ڈگری پر گیلے آکسیڈیشن ہیں۔ آکسائیڈ کی تہہ گیلی اینچنگ یا بی امپلانٹیشن کے لیے ماسک کے طور پر کام کر سکتی ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے پہلے مرحلے کے طور پر، نامیاتی پولیمر کمپاؤنڈ کی ایک پتلی تہہ جو UV روشنی کے لیے حساس ہوتی ہے، جسے عام طور پر photoresist کہا جاتا ہے، نمونے کی سطح (SiO2) پر لگایا جاتا ہے۔ سب سے پہلے، فوٹو ریزسٹ کو کنٹینر سے باہر نکالا جاتا ہے اور گلو کوٹنگ مشین میں رکھے ہوئے نمونے کی سطح پر گرا دیا جاتا ہے (نمونہ ویکیوم منفی دباؤ کے ذریعے نمونے کے اسٹیج پر طے ہوتا ہے)۔ اس کے بعد نمونے کو تیز رفتاری سے گھمایا جاتا ہے، اور گردش کی رفتار کا تعین گلو واسکاسیٹی اور مطلوبہ گلو موٹائی سے ہوتا ہے۔ اتنی تیز رفتاری پر، گوند سینٹرفیوگل فورس کے عمل کے تحت کناروں کی طرف بہتی ہے۔

Gluing کا عمل یہ گرافکس کی تبدیلی کے عمل کا پہلا اور اہم مرحلہ ہے۔ گلو کا معیار براہ راست پروسیس شدہ ڈیوائس کی خرابی کی کثافت کو متاثر کرتا ہے۔ لائن کی چوڑائی اور اس کے بعد کے ترقی کے وقت کی تکرار کو یقینی بنانے کے لیے، ایک ہی نمونے کی گلو کی موٹائی کی یکسانیت اور مختلف نمونوں کے درمیان گلو کی موٹائی کی مستقل مزاجی ±5nm سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے (1.5um گلو کی موٹائی کے لیے، یہ ±0.3% ہے)۔

فوٹو ریزسٹ کے ہدف کی موٹائی کا تعین بنیادی طور پر خود مزاحمت کی کیمیائی خصوصیات اور نقل کی جانے والی پیٹرن میں لکیروں اور خلاء کی باریک پن پر غور کرتا ہے۔ گلو جو بہت گاڑھا ہے اس کے نتیجے میں کنارے کی کوریج یا کنیکٹیویٹی، پہاڑی یا کھیت کی طرح گوند کی شکل، اور پیداوار میں کمی واقع ہوگی۔ MEMS میں، گوند کی موٹائی (بیکنگ کے بعد) 0.5-2um کے درمیان ہوتی ہے، اور خصوصی مائیکرو اسٹرکچر مینوفیکچرنگ کے لیے، بعض اوقات گوند کی موٹائی 1cm کے آرڈر پر ہونے کی توقع کی جاتی ہے۔ بعد میں، اسپن کوٹنگ کو کاسٹ گلو یا پلازما گلو پولیمرائزیشن جیسے طریقوں سے تبدیل کیا جائے گا۔ روایتی فوٹو ریزسٹ کوٹنگ کے عمل کی اصلاح کے لیے گلو ٹپکنے کی رفتار، گلو ٹپکنے کی مقدار، گردش کی رفتار، محیط درجہ حرارت اور نمی وغیرہ پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ ان عوامل کا استحکام بہت اہم ہے۔

مجھے یہاں بات کرنے دو، فوٹو ریزسٹ کے اہم اجزاء ایک پولیمر (رال)، سنسیٹائزر اور سالوینٹ ہیں۔ پولیمر کی ساخت بدل جاتی ہے جب اسے شعاع کیا جاتا ہے، سالوینٹ اسے باہر نکالنے کے قابل بناتا ہے اور نمونے کی سطح پر ایک پتلی فلم بنتی ہے، اور حساسیت کار پولیمرک مرحلے کے کیمیائی رد عمل کو کنٹرول کرتا ہے۔ فوٹو ریزٹس جن میں سنسیٹائزرز نہیں ہوتے ہیں انہیں بعض اوقات یونٹری یا ون کمپوننٹ سسٹم کہا جاتا ہے، جب کہ جن میں سینسائزرز ہوتے ہیں انہیں بائنری سسٹم کہا جاتا ہے۔ سالوینٹس یا دیگر اضافی اشیاء کو عام طور پر حساب میں شامل نہیں کیا جاتا ہے کیونکہ وہ فوٹو ریزسٹ کے فوٹو کیمیکل ردعمل میں براہ راست حصہ نہیں لیتے ہیں۔

مختلف خصوصیات کے مطابق، photoresists مثبت گلو اور منفی گلو میں تقسیم کیا جا سکتا ہے.

عمل کی ترقی کے ابتدائی دنوں میں، منفی گلو ہمیشہ فوٹو لیتھوگرافی کے عمل پر حاوی رہا ہے۔ VLSI IC اور 2-5 micron پیٹرن سائز کے ابھرنے کے ساتھ، منفی گلو اب ضروریات کو پورا نہیں کر سکتا۔ پھر مثبت گلو ظاہر ہوا، لیکن مثبت گلو کا نقصان ناقص تعلقات کی صلاحیت ہے۔

مثبت گلو استعمال کرنے کے لیے ماسک کی قطبیت کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ ایک سادہ پیٹرن فلپ نہیں ہے۔ چونکہ ماسک دو مختلف فوٹوورسٹس کے ساتھ ملا ہوا ہے، اس لیے ویفر کی سطح پر فوٹو لیتھوگرافی کے ذریعے حاصل کیے گئے سائز مختلف ہیں۔ پیٹرن کے ارد گرد روشنی کے پھیلاؤ کے اثر کی وجہ سے، فوٹو ریزسٹ پرت پر منفی ماسک اور روشن فیلڈ ماسک کو ملا کر حاصل کردہ پیٹرن کا سائز ماسک پر پیٹرن کے سائز سے چھوٹا ہے۔ مثبت مزاحمت اور ڈارک فیلڈ ماسک کے امتزاج کا استعمال فوٹو ریزسٹ پرت پر پیٹرن کے سائز کو بڑھا دے گا۔

فوٹو ریزسٹ کوٹنگ

4. نرم پکانا

فوٹو ریزسٹ لگانے کے بعد، نرم خشک کرنے والا آپریشن درکار ہوتا ہے۔ اس قدم کو پری بیکنگ بھی کہا جاتا ہے۔ پری بیکنگ فوٹو ریزسٹ میں سالوینٹس کو بخارات بنا سکتی ہے اور لیپت فوٹو ریزسٹ کو پتلا بنا سکتی ہے۔

مائع فوٹو ریزسٹ میں، سالوینٹس کے اجزاء 65%-85% ہوتے ہیں۔ اگرچہ گلو کو ہٹانے کے بعد مائع فوٹو ریزسٹ ایک ٹھوس فلم بن گیا ہے، پھر بھی 10%-30% سالوینٹ موجود ہے، جو آسانی سے دھول سے آلودہ ہو جاتا ہے۔ زیادہ درجہ حرارت پر بیک کرنے سے، سالوینٹس کو فوٹو ریزسٹ سے بخارات بنایا جا سکتا ہے (پری بیکنگ کے بعد سالوینٹس کا مواد تقریباً 5% تک کم ہو جاتا ہے)، اس طرح دھول کی آلودگی میں کمی آتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، یہ قدم تیز رفتار گردش کی وجہ سے ہونے والے فلمی تناؤ کو بھی کم کر سکتا ہے، اس طرح فوٹو ریزسٹ سبسٹریٹ پر آسنجن کو بہتر بنا سکتا ہے۔

پری بیکنگ کے عمل کے دوران، سالوینٹ کے اتار چڑھاؤ کی وجہ سے، فوٹو ریزسٹ کی موٹائی بھی پتلی ہو جائے گی۔ عام طور پر، photoresist کی موٹائی تقریباً 10%-20% ہوتی ہے۔

بیکنگ سسٹمز

5. صف بندی

فوٹو لیتھوگرافی الائنمنٹ ٹیکنالوجی نمائش سے پہلے ایک اہم قدم ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی کی تین بنیادی ٹیکنالوجیز میں سے ایک کے طور پر، سیدھ کی درستگی کا عام طور پر سب سے چھوٹی لائن چوڑائی کے سائز کا 1/7---1/10 ہونا ضروری ہے۔ جیسے جیسے فوٹو لیتھوگرافی کی ریزولیوشن میں اضافہ ہوتا جا رہا ہے، سیدھ کی درستگی کے تقاضے زیادہ سے زیادہ ہوتے جا رہے ہیں۔ مثال کے طور پر، 45am لائن چوڑائی کے سائز کے لیے، صف بندی کی درستگی کا تقاضہ تقریباً 5am ہے۔

لتھوگرافی ریزولوشن میں بہتری سے کارفرما، سیدھ میں آنے والی ٹیکنالوجی نے بھی تیز رفتار اور متنوع ترقی کا تجربہ کیا ہے۔ سیدھ کے اصولوں اور نشان کے ڈھانچے کی درجہ بندی کے نقطہ نظر سے، الائنمنٹ ٹیکنالوجی پروجیکشن لتھوگرافی میں ابتدائی جیومیٹرک امیجنگ الائنمنٹ کے طریقوں سے تیار ہوئی ہے، بشمول ویڈیو امیج الائنمنٹ، بائنوکولر مائکروسکوپ الائنمنٹ، وغیرہ، بعد کے زون پلیٹ الائنمنٹ کے طریقوں، مداخلت کی شدت کی سیدھ، لیزر ہیٹروڈینگ، الائنمنٹ طریقہ کار الائنمنٹ سگنلز کے نقطہ نظر سے، اس میں بنیادی طور پر نشان زدہ خوردبین تصویر کی سیدھ، روشنی کی شدت کی معلومات پر مبنی سیدھ اور مرحلے کی معلومات کی بنیاد پر سیدھ شامل ہے۔

سیدھ کا قاعدہ یہ ہے کہ پہلی فوٹو لیتھوگرافی کے لیے، ویفر پر فلیٹ کنارے کے ساتھ ماسک پر Y محور کو 90º بنائیں، جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ بعد میں آنے والے تمام ماسک الائنمنٹ مارکس کا استعمال کرتے ہوئے پچھلے پیٹرن والے ماسک کے ساتھ منسلک ہیں۔ سیدھ کا نشان ایک خاص پیٹرن ہے (تصویر دیکھیں) ہر چپ پیٹرن کے کنارے پر تقسیم کیا جاتا ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی کے عمل کے بعد، سیدھ کے نشان چپ کی سطح پر ہمیشہ کے لیے رہیں گے اور اگلی سیدھ کے لیے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

صف بندی کے طریقہ کار میں شامل ہیں:

a سلیکون ویفر پر نشان یا فلیٹ کے ذریعے پری الائنمنٹ، خودکار لیزر سیدھ

ب سیدھ کے نشان کے ذریعے، کاٹنے کی نالی پر واقع ہے. اس کے علاوہ، انٹر لیئر الائنمنٹ، یعنی اوورلے کی درستگی، سلیکون ویفر پر گرافکس اور موجودہ گرافکس کے درمیان سیدھ کو یقینی بناتی ہے۔

6. نمائش

اس مرحلے میں، سبسٹریٹ کو ڈھکنے والے فوٹو ریزسٹ کو ایک مخصوص طول موج کی روشنی سے منتخب طور پر روشن کیا جاتا ہے۔ فوٹو ریزسٹ میں فوٹو سنسیٹائزر ایک فوٹو کیمیکل ری ایکشن سے گزرے گا، جس کی وجہ سے اس علاقے کی کیمیائی ساخت میں تبدیلی آتی ہے جہاں مثبت فوٹو ریزسٹ روشن ہوتا ہے (فوٹو حساس علاقہ) اور وہ علاقہ جہاں منفی فوٹو ریزسٹ روشن نہیں ہوتا ہے (غیر فوٹو حساس علاقہ) تبدیل ہوتا ہے۔ ان علاقوں میں جہاں کیمیائی ساخت بدل گئی ہے اگلے مرحلے میں ایک مخصوص ڈویلپر میں تحلیل کیا جا سکتا ہے.

روشنی کے سامنے آنے کے بعد، مثبت فوٹوریزسٹ میں فوٹو حساس ایجنٹ DQ ایک فوٹو کیمیکل رد عمل سے گزرتا ہے اور کیٹین میں بدل جاتا ہے، جو مزید ہائیڈولائزڈ ہو کر انڈین-کاربو آکسیلک ایسڈ (CA) میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ الکلائن سالوینٹ میں کاربو آکسیلک ایسڈ کی گھلنشیلتا فوٹو ریزسٹ کے غیر حساس حصے سے تقریباً 100 گنا زیادہ ہے۔ پیدا ہونے والا کاربو آکسیلک ایسڈ فینولک رال کی تحلیل کو بھی فروغ دیتا ہے۔ الکلائن سالوینٹس میں فوٹو سینسیٹو اور نان فوٹو سینسیٹو فوٹو ریسٹس کی مختلف محلولیت کو استعمال کرکے، ماسک پیٹرن کو منتقل کیا جاسکتا ہے۔

نمائش کے طریقہ کار میں شامل ہیں:

a رابطہ پرنٹنگ (رابطہ پرنٹنگ) ماسک فوٹو ریزسٹ پرت کے ساتھ براہ راست رابطے میں ہے۔

ب قربت کی پرنٹنگ: ماسک پلیٹ اور فوٹو ریزسٹ پرت کو تھوڑا سا الگ کیا گیا ہے، تقریباً 10 سے 50 μm۔

c پروجیکشن پرنٹنگ۔ نمائش حاصل کرنے کے لیے روشنی کو فوکس کرنے کے لیے ماسک اور فوٹو ریزسٹ کے درمیان ایک لینس استعمال کیا جاتا ہے۔

d سٹیپر

مجھے یہاں کچھ خاص کہنے دیں پروجیکشن کی نمائش کی درجہ بندی:

نمائش میں دو سب سے اہم پیرامیٹرز ہیں:

1. نمائش توانائی (توانائی)

2. فوکس

اگر توانائی اور فوکل کی لمبائی کو درست طریقے سے ایڈجسٹ نہیں کیا جاتا ہے تو، مطلوبہ ریزولوشن اور سائز کے گرافکس حاصل نہیں کیے جاسکتے ہیں۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ گرافک کی کلیدی جہتیں مطلوبہ حد سے زیادہ ہیں۔

7. ترقی

نمائش کے عمل کے بعد ڈویلپر کو شامل کرنے سے، مثبت فوٹو ریزسٹ کے فوٹو سینسیٹو ایریاز اور نیگیٹو فوٹو ریسسٹ کے غیر فوٹو سینسیٹو ایریاز کو ڈویلپر میں تحلیل کر دیا جائے گا۔ یہ مرحلہ مکمل ہونے کے بعد، فوٹو ریزسٹ پرت میں پیٹرن کو ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ ریزولوشن کو بہتر بنانے کے لیے، تقریباً ہر قسم کے فوٹو ریسسٹ میں اعلیٰ معیار کے ترقیاتی نتائج کو یقینی بنانے کے لیے ایک خاص ڈویلپر ہوتا ہے۔

ترقی کا عمل نمائش کے عمل کے دوران بننے والے متواتر پیٹرن کو فوٹو ریزسٹ کے ساتھ اور بغیر ایک غالب پیٹرن میں بدل دیتا ہے، جسے پروسیسنگ کے اگلے مرحلے کے لیے ماسک کے طور پر استعمال کیا جاسکتا ہے۔ ترقی میں جو کچھ کیا جاتا ہے وہ انتخابی تحلیل کا عمل ہے، اور سب سے اہم چیز بے نقاب علاقے اور غیر ظاہر شدہ علاقے کے درمیان تحلیل کی شرح (DR) کا تناسب ہے۔ کمرشل مثبت فلم کا DR تناسب 1000 سے زیادہ ہے، بے نقاب علاقے میں تحلیل کی شرح 3000nm/منٹ، اور غیر ظاہر ہونے والے علاقے میں صرف چند nm/منٹ ہے۔

اس وقت دو ترقی پذیر طریقے ہیں، ایک گیلی ترقی ، جو بڑے پیمانے پر آئی سی اور مائیکرو مشیننگ میں استعمال ہو رہی ہے، دوسرا خشک ترقی ہے ۔

a ہول باکس سلکان ویفر وسرجن ڈویلپمنٹ (بیچ ڈویلپمنٹ)۔

نقصانات: اعلی ڈویلپر کی کھپت؛ ترقی کی ناقص یکسانیت؛

ب مسلسل سپرے کی ترقی/خودکار گردش کی ترقی۔ ایک یا زیادہ نوزلز سلیکون ویفر کی سطح پر ڈویلپر سلوشن کو اسپرے کرتے ہیں جبکہ سلکان ویفر کم رفتار (100 سے 500 rpm) پر گھومتا ہے۔ نوزل سپرے پیٹرن اور ویفر کی گردش کی رفتار تحلیل کی شرح اور ویفر سے ویفر تک یکسانیت کو دوبارہ حاصل کرنے کے لیے ٹیوننگ کے کلیدی پیرامیٹرز ہیں۔

c Puddle (پڈل کی نشوونما)۔ کافی (لیکن بہت زیادہ نہیں، پچھلے حصے کی نمی کو کم کرنے کے لیے) ڈویلپر کو ویفر کی سطح پر چھڑکیں تاکہ پوڈل کی شکل بن سکے (ڈولپر کے بہاؤ کو کم رکھیں تاکہ کنارے کی ترقی کی شرح کے تغیرات کو کم کیا جا سکے)۔ سلیکون ویفر کو طے کیا جاتا ہے یا آہستہ آہستہ گھمایا جاتا ہے۔ عام طور پر، ڈویلپر کی ایک سے زیادہ اسپن کوٹنگز استعمال کی جاتی ہیں: پہلی بار اپلائی کریں، 10 سے 30 سیکنڈ تک پکڑیں، اور ہٹائیں؛ دوسری بار درخواست دیں، پکڑیں، اور ہٹا دیں۔ پھر ڈیونائزڈ پانی سے کللا کریں (ویفر کے دونوں اطراف سے تمام کیمیکلز کو ہٹانے کے لئے) اور خشک کریں۔ فوائد: کم ڈویلپر خوراک؛ سلکان ویفر کی یکساں ترقی؛ کم سے کم درجہ حرارت کا میلان۔

ڈیولپر:

a مثبت فوٹو ریسسٹ ڈویلپر۔ مثبت گلو کی ڈویلپر سطح الکلین آبی محلول ہے۔ KOH اور NaOH عام طور پر IC مینوفیکچرنگ میں استعمال نہیں ہوتے ہیں کیونکہ وہ حرکت پذیر آئن آلودگی (MIC، Movable Ion Contamination) لائیں گے۔ سب سے عام مثبت جیل تیار کرنے والا ٹیٹرامیتھیلیمونیم ہائیڈرو آکسائیڈ (TMAH) ہے (معیاری مساوی ارتکاز 0.26، درجہ حرارت 15~250C)۔ کاربو آکسیلک ایسڈ I-line photoresist کی نمائش کے دوران پیدا ہوتا ہے۔ TMAH ڈویلپر میں موجود الکلی اور تیزاب ڈویلپر میں بے نقاب فوٹو ریزسٹ کو بے اثر کرتے ہیں، جبکہ بے نقاب فوٹو ریزسٹ کا کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ کیمیکل ایمپلیفائیڈ فوٹو ریزسٹ (CAR، Chemical Amplified Resist) میں موجود فینولک رال پی ایچ ایس کی شکل میں موجود ہے۔ CAR میں PAG کے ذریعے پیدا ہونے والا تیزاب PHS میں حفاظتی گروپ (t-BOC) کو ہٹا دے گا، جس سے PHS TMAH ڈویلپر میں تیزی سے تحلیل ہو جائے گا۔ پورے ترقیاتی عمل کے دوران، TMAH نے PHS کے ساتھ کوئی رد عمل ظاہر نہیں کیا۔

ب منفی فوٹو ریسسٹ ڈویلپر۔ xylene صفائی کا سیال بٹائل ایسیٹیٹ، ایتھنول، یا ٹرائکلوریتھیلین ہے۔

ترقی پذیر سوالات:

a نامکمل ترقی۔ Photoresist سطح پر رہتا ہے. ناکافی ڈویلپر کی وجہ سے؛

ب ترقی کے تحت۔ ترقی یافتہ طرف کی دیواریں عمودی نہیں ہیں، ناکافی ترقی کے وقت کی وجہ سے؛

c ترقی سے زیادہ۔ سطح کے قریب فوٹو ریزسٹ کو ڈویلپر کے ذریعہ ضرورت سے زیادہ تحلیل کیا جاتا ہے، جس سے قدم بنتے ہیں۔ ترقی کا وقت بہت طویل ہے۔

8. ہارڈ بیک

مزاحمت کی ترقی مکمل ہونے کے بعد، پیٹرن بنیادی طور پر طے کیا جاتا ہے، لیکن photoresist کی خصوصیات کو مزید مستحکم کرنے کی ضرورت ہے. اسے سخت خشک کرنے سے حاصل کیا جاسکتا ہے، ایک قدم جسے سختی بھی کہا جاتا ہے۔ اس عمل کے دوران، اعلی درجہ حرارت کے علاج کا استعمال فوٹو ریزسٹ میں بقیہ سالوینٹس کو ہٹانے، سلیکون ویفر کی سطح پر فوٹو ریزسٹ کی چپکنے کو بڑھانے، اور بعد میں اینچنگ اور آئن امپلانٹیشن کے عمل میں فوٹو ریزسٹ کی اینچنگ مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، فوٹو ریزسٹ اعلی درجہ حرارت پر نرم ہو جائے گا اور اعلی درجہ حرارت پر شیشے کی طرح پگھلی ہوئی حالت بنائے گا۔ یہ سطحی تناؤ کی کارروائی کے تحت فوٹو ریزسٹ سطح کو ہموار کرے گا اور فوٹو ریزسٹ پرت میں نقائص (جیسے پن ہولز) کو کم کرے گا، اس طرح فوٹو ریزسٹ پیٹرن کے کنارے پروفائل کو درست کرے گا۔

ترقی کے بعد ممکنہ ناپسندیدہ باقیات کو دور کرنے کے لیے پورے نمونے کا O2 پلازما سے علاج کیا جاتا ہے، جسے ڈی سکمنگ کہا جاتا ہے۔ خاص طور پر منفی گلو کے لیے بلکہ مثبت گلو کے لیے، پولیمر کی ایک پتلی پرت ترقی کے بعد اصل گلو سبسٹریٹ انٹرفیس پر رہے گی۔ یہ مسئلہ 1um سے چھوٹے ڈھانچے میں یا بڑی گہرائی سے چوڑائی کے تناسب میں زیادہ سنگین ہے۔ بلاشبہ، ڈی سکمنگ کے عمل کے دوران باقی گلو کی موٹائی بھی کم ہو جائے گی، لیکن اس کا اثر بہت زیادہ نہیں ہوگا۔

آخر میں، بقایا ڈویلپر اور پانی کو ہٹانے کے لیے اینچنگ یا کوٹنگ سے پہلے سخت بیکنگ کی ضرورت ہوتی ہے، اور ترقی کے عمل کے دوران دخول اور توسیع کی وجہ سے انٹرفیس بانڈنگ کی حالت کو بہتر بنانے کے لیے اینیلنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، گلو کی سختی میں اضافہ ہوا ہے اور اینچنگ مزاحمت کو بہتر بنایا گیا ہے. سخت بیکنگ کا درجہ حرارت عام طور پر 120 ڈگری یا اس سے زیادہ ہوتا ہے، اور وقت تقریباً 20 منٹ ہوتا ہے۔ بنیادی حد یہ ہے کہ اعلی درجہ حرارت پیٹرن کے کناروں کو کم کر سکتا ہے اور اینچنگ کے بعد اسے ہٹانا مشکل بنا سکتا ہے۔

طریقہ: ہاٹ پلیٹ، 100~1300C (گلاس کی منتقلی کا درجہ حرارت Tg سے تھوڑا زیادہ)، 1~2 منٹ۔

مقصد:

a فوٹو ریزسٹ میں سالوینٹس کو مکمل طور پر بخارات بنائیں (بعد میں آئن امپلانٹیشن کے ماحول کو آلودہ کرنے سے بچنے کے لیے، مثال کے طور پر، DNQ فینولک رال فوٹوریزسٹ میں موجود نائٹروجن فوٹو ریزسٹ کے مقامی پھٹنے کا سبب بنے گا)؛

ب آئن امپلانٹیشن یا اینچنگ کے دوران نچلی سطح کی حفاظت کے لیے فوٹو ریزسٹ کی صلاحیت کو بہتر بنانے کے لیے سخت فلم؛

c فوٹو ریزسٹ اور سلکان ویفر کی سطح کے درمیان چپکنے کو مزید بڑھانا؛

d کھڑے لہر کے اثر کو مزید کم کریں۔

سوالات:

a انڈر بیک۔ فوٹو ریزسٹ کی طاقت کو کمزور کرنا (آئن امپلانٹیشن میں اینچنگ اور بلاک کرنے کی صلاحیت)؛ سوئی کے سوراخ کے لیے گیپ فل کی صلاحیت کو کم کریں۔ سبسٹریٹ پر آسنجن کو کم کریں۔

ب اوور بیک کرنا۔ یہ photoresist کے بہاؤ کا سبب بنتا ہے، جو پیٹرن کی درستگی کو کم کرتا ہے اور ریزولوشن کو خراب کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، آپ فلم کو سخت کرنے کے لیے ڈیپ الٹرا وائلٹ (DUV، Deep Ultra-Violet) کا بھی استعمال کر سکتے ہیں۔ مثبت photoresist رال ایک پتلی سطح سخت خول بنانے کے لئے کراس سے منسلک ہے، جو photoresist کے تھرمل استحکام کو بڑھاتا ہے. بعد کے پلازما ایچنگ اور آئن امپلانٹیشن (125~2000C) کے عمل میں، فوٹو ریزسٹ کے اعلی درجہ حرارت کے بہاؤ کی وجہ سے ریزولوشن میں کمی واقع ہوتی ہے۔

9. اینچنگ یا آئن امپلانٹیشن

اینچنگ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مینوفیکچرنگ میں ایک ایسا عمل ہے جو جمع شدہ پرت کے مخصوص حصوں کو منتخب طور پر ہٹانے کے لیے کیمیائی ذرائع کا استعمال کرتا ہے۔ آلے کی برقی کارکردگی کے لیے اینچنگ بہت اہم ہے۔ اگر اینچنگ کے عمل کے دوران غلطیاں ہوتی ہیں تو، سلیکون ویفر کو ختم کر دیا جائے گا اور اسے بحال کرنا مشکل ہو جائے گا، اس لیے سخت عمل کو کنٹرول کرنا چاہیے۔ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کی ہر پرت متعدد اینچنگ مراحل سے گزرتی ہے۔

اینچنگ کو عام طور پر الیکٹران بیم اینچنگ اور فوٹو لیتھوگرافی میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی میں مواد کے چپٹے پن کے اعلی تقاضے ہوتے ہیں، اس لیے اسے اعلیٰ درجے کی صفائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، الیکٹران بیم اینچنگ کے لیے، کیونکہ الیکٹران کی طول موج انتہائی کم ہوتی ہے، اس لیے ریزولوشن فوٹو لیتھوگرافی سے بہت بہتر ہے۔ چونکہ کسی ماسک کی ضرورت نہیں ہے، لہٰذا ہمواری کی ضروریات زیادہ نہیں ہیں، لیکن الیکٹران بیم کی اینچنگ سست ہے اور سامان مہنگا ہے۔

زیادہ تر اینچنگ کے مراحل کے لیے، ویفر کی اوپری پرت کے کچھ حصے ایک "ماسک" کے ذریعے محفوظ کیے جاتے ہیں جن کو اینچ نہیں کیا جا سکتا، جس سے پرت کے مخصوص حصوں کو منتخب طور پر ہٹایا جا سکتا ہے۔ بعض صورتوں میں، ماسک کا مواد فوٹوریزسٹیو ہوتا ہے، جو کہ فوٹو لیتھوگرافی میں استعمال ہونے والے اصول سے ملتا جلتا ہے۔ دوسری صورتوں میں، اینچنگ ماسک کو بعض کیمیکلز کے خلاف مزاحم ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس طرح کا "ماسک" بنانے کے لیے سلکان نائٹرائڈ استعمال کیا جا سکتا ہے۔

آئن امپلانٹیشن ایک تکنیکی طریقہ ہے جو برقی میدان میں مخصوص آئنوں کو تیز کرتا ہے اور پھر انہیں کسی اور ٹھوس مواد میں سرایت کرتا ہے۔ اس ٹیکنالوجی کا استعمال ٹھوس مواد کی طبعی اور کیمیائی خصوصیات کو تبدیل کر سکتا ہے، اور اب یہ سیمی کنڈکٹر ڈیوائس مینوفیکچرنگ اور کچھ مواد کی تحقیق میں بڑے پیمانے پر استعمال ہو رہی ہے۔ آئن امپلانٹیشن جوہری تبدیلیوں کا سبب بن سکتا ہے، یا کچھ ٹھوس مواد کی کرسٹل ساخت کو تبدیل کر سکتا ہے۔

10. Photoresist ہٹانا

فوٹو ریزسٹ کا بنیادی کام فوٹو ریزسٹ کے نیچے موجود سبسٹریٹ کے حصے کی حفاظت کرنا ہے جبکہ پورا علاقہ کیمیائی یا مکینیکل پروسیسنگ کے عمل سے گزر رہا ہے۔ لہذا، جب مندرجہ بالا عمل مکمل ہو جاتا ہے، تو photoresist کو مکمل طور پر ہٹا دیا جانا چاہئے. یہ قدم گلو ہٹانے کے طور پر کہا جاتا ہے. صرف وہ فوٹو ریزٹس جو زیادہ درجہ حرارت پر مستحکم ہوتے ہیں، جیسے کہ روشنی کے لیے حساس پولی مائیڈز، کو آلہ پر ایک بیچوان یا بفر کوٹنگ کے طور پر چھوڑا جا سکتا ہے۔

زیر علاج سطح کو پہنچنے والے نقصان سے بچنے کے لیے، کم درجہ حرارت پر ہلکے کیمیائی طریقے استعمال کیے جائیں۔ الٹراسونک لہروں کا اطلاق چھیلنے کی کارکردگی کو بھی بڑھا سکتا ہے۔ کچھ معلوم سٹرپنگ سلوشنز دھاتی سطحوں پر کام نہیں کر سکتے جیسے ایلومینیم سنکنرن کے مسائل کی وجہ سے۔ اس صورت میں، اوزون یا آکسیجن پلازما (ایشنگ) پہلے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ پلازما غیر ایلومینیم سطحوں کے لیے فوٹو لیتھوگرافی اسٹرائپرز کے طور پر بھی کامیاب ہیں، تاہم، آلے کی سطح کو پہنچنے والے نقصان کو ابھی بھی حل کرنا ہے۔

اینچنگ یا آئن امپلانٹیشن کے بعد، فوٹو ریزسٹ کو حفاظتی پرت کے طور پر مزید ضرورت نہیں ہے اور اسے ہٹایا جا سکتا ہے۔ گلو کو ہٹانے کے طریقوں کو مندرجہ ذیل درجہ بندی کیا گیا ہے:

گیلے گلو کو ہٹانا

نامیاتی سالوینٹس کو ہٹانا: فوٹو ریزسٹ کو ہٹانے کے لیے نامیاتی سالوینٹس کا استعمال کریں۔

غیر نامیاتی سالوینٹس: کچھ غیر نامیاتی سالوینٹس کا استعمال کرتے ہوئے، photoresist میں کاربن عنصر، ایک نامیاتی مادہ، کاربن ڈائی آکسائیڈ میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے اور پھر ہٹا دیا جاتا ہے.

خشک فوٹو ریزسٹ سٹرپنگ: فوٹو ریزسٹ کو ہٹانے کے لیے پلازما کا استعمال

ان اہم عملوں کے علاوہ، کچھ معاون عمل اکثر استعمال کیے جاتے ہیں، جیسے سبسٹریٹ کی موٹائی کو کم کرنے کے لیے بڑے حصے پر یکساں اینچنگ، یا کنارے کی ناہمواری کو دور کرنے کا عمل، وغیرہ۔ عام طور پر، سیمی کنڈکٹر چپس یا دیگر اجزاء تیار کرتے وقت، سبسٹریٹ کو متعدد بار فوٹو لیتھوگراف کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔

اوپر فوٹو لیتھوگرافی کے مراحل ہیں۔ میں ان کو ہر ایک کے لیے جمع کرتا ہوں۔ مجھے امید ہے کہ آپ مجھے درست کر سکتے ہیں۔

دستبرداری: یہ مضمون "سیمک کنڈکٹر انڈسٹری آبزرویشن" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور اشتراک کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرنے کے لیے براہِ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا فون نمبر: +86-0755-83044319
فیکس/FAX: +86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی

QQ: 332496225 منیجر Qiu

پتہ: کمرہ 809، بلڈنگ سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین