फ़ोटोलिथोग्राफ़ी

यह कैसे काम करती है

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   रेज़िस्ट की स्पिन-कोटिंग करें। वेफ़र पर पहले से एक पतली परत होती है जिस पर पैटर्न बनना है, जैसे सिलिकॉन ऑक्साइड या धातु। उस पर फ़ोटोरेज़िस्ट (प्रकाश-संवेदी तरल प्लास्टिक) की कुछ बूँदें गिरती हैं, और वेफ़र हज़ारों rpm पर घूमता है, जिससे लगभग एक माइक्रोमीटर या उससे पतली एकसमान फ़िल्म बनती है। थोड़ी देर की बेकिंग उसे सुखा देती है।

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   संरेखित करें और एक्सपोज़ करें। एक मास्क (काँच की प्लेट जिस पर क्रोम में एक परत का पैटर्न होता है, जिसे रेटिकल भी कहते हैं) को वेफ़र पर पहले से बने पैटर्न के साथ मिलाया जाता है, उन्नत चिप्स पर कुछ नैनोमीटर के भीतर। UV प्रकाश उसके पारदर्शी हिस्सों से गुज़रता है, और एक लेंस छवि को आमतौर पर चार गुना छोटा करके रेज़िस्ट पर डालता है। मशीन, जिसे स्टेपर या स्कैनर कहते हैं, यह पूरे वेफ़र पर क्षेत्र दर क्षेत्र दोहराती है।

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   डेवलप करें। एक डेवलपर तरल वेफ़र पर बहता है। सबसे आम पॉज़िटिव रेज़िस्ट में प्रकाश से प्रभावित क्षेत्र घुल जाते हैं, और मास्क के पारदर्शी हिस्सों जैसे आकार के खुले स्थान बचते हैं।

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   एच करें। प्लाज़्मा एचर (आवेशित गैस का चैंबर) में प्लाज़्मा परत को केवल वहीं खा जाता है जहाँ रेज़िस्ट खुला है; बाकी जगह रेज़िस्ट उसे बचाता है। एचिंग की जगह खुले स्थानों में नई सामग्री या इम्प्लांट किए परमाणु भी डाले जा सकते हैं।

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   छुड़ाएँ। बचा हुआ रेज़िस्ट सॉल्वेंट या ऑक्सीजन प्लाज़्मा से हटाया जाता है। अब पैटर्न परत में ही मौजूद है।

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   दोहराएँ। नई परत जोड़ी जाती है और अगले मास्क के साथ चक्र फिर शुरू होता है, हर पैटर्न नीचे वालों से संरेखित। एक उन्नत चिप ऐसे दर्जनों चक्रों से गुज़रती है।

मुख्य तथ्य

सामग्री

फ़ोटोरेज़िस्ट से कोट किए सिलिकॉन वेफ़र; साथ ही काँच, कंपाउंड सेमीकंडक्टर और सर्किट बोर्ड

आम पार्ट

परत दर परत जमे समतल पैटर्न: ट्रांज़िस्टर, वायरिंग, सेंसर, डिस्प्ले बैकप्लेन

पार्ट का आकार

300 mm तक चौड़े वेफ़र; एक एक्सपोज़र लगभग 26 × 33 mm का क्षेत्र ढकता है

सटीकता

सरल लैब एलाइनर से लगभग एक माइक्रोमीटर; 193 nm लेज़र प्रकाश से दसियों नैनोमीटर; EUV (13.5 nm) प्रकाश से लगभग 10 nm

सतह की फ़िनिश

अपना कोई टेक्सचर नहीं छोड़ती; पैटर्न वाले वेफ़र इंद्रधनुषी रंगों में झिलमिलाते हैं

किस बैच साइज़ के लिए उपयुक्त

बड़े पैमाने का उत्पादन: एक मास्क सेट हज़ारों वेफ़र के काम आता है, हर एक पर सैकड़ों से हज़ारों चिप्स

टूलिंग और मशीन की लागत

लैब मास्क एलाइनर: दसियों से सैकड़ों हज़ार डॉलर; EUV स्कैनर: सैकड़ों मिलियन; एक उन्नत मास्क सेट: मिलियनों

गति

एक उत्पादन स्कैनर प्रति घंटे लगभग 100–300 वेफ़र एक्सपोज़ करता है, एक परत प्रत्येक

ताक़तें और सीमाएँ

कहाँ इस्तेमाल होती है

• इलेक्ट्रॉनिक्सप्रोसेसर, मेमोरी चिप, कैमरा इमेज सेंसर
• डिस्प्लेLCD और OLED स्क्रीन के पीछे का ट्रांज़िस्टर ग्रिड
• सेंसर और MEMSएक्सेलेरोमीटर, माइक्रोफ़ोन, प्रेशर सेंसर
• फ़ोटोनिक्सLED चिप, लेज़र डायोड, चिप्स पर लाइट गाइड
• सर्किट बोर्डतांबे के ट्रैक, ड्राई-फ़िल्म रेज़िस्ट से पैटर्न किए गए
• शोधमाइक्रोफ़्लुइडिक "लैब-ऑन-अ-चिप" डिवाइस

इसे कैसे पहचानें

• पैटर्न आँख से नहीं दिखते। सबसे बारीक रेखाएँ बाल से हज़ारों गुना पतली होती हैं और देखने के लिए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चाहिए। वे आपके फ़ोन, लैपटॉप और कार की हर चिप के भीतर, और आपकी स्क्रीन के हर पिक्सेल के पीछे छिपे हैं।
• इंद्रधनुषी झिलमिलाहट। खुले वेफ़र या चिप डाई को रोशनी में झुकाएँ तो वह इंद्रधनुषी रंग चमकाता है: उसके नियमित पैटर्न प्रकाश को वैसे ही बाँटते हैं जैसे CD।
• पीली रोशनी वाले कमरे। फ़ैक्टरी की तस्वीरों में लिथोग्राफ़ी वाला हिस्सा पीला चमकता है, क्योंकि रेज़िस्ट पीली रोशनी पर प्रतिक्रिया नहीं करता।
• सर्किट बोर्ड। हरे सर्किट बोर्ड के महीन तांबे के ट्रैक भी मास्क से गुज़री रोशनी से बनाए गए थे, बहुत मोटे पैमाने पर।

तुलना करें

देखें

How are microchips made? - George Zaidan and Sajan Saini

TED-Ed · चिप निर्माण और उसमें लिथोग्राफ़ी की जगह का छोटा एनिमेटेड परिचय

How are Microchips Made? 🖥️🛠️ CPU Manufacturing Process Steps

Branch Education · स्कैनर समेत फ़ैब के हर चरण का विस्तृत 3D एनिमेशन

MAS.809 - Cleanroom Videos - Photolithography

Conformable Decoders · असली लैब फ़ोटोलिथोग्राफ़ी, चरण दर चरण

Inside the machine: How a High NA system generates EUV light | ASML

ASML · सबसे उन्नत स्कैनर अपनी EUV रोशनी कैसे बनाते हैं

असली तस्वीरें देखें

• Wikipedia: Photolithography — चरणों के चित्र और लिथोग्राफ़ी उपकरणों की तस्वीरें
• Wikimedia Commons फ़ोटो खोज