मास्कलेस लिथोग्राफी

मास्कलेस फोटोलिथोग्राफी (एमपीएल) एक फोटोमास्क-कम फोटोलिथोग्राफी जैसी तकनीक है जिसका उपयोग प्रोजेक्ट या फोकल-स्पॉट के लिए किया जाता है, जो यूवी विकिरण या इलेक्ट्रॉन बीम के माध्यम से एक रासायनिक प्रतिरोध-लेपित सब्सट्रेट (जैसे वेफर (इलेक्ट्रॉनिक्स)) पर छवि पैटर्न लिखता है। माइक्रोलिथोग्राफी में, आमतौर पर पराबैंगनी एक फोटोसेंसिटिव इमल्शन (या फोटोरिसिस्ट) पर एक समय निरंतर मास्क की एक छवि डालती है। परंपरागत रूप से, मास्क संरेखण, स्टेपर्स, स्कैनर, और अन्य प्रकार की गैर-ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग माइक्रोस्ट्रक्चर की उच्च गति माइक्रोफैब्रिकेशन के लिए किया जाता है, लेकिन एमपीएल के मामले में, इनमें से कुछ बेमानी हो जाते हैं।

मास्कलेस लिथोग्राफी में एक पैटर्न प्रोजेक्ट करने के लिए दो दृष्टिकोण हैं: रेखापुंज ग्राफिक्स और वेक्टर ग्राफिक्स।पहले एक में यह एक इलेक्ट्रॉनिक रूप से परिवर्तनीय (आभासी) मुखौटा पर एक समय-भिन्न रुक-रुक कर छवि की पीढ़ी का उपयोग करता है जो ज्ञात साधनों के साथ अनुमानित है (जिसे लेजर प्रत्यक्ष इमेजिंग और अन्य समानार्थक शब्द के रूप में भी जाना जाता है)।वेक्टर दृष्टिकोण में, प्रत्यक्ष लेखन विकिरण द्वारा प्राप्त किया जाता है जो एक संकीर्ण बीम पर केंद्रित होता है जो प्रतिरोध के पार वेक्टर रूप में स्कैन किया जाता है।बीम का उपयोग तब एक बार में एक या एक से अधिक पिक्सेल में फोटोरिसिस्ट में छवि को सीधे लिखने के लिए किया जाता है।इसके अलावा दो दृष्टिकोणों के संयोजन ज्ञात हैं, और यह ऑप्टिकल विकिरण तक सीमित नहीं है, लेकिन यूवी में भी फैली हुई है, इसमें इलेक्ट्रॉन बीम और एमईएमएस उपकरणों के माध्यम से यांत्रिक या थर्मल एब्लेशन भी शामिल है।

लाभ
एमपीएल लाभ एक बड़ी और सस्ती उपलब्ध कंप्यूटिंग क्षमता द्वारा सक्षम पैटर्न की एक उच्च गति समानांतर समानांतर हेरफेर है, जो मानक दृष्टिकोण के साथ एक मुद्दा नहीं है जो एक तेज और उच्च से मास्क लिखने के लिए एक धीमी, लेकिन सटीक संरचना प्रक्रिया के लिए डिकौले करता है।उद्योग द्वारा मांग के अनुसार उच्च प्रतिकृति थ्रूपुट प्राप्त करने के लिए समानांतर प्रतिलिपि प्रक्रिया।

मास्कलेस लिथोग्राफी का एक प्रमुख लाभ एक नया फोटोमस्क उत्पन्न करने की लागत को उकसाए बिना, लिथोग्राफी पैटर्न को एक रन से दूसरे रन में बदलने की क्षमता है।यह गैर-रैखिक सामग्री व्यवहार के डबल पैटर्निंग या मुआवजे के लिए उपयोगी साबित हो सकता है (जैसे कि सस्ते, गैर-क्रिस्टलीय सब्सट्रेट का उपयोग करते समय या पूर्ववर्ती संरचनाओं की यादृच्छिक प्लेसमेंट त्रुटियों के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए)।

नुकसान
मुख्य नुकसान प्रतिकृति प्रक्रिया के लिए जटिलता और लागत हैं, ओवरसैम्प्लिंग के संबंध में रेखापुभाव की सीमा अलियासिंग आर्टिफैक्ट का कारण बनती है, विशेष रूप से छोटी संरचनाओं (जो उपज को प्रभावित कर सकती है) के साथ, जबकि प्रत्यक्ष वेक्टर लेखन थ्रूपुट में सीमित है।इस तरह की प्रणालियों के डिजिटल थ्रूपुट भी उच्च संकल्पों के लिए एक अड़चन बनाते हैं, अर्थात् ~ 707cm m के अपने क्षेत्र के साथ 300 मिमी व्यास वेफर को संरचित करने के लिए ओवरसैमिंग के बिना एक रेखीय प्रारूप में डेटा के लगभग 10 ti (उपसर्ग प्रतीक) b की आवश्यकता होती है और इस प्रकार कदम-अभिनेताओं से ग्रस्त है।(उपनाम)।इन आर्टिफैक्ट्स को कम करने के लिए 10 के एक कारक द्वारा ओवरसामिंग, उच्च मात्रा विनिर्माण गति को प्राप्त करने के लिए सब्सट्रेट में ~ 1 मिनट में स्थानांतरित करने के लिए परिमाण 1 पीआईबी के एक और दो आदेशों को जोड़ता है। इंडस्ट्रियल मास्कलेस लिथोग्राफी इसलिए वर्तमान में केवल व्यापक रूप से कम रिज़ॉल्यूशन सब्सट्रेट को संरचित करने के लिए पाया जाता है, जैसे कि मुद्रित सर्किट बोर्ड उत्पादन में, जहां संकल्प ~ 50 ~ एम सबसे आम हैं (घटकों पर ~ 2000 गुना कम थ्रूपुट मांग पर)।

रूप
वर्तमान में, मास्कलेस लिथोग्राफी के मुख्य रूप इलेक्ट्रॉन बीम और ऑप्टिकल हैं।इसके अलावा, केंद्रित आयन बीम (FIB) प्रणालियों ने विफलता विश्लेषण और दोष की मरम्मत में एक महत्वपूर्ण आला भूमिका स्थापित की है।इसके अलावा, यांत्रिक और थर्मल एब्लेटिव जांच युक्तियों के सरणियों पर आधारित सिस्टम का प्रदर्शन किया गया है।

इलेक्ट्रॉन बीम (ई-बीम)
मास्कलेस लिथोग्राफी का सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला रूप आज इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी है।इसका व्यापक उपयोग इलेक्ट्रॉन बीम सिस्टम की विस्तृत श्रृंखला के कारण है जो इलेक्ट्रॉन बीम ऊर्जा की समान रूप से विस्तृत श्रृंखला (~ 10 ईवी से ~ 100 केवी) तक पहुंचता है।यह पहले से ही EASIC में वेफर-स्तरीय उत्पादन में उपयोग किया जा रहा है, जो ASICS के कम लागत वाले उत्पादन के लिए परत के माध्यम से एकल को अनुकूलित करने के लिए पारंपरिक प्रत्यक्ष-लेखन इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी का उपयोग करता है।

वर्तमान में विकसित किए जा रहे अधिकांश मास्कलेस लिथोग्राफी सिस्टम कई इलेक्ट्रॉन बीम के उपयोग पर आधारित हैं। लक्ष्य बड़े क्षेत्रों के पैटर्निंग को गति देने के लिए बीम के समानांतर स्कैनिंग का उपयोग करना है।हालांकि, यहां एक मौलिक विचार यह है कि पड़ोसी बीमों से कौन से डिग्री इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को परेशान कर सकते हैं (कूलम्ब के कानून से)।चूंकि समानांतर बीम में इलेक्ट्रॉन समान रूप से तेजी से यात्रा कर रहे हैं, वे लगातार एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन लेंस इलेक्ट्रॉनों के प्रक्षेपवक्र के केवल एक हिस्से पर कार्य करते हैं।

ऑप्टिकल
डायरेक्ट लेजर लेखन ऑप्टिकल मास्कलेस लिथोग्राफी का एक बहुत लोकप्रिय रूप है, जो आर एंड डी प्रोसेसिंग (छोटे बैच उत्पादन) में लचीलापन, उपयोग में आसानी और लागत प्रभावशीलता प्रदान करता है।अंतर्निहित तकनीक एक फोटोरिसिस्ट (अंकीय प्रकाश प्रक्रमण के समान तरीके से) के साथ एक सब्सट्रेट तक पहुंचने से लेजर मार्ग को ब्लॉक करने के लिए ग्लास पर आधारित स्थानिक प्रकाश न्यूनाधिक (एसएलएम) माइक्रो-सरणी का उपयोग करती है। यह उपकरण उप-माइक्रोमीटर संकल्पों में तेजी से पैटर्निंग प्रदान करता है, और लगभग 200 & nbsp; nm या अधिक के फीचर आकार के साथ काम करते समय प्रदर्शन और लागत के बीच एक समझौता प्रदान करता है।माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, 3 डी इलेक्ट्रॉनिक्स और विषम एकीकरण के लिए प्रत्यक्ष लेजर लेखन 1995 में ऑस्टिन, टेक्सास में माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी निगम (या एमसीसी) में विकसित किया गया था। MCC प्रणाली को पूरी तरह से 3D सतहों और कृत्रिम खुफिया सॉफ़्टवेयर के लिए सटीक नियंत्रण के साथ एकीकृत किया गया था, जिसमें वास्तविक समय मशीन सीखने के साथ काम किया गया था और इसमें मानक I-लाइन प्रतिरोध और DUV 248Nm के लिए लेजर तरंग दैर्ध्य शामिल थे।MCC सिस्टम में प्रोग्रामेबल वेफर डिज़ाइन पर सर्किट को अलग करने के लिए सर्किट एडिटिंग क्षमताएं भी शामिल थीं।1999 में, एमसीसी सिस्टम एमईएमएस विनिर्माण में उपयोग के लिए उन्नत था। हस्तक्षेप लिथोग्राफी या होलोग्राफिक एक्सपोज़र मास्कलेस प्रक्रिया नहीं हैं और इसलिए मास्कलेस के रूप में नहीं गिना जाता है, हालांकि उनके बीच में कोई 1: 1 इमेजिंग सिस्टम नहीं है।

प्लाज़ोनिक नैनोलिथोग्राफी फोटोरिसिस्ट को सीधे उजागर करने के लिए स्कैनिंग जांच के माध्यम से स्थानीयकृत सतह प्लास्मोन उत्तेजनाओं का उपयोग करता है। बेहतर छवि रिज़ॉल्यूशन के लिए, पराबैंगनी प्रकाश, जिसमें दृश्यमान प्रकाश की तुलना में एक कम तरंग दैर्ध्य है, का उपयोग लगभग 100 & nbsp; nm तक संकल्प प्राप्त करने के लिए किया जाता है।आज उपयोग में मुख्य ऑप्टिकल मास्कलेस लिथोग्राफी सिस्टम सेमीकंडक्टर और एलसीडी उद्योगों के लिए फोटोमस्क बनाने के लिए विकसित किए गए हैं।

2013 में, स्विनबर्न यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी के एक समूह ने विभिन्न तरंग दैर्ध्य के दो ऑप्टिकल बीमों के संयोजन का उपयोग करते हुए 9 & nbsp; एनएम फीचर आकार और 52 & nbsp; एनएम पिच की अपनी उपलब्धि प्रकाशित की। डिजिटल लाइट प्रोसेसिंग तकनीक का उपयोग मास्कलेस लिथोग्राफी के लिए भी किया जा सकता है।

केंद्रित आयन बीम
केंद्रित आयन बीम सिस्टम आमतौर पर आज का उपयोग दोषों को दूर करने या दफन सुविधाओं को उजागर करने के लिए किया जाता है।आयन स्पटरिंग के उपयोग को थूक की गई सामग्री के पुनर्वितरण को ध्यान में रखना चाहिए।

जांच-टिप संपर्क
आईबीएम रिसर्च ने परमाणु बल माइक्रोस्कोपी पर आधारित एक वैकल्पिक मास्कलेस लिथोग्राफी तकनीक विकसित की है। इसके अलावा, डीआईपी पेन नैनोलिथोग्राफी सबमाइक्रोमीटर सुविधाओं को पैटर्न करने के लिए एक आशाजनक नया दृष्टिकोण है।

2000S
मास्कलेस लिथोग्राफी को सक्षम करने वाली प्रौद्योगिकियां पहले से ही फोटोमस्क के उत्पादन और सीमित वेफर-स्तरीय उत्पादन में उपयोग की जाती हैं।उच्च-मात्रा विनिर्माण में इसके उपयोग के आगे कुछ बाधाएं हैं।सबसे पहले, मास्कलेस तकनीकों की एक विस्तृत विविधता है।यहां तक कि इलेक्ट्रॉन-बीम श्रेणी के भीतर, पूरी तरह से अलग आर्किटेक्चर और बीम ऊर्जा के साथ कई विक्रेता (बहुस्तरीय निगम, मैपर लिथोग्राफी, कैनन (कंपनी), सुगंधित, नुफलेर, जेओएल) हैं।दूसरा, प्रति घंटे 10 वेफर्स से अधिक के थ्रूपुट लक्ष्य अभी भी मिलने की जरूरत है।तीसरा, बड़े डेटा वॉल्यूम (टेराबिट-स्केल) को संभालने की क्षमता और क्षमता को विकसित और प्रदर्शन करने की आवश्यकता है। हाल के वर्षों में DARPA और NIST ने U.S. में मास्कलेस लिथोग्राफी के लिए समर्थन कम कर दिया है एक यूरोपीय कार्यक्रम था जो 2009 में 32-एनएम हाफ-पिच नोड पर आईसी विनिर्माण के लिए मास्कलेस लिथोग्राफी के सम्मिलन को आगे बढ़ाएगा। ईसी 7 वें फ्रेमवर्क प्रोग्राम (FP7) के फ्रेम में, आईसी मैन्युफैक्चरिंग के लिए प्रोजेक्ट का नाम मैजिक, या मास्कलेस लिथोग्राफी था। कई पैटर्निंग के लिए बढ़ी हुई मास्क लागत के कारण, मास्कलेस लिथोग्राफी एक बार फिर से इस क्षेत्र में प्रासंगिक शोध का संकेत देती है।

DARPA (संयुक्त राज्य अमेरिका)
चूंकि कम से कम 2001 DARPA ने विभिन्न प्रकार के मास्कलेस पैटर्निंग तकनीकों में निवेश किया है, जिसमें समानांतर ई-बीम सरणियों, समानांतर स्कैनिंग जांच सरणियों और एक अभिनव ई-बीम लिथोग्राफी उपकरण शामिल हैं, जो कम-मात्रा विनिर्माण प्रक्रिया को सक्षम करने के लिए हैं।प्रौद्योगिकी को नियमित सरणियों और ट्रिम एक्सपोज़र (GRATE) (पहले लागत प्रभावी कम मात्रा नैनोफैब्रिकेशन के रूप में जाना जाता है) के झंझरी के रूप में कोडित किया गया है।

फाउंड्रीज़
2018 में डच और रूस संयुक्त रूप से वित्त पोषित (रुसनानो) कंपनी मैपर लिथोग्राफी का निर्माण करते हुए बहु-बीम मास्कलेस लिथोग्राफी मेम्स घटक दिवालिया हो गए और उस समय एक प्रमुख प्रतियोगी ASML होल्डिंग द्वारा अधिग्रहित किया गया था। फाउंड्री प्रोड्यूसिंग डिवाइस मॉस्को, रूस के पास स्थित है।2019 की शुरुआत में यह मैपर एलएलसी द्वारा चलाया गया था। मैपर लिथोग्राफी मूल रूप से 2000 में डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में बनाई गई थी।

बाहरी कड़ियाँ

 * 35th European Mask and Lithography Conference (EMLC 2019)
 * 35th European Mask and Lithography Conference (EMLC 2019)