Lithography-2. லித்தோகிராபி- 2

இந்தப் பதிவில், முதலில் சொல்ல வந்த விஷயமும், அடுத்து விளக்க படமும் கொடுக்கப் பட்டு உள்ளது. இது நீளமான பதிவு.

1. முதலில் லித்தோ கருவியில், வேஃபர் மீது போட்டோ கெமிக்கல் அல்லது போட்டோ ரெசிஸ்டு (Photo Resist) என்னும் (ஒளிபட்டால் மாறும் தன்மை கொண்ட) ரசாயனம் பூசப்படும். இதற்கு வேஃபரை ஒரு சுழலும் தகடு போன்ற அமைப்பின் மேல் வைத்து விடுவார்கள். வேஃபர் மெதுவாக சுழலும்போது, அதில் இந்த போட்டோ ரெசிஸ்டை ஒரு கரைப்பானில் கலந்து மேலிருந்து விழுச்செய்ய வேண்டும். அப்போது அந்த திரவம் வேஃபர் மேல் பரவும் .
   
   



2. சரியான அளவு ஊற்றிய பிறகு, திரவத்தை நிறுத்திவிட்டு வேஃபரை அதிக வேகத்தில் சுழல வைக்கவேண்டும். அப்போது போட்டோ ரெசிஸ்டு கலந்த திரவம் சரியான தடிமனுக்கு பரவும். அதிகமாக இருக்கும் திரவம் வெளியே போய்விடும்.
   
   


3. இந்த சமயத்தில் வேஃபரை சூடுபடுத்தினால், கரைப்பான் ஆவியாகிவிடும். போட்டோ ரெசிஸ்டு மட்டும் வேஃபர் மீது இருக்கும். இவை அனைத்தும் வெளிச்சம் இல்லாத இடத்தில் தான் நடக்க வேண்டும். லித்தோ கருவியில் இவை நடக்கும் இடத்தில் வெளிச்சம் புகாமல் இருக்கும்படி தேவையான பாதுகாப்பு அமைப்புகள் இருக்கும். இவ்வாறு போட்டோ ரெசிஸ்டு பூசப்படும் (அல்லது coating/கோட்டிங் கொடுக்கப்படும்).
   
   அடுத்து இதன் மேல் மாஸ்க் மற்றும் லென்ஸ் சரியான இடத்தில் சரியான தூரத்தில் கொண்டு வர வேண்டும். இவை அனைத்தும் கம்ப்யூட்டர் மூலமே செய்யப்படும். மாஸ்க்கை வைத்து, லென்ஸும் சரியாக வைத்த பிறகு, ஒரு விளக்கின் மூலம் குறிப்பிட்ட அளவு ஒளி குறிப்பிட்ட அளவு நேரம் (சுமார் ஒரு வினாடி இருக்கலாம்) செலுத்தப்படும்.
   
   
   


4. 
   உடனே, எங்கெல்லாம் ஒளி பட்டதோ அந்த இடத்தில் எல்லாம் வேதிவினை நடந்து இருக்கும்.
   



5. ஓரு மாஸ்க்கை வைத்து ஒரே “ஷாட்டில்” வேஃபர் முழுதும் ஒளியை செலுத்த முடியாது. ஐ.சி.யின் அளவைப் பொறுத்து ஒரு ஷாட்டில் ஒன்று முதல் 30 ஐ.சி.க்கள் வரை செய்யலாம். ஒரு ஷாட் முடிந்தவுடன், வேஃபரை கொஞ்சம் நகர்த்தி அடுத்த ஷாட்டின் மீண்டும் ஒளி செலுத்தப்படும். இப்படி பல முறை படிப்படியாக நகர்த்தி (step by step) வேஃபர் முழுதும் ‘வரையறுக்க’ வேண்டும். படிப்படியாக நகர்வதால், இந்தக் கருவி ‘stepper’/ஸ்டெப்பர் என்றும் அழைக்கப்படும்.
   
   



6. இவ்வாறு வேஃபர் மேல் இருக்கும் போட்டோ ரெசிஸ்டு மேல் ஒளியை மாஸ்க் வைத்து செலுத்துவது “எக்ஸ்போஸ்” expose செய்வது என்று சொல்லப்படும்.
   
   வேஃபர் முழுவதும் எக்ஸ்போஸ் செய்த பிறகு, வேபரை டெவலப் செய்ய வேண்டும். அதாவது சரியான ரசாயனத்தில் ‘கழுவ’ வேண்டும். அப்போது, எந்த இடங்களில் எல்லாம் ஒளி பட்டிருக்கின்றதோ அங்கெல்லாம் போட்டோ ரெசிஸ்டு கரைந்து விடும். ஒளி படாமல் மாஸ்க்கினால் மறைக்கப்பட்ட இடங்கள் மாத்திரம் கரையாது.
   



7. இப்போது வேஃபரை சூடிபடுத்தினால், கரையாத இடங்களில் இருக்கும் போட்டோ ரெசிஸ்டு கொஞ்சம் கெட்டியாகிவிடும் (அல்லது இறுகி விடும்). இது அவ்வளவு சுலபமாக ‘அசையாது’. இதற்கு ‘பேக்கிங்/ baking’ என்று சொல்லுவார்கள். இந்த இடத்தில் லித்தோ முடிவடைகிறது
   
   



8. அடுத்து, ஒரு உதாரணத்திற்கு, வேஃபர், பொருள் நீக்கும் இடத்திற்கு செல்வதாக வைத்துக்கொள்வோம். அங்கு, போட்டோ ரெசிஸ்டு இல்லாத இடத்தில் மட்டும்தான் பொருள் நீக்க அல்லது அரிக்கப்படும். இதனால் “குறிப்பிட்ட இடங்களில்’ மட்டும் பொருளை நீக்க முடியும்.
   



9. அதன் பிறகு, இந்த கெட்டியான போட்டோ ரெசிஸ்டை நல்ல கரைக்கும் திறன் கொண்ட திரவத்தை வைத்து கரைத்து எடுப்பார்கள். எப்படி நாம் சாம்பார், ரசத்திற்கு கறிவேப்பிலையை பயன்படுத்தி, வாசனை வந்ததும் சாப்பிடாமல், தூக்கி எறிந்து விடுகிறோமோ, அது போல, போட்டோ ரெசிஸ்டும், ‘உலர் நிலை அரித்தலில்' சில இடங்களை பாதுகாக்க பயன்படும். அதன் பின், போட்டோ ரெசிஸ்டுக்கு வேலை இல்லை. அதையும் தூக்கி எறிந்து விட வேண்டியதுதான்.

இவ்வாறே, ஒவ்வொரு தளத்திலும், எப்போதெல்லாம் (இந்த இடத்தில் மட்டும் பொருளை நீக்க வேண்டும் என்று) ‘குறிக்க’ அல்லது ‘வரையறுக்க’ வேண்டுமோ அப்போதெல்லாம் அதற்கான மாஸ்க் வைத்து லித்தோ உபயோகிக்கப் படுகின்றது. ஒரு ஐ.சி. செய்ய 30க்கும் மேற்பட்ட மாஸ்க்குகள் தேவைப்படும்.

இந்த இடத்தில் சில விட்டுப்போன விவரங்களைப் பார்க்கலாம். மேலே உள்ள வரைபடத்தில் ஒரு லென்ஸ் மட்டும் உதாரணத்திற்காக காண்பித்திருக்கிறோம். நடைமுறையில் லித்தோக் கருவியில் பல லென்ஸ்களும், விளக்கின் திறனை கட்டுப்படுத்த பல கருவிகளும், வேஃபர், மாஸ்க் மற்றும் லென்ஸ்களை மிகச்சரியாக நகர்த்தும் கருவிகளும் இருக்கும்.

லித்தோகிராபி முறை, அதில் உபயோகிக்கும் விளக்கைப்பொருத்து EUV (extreme ultra violet) ஈ.யூ.வீ. (மிகதொலைவுபுற ஊதாக் கதிர்கள்), DUV (deep ulta violet) டீ.யூ.வீ.( தொலைவு புற ஊதாக் கதிர்கள்) என்று வழங்கப்படும். இவற்றைத் தவிர X-Ray (எக்ஸ்-ரே) மற்றும் எலக்ட்ரான் கதிர்களைக் (electron beam) கொண்ட லித்தோகிராபி முறைகளும் ஆராய்ச்சி அளவில் உள்ளன.


லித்தோ முறையில் ஒளியானது வேஃபரில் பட்டு பிரதிபலித்து (reflect) திரும்பினால், நாம் எதிர்பார்த்தபடி மாஸ்க்கில் உள்ள அமைப்புகள் கீழே வராது. எனவே ஒளி பிரதிபலித்து வருவதைத் தடுக்க ‘பிரதிபலிப்பை தடுக்கும் படலம்’ (anti reflective coating) அல்லது ஆர்க் (ARC) என்ற வகை ரசாயனம் உபயோகிக்கப்படும். மிகச் சிறிய அளவில் (அதாவது 250 நே.மி.க்கு குறைவான அளவில்) உள்ள டிரான்ஸிஸ்டர் கேட் போன்ற அமைப்புகளுக்கு, மாஸ்க்கில் இருப்பது அப்படியே வேஃபருக்கு வராது. அருகருகில் பல டிரான்ஸிஸ்டர்கள் இருந்தால், ஒளி செல்லும் பாதை மாறுபடும். அதாவது, ஒளியானது செல்லும் பொழுது (diffraction) டைஃப்ராக்சன் மற்றும் (interference) இன்டெர்ஃபரன்ஸ் போன்ற விளைவுகளால், சில மாறுதல்கள் இருக்கும். இதை சரிக்கட்ட (optical proximity correction) ஆப்டிகல் ப்ராக்ஸிமிடி கரக்ச்ன் அல்லது (OPC) ஓ.பி.சி. என்ற முறை பயன்படுத்தப் படுகிறது. OPC/ஓ.பி.சி.ஐ “அருகருகில் செல்லும் ஒளிக்கற்றைகளை திருத்துதல்” என்று மொழி பெயர்க்கலாம்.

தவிர, (phase shift mask) ஃபேஸ் ஷிப்ட் மாஸ்க் அல்லது சுருக்கமாக (PSM) பி.எஸ்.எம். (இதை நிலை மாற்றிய மாஸ்க் என்று கூறலாம்) என்ற தொழில் நுட்பமும் பயன்படுத்தப் படுகிறது. இவற்றின் விவரங்களை இணைய தளத்தில் கூகிளில் காணலாம்.

லித்தோ முறையானது ஐ.சி. தயாரிப்பில் மிக மிக முக்கியமான படி (step) ஆகும். பல சமயங்களில், ஐ.சி.யை நல்ல முறையில் செய்ய முடியாமல் போவதற்கு, லித்தோ முறையில் வரும் கோளாறுகளே காரணம். மற்ற முறைகளில் கோளாறு வந்தால், சில சமயங்களில் கொஞ்சம் சரி செய்து கொள்ள வாய்ப்பு இருக்கலாம். உதாரணமாக, ஒரு பொருளை படிய வைக்கும்பொழுது கொஞ்சம் அதிகமாகப் படிய வைத்து விட்டால், அடுத்து அந்தப் பொருளை நீக்கும் பொழுது அதற்கு ஏற்ப அதிக நேரம் நீக்கி ‘சரிக்கட்டி’ கொள்ளலாம்.

ஆனால், லித்தோவில் மாஸ்க்கை சரியாக வைத்து நன்றாக ஃபோகஸ் செய்து, சரியான அளவு எக்ஸ்போஸ் செய்யாவிட்டால், ஐ.சி.யின் கதி அதோகதிதான்! இதில் குறையை ‘அரித்தலுக்கு’ முன் கண்டுபிடித்துவிட்டால், எல்லா போட்டோரெசிஸ்டையும் கழுவி, மறுபடி லித்தோவிற்கு முதலிலிருந்து அனுப்புவதுதான் ஒரேவழி. அரித்தலுக்கு பின் கண்டு பிடித்தால், வேஃபரைத் தூக்கி போட்டு விடுவதுதான் பெரும்பாலும் வழி.

ஐ.சி. தயாரிக்கத் தேவைப்படும் கருவிகளைத் தயார் செய்யும் நிறுவனங்களில், சில கருவிகளை ஏற்றுமதி செய்ய அந்தந்த நாட்டு அரசாங்கம் கட்டுப்பாடு (control) அல்லது தடை (ban) விதித்திருக்கும். ஆனால் சில சமயங்களில் அந்த தடைகள் பயனற்றதாகிவிடும். எடுத்துக்காட்டாக, சைனாவில் ஒரு ஐ.சி. தயாரிக்கும் தொழிற்சாலைக்கு 65 நே.மீ.க்கு தகுந்த ‘லித்தோ கருவி/litho equipment’ தேவை என்று வைத்துக்கொள்வோம். இக்கருவியை அமெரிக்காவில் உள்ள நிறுவனங்கள் தயாரிக்கும். ஆனால் அமெரிக்க நிறுவனங்கள் இந்தக் கருவியை சைனாவிற்கு ஏற்றுமதி செய்ய, அமெரிக்க அரசாங்கம் கட்டுப்பாட்டு விதித்து இருக்கும். அதே சமயம், சற்று திறன் குறைந்த (அதாவது 250 நே.மீ. செய்யத்தகுந்த) மற்றும் விலை குறைந்த கருவியை அமெரிக்காவிலிருந்து சைனாவிற்கு ஏற்றுமதி செய்ய எந்தக் கட்டுப்பாடும் இருக்காது.

இதை பயன்படுத்தி அமெரிக்க நிறுவனம், 65 நே.மீ. கருவியை, 250 நே.மீ.செய்யத்தகுந்த கருவி என்று சைனாவில் உள்ள ஐ.சி. தொழிற்சாலைக்கு (குறைந்த விலைக்கு) விற்று விடுவார்கள். 250 நே.மீ. செய்யக் கூடிய கருவியை விட 65 நே.மீ. செய்யும் கருவியி விலை அதிகமாக இருக்கும். இங்கே சிறிய எண்ணிற்கு தான் மதிப்பு அதிகம். இந்தக் கருவிகளின் திறனை (அதாவது ஒரு கருவி 65 நே.மீ கருவியா அல்லது 250 நே.மீ. கருவியா என்று ) சும்மா பார்த்து நிர்ணயிக்க முடியாது. திறமை வாய்ந்த தொழில் நுட்ப வல்லுனர்கள் பல பரிசோதனைகள் செய்தபின்னால் மட்டுமே இவற்றின் திறனை நிர்ணயிக்க முடியும். எனவே பெரும்பாலும் இவற்றை வாங்கும் அல்லது விற்கும் நிறுவனங்களின் சொல்லை நம்பவேண்டிய நிலையில் அரசாங்களும் இருக்கின்றன.

இவ்வாறு குறைந்த விலைக்கு விற்றால், கருவி விற்கும் நிறுவனத்திற்கு நஷ்டம் ஏற்படுமே? மீதிப் பணத்தை annual maintenance contract (AMC) என்றோ, service contract என்றோ ‘எழுதப்படாத அக்ரீமெண்ட்’ மூலம் வாங்கி விடுவார்கள். இது போன்ற குறுக்கு வழிகள் மூலம் சில கட்டுப்பாடுகளையும் மீறி வியாபாரம் நடக்கிறது. சில சமயங்களில் அரசாங்க விதிமுறைகளும் காலத்திற்கேற்ப உடனுக்குடன் மாறுவதில்லை என்பதையும் மறுக்க முடியாது.

சுருக்கமாக/Summary: லித்தோகிராபி என்பது ஐ.சி. தயாரிப்பில் மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. ஒவ்வொரு தளத்திலும், எங்கு பொருள் நீக்கப்படலாம் அல்லது மாசு சேர்க்கப்படலாம் என்பதை வரையறுக்கும் முறையே லித்தோ ஆகும். இந்த முறை ஏறக்குறைய போட்டோ எடுப்பதைப் பின்பற்றியது. இதில் லே-அவுட்டிலிருந்து மாஸ்க் தயாரிக்கப்படும். மாஸ்க்கை உபயோகப்படுத்தி பல வேஃபர்களில் ஐ.சி.க்கள் தயாரிக்கப்படும். இம்முறையில் சமீப காலத்தில் ஆர்க், ஓ.பி.சி. , பி.எஸ்.எம். போன்ற புதிய தொழில் நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

அடுத்த பதிவில், பொருளைப் படிய வைக்கும் முறையைப் பற்றி பார்ப்போம்.