प्रकाश प्रतिरोध की व्यापक समझ

फोटोरेसिस्ट की व्यापक समझ

फोटोरेसिस्ट, जिसे फोटोरेसिस्ट के नाम से भी जाना जाता है, एक मिश्रित तरल है जो प्रकाश के प्रति संवेदनशील होता है। इसके घटकों में शामिल हैं: फोटोइनिशिएटर (फोटोसेंसिटाइज़र, फोटोएसिड जनरेटर सहित), फोटोरेसिस्ट राल, मोनोमर, विलायक और अन्य योजक। फोटोरेसिस्ट फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया, एक्सपोजर, विकास और अन्य फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियाओं के माध्यम से संसाधित किए जाने वाले सब्सट्रेट को मास्क (मास्क) से आवश्यक महीन पैटर्न स्थानांतरित कर सकता है। उपयोग परिदृश्य के आधार पर, यहां संसाधित किया जाने वाला सब्सट्रेट एक एकीकृत सर्किट सामग्री, एक डिस्प्ले पैनल सामग्री या एक मुद्रित सर्किट बोर्ड हो सकता है।

तीसरे पक्ष के संगठन, झियान कंसल्टिंग के आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक फोटोरेसिस्ट बाजार का आकार 2019 में लगभग 9 बिलियन अमेरिकी डॉलर होने की उम्मीद है, जिसमें 2010 से सितंबर 2020 तक लगभग 5.4% की सीएजीआर है।यह उम्मीद की जा रही है कि वैश्विक फोटोरेसिस्ट बाजार का आकार 2022 तक 10 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक हो जाएगा।फोटोरेसिस्ट को उनके अनुप्रयोग क्षेत्रों के अनुसार पीसीबी फोटोरेसिस्ट, डिस्प्ले पैनल फोटोरेसिस्ट, सेमीकंडक्टर फोटोरेसिस्ट और अन्य फोटोरेसिस्ट में वर्गीकृत किया जा सकता है। वैश्विक बाजार में विभिन्न प्रकार के फोटोरेसिस्ट की बाजार संरचना अपेक्षाकृत संतुलित है, और विशिष्ट अनुपात नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया जा सकता है।

वैश्विक फोटोरेसिस्ट बाजार संरचना झियान कंसल्टिंग के डेटा से यह भी पता चलता है कि सेमीकंडक्टर, डिस्प्ले पैनल और पीसीबी उद्योगों के पूर्व की ओर बढ़ने की प्रवृत्ति से लाभ उठाते हुए,चीन की स्थानीय फोटोरेसिस्ट आपूर्ति की वार्षिक वृद्धि दर 2011 से 2020 तक 11% तक पहुंच गई, जो वैश्विक औसत वृद्धि दर 5% से अधिक है।वर्तमान में, चीन के स्थानीय फोटोरेसिस्ट का उपयोग मुख्य रूप से पीसीबी के लिए किया जाता है, और फ्लैट पैनल डिस्प्ले और सेमीकंडक्टर के लिए फोटोरेसिस्ट की आपूर्ति बहुत कम अनुपात में होती है। चीन की स्थानीय फोटोरेसिस्ट कंपनियों की उत्पादन संरचना को चित्र में दिखाया जा सकता है।

चीन की स्थानीय फोटोरेसिस्ट कंपनियों की उत्पादन संरचना

फोटोरेसिस्ट वर्गीकरण फ्लैट पैनल डिस्प्ले उद्योग मेंउपयोग किए जाने वाले मुख्य फोटोरेसिस्ट रंग और काले फोटोरेसिस्ट, एलसीडी टच स्क्रीन के लिए फोटोरेसिस्ट, टीएफटी-एलसीडी पॉजिटिव फोटोरेसिस्ट आदि हैं। फोटोलिथोग्राफी और नक़्क़ाशी उत्पादन प्रक्रिया में, फोटोरेसिस्ट क्रिस्टल फिल्म की सतह पर लेपित होते हैं, और मास्क (मुखौटा) पर पैटर्न मास्क के अनुरूप एक ज्यामितीय पैटर्न बनाने के लिए एक्सपोजर, विकास और नक़्क़ाशी प्रक्रियाओं के माध्यम से फिल्म में स्थानांतरित किया जाता है।

पीसीबी उद्योग में, मुख्यउपयोग किए जाने वाले फोटोरेसिस्ट हैं ड्राई फिल्म फोटोरेसिस्ट, वेट फिल्म फोटोरेसिस्ट, फोटोसेंसिटिव सोल्डर रेजिस्ट इंक, आदि। ड्राई फिल्म एक विशेष फिल्म है जिसे एक्सपोज़र और डेवलपमेंट के लिए उपचारित कॉपर-क्लैड बोर्ड से जोड़ा जाता है; वेट फिल्म और फोटो-इमेजिंग सोल्डर रेजिस्ट इंक को कॉपर-क्लैड बोर्ड पर लेपित किया जाता है और सूखने के बाद एक्सपोज़ और डेवलप किया जाता है। ड्राई फिल्म और वेट फिल्म प्रत्येक के अपने-अपने फायदे हैं। आम तौर पर, वेट फिल्म फोटोरेसिस्ट में ड्राई फिल्म की तुलना में उच्च रिज़ॉल्यूशन और कम कीमत होती है, और यह ड्राई फिल्म फोटोरेसिस्ट के कुछ बाज़ारों की जगह ले रही है।

एलसीडी स्क्रीन के लिए रंग फिल्टर फिल्म का निर्माण रंग फोटोरेसिस्ट पर निर्भर करता है।अर्धचालक एकीकृत परिपथ विनिर्माण उद्योग में, जी-लाइन फोटोरेसिस्ट, आई-लाइन फोटोरेसिस्ट, केआरएफ फोटोरेसिस्ट, एआरएफ फोटोरेसिस्ट, आदि मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं। बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट की विनिर्माण प्रक्रिया में, सिलिकॉन वेफर्स को आम तौर पर दस से अधिक बार फोटोलिथोग्राफी के अधीन किया जाता है। प्रत्येक फोटोलिथोग्राफी और नक़्क़ाशी प्रक्रिया में, फोटोरेसिस्ट को प्री-बेकिंग, कोटिंग, प्री-बेकिंग, अलाइनमेंट, एक्सपोज़र, पोस्ट-बेकिंग, डेवलपमेंट और नक़्क़ाशी से गुज़रना चाहिए ताकि मास्क (मास्क) पर पैटर्न को सिलिकॉन वेफ़र में स्थानांतरित किया जा सके।फोटोसेंसिटिव सोल्डर मास्क स्याही का उपयोग पीसीबी के लिए किया जाता है फोटोरेसिस्ट एकीकृत सर्किट निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण सामग्री है। फोटोरेसिस्ट की गुणवत्ता और प्रदर्शन एकीकृत सर्किट के प्रदर्शन, उपज और विश्वसनीयता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक हैं। फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया की लागत पूरी चिप निर्माण प्रक्रिया का लगभग 35% है, और समय की खपत पूरी चिप प्रक्रिया का लगभग 40% -50% है। फोटोरेसिस्ट सामग्री आईसी निर्माण सामग्री की कुल लागत का लगभग 4% है, और बाजार बहुत बड़ा है। इसलिए, फोटोरेसिस्ट सेमीकंडक्टर एकीकृत सर्किट निर्माण के लिए मुख्य सामग्री है।

सकारात्मक फोटोरेसिस्ट विकास का योजनाबद्ध आरेखप्रदर्शन प्रभाव के अनुसारफोटोरेसिस्ट को सकारात्मक फोटोरेसिस्ट और नकारात्मक फोटोरेसिस्ट में विभाजित किया जा सकता है। विकास के दौरान नकारात्मक फोटोरेसिस्ट द्वारा बनाया गया पैटर्न मास्क (मुखौटा) के विपरीत होता है; सकारात्मक फोटोरेसिस्ट द्वारा बनाया गया पैटर्न मास्क के समान होता है। दोनों की उत्पादन प्रक्रिया मूल रूप से एक जैसी है, और अंतर मुख्य कच्चे माल में है।

नकारात्मक फोटोरेसिस्ट विकास का योजनाबद्ध आरेखरासायनिक संरचना के अनुसारफोटोरेसिस्ट को फोटोपॉलीमराइजेशन प्रकार, फोटोडेकंपोजिशन प्रकार, फोटोक्रॉसलिंकिंग प्रकार और रासायनिक प्रवर्धन प्रकार में विभाजित किया जा सकता है। फोटोपॉलीमराइजेशन प्रकार के फोटोरेसिस्ट प्रकाश की क्रिया के तहत मुक्त कणों को उत्पन्न करने के लिए ओलेफिन मोनोमर्स का उपयोग करते हैं, आगे मोनोमर पोलीमराइजेशन शुरू करते हैं, और अंत में पॉलिमर उत्पन्न करते हैं।

फोटोपॉलीमराइजेशन प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध आरेख। फोटोडिकंपोजेबल फोटोरेसिस्ट फोटोसेंसिटाइज़र के रूप में डायज़ोक्विनोन यौगिकों (DQN) युक्त सामग्रियों का उपयोग करता है। प्रकाश के संपर्क में आने के बाद, फोटोडिकंपोज़िशन प्रतिक्रिया होती है और इसे सकारात्मक फोटोरेसिस्ट में बनाया जा सकता है। फोटोक्रॉस-लिंकिंग फोटोरेसिस्ट पॉलीविनाइल लॉरेट और अन्य प्रकाश संवेदनशील सामग्रियों का उपयोग करता है। प्रकाश की क्रिया के तहत, यह एक अघुलनशील नेटवर्क संरचना बनाता है, जो एक संक्षारण-रोधी भूमिका निभाता है और इसे नकारात्मक फोटोरेसिस्ट में बनाया जा सकता है।

फोटोडिकंपोज़िशन प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध आरेख सेमीकंडक्टर एकीकृत सर्किट लिथोग्राफी तकनीक ने डीप अल्ट्रावॉयलेट (DUV) प्रकाश स्रोत का उपयोग करना शुरू करने के बाद, रासायनिक प्रवर्धन (CAR) तकनीक धीरे-धीरे उद्योग अनुप्रयोगों की मुख्यधारा बन गई। रासायनिक प्रवर्धन फोटोरेसिस्ट तकनीक में, राल पॉलीइथिलीन है जो रासायनिक समूहों द्वारा संरक्षित है और इसलिए इसे भंग करना मुश्किल है। रासायनिक प्रवर्धन फोटोरेसिस्ट एक फोटोइनिशिएटर के रूप में फोटोएसिड जनरेटर (PAG) का उपयोग करता है।

फोटोक्रॉसलिंकिंग प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध आरेख जब फोटोरेसिस्ट को उजागर किया जाता है, तो उजागर क्षेत्र में फोटोएसिड जनरेटर (पीएजी) एक एसिड का उत्पादन करेगा। यह एसिड राल के सुरक्षात्मक समूह को हटाने के लिए पोस्ट-हीट बेकिंग प्रक्रिया के दौरान उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, जिससे राल को घुलना आसान हो जाता है। रासायनिक प्रवर्धन फोटोरेसिस्ट की एक्सपोज़र गति DQN फोटोरेसिस्ट की तुलना में 10 गुना है, और इसमें गहरे पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के लिए अच्छी ऑप्टिकल संवेदनशीलता है, और इसमें उच्च कंट्रास्ट और उच्च रिज़ॉल्यूशन के फायदे हैं।

रासायनिक प्रवर्धन प्रकाश प्रतिक्रिया का योजनाबद्ध आरेखएक्सपोज़र तरंगदैर्ध्य के अनुसार,फोटोरेसिस्ट को पराबैंगनी फोटोरेसिस्ट (300 ~ 450 एनएम), डीप पराबैंगनी फोटोरेसिस्ट (160 ~ 280 एनएम), चरम पराबैंगनी फोटोरेसिस्ट (ईयूवी, 13.5 एनएम), इलेक्ट्रॉन बीम फोटोरेसिस्ट, आयन बीम फोटोरेसिस्ट, एक्स-रे फोटोरेसिस्ट आदि में विभाजित किया जा सकता है। अलग-अलग एक्सपोजर तरंगदैर्ध्य वाले फोटोरेसिस्ट अलग-अलग फोटोलिथोग्राफी सीमा संकल्पों पर लागू होते हैं। आम तौर पर, जब एक ही प्रक्रिया विधि का उपयोग किया जाता है, तो तरंगदैर्ध्य जितना छोटा होता है, प्रसंस्करण संकल्प उतना ही बेहतर होता है।

फोटोरेसिस्ट वर्गीकरण का सारांशफोटोरेसिस्ट अर्धचालक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की उन्नति के लिए "ईंधन" है।एकीकृत परिपथ निर्माण के क्षेत्र में, यदि फोटोलिथोग्राफी मशीन प्रक्रिया प्रौद्योगिकी की उन्नति को बढ़ावा देने वाला "इंजन" है, तो फोटोरेसिस्ट इस "इंजन" का "ईंधन" है। नीचे दिया गया चित्र दिखाता है कि NMOS ट्रांजिस्टर की निर्माण प्रक्रिया में फोटोरेसिस्ट कैसे काम करता है। NMOS ट्रांजिस्टर सेमीकंडक्टर प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले एकीकृत परिपथ संरचनाओं में से एक हैं।

NMOS ट्रांजिस्टर एकीकृत सर्किट संरचना की विनिर्माण प्रक्रिया ऐसे विशिष्ट उदाहरण में, चरण 1 में हरा भाग फोटोरेजिस्ट की एक परत के साथ लेपित पॉलीसिलिकॉन सामग्री के लाल भाग को दर्शाता है। चरण 2 की फोटोलिथोग्राफी एक्सपोजर प्रक्रिया में, ब्लैक मास्क शील्डिंग रेंज के बाहर फोटोरेजिस्ट को फोटोलिथोग्राफी प्रकाश स्रोत द्वारा विकिरणित किया जाता है, और रासायनिक गुणों को बदल दिया जाता है, जो चरण 3 में गहरे हरे रंग के रूप में प्रकट होता है। चरण 4 में, विकास के बाद, केवल फोटोरेजिस्ट सामग्री को लाल रंग से दर्शाए गए पॉलीसिलिकॉन सामग्री के ऊपर छोड़ दिया जाता है, जहां इसे पहले मास्क द्वारा परिरक्षित किया गया था। नतीजतन, मास्क (मास्क) पर पैटर्न पॉलीसिलिकॉन सामग्री में स्थानांतरित हो जाता है, जिससे "फोटोलिथोग्राफी" प्रक्रिया पूरी हो जाती है।बाद के चरण 5 से 7 में, "फोटोलिथोग्राफी" प्रक्रिया द्वारा पॉलीसिलिकॉन सामग्री पर छोड़े गए फोटोरेसिस्ट पैटर्न के आधार पर, "पॉलीसिलिकॉन परत नक़्क़ाशी", "फोटोरेसिस्ट सफाई" और "एन + आयन आरोपण" प्रक्रियाएं संयुक्त रूप से एक NMOS ट्रांजिस्टर का निर्माण पूरा करती हैं। उपरोक्त चित्र के चरण 1 में फोटोरेसिस्ट कोटिंग प्रक्रिया भी एक महत्वपूर्ण अर्धचालक प्रक्रिया है। इसका उद्देश्य वेफर की सतह पर एक पतली, समान और दोष-रहित फोटोरेसिस्ट फिल्म स्थापित करना है। आम तौर पर, फोटोरेसिस्ट फिल्म की मोटाई 0.5um से 1.5um तक होती है, और मोटाई की त्रुटि प्लस या माइनस 0.01um के भीतर होनी चाहिए। सेमीकंडक्टर फोटोरेसिस्ट कोटिंग की मुख्य विधि स्पिन कोटिंग विधि है, जिसे विशेष रूप से स्थिर स्पिन विधि और गतिशील स्प्रे विधि में विभाजित किया जा सकता है।

स्थैतिक स्पिन कोटिंग प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेखस्थैतिक स्पिन विधि:सबसे पहले, फोटोरेसिस्ट को ग्लू डिस्पेंसिंग हेड के माध्यम से सिलिकॉन वेफर के केंद्र में जमा किया जाता है, फिर फोटोरेसिस्ट को कम गति वाले रोटेशन द्वारा फैलाया जाता है, और फिर उच्च गति वाले रोटेशन द्वारा अतिरिक्त फोटोरेसिस्ट को हिलाया जाता है। उच्च गति रोटेशन प्रक्रिया के दौरान, फोटोरेसिस्ट में विलायक का हिस्सा वाष्पित हो जाएगा। इस प्रक्रिया को नीचे दिए गए चित्र में दिखाया जा सकता है।

योग्य और अयोग्य स्थैतिक कोटिंग प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख स्थैतिक कोटिंग विधि में फोटोरेसिस्ट संचय की मात्रा बहुत महत्वपूर्ण है। यदि मात्रा बहुत छोटी है, तो फोटोरेसिस्ट सिलिकॉन वेफर को पूरी तरह से कवर नहीं कर पाएगा। यदि मात्रा बहुत बड़ी है, तो फोटोरेसिस्ट सिलिकॉन वेफर के किनारे पर जमा हो जाएगा या सिलिकॉन वेफर के पीछे भी बह जाएगा, जिससे प्रक्रिया की गुणवत्ता प्रभावित होगी।गतिशील छिड़काव विधि:जैसे-जैसे सिलिकॉन वेफ़र का आकार बड़ा होता जाता है, स्टैटिक कोटिंग अब नवीनतम सिलिकॉन वेफ़र प्रसंस्करण आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकती है। स्टैटिक स्पिनिंग विधि की तुलना में, डायनेमिक स्प्रेइंग विधि उस समय कम गति से घूमना शुरू कर देती है जब फोटोरेसिस्ट को सिलिकॉन वेफ़र पर डाला जाता है ताकि फोटोरेसिस्ट को शुरू में फैलने में मदद मिल सके।

गतिशील छिड़काव कोटिंग प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख। यह विधि अधिक समान फोटोरेजिस्ट प्रसार बनाने के लिए फोटोरेजिस्ट की एक छोटी मात्रा का उपयोग कर सकती है, और अंत में एक फोटोरेजिस्ट फिल्म बना सकती है जो उच्च गति रोटेशन द्वारा मोटाई और एकरूपता आवश्यकताओं को पूरा करती है।

आईसी एकीकरण के सुधार के साथ, दुनिया में एकीकृत सर्किट की प्रक्रिया प्रौद्योगिकी स्तर माइक्रोन स्तर, सबमाइक्रोन स्तर, गहरे सबमाइक्रोन स्तर से नैनोमीटर चरण में प्रवेश कर चुका है। एकीकृत सर्किट लाइन की चौड़ाई में निरंतर कमी की प्रवृत्ति ने लिथोग्राफी सहित अर्धचालक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी के लिए नई चुनौतियां ला दी हैं। अर्धचालक प्रक्रिया की लिथोग्राफी प्रक्रिया में, एकीकृत सर्किट लाइन की चौड़ाई का अभिलक्षणिक आकार रेले सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है जैसा कि दाईं ओर दिखाया गया है: CD= k1*λ/NA

रेले सूत्र में प्रत्येक पैरामीटर का अर्थ CD (क्रिटिकल डायमेंशन) एकीकृत सर्किट प्रक्रिया में विशेषता आकार का प्रतिनिधित्व करता है; k1 रेले स्थिरांक है, जो लिथोग्राफी प्रणाली में प्रक्रिया और सामग्री के बीच संबंध गुणांक है; λ एक्सपोजर वेवलेंथ है, और NA (न्यूमेरिकल एपर्चर) लिथोग्राफी मशीन के एपर्चर मान का प्रतिनिधित्व करता है। इसलिए, लिथोग्राफी मशीन को छोटे विशेषता आकारों के साथ एकीकृत सर्किट का निर्माण करने के लिए रेले स्थिरांक और एक्सपोजर वेवलेंथ को कम करने और एपर्चर आकार को बढ़ाने की आवश्यकता होती है। उनमें से, एक्सपोजर वेवलेंथ को कम करना लिथोग्राफी मशीन द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रकाश स्रोत और फोटोरेसिस्ट सामग्री से अत्यधिक संबंधित है। ऐतिहासिक रूप से, लिथोग्राफी मशीन द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य ने एकीकृत सर्किट के महत्वपूर्ण आकार के साथ समकालिक रूप से सिकुड़ने की प्रवृत्ति दिखाई है।1980 के दशक में, अर्धचालक विनिर्माण की मुख्यधारा प्रक्रिया का आकार 1.2um (1200nm) और 0.8um (800nm) के बीच था।उस समय, 436nm तरंग दैर्ध्य वाले लिथोग्राफी प्रकाश स्रोतों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। 1990 के दशक के पूर्वार्द्ध में, जैसे-जैसे अर्धचालक निर्माण की प्रक्रिया का आकार 0.5um (500nm) और 0.35um (350nm) की ओर विकसित हुआ, लिथोग्राफी ने 365nm तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश स्रोतों का उपयोग करना शुरू कर दिया। 436nm और 365nm प्रकाश स्रोत उच्च दबाव वाले पारा लैंप में सबसे अधिक ऊर्जा और सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य वाली दो वर्णक्रमीय रेखाएं हैं। उच्च दबाव वाले पारा लैंप की तकनीक परिपक्व है, इसलिए इसे पहली बार लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया गया था। लिथोग्राफी के लिए एक लघु-तरंग दैर्ध्य, उच्च-ऊर्जा प्रकाश स्रोत का उपयोग करना फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करना और लिथोग्राफी रिज़ॉल्यूशन में सुधार करना आसान है।जी-लाइन और आई-लाइन दोनों फोटोरेसिस्ट मुख्य रेजिन के रूप में रैखिक फेनोलिक घटकों और फोटोसेंसिटाइज़र के रूप में डायज़ोनफ्थोक्विनोन घटकों (DQN सिस्टम) का उपयोग करते हैं। अप्रकाशित DQN घटक अवरोधक के रूप में कार्य करते हैं, जो डेवलपर में फोटोरेसिस्ट के विघटन दर को दस गुना या उससे अधिक तक कम कर सकते हैं। एक्सपोजर के बाद, डायज़ोनफ्थोक्विनोन (DQN) समूह एनोन में परिवर्तित हो जाता है, और जब पानी के संपर्क में आता है, तो यह आगे इंडोल हाइड्रॉक्सी एसिड में परिवर्तित हो जाता है, जिसे तब हटाया जा सकता है जब उजागर क्षेत्र को तनु क्षारीय पानी से विकसित किया जाता है। नतीजतन, उजागर फोटोरेसिस्ट डेवलपर में घुल जाएगा और हटा दिया जाएगा, जबकि अप्रकाशित फोटोरेसिस्ट भाग बरकरार रहेगा। हालांकि जी-लाइन फोटोरेसिस्ट और आई-लाइन फोटोरेसिस्ट में उपयोग किए जाने वाले घटक समान हैं, उनके रेजिन और फोटोसेंसिटाइज़र में माइक्रोस्ट्रक्चर में परिवर्तन होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग रिज़ॉल्यूशन होते हैं।जी-लाइन फोटोरेसिस्ट 0.5um (500nm) या उससे ज़्यादा आकार वाले एकीकृत सर्किट के लिए उपयुक्त है, जबकि i-लाइन फोटोरेसिस्ट का इस्तेमाल 0.35um (350nm) से 0.5um (500nm) आकार वाले एकीकृत सर्किट के लिए किया जाता है। इसके अलावा, दोनों फोटोरेसिस्ट का इस्तेमाल एलसीडी फ्लैट पैनल डिस्प्ले जैसे बड़े इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों के उत्पादन में किया जा सकता है।

1990 के दशक के उत्तरार्ध में, मूर के नियम के मार्गदर्शन का अनुसरण करते हुए, अर्धचालक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी का आकार 0.35um (350nm) से नीचे तक सिकुड़ने लगा।, इस प्रकार उच्च-रिज़ॉल्यूशन लिथोग्राफी तकनीक की आवश्यकता होती है। गहरी पराबैंगनी प्रकाश को इसके छोटे तरंग दैर्ध्य और छोटे विवर्तन प्रभाव की वजह से उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। KrF और ArF जैसे दुर्लभ गैस हैलाइड एक्साइमर उत्तेजित अवस्था लेजर प्रकाश स्रोतों पर अनुसंधान के विकास के साथ, 248nm (KrF) और 193nnm (ArF) लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकियां परिपक्व हो गई हैं और व्यावहारिक उपयोग में आ गई हैं। हालांकि, गहरी पराबैंगनी प्रकाश बैंड पर DQN सिस्टम फोटोरेसिस्ट के मजबूत अवशोषण प्रभाव के कारण, लिथोग्राफी गैसों के रूप में KrF और ArF द्वारा उत्पन्न प्रकाश DQN फोटोरेसिस्ट में प्रवेश नहीं कर सकता है, जिसका अर्थ है कि लिथोग्राफी रिज़ॉल्यूशन गंभीर रूप से प्रभावित होगा।CAR प्रौद्योगिकी प्रणाली में, फोटोरेसिस्ट में फोटोइनिशिएटर एक्सपोजर के बाद डेवलपर में फोटोरेसिस्ट की घुलनशीलता को सीधे नहीं बदलता है, बल्कि एसिड का उत्पादन करता है। बाद की थर्मल बेकिंग प्रक्रिया के उच्च तापमान वाले वातावरण में, एक्सपोजर द्वारा उत्पादित एसिड डेवलपर में फोटोरेसिस्ट की घुलनशीलता को बदलने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। इसलिए, CAR प्रौद्योगिकी प्रणाली के तहत फोटोइनिशिएटर को फोटोएसिड एजेंट भी कहा जाता है। चूंकि CAR फोटोरेसिस्ट के फोटोएसिड एजेंट द्वारा उत्पादित एसिड एक्सपोजर प्रक्रिया के दौरान खुद का उपभोग नहीं करता है, बल्कि केवल उत्प्रेरक के रूप में मौजूद होता है, इसलिए एसिड की थोड़ी मात्रा प्रभावी भूमिका निभाना जारी रख सकती है। CAR फोटोरेसिस्ट अत्यधिक प्रकाश संवेदनशील है और इसे गहरी पराबैंगनी विकिरण से बहुत कम ऊर्जा अवशोषित करने की आवश्यकता होती है, जो फोटोलिथोग्राफी की दक्षता को बहुत बढ़ाता है। CAR फोटोरेसिस्ट की एक्सपोजर स्पीड DQN फोटोरेसिस्ट की लगभग 10 गुना है।

1990 के दशक के उत्तरार्ध से, लिथोग्राफी प्रकाश स्रोतों ने 248nm KrF लेज़रों का उपयोग करना शुरू कर दिया है; और 2000 के दशक से, लिथोग्राफी ने प्रकाश स्रोतों के रूप में 193nm तरंगदैर्ध्य ArF एक्साइमर लेज़रों का उपयोग करना शुरू कर दिया है। तब से लेकर आज तक, लगभग 20 वर्षों तक,193nm तरंगदैर्ध्य ArF एक्साइमर लेजर अर्धचालक प्रक्रियाओं के क्षेत्र में सबसे विश्वसनीय और व्यापक रूप से प्रयुक्त लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत रहा है।आम तौर पर, KrF (248nm) फोटोरेसिस्ट पॉली (पी-हाइड्रॉक्सीस्टाइरीन) और इसके व्युत्पन्नों को फिल्म बनाने वाले रेजिन के रूप में और सल्फोनियम आयोडोनियम लवण और सल्फोनियम लवण को फोटोएसिड एजेंट के रूप में उपयोग करते हैं; जबकि ArF (193nm) फोटोरेसिस्ट ज्यादातर पॉलीमेथैक्रिलेट व्युत्पन्न, साइक्लोओलेफिन-मैलिक एनहाइड्राइड कॉपोलिमर, साइक्लिक पॉलिमर आदि को फिल्म बनाने वाले रेजिन के रूप में उपयोग करते हैं; रासायनिक संरचना कारणों से, Arf (193nm) फोटोरेसिस्ट को KrF (248nm) फोटोरेसिस्ट की तुलना में अधिक संवेदनशील फोटोएसिड एजेंट की आवश्यकता होती है। हालाँकि 2007 से कम तरंग दैर्ध्य वाली कुछ एक्साइमर लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकियाँ उभरी हैं, लेकिन इन बैंडों में विकिरण लिथोग्राफी लेंस जैसे ऑप्टिकल पदार्थों द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाता है, जिससे ये पदार्थ गर्मी के कारण फैल जाते हैं और ठीक से काम नहीं कर पाते हैं।कुछ ऑप्टिकल सामग्री जो इन बैंड में विकिरण के साथ ठीक से काम कर सकती हैं, जैसे कि कैल्शियम फ्लोराइड (फ्लोराइट), लंबे समय से उच्च लागत वाली हैं। इमर्शन लिथोग्राफी और मल्टीपल एक्सपोज़र जैसी नई तकनीकों के उद्भव के साथ, 193nm तरंग दैर्ध्य ArF लिथोग्राफी प्रणाली ने पिछले 65nm रिज़ॉल्यूशन की अड़चन को तोड़ दिया है, इसलिए ArF लिथोग्राफी तकनीक अभी भी 45nm और 10nm के बीच सेमीकंडक्टर प्रक्रिया प्रौद्योगिकी में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। लिथोग्राफी

प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकी विकसित होती हैविसर्जन लिथोग्राफी; शुष्क लिथोग्राफी में, जो विसर्जन लिथोग्राफी के विपरीत है, लिथोग्राफी लेंस और फोटोरेसिस्ट के बीच हवा होती है। फोटोरेसिस्ट सीधे प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है और एक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया से गुजरता है। विसर्जन लिथोग्राफी में, लिथोग्राफी लेंस और फोटोरेसिस्ट के बीच एक विशिष्ट तरल होता है। ये तरल पदार्थ शुद्ध पानी या अन्य मिश्रित तरल पदार्थ हो सकते हैं। जब लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित विकिरण इन तरल पदार्थों से होकर गुजरता है, तो यह अपवर्तित हो जाता है और तरंगदैर्ध्य छोटा हो जाता है। इस तरह, प्रकाश स्रोत को न बदलने के आधार पर, कम तरंगदैर्ध्य वाले पराबैंगनी प्रकाश को फोटोरेसिस्ट पर प्रक्षेपित किया जाता है, जो फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के रिज़ॉल्यूशन को बेहतर बनाता है। नीचे दिया गया बायाँ चित्र एक विशिष्ट विसर्जन लिथोग्राफी प्रणाली दिखाता है। एक विशिष्ट विसर्जन लिथोग्राफी प्रणाली

दोगुना हो जाता हैलिथोग्राफी; डबल लिथोग्राफी का मतलब है दो लिथोग्राफी द्वारा प्रसंस्करण संकल्प को दोगुना करना। इस लक्ष्य को प्राप्त करने का एक तरीका प्रसंस्करण संकल्प को बेहतर बनाने के लिए पहली लिथोग्राफी के बाद दूसरी लिथोग्राफी के लिए एक ही मास्क का अनुवाद करना है। नीचे दिया गया दाहिना चित्र ऐसी ही एक प्रक्रिया को दर्शाता है। नीचे दिए गए चित्र के मध्य दाईं ओर डबल लिथोग्राफी दो कोटिंग्स, दो लिथोग्राफी और दो नक्काशी करती है। फोटोरेसिस्ट तकनीक की उन्नति के साथ, एक डबल लिथोग्राफी प्रक्रिया जिसमें केवल एक कोटिंग, दो लिथोग्राफी और एक नक्काशी की आवश्यकता होती है, संभव हो गई है।

डबल लिथोग्राफी प्रसंस्करण संकल्प को दोगुना कर देती है विसर्जन लिथोग्राफी और डबल लिथोग्राफी तकनीकें 193nm तरंग दैर्ध्य ArF लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत को बदले बिना प्रसंस्करण संकल्प को 10nm के क्रम तक धकेलती हैं। इसी समय, इन दोनों तकनीकों ने फोटोरेसिस्ट के लिए नई आवश्यकताओं को भी सामने रखा है। विसर्जन प्रक्रिया में, फोटोरेसिस्ट को विसर्जन तरल के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करनी चाहिए या बाहर नहीं निकलना चाहिए और फैलना चाहिए, जो फोटोरेसिस्ट को और फोटोलिथोग्राफी लेंस को नुकसान पहुंचाएगा। दूसरे, फोटोरेसिस्ट का अपवर्तनांक लेंस, तरल और शीर्ष कोटिंग से अधिक होना चाहिए। इसलिए, फोटोरेसिस्ट में मुख्य राल का अपवर्तनांक आम तौर पर 1.9 से ऊपर होना चाहिए। इसके बाद, विसर्जन तरल में विसर्जन और उसके बाद की बेकिंग प्रक्रिया के दौरान फोटोरेसिस्ट को विकृत नहीं होना चाहिए, जो प्रसंस्करण सटीकता को प्रभावित करेगा। अंत में, जब विसर्जन प्रक्रिया का लक्ष्य संकल्प 10nm के करीब होता है, तो फोटोरेसिस्ट के कई प्रदर्शन संकेतकों के व्यापार-नापसंद अधिक कड़े होंगे।इमर्शन ArF फोटोरेसिस्ट तैयार करने की कठिनाई शुष्क ArF फोटोरेसिस्ट की तुलना में अधिक है, जो 45nm से अधिक रिज़ॉल्यूशन वाले ArF फोटोलिथोग्राफी प्रसंस्करण की कुंजी में से एक है।

अयोग्य दोहरा एक्सपोजर डबल एक्सपोजर प्रक्रिया में, यदि फोटोरेसिस्ट मास्क द्वारा अवरुद्ध क्षेत्र में फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के बिना कई फोटोलिथोग्राफी एक्सपोजर स्वीकार कर सकता है, तो एक नक़्क़ाशी, एक कोटिंग और एक फोटोरेसिस्ट सफाई प्रक्रिया को बचाया जा सकता है। नीचे दिया गया बायाँ चित्र एक अयोग्य डबल एक्सपोज़र प्रक्रिया को दर्शाता है। चूँकि गैर-उजागर क्षेत्र में फोटोरेसिस्ट अभी भी अपेक्षाकृत कम मात्रा में लिथोग्राफी विकिरण प्राप्त करता है, दो एक्सपोज़र प्रक्रियाओं के बाद, गैर-उजागर क्षेत्र द्वारा प्राप्त विकिरण फोटोरेसिस्ट के एक्सपोज़र थ्रेशोल्ड E0 से अधिक हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एक गलत लिथोग्राफी प्रतिक्रिया होती है। नीचे दिए गए आंकड़े के दाईं ओर मध्य में, दो एक्सपोज़र के बाद गैर-उजागर क्षेत्र में फोटोरेसिस्ट द्वारा प्राप्त विकिरण ऊर्जा अभी भी इसके एक्सपोज़र थ्रेशोल्ड E0 से कम है, इसलिए नीचे दिए गए आंकड़े का दाहिना भाग एक योग्य डबल एक्सपोज़र है।

योग्य डबल एक्सपोज़र EUV (चरम पराबैंगनी) लिथोग्राफी तकनीक 20 वर्षों में लिथोग्राफी के क्षेत्र में नवीनतम विकास है। चूँकि वर्तमान में उपलब्ध ऑप्टिकल सामग्री 13nm से कम तरंग दैर्ध्य वाले विकिरण के परावर्तन और संचरण का अच्छी तरह से समर्थन नहीं कर सकती है, इसलिए EUV लिथोग्राफी तकनीक लिथोग्राफी प्रकाश स्रोत के रूप में 13.5nm की तरंग दैर्ध्य वाली पराबैंगनी रोशनी का उपयोग करती है। EUV (चरम पराबैंगनी) लिथोग्राफी तकनीक 10nm से नीचे के क्षेत्र में अर्धचालक प्रक्रिया प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाना जारी रखती है। EUV लिथोग्राफी के 13.5nm तरंग दैर्ध्य पैमाने पर, क्वांटम अनिश्चितता प्रभाव उभरना शुरू हो जाता है, जो संबंधित प्रकाश स्रोतों, मास्क और फोटोरेसिस्ट के डिजाइन और उपयोग के लिए अभूतपूर्व चुनौतियाँ लाता है। वर्तमान में, नीदरलैंड में केवल ASML के पास EUV लिथोग्राफी मशीनों का निर्माण करने की क्षमता है, और कई संबंधित तकनीकी विवरण अभी भी बाहरी दुनिया के लिए अज्ञात हैं। आगामी EUV लिथोग्राफी युग में, उद्योग को उम्मीद है कि 20 वर्षों से लोकप्रिय KrF और ArF फोटोरेसिस्ट तकनीकें एक व्यापक तकनीकी परिवर्तन की शुरुआत कर सकती हैं।फोटोरेसिस्ट सामग्री तैयारी बाधाएं उच्च हैंमाइक्रोइलेक्ट्रॉनिक रसायन जिनसे फोटोरेसिस्ट संबंधित हैं, वे इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग और रासायनिक उद्योग का प्रतिच्छेदन हैं, और विशिष्ट प्रौद्योगिकी-गहन उद्योग हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक रसायन व्यवसाय में संलग्न होने के लिए प्रमुख उत्पादन तकनीकों की आवश्यकता होती है जो इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के अत्याधुनिक विकास से मेल खाती हैं, जैसे कि मिश्रण प्रौद्योगिकी, पृथक्करण प्रौद्योगिकी, शुद्धिकरण प्रौद्योगिकी, और विश्लेषणात्मक निरीक्षण प्रौद्योगिकी, पर्यावरण उपचार और निगरानी प्रौद्योगिकी जो उत्पादन प्रक्रिया से मेल खाती हैं। साथ ही, डाउनस्ट्रीम इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के विविध उपयोग परिदृश्यों के लिए माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक रासायनिक निर्माताओं को मजबूत सहायक क्षमताओं की आवश्यकता होती है, और ग्राहकों की व्यक्तिगत जरूरतों को पूरा करने के लिए समय पर उत्पाद प्रक्रियाओं को विकसित और बेहतर बनाना होता है। फोटोरेसिस्ट उत्पादन प्रक्रिया की मुख्य प्रक्रिया मुख्य कच्चे माल जैसे कि फोटोसेंसिटिव सामग्री, रेजिन, सॉल्वैंट्स आदि को एक स्थिर तापमान और आर्द्रता 1000-स्तर पीली रोशनी वाले साफ कमरे में मिलाना, उन्हें नाइट्रोजन गैस की सुरक्षा के तहत पूरी तरह से हिलाना, उन्हें एक सजातीय तरल बनाने के लिए पूरी तरह से मिश्रित करना, और उन्हें कई बार फ़िल्टर करना, और उन्हें प्रक्रिया प्रौद्योगिकी और गुणवत्ता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए मध्यवर्ती प्रक्रिया नियंत्रण और निरीक्षण पास करना है।अंत में, उत्पाद का निरीक्षण किया जाता है और निरीक्षण में सफल होने के बाद उसे नाइट्रोजन गैस के संरक्षण में पैक, चिह्नित और संग्रहीत किया जाता है।संपूर्ण प्रक्रिया को निम्नलिखित चित्र में दिखाया जा सकता है:

फोटोरेसिस्ट की उत्पादन प्रक्रिया का संक्षिप्त प्रवाह फोटोरेसिस्ट की तकनीकी बाधाओं में निर्माण तकनीक, गुणवत्ता नियंत्रण तकनीक और कच्चे माल की तकनीक शामिल हैं। निर्माण तकनीक फोटोरेसिस्ट के कार्य को साकार करने का मूल है, गुणवत्ता नियंत्रण तकनीक फोटोरेसिस्ट के प्रदर्शन की स्थिरता सुनिश्चित कर सकती है, और उच्च गुणवत्ता वाले कच्चे माल फोटोरेसिस्ट के प्रदर्शन का आधार हैं।निर्माण प्रौद्योगिकी:चूंकि फोटोरेसिस्ट के डाउनस्ट्रीम उपयोगकर्ता आईसी चिप और एफपीडी पैनल निर्माता हैं, इसलिए अलग-अलग ग्राहकों की अलग-अलग एप्लिकेशन आवश्यकताएं होंगी, और एक ही ग्राहक की अलग-अलग फोटोलिथोग्राफी एप्लिकेशन आवश्यकताएं भी होंगी। आम तौर पर, एक सेमीकंडक्टर चिप को विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान 10-50 फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है। विभिन्न सब्सट्रेट, विभिन्न रिज़