सूखी नक़्क़ाशी और गीली नक़्क़ाशी के फायदे और नुकसान की विस्तृत व्याख्या

सेमीकंडक्टर निर्माण में, सब्सट्रेट या सब्सट्रेट पर बनी एक पतली फिल्म के प्रसंस्करण के दौरान "नक़्क़ाशी" नामक एक तकनीक होती है। एचिंग तकनीक के विकास ने इंटेल के संस्थापक गॉर्डन मूर द्वारा 1965 में की गई भविष्यवाणी को साकार करने में भूमिका निभाई है कि "ट्रांजिस्टर का एकीकरण घनत्व 1.5 से 2 वर्षों में दोगुना हो जाएगा" (आमतौर पर "मूर के नियम" के रूप में जाना जाता है)।

नक़्क़ाशी जमाव या बंधन जैसी "योगात्मक" प्रक्रिया नहीं है, बल्कि एक "घटावात्मक" प्रक्रिया है। इसके अलावा, विभिन्न स्क्रैपिंग विधियों के अनुसार, इसे दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है, अर्थात् "गीली नक़्क़ाशी" और "सूखी नक़्क़ाशी"। सीधे शब्दों में कहें तो, पहली पिघलने की विधि है और दूसरी खुदाई की विधि है।

इस लेख में, हम प्रत्येक नक़्क़ाशी तकनीक, गीली नक़्क़ाशी और सूखी नक़्क़ाशी की विशेषताओं और अंतरों के साथ-साथ उन अनुप्रयोग क्षेत्रों के बारे में संक्षेप में बताएंगे जिनके लिए प्रत्येक उपयुक्त है।

नक़्क़ाशी प्रक्रिया का अवलोकन

ऐसा कहा जाता है कि नक़्क़ाशी तकनीक की उत्पत्ति 15वीं शताब्दी के मध्य में यूरोप में हुई थी। उस समय, नंगे तांबे को संक्षारित करने के लिए एक उत्कीर्ण तांबे की प्लेट में एसिड डाला जाता था, जिससे एक इंटैग्लियो बनता था। सतही उपचार तकनीकें जो संक्षारण के प्रभावों का फायदा उठाती हैं उन्हें व्यापक रूप से "नक़्क़ाशी" के रूप में जाना जाता है।

सेमीकंडक्टर निर्माण में नक़्क़ाशी प्रक्रिया का उद्देश्य ड्राइंग के अनुसार सब्सट्रेट या फिल्म को सब्सट्रेट पर काटना है। फिल्म निर्माण, फोटोलिथोग्राफी और नक़्क़ाशी के प्रारंभिक चरणों को दोहराकर, समतल संरचना को त्रि-आयामी संरचना में संसाधित किया जाता है।

गीली नक़्क़ाशी और सूखी नक़्क़ाशी के बीच अंतर

फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के बाद, उजागर सब्सट्रेट को नक़्क़ाशी प्रक्रिया में गीला या सूखा खोदा जाता है।

गीली नक़्क़ाशी सतह को खोदने और खुरचने के लिए एक घोल का उपयोग करती है। हालाँकि इस विधि को जल्दी और सस्ते में संसाधित किया जा सकता है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि प्रसंस्करण सटीकता थोड़ी कम है। इसलिए, सूखी नक़्क़ाशी का जन्म 1970 के आसपास हुआ था। सूखी नक़्क़ाशी किसी समाधान का उपयोग नहीं करती है, बल्कि इसे खरोंचने के लिए सब्सट्रेट सतह पर गैस का उपयोग करती है, जो उच्च प्रसंस्करण सटीकता की विशेषता है।

"आइसोट्रॉपी" और "अनीसोट्रॉपी"

गीली नक़्क़ाशी और सूखी नक़्क़ाशी के बीच अंतर का परिचय देते समय, आवश्यक शब्द "आइसोट्रोपिक" और "अनिसोट्रोपिक" हैं। आइसोट्रॉपी का अर्थ है कि पदार्थ और स्थान के भौतिक गुण दिशा के साथ नहीं बदलते हैं, और अनिसोट्रॉपी का अर्थ है कि पदार्थ और स्थान के भौतिक गुण दिशा के साथ बदलते हैं।

आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी का मतलब है कि नक़्क़ाशी एक निश्चित बिंदु के आसपास समान मात्रा में आगे बढ़ती है, और अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी का मतलब है कि नक़्क़ाशी एक निश्चित बिंदु के आसपास अलग-अलग दिशाओं में आगे बढ़ती है। उदाहरण के लिए, अर्धचालक निर्माण के दौरान नक़्क़ाशी में, अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी को अक्सर चुना जाता है ताकि केवल लक्ष्य दिशा को स्क्रैप किया जा सके, अन्य दिशाओं को बरकरार रखा जा सके।

"आइसोट्रोपिक ईच" और "अनीसोट्रोपिक ईच" की छवियां

रसायनों का उपयोग करके गीली नक़्क़ाशी।

गीली नक़्क़ाशी एक रसायन और सब्सट्रेट के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया का उपयोग करती है। इस विधि से अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी असंभव नहीं है, लेकिन यह आइसोट्रोपिक नक़्क़ाशी से कहीं अधिक कठिन है। समाधानों और सामग्रियों के संयोजन पर कई प्रतिबंध हैं, और सब्सट्रेट तापमान, समाधान एकाग्रता और अतिरिक्त मात्रा जैसी स्थितियों को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि स्थितियों को कितनी बारीकी से समायोजित किया जाता है, गीली नक़्क़ाशी से 1 माइक्रोन से नीचे बारीक प्रसंस्करण हासिल करना मुश्किल होता है। इसका एक कारण साइड एचिंग को नियंत्रित करने की आवश्यकता है।

अंडरकटिंग एक ऐसी घटना है जिसे अंडरकटिंग के नाम से भी जाना जाता है। भले ही यह आशा की जाती है कि गीली नक़्क़ाशी द्वारा सामग्री केवल ऊर्ध्वाधर दिशा (गहराई दिशा) में घुल जाएगी, समाधान को पक्षों से टकराने से पूरी तरह से रोकना असंभव है, इसलिए समानांतर दिशा में सामग्री का विघटन अनिवार्य रूप से आगे बढ़ेगा . इस घटना के कारण, गीली नक़्क़ाशी बेतरतीब ढंग से ऐसे खंड उत्पन्न करती है जो लक्ष्य चौड़ाई से संकीर्ण होते हैं। इस तरह, जब उन उत्पादों को संसाधित किया जाता है जिनके लिए सटीक वर्तमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, तो प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता कम होती है और सटीकता अविश्वसनीय होती है।

गीली नक़्क़ाशी में संभावित विफलताओं के उदाहरण

सूखी नक़्क़ाशी माइक्रोमशीनिंग के लिए उपयुक्त क्यों है?

संबंधित कला का विवरण अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी के लिए उपयुक्त सूखी नक़्क़ाशी का उपयोग अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाओं में किया जाता है जिसके लिए उच्च परिशुद्धता प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है। सूखी नक़्क़ाशी को अक्सर प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी (आरआईई) के रूप में जाना जाता है, जिसमें व्यापक अर्थ में प्लाज्मा नक़्क़ाशी और स्पटर नक़्क़ाशी भी शामिल हो सकते हैं, लेकिन यह लेख आरआईई पर केंद्रित होगा।

यह समझाने के लिए कि सूखी नक़्क़ाशी के साथ अनिसोट्रोपिक नक़्क़ाशी आसान क्यों है, आइए आरआईई प्रक्रिया पर करीब से नज़र डालें। सूखी नक़्क़ाशी और सब्सट्रेट को खुरचने की प्रक्रिया को दो प्रकारों में विभाजित करके समझना आसान है: "रासायनिक नक़्क़ाशी" और "भौतिक नक़्क़ाशी"।

रासायनिक नक़्क़ाशी तीन चरणों में होती है। सबसे पहले, प्रतिक्रियाशील गैसों को सतह पर अधिशोषित किया जाता है। फिर प्रतिक्रिया उत्पाद प्रतिक्रिया गैस और सब्सट्रेट सामग्री से बनते हैं, और अंत में प्रतिक्रिया उत्पाद विघटित हो जाते हैं। बाद की भौतिक नक़्क़ाशी में, सब्सट्रेट पर आर्गन गैस को लंबवत रूप से लगाकर सब्सट्रेट को लंबवत रूप से नीचे की ओर उकेरा जाता है।

रासायनिक नक़्क़ाशी आइसोट्रोपिक रूप से होती है, जबकि भौतिक नक़्क़ाशी गैस अनुप्रयोग की दिशा को नियंत्रित करके अनिसोट्रोपिक रूप से हो सकती है। इस भौतिक नक़्क़ाशी के कारण, सूखी नक़्क़ाशी गीली नक़्क़ाशी की तुलना में नक़्क़ाशी की दिशा पर अधिक नियंत्रण की अनुमति देती है।

सूखी और गीली नक़्क़ाशी के लिए भी गीली नक़्क़ाशी के समान सख्त शर्तों की आवश्यकता होती है, लेकिन इसमें गीली नक़्क़ाशी की तुलना में अधिक पुनरुत्पादन क्षमता होती है और इसमें नियंत्रण करने में आसान कई चीजें होती हैं। इसलिए, इसमें कोई संदेह नहीं है कि सूखी नक़्क़ाशी औद्योगिक उत्पादन के लिए अधिक अनुकूल है।

गीली नक़्क़ाशी की अभी भी आवश्यकता क्यों है?

एक बार जब आप प्रतीत होता है कि सर्वशक्तिमान सूखी नक़्क़ाशी को समझ लेते हैं, तो आप आश्चर्यचकित हो सकते हैं कि गीली नक़्क़ाशी अभी भी क्यों मौजूद है। हालाँकि, कारण सरल है: गीली नक़्क़ाशी उत्पाद को सस्ता बनाती है।

सूखी नक़्क़ाशी और गीली नक़्क़ाशी के बीच मुख्य अंतर लागत है। गीली नक़्क़ाशी में उपयोग किए जाने वाले रसायन उतने महंगे नहीं हैं, और कहा जाता है कि उपकरण की कीमत सूखी नक़्क़ाशी उपकरण की तुलना में लगभग 1/10 है। इसके अलावा, प्रसंस्करण का समय कम है और एक ही समय में कई सब्सट्रेट्स को संसाधित किया जा सकता है, जिससे उत्पादन लागत कम हो जाती है। परिणामस्वरूप, हम उत्पाद की लागत कम रख सकते हैं, जिससे हमें अपने प्रतिस्पर्धियों पर लाभ मिलता है। यदि प्रसंस्करण सटीकता की आवश्यकताएं अधिक नहीं हैं, तो कई कंपनियां बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए गीली नक़्क़ाशी का चयन करेंगी।

नक़्क़ाशी प्रक्रिया को एक ऐसी प्रक्रिया के रूप में पेश किया गया था जो माइक्रोफैब्रिकेशन तकनीक में भूमिका निभाती है। नक़्क़ाशी प्रक्रिया को मोटे तौर पर गीली नक़्क़ाशी और सूखी नक़्क़ाशी में विभाजित किया गया है। यदि लागत महत्वपूर्ण है, तो पहला बेहतर है, और यदि 1 माइक्रोन से नीचे माइक्रोप्रोसेसिंग की आवश्यकता है, तो दूसरा बेहतर है। आदर्श रूप से, एक प्रक्रिया को उत्पादित किए जाने वाले उत्पाद और लागत के आधार पर चुना जा सकता है, न कि कौन सा बेहतर है।