2.5.2. सिंक्रोट्रॉन: एनआईएसटी सर्फ III

सेमीकंडक्टर घटकों का विश्लेषण करने के लिए एनआईएसटी द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रयोगशाला-स्तरीय ईयूवी प्रकाश के अलावा, डॉ. स्टीव ग्रांथम ने कार्य समूह की बैठक के दौरान एनआईएसटी के सिंक्रोट्रॉन अल्ट्रावाइलेट विकिरण सुविधा (एसयूआरएफ III) में संसाधनों का खजाना भी प्रस्तुत किया।

जब आवेशित कण घुमावदार पथ पर चलते हैं, तो वे सिंक्रोट्रॉन विकिरण उत्सर्जित करते हैं। चूँकि अधिकांश त्वरक कणों के प्रक्षेप पथ को मोड़ने के लिए चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं, सिंक्रोट्रॉन विकिरण को मैग्नेटोब्रेम्सस्ट्रालंग के रूप में भी जाना जाता है। उत्सर्जित स्पेक्ट्रम माइक्रोवेव (ड्राइविंग आरएफ क्षेत्र के हार्मोनिक्स) से लेकर एक्स-रे वर्णक्रमीय क्षेत्रों तक होता है और विकिरण लंबवत रूप से संकुचित और ध्रुवीकृत होता है। यदि इलेक्ट्रॉन ऊर्जा ई, झुकने वाली त्रिज्या ρ, इलेक्ट्रॉन वर्तमान आईबी, कक्षीय तल के सापेक्ष कोण Ψ0, स्पर्शरेखा बिंदु से दूरी d, ऊर्ध्वाधर कोण Δψ, और क्षैतिज कोण Δθ ज्ञात हैं, तो सिंक्रोट्रॉन विकिरण आउटपुट की गणना की जा सकती है। SURF की आउटपुट पावर चित्र में दिखाई गई है।

चित्र 17 में SURF द्वारा 416MeV, 380MeV, 331MeV, 284MeV, 234MeV, 183MeV, 134MeV और 78MeV पर उत्सर्जित सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्पेक्ट्रा की तुलना 3000K ब्लैकबॉडी और एक ड्यूटेरियम लैंप के स्पेक्ट्रा से की गई है।
इसके विपरीत, एनआईएसटी का पराबैंगनी विकिरण समूह विकिरण माप और अनुसंधान के लिए एक स्थिर प्रकाश स्रोत के रूप में एसयूआरएफ III का उपयोग करता है। एसयूआरएफ दूर-अवरक्त से लेकर नरम एक्स-रे तक तरंग दैर्ध्य रेंज को कवर करता है। तालिका 1 एनआईएसटी सर्फ III के लिए वर्तमान क्षमताओं और भविष्य की योजनाओं का अवलोकन प्रदान करती है। सिंक्रोट्रॉन प्रकाश स्रोत उच्च मात्रा विनिर्माण (एचवीएम) वातावरण में अत्यधिक पराबैंगनी (ईयूवी) स्रोतों के लिए उपयुक्त नहीं हैं। फिर भी, सिंक्रोट्रॉन सुविधाएं फायदेमंद हो सकती हैं क्योंकि वे एचवीएम लक्ष्यों को प्राप्त करने में ईयूवीएल उद्योग की सहायता के लिए विभिन्न मापदंडों का परीक्षण करने के लिए लचीलापन प्रदान करती हैं, जैसा कि इस रिपोर्ट में पहले चर्चा की गई है (धारा 2.2 और 2.4.2)। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि कुछ तरंग दैर्ध्य प्रणालियों के लिए ओवरलैपिंग और असंगत परिभाषाएं और शब्दावली हो सकती हैं, इसलिए ISO21348 मानक को एक सामान्य दिशानिर्देश के रूप में संदर्भित किया जाना चाहिए।

कार्य समूह की बैठक के दौरान, संदूषकों और/या सफाई सामग्री की उपस्थिति में ईयूवी विकिरण रोशनी के दौरान दर्पण संदूषण पर शोध के उदाहरण प्रस्तुत किए गए। 2000 से, एनआईएसटी ईयूवीएल ऑप्टिकल संदूषण का अध्ययन करने के लिए एक अग्रणी केंद्र रहा है और इसने उपग्रहों में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फिल्टर के क्षरण की जांच की है। हाल ही में, एनआईएसटी सेंसर साइंस डिवीजन ने सेमीकंडक्टर विनिर्माण अनुप्रयोगों के लिए इसी तरह के अध्ययन किए। एनआईएसटी के पास वर्तमान में दो बीमलाइनों (बीमलाइन 1 और बीमलाइन 8) पर ऑप्टिकल संदूषण के विभिन्न पहलुओं के लिए समर्पित तीन सुविधाएं हैं। संदूषण का अध्ययन करने की क्षमता सीधे तौर पर इस रिपोर्ट में पहले उल्लिखित कलेक्टर दर्पणों के जीवनकाल को बढ़ाने के महत्व पर चर्चा से संबंधित है (धारा 2.4.2 देखें)। सेमीकंडक्टर उद्योग में ईयूवीएल विनिर्माण की अगली पीढ़ी का समर्थन करने के लिए मौजूदा सुविधाओं के निरंतर विकास का समर्थन करने की सिफारिश की गई है।

2.5.3: परमाणु जांच टोमोग्राफी (एपीटी)

एटम प्रोब टोमोग्राफी (एपीटी) एकमात्र ऐसी तकनीक है जो किसी भी तत्व के लिए आवर्त सारणी में 3डी में उप-नैनोमीटर समस्थानिक रिज़ॉल्यूशन परमाणु-पैमाने पर मौलिक मानचित्रण प्रदान करने में सक्षम है। चित्र 18 एपीटी के संचालन को दर्शाता है। एपीटी पर अधिक पृष्ठभूमि जानकारी के लिए, पाठक इस विषय पर हाल की समीक्षाओं का उल्लेख कर सकते हैं।

चित्र 18. बोल्डर, कोलोराडो में एनआईएसटी में एटम प्रोब टोमोग्राफी (एपीटी) की तस्वीर (ऊपर) और एपीटी ऑपरेशन का योजनाबद्ध (नीचे)। स्रोत: एनआईएसटी।

वाणिज्यिक एपीटी उपकरण निकट-पराबैंगनी (एनयूवी: 3.5 ईवी) या गहरे पराबैंगनी (डीयूवी: 4.8 ईवी) लेजर विकिरण का उपयोग करते हैं, जो कई सामग्रियों के कार्य फ़ंक्शन और अधिकांश तत्वों की आयनीकरण ऊर्जा से कम है। इसलिए, ये उपकरण अध्ययन किए गए नमूनों को महत्वपूर्ण ताप पर रखकर संचालित हो सकते हैं। वास्तव में, कार्बनिक पदार्थों के विश्लेषण के लिए एनयूवी उपकरणों का डेटा अक्सर जटिल और समस्याग्रस्त टुकड़े पैटर्न प्रदर्शित करता है, जो सीटू वाष्पीकरण प्रक्रिया के दौरान एकत्रीकरण का सबूत दिखाता है, और इसे सीधे परमाणु-पैमाने के परिणामों के रूप में व्याख्या नहीं किया जा सकता है। इसके विपरीत, ईयूवी (20-90 ईवी) विकिरण में नमूना सतह पर परमाणुओं और अणुओं को आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, जो संभावित रूप से छोटे और सीधे व्याख्या योग्य टुकड़े पैटर्न उत्पन्न करती है। एनआईएसटी दृष्टिकोण में नैनोस्केल संरचनागत उतार-चढ़ाव की खोज के लिए पतली फिल्म फोटोरेसिस्ट के अध्ययन में ईयूवीएपीटी को लागू करना शामिल है जो लाइन एज खुरदरापन (एलईआर) सहित लिथोग्राफिक अनियमितताओं की स्टोकेस्टिक प्रकृति में योगदान कर सकता है। इस प्रकार, ईयूवीएपीटी फोटोरेसिस्ट के प्रसंस्करण और रासायनिक संरचना से संबंधित स्टोकेस्टिक घटनाओं की जांच में एक महत्वपूर्ण मेट्रोलॉजिकल प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है (धारा 2.4.1 देखें)। यह उल्लेखनीय है कि इस विधि, साथ ही EUVAPT और पारंपरिक NUV और DUVAPT उपकरणों के बीच परिणामों की तुलना, पिछले खंड 2.3 में चर्चा की गई है।

सर्वेक्षण परिणाम और सिफ़ारिशें

कार्य समूह की बैठकों के तकनीकी निष्कर्ष प्रत्येक उपप्रोजेक्ट की धारा 2 में शामिल हैं। प्रयोगों से निकाले गए प्रमुख गुण मॉडलिंग और सिमुलेशन तकनीकों के विकास की सुविधा प्रदान करेंगे, जिससे सेमीकंडक्टर उद्योग के लिए उच्च मात्रा, थ्रूपुट और स्केल को बढ़ावा मिलेगा। एनआईएसटी के पास अद्वितीय ईयूवीएल प्रयोगात्मक मेट्रोलॉजी क्षमताएं और सैद्धांतिक सिमुलेशन कार्यक्रम हैं। इसलिए, कार्य समूह की बैठकों में उद्योग के उपस्थित लोगों ने अमेरिकी उद्योग को अति-सटीक डेटा प्रदान करने के लिए एनआईएसटी-प्रस्तावित उपकरण निर्माण के वित्तपोषण या मौजूदा उपकरणों का उपयोग करने को प्रोत्साहित किया। एनआईएसटी वैज्ञानिकों को न केवल औद्योगिक डिजाइन इंजीनियर होना चाहिए, बल्कि पारस्परिक रूप से लाभप्रद परिणाम प्राप्त करने के लिए सहयोग के माध्यम से अपने क्षेत्र के ज्ञान को ईयूवीएल में अंतर्दृष्टि के साथ जोड़ना चाहिए; ज्ञान हस्तांतरण को फंडिंग के मिशन के अनुरूप होना चाहिए। उद्योग के पास घरेलू हितों का समर्थन करने का एक तरीका है, लेकिन एनआईएसटी के वैज्ञानिक और प्रबंधन नेताओं को यह समझना चाहिए कि किसी भी नए बनाए गए प्रतिस्पर्धी लाभ को तदनुसार कैसे समायोजित किया जाए। CRADA, SRD और SRM जैसी स्थापित नियंत्रित प्रसार विधियों पर विचार किया जाना चाहिए।

परियोजना के नजरिए से, कार्य समूह की बैठकों में इस बात पर जोर दिया गया कि कैसे ईयूवीएल के लिए अंतरराष्ट्रीय प्रतिस्पर्धा परिदृश्य एनआईएसटी शोधकर्ताओं के साथ गहन तकनीकी बातचीत के लिए गैर-प्रकटीकरण समझौतों (एनडीए) की आवश्यकता की ओर ले जाता है। इसलिए, कार्य समूह की बैठक में उपस्थित सभी लोगों ने एनआईएसटी शोधकर्ताओं और उद्योग के बीच एनडीए प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करने का सुझाव दिया, जिसमें परियोजना शुरू होने से लेकर दो महीने से भी कम समय लगेगा। चरणों को सही ढंग से निष्पादित करने के लिए एनआईएसटी कर्मचारियों और प्रबंधन को एनडीए प्रक्रिया पर शिक्षित किया जाना चाहिए।

अंत में, इस कार्य समूह की बैठक से यह स्पष्ट है कि आमने-सामने की बातचीत सार्थक चर्चा और कार्रवाई योग्य अगले कदम पैदा करती है। हितधारकों के बीच भविष्य की बातचीत कार्य समूह की बैठकों से लेकर संगोष्ठियों से लेकर कंसोर्टिया तक में परिवर्तित हो सकती है। जैसे-जैसे प्रक्रियात्मक जटिलता बढ़ती है, वैसे-वैसे लागत ($10,000-$100,000 से अधिक) और श्रम घंटे (40-200 घंटे से अधिक) भी बढ़ते हैं। इसलिए, एसपीआईई या ऑप्टिकल सोसाइटी ऑफ अमेरिका (ओएसए) जैसे अक्सर भाग लेने वाले पेशेवर सम्मेलनों में भविष्य की गतिविधियों को शेड्यूल करने से लागत और प्रयासों को कम करने में मदद मिल सकती है।