एक विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में 2.5 ईयूवी

कार्य समूह की बैठक में, एनआईएसटी के शोधकर्ताओं ने सेमीकंडक्टर विनिर्माण उद्योग की सहायता के लिए एक विश्लेषणात्मक उपकरण के रूप में ईयूवी का उपयोग करने से संबंधित तीन मुख्य विषयों पर चर्चा की। एक विश्लेषणात्मक तकनीक के रूप में ईयूवी प्रकाश का उपयोग करने की तीन विधियाँ हैं: (1) उच्च हार्मोनिक पीढ़ी (एचएचजी), (2) सिंक्रोट्रॉन विकिरण, और (3) परमाणु जांच टोमोग्राफी। उच्च हार्मोनिक पीढ़ी एक कॉम्पैक्ट पदचिह्न प्रदान करती है, जो गहरे उप-नैनोमीटर-स्तर के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आयामों, सामग्रियों और गतिशील विशेषताओं तक निरंतर पहुंच के साथ अनुसंधान और विनिर्माण सुविधाओं में तैनाती की अनुमति देती है, जिनका अध्ययन आमतौर पर सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोतों का उपयोग करके किया जाता है। सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत ईयूवीएल के विभिन्न पहलुओं का अध्ययन करने की अनुमति देते हैं और कलेक्टर दर्पणों के क्षरण का अध्ययन करने के लिए अतिरिक्त क्षमताएं प्रदान करते हैं। परमाणु जांच टोमोग्राफी एकमात्र ऐसी तकनीक है जो आवर्त सारणी पर किसी भी तत्व के लिए उप-नैनोमीटर समस्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ परमाणु स्तर पर 3डी रासायनिक मानचित्रण प्रदान कर सकती है, जिसका उपयोग ईयूवी फोटोरेसिस्ट के अध्ययन के लिए किया जा सकता है।

उद्योग ने ईयूवीएल विनिर्माण में सहायता के लिए इन उपकरणों के संभावित उपयोग पर बहुमूल्य प्रतिक्रिया प्रदान की है। एनआईएसटी कानूनी समिति को संघीय रोजगार से उत्पन्न होने वाली अद्वितीय कानूनी और प्रशासनिक आवश्यकताओं को पूरा करते हुए गैर-प्रकटीकरण समझौतों (एनडीए) के लिए संभावित सहयोगियों के अनुरोधों को पूरा करने के लिए समाधान विकसित करने के लिए सक्रिय कार्रवाई करनी चाहिए, स्पष्ट रूप से खुद को या अपने संगठन को किसी भी बाहरी अनुबंध का अनुपालन करने से रोकना चाहिए। .

2.5.1 उच्च हार्मोनिक पीढ़ी (एचएचजी)

जैसे ही ईयूवीएल लिथोग्राफी को गहरे उप-नैनोमीटर स्केल शासन में आगे बढ़ाता है, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग नई माप और मेट्रोलॉजी तकनीकों की मांग कर रहा है। एनआईएसटी में, गहरे उप-नैनोमीटर पैमाने पर माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के आयामों, सामग्रियों और गतिशील विशेषताओं की जांच के लिए ईयूवी की छोटी तरंग दैर्ध्य का उपयोग करने वाली एक परियोजना चल रही है। एनआईएसटी का उच्च हार्मोनिक पीढ़ी (एचएचजी) प्रकाश स्रोत एक ब्रॉडबैंड (20-100 ईवी फोटॉन ऊर्जा तक फैला हुआ), अल्ट्राफास्ट (20 फेमटोसेकंड पल्स), और सुसंगत (लेजर जैसा) स्रोत है। जैसा कि चित्र 13 में दिखाया गया है, व्यापक वर्णक्रमीय कवरेज माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और विशिष्ट परतों के माप के लिए कई प्रासंगिक सामग्रियों में कोर-स्तरीय संक्रमणों तक पहुंच की अनुमति देता है। ऐसे माप आमतौर पर सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोतों का उपयोग करके किए जाते हैं। हालाँकि, HHG स्रोतों का सघन पदचिह्न निरंतर पहुंच के साथ अनुसंधान और विनिर्माण सुविधाओं में तैनाती की अनुमति देता है। चित्र 14 एनआईएसटी भौतिक माप प्रयोगशाला (पीएमएल) में संचालित वर्तमान प्रणाली की एक तस्वीर दिखाता है, जो विशिष्ट प्रयोगशाला स्थान के भीतर फिट बैठता है।

चित्र 13 एनआईएसटी उच्च हार्मोनिक पीढ़ी (एचएचजी) स्रोत के फोटॉन ऊर्जा आउटपुट स्पेक्ट्रम और प्रासंगिक सामग्रियों में कई परमाणु कोर स्तर संक्रमणों की स्थिति को दर्शाता है।

चित्र 14. एनआईएसटी पर स्थित एचएचजी स्रोत और उसके साथ जुड़े उपकरण की तस्वीर।

छोटी पल्स चौड़ाई स्पिन और थर्मल परिवहन के गतिशील माप को सक्षम बनाती है। एक हालिया सफलता ईयूवी दालों के साथ सिंक्रनाइज़ एक आवृत्ति कंघी जनरेटर का विकास है, जिसमें दो पिकोसेकंड से बेहतर घबराहट होती है। चित्र 15 40 गीगाहर्ट्ज़ सिग्नल के साथ इस सिंक्रनाइज़ेशन को दर्शाता है। सिंक्रोट्रॉन त्वरक पर जो हासिल किया जा सकता है उसकी तुलना में यह परिमाण के लगभग एक क्रम का सुधार है, जो हमें माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की ऑपरेटिंग आवृत्तियों पर माप करने की अनुमति देता है। यह कार्यात्मक उपकरणों के अंदर और बाहर गर्मी प्रवाह और स्पिन परिवहन के वास्तविक समय माप को सक्षम बनाता है।

चित्र 15. नमूना आस्टसीलस्कप पर 40 गीगाहर्ट्ज़ सिग्नल। ट्रिगरिंग पल्स (लाल रंग में) उच्च हार्मोनिक पीढ़ी प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पल्स से प्राप्त होता है, जो सीधे उच्च हार्मोनिक्स और 40 गीगाहर्ट्ज सिग्नल के बीच सिंक्रनाइज़ेशन को प्रदर्शित करता है।

अंत में, प्रकाश की सुसंगतता लेंस रहित इमेजिंग तकनीकों जैसे सुसंगत विवर्तन इमेजिंग, पाइथोग्राफी और होलोग्राफी को सक्षम बनाती है, जो ईयूवी तरंग दैर्ध्य पर स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकती है। यह क्षमता एनआईएसटी को कार्यात्मक उपकरणों की सीधे छवि बनाने की अनुमति देती है, हालांकि यह काम एनआईएसटी में पूरा नहीं हुआ है। चित्र 16 सिलिकॉन में डोपेंट के पार्श्व स्थानिक वितरण को मापने के लिए रिफ्लेक्टोमेट्री के साथ पाइथोग्राफी के संयोजन का परिणाम दिखाता है। यह दृष्टिकोण माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में इंटरफेस और डोपेंट वितरण के गैर-विनाशकारी मूल्यांकन को सक्षम बनाता है।

चित्र 16. रिफ्लेक्टोमेट्री और पाइथोग्राफी के संयोजन का उपयोग करके डोपेंट वितरण के 3डी नैनोस्केल लक्षण वर्णन का उदाहरण। स्रोत: टंकसालवला.

कार्य समूह की बैठक में, उद्योग प्रतिनिधियों ने उल्लेख किया कि दोषों की पहचान करने के लिए वेफर्स पर अर्धचालक घटकों का विश्लेषण कैसे उपयोगी हो सकता है। विशेष रूप से, गोलानी एट अल। प्रदर्शित किया गया कि कैसे एक व्यवस्थित सिमुलेशन में ऑप्टिकल सिमुलेशन से प्रकाश-संरचना इंटरैक्शन के सिमुलेशन को अलग करने से पोस्ट-प्रोसेसिंग के दौरान अपेक्षाकृत कम समय में कई ऑप्टिकल कॉन्फ़िगरेशन के परीक्षण की अनुमति मिलती है। गोलानी एट अल. सिमुलेशन Ansys वाणिज्यिक सॉल्वर का उपयोग करके किया गया था और इसमें एक शक्तिशाली डिजिटल ट्विन दिखाया गया था।

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