2.1 ڈراپلیٹ جنریٹر: ایکسٹریم تھرمو فزیکل پراپرٹیز اور ماڈلنگ

ڈراپلیٹ جنریٹر EUVL اسکینر اسمبلی کا ایک اہم جزو ہے (شکل 3)۔ ڈراپلیٹ جنریٹر EUV سورس چیمبر میں داخل ہونے والے مواد کے سائز، رفتار اور تکرار کی شرح کو کنٹرول کرتا ہے، جسے کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر کے ذریعے ionized کیا جاتا ہے، تاکہ EUV روشنی 13.5nm پر پیدا کی جا سکے۔ اس لیے، EUV روشنی کی پیداوار کے لیے قابل اعتماد بوندوں کی پیداوار ضروری ہے کیونکہ کسی بھی خرابی کے نتیجے میں تمام ڈاون اسٹریم اجزاء بند ہو جائیں گے۔ عام بوندوں کا قطر 27μm ہے، جس کی رفتار 80m/s اور 50kHz کی تکرار کی فریکوئنسی ہے۔ ڈراپلیٹ جنریٹر کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر دالوں کے اخراج کو متحرک کرتا ہے، جس سے اسے پوری EUV اسکینر اسمبلی کے "دل کی دھڑکن" کا خطاب ملتا ہے۔

ٹن کام کرنے والا مائع ہے جو EUVL ایپلی کیشنز کے لیے ڈراپلیٹ جنریٹر میں استعمال ہوتا ہے، کیونکہ یہ 13.5 نینو میٹر کی طول موج پر روشنی پیدا کرتا ہے جب پلازما کی حالت میں آئنائز کیا جاتا ہے۔ پچھلی دہائیوں کے دوران، محققین نے ٹن کے علاوہ دیگر مواد جیسے زینون گیس اور لیتھیم کے امکانات تلاش کیے ہیں۔ حفاظت، لاگت اور کارکردگی جیسے عوامل نے EUVL مینوفیکچرنگ ایپلی کیشنز میں لیزر سے تیار کردہ پلازما کے لیے ٹن کو اعلیٰ مواد ثابت کیا ہے۔ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، ٹن کے علاوہ دیگر مواد کے لیے کوئی مشترکہ روڈ میپ نہیں ہے، اس طرح بنیادی سائنسی سطح پر اس مواد کو سمجھنے میں سرمایہ کاری کے قلیل مدتی اور طویل مدتی اثرات مرتب ہوں گے۔ صنعت کی توجہ ایک واحد مواد، ٹن پر، اسے EUV لائٹ جنریشن کے لیے درکار پیچیدہ لیزر مادی تعامل کے لیے ایک مثالی انتخاب بناتی ہے۔

ڈراپلیٹ جنریٹر کے کام کرنے والے اصول میں ٹھوس ہائی پیوریٹی ٹن (>99.999wt.%) کو ایک کنٹینر میں لوڈ کرنا اور اسے اس کے پگھلنے والے مقام (~232°C) سے اوپر گرم کرنا شامل ہے۔ اس کے بعد، اعلی طہارت والی گیس، عام طور پر نائٹروجن، دباؤ ڈالنے کے لیے کنٹینر کے اندر مائع کے ایک طرف لگائی جاتی ہے، جس سے پگھلے ہوئے ٹن کو فلٹر کے ذریعے دوسری طرف کی نوزل ​​میں بہنے کی اجازت ملتی ہے۔ ٹن کی بوندوں کے اخراج کو عام طور پر پیزو الیکٹرک (PZT) کرسٹل کے ذریعے منظم کیا جاتا ہے، جس سے مکینیکل کمپن پیدا ہوتی ہے۔ پہلی نسل کے تصوراتی ڈراپلیٹ جنریٹر کی تصویر کو شکل 3 میں دکھایا گیا ہے، جس میں قطرہ قطرہ کی پوزیشن تقریباً 1μm ہے۔

ڈراپلیٹ جنریٹر نے 2021 میں اپنی آن لائن دوبارہ بھرنے کی صلاحیت کے ساتھ نئی پیشرفت کی۔ شکل 4 نیچے کی دھارے والے EUV اسکینرز کی کارکردگی میں خلل ڈالے بغیر سسٹم کے ڈاؤن ٹائم میں کمی کو ظاہر کرتا ہے۔ اس نئے ڈراپلیٹ جنریٹر کے ڈیزائن کے ساتھ، 3000 گھنٹے سے زیادہ مسلسل آپریشن حاصل کیا گیا ہے۔

پیداواری صلاحیت کو بڑھانے اور اعلیٰ EUV پاور آؤٹ پٹ حاصل کرنے کے لیے، ڈرائیونگ لیزر پاور کو بڑھانا ضروری ہے، جس کے نتیجے میں فی سیکنڈ بوندوں کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے۔ قطرہ کی تعدد کو مزید بڑھانے کے لیے، قطرہ جنریٹر میں دباؤ بڑھانے کی ضرورت ہے۔ تاہم، اس کے نتیجے میں قطرہ قطرہ کی جگہ زیادہ ہوگی۔ یہ تصور تصویر 5 میں دکھایا گیا ہے۔

فی الحال، ماحولیاتی دباؤ کے تحت، پگھلی ہوئی دھاتوں میں قابل اعتماد مادی خصوصیات کی کمی ہے۔ اس معیاری ڈیٹا کی کمی ڈراپلیٹ جنریٹرز بنانے کے لیے عددی نقالی میں پیش رفت میں رکاوٹ ہے۔ سائنس دانوں اور انجینئروں کے ذریعہ بیان کردہ مشق میں شائع شدہ لٹریچر سے حالیہ مادی خصوصیات کی تلاش اور کسی حد تک تخمینہ لگانا شامل ہے۔ اس کے بعد وہ مادی خصوصیات اور آپریٹنگ پیرامیٹرز کے درمیان تعلق کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے آپریٹنگ حالات میں پورے نظام کے تجرباتی مشاہدات پر انحصار کرتے ہیں۔ صنعت کے ایک پیش کنندہ نے پرنٹ ہیڈ میں متوازن ڈیزائن کی ضرورت کو واضح کرتے ہوئے ایک مثال دی تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ کام کرنے والا سیال (پگھلا ہوا دھات) مائع مرحلے میں ہونے کے لیے کافی زیادہ درجہ حرارت پر ہے لیکن پیزو الیکٹرک عنصر کو پگھلانے کے لیے اتنا زیادہ نہیں ہے۔

دھاتی مواد کی خصوصیات کی پیمائش کے لیے موجودہ NIST وسیلہ متعارف کرایا گیا تھا، جس میں NIST الائے ڈیٹا بیس پر توجہ مرکوز کی گئی تھی، جو کہ دھاتوں کی تھرمو فزیکل خصوصیات (بشمول ٹن) پر مشتمل ایک کیوریٹڈ ڈیٹا بیس ہے۔ فی الحال، میٹریلز جینوم انیشیٹو (MGI) سے فنڈنگ ​​اور تھرموڈینامکس ریسرچ سینٹر (TRC) کی نگرانی کی وجہ سے پورا ڈیٹا بیس مفت اور عوام کے لیے کھلا ہے۔ ترقی کو جاری رکھنے کے لیے، ڈیٹا بیس کو SRD میں تبدیل کیا جا سکتا ہے تاکہ اسے 2017 کے یو ایس اسٹینڈرڈ ریفرنس ڈیٹا ایکٹ کے مطابق برقرار رکھا جا سکے۔ امریکی صنعت کے لیے منصفانہ اور پیشہ ورانہ طور پر توثیق شدہ مادی جائیداد کا ڈیٹا فراہم کرنے کی صلاحیت آپریٹنگ ڈراپلیٹ جنریٹرز میں موثر ڈیزائن کی بصیرت اور اختراعات پیش کر سکتی ہے۔ مادی کارکردگی میں SRD کے فوائد کو بین الاقوامی سطح پر تسلیم کیا گیا ہے، جیسا کہ مادی خصوصیات کے شعبے میں SRD پر ایک اشاعت میں دکھایا گیا ہے۔

NIST کی پیمائش کی صلاحیتوں کی تاثیر کی ایک حد EUVL ڈراپلیٹ جنریٹرز پر لاگو ہائی پریشر کے تحت پگھلے ہوئے ٹن پر ڈیٹا کی کمی ہے۔ ڈراپلیٹ جنریٹر میں کام کرنے والے سیال کی خصوصیات Rayleigh بریک اپ نامی ایک رجحان کا تعین کرتی ہیں، جو بوندوں کی تشکیل اور انضمام کا باعث بنتی ہے۔ پچھلے 40 سالوں میں اس رجحان پر بڑے پیمانے پر تحقیق کی گئی ہے، 2011 میں ETH زیورخ جیسے اداروں کے ذریعہ کئے گئے مطالعات میں 4 MPa سے کم دباؤ اور 100 kHz سے کم تعدد پر پگھلے ہوئے ٹن کی بوندوں کے قطر اور رفتار کے درمیان تعلق کو ظاہر کیا گیا ہے۔ 2023 میں شائع ہونے والا ایک حالیہ مضمون اس تحقیقی میدان میں مثبت تعاقب کو ظاہر کرتا ہے۔

پگھلے ہوئے ٹن پر ریفرنس ڈیٹا کی کمی ڈیٹا بیس جیسے NIST الائے ڈیٹا بیس کو نئے آلات کے ساتھ بھرنے کے لیے حوالہ معیار کے ڈیٹا کی پیمائش کرنا قیمتی بناتی ہے۔ آواز کی رفتار (SoS) ایک خاص طور پر مفید مادی خاصیت ہے کیونکہ اسے کثافت اور isobaric حرارت کی صلاحیت کے اعداد و شمار کے ساتھ ایک واحد (T, p) پوائنٹ پر ملا کر اضافی تھرمو فزیکل خصوصیات حاصل کی جا سکتی ہیں جیسے کثافت، isobaric expansivity، اور isobaric حرارت کی گنجائش کسی بھی درجہ حرارت اور دباؤ. NIST محققین نے پہلے ہی ریفریجرینٹ مواد کے لیے ماپا ایس او ایس اقدار کا مظاہرہ کیا ہے۔ ریاست کی مساوات (EoS) کا استعمال کرتے ہوئے مواد کی تھرموڈینامک خصوصیات کی ماڈلنگ کے حتمی مقصد کو حاصل کرنے کے لیے درست ایس او ایس پیمائش بہت ضروری ہے۔ نقلی درستگی میں مختلف EoSs کے استعمال نے آسان ترین جیومیٹری کو بھی نمایاں طور پر متاثر کیا ہے۔

جاری ہے...