2.5.2 Synchrotron: NIST SURF III

سیمی کنڈکٹر اجزاء کا تجزیہ کرنے کے لیے NIST کی طرف سے استعمال ہونے والی لیبارٹری پیمانے پر EUV لائٹ کے علاوہ، ڈاکٹر سٹیو گرانتھم نے ورکنگ گروپ میٹنگ کے دوران NIST کی Synchrotron Ultravilet Radiation Facility (SURF III) میں وسائل کا ذخیرہ بھی پیش کیا۔

جب چارج شدہ ذرات مڑے ہوئے راستے پر چلتے ہیں، تو وہ سنکروٹون تابکاری خارج کرتے ہیں۔ چونکہ زیادہ تر ایکسلریٹر ذرات کی رفتار کو موڑنے کے لیے مقناطیسی میدانوں کا استعمال کرتے ہیں، اس لیے سنکروٹران ریڈی ایشن کو میگنیٹوبریمسٹراہلنگ کے نام سے بھی جانا جاتا ہے۔ خارج شدہ سپیکٹرم مائکروویو (ڈرائیونگ آر ایف فیلڈ کی ہارمونکس) سے لے کر ایکس رے اسپیکٹرل علاقوں تک ہے اور تابکاری عمودی طور پر کولیمیٹڈ اور پولرائزڈ ہے۔ اگر الیکٹران انرجی E، موڑنے کا رداس ρ، الیکٹران کرنٹ IB، زاویہ Ψ0 مداری طیارہ کے نسبت، فاصلہ d سے مماس نقطہ، عمودی زاویہ Δψ، اور افقی زاویہ Δθ معلوم ہیں، تو سنکروٹران ریڈی ایشن آؤٹ پٹ کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ SURF کی آؤٹ پٹ پاور تصویر میں دکھائی گئی ہے۔

شکل 17 SURF سے 416MeV، 380MeV، 331MeV، 284MeV، 234MeV، 183MeV، 134MeV، اور 78MeV پر SURF کے ذریعے خارج ہونے والے سنکروٹران ریڈی ایشن اسپیکٹرا کا laium a3000mp aXNUMXmp اور بلیک باڈی کے ساتھ موازنہ کرتا ہے۔
اس کے برعکس، NIST کا الٹرا وائلٹ ریڈی ایشن گروپ SURF III کو تابکاری کی پیمائش اور تحقیق کے لیے روشنی کے ایک مستحکم ذریعہ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ SURF دور اورکت سے لے کر نرم ایکس رے تک طول موج کی حد کا احاطہ کرتا ہے۔ جدول 1 NIST SURF III کے لیے موجودہ صلاحیتوں اور مستقبل کے منصوبوں کا ایک جائزہ فراہم کرتا ہے۔ Synchrotron روشنی کے ذرائع ہائی حجم مینوفیکچرنگ (HVM) ماحول میں انتہائی الٹرا وائلٹ (EUV) ذرائع کے لیے موزوں نہیں ہیں۔ بہر حال، سنکروٹرون کی سہولیات فائدہ مند ثابت ہو سکتی ہیں کیونکہ وہ HVM اہداف کے حصول میں EUVL انڈسٹری کی مدد کرنے کے لیے مختلف پیرامیٹرز کی جانچ کرنے کے لیے لچک پیش کرتی ہیں، جیسا کہ اس رپورٹ میں پہلے بحث کی گئی ہے (سیکشن 2.2 اور 2.4.2)۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ کچھ طول موج کے نظاموں کے لیے اوور لیپنگ اور متضاد تعریفیں اور اصطلاحات ہو سکتی ہیں، اس لیے ISO21348 معیار کو عام رہنما خطوط کے طور پر حوالہ دیا جانا چاہیے۔

ورکنگ گروپ کی میٹنگ کے دوران، آلودگیوں اور/یا صفائی کے مواد کی موجودگی میں EUV ریڈی ایشن الیومینیشن کے دوران آئینے کی آلودگی پر تحقیقی مثالیں پیش کی گئیں۔ 2000 سے، NIST EUVL آپٹیکل آلودگی کا مطالعہ کرنے کا ایک اہم مرکز رہا ہے اور اس نے مصنوعی سیاروں میں عام طور پر استعمال ہونے والے فلٹرز کے انحطاط کی تحقیقات کی ہیں۔ حال ہی میں، NIST سینسر سائنس ڈویژن نے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ ایپلی کیشنز کے لیے اسی طرح کے مطالعے کیے ہیں۔ NIST کے پاس فی الحال دو بیم لائنوں (بیم لائن 1 اور بیم لائن 8) پر آپٹیکل آلودگی کے مختلف پہلوؤں کے لیے وقف تین سہولیات ہیں۔ آلودگی کا مطالعہ کرنے کی صلاحیت کا تعلق براہ راست اس رپورٹ میں ذکر کردہ کلیکٹر آئینے کی زندگی کو بڑھانے کی اہمیت پر بحث سے ہے (سیکشن 2.4.2 دیکھیں)۔ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں EUVL مینوفیکچرنگ کی اگلی نسل کو سپورٹ کرنے کے لیے موجودہ سہولیات کی مسلسل ترقی کی حمایت کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔

2.5.3: ایٹم پروب ٹوموگرافی (APT)

ایٹم پروب ٹوموگرافی (اے پی ٹی) واحد تکنیک ہے جو کسی بھی عنصر کے لیے متواتر جدول میں 3D میں ذیلی نینو میٹر آئسوٹوپک ریزولوشن ایٹم پیمانہ ایلیمینٹل میپنگ فراہم کرنے کے قابل ہے۔ شکل 18 اے پی ٹی کے آپریشن کی وضاحت کرتی ہے۔ APT پر مزید پس منظر کی معلومات کے لیے، قارئین اس موضوع پر حالیہ جائزوں کا حوالہ دے سکتے ہیں۔

تصویر 18. بولڈر، کولوراڈو (اوپر) میں NIST میں ایٹم پروب ٹوموگرافی (APT) کی تصویر اور APT آپریشن (نیچے) کی منصوبہ بندی۔ ماخذ: این آئی ایس ٹی۔

کمرشل APT آلات قریب الٹرا وائلٹ (NUV: 3.5 eV) یا ڈیپ الٹرا وائلٹ (DUV: 4.8 eV) لیزر ریڈی ایشن کا استعمال کرتے ہیں، جو کہ بہت سے مواد کے کام کے فنکشن اور زیادہ تر عناصر کی آئنائزیشن توانائی سے نیچے ہے۔ لہذا، یہ آلات مطالعہ شدہ نمونوں کو اہم حرارت کے ساتھ مشروط کرکے کام کرسکتے ہیں۔ درحقیقت، نامیاتی مواد کے تجزیے کے لیے NUV آلات سے ڈیٹا اکثر پیچیدہ اور دشوار گزار ٹکڑوں کے نمونوں کی نمائش کرتا ہے، جو کہ صورت حال میں بخارات کے عمل کے دوران جمع ہونے کا ثبوت دکھاتا ہے، اور جوہری پیمانے کے نتائج سے براہ راست تعبیر نہیں کیا جا سکتا۔ اس کے برعکس، EUV (20-90 eV) تابکاری کے پاس نمونے کی سطح پر ایٹموں اور مالیکیولز کو آئنائز کرنے کے لیے کافی توانائی ہوتی ہے، ممکنہ طور پر چھوٹے اور براہ راست قابل تشریح ٹکڑے کے نمونے پیدا کرتے ہیں۔ NIST اپروچ میں نانوسکل کمپوزیشنل اتار چڑھاو کو تلاش کرنے کے لیے پتلی فلم فوٹوریسٹس کے مطالعہ کے لیے EUVAPT کا اطلاق کرنا شامل ہے جو لیتھوگرافک بے قاعدگیوں کی اسٹاکسٹک نوعیت میں حصہ ڈال سکتا ہے، بشمول لائن ایج کھردری (LER)۔ اس طرح، EUVAPT photoresists کی پروسیسنگ اور کیمیائی ساخت سے متعلق سٹاکسٹک واقعات کی تحقیقات میں ایک اہم میٹرولوجیکل پیشرفت کی نمائندگی کرتا ہے (سیکشن 2.4.1 دیکھیں)۔ یہ قابل ذکر ہے کہ یہ طریقہ، نیز EUVAPT اور روایتی NUV اور DUVAPT آلات کے درمیان نتائج کا موازنہ، پچھلے سیکشن 2.3 میں زیر بحث آیا ہے۔

سروے کے نتائج اور سفارشات

ورکنگ گروپ کے اجلاسوں کے تکنیکی نتائج ہر ذیلی پروجیکٹ کے سیکشن 2 میں شامل ہیں۔ تجربات سے نکالی گئی اہم خصوصیات سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے ماڈلنگ اور نقلی تکنیکوں کی ترقی، ہائی والیوم، تھرو پٹ اور اسکیل چلانے میں سہولت فراہم کریں گی۔ NIST کے پاس منفرد EUVL تجرباتی میٹرولوجی صلاحیتیں اور نظریاتی سمولیشن پروگرام ہیں۔ لہذا، ورکنگ گروپ کے اجلاسوں میں صنعت کے شرکاء نے NIST کے مجوزہ آلے کی تخلیق یا امریکی صنعت کو انتہائی درست ڈیٹا فراہم کرنے کے لیے موجودہ آلات کے استعمال کی فنڈنگ ​​کی حوصلہ افزائی کی۔ NIST کے سائنسدانوں کو نہ صرف صنعتی ڈیزائن انجینئر ہونا چاہیے بلکہ باہمی طور پر فائدہ مند نتائج حاصل کرنے کے لیے تعاون کے ذریعے EUVL کی بصیرت کے ساتھ اپنے فیلڈ کے علم کو یکجا کرنا چاہیے۔ علم کی منتقلی کو فنڈنگ ​​کے مشن کے مطابق ہونا چاہیے۔ صنعت کے پاس گھریلو مفادات کی حمایت کا ایک طریقہ ہے، لیکن NIST کے سائنسی اور انتظامی رہنماؤں کو یہ سمجھنا چاہیے کہ اس کے مطابق کسی بھی نئے تخلیق کردہ مسابقتی فائدہ کو کیسے ایڈجسٹ کیا جائے۔ CRADA، SRD، اور SRM جیسے کنٹرول شدہ تقسیم کے طریقوں پر غور کیا جانا چاہیے۔

پروجیکٹ کے نقطہ نظر سے، ورکنگ گروپ کی میٹنگز نے اس بات پر زور دیا کہ کس طرح EUVL کے لیے بین الاقوامی مقابلے کا منظرنامہ NIST کے محققین کے ساتھ گہرائی سے تکنیکی بات چیت کے لیے غیر افشاء کرنے والے معاہدوں (NDAs) کی ضرورت کا باعث بنتا ہے۔ لہذا، تمام ورکنگ گروپ میٹنگ کے شرکاء نے NDA کے عمل کو این آئی ایس ٹی کے محققین اور صنعت کے درمیان ہموار کرنے کی تجویز پیش کی، جس میں پراجیکٹ کے آغاز سے شروع ہونے والے دو ماہ سے کم کا وقت ہوگا۔ این آئی ایس ٹی کے عملے اور انتظامیہ کو این ڈی اے کے عمل کے بارے میں تعلیم دی جانی چاہیے تاکہ اقدامات کو درست طریقے سے انجام دیا جا سکے۔

آخر کار، اس ورکنگ گروپ کی میٹنگ سے یہ بات واضح ہوتی ہے کہ آمنے سامنے بات چیت نتیجہ خیز بات چیت اور قابل عمل اگلے اقدامات کو جنم دیتی ہے۔ اسٹیک ہولڈرز کے درمیان مستقبل کے تعاملات ورکنگ گروپ میٹنگز سے سمپوزیا سے کنسورشیا میں منتقل ہو سکتے ہیں۔ جیسا کہ طریقہ کار کی پیچیدگی بڑھتی ہے، اسی طرح اخراجات ($10,000-$100,000 سے زیادہ) اور مزدوری کے اوقات (40-200 گھنٹے سے زیادہ)۔ اس لیے، SPIE یا آپٹیکل سوسائٹی آف امریکہ (OSA) جیسی اکثر شرکت کی جانے والی پیشہ ورانہ کانفرنسوں میں مستقبل کی سرگرمیوں کا شیڈول بنانا اخراجات اور کوششوں کو کم کرنے میں مدد کر سکتا ہے۔