க்ரையோ-ET ஒளித்தடுப்பு பொருள் திரள்களைக் கண்டறிந்தது: DUV குறைபாடுகள் 99 சதவீதம் குறைந்தன, ஆனால் EUV பாதிக்கப்படுகிறது

ஆய்வாளர்கள் கண்டறிந்தவை

சீனாவில் உள்ள ஓர் ஆய்வுக் குழு, சிப் வடிவங்கள் உருவாக்கப்படும் தருணத்தில் ஒளித்தடுப்பு (photoresist) பொருளுக்கு என்ன நேர்கிறது என்பதை இதுவரை கிடைத்த தெளிவான காட்சிகளில் ஒன்றாகப் பதிவு செய்துள்ளது. கிரையோஜெனிக் எலக்ட்ரான் டோமோகிராபி (cryo-ET) முறையைப் பயன்படுத்தி, கரைப்பானில் கரைந்த ஒளித்தடுப்பு பாலிமர்கள் டெவலப்பர் திரவத்துக்குள் நானோமீட்டர் அளவில் எவ்வாறு நகர்கின்றன, ஒன்றுதிரள்கின்றன, கொத்துகளாகின்றன என்பதைப் படம்பிடித்தனர். பாலிமர் நிறையின் பெரும் பகுதி வாயு-திரவ இடைமுகத்துக்கு இடம்பெயர்ந்து, செதுக்கு வடிவக் குறைபாடுகளை உருவாக்கும் வகையில் செதில் மீது மீண்டும் படியக்கூடிய திரள்களை உருவாக்குவதைப் படங்கள் காட்டுகின்றன. இந்தப் புரிதலின் அடிப்படையில், வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தல் வெப்பநிலையைச் சற்றே உயர்த்துவதும், மேற்பரப்பில் தொடர்ச்சியான டெவலப்பர் படலத்தைப் பராமரிப்பதும் திரளாக்கத்தைத் தடுத்து, ஆழ் புற ஊதா லித்தோகிராபியைப் பயன்படுத்தும் 300 மில்லிமீட்டர் செதில்களில் குறைபாடுகளின் எண்ணிக்கையை 99 சதவீதத்துக்கும் அதிகமாகக் குறைப்பதை ஆய்வுக் குழு கண்டறிந்தது.

உற்பத்தியில் நீண்டகாலமாக நீடிக்கும் பிரச்சினைகளில் ஒன்றை இந்தக் கண்டுபிடிப்பு குறிவைக்கிறது. ஒரு சிப் ஆயிரக்கணக்கான செயல்முறைப் படிகளைக் கடக்கக்கூடும்; எந்தப் படியிலும் உருவாகும் நுண்ணிய எச்சங்கள் அல்லது துகள்கள் இணைப்புப் பாலம், துண்டிப்பு அல்லது கரடுமுரடான விளிம்பை ஏற்படுத்தி, உற்பத்தி விளைச்சலைக் குறைக்கலாம். இடர் அதிகரிக்கும் முக்கியமான கட்டம் உருவாக்கச் செயல்முறை: வெளிப்படுத்தப்பட்ட ஒளித்தடுப்பு, வடிவங்கள் கூர்மையாக இருக்கும்போதே, தூய்மையாகவும் கணிக்கத்தக்க வகையிலும் கரைய வேண்டும். புதிய ஆய்வு வடிவப் பரிமாற்றத்தின் அடிப்படை வேதியியலை மாற்றவில்லை; ஆனால் கவனமான செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு இருந்தபோதும் சில எச்சங்கள் ஏன் தோன்றுகின்றன என்பதை விளக்கும் மறைந்த பாதையை வெளிப்படுத்துகிறது.

சோதனையில், வேதியியல் பெருக்கமுடைய ஒளித்தடுப்பு பாலிமர்கள் அவற்றின் இயல்பான திரவச் சூழலில், 5 நானோமீட்டருக்கும் அதிகமான துல்லியத்தில் காணப்பட்டன. பாலிமர்கள் நெகிழ்வான, நூல் போன்ற சங்கிலிகளாகத் தோன்றின. தோராயமாக 25 முதல் 100 நானோமீட்டர் தடிமனுள்ள படலங்களில், பாலிமர் நிறையின் சுமார் 80 சதவீதம் திரவ அடுக்கின் மேற்பகுதிக்கு, அதாவது டெவலப்பர் காற்றைச் சந்திக்கும் இடத்துக்கு அருகில் இடம்பெயர்வதை ஆய்வாளர்கள் அளந்தனர். அந்த இடைமுகத்தில் பாலிமர்கள் பலவீனமாகப் பின்னிப் பிணைந்த திரள்களை உருவாக்கின; அவை பொதுவாகப் பத்து நானோமீட்டர்களைக் கடந்து, செதில் மீது படிந்தால் வடிவக் குறைபாடுகளை ஏற்படுத்தும் அளவுக்குப் பெரியதாக இருந்தன. வெப்பம் இந்தப் பின்னிப்பிணைவுகளைத் தளர்த்தக்கூடும்; அதிக வெப்பமுள்ள வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தல் திரள்களைக் குறைத்தது என்ற கவனிப்புக்கும் இது பொருந்துகிறது.

இரண்டு நடைமுறைத் தீர்வுகளை அந்தக் குழு தெரிவித்தது: வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தலை சுமார் 95 டிகிரி செல்சியஸிலிருந்து சுமார் 105 டிகிரி செல்சியஸுக்கு உயர்த்துவது; மேலும் இடைமுகத்தைக் கட்டுப்பாட்டில் வைத்து, திரள்கள் அகற்றப்படும்படி மேற்பரப்பில் சீரான டெவலப்பர் படலத்தைப் பராமரிப்பது. ஏற்கெனவே உள்ள ஒளித்தடுப்பு வேதியியல்களையும் தரநிலையான ஆழ் புற ஊதா பூச்சு, வெளிப்பாடு, வெப்பப்படுத்தல் மற்றும் உருவாக்கக் கருவிகளையும் பயன்படுத்தி 12 அங்குல செதில்களில் நடத்தப்பட்ட சோதனைகளில், இந்த இரு அணுகுமுறைகளின் கூட்டுப் பயன்பாடு, கண்ணுக்குத் தெரியும் எச்ச வகைக் குறைபாடுகளை 99 சதவீதத்துக்கும் அதிகமாகக் குறைத்தது. அதேவேளையில், இந்த வெப்பநிலை மாற்றம் அதீத புற ஊதா லித்தோகிராபிக்குப் பயனளிக்காது என்றும், ஏனெனில் அது அமிலத்தைப் பரவச் செய்து மிக நுண்ணிய அம்சங்களை மங்கலாக்கும் என்றும் ஆய்வாளர்கள் எச்சரிக்கின்றனர்.

ஒளித்தடுப்புகள் எவ்வாறு வடிவங்களை உருவாக்குகின்றன

சிப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு உலோக மற்றும் மின்காப்புப் பகுதியின் வடிவத்தையும் தீர்மானிக்கும் மின்சுற்று வார்ப்புருவை லித்தோகிராபி உருவாக்குகிறது. ஒரு செதில் ஒளித்தடுப்பால் பூசப்பட்டு, பின்னர் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒளியால் வெளிப்படுத்தப்பட்டு, முக்கிய வினைகளைத் தூண்ட வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது; அதன் பின் குறிப்பிட்ட பகுதிகளை அகற்றும் திரவத்தில் உருவாக்கப்பட்டு, கழுவி உலர்த்தப்படுகிறது. 193 நானோமீட்டர் ஆழ் புற ஊதாவுக்கும் 13.5 நானோமீட்டர் அதீத புற ஊதாவுக்கும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் வேதியியல் பெருக்கமுடைய ஒளித்தடுப்புகள். இந்தப் பூச்சுகளில் ஒளி படும் இடங்களில் அமிலத்தை வெளியிடும் ஒளி-அமில உருவாக்கி உள்ளது. வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தலின்போது, பாலிமருக்குள் அமிலம் வினைகளைத் தூண்டுகிறது. நேர்மறைத் தொனி ஒளித்தடுப்புகளில் வெளிப்பட்ட பகுதிகள் எளிதில் கரையும்படியோ, எதிர்மறைத் தொனி ஒளித்தடுப்புகளில் அவை கரைவது கடினமாகும்படியோ இது செய்கிறது.

வெளியில் இருந்து பார்க்கும்போது உருவாக்கம் எளிமையாகத் தோன்றலாம்; ஆனால் மெல்லிய திரவ அடுக்குக்குள் இயற்பியலும் வேதியியலும் சிக்கலானவை. ஒளியாலும் வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தலாலும் செயல்படுத்தப்பட்ட பகுதிகளிலிருந்து பாலிமர் துண்டுகளை டெவலப்பர் கரைக்கிறது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தேக்கக் குளம் அல்லது தெளிப்பு வடிவில் திரவம் செதில் முழுவதும் பரவுகிறது; கரைதல் நிகழும்போது மிக மெல்லிய படலம் எஞ்சுகிறது. இந்தத் தருணத்தில் இடைமுகங்கள் முக்கியமானவை. மேற்பரப்பு விசைகள் காரணமாக பாலிமர் சங்கிலிகள் வாயு-திரவ எல்லையில் ஈர்க்கப்பட்டு, பின்னிப் பிணைந்து திரள்களை உருவாக்கலாம். திரள்களோ அல்லது பகுதியளவு கரைந்த சங்கிலிகளோ ஓரங்களில் அல்லது அருகருகே உள்ள கோடுகளுக்கு இடையில் மீண்டும் படிந்தால், அவை இணைப்புப் பாலம், கோடு துண்டிப்பு அல்லது கரடுமுரடான தன்மையை ஏற்படுத்தி, அடுத்தடுத்த செயல்முறைகளில் குறைபாடுகளாக வெளிப்படலாம்.

சீன ஆய்வுக் குழு இந்தப் பின்னிப்பிணைவை நேரடியாகக் காட்சிப்படுத்தியது. அவர்கள் கண்ட திரள்களை பலவீனமான, மீளக்கூடிய இடைவினைகள் ஒன்றாகப் பிடித்திருந்தன. அதனால் வெப்பநிலை மற்றும் திரவ ஓட்டத்தின் வரலாற்றில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்களுக்கும் அவை உணர்திறன் கொண்டிருந்தன. அதிக வெப்பமுள்ள வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தல் சங்கிலிகளின் இயக்கத்தை அதிகரித்து, வினைகள் முழுமையடைய உதவியது; இதனால் கரைதலின் சீர்மை மேம்பட்டது. நிலையான டெவலப்பர் படலம் வாயு-திரவ இடைமுகத்தில் திரள்கள் உருவாகும் வாய்ப்பைக் குறைத்து, கழுவி உலர்த்துவதற்கு முன் சிதறிய சங்கிலிகளை அகற்றுவதை எளிதாக்கியது.

அதிக வெப்பப்படுத்தல் ஏன் DUV-க்கு உதவுகிறது, EUV-க்குத் தீங்கு விளைவிக்கிறது

ஆழ் புற ஊதாவில் எச்சங்களை நீக்கும் அதே வெப்ப உயர்வு, அதீத புற ஊதாவில் வடிவத் துல்லியத்தைக் குறைக்கக்கூடும். 193 நானோமீட்டர் மூழ்குநிலைச் செயல்முறைகளில், வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தலுக்கு சுமார் 95 முதல் 110 டிகிரி செல்சியஸ் வரை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த வரம்புக்குள் மாற்றம் செய்வது கரைதல் வேறுபாட்டை மேம்படுத்தவும், எச்சங்களைக் குறைக்கவும், பயன்படுத்தக்கூடிய செயல்முறை வரம்பை விரிவாக்கவும் உதவும். கூடுதல் வெப்பம் மீளக்கூடிய சங்கிலிப் பின்னிப்பிணைவுகளைத் தளர்த்தி, எந்தப் பகுதிகள் கரைய வேண்டும், எவை எஞ்ச வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்கும் வேதியியலைத் துரிதப்படுத்துகிறது. கவனமாகச் சரிசெய்தல் இன்னும் அவசியம்; இருப்பினும், ஆய்வாளர்கள் தெரிவித்த அளவிலான உயர்வுகள் ஆழ் புற ஊதா செயல்முறைத் தடக் கருவிகளிலும் ஒளித்தடுப்புகளிலும் வழக்கமான நடைமுறைக்குள் உள்ளன.

அதீத புற ஊதா வடிவமைப்பு கூடுதல் பரவலை மிகவும் குறைவாகவே பொறுத்துக்கொள்ளும். அம்சங்கள் சிறியவை; மேலும் ஒவ்வொரு பரப்பளவுக்கும் உறிஞ்சப்படும் ஒளித்துகள்களின் எண்ணிக்கை குறைவாக இருப்பதால் நிகழ்தகவு சார்ந்த மாறுபாடு அதிகம். வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தல் வெப்பநிலையில் சிறிய உயர்வுகூட அமிலப் பரவல் தூரத்தையும் பிற வேதிப்பொருட்களின் நகர்வையும் அதிகரிக்கிறது. இதனால் மறைபடம் பரவி, விளிம்புகள் மென்மையடைந்து, கோட்டு விளிம்பின் கரடுமுரடான தன்மை அதிகரிக்கிறது. மிகச்சிறிய இடைவெளிகளில் கோடுகள் விடுபடவோ ஒன்றோடொன்று இணைந்துவிடவோ வாய்ப்பும் அதிகரிக்கிறது. இதனால், வெப்பப்படுத்தல் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்துதல், தணிப்பான் அளவைச் சீரமைத்தல், நீண்ட தூர வேதியியல் பெருக்கத்தைச் சாராத பொருட்களுக்கு மாறுதல் உள்ளிட்ட நுட்பங்கள் மூலம் பரவலைக் கட்டுப்படுத்த EUV செயல்முறைகள் முயல்கின்றன.

பல EUV உருவாக்கத் திட்டங்கள், EUV-ஐ அதிகம் உறிஞ்சும் மற்றும் இயல்பாகவே குறுகிய தூர வினைகளைக் கொண்ட உலோகம் உள்ள அல்லது உலோக ஆக்சைடு ஒளித்தடுப்புகளை நோக்கி நகர்கின்றன. அமிலப் பரவலை அதிகம் சாராமல் இந்தப் பொருட்களால் நுண்ணிய வடிவங்களை உருவாக்க முடியும். அளவைச் சீராக்குதல் மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட செயல்முறைத் தடச் செயல்முறைகளுடன் கூடிய இந்த உத்தி, அம்சங்களை மங்கலாக்கும் அதிக வெப்பப்படுத்தலை நாடாமல், தெளிவுத்திறனைத் தக்கவைத்துக் கொண்டே சீரற்ற குறைபாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

சிப் தயாரிப்பு ஆய்வகங்களுக்கு வரும் Cryo-ET

உயிரணுக்களிலிருந்து மின்சுற்றுகள் வரை

கட்டமைப்பு உயிரியல் துறையில் Cryo-ET நீண்டகாலமாகப் பயனுள்ள நுட்பமாக இருந்து வருகிறது. விரைவான கண்ணாடியாக்கத்தின் மூலம் மூலக்கூறுகளை அவற்றின் இயல்பான நிலைக்கு நெருக்கமான நிலையில் உறையவைத்து, பின்னர் இரு பரிமாண எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிப் படங்களின் சாய்வுத் தொடரிலிருந்து முப்பரிமாணப் பருமனை மறுகட்டமைப்பதே இந்த முறையாகும். இந்த அணுகுமுறையை அரைக்கடத்தி வேதியியலுக்கு ஏற்ப மாற்றுவதற்கு துல்லியமான நேரக் கட்டுப்பாடும் மாதிரி கையாளுதலும் தேவைப்பட்டன. ஆய்வுக் குழு, தரநிலையான செயல்முறை வழியில் ஒரு செதிலை வெளிப்படுத்தி வெப்பப்படுத்தி, கரைந்த ஒளித்தடுப்பு சங்கிலிகளைக் கொண்ட டெவலப்பர் திரவத்தின் மிகச் சிறிய மாதிரியை எடுத்தது; பின்னர் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி வலைப்பின்னலில் அதை மில்லி விநாடிகளுக்குள் கண்ணாடியாக்கியது. உறைந்த மாதிரியை எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கிக்குள் சுழற்றி, பல படத்தொகுப்புகளைப் பதிவு செய்ததன் மூலம் திரவத்துக்குள் பாலிமர்களின் முப்பரிமாண அமைப்பை ஆய்வுக் குழு மறுகட்டமைத்தது.

இதன் விளைவாக, இதற்கு முன்பு எட்ட முடியாத உருவாக்கப் படிநிலையின் விரிவான காட்சி கிடைத்துள்ளது. பாரம்பரியக் கருவிகள் உலர்ந்த எச்சங்களை ஆய்வு செய்தன; ஆனால் உலர்த்துவது அவற்றின் வடிவமைப்பை மாற்றக்கூடும். அல்லது கரைதல் வீதம், பின்னர் அளவிடப்படும் கரடுமுரடான தன்மை போன்ற மறைமுக அளவீடுகளிலிருந்து நடத்தையை ஊகித்தன. Cryo-ET, செயல்முறை நடைபெறும் இடத்திலேயே காட்சியை வழங்குகிறது. இந்த ஆய்வின் படங்கள், சுருள் வடிவில் அமைந்த நூல் போன்ற சங்கிலிகள், வாயு-திரவ மேற்பரப்புக்கு அருகே அதிகளவில் திரண்டிருத்தல், வெப்பமூட்டலால் தளர்த்தக்கூடிய பலவீனமான பின்னிப்பிணைவுகள் ஆகியவற்றைக் காட்டின. ஆழ் புற ஊதா செயல்முறைகளில் நேரடியான தீர்வை இந்த ஆதாரம் உறுதிப்படுத்துகிறது: வெப்பப்படுத்தல் வெப்பநிலையை மிதமாகச் சரிசெய்து, செயல்முறைத் தடத்தில் டெவலப்பர் படலத்தைக் கட்டுப்படுத்துவது.

மிகச்சிறிய முனைகளில் இடைமுகத் திரள்கள் ஏன் முக்கியக் குறைபாட்டுக் காரணங்களாக முன்னணி சிப் ஆலைகளால் அரிதாகக் குறிப்பிடப்படுகின்றன என்பதையும் ஆய்வுக் குழுவின் தரவுகள் விளக்க உதவுகின்றன. மேம்பட்ட இடைவெளிகளில் உற்பத்தியைப் பாதிக்கும் குறைபாடுகள், இங்கு காணப்பட்ட திரள்களின் அளவைவிடச் சிறியவையாக இருப்பது வழக்கம். இதனால் உயர்நிலை உற்பத்தி வரிசைகள் மேம்படுத்தப்பட்ட வெப்பப்படுத்தல், நன்கு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தடச் செயல்முறை நிலைமைகள், மேம்பட்ட கழுவல் முறைகள் ஆகியவற்றின் மூலம் ஏற்கெனவே இந்தச் செயல்முறையைத் தடுக்கின்றன எனத் தெரிகிறது. அந்தத் தடுப்பை உறுதிப்படுத்தவும், பரிமாணங்கள் சுருங்கும்போது முக்கியமாகக்கூடிய திரவநிலைப் பாதைகளைக் கண்டறியவும் Cryo-ET ஆய்வாளர்களுக்குக் கூர்மையான கண்டறியும் கருவியை வழங்குகிறது.

இது சீனாவுக்கும் உலகளாவிய போட்டிக்கும் எதைக் குறிக்கிறது

அதீத புற ஊதா கருவிகள் மற்றும் பிற மேம்பட்ட உபகரணங்களைப் பெறுவதில் கட்டுப்பாடுகளை எதிர்கொள்ளும் நிலையில், விளைச்சலை உயர்த்த சீனச் சிப் உற்பத்தியாளர்கள் முயன்று வருகின்றனர். நுண்ணிய அம்சங்களை வடிவமைக்க பலமுறை வடிவமைக்கும் முறையுடன் கூடிய ஆழ் புற ஊதா இன்னமும் இன்றியமையாதது; ஆனால் ஒவ்வொரு கூடுதல் வெளிப்பாட்டுப் படியும் செலவையும் இடரையும் பெருக்குகிறது. சீனாவின் பெரிய சிப் தயாரிப்பு நிறுவனங்கள் பழைய தளங்களைத் தீவிரமாகப் பயன்படுத்தியுள்ளதாக அறிக்கைகள் தெரிவிக்கின்றன; இதனால் ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க விளைச்சலை அடைய குறைபாட்டுக் கட்டுப்பாடும் சுத்திகரிப்பும் இன்னும் முக்கியமாகின்றன. ஏற்கெனவே உள்ள கருவிகளைக் கொண்டு உருவாக்க எச்சங்களைக் நம்பகமாகக் குறைக்கும் எந்த முறையும் அந்தச் சூழலில் மதிப்புமிக்கதாகும்.

புதிய வெளிப்பாட்டுத் தளம் அல்லது அரிய பொருட்கள் தேவையில்லை என்பதால், தெரிவிக்கப்பட்ட செயல்முறை உள்நாட்டு உற்பத்தி வரிசைகளுக்கு ஏற்றதாக உள்ளது. இது தரநிலையான ஆழ் புற ஊதா ஒளித்தடுப்புகளையும் செயல்முறைத் தடக் கருவிகளையும் பயன்படுத்துகிறது. முன்மொழியப்பட்ட மாற்றங்களான, சற்றே அதிக வெப்பமுள்ள வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தல் மற்றும் நிலையான டெவலப்பர் படலத்தைப் பராமரிக்கும் வன்பொருள் அல்லது செயல்முறை மாற்றங்கள் ஆகியவை, ஏற்கெனவே பொதுவான தடக் கருவிகளின் திறனுக்குள் உள்ளன. முதிர்ந்த மற்றும் நடுத்தர அளவிலான முனைகளில் கிடைக்கும் மேம்பாடு, ஒவ்வொரு செதிலிலிருந்தும் பயன்படக்கூடிய சிப்புகளின் எண்ணிக்கையை நேரடியாக அதிகரிக்கக்கூடும்.

அதீத புற ஊதா வடிவமைப்பில் உள்ள இடைவெளியை இதே முடிவு நிரப்பாது. மாறாக, வினைகளை வரையறுக்கப்பட்ட பகுதியில் கட்டுப்படுத்தும் பொருட்களையும், துல்லியமாக நிர்வகிக்கப்படும் பரவலையும் EUV வெற்றிக்குத் தேவைப்படுவதை இந்த ஆய்வு மேலும் வலியுறுத்துகிறது. அங்கு முன்னேற்றம் அதிக வெப்பப்படுத்தலால் அல்ல; புதிய ஒளித்தடுப்புகள், அதிக திறன் கொண்ட ஒளி மூலங்கள், சிறந்த அளவியல் நுட்பங்கள் ஆகியவற்றால் வருகிறது. இறுதி விளைச்சலைப் பாதிக்கும் பல்வேறு ஈரச் செயல்முறைகளின் திரவநிலை நடத்தையைத் தெளிவுபடுத்தும் என்பதால் Cryo-ET கட்டமைப்பு இன்னமும் முக்கியமானது.

வரம்புகளும் முன்னணி சிப் ஆலைகள் ஏற்கெனவே செய்வதும்

தான் காட்சிப்படுத்திய இடைமுகத் திரள்கள் மீளக்கூடியவை, ஒப்பீட்டளவில் பெரியவை என்று இந்த ஆய்வே சுட்டிக்காட்டுகிறது. முக்கியமான செயல்முறை நேரங்களில் காற்று-திரவ இடைமுகம் வெறுமையாக இருப்பதை முன்னணி சிப் ஆலைகள் ஏற்கெனவே தவிர்த்து, மீள்படிதல் இடரைக் குறைக்க டெவலப்பர் படலங்களைத் தொடர்ச்சியாக வைத்திருக்கின்றன. படலத் தடிமனையும் தங்கும் நேரத்தையும் குறுகிய வரம்புக்குள் வைக்க, செயல்முறைத் தடக் தொகுதிகள் தேக்கக் குள உருவாக்கம், திரவம் செலுத்தும் வீதங்கள், செதில் சுழற்சி முறைகள் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. 300 மில்லிமீட்டர் செதில் முழுவதும் தள வாரியாக வெப்பத் தட்டுகள் அளவுத்திருத்தம் செய்யப்படுகின்றன. வடிகட்டிகளும் கரைசல் மேலாண்மையும் துகள்களையும் கரைந்த கரிமப் பொருட்கள் மீண்டும் கலப்பதையும் குறைக்கின்றன.

நவீன லித்தோகிராபி தடங்களில் செயல்முறை விலகல்களைக் கண்டறிய உணரிகளும் உற்பத்தி வரிசையிலேயே செய்யப்படும் சோதனைகளும் உள்ளடக்கப்பட்டுள்ளன. குறைபாடுகளின் பாரெட்டோ பகுப்பாய்வும் கவனமான பரிசோதனை வடிவமைப்பும், பாதுகாப்பான வரம்புகளுக்குள் வெப்பப்படுத்தல் வெப்பநிலைகளையும் டெவலப்பர் நேரங்களையும் பல ஆண்டுகளாக வழிநடத்தி வருகின்றன. நடைமுறை அனுபவத்துக்கு இணையான செயல்முறை விளக்கத்தை Cryo-ET படங்கள் வழங்குகின்றன. மேற்பரப்பில் ஏற்படும் பின்னிப்பிணைவுகள் பலவீனமானவை, வெப்பநிலையால் பாதிக்கப்படுபவை, படலக் கட்டுப்பாட்டுக்கு உணர்திறன் கொண்டவை என்பதைப் பொறியாளர்கள் உறுதிப்படுத்த முடியும். புதிய வேதியியல்களைச் சேர்க்கும்போதோ, விளைச்சலை அதிகரிக்கும் காலகட்டங்களில் அறிந்த செயல்முறைகளை அவற்றின் வரம்புகளுக்குள் இயக்கும்போதோ இந்த உறுதிப்பாடு உதவுகிறது.

EUV-க்கான வரவிருக்கும் பொருட்கள்

ஆழ் புற ஊதா உற்பத்தி வரிசைகளில் வேதியியல் பெருக்கமுடைய கரிம ஒளித்தடுப்புகள் இன்னமும் ஆதிக்கம் செலுத்தினாலும், அதீத புற ஊதாவில் உலோகம் உள்ள அமைப்புகளை நோக்கிச் சமநிலை தொடர்ந்து மாறுகிறது. தகரம், ஹாஃப்னியம், சிர்கோனியம் மற்றும் தொடர்புடைய தனிமங்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட உலோக ஆக்சைடு மற்றும் உலோகத் திரள் ஒளித்தடுப்புகள், ஒவ்வொரு தடிமன் அலகுக்கும் அதிக EUV ஒளித்துகள்களை உறிஞ்சுகின்றன. நீண்ட தூர அமிலப் பரவலைச் சாராத வலைப்பின்னல்களையும் அவை வெளிப்பாட்டுக்குப் பிறகு உருவாக்குகின்றன. இந்தப் பண்புகள் கோட்டு அகலத்தின் கரடுமுரடான தன்மையைக் குறைத்து, உற்பத்திக் கருவிகளுக்கு ஏற்ற நடைமுறை அளவிலான ஒளி அளவுகளிலேயே 15 நானோமீட்டருக்குக் குறைவான பரிமாணங்களில் வடிவமைக்க உதவுகின்றன. கட்டுப்படுத்தக்கூடிய உணர்திறனுடன், சீரான மற்றும் குறைபாடுகளை எதிர்க்கும் பூச்சுகளை உருவாக்க, ஆவிநிலை ஊடுருவல், நீரற்ற சோல்-ஜெல் வேதியியல் உள்ளிட்ட தொகுப்பு முறைகளை ஆய்வாளர்கள் மேம்படுத்தி வருகின்றனர்.

சமீபத்திய ஓர் ஆய்வில், அதிக உணர்திறனையும் மேம்பட்ட விளிம்பு அரிப்பு எதிர்ப்பையும் பெற இரண்டு தகர ஆக்சைடு திரள்கள் கலக்கப்பட்டன. அந்தக் கலவை, ஒரு சதுர சென்டிமீட்டருக்கு சுமார் 50 முதல் 60 மில்லிஜூல் வரையிலான ஒளி அளவுகளில் 13 முதல் 16 நானோமீட்டர் வரம்பிலான அரைப் பிரிவுகளை உருவாக்கியது; மேலும் அரிப்பைத் தாங்கும் திறனும் தடிமனான, வலுவான வடிவங்களும் மேம்பட்டன. வெளிப்பாட்டின்போதும் வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வினைகளின்போதும் திரள்களுக்கு இடையிலான கூட்டு இடைவினைகள் இருந்ததாக நிறமாலைப் பகுப்பாய்வு சுட்டிக்காட்டியது. அதிக வெப்பப்படுத்தலால் ஏற்படும் பரவல் பாதிப்புகளைத் தவிர்த்தபடி, கூர்மையான EUV படங்களை வழங்கும் பொருள் சார்ந்த வழியை இத்தகைய ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன.

இந்தத் துறையின் எதிர்காலத் திட்டங்கள், தெளிவுத்திறனைத் தக்கவைத்துக்கொண்டே சீரற்ற குறைபாடுகள் உருவாவதைக் கட்டுப்படுத்த, லிகாண்ட் வடிவமைப்பு, புதிய உலோகக் கலவைகள், தொகுப்பு முறைக் கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. இவை வெற்றி பெற்றால், அதிக தீவிரமான வெப்பப்படுத்தல் படிகளின் சார்பு குறையும்; விளிம்புகளின் கூர்மையை இழக்காமல் உருவாக்கத்தை நுட்பமாகச் சரிசெய்ய செயல்முறைத் தடப் பொறியாளர்களுக்கு கூடுதல் வாய்ப்பு கிடைக்கும்.

உற்பத்தியில் கவனிக்க வேண்டியவை

ஆழ் புற ஊதாவைப் பயன்படுத்தும் சிப் உற்பத்தியாளர்களுக்கு உடனடியாகப் பொருந்தும் செய்தி நடைமுறையானது. குறிப்பிட்ட ஒளித்தடுப்பையும் செயல்முறைத் தடத்தையும் பயன்படுத்தி வெப்பப்படுத்தல், டெவலப்பர் வரம்புகளைச் சரிபார்த்து, எச்சக் குறைபாடுகளில் ஏற்படும் மாற்றத்தை அளவிட வேண்டும். செதில் முழுவதும் வெப்பப்படுத்தலின் சீர்மை, டெவலப்பர் தேக்கக் குளத்தின் நேரம், திரவம் செலுத்தும் இயக்கவியல் ஆகிய அனைத்தும் திரள்கள் உருவாகி மீண்டும் படிவதற்கு நேரம் கிடைக்குமா என்பதைப் பாதிக்கக்கூடும். பல சிப் ஆலைகள் ஏற்கெனவே பயன்படுத்தும் வரம்புக்குள் இந்த ஆய்வின் வெப்பநிலை உள்ளது; எனவே மதிப்பீட்டை எளிதாக்குகிறது. வெப்பநிலை அல்லது நேரத்தை மிகையாக உயர்த்தி, ஒளித்தடுப்புகளுக்குச் சேதம் விளைவிப்பதையோ பரிமாணங்கள் அனுமதிக்கப்பட்ட வரம்பிலிருந்து மாறுவதையோ தவிர்க்க வேண்டும்.

செயல்முறைச் செய்முறைகளைப் போலவே ஆய்வும் அளவியலும் முக்கியம். விளைச்சலை அதிகரிக்கும் காலகட்டத்தின் தொடக்கத்திலேயே எச்சங்களைக் கண்டறிந்து வகைப்படுத்தக்கூடிய உற்பத்தி வரிசை விரைவாகச் சரிசெய்ய முடியும். குறைபாட்டு வரைபடங்கள், கோட்டு விளிம்பின் கரடுமுரடான தன்மை அளவீடுகள், கழுவல் மேம்படுத்தல் ஆகியவை இங்கு விவரிக்கப்பட்ட வெப்பப்படுத்தல் மாற்றங்களுடன் இணைந்து செயல்படுகின்றன. EUV-க்கு இதன் தொடர்பு குறைவாக இருந்தாலும், படமெடுக்கும் இந்தக் கட்டமைப்பே மதிப்புமிக்க புதிய கருவியாகும். உருவாக்கத்துக்குப் பிந்தைய கழுவல் அல்லது தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஈரச் சுத்திகரிப்பு போன்ற பிற ஈரச் செயல்முறைகளிலும் திரவநிலை இடைவினைகளை Cryo-ET ஆய்வு செய்ய முடியும்; அங்கு மிகச் சிறிய மூலக்கூறு திரள்கள் ஒரு செயல்முறை நிலையானதா என்பதைப் பெரும்பாலும் தீர்மானிக்கின்றன.

முக்கிய குறிப்புகள்

• டெவலப்பருக்குள் கரைந்த ஒளித்தடுப்பு பாலிமர்களை முதன்முறையாக நேரடியாக முப்பரிமாணத்தில் காண Cryo-ET உதவியது; வாயு-திரவ இடைமுகத்தில் அவை திரள்களாகின்றன என்பதையும் வெளிப்படுத்தியது.
• வெளிப்பாட்டுக்குப் பிந்தைய வெப்பப்படுத்தலை சுமார் 95 டிகிரி செல்சியஸிலிருந்து 105 டிகிரி செல்சியஸுக்கு உயர்த்தி, தொடர்ச்சியான டெவலப்பர் படலத்தைப் பராமரித்ததால், 300 மில்லிமீட்டர் ஆழ் புற ஊதா செதில்களில் எச்ச வகைக் குறைபாடுகள் 99 சதவீதத்துக்கும் அதிகமாகக் குறைந்தன.
• திரள்களின் பின்னிப்பிணைவுகள் பலவீனமானவை; வெப்பத்தால் மீளக்கூடியவை. ஒப்பீட்டளவில் சிறிய வெப்ப மாற்றங்கள் அவற்றை ஏன் சீர்குலைக்கின்றன என்பதை இது விளக்குகிறது.
• அதே வெப்பநிலை உயர்வு அமிலப் பரவலை அதிகரித்து, விளிம்புகளை மங்கலாக்கி, கோட்டு விளிம்பின் கரடுமுரடான தன்மையை உயர்த்துவதால் அதீத புற ஊதா வடிவத் துல்லியத்தைக் குறைக்கிறது.
• முன்னணி சிப் ஆலைகள் ஏற்கெனவே வெப்பப்படுத்தல் மற்றும் டெவலப்பர் அமைப்புகளைச் சரிசெய்து இந்த மேற்பரப்புத் திரள்களைத் தவிர்க்கின்றன; அதனால் மிகச்சிறிய முனைகளில் அவை உற்பத்தியைப் பாதிக்கும் குறைபாடுகளாக அரிதாகவே காணப்படுகின்றன.
• பலமுறை வடிவமைக்கும் ஆழ் புற ஊதாவைச் சார்ந்துள்ள சீனச் சிப் ஆலைகள் இந்த ஆய்வின் DUV-க்கு ஏற்ற அம்சங்களால் பயனடையலாம்; ஆனால் EUV அணுகலும் பொருட்களுமே பெரிய தடைகளாக நீடிக்கின்றன.
• EUV-க்கான உலோக ஆக்சைடு மற்றும் உலோகத் திரள் ஒளித்தடுப்புகள், அதிக ஒளி உறிஞ்சல், வலுவான அரிப்பு எதிர்ப்பு, பரவலைக் கட்டுப்படுத்தும் குறுகிய தூர வினைகள் ஆகியவற்றை அதிக வெப்பப்படுத்தல் இல்லாமலேயே வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன.
• உற்பத்தி விளைச்சலைத் தீர்மானிக்கும் திரவநிலை இடைவினைகளை, உருவாக்கம், கழுவல், ஈரச் சுத்திகரிப்பு ஆகிய கட்டங்களில் ஆய்வு செய்ய Cryo-ET புதிய கண்டறியும் வழியைத் திறக்கிறது.