हस्तक्षेप लिथोग्राफी: Difference between revisions

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हस्तक्षेप लिथोग्राफी (या होलोग्राफिक लिथोग्राफी) जटिल [[प्रकाशिकी]] प्रणालियों या [[photomask]] के उपयोग के बिना, ठीक सुविधाओं के नियमित सरणियों के पैटर्निंग के लिए एक तकनीक है।
व्यतिकरण अश्ममुद्रण (या स्वलिखित अश्ममुद्रण) जटिल [[प्रकाशिकी|दृक्]] प्रणालियों या [[photomask|आवरक]] के उपयोग के बिना ठीक सुविधाओं के नियमित सरणियों के संरूपण के लिए एक तकनीक है।


== मूल सिद्धांत ==
== मूल सिद्धांत ==
मूल सिद्धांत [[इंटरफेरोमेट्री]] या [[होलोग्रफ़ी]] के समान है। दो या दो से अधिक [[जुटना (भौतिकी)]] प्रकाश के बीच एक हस्तक्षेप पैटर्न एक रिकॉर्डिंग परत ([[photoresist]]) में स्थापित और दर्ज किया गया है। इस व्यतिकरण पैटर्न में फ्रिन्जों की आवधिक श्रृंखला होती है जो तीव्रता न्यूनतम और उच्चिष्ठ दर्शाती है। पोस्ट-एक्सपोज़र [[फोटोलिथोग्राफी]] प्रोसेसिंग पर, आवधिक तीव्रता पैटर्न के अनुरूप एक फोटोरेसिस्ट पैटर्न उभरता है।
मूल सिद्धांत [[इंटरफेरोमेट्री|व्यतिकरणमिति]] या [[होलोग्रफ़ी]] के समान है। दो या दो से अधिक [[जुटना (भौतिकी)|सामंजस्यपूर्ण (भौतिकी)]] प्रकाश के बीच एक व्यतिकरण प्रतिरूप एक अभिलेखन परत ([[photoresist|प्रकाश प्रतिरोध]]) में स्थापित और दर्ज किया गया है। इस व्यतिकरण प्रतिरूप में किनारे की आवधिक श्रृंखला होती है जो तीव्रता न्यूनतम और उच्चिष्ठ दर्शाती है। उत्सर्गोचर [[फोटोलिथोग्राफी|फोटोअश्ममुद्रण]] प्रसंस्करण पर आवधिक तीव्रता प्रतिरूप के अनुरूप एक प्रकाश प्रतिरोध प्रतिरूप उभरता है।


2-बीम व्यतिकरण के लिए, फ्रिंज-टू-फ्रिंज स्पेसिंग या अवधि किसके द्वारा दी जाती है? <math display="inline">\frac{\lambda/2}{\sin\bigl(\tfrac{\theta}{2}\bigr)}</math>, कहाँ {{mvar|λ}} तरंग दैर्ध्य है और {{mvar|θ}} दो व्यतिकारी तरंगों के बीच का कोण है। प्राप्त करने योग्य न्यूनतम अवधि तरंग दैर्ध्य का आधा है।
2-किरणपुंज व्यतिकरण के लिए, किनारे से किनारे अंतरण या अवधि <math display="inline">\frac{\lambda/2}{\sin\bigl(\tfrac{\theta}{2}\bigr)}</math> के द्वारा दी जाती है, जहाँ {{mvar|λ}} तरंग दैर्ध्य है और {{mvar|θ}} दो व्यतिकारी तरंगों के बीच का कोण है। प्राप्त करने योग्य न्यूनतम अवधि तब तरंगदैर्घ्य की आधी होती है।


3-बीम हस्तक्षेप का उपयोग करके, हेक्सागोनल समरूपता के साथ सरणियाँ उत्पन्न की जा सकती हैं, जबकि 4 बीमों के साथ, आयताकार समरूपता या 3डी फोटोनिक क्रिस्टल के साथ सरणियाँ उत्पन्न होती हैं। मल्टी वेव इंटरफेरेंस (ऑप्टिकल पथ में डिफ्यूज़र डालकर) परिभाषित स्थानिक आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ एपेरियोडिक पैटर्न उत्पन्न किया जा सकता है। इसलिए, विभिन्न बीम संयोजनों को सुपरइम्पोज़ करके, विभिन्न पैटर्न संभव हो जाते हैं।
3-किरणपुंज व्यतिकरण का उपयोग करके, षट्कोणीय समरूपता के साथ सरणियाँ उत्पन्न की जा सकती हैं, जबकि 4 किरणपुंजों के साथ, आयताकार समरूपता या 3D फोटोनिक स्फटिक के साथ सरणियाँ उत्पन्न होती हैं। बहु तरंग व्यतिकरण (दृक् पथ में विसारक डालकर) परिभाषित स्थानिक आवृत्ति वर्णक्रम के साथ अनावर्ती प्रतिरूप उत्पन्न किया जा सकता है। इसलिए, विभिन्न किरणपुंज संयोजनों को अध्यारोपण करके, विभिन्न प्रतिरूप संभव हो जाते हैं।


== सुसंगतता आवश्यकताएँ ==
== सुसंगतता आवश्यकताएँ ==
हस्तक्षेप लिथोग्राफी सफल होने के लिए, सुसंगतता आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए। सबसे पहले, एक स्थानिक सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग किया जाना चाहिए। यह प्रभावी रूप से एक कोलिमेटिंग लेंस के संयोजन में एक बिंदु प्रकाश स्रोत है। एक लेज़र या सिंक्रोट्रॉन बीम का उपयोग भी अक्सर अतिरिक्त संधान के बिना सीधे किया जाता है। स्थानिक सुसंगतता बीम स्प्लिटर से पहले एक समान वेवफ्रंट की गारंटी देती है। दूसरा, मोनोक्रोमैटिक या अस्थायी रूप से सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग करना पसंद किया जाता है। यह आसानी से लेजर के साथ हासिल किया जाता है लेकिन ब्रॉडबैंड स्रोतों को फ़िल्टर की आवश्यकता होगी। मोनोक्रोमैटिक आवश्यकता को उठाया जा सकता है यदि एक विवर्तन झंझरी का उपयोग [[बीम फाड़नेवाला]] के रूप में किया जाता है, क्योंकि विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों में अलग हो जाते हैं, लेकिन अंततः वैसे भी पुनर्संयोजित होते हैं। इस मामले में भी, स्थानिक सुसंगतता और सामान्य घटना अभी भी आवश्यक होगी।
व्यतिकरण अश्ममुद्रण सफल होने के लिए, सुसंगतता आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए। सबसे पहले, एक स्थानिक सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग किया जाना चाहिए। यह प्रभावी रूप से एक संधानिक लेंस के संयोजन में एक बिंदु प्रकाश स्रोत है। एक लेज़र या सिंक्रोट्रॉन किरणपुंज का उपयोग भी प्रायः अतिरिक्त संधान के बिना सीधे किया जाता है। स्थानिक सुसंगतता किरणपुंज विदारक से पहले एक समान तरंगाग्र की प्रत्याभुति देती है। दूसरा, एकवर्णी या अस्थायी रूप से सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग करना पसंद किया जाता है। यह आसानी से लेजर के साथ प्राप्त किया जाता है लेकिन विस्तृत बैंड स्रोतों को निस्यंदक की आवश्यकता होगी। यदि एक विवर्तन झंझरी का उपयोग [[बीम फाड़नेवाला|किरणपुंज वर्गविभाजक]] के रूप में किया जाता है तो एकवर्णी आवश्यकता को उठाया जा सकता है, क्योंकि विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों में अलग हो जाते हैं, लेकिन अंततः वैसे भी पुनर्संयोजित होते हैं। इस स्तिथि में भी, स्थानिक सुसंगतता और सामान्य घटना अभी भी आवश्यक होती है।


== बीम स्प्लिटर ==
== किरणपुंज विदारक ==
हस्तक्षेप प्राप्त करने के लिए सुसंगत प्रकाश को पुनर्संयोजित होने से पहले दो या दो से अधिक बीमों में विभाजित किया जाना चाहिए। बीम फाड़नेवाला के लिए विशिष्ट तरीके हैं लॉयड्स मिरर | लॉयड्स मिरर्स, प्रिज्म (ऑप्टिक्स) और विवर्तन झंझरी।
व्यतिकरण प्राप्त करने के लिए सुसंगत प्रकाश को पुनर्संयोजित होने से पहले दो या दो से अधिक किरणपुंजों में विभाजित किया जाना चाहिए। किरणपुंज वर्गविभाजक के लिए लॉयड्स दर्पण, समपार्श्व (दृग्विद्या) और विवर्तन झंझरी जैसे विशिष्ट तरीके हैं।


==इलेक्ट्रॉन होलोग्राफिक लिथोग्राफी==
==अतिसूक्ष्म परमाणु स्वलिखित अश्ममुद्रण==
तकनीक आसानी से इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ-साथ विस्तार योग्य है, जैसा कि [[इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी]] के अभ्यास द्वारा प्रदर्शित किया गया है।<ref name=r1/><ref name=r2/>कुछ [[नैनोमीटर]] की दूरी<ref name=r1/>या एक नैनोमीटर से भी कम<ref name=r2/>इलेक्ट्रॉन होलोग्राम का उपयोग करके सूचित किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य हमेशा उसी ऊर्जा के फोटॉन से कम होती है। एक इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य [[डी ब्रोगली संबंध]] द्वारा दी गई है <math>\lambda = \frac{h}{p}</math>, जहाँ h प्लैंक नियतांक है और p इलेक्ट्रॉन संवेग है। उदाहरण के लिए, एक 1 इलेक्ट्रॉनवोल्ट|किलो-[[इलेक्ट्रॉन वोल्ट]] (केवी) इलेक्ट्रॉन की तरंग दैर्ध्य 0.04 एनएम से थोड़ी कम होती है। एक 5 इलेक्ट्रॉनवोल्ट इलेक्ट्रॉन का तरंग दैर्ध्य 0.55 nm होता है। यह महत्वपूर्ण ऊर्जा जमा किए बिना एक्स-रे जैसा संकल्प उत्पन्न करता है। चार्जिंग के खिलाफ सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि इलेक्ट्रॉनों को संवाहक सब्सट्रेट तक पहुंचने के लिए पर्याप्त रूप से प्रवेश कर सकें।
तकनीक आसानी से अतिसूक्ष्म परमाणु तरंगों के साथ-साथ विस्तार योग्य है, जैसा कि [[इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी|अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राफी]] के अभ्यास द्वारा प्रदर्शित किया गया है।<ref name=r1/><ref name=r2/> कुछ [[नैनोमीटर]] की दूरी <ref name=r1/> या एक नैनोमीटर से भी कम <ref name=r2/>अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राम का उपयोग करके सूचित किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य हमेशा उसी ऊर्जा के फोटॉन से कम होती है। एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य [[डी ब्रोगली संबंध]] <math>\lambda = \frac{h}{p}</math> द्वारा दी गई है, जहाँ h प्लैंक नियतांक है और p अतिसूक्ष्म परमाणु संवेग है। उदाहरण के लिए, एक 1 किलो-[[इलेक्ट्रॉन वोल्ट|अतिसूक्ष्म परमाणु वोल्ट]] (keV) अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य 0.04 nm से थोड़ी कम होती है। एक 5 अतिसूक्ष्म परमाणुवोल्ट अतिसूक्ष्म परमाणु का तरंग दैर्ध्य 0.55 nm होता है। यह महत्वपूर्ण ऊर्जा जमा किए बिना एक्स-रे जैसा विश्लेषण उत्पन्न करता है। आवेशन के खिलाफ सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि अतिसूक्ष्म परमाणु को संवाहक कार्यद्रव तक पहुंचने के लिए पर्याप्त रूप से प्रवेश कर सकें।


इस तकनीक के साथ कम-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों (≪100 eV) का उपयोग करने के लिए एक मौलिक चिंता कूलम्ब के नियम के साथ-साथ फर्मी-डिराक आंकड़ों के कारण एक दूसरे को पीछे हटाने की उनकी प्राकृतिक प्रवृत्ति है, हालांकि इलेक्ट्रॉन विरोधी गुच्छे को केवल एक ही मामले में सत्यापित किया गया है। .
इस तकनीक के साथ कम-ऊर्जा अतिसूक्ष्म परमाणुओं (≪100 eV) का उपयोग करने के लिए एक मौलिक चिंता कूलम्ब के नियम के साथ-साथ फर्मी-डिराक आंकड़ों के कारण एक दूसरे को पीछे हटाने की उनकी प्राकृतिक प्रवृत्ति है, हालांकि अतिसूक्ष्म परमाणु विरोधी गुच्छे को केवल एक ही स्तिथि में सत्यापित किया गया है।


== एटम होलोग्राफिक लिथोग्राफी ==
== एटम स्वलिखित अश्ममुद्रण ==
परमाणु डी ब्रोगली तरंगों का हस्तक्षेप भी संभव है, बशर्ते कोई ठंडा परमाणुओं के सुसंगत बीम प्राप्त कर सके। डी ब्रोगली संबंध के अनुसार, एक परमाणु का संवेग इलेक्ट्रॉनों या फोटॉनों से भी बड़ा होता है, जिससे छोटे तरंग दैर्ध्य की अनुमति मिलती है। आम तौर पर तरंग दैर्ध्य परमाणु के व्यास से ही छोटा होगा।
यदि कोई ठंडे परमाणुओं के सुसंगत किरणपुंज प्राप्त कर सके तो परमाणु डी ब्रोगली तरंगों का व्यतिकरण भी संभव है। डी ब्रोगली संबंध के अनुसार, एक परमाणु का संवेग अतिसूक्ष्म परमाणु या फोटॉनों से भी बड़ा होता है, जिससे छोटे तरंग दैर्ध्य की अनुमति मिलती है। सामान्यतः तरंग दैर्ध्य परमाणु के व्यास से ही छोटा होगा।


== उपयोग करता है ==
== उपयोग ==
हस्तक्षेप लिथोग्राफी का उपयोग करने का लाभ फोकस के नुकसान के बिना एक विस्तृत क्षेत्र में सघन सुविधाओं की त्वरित पीढ़ी है। हस्तक्षेप लिथोग्राफी द्वारा एक से अधिक वर्ग मीटर के क्षेत्रों पर निर्बाध विवर्तन झंझरी की उत्पत्ति हुई है।<ref>{{Cite journal|last1=Wolf|first1=Andreas J.|last2=Hauser|first2=Hubert|last3=Kübler|first3=Volker|last4=Walk|first4=Christian|last5=Höhn|first5=Oliver|last6=Bläsi|first6=Benedikt|date=2012-10-01|title=Origination of nano- and microstructures on large areas by interference lithography|journal=Microelectronic Engineering|series=Special issue MNE 2011 - Part II|volume=98|pages=293–296|doi=10.1016/j.mee.2012.05.018}}</ref> इसलिए, यह आमतौर पर बाद की सूक्ष्म या नैनो प्रतिकृति प्रक्रियाओं के लिए मास्टर संरचनाओं की उत्पत्ति के लिए उपयोग किया जाता है<ref>{{Cite book|last1=Bläsi|first1=B.|last2=Tucher|first2=N.|last3=Höhn|first3=O.|last4=Kübler|first4=V.|last5=Kroyer|first5=T.|last6=Wellens|first6=Ch.|last7=Hauser|first7=H.|s2cid=32333348|date=2016-01-01|volume=9888|pages=98880H–98880H–9|doi=10.1117/12.2228458|title=Micro-Optics 2016|chapter=Large area patterning using interference and nanoimprint lithography|editor1-last=Thienpont|editor1-first=Hugo|editor2-last=Mohr|editor2-first=Jürgen|editor3-last=Zappe|editor3-first=Hans|editor4-last=Nakajima|editor4-first=Hirochika}}</ref> (जैसे [[नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी]]) या नई तरंग दैर्ध्य (जैसे, चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी या [[विसर्जन लिथोग्राफी]]) के आधार पर लिथोग्राफी तकनीकों के लिए फोटोरेसिस्ट प्रक्रियाओं का परीक्षण करने के लिए। इसके अलावा, उच्च-शक्ति वाले स्पंदित लेसरों के हस्तक्षेप करने वाले लेजर बीम फोटोथर्मल और/या फोटोकैमिकल तंत्र के आधार पर सामग्री की सतह (धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें और पॉलिमर सहित) के प्रत्यक्ष उपचार को लागू करने का अवसर प्रदान करते हैं। उपर्युक्त विशेषताओं के कारण, इस विधि को इस मामले में डायरेक्ट लेजर इंटरफेरेंस पैटर्निंग (डीएलआईपी) कहा गया है।<ref name=r3/><ref name=r4/><ref name=r5/>डीएलआईपी का उपयोग करते हुए, सबस्ट्रेट्स को कुछ सेकंड में बड़े क्षेत्रों पर एक आवधिक सरणी प्राप्त करने के लिए सीधे एक-चरण में संरचित किया जा सकता है। इस तरह की पैटर्न वाली सतहों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, जिसमें ट्राइबोलॉजी (घिसाव और घर्षण में कमी), फोटोवोल्टिक्स (बढ़ी हुई फोटोक्रेक्ट),<ref>{{Cite journal|last1=Ring|first1=Sven|last2=Neubert|first2=Sebastian|last3=Schultz|first3=Christof|last4=Schmidt|first4=Sebastian S.|last5=Ruske|first5=Florian|last6=Stannowski|first6=Bernd|last7=Fink|first7=Frank|last8=Schlatmann|first8=Rutger|date=2015-01-01|title=Light trapping for a-Si:H/µc-Si:H tandem solar cells using direct pulsed laser interference texturing|journal=Physica Status Solidi RRL|language=en|volume=9|issue=1|pages=36–40|doi=10.1002/pssr.201409404|issn=1862-6270|bibcode=2015PSSRR...9...36R}}</ref> या जैव प्रौद्योगिकी।
व्यतिकरण अश्ममुद्रण का उपयोग करने का लाभ केंद्रबिन्दु के नुकसान के बिना एक विस्तृत क्षेत्र में सघन सुविधाओं की त्वरित पीढ़ी है। व्यतिकरण अश्ममुद्रण द्वारा एक से अधिक वर्ग मीटर के क्षेत्रों पर निर्बाध विवर्तन झंझरी की उत्पत्ति हुई है।<ref>{{Cite journal|last1=Wolf|first1=Andreas J.|last2=Hauser|first2=Hubert|last3=Kübler|first3=Volker|last4=Walk|first4=Christian|last5=Höhn|first5=Oliver|last6=Bläsi|first6=Benedikt|date=2012-10-01|title=Origination of nano- and microstructures on large areas by interference lithography|journal=Microelectronic Engineering|series=Special issue MNE 2011 - Part II|volume=98|pages=293–296|doi=10.1016/j.mee.2012.05.018}}</ref> इसलिए, यह सामान्यतः बाद की सूक्ष्म या नैनो प्रतिकृति प्रक्रियाओं के लिए प्रधान संरचनाओं की उत्पत्ति के लिए <ref>{{Cite book|last1=Bläsi|first1=B.|last2=Tucher|first2=N.|last3=Höhn|first3=O.|last4=Kübler|first4=V.|last5=Kroyer|first5=T.|last6=Wellens|first6=Ch.|last7=Hauser|first7=H.|s2cid=32333348|date=2016-01-01|volume=9888|pages=98880H–98880H–9|doi=10.1117/12.2228458|title=Micro-Optics 2016|chapter=Large area patterning using interference and nanoimprint lithography|editor1-last=Thienpont|editor1-first=Hugo|editor2-last=Mohr|editor2-first=Jürgen|editor3-last=Zappe|editor3-first=Hans|editor4-last=Nakajima|editor4-first=Hirochika}}</ref> (जैसे [[नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी|नैनोइम्प्रिंट अश्ममुद्रण]]) या नई तरंग दैर्ध्य (जैसे, चरम पराबैंगनी अश्ममुद्रण या [[विसर्जन लिथोग्राफी|विसर्जन अश्ममुद्रण]]) के आधार पर अश्ममुद्रण तकनीकों के लिए प्रकाश प्रतिरोधी प्रक्रियाओं का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, उच्च-शक्ति वाले स्पंदित लेसरों के व्यतिकरण करने वाले लेजर किरणपुंज फोटोथर्मल और/या प्रकाशरासायनिक तंत्र के आधार पर सामग्री की सतह (धातु, चीनी मिट्टी की वस्तुएं और बहुलक सहित) के प्रत्यक्ष उपचार को लागू करने का अवसर प्रदान करते हैं। उपर्युक्त विशेषताओं के कारण, इस विधि को इस स्तिथि में प्रत्यक्ष लेजर व्यतिकरण संरूपण (DLIP) कहा गया है।<ref name=r3/><ref name=r4/><ref name=r5/> DLIP का उपयोग करते हुए, क्रियाधार को कुछ सेकंड में बड़े क्षेत्रों पर एक आवधिक सरणी प्राप्त करने के लिए सीधे एक-चरण में संरचित किया जा सकता है। इस तरह की प्रतिरूप वाली सतहों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, जिसमें धातुश्रांतिकी (घिसाव और घर्षण में कमी), फोटोवोल्टिक्स (बढ़ी हुई प्रकाश विद्युत् धारा),<ref>{{Cite journal|last1=Ring|first1=Sven|last2=Neubert|first2=Sebastian|last3=Schultz|first3=Christof|last4=Schmidt|first4=Sebastian S.|last5=Ruske|first5=Florian|last6=Stannowski|first6=Bernd|last7=Fink|first7=Frank|last8=Schlatmann|first8=Rutger|date=2015-01-01|title=Light trapping for a-Si:H/µc-Si:H tandem solar cells using direct pulsed laser interference texturing|journal=Physica Status Solidi RRL|language=en|volume=9|issue=1|pages=36–40|doi=10.1002/pssr.201409404|issn=1862-6270|bibcode=2015PSSRR...9...36R}}</ref> या जैव प्रौद्योगिकी सम्मिलित हैं। अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण<ref name=r6/><ref name=r7/> प्रतिरूप के लिए प्रयोग किया जा सकता है जो सामान्यतः पारंपरिक [[इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी|अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज अश्ममुद्रण]] उत्पन्न करने में बहुत अधिक समय लेते हैं।
इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप लिथोग्राफी<ref name=r6/><ref name=r7/>पैटर्न के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो आम तौर पर पारंपरिक [[इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी]] उत्पन्न करने में बहुत अधिक समय लेते हैं।


इंटरफेरेंस लिथोग्राफी की कमी यह है कि यह पैटर्निंग ऐरेड फीचर्स या समान रूप से वितरित एपेरियोडिक पैटर्न तक ही सीमित है। इसलिए, मनमाने आकार के पैटर्न बनाने के लिए, अन्य फोटोलिथोग्राफी तकनीकों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप लिथोग्राफी के लिए गैर-ऑप्टिकल प्रभाव, जैसे आयनीकरण विकिरण या फोटोएसिड पीढ़ी और प्रसार से माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों को हस्तक्षेप लिथोग्राफी से बचा नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, द्वितीयक इलेक्ट्रॉन श्रेणी मोटे तौर पर केंद्रित (2 एनएम) इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा प्रेरित सतह पर कार्बन संदूषण (~20 एनएम) की चौड़ाई से संकेतित होती है।<ref name=r7/>यह इंगित करता है कि 20 एनएम हाफ-पिच सुविधाओं या छोटे की लिथोग्राफिक पैटर्निंग हस्तक्षेप पैटर्न के अलावा अन्य कारकों से काफी प्रभावित होगी, जैसे कि वैक्यूम की सफाई।
व्यतिकरण अश्ममुद्रण की कमी यह है कि यह संरूपण विन्यासित अभिलक्षण या समान रूप से वितरित अनावर्ती प्रतिरूप तक ही सीमित है। इसलिए, अव्यवस्थिततः आकार के प्रतिरूप बनाने के लिए, अन्य फोटोअश्ममुद्रण तकनीकों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण के लिए गैर-दृक् प्रभाव, जैसे आयनीकरण विकिरण या फोटोअम्ल पीढ़ी और प्रसार से माध्यमिक अतिसूक्ष्म परमाणुों को व्यतिकरण अश्ममुद्रण से बचा नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, द्वितीयक अतिसूक्ष्म परमाणु श्रेणी स्थूलतः केंद्रित (2 nm) अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज द्वारा प्रेरित सतह पर कार्बन संदूषण (~20 nm) की चौड़ाई से संकेतित होती है।<ref name=r7/> यह इंगित करता है कि 20 nm अर्ध-पिच सुविधाओं या छोटे की अश्ममुद्रण संरूपण व्यतिकरण प्रतिरूप के अलावा अन्य कारक जैसे निर्वात की सफाई से काफी प्रभावित होगी।


==संदर्भ==
==संदर्भ==
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* [https://spie.org/documents/Newsroom/Imported/006543/006543_10.pdf Large-area patterning using interference and nanoimprint lithography]
* [https://spie.org/documents/Newsroom/Imported/006543/006543_10.pdf Large-area patterning using interference and nanoimprint lithography]
* [https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/infomaterial/brochures/photovoltaik/13_e_Flyer_Microstructured%20Surfaces_web.pdf Interference lithography at Fraunhofer ISE]
* [https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/infomaterial/brochures/photovoltaik/13_e_Flyer_Microstructured%20Surfaces_web.pdf Interference lithography at Fraunhofer ISE]
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Latest revision as of 09:53, 1 March 2023

व्यतिकरण अश्ममुद्रण (या स्वलिखित अश्ममुद्रण) जटिल दृक् प्रणालियों या आवरक के उपयोग के बिना ठीक सुविधाओं के नियमित सरणियों के संरूपण के लिए एक तकनीक है।

मूल सिद्धांत

मूल सिद्धांत व्यतिकरणमिति या होलोग्रफ़ी के समान है। दो या दो से अधिक सामंजस्यपूर्ण (भौतिकी) प्रकाश के बीच एक व्यतिकरण प्रतिरूप एक अभिलेखन परत (प्रकाश प्रतिरोध) में स्थापित और दर्ज किया गया है। इस व्यतिकरण प्रतिरूप में किनारे की आवधिक श्रृंखला होती है जो तीव्रता न्यूनतम और उच्चिष्ठ दर्शाती है। उत्सर्गोचर फोटोअश्ममुद्रण प्रसंस्करण पर आवधिक तीव्रता प्रतिरूप के अनुरूप एक प्रकाश प्रतिरोध प्रतिरूप उभरता है।

2-किरणपुंज व्यतिकरण के लिए, किनारे से किनारे अंतरण या अवधि के द्वारा दी जाती है, जहाँ λ तरंग दैर्ध्य है और θ दो व्यतिकारी तरंगों के बीच का कोण है। प्राप्त करने योग्य न्यूनतम अवधि तब तरंगदैर्घ्य की आधी होती है।

3-किरणपुंज व्यतिकरण का उपयोग करके, षट्कोणीय समरूपता के साथ सरणियाँ उत्पन्न की जा सकती हैं, जबकि 4 किरणपुंजों के साथ, आयताकार समरूपता या 3D फोटोनिक स्फटिक के साथ सरणियाँ उत्पन्न होती हैं। बहु तरंग व्यतिकरण (दृक् पथ में विसारक डालकर) परिभाषित स्थानिक आवृत्ति वर्णक्रम के साथ अनावर्ती प्रतिरूप उत्पन्न किया जा सकता है। इसलिए, विभिन्न किरणपुंज संयोजनों को अध्यारोपण करके, विभिन्न प्रतिरूप संभव हो जाते हैं।

सुसंगतता आवश्यकताएँ

व्यतिकरण अश्ममुद्रण सफल होने के लिए, सुसंगतता आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिए। सबसे पहले, एक स्थानिक सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग किया जाना चाहिए। यह प्रभावी रूप से एक संधानिक लेंस के संयोजन में एक बिंदु प्रकाश स्रोत है। एक लेज़र या सिंक्रोट्रॉन किरणपुंज का उपयोग भी प्रायः अतिरिक्त संधान के बिना सीधे किया जाता है। स्थानिक सुसंगतता किरणपुंज विदारक से पहले एक समान तरंगाग्र की प्रत्याभुति देती है। दूसरा, एकवर्णी या अस्थायी रूप से सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग करना पसंद किया जाता है। यह आसानी से लेजर के साथ प्राप्त किया जाता है लेकिन विस्तृत बैंड स्रोतों को निस्यंदक की आवश्यकता होगी। यदि एक विवर्तन झंझरी का उपयोग किरणपुंज वर्गविभाजक के रूप में किया जाता है तो एकवर्णी आवश्यकता को उठाया जा सकता है, क्योंकि विभिन्न तरंग दैर्ध्य अलग-अलग कोणों में अलग हो जाते हैं, लेकिन अंततः वैसे भी पुनर्संयोजित होते हैं। इस स्तिथि में भी, स्थानिक सुसंगतता और सामान्य घटना अभी भी आवश्यक होती है।

किरणपुंज विदारक

व्यतिकरण प्राप्त करने के लिए सुसंगत प्रकाश को पुनर्संयोजित होने से पहले दो या दो से अधिक किरणपुंजों में विभाजित किया जाना चाहिए। किरणपुंज वर्गविभाजक के लिए लॉयड्स दर्पण, समपार्श्व (दृग्विद्या) और विवर्तन झंझरी जैसे विशिष्ट तरीके हैं।

अतिसूक्ष्म परमाणु स्वलिखित अश्ममुद्रण

तकनीक आसानी से अतिसूक्ष्म परमाणु तरंगों के साथ-साथ विस्तार योग्य है, जैसा कि अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राफी के अभ्यास द्वारा प्रदर्शित किया गया है।[1][2] कुछ नैनोमीटर की दूरी [1] या एक नैनोमीटर से भी कम [2]अतिसूक्ष्म परमाणु होलोग्राम का उपयोग करके सूचित किया गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य हमेशा उसी ऊर्जा के फोटॉन से कम होती है। एक अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य डी ब्रोगली संबंध द्वारा दी गई है, जहाँ h प्लैंक नियतांक है और p अतिसूक्ष्म परमाणु संवेग है। उदाहरण के लिए, एक 1 किलो-अतिसूक्ष्म परमाणु वोल्ट (keV) अतिसूक्ष्म परमाणु की तरंग दैर्ध्य 0.04 nm से थोड़ी कम होती है। एक 5 अतिसूक्ष्म परमाणुवोल्ट अतिसूक्ष्म परमाणु का तरंग दैर्ध्य 0.55 nm होता है। यह महत्वपूर्ण ऊर्जा जमा किए बिना एक्स-रे जैसा विश्लेषण उत्पन्न करता है। आवेशन के खिलाफ सुनिश्चित करने के लिए, यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि अतिसूक्ष्म परमाणु को संवाहक कार्यद्रव तक पहुंचने के लिए पर्याप्त रूप से प्रवेश कर सकें।

इस तकनीक के साथ कम-ऊर्जा अतिसूक्ष्म परमाणुओं (≪100 eV) का उपयोग करने के लिए एक मौलिक चिंता कूलम्ब के नियम के साथ-साथ फर्मी-डिराक आंकड़ों के कारण एक दूसरे को पीछे हटाने की उनकी प्राकृतिक प्रवृत्ति है, हालांकि अतिसूक्ष्म परमाणु विरोधी गुच्छे को केवल एक ही स्तिथि में सत्यापित किया गया है।

एटम स्वलिखित अश्ममुद्रण

यदि कोई ठंडे परमाणुओं के सुसंगत किरणपुंज प्राप्त कर सके तो परमाणु डी ब्रोगली तरंगों का व्यतिकरण भी संभव है। डी ब्रोगली संबंध के अनुसार, एक परमाणु का संवेग अतिसूक्ष्म परमाणु या फोटॉनों से भी बड़ा होता है, जिससे छोटे तरंग दैर्ध्य की अनुमति मिलती है। सामान्यतः तरंग दैर्ध्य परमाणु के व्यास से ही छोटा होगा।

उपयोग

व्यतिकरण अश्ममुद्रण का उपयोग करने का लाभ केंद्रबिन्दु के नुकसान के बिना एक विस्तृत क्षेत्र में सघन सुविधाओं की त्वरित पीढ़ी है। व्यतिकरण अश्ममुद्रण द्वारा एक से अधिक वर्ग मीटर के क्षेत्रों पर निर्बाध विवर्तन झंझरी की उत्पत्ति हुई है।[3] इसलिए, यह सामान्यतः बाद की सूक्ष्म या नैनो प्रतिकृति प्रक्रियाओं के लिए प्रधान संरचनाओं की उत्पत्ति के लिए [4] (जैसे नैनोइम्प्रिंट अश्ममुद्रण) या नई तरंग दैर्ध्य (जैसे, चरम पराबैंगनी अश्ममुद्रण या विसर्जन अश्ममुद्रण) के आधार पर अश्ममुद्रण तकनीकों के लिए प्रकाश प्रतिरोधी प्रक्रियाओं का परीक्षण करने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, उच्च-शक्ति वाले स्पंदित लेसरों के व्यतिकरण करने वाले लेजर किरणपुंज फोटोथर्मल और/या प्रकाशरासायनिक तंत्र के आधार पर सामग्री की सतह (धातु, चीनी मिट्टी की वस्तुएं और बहुलक सहित) के प्रत्यक्ष उपचार को लागू करने का अवसर प्रदान करते हैं। उपर्युक्त विशेषताओं के कारण, इस विधि को इस स्तिथि में प्रत्यक्ष लेजर व्यतिकरण संरूपण (DLIP) कहा गया है।[5][6][7] DLIP का उपयोग करते हुए, क्रियाधार को कुछ सेकंड में बड़े क्षेत्रों पर एक आवधिक सरणी प्राप्त करने के लिए सीधे एक-चरण में संरचित किया जा सकता है। इस तरह की प्रतिरूप वाली सतहों का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है, जिसमें धातुश्रांतिकी (घिसाव और घर्षण में कमी), फोटोवोल्टिक्स (बढ़ी हुई प्रकाश विद्युत् धारा),[8] या जैव प्रौद्योगिकी सम्मिलित हैं। अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण[9][10] प्रतिरूप के लिए प्रयोग किया जा सकता है जो सामान्यतः पारंपरिक अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज अश्ममुद्रण उत्पन्न करने में बहुत अधिक समय लेते हैं।

व्यतिकरण अश्ममुद्रण की कमी यह है कि यह संरूपण विन्यासित अभिलक्षण या समान रूप से वितरित अनावर्ती प्रतिरूप तक ही सीमित है। इसलिए, अव्यवस्थिततः आकार के प्रतिरूप बनाने के लिए, अन्य फोटोअश्ममुद्रण तकनीकों की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, अतिसूक्ष्म परमाणु व्यतिकरण अश्ममुद्रण के लिए गैर-दृक् प्रभाव, जैसे आयनीकरण विकिरण या फोटोअम्ल पीढ़ी और प्रसार से माध्यमिक अतिसूक्ष्म परमाणुों को व्यतिकरण अश्ममुद्रण से बचा नहीं जा सकता है। उदाहरण के लिए, द्वितीयक अतिसूक्ष्म परमाणु श्रेणी स्थूलतः केंद्रित (2 nm) अतिसूक्ष्म परमाणु किरणपुंज द्वारा प्रेरित सतह पर कार्बन संदूषण (~20 nm) की चौड़ाई से संकेतित होती है।[10] यह इंगित करता है कि 20 nm अर्ध-पिच सुविधाओं या छोटे की अश्ममुद्रण संरूपण व्यतिकरण प्रतिरूप के अलावा अन्य कारक जैसे निर्वात की सफाई से काफी प्रभावित होगी।

संदर्भ

  1. 1.0 1.1 Dunin-Borkowski, RE; Kasama, T; Wei, A; Tripp, SL; Hÿtch, MJ; Snoeck, E; Harrison, RJ; Putnis, A (2004). "Off-axis electron holography of magnetic nanowires and chains, rings, and planar arrays of magnetic nanoparticles". Microsc. Res. Tech. 64 (5–6): 390–402. CiteSeerX 10.1.1.506.6251. doi:10.1002/jemt.20098. PMID 15549694.
  2. 2.0 2.1 Hasselbach, F. (1997). "Selected topics in charged particle interferometry". Scanning Microscopy. 11: 345–366.
  3. Wolf, Andreas J.; Hauser, Hubert; Kübler, Volker; Walk, Christian; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt (2012-10-01). "Origination of nano- and microstructures on large areas by interference lithography". Microelectronic Engineering. Special issue MNE 2011 - Part II. 98: 293–296. doi:10.1016/j.mee.2012.05.018.
  4. Bläsi, B.; Tucher, N.; Höhn, O.; Kübler, V.; Kroyer, T.; Wellens, Ch.; Hauser, H. (2016-01-01). "Large area patterning using interference and nanoimprint lithography". In Thienpont, Hugo; Mohr, Jürgen; Zappe, Hans; Nakajima, Hirochika (eds.). Micro-Optics 2016. Vol. 9888. pp. 98880H–98880H–9. doi:10.1117/12.2228458. S2CID 32333348.
  5. Lasagni, A.; Holzapfel, C.; Mücklich, F. (2005). "Periodic Pattern Formation of Intermetallic Phases with Long Range Order by Laser Interference Metallurgy". Adv. Eng. Mater. 7 (6): 487–492. doi:10.1002/adem.200400206.
  6. Lasagni, A.; Mücklich, F.; Nejati, M. R.; Clasen, R. (2006). "Periodical Surface Structuring of Metals by Laser Interference Metallurgy as a New Fabrication Method of Textured Solar Selective Absorbers". Adv. Eng. Mater. 8 (6): 580–584. doi:10.1002/adem.200500261.
  7. Lasagni, A.; Holzapfel, C.; Weirich, T.; Mücklich, F. (2007). "Laser interference metallurgy: A new method for periodic surface microstructure design on multilayered metallic thin films". Appl. Surf. Sci. 253 (19): 8070–8074. Bibcode:2007ApSS..253.8070L. doi:10.1016/j.apsusc.2007.02.092.
  8. Ring, Sven; Neubert, Sebastian; Schultz, Christof; Schmidt, Sebastian S.; Ruske, Florian; Stannowski, Bernd; Fink, Frank; Schlatmann, Rutger (2015-01-01). "Light trapping for a-Si:H/µc-Si:H tandem solar cells using direct pulsed laser interference texturing". Physica Status Solidi RRL (in English). 9 (1): 36–40. Bibcode:2015PSSRR...9...36R. doi:10.1002/pssr.201409404. ISSN 1862-6270.
  9. Ogai, Keiko; Kimura, Yoshihide; Shimizu, Ryuichi; Fujita, Junichi; Matsui, Shinji (1995). "Nanofabrication of grating and dot patterns by electron holographic lithography". Appl. Phys. Lett. 66 (12): 1560–1562. Bibcode:1995ApPhL..66.1560O. doi:10.1063/1.113646.
  10. 10.0 10.1 Fujita, S.; Maruno, S.; Watanabe, H.; Kusumi, Y.; Ichikawa, M. (1995). "Periodical nanostructure fabrication using electron interference fringes produced by scanning interference electron microscope". Appl. Phys. Lett. 66 (20): 2754–2756. Bibcode:1995ApPhL..66.2754F. doi:10.1063/1.113698.


बाहरी संबंध