आर्गन फ्लोराइड लेजर
आर्गन फ्लोराइड लेज़र (ArF लेज़र) एक विशेष प्रकार का एक्साइमर लेजर है,[1] जिसे कभी-कभी (अधिक सही ढंग से) एक्सिप्लेक्स लेजर कहा जाता है। इसकी 193-नैनोमीटर तरंग दैर्ध्य के साथ, यह एक गहरी पराबैंगनी लेजर है, जिसका उपयोग आमतौर पर सेमीकंडक्टर एकीकृत सर्किट, नेत्र शल्य चिकित्सा, माइक्रोमशीनिंग और वैज्ञानिक अनुसंधान के उत्पादन में किया जाता है। उत्तेजित डिमर के लिए एक्साइमर छोटा है, जबकि उत्साहित कॉम्प्लेक्स के लिए एक्सिप्लेक्स छोटा है। एक एक्साइमर लेजर आमतौर पर एक महान गैस (आर्गन, क्रिप्टन, या क्सीनन) और एक हलोजन गैस (फ्लोरीन या क्लोरीन) के मिश्रण का उपयोग करता है, जो विद्युत उत्तेजना और उच्च दबाव की उपयुक्त परिस्थितियों में सुसंगत उत्तेजित विकिरण (लेजर प्रकाश) का उत्सर्जन करता है। पराबैंगनी सीमा।
ArF (और KrF) एक्साइमर लेज़रों का व्यापक रूप से उच्च-रिज़ॉल्यूशन फोटोलिथोग्राफी मशीनों में उपयोग किया जाता है, जो microelectronics चिप निर्माण के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है। एक्साइमर लेजर लिथोग्राफी[2][3] 1990 में 800 नैनोमीटर से 2018 में 7 नैनोमीटर तक सिकुड़ने के लिए ट्रांजिस्टर फीचर आकार को सक्षम किया है।[4][5][6] चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी मशीनों ने कुछ मामलों में एआरएफ फोटोलिथोग्राफी मशीनों को बदल दिया है क्योंकि वे उत्पादकता में वृद्धि करते हुए छोटे फीचर आकार को भी सक्षम करते हैं, क्योंकि ईयूवी मशीनें कम चरणों में पर्याप्त संकल्प प्रदान कर सकती हैं।[7] एक्साइमर लेजर लिथोग्राफी के विकास को लेजर के 50 साल के इतिहास में एक प्रमुख मील के पत्थर के रूप में रेखांकित किया गया है।[8][9]
सिद्धांत
एक आर्गन फ्लोराइड लेजर एक स्रोत से ऊर्जा को अवशोषित करता है, जिसके कारण आर्गन गैस उत्तेजित ऊर्जा अवस्था में आर्गन मोनोफ्लोराइड, एक अस्थायी जटिल (रसायन विज्ञान) का उत्पादन करने वाली एक अधातु तत्त्व गैस के साथ प्रतिक्रिया करती है:
- 2 अर + F
2 → 2 एआरएफ
कॉम्प्लेक्स सहज या उत्तेजित उत्सर्जन से गुजर सकता है, इसकी ऊर्जा स्थिति को एक मेटास्टेबल, लेकिन अत्यधिक प्रतिकारक स्थिति में कम कर सकता है। ग्राउंड स्टेट कॉम्प्लेक्स तेजी से अनबाउंड परमाणुओं में अलग हो जाता है:
- 2 एआरएफ → 2 एआर + F
2
परिणाम एक एक्साइमर लेज़र है जो 193 एनएम पर ऊर्जा विकीर्ण करता है, जो स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी#उपप्रकार भाग में स्थित होता है, जो जमीनी अवस्था और परिसर की उत्तेजित अवस्था के बीच 6.4 यह इलेक्ट्रॉनिक था के ऊर्जा अंतर के अनुरूप होता है।
अनुप्रयोग
ArF एक्साइमर लेज़रों का सबसे व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग गहरे-पराबैंगनी फोटोलिथोग्राफी में रहा है[2][3]माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (यानी सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट या "चिप्स") के निर्माण के लिए। 1960 के दशक की शुरुआत से लेकर 1980 के दशक के मध्य तक, 436, 405 और 365 एनएम तरंग दैर्ध्य पर लिथोग्राफी के लिए Hg-Xe लैंप का उपयोग किया गया था। हालांकि, सेमीकंडक्टर उद्योग को महीन रिज़ॉल्यूशन (सघन और तेज चिप्स के लिए) और उच्च उत्पादन थ्रूपुट (कम लागत के लिए) दोनों की आवश्यकता के साथ, लैंप-आधारित लिथोग्राफी उपकरण अब उद्योग की आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं थे।
यह चुनौती तब दूर हो गई जब 1982 में एक अग्रणी विकास में, के. जैन द्वारा आईबीएम में डीप-यूवी एक्साइमर लेजर लिथोग्राफी का आविष्कार और प्रदर्शन किया गया।[2][3][10] अगले दो दशकों में उपकरण प्रौद्योगिकी में हुई प्रगति के साथ, एक्साइमर लेजर लिथोग्राफी का उपयोग करके निर्मित सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का वार्षिक उत्पादन $400 बिलियन तक पहुंच गया। नतीजतन,[5]एक्साइमर लेज़र लिथोग्राफी (ArF और KrF लेसर दोनों के साथ) तथाकथित मूर के नियम | मूर के नियम की निरंतर प्रगति में एक महत्वपूर्ण कारक रहा है।[6] एक ArF लेसर से यूवी प्रकाश जैविक पदार्थ और कार्बनिक यौगिकों द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होता है। सामग्री को जलाने या काटने के बजाय, एआरएफ लेजर सतह के ऊतकों के आणविक बंधनों को अलग कर देता है, जो जलने के बजाय पृथक्करण के माध्यम से हवा में कसकर नियंत्रित तरीके से विघटित हो जाता है। इस प्रकार एआरएफ और अन्य एक्साइमर लेसरों के पास उपयोगी संपत्ति है कि वे सतह सामग्री के असाधारण ठीक परतों को लगभग बिना किसी हीटिंग के हटा सकते हैं या शेष सामग्री को अपरिवर्तित छोड़ सकते हैं। ये गुण इस तरह के लेज़रों को सटीक माइक्रोमशीनिंग कार्बनिक पदार्थों (कुछ पॉलिमर और प्लास्टिक सहित) और विशेष रूप से नाजुक सर्जरी जैसे नेत्र शल्य चिकित्सा (जैसे, LASIK, फोटोरिफ़्रेक्टिव कोरटक्टॉमी) के अनुकूल बनाते हैं।[11] हाल ही में, दो माइक्रोलेंस सरणियों से बना एक उपन्यास विवर्तनिक फैलाना प्रणाली के उपयोग के माध्यम से, एआरएफ लेजर द्वारा फ्यूज्ड क्वार्ट्ज पर सतह माइक्रोमशीनिंग को सबमाइक्रोमीटर सटीकता के साथ प्रदर्शित किया गया है।[12] 2021 में, यूनाइटेड स्टेट्स संयुक्त राज्य नौसेना अनुसंधान प्रयोगशाला ने 16% तक ऊर्जा दक्षता प्रदान करते हुए जड़त्वीय कारावास संलयन में उपयोग के लिए एक ArF पर काम शुरू किया।[13]
सुरक्षा
एआरएफ द्वारा उत्सर्जित प्रकाश मानव आंखों के लिए अदृश्य है, इसलिए इस लेजर के साथ काम करते समय आवारा बीम से बचने के लिए अतिरिक्त सुरक्षा सावधानी आवश्यक है। मांस को उसके संभावित कासीनजन िक गुणों से बचाने के लिए दस्ताने की आवश्यकता होती है, और आँखों की सुरक्षा के लिए यूवी चश्मे की आवश्यकता होती है।
यह भी देखें
- एक्साइमर
- एक्साइमर लेजर
- एक्साइमर लैंप
- क्रिप्टन फ्लोराइड लेजर
- इलेक्ट्रोलेजर
- नाइके लेजर
- फोटोलिथोग्राफी
- मूर की विधि
संदर्भ
- ↑ Basting, D.; Marowsky, G. (2005), "Introductory Remarks", Excimer Laser Technology, Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag, pp. 1–7, Bibcode:2005elt..book....1B, doi:10.1007/3-540-26667-4_1, ISBN 3-540-20056-8, retrieved 2021-10-25
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Jain, K.; Willson, C.G.; Lin, B.J. (1982). "एक्साइमर लेज़रों के साथ अल्ट्राफास्ट डीप यूवी लिथोग्राफी". IEEE Electron Device Letters. 3 (3): 53–55. Bibcode:1982IEDL....3...53J. doi:10.1109/EDL.1982.25476. S2CID 43335574.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Jain, Kanti (1987-03-11). Luk, Ting-Shan (ed.). "एक्साइमर लेजर लिथोग्राफी में प्रगति". Excimer Lasers and Optics. SPIE. 0710: 35. Bibcode:1987SPIE..710...35J. doi:10.1117/12.937294. S2CID 136477292.
- ↑ "सैमसंग ने 10-नैनोमीटर FinFET तकनीक के साथ सिस्टम-ऑन-चिप का उद्योग का पहला बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू किया". news.samsung.com (in English). Retrieved 2021-10-25.
- ↑ 5.0 5.1 "लेज़र और मूर का नियम". spie.org. Retrieved 2021-10-25.
- ↑ 6.0 6.1 "TSMC Kicks Off Volume Production of 7nm Chips". AnandTech. 2018-04-28. Retrieved 2018-10-20.
- ↑ "ईयूवी लिथोग्राफी अंततः चिप निर्माण के लिए तैयार है". IEEE Spectrum. January 5, 2018.
- ↑ "SPIE / Advancing the Laser / 50 Years and into the Future" (PDF).
- ↑ "U.K. Engineering & Physical Sciences Research Council / Lasers in Our Lives / 50 Years of Impact" (PDF). Archived from the original (PDF) on September 13, 2011.
- ↑ Basting, D.; Djeu, N.; Jain, K. (2005), Basting, D.; Marowskyeditor-first2=G. (eds.), "Historical Review of Excimer Laser Development", Excimer Laser Technology, Berlin/Heidelberg: Springer-Verlag, pp. 8–21, Bibcode:2005elt..book....8B, doi:10.1007/3-540-26667-4_2, ISBN 3-540-20056-8, retrieved 2021-10-25
- ↑ Kuryan J, Cheema A, Chuck RS (2017). "मायोपिया को ठीक करने के लिए लेज़र-असिस्टेड सबपीथेलियल कोरटक्टॉमी (LASEK) बनाम लेज़र-असिस्टेड इन-सीटू केराटोमिलेसिस (LASIK)". Cochrane Database Syst Rev. 2017 (2): CD011080. doi:10.1002/14651858.CD011080.pub2. PMC 5408355. PMID 28197998.
- ↑ Zhou, Andrew F. (2011). "माइक्रोमशीनिंग अनुप्रयोगों के लिए यूवी एक्साइमर लेजर बीम समरूपता". Optics and Photonics Letters. 4 (2): 75–81. doi:10.1142/S1793528811000226.
- ↑ Szondy, David (2021-10-24). "आर्गन फ्लोराइड लेजर व्यावहारिक संलयन रिएक्टरों को जन्म दे सकता है". New Atlas (in English). Archived from the original on 2021-10-25. Retrieved 2021-10-25.
