हस्तक्षेप लिथोग्राफी

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।

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।

2-बीम व्यतिकरण के लिए, फ्रिंज-टू-फ्रिंज स्पेसिंग या अवधि किसके द्वारा दी जाती है? $\frac{\lambda/2}{\sin\bigl(\tfrac{\theta}{2}\bigr)}$, कहाँ $λ$ तरंग दैर्ध्य है और $θ$ दो व्यतिकारी तरंगों के बीच का कोण है। प्राप्त करने योग्य न्यूनतम अवधि तरंग दैर्ध्य का आधा 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।

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।

बीम स्प्लिटर
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।

इलेक्ट्रॉन होलोग्राफिक लिथोग्राफी
तकनीक आसानी से इलेक्ट्रॉन तरंगों के साथ-साथ विस्तार योग्य है, जैसा कि इलेक्ट्रॉन होलोग्राफी के अभ्यास द्वारा प्रदर्शित किया गया है। कुछ नैनोमीटर की दूरी या एक नैनोमीटर से भी कम 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 $$\lambda = \frac{h}{p}$$, 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।

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।.

एटम होलोग्राफिक लिथोग्राफी
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।

उपयोग करता है
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। इसलिए, यह आमतौर पर बाद की सूक्ष्म या नैनो प्रतिकृति प्रक्रियाओं के लिए मास्टर संरचनाओं की उत्पत्ति के लिए उपयोग किया जाता है (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।  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), या जैव प्रौद्योगिकी। इलेक्ट्रॉन हस्तक्षेप लिथोग्राफी 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। 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।

बाहरी संबंध

 * Large-area patterning using interference and nanoimprint lithography
 * Interference lithography at Fraunhofer ISE