웨이퍼 스캐너 제어: 방법 및 개발

사물인터넷, 빅데이터 시대 등의 패러다임을 비롯한 오늘날의 정보경제는 반세기에 걸친 무어의 법칙을 기반으로 한 반도체 산업의 기술 발전을 바탕으로 이루어졌습니다. 이러한 개발을 뒷받침하는 주요 기술 원동력은 비용 효과적인 방식으로 마이크로칩을 생산하기 위한 현재 표준을 제공하는 리소그래피 공정으로 널리 알려져 있습니다. 포토리소그래피는 마이크로칩을 만드는 데 사용되는 기계인 웨이퍼 스캐너의 핵심 공정입니다.

정가 $10,000,000-$150,000,000인 리소그래피 기계는 높은 처리량과 높은 정밀도를 결합한 매우 복잡한 여러 메카트로닉스 시스템으로 구성됩니다. 처리량 측면에서 최신 리소그래피 기계는 시간당 약 280개의 웨이퍼를 처리할 수 있으며, 약 100개의 노광 필드가 포함된 300mm 웨이퍼를 노광하는 데 10초 미만이 소요됩니다. 각 필드에서는 스캐닝 프로세스를 통해 복잡한 프로세서 칩을 구축할 수 있습니다. 스캐닝은 일련의 연결된 지점 간 동작을 명령하여 수행되며, 이 동안 스캐너 동작 시스템의 추적 사양은 대부분 (하위) 나노미터 범위에 있습니다.

리소그래피 기계는 여러 주요 하위 시스템으로 구성됩니다. 예를 들어 광원, 조명 광학, 마스크 및 웨이퍼 시스템, 자재 취급 로봇 등 이러한 하위 시스템은 사양을 충족하기 위해 고급 제어를 광범위하게 사용하는 고정밀 메카트로닉스 시스템입니다.

웨이퍼 스캐너 스캐너

웨이퍼 스캐너는 오늘날 제조되는 거의 모든 집적 회로의 패터닝 방법인 리소그래피 원리를 활용합니다. [40] 이와 같이 이는 그림 1에 표시된 마이크로칩을 제조하는 순환 프로세스의 핵심 단계를 제공합니다. 웨이퍼 스캐너 사양은 일반적으로 오버레이, 해상도, 초점 및 처리량 측면에서 표현됩니다. 단일 기계 중첩(SMO)이든 일치 기계 중첩이든 동일한 시스템에서 측정된 중첩입니다.

광원: 빛 생성 및 제어

광원은 복잡한 비선형 MIMO(다중 입력 다중 출력) 레이저 시스템입니다. 이 시스템에서 빛은 레이저 반복률이라고 하는 수 kHz의 일련의 펄스 형태로 생성됩니다. 펄스열 다음에는 빛이 생성되지 않는 정지 상태(펄스열 간격)가 이어집니다. (1)에서 광원의 파장이 인쇄 가능한 형상의 크기를 직접 결정한다는 것을 알 수 있습니다.

광학: 진동 격리 및 제어

투영 광학 시스템은 마스크의 원본 패턴 이미지를 웨이퍼에 형성하므로 리소그래피 도구의 핵심입니다. DUV 도구에서는 투영 렌즈에 일반적으로 여러 개의 굴절 렌즈 요소가 포함되어 있는 반면, EUV 도구에서는 여러 개의 다층 거울이 사용됩니다. 광학 시스템에는 일반적으로 광학 요소 및 플랫폼에 대한 위치 참조 역할을 하는 프레임이 있습니다. 광학 요소는 프레임에 대해 능동적으로 제어되거나 프레임에 물리적으로 연결됩니다. 어떠한 경우에도 작동 중에 광학 요소의 안정적인 위치를 유지하려면 광학 프레임에 진동이 없어야 합니다. 또한 프레임 자체의 변형을 제한하려면 저주파 모션을 피해야 합니다.

플랫폼: 1부 - 모션 제어

웨이퍼 및 마스크 플랫폼 시스템은 지점 간 이동(직렬)을 위한 빠르고 정확한 위치 지정 시스템입니다. 이를 통해 이러한 시스템은 성능 추적 및 간섭 억제를 위한 제어에 크게 의존합니다.

단계: 2부 - 열 변형 제어

광원에서 생성된 노광광으로 인해 마스크와 웨이퍼가 모두 가열되어 부분적으로 변형됩니다. 이로 인해 웨이퍼 레벨 오버랩과 포커싱 오류가 발생합니다. 이러한 문제를 각각 마스크 가열과 웨이퍼 가열이라고 합니다.

시야

웨이퍼 스캐너의 제어는 시스템 및 제어 분야의 이론과 방법의 이점을 계속해서 활용할 것으로 예상됩니다. 여기에는 선형 및 비선형 이론, 연속 및 디지털 제어, SISO 및 MIMO 제어, 칼만 필터링, 적응 제어, 시스템 식별, 확률론적 제어, 분산 매개변수 시스템 제어 및 학습 제어가 포함됩니다. 또한 전통적으로 고전 역학, 열역학, 전자기학 및 전자공학, 광학 등 다양한 물리학 분야의 다양한 응용 분야에도 적용됩니다. 또한, 수학과 통계 같은 다른 분야도 통계적 프로세스 제어에서 중요한 역할을 합니다.

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