التحكم في الماسحات الضوئية للرقاقة: الأساليب والتطورات

إن اقتصاد المعلومات اليوم، بما في ذلك نماذج مثل إنترنت الأشياء وعصر البيانات الضخمة، مبني على نصف قرن من التطورات التكنولوجية في صناعة أشباه الموصلات استناداً إلى قانون مور. ويعتقد على نطاق واسع أن العامل التمكيني التكنولوجي الرئيسي وراء هذه التطورات هو عملية الطباعة الحجرية، لأنها توفر المعيار الحالي لإنتاج الرقائق الدقيقة بطريقة فعالة من حيث التكلفة. تعد الطباعة الحجرية الضوئية عملية أساسية في الماسحات الضوئية للرقاقات، وهي الآلات المستخدمة لصنع الرقائق الدقيقة.

بقائمة أسعار تتراوح بين 10,000,000 دولار و150,000,000 دولار، تتكون آلات الطباعة الحجرية من عدد من أنظمة الميكاترونكس شديدة التعقيد والتي تجمع بين الإنتاجية العالية والدقة العالية. من حيث الإنتاجية، يمكن لآلات الطباعة الحجرية الحديثة معالجة حوالي 280 رقاقة في الساعة، حيث يستغرق الأمر أقل من 10 ثوانٍ لكشف رقاقة بحجم 300 مم تحتوي على حوالي 100 مجال تعريض. يسمح كل حقل ببناء شرائح المعالج المعقدة من خلال عملية المسح. يتم المسح عن طريق أمر سلسلة من الحركات المتصلة من نقطة إلى نقطة، والتي تكون خلالها مواصفات التتبع لنظام حركة الماسح الضوئي في الغالب في نطاق النانومتر (الفرعي).

تتكون آلة الطباعة الحجرية من عدة أنظمة فرعية رئيسية. على سبيل المثال، مصادر الضوء، وبصريات الإضاءة، وأنظمة الأقنعة والرقائق، وروبوتات مناولة المواد، فإن هذه الأنظمة الفرعية عبارة عن أنظمة ميكاترونكس عالية الدقة تستخدم على نطاق واسع عناصر التحكم المتقدمة لتلبية المواصفات.

الماسح الضوئي للويفر

تستخدم الماسحات الضوئية للرقاقات مبدأ الطباعة الحجرية، وهي طريقة الزخرفة لجميع الدوائر المتكاملة المصنعة اليوم تقريبًا. [40] على هذا النحو، فهو يوفر خطوة رئيسية في العملية الدائرية لتصنيع الرقاقة الدقيقة الموضحة في الشكل 1. يتم التعبير عن مواصفات ماسح الرقاقة عادةً من حيث التراكب والدقة والتركيز والإنتاجية. التراكب، سواء كان تراكب آلة واحدة (SMO) أو تراكب آلة مطابقة يتم قياسه على نفس النظام.

مصدر الضوء: توليد الضوء والتحكم فيه

مصدر الضوء عبارة عن نظام ليزر معقد وغير خطي ومتعدد المدخلات والمخرجات (MIMO). في هذا النظام، يتم إنتاج الضوء على شكل سلسلة من النبضات تبلغ بضعة كيلو هرتز، تسمى معدل تكرار الليزر. يتبع قطار النبض حالة هادئة لا يتم خلالها إنتاج أي ضوء، تسمى فترة قطار النبض. يمكن أن نرى من (1) أن الطول الموجي لمصدر الضوء يحدد بشكل مباشر حجم الميزة القابلة للطباعة.

البصريات: عزل الاهتزازات والسيطرة عليها

يقع النظام البصري للإسقاط في قلب أداة الطباعة الحجرية لأنه يشكل صورة للنمط الأصلي على القناع على الرقاقة. في أدوات DUV، تحتوي عدسة الإسقاط عادةً على عناصر عدسة كاسرة متعددة، بينما في أدوات EUV، يتم استخدام مرايا متعددة الطبقات. في الأنظمة البصرية، يوجد عادةً إطار يعمل كمرجع موضعي للعناصر والمنصات البصرية. يتم التحكم في العنصر البصري بشكل فعال بالنسبة للإطار أو يتم توصيله فعليًا به. على أية حال، يجب أن يكون الإطار البصري خاليًا من الاهتزازات من أجل الحفاظ على موضع ثابت للعنصر البصري أثناء التشغيل. وبالإضافة إلى ذلك، ينبغي تجنب الحركة ذات التردد المنخفض للحد من تشوه الإطار نفسه.

المنصة: الجزء الأول - التحكم في الحركة

أنظمة منصة الرقاقة والقناع هي أنظمة تحديد المواقع سريعة ودقيقة للحركة من نقطة إلى نقطة (في سلسلة). وفي القيام بذلك، تعتمد هذه الأنظمة بشكل كبير على التحكم لتتبع الأداء وقمع التداخل.

المرحلة: الجزء الثاني – التحكم في التشوه الحراري

بسبب ضوء التعريض الناتج عن مصدر الضوء، سوف يسخن كل من القناع والرقاقة ويتشوهان جزئيًا. وينتج عن هذا تداخل في مستوى الرقاقة وأخطاء في التركيز. وتسمى هذه المشاكل تسخين القناع وتسخين الرقاقة على التوالي.

الآفاق

ومن المتوقع أن يستمر التحكم في ماسحات الرقاقة بالاستفادة من النظريات والأساليب في مجال الأنظمة والضوابط. يتضمن ذلك النظرية الخطية وغير الخطية، والتحكم المستمر والرقمي، والتحكم في SISO وMIMO، وتصفية كالمان، والتحكم التكيفي، وتحديد النظام، والتحكم العشوائي، والتحكم في نظام المعلمات الموزعة، والتحكم في التعلم. وتشارك أيضًا في العديد من مجالات التطبيق، تقليديًا من مختلف فروع الفيزياء مثل الميكانيكا الكلاسيكية والديناميكا الحرارية والكهرومغناطيسية والإلكترونيات والبصريات. بالإضافة إلى ذلك، تلعب مجالات أخرى مثل الرياضيات والإحصاء أيضًا دورًا مهمًا في التحكم في العمليات الإحصائية.

فونتيل تكنولوجيز بي تي إي. المحدودة. يقع مقرنا في سنغافورة، ونحن نركز على البحث والتطوير والتصنيع والخدمات الفنية لأجزاء السيراميك الدقيقة في مجال أشباه الموصلات لأكثر من 10 سنوات. منتجنا الرئيسي هو ظرف فراغ السيراميك، المؤثر النهائي الخزفي، المكبس الخزفي وشعاع السيراميك والدليل، وينتج العديد من قطع السيراميك المتقدمة (السيراميك المسامي، الألومينا، الزركونيا، نيتريد السيليكون، كربيد السيليكون، نيتريد الألومنيوم والسيراميك العازل للميكروويف).