वेफर स्कैनर्स का नियंत्रण: तरीके और विकास

आज की सूचना अर्थव्यवस्था, जिसमें इंटरनेट ऑफ थिंग्स और बड़े डेटा के युग जैसे प्रतिमान शामिल हैं, मूर के नियम के आधार पर सेमीकंडक्टर उद्योग में आधी सदी के तकनीकी विकास पर बनी है। इन विकासों के पीछे मुख्य तकनीकी प्रवर्तक को व्यापक रूप से लिथोग्राफी प्रक्रिया माना जाता है, क्योंकि यह लागत प्रभावी तरीके से माइक्रोचिप्स के उत्पादन के लिए वर्तमान मानक प्रदान करता है। वेफ़र स्कैनर में फोटोलिथोग्राफी एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, माइक्रोचिप बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली मशीनें।

$10,000,000- $150,000,000 की सूची मूल्य के साथ, लिथोग्राफी मशीनों में कई अत्यधिक जटिल मेक्ट्रोनिक्स सिस्टम शामिल होते हैं जो उच्च परिशुद्धता के साथ उच्च थ्रूपुट को जोड़ते हैं। थ्रूपुट के संदर्भ में, आधुनिक लिथोग्राफी मशीनें प्रति घंटे लगभग 280 वेफर्स को संसाधित कर सकती हैं, जहां लगभग 100 एक्सपोज़र फ़ील्ड वाले 300 मिमी वेफर को उजागर करने में 10 सेकंड से भी कम समय लगता है। प्रत्येक फ़ील्ड स्कैनिंग प्रक्रिया के माध्यम से जटिल प्रोसेसर चिप्स बनाने की अनुमति देता है। स्कैनिंग कनेक्टेड पॉइंट-टू-पॉइंट गतियों की एक श्रृंखला को कमांड करके की जाती है, जिसके दौरान स्कैनर गति प्रणाली के ट्रैकिंग विनिर्देश अधिकतर (उप-) नैनोमीटर रेंज में होते हैं।

लिथोग्राफी मशीन में कई मुख्य उपप्रणालियाँ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, प्रकाश स्रोत, प्रकाश प्रकाशिकी, मास्क और वेफर सिस्टम, और सामग्री हैंडलिंग रोबोट, ये सबसिस्टम उच्च परिशुद्धता मेक्ट्रोनिक्स सिस्टम हैं जो विशिष्टताओं को पूरा करने के लिए उन्नत नियंत्रणों का व्यापक उपयोग करते हैं।

वेफर स्कैनर स्कैनर

वेफर स्कैनर लिथोग्राफी के सिद्धांत का उपयोग करते हैं, जो आज निर्मित लगभग सभी एकीकृत सर्किट के लिए पैटर्निंग विधि है। [40] इस प्रकार, यह चित्र 1 में दिखाए गए माइक्रोचिप के निर्माण की परिपत्र प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कदम प्रदान करता है। वेफर स्कैनर विनिर्देशों को आम तौर पर ओवरले, रिज़ॉल्यूशन, फोकस और थ्रूपुट के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है। सुपरपोज़िशन, चाहे एकल-मशीन सुपरपोज़िशन (एसएमओ) हो या एक ही सिस्टम पर मापी गई मैचिंग मशीन सुपरपोज़िशन।

प्रकाश स्रोत: प्रकाश उत्पादन और नियंत्रण

प्रकाश स्रोत एक जटिल, गैर-रैखिक, मल्टीपल-इनपुट मल्टीपल-आउटपुट (MIMO) लेजर प्रणाली है। इस प्रणाली में, प्रकाश कुछ किलोहर्ट्ज़ की दालों की एक श्रृंखला के रूप में उत्पन्न होता है, जिसे लेजर की पुनरावृत्ति दर कहा जाता है। पल्स ट्रेन के बाद एक शांत अवस्था आती है जिसके दौरान कोई प्रकाश उत्पन्न नहीं होता है, जिसे पल्स ट्रेन अंतराल कहा जाता है। इसे (1) से देखा जा सकता है कि प्रकाश स्रोत की तरंग दैर्ध्य सीधे मुद्रण योग्य सुविधा का आकार निर्धारित करती है।

प्रकाशिकी: कंपन का अलगाव और नियंत्रण

प्रोजेक्शन ऑप्टिकल सिस्टम लिथोग्राफी टूल के केंद्र में है क्योंकि यह वेफर पर मास्क पर मूल पैटर्न की एक छवि बनाता है। डीयूवी उपकरणों में, प्रोजेक्शन लेंस में आमतौर पर कई अपवर्तक लेंस तत्व होते हैं, जबकि ईयूवी उपकरणों में, कई बहुपरत दर्पण का उपयोग किया जाता है। ऑप्टिकल सिस्टम में, आमतौर पर एक फ्रेम होता है जो ऑप्टिकल तत्वों और प्लेटफार्मों के लिए स्थिति संदर्भ के रूप में कार्य करता है। ऑप्टिकल तत्व या तो फ्रेम के सापेक्ष सक्रिय रूप से नियंत्रित होता है या भौतिक रूप से उससे जुड़ा होता है। किसी भी स्थिति में, ऑपरेशन के दौरान ऑप्टिकल तत्व की स्थिर स्थिति बनाए रखने के लिए ऑप्टिकल फ्रेम कंपन-मुक्त होना चाहिए। इसके अलावा, फ़्रेम के विरूपण को सीमित करने के लिए कम आवृत्ति वाली गति से बचना चाहिए।

प्लेटफ़ॉर्म: भाग एक - गति नियंत्रण

वेफर और मास्क प्लेटफ़ॉर्म सिस्टम पॉइंट-टू-पॉइंट मूवमेंट (श्रृंखला में) के लिए तेज़ और सटीक पोजिशनिंग सिस्टम हैं। ऐसा करने में, ये प्रणालियाँ प्रदर्शन पर नज़र रखने और हस्तक्षेप दमन के लिए नियंत्रण पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं।

चरण: भाग दो - थर्मल विरूपण का नियंत्रण

प्रकाश स्रोत द्वारा उत्पन्न एक्सपोज़र लाइट के कारण, मास्क और वेफर दोनों गर्म हो जाएंगे और आंशिक रूप से विकृत हो जाएंगे। इसके परिणामस्वरूप वेफ़र लेवल ओवरलैप और फ़ोकसिंग त्रुटियाँ होती हैं। इन समस्याओं को क्रमशः मास्क हीटिंग और वेफर हीटिंग कहा जाता है।

आउटलुक

सिस्टम और नियंत्रण के क्षेत्र में सिद्धांतों और विधियों से वेफ़र स्कैनर के नियंत्रण को लाभ मिलता रहेगा। इसमें रैखिक और गैर-रेखीय सिद्धांत, निरंतर और डिजिटल नियंत्रण, एसआईएसओ और एमआईएमओ नियंत्रण, कलमन फ़िल्टरिंग, अनुकूली नियंत्रण, सिस्टम पहचान, स्टोकेस्टिक नियंत्रण, वितरित पैरामीटर सिस्टम नियंत्रण और सीखने का नियंत्रण शामिल है। यह पारंपरिक रूप से भौतिकी की विभिन्न शाखाओं जैसे शास्त्रीय यांत्रिकी, थर्मोडायनामिक्स, विद्युत चुंबकत्व और इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रकाशिकी से लेकर अनुप्रयोग के कई क्षेत्रों में भी शामिल है। इसके अलावा, गणित और सांख्यिकी जैसे अन्य क्षेत्र भी सांख्यिकीय प्रक्रिया नियंत्रण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

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