Controle van waferscanners: methoden en ontwikkelingen

De huidige informatie-economie, inclusief paradigma's als het internet der dingen en het tijdperk van big data, is gebouwd op een halve eeuw technologische ontwikkelingen in de halfgeleiderindustrie, gebaseerd op de wet van Moore. Algemeen wordt aangenomen dat de belangrijkste technologische factor achter deze ontwikkelingen het lithografieproces is, omdat dit de huidige standaard biedt voor het op een kosteneffectieve manier produceren van microchips. Fotolithografie is een sleutelproces in waferscanners, de machines die worden gebruikt om microchips te maken.

Met een catalogusprijs van $10.000.000 - $150.000.000 bestaan ​​lithografiemachines uit een aantal zeer complexe mechatronische systemen die een hoge doorvoersnelheid combineren met hoge precisie. In termen van doorvoer kunnen moderne lithografiemachines ongeveer 280 wafers per uur verwerken, waarbij het minder dan 10 seconden duurt om een ​​wafer van 300 mm met ongeveer 100 belichtingsvelden te belichten. Met elk veld kunnen complexe processorchips worden gebouwd via een scanproces. Het scannen gebeurt door het aansturen van een reeks verbonden punt-tot-punt-bewegingen, waarbij de volgspecificaties van het scannerbewegingssysteem meestal in het (sub) nanometerbereik liggen.

De lithografiemachine bestaat uit verschillende hoofdsubsystemen. Bijvoorbeeld lichtbronnen, verlichtingsoptiek, masker- en wafersystemen en robots voor materiaalbehandeling. Deze subsystemen zijn uiterst nauwkeurige mechatronische systemen die uitgebreid gebruik maken van geavanceerde bedieningselementen om aan de specificaties te voldoen.

Waferscanner-scanner

Waferscanners maken gebruik van het principe van lithografie, de patroonvormingsmethode voor bijna alle geïntegreerde schakelingen die tegenwoordig worden vervaardigd. [40] Als zodanig vormt het een belangrijke stap in het circulaire proces van het vervaardigen van de microchip, weergegeven in figuur 1. Specificaties van waferscanners worden doorgaans uitgedrukt in termen van overlay, resolutie, focus en doorvoer. Superpositie, of het nu gaat om een ​​single-machine superpositie (SMO) of een bijpassende machine-superpositie gemeten op hetzelfde systeem.

Lichtbron: Lichtopwekking en controle

De lichtbron is een complex, niet-lineair MIMO-lasersysteem (Multiple-Input Multiple-Output). In dit systeem wordt licht geproduceerd in de vorm van een reeks pulsen van enkele kHz, de herhalingssnelheid van de laser genoemd. De pulstrein wordt gevolgd door een rusttoestand waarin geen licht wordt geproduceerd, het zogenaamde pulstreininterval. Uit (1) blijkt dat de golflengte van de lichtbron rechtstreeks de grootte van het afdrukbare kenmerk bepaalt.

Optica: isolatie en controle van trillingen

Het optische projectiesysteem vormt de kern van het lithografiegereedschap, omdat het een beeld vormt van het originele patroon op het masker op de wafer. Bij DUV-gereedschappen bevat de projectielens doorgaans meerdere brekende lenselementen, terwijl bij EUV-gereedschappen meerdere meerlaagse spiegels worden gebruikt. In optische systemen is er meestal een frame dat dient als positiereferentie voor optische elementen en platforms. Het optische element wordt actief aangestuurd ten opzichte van het frame of is er fysiek mee verbonden. In ieder geval dient het optische frame trillingsvrij te zijn om tijdens bedrijf een stabiele positie van het optische element te behouden. Bovendien moet beweging met lage frequentie worden vermeden om de vervorming van het frame zelf te beperken.

Platform: Deel één - Bewegingsbediening

Wafer- en maskerplatformsystemen zijn snelle en nauwkeurige positioneringssystemen voor punt-tot-punt-beweging (in serie). Daarbij zijn deze systemen sterk afhankelijk van controle voor het volgen van de prestaties en het onderdrukken van interferentie.

Fase: Deel twee - Beheersing van thermische vervorming

Als gevolg van het door de lichtbron geproduceerde belichtingslicht zullen zowel het masker als de wafer opwarmen en gedeeltelijk vervormen. Dit resulteert in overlap op waferniveau en focusseringsfouten. Deze problemen worden respectievelijk maskerverwarming en waferverwarming genoemd.

Vooruitzichten

De verwachting is dat de besturing van waferscanners zal blijven profiteren van theorieën en methoden op het gebied van systemen en besturingen. Dit omvat lineaire en niet-lineaire theorie, continue en digitale controle, SISO- en MIMO-controle, Kalman-filtering, adaptieve controle, systeemidentificatie, stochastische controle, gedistribueerde parametersysteemcontrole en leercontrole. Het is ook betrokken bij vele toepassingsgebieden, traditioneel uit verschillende takken van de natuurkunde, zoals de klassieke mechanica, thermodynamica, elektromagnetisme en elektronica, en optica. Daarnaast spelen ook andere vakgebieden zoals wiskunde en statistiek een belangrijke rol bij de statistische procesbeheersing.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. is gevestigd in Singapore en richt zich al meer dan 10 jaar op onderzoek en ontwikkeling, productie en technische diensten van precisie-keramische onderdelen op het gebied van halfgeleiders. ons belangrijkste product zijn keramische vacuümklauwplaat, keramische eindeffector, keramische plunjer en keramische balk en geleider, en produceert verschillende geavanceerde keramiekonderdelen (poreuze keramiek, aluminiumoxide, zirkoniumoxide, siliciumnitride, siliciumcarbide, aluminiumnitride en diëlektrische microgolfkeramiek).