การควบคุมเครื่องสแกนเวเฟอร์: วิธีการและการพัฒนา

เศรษฐกิจสารสนเทศในปัจจุบัน รวมถึงกระบวนทัศน์ เช่น Internet of Things และยุคของข้อมูลขนาดใหญ่ ถูกสร้างขึ้นบนครึ่งศตวรรษของการพัฒนาทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ตามกฎของมัวร์ ปัจจัยสนับสนุนทางเทคโนโลยีหลักที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาเหล่านี้ เชื่อกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นกระบวนการพิมพ์หิน เนื่องจากเป็นมาตรฐานปัจจุบันสำหรับการผลิตไมโครชิปในลักษณะที่คุ้มค่า การพิมพ์หินด้วยแสงเป็นกระบวนการสำคัญในเครื่องสแกนเวเฟอร์ ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ใช้สร้างไมโครชิป

ด้วยราคาปลีก 10,000,000 ถึง 150,000,000 เหรียญสหรัฐ เครื่องพิมพ์หินประกอบด้วยระบบเมคคาทรอนิกส์ที่ซับซ้อนสูงจำนวนหนึ่ง ซึ่งผสมผสานปริมาณงานสูงเข้ากับความแม่นยำสูง ในแง่ของปริมาณงาน เครื่องพิมพ์หินสมัยใหม่สามารถประมวลผลเวเฟอร์ได้ประมาณ 280 ชิ้นต่อชั่วโมง ซึ่งใช้เวลาน้อยกว่า 10 วินาทีในการเปิดเผยเวเฟอร์ขนาด 300 มม. ที่มีช่องรับแสงประมาณ 100 ช่อง แต่ละฟิลด์อนุญาตให้สร้างชิปโปรเซสเซอร์ที่ซับซ้อนผ่านกระบวนการสแกนได้ การสแกนทำได้โดยการสั่งการการเคลื่อนไหวแบบจุดต่อจุดที่เชื่อมต่อกันหลายชุด ซึ่งในระหว่างนั้นข้อกำหนดการติดตามของระบบการเคลื่อนไหวของเครื่องสแกนส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงนาโนเมตร (ย่อย)

เครื่องพิมพ์หินประกอบด้วยระบบย่อยหลักหลายระบบ ตัวอย่างเช่น แหล่งกำเนิดแสง ระบบนำแสง ระบบหน้ากากและแผ่นเวเฟอร์ และหุ่นยนต์ขนถ่ายวัสดุ ระบบย่อยเหล่านี้เป็นระบบเมคคาทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง ซึ่งใช้การควบคุมขั้นสูงอย่างกว้างขวางเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนด

เครื่องสแกนเวเฟอร์ เครื่องสแกน

เครื่องสแกนเวเฟอร์ใช้หลักการของการพิมพ์หิน ซึ่งเป็นวิธีการสร้างรูปแบบสำหรับวงจรรวมเกือบทั้งหมดที่ผลิตในปัจจุบัน [40] ด้วยเหตุนี้ จึงถือเป็นขั้นตอนสำคัญในกระบวนการหมุนเวียนในการผลิตไมโครชิปที่แสดงในรูปที่ 1 ข้อมูลจำเพาะของเครื่องสแกนเวเฟอร์โดยทั่วไปจะแสดงในแง่ของการซ้อนทับ ความละเอียด โฟกัส และปริมาณงาน การซ้อนทับ ไม่ว่าจะเป็นการซ้อนทับด้วยเครื่องเดียว (SMO) หรือการซ้อนทับด้วยเครื่องจักรที่ตรงกันซึ่งวัดบนระบบเดียวกัน

แหล่งกำเนิดแสง: การสร้างและการควบคุมแสง

แหล่งกำเนิดแสงคือระบบเลเซอร์ที่ซับซ้อน ไม่ใช่เชิงเส้น หลายอินพุต หลายเอาต์พุต (MIMO) ในระบบนี้ แสงจะถูกสร้างขึ้นในรูปของขบวนพัลส์ที่มีความถี่ไม่กี่ kHz เรียกว่าอัตราการเกิดซ้ำของเลเซอร์ ขบวนพัลส์จะตามมาด้วยสภาวะนิ่งในระหว่างที่ไม่มีแสงเกิดขึ้น เรียกว่าช่วงพัลส์เทรน จะเห็นได้จาก (1) ว่าความยาวคลื่นของแหล่งกำเนิดแสงจะกำหนดขนาดของคุณลักษณะที่สามารถพิมพ์ได้โดยตรง

เลนส์: การแยกและการควบคุมการสั่นสะเทือน

ระบบออพติคัลการฉายภาพถือเป็นหัวใจสำคัญของเครื่องมือพิมพ์หิน เนื่องจากจะสร้างภาพรูปแบบดั้งเดิมบนหน้ากากลงบนแผ่นเวเฟอร์ ในเครื่องมือ DUV เลนส์ฉายภาพมักจะมีชิ้นเลนส์หักเหหลายชิ้น ในขณะที่เครื่องมือ EUV จะใช้กระจกหลายชั้นหลายชั้น ในระบบออพติคัล มักจะมีเฟรมที่ทำหน้าที่เป็นการอ้างอิงตำแหน่งสำหรับองค์ประกอบและแพลตฟอร์มออพติคอล องค์ประกอบแสงได้รับการควบคุมอย่างแข็งขันโดยสัมพันธ์กับเฟรมหรือเชื่อมต่อทางกายภาพกับองค์ประกอบนั้น ไม่ว่าในกรณีใด กรอบแสงจะต้องไม่มีการสั่นสะเทือน เพื่อรักษาตำแหน่งที่มั่นคงขององค์ประกอบแสงระหว่างการทำงาน นอกจากนี้ควรหลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหวความถี่ต่ำเพื่อจำกัดการเสียรูปของตัวเฟรมเอง

แพลตฟอร์ม：ส่วนที่หนึ่ง - การควบคุมการเคลื่อนไหว

ระบบแพลตฟอร์มเวเฟอร์และมาส์กเป็นระบบกำหนดตำแหน่งที่รวดเร็วและแม่นยำสำหรับการเคลื่อนที่แบบจุดต่อจุด (เป็นชุด) ในการทำเช่นนั้น ระบบเหล่านี้ต้องอาศัยการควบคุมอย่างมากในการติดตามประสิทธิภาพและการปราบปรามสัญญาณรบกวน

เวที: ส่วนที่สอง - การควบคุมการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อน

เนื่องจากแสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง ทั้งหน้ากากและแผ่นเวเฟอร์จะร้อนขึ้นและมีรูปร่างผิดปกติบางส่วน ซึ่งส่งผลให้เกิดการทับซ้อนกันของระดับเวเฟอร์และข้อผิดพลาดในการโฟกัส ปัญหาเหล่านี้เรียกว่าการให้ความร้อนแก่หน้ากากและการให้ความร้อนด้วยเวเฟอร์ตามลำดับ

แนวโน้ม

การควบคุมเครื่องสแกนเวเฟอร์คาดว่าจะยังคงได้รับประโยชน์จากทฤษฎีและวิธีการในด้านระบบและการควบคุม สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับทฤษฎีเชิงเส้นและไม่เชิงเส้น การควบคุมแบบต่อเนื่องและแบบดิจิทัล การควบคุม SISO และ MIMO การกรองคาลมาน การควบคุมแบบปรับตัว การระบุระบบ การควบคุมสุ่ม การควบคุมระบบพารามิเตอร์แบบกระจาย และการควบคุมการเรียนรู้ มันยังเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้งานหลายแขนง โดยดั้งเดิมมาจากสาขาฟิสิกส์ต่างๆ เช่น กลศาสตร์คลาสสิก อุณหพลศาสตร์ แม่เหล็กไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ และทัศนศาสตร์ นอกจากนี้ สาขาอื่นๆ เช่น คณิตศาสตร์และสถิติ ยังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการทางสถิติอีกด้วย

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. บจก. ตั้งอยู่ในสิงคโปร์ เรามุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนา การผลิต และบริการด้านเทคนิคของชิ้นส่วนเซรามิกที่มีความแม่นยำในสาขาเซมิคอนดักเตอร์มานานกว่า 10 ปี ผลิตภัณฑ์หลักของเราคือหัวจับสูญญากาศเซรามิก เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก ลูกสูบเซรามิก และลำแสงเซรามิก&ไกด์ และผลิตชิ้นส่วนเซรามิกขั้นสูงต่างๆ (เซรามิกที่มีรูพรุน อลูมินา เซอร์โคเนีย ซิลิคอนไนไตรด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์ อลูมิเนียมไนไตรด์ และเซรามิกไดอิเล็กทริกไมโครเวฟ)