Sesetengah orang yang tidak memahami proses itu mungkin berfikir bahawa pembuatan cip bergantung semata-mata pada mesin litografi. Mereka mungkin tersilap percaya bahawa sebuah kilang hanya memerlukan mesin litografi pusat di mana wafer diletakkan, dan mesin menggunakan cahaya untuk "mengemas" cip, sekali gus melengkapkan langkah pemprosesan utama. Sebagai contoh, ada yang mungkin mengatakan bahawa membeli 100 mesin litografi boleh mencipta 100 barisan pengeluaran cip, secara ringkas memahami proses dengan cara ini.

Pada hakikatnya, adalah lebih tepat untuk mengatakan bahawa transistor pada cip adalah "terukir." Menggunakan kaedah seperti kesan fizik plasma atau rendaman dalam larutan kimia, alur dan parit terbentuk pada wafer, akhirnya membentuk transistor. Walau bagaimanapun, bahagian mana yang perlu terukir dan mana yang tidak berpandukan litografi. Boleh dikatakan sebelum sebarang etsa berlaku, litografi digunakan untuk menentukan di mana etsa harus berlaku, menggunakan "mask" (photomask). Selain itu, kaedah mengetsa alur dan parit adalah sangat kompleks, selalunya memerlukan goresan berulang dan pemendapan pelbagai bahan pada wafer. Selepas setiap langkah, pembersihan diperlukan.

Langkah-langkah sebenar yang terlibat dalam pemprosesan wafer FAB adalah sangat kompleks, kadangkala berjumlah ribuan langkah. Litografi perlu dilakukan berulang kali, selalunya memerlukan beberapa mesin litografi. Untuk proses pembuatan cip lanjutan yang kompleks, satu set topeng foto yang digunakan untuk litografi mungkin terdiri daripada berdozen topeng. Mesin litografi ketepatan diperlukan untuk langkah kritikal, manakala mesin dengan ketepatan yang lebih rendah boleh digunakan untuk tugas yang kurang menuntut. Selepas melengkapkan lapisan transistor pada wafer, lapisan antara logam untuk sambungan dibuat di atas. Keperluan ketepatan untuk lapisan ini agak rendah kerana, sama seperti membina bangunan, sambung boleh dibahagikan kepada berbilang lapisan dengan jarak yang lebih luas antara setiap lapisan.

Dari permulaan pemprosesan wafer sehingga penghantaran individu meninggal dunia kepada pelanggan, ia mungkin mengambil masa beberapa bulan disebabkan oleh pelbagai langkah yang terlibat. Mesin di barisan pengeluaran bukan sahaja menghasilkan satu jenis cip, tetapi juga memproses wafer lain. Menguruskan cara menjadualkan dan menghantar wafer berbeza cip berbeza kepada mesin tertentu pada masa yang ditetapkan merupakan isu penting dalam pengurusan aliran pengeluaran FAB. Walaupun aliran pemprosesan untuk satu cip diberi keutamaan, untuk proses dengan berbilang langkah, ia masih mengambil masa satu hingga dua bulan untuk menyelesaikan pemprosesan satu wafer.

Apabila pelanggan meminta fabrikasi cip daripada FAB, ia tidak tersedia dengan serta-merta. Walaupun pesanan tambahan dibuat, ia masih akan mengambil masa beberapa bulan. Namun begitu, dapat menghasilkan berpuluh juta cip dalam masa beberapa bulan menunjukkan kapasiti pengeluaran besar-besaran yang diperlukan untuk memastikan kos cip individu rendah. Oleh itu, kapasiti pengeluaran FAB adalah kunci kepada aplikasi industri cip, dan ia sepatutnya mampu mengendalikan sekurang-kurangnya 10,000 wafer sebulan.

Selain itu, adalah tidak mungkin untuk menyelesaikan pemprosesan wafer dengan tindakan litografi tunggal. Biasanya, pendedahan berbilang diperlukan, kadangkala mencapai nombor dua digit. Oleh itu, walaupun hanya satu produk cip sedang diproses dan hanya 10,000 wafer dihasilkan dalam sebulan, mesin litografi mungkin perlu melakukan litografi berpuluh-puluh ribu kali. Kilang FAB beroperasi secara berterusan, walaupun pada hujung minggu, dan jadual mesti diatur untuk pengeluaran. Dalam sebulan dengan 30 hari, setiap mesin litografi mungkin perlu melakukan litografi 3,000 kali, dengan kadar purata 100 tindakan litografi sejam adalah kadar biasa.

Oleh itu, dari perspektif pengeluaran perindustrian, mesin litografi boleh melengkapkan litografi beberapa ratus mati pada wafer dalam masa kurang daripada satu minit. Jumlah masa yang diperuntukkan untuk setiap litografi dadu adalah dalam urutan 0.1 saat. Jika beban kerja tidak dapat dikendalikan, mesin litografi berbilang perlu digunakan secara serentak.

Anda boleh menonton video mesin litografi ini sedang beraksi.

Mesin litografi lanjutan beroperasi pada kelajuan tinggi sedemikian. Wafer diletakkan di atas pentas, yang bergerak secara berterusan di bawah kawalan sistem levitasi magnetik, memberikan ilusi gerakan berterusan. Pada hakikatnya, ia menjalankan operasi "langkah dan imbasan", di mana pentas bergerak mengikut program automatik. Apabila ia berhenti, ia dijajarkan dengan tepat, dan dalam masa 0.1 saat, cahaya dipancarkan ke kawasan tertentu (atau tangkapan) dadu menggunakan corak pada topeng foto. Proses pendedahan pantas ini mencetuskan tindak balas fotokimia dengan photoresist khas digunakan di atas, melengkapkan proses litografi. Pendedahan selesai dengan cepat, dan pentas bergerak dengan pantas ke kedudukan seterusnya, kelihatan seolah-olah ia tidak pernah berhenti. Pecutan semasa proses langkah dan imbasan adalah penting, menuntut ketepatan tinggi dalam kawalan gerakan pentas dan kedudukan, menjadikannya salah satu cabaran teras dalam pembuatan mesin litografi.

Mesin litografi ASML sering dirujuk sebagai model TWINSCAN, dan daripada video operasi, nampaknya dua peringkat sedang bergerak di bawahnya. Walau bagaimanapun, ini bukan dua peringkat melakukan litografi secara serentak, tetapi satu peringkat melakukan litografi langkah dan imbasan manakala peringkat lain melakukan "prapenjajaran." Pra-penjajaran melibatkan pengimbasan kawasan ratusan atau beribu-ribu mati pada wafer dengan alat ukuran untuk menentukan susunannya dan berapa nanometer setiap langkah sepatutnya untuk menjajarkan dengan tepat. Data ini direkodkan, dan sebaik sahaja proses litografi selesai pada satu peringkat, peringkat prasejajar dipindahkan dan atur cara automatik untuk litografi langkah dan imbasan dimulakan mengikut data yang diukur.

Akan bersambung...