Niektóre osoby, które nie rozumieją tego procesu, mogą pomyśleć, że produkcja chipów opiera się wyłącznie na maszynach litograficznych. Mogą błędnie sądzić, że fabryka potrzebuje jedynie centralnej maszyny do litografii, w której umieszczane są płytki, a maszyna wykorzystuje światło do „trawienia” chipów, kończąc w ten sposób główny etap przetwarzania. Na przykład niektórzy mogą powiedzieć, że zakup 100 maszyn litograficznych może stworzyć 100 linii do produkcji chipów, upraszczając w ten sposób proces.

W rzeczywistości dokładniejsze jest stwierdzenie, że tranzystory w chipie są „wytrawione”. Wykorzystując metody takie jak oddziaływanie fizyki plazmy lub zanurzanie w roztworach chemicznych, na płytce powstają rowki i rowki, które ostatecznie kształtują tranzystory. Jednak to, które części należy wytrawić, a które nie, określa litografia. Można powiedzieć, że zanim nastąpi jakiekolwiek trawienie, za pomocą „maski” (fotomaski) określa się, gdzie powinna nastąpić akwaforta, litografią. Ponadto metoda trawienia rowków i rowków jest bardzo złożona, często wymaga wielokrotnego trawienia i osadzania różnych materiałów na płytce. Po każdym etapie konieczne jest czyszczenie.

Rzeczywiste etapy przetwarzania płytek FAB są niezwykle złożone i czasami obejmują tysiące kroków. Litografię należy wykonywać wielokrotnie, często wymagając wielu maszyn litograficznych. W przypadku złożonego, zaawansowanego procesu wytwarzania chipów zestaw fotomasek stosowanych w litografii może składać się z kilkudziesięciu masek. W krytycznych etapach wymagane są precyzyjne maszyny do litografii, natomiast maszyny o niższej precyzji można wykorzystać do mniej wymagających zadań. Po skompletowaniu warstwy tranzystorów na płytce, na wierzchu tworzona jest metalowa warstwa interkonektorów do połączeń. Wymagania dotyczące precyzji dla tej warstwy są stosunkowo niższe, ponieważ podobnie jak w przypadku budowy budynku, połączenia wzajemne można podzielić na wiele warstw z większymi odstępami między warstwami.

Od rozpoczęcia obróbki płytek do dostarczenia klientom indywidualnych wykrojników może upłynąć kilka miesięcy ze względu na dużą liczbę etapów. Maszyny na linii produkcyjnej nie tylko produkują jeden rodzaj chipa, ale także przetwarzają inne płytki. Zarządzanie harmonogramem i dostarczaniem różnych płytek z różnych chipów do określonych maszyn w wyznaczonych godzinach jest ważnym problemem w zarządzaniu przepływem produkcji FAB. Nawet jeśli najwyższy priorytet ma przepływ przetwarzania jednego chipa, w przypadku procesów wieloetapowych ukończenie przetwarzania pojedynczej płytki nadal zajmuje od jednego do dwóch miesięcy.

Kiedy klient zleca produkcję chipów w FAB, nie jest ona dostępna od razu. Nawet jeśli zostaną złożone dodatkowe zamówienia, zajmie to jeszcze kilka miesięcy. Niemniej jednak możliwość wyprodukowania dziesiątek milionów chipów w ciągu kilku miesięcy pokazuje, że moce produkcyjne na skalę masową są wymagane, aby utrzymać koszty poszczególnych chipów na niskim poziomie. Dlatego też zdolność produkcyjna FAB ma kluczowe znaczenie dla zastosowań w przemyśle chipów i powinna być w stanie obsłużyć co najmniej 10,000 XNUMX płytek miesięcznie.

Co więcej, nie da się zakończyć obróbki płytki w ramach jednej operacji litograficznej. Zazwyczaj wymagane są wielokrotne ekspozycje, czasami osiągające liczby dwucyfrowe. Dlatego nawet jeśli przetwarzany jest tylko jeden produkt w postaci chipa i wyprodukowano tylko 10,000 30 płytek w ciągu miesiąca, maszyna litograficzna może wymagać wykonania litografii dziesiątki tysięcy razy. Fabryki FAB działają nieprzerwanie, nawet w weekendy, a harmonogramy produkcji muszą być ustalane. W miesiącu liczącym 3,000 dni każda maszyna litograficzna może wymagać wykonania litografii 100 razy, przy czym przeciętne tempo wynosi XNUMX operacji litograficznych na godzinę.

Dlatego z punktu widzenia produkcji przemysłowej maszyna litograficzna może wykonać litografię kilkuset matryc na płytce w mniej niż minutę. Czas przeznaczony na litografię każdej matrycy jest rzędu 0.1 sekundy. Jeśli nie można obsłużyć takiego obciążenia, należy jednocześnie używać wielu maszyn litograficznych.

Możesz obejrzeć ten film przedstawiający działanie maszyny litograficznej.

Zaawansowane maszyny litograficzne działają z tak dużymi prędkościami. Na scenie umieszczany jest opłatek, który nieustannie porusza się pod kontrolą magnetycznego systemu lewitacji, dając złudzenie ciągłego ruchu. W rzeczywistości wykonuje operacje „krok i skan”, podczas których scena porusza się zgodnie z zautomatyzowanym programem. Kiedy się zatrzyma, jest precyzyjnie ustawiany i w ciągu 0.1 sekundy światło jest rzucane na określony obszar (lub strzał) matrycy, korzystając ze wzoru na fotomasce. Ten szybki proces naświetlania wywołuje reakcję fotochemiczną, w wyniku której na wierzch nałożona jest specjalna fotomaska, kończąc proces litografii. Ekspozycja szybko się kończy, a scena szybko przesuwa się do następnej pozycji, sprawiając wrażenie, jakby nigdy się nie zatrzymała. Przyspieszenie podczas procesu „krok i skanowanie” jest znaczne i wymaga dużej precyzji sterowania ruchem stolika i pozycjonowania, co czyni go jednym z głównych wyzwań w produkcji maszyn litograficznych.

Maszyny litograficzne ASML są często określane jako modele TWINSCAN, a z filmów z operacji wynika, że ​​pod spodem poruszają się dwa etapy. Jednakże nie są to dwa etapy wykonujące litografię jednocześnie, ale raczej jeden etap wykonujący litografię typu „krok i skanowanie”, podczas gdy drugi etap wykonuje „wstępne wyrównanie”. Wstępne wyrównanie polega na skanowaniu obszarów setek lub tysięcy matryc na płytce za pomocą narzędzia pomiarowego w celu określenia ich rozmieszczenia oraz liczby nanometrów każdego kroku, aby zapewnić dokładne wyrównanie. Dane te są rejestrowane, a po zakończeniu procesu litografii na jednym etapie przesuwany jest wstępnie ustawiony stolik i uruchamiany jest automatyczny program litografii krokowo-skanowej na podstawie zmierzonych danych.

Ciąg dalszy nastąpi...