Некоторые люди, которые не понимают этот процесс, могут подумать, что производство чипов основано исключительно на литографических машинах. Они могут ошибочно полагать, что фабрике нужна только центральная литографическая машина, куда помещаются пластины, а машина использует свет для «травления» чипов, тем самым завершая основной этап обработки. Например, кто-то может сказать, что покупка 100 литографических машин позволит создать 100 линий по производству чипов, понимая этот процесс упрощенно.

На самом деле точнее сказать, что транзисторы на чипе «вытравлены». Используя такие методы, как воздействие физики плазмы или погружение в химические растворы, на пластине формируются канавки и канавки, которые в конечном итоге формируют транзисторы. Однако какие части нужно травить, а какие нет, определяет литография. Можно сказать, что прежде чем приступить к травлению, литографией определяют, где должно происходить травление, используя «маску» (фотомаску). Кроме того, метод травления канавок и канавок весьма сложен и часто требует многократного травления и нанесения на пластину различных материалов. После каждого этапа необходима очистка.

Фактические этапы обработки пластин FAB чрезвычайно сложны, иногда насчитывая тысячи шагов. Литографию необходимо выполнять неоднократно, часто для этого требуется несколько литографических машин. Для сложного процесса производства чипов набор фотошаблонов, используемых для литографии, может состоять из десятков масок. Для критических этапов необходимы прецизионные литографические машины, тогда как машины с более низкой точностью можно использовать для менее сложных задач. После завершения слоя транзисторов на пластине сверху создается металлический слой межсоединений для соединений. Требования к точности для этого слоя относительно ниже, поскольку, как и при строительстве здания, межсоединения можно разделить на несколько слоев с более широким интервалом между каждым слоем.

От начала обработки пластин до доставки отдельных штампов клиентам может пройти несколько месяцев из-за большого количества этапов. Машины на производственной линии не только производят один тип чипов, но и обрабатывают другие пластины. Управление планированием и доставкой различных пластин с разными чипами на определенные машины в назначенное время является важным вопросом в управлении производственными потоками FAB. Даже если потоку обработки одного чипа уделяется первоочередное внимание, для процессов с несколькими этапами обработка одной пластины все равно занимает от одного до двух месяцев.

Когда клиент запрашивает изготовление чипа у FAB, он не доступен немедленно. Даже если будут размещены дополнительные заказы, это все равно займет несколько месяцев. Тем не менее, возможность производить десятки миллионов чипов в течение нескольких месяцев демонстрирует возможности массового производства, необходимые для поддержания низких затрат на отдельные чипы. Таким образом, производственная мощность FAB является ключевой для применения в отрасли производства микросхем, и она должна быть способна обрабатывать не менее 10,000 XNUMX пластин в месяц.

Более того, невозможно завершить обработку пластины одним действием литографии. Обычно требуется многократное воздействие, иногда достигающее двузначных чисел. Следовательно, даже если обрабатывается только один чип-продукт и в месяц производится всего 10,000 30 пластин, литографической машине может потребоваться выполнить литографию десятки тысяч раз. Заводы FAB работают непрерывно, даже в выходные дни, и график производства должен быть согласован. За месяц, состоящий из 3,000 дней, каждой литографической машине может потребоваться выполнить литографию 100 раз, при этом обычная скорость составляет XNUMX литографических операций в час.

Таким образом, с точки зрения промышленного производства литографическая машина может выполнить литографию нескольких сотен штампов на пластине менее чем за минуту. Время, отведенное на литографию каждого штампа, составляет порядка 0.1 секунды. Если рабочая нагрузка невыполнима, необходимо использовать несколько литографических машин одновременно.

Вы можете посмотреть это видео литографической машины в действии.

Передовые литографические машины работают на таких высоких скоростях. На сцену помещается пластина, которая непрерывно движется под управлением системы магнитной левитации, создавая иллюзию постоянного движения. На самом деле он выполняет операции «шаг-сканирование», при которых сцена движется по автоматизированной программе. Когда он останавливается, он точно выравнивается, и в течение 0.1 секунды свет проецируется на определенную область (или снимок) матрицы, используя рисунок на фотошаблоне. Этот быстрый процесс экспонирования запускает фотохимическую реакцию с нанесенным сверху специальным фоторезистом, завершая процесс литографии. Экспозиция быстро завершается, и сцена быстро перемещается в следующую позицию, как будто никогда не останавливалась. Ускорение во время процесса пошагового сканирования является значительным и требует высокой точности управления движением и позиционированием предметного столика, что делает его одной из основных задач в производстве литографических машин.

Литографические машины ASML часто называют моделями TWINSCAN, и из рабочих видеороликов видно, что под ними движутся два этапа. Однако это не два этапа одновременного выполнения литографии, а скорее один этап, выполняющий пошаговую литографию, в то время как другой этап выполняет «предварительное выравнивание». Предварительное выравнивание включает в себя сканирование областей сотен или тысяч кристаллов на пластине с помощью измерительного инструмента, чтобы определить их расположение и то, сколько нанометров должен составлять каждый шаг для точного выравнивания. Эти данные записываются, и после завершения процесса литографии на одном этапе предварительно настроенный этап перемещается и запускается автоматическая программа пошаговой литографии в соответствии с измеренными данными.

Продолжение следует...