Stepper

Unstepper(Tecnología de semiconductores) es un dispositivo utilizado en la fabricación decircuitos integradosque es similar en funcionamiento a unproyector de portaobjetoso unaampliadorafotográfica. El términostepperes una abreviatura de «cámara de paso y repetición». Lossteppersson una parte esencial del complejo proceso denominadofotolitografia, que crea millones de elementos microscópicos de circuito sobre la superficie de chips minúsculos de silicio. Estos chips forman el núcleo de los circuitos integrados como procesadores de ordenador, chips de memoria, y muchos otros dispositivos.
Antes de lossteppers, lasobleasestaban expuestas a alineadores de máscara. Los elementos que más tarde se crearon en los circuitos integrados son reproducidos en un patrón de zonas transparentes y opacas en la superficie de una placa de cuarzo llamadomáscara fotográficao retícula. Elstepperpasa la luz a través de la retícula, formando una imagen del patrón de esta. La imagen es enfocada y reducida por una lente, y se proyecta sobre la superficie de unoblea de silicioque está cubierta conresina fotosensible.
Después de la exposición en elstepper, la oblea recubierta se desarrolla como una película fotográfica, lo cual hace que el material fotosensible se disuelva en determinadas zonas según la cantidad de luz que las zonas han recibido durante la exposición. Estas áreas con y sin material fotosensible reproducen el patrón en la retícula. La oblea desarrollada es entonces expuesta a ácidos u otras sustancias químicas. El ácido expulsa el silicio en las partes de la oblea que ya no están protegidas por el recubrimiento de resina fotosensible. Se utilizan otros productos químicos para cambiar las características eléctricas del silicio en las áreas desnudas. Entonces la oblea es limpiada y recubierta con resina fotosensible, a continuación se pasa a través delstepperde nuevo en un proceso que crea el circuito sobre el silicio, capa por capa. El proceso entero es llamadofotolitografíao ingeniería de foto.
Cuando la oblea es procesada en elstepper, el patrón de la retícula (el cual puede contener un número de patrones de chip individuales) es expuesto repetidamente por encima de la superficie de la oblea en una cuadrícula. Elstepperrecibe su nombre del hecho de que mueve la oblea de un lugar a otro. Esto se consigue a través de mover la oblea adelante y atrás y de izquierda a derecha bajo la lente delstepper. Las generaciones anteriores de equipamiento fotolitográfico exponían la oblea entera a la vez; unstepper, sin embargo, trabaja sobre una área limitada, pero es capaz de conseguir una resolución más alta.
Desde 2008 la mayoría de los patrones más detallados en lafabricación de circuitos integradosson transferidos utilizando un tipo destepperllamado escáner, el cual mueve la oblea y la retícula, una respecto de la otra, durante la exposición, como manera de incrementar el tamaño del área expuesta y aumentando el rendimiento de la imagen de la lente.
Unsteppertípico tiene los siguientes subconjuntos: cargador de obleas, etapa de oblea, sistema de alineación de la oblea, cargador de la retícula, etapa de la retícula, sistema de alineación de la retícula, lente de reducción y sistema de iluminación. Los programas de proceso por cada capa impresa en la oblea son ejecutados por un sistema de control que se encuentra centrado en un ordenador que almacena el programa de proceso, lo lee, y comunica con los diversos subconjuntos delsteppera la hora de llevar a cabo las instrucciones del programa. Los componentes delstepperson contenidos en una cámara sellada la cual se mantiene a una temperatura precisa para impedir distorsiones en la impresión de patrones que podrían ser causadas por la expansión o contracción de la oblea debido a variaciones de temperatura. La cámara también contiene otros sistemas que permiten el proceso, comoaire acondicionado,fuentes de alimentación, tableros de control por los diversos componentes eléctricos y otros.
Las obleas de silicio son cubiertas con resina fotosensible, y colocadas en un casete que aguanta un número de obleas. Esto es entonces colocado en una parte delstepperdenominada cargador de obleas, normalmente situado en la parte inferior delstepper.
Unroboten el cargador de la oblea toma una de las obleas del casete y la carga sobre la etapa de obleas donde es alineada para habilitar otro, un proceso de alineación más preciso que tendrá lugar más adelante.
El patrón del circuito por cada chip es contenido en otro patrón grabado encromoen la retícula, la cual es un plato decuarzotransparente. Una retícula típica utilizada enstepperses de 6 pulgadas y tiene una área utilizable de 104mm por 132mm.
Una variedad de retículas, cada una apropiada para una etapa del proceso, es mantenida en un estante en el cargador de retícula, normalmente situado en la parte superior del frente delstepper. Antes de que la oblea sea expuesta, una retícula es cargada a la etapa de retículas por un robot, donde es alineada de manera muy precisa. Dado que la misma retícula se puede utilizar para exponer muchas obleas, se carga antes de exponer una serie de obleas, y se realinea periódicamente.
Una vez que la oblea y la retícula están en su lugar y alineadas, la etapa de obleas, la cual es movida de manera muy precisa en las direcciones X e Y (recto y relativo) con el método detornillo sin fino motores lineales, lleva la oblea de forma que el primero de los muchos patrones a ser expuestos sobre ella son localizados bajo la lente, directamente bajo la retícula.
Aunque la oblea es alineada una vez es colocada sobre la etapa de oblea, esta alineación no es suficiente para asegurar que la capa de circuito que se imprimirá sobre la oblea se superponga exactamente a las capas anteriores que ya están allí. Es por ello que cada toma es alineada utilizando marcas especiales de alineamiento, las cuales están en el patrón por cada chip final de circuitos. Una vez que esta precisa alineación es completada, la toma es expuesta a la luz desde el sistema de iluminación delstepperque pasa a través de la retícula a través de una lente de reducción, quedando sobre la superficie de la oblea. Un programa de proceso determina la longitud de la exposición, la retícula utilizada, así como otros factores que afectan la exposición.
Cada toma se ubica en un patrón de cuadrícula en la oblea y se expone a su vez mientras la oblea es movida adelante y atrás bajo la lente. Cuando todas las tomas en la oblea son expuestas, la oblea es descargada por el robot cargador de obleas, y otra oblea toma su lugar en la etapa. La oblea expuesta es finalmente se mueve a un revelador donde la resina fotosensible en su superficie es expuesta a sustancias químicas en desarrollo que limpian las áreas de la resina fotosensible, basándose en si fueron expuestos a la luz que pasó a través de la retícula o no. La superficie desarrollada es entonces sometida a otros procesos defotolitografía.