Düzlemsel bir tümleşik devre üretiminde yer alacak olan devre elemanları, metalik bağlantı hatları ve pasifleştirme tabakaları üretim öncesinde yazılımsal olarak katmanlar halinde tasarlanmaktadır. Üretim esnasında tüm katmanlara ait desenler fotolitografik süreçler yardımıyla kristal Silisyum alttaban üzerine ayrı ayrı aktarılmaktadır. Üretilecek olan tümleşik devrenin çalışması için tüm katmanların birbirleriyle tam uyumlu şekilde alttaban üzerine aktarımları sağlanmalıdır. Söz konusu katmanlardaki devre elemanları çoğunlukla mikron-altı boyutlarda olduğundan katmanlar arasındaki kusursuz uyum ancak yüksek hassasiyete sahip maske hizalayıcılarla sağlanabilmektedir. Maske hizalama cihazında kullanılan mekanik sistemlerin (motor, rulman, dişli, mil, vs.) hassasiyetleri, UV ışığın şiddeti ve homojenliği ortaya çıkacak ürünün kalitesini ve yeniden üretilebilirliğini direkt olarak etkilemektedir.
Mekanik hassasiyet için dişli millerin adım boşlukları ve diş adımlarının 1 mm seçilmesi ile yük üzerinde dayanımı yeterli olacağı gibi 1 turda alınacak mesafenin sınırlı kalması sağlanmaktadır. Dişli çarklara göre yön değişimlerinde oluşan boşluğun daha az olması bakımından avantajlı olacağı düşünülen kayış kasnak sistemi tercih edildi. Kayış kasnak sistemi ile dişli milin uç noktasına eklenecek 120 dişli kasnak ile hassasiyet 10 kat daha artırılmaktadır. Motor sürücü bu adımları darbe başına 1/256 parçaya bölen ve attığı bu adımları sistemin kütlesel ağırlığının yüksek olduğu veya hızın ön planda olduğu eksenlerde sağladığı spreadcycle modunda daha yüksek akım ile adım atlamadan sürmesini, stealtchop modunda ise daha sessiz ve yumuşak sürmesini sağlamaktadır.
Görüntü işleme yöntemleri uydu görüntüleri gibi makro görüntülerden mikroskobik görüntülerin analizine kadar birçok alanda etkin olarak kullanılmaktadır. Hizalamanın otonom olarak yapılabilmesi amacıyla kamera aracılığıyla alınan görüntüler gerçek zamanlı olarak analiz edilerek motorların istenen hareketi yapması için gerekli komutların oluşturulması sağlanmıştır. Alınan görüntü ikili(binary) görüntüye çevrilmekte, gerekli morfolojik aşamalardan sonra maske ve desenlenecek malzeme üzerindeki işaretler tespit edilmektedir. Daha sonra bu işaretlerin çakıştırılması için gerekli yer değiştirme hesaplanarak motorlara gerekli komut gönderilmektedir. Bu işlem sürecine, hizalama tamamlanıncaya kadar tekrarlanarak devam edilmekte, hizalama sağlandığında motorlar kilitlenmekte ve UV ışık yardımıyla fotorezist kaldırma yapılarak işlem tamamlanmaktadır. Not: Bu çalışma, Karabük Üniversitesi Rektörlüğü Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından FYL-2020-2291 proje numarası ile, Tübitak Bideb 2210-C Öncelikli Alanlara Yönelik Yurt İçi Yüksek Lisans Burs Programı Kapsamında 2019/2. Dönem 1649B021907446 başvuru numarası ile, Tübitak Bideb 2210-D Sanayiye Yönelik Yurt İçi Yüksek Lisans Burs Programı Kapsamında 2020/2. Dönem 1649B022004981 başvuru numarası ile desteklenmiştir.
Anahtar Kelimeler: tümleşik devre, step motorlar, fotolitografi, maske hizalama, görüntü işleme, otonom
|
