តួនាទីកិនដ៏ជាក់លាក់នៃម្សៅអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតនៅក្នុងឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រ
មិត្តភក្តិទាំងអស់គ្នា ថ្ងៃនេះយើងនឹងនិយាយអំពីរឿងមួយដែលទាំងបែបបុរាណ និងបែបសាមញ្ញ...ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតអ្នកប្រហែលជាមិនធ្លាប់បានឮអំពីវាទេ ប៉ុន្តែបន្ទះឈីបដ៏សំខាន់ និងឆ្ងាញ់បំផុតនៅក្នុងទូរស័ព្ទ និងនាឡិកាឆ្លាតវៃរបស់អ្នក មុនពេលដែលវាត្រូវបានផលិតឡើង ទំនងជាបានដោះស្រាយវារួចហើយ។ ការហៅវាថា "អ្នកជំនាញផ្នែកសម្ផស្ស" របស់បន្ទះឈីបមិនមែនជាការបំផ្លើសនោះទេ។
កុំស្រមៃថាវាជាឧបករណ៍រដុបដូចជាថ្មសំលៀងកាំបិត។ នៅក្នុងពិភពនៃសម្ភារៈអេឡិចត្រូនិក វាដើរតួនាទីយ៉ាងឆ្ងាញ់ពិសារដូចជាជាងចម្លាក់ខ្នាតតូចដែលប្រើកាំបិតវះកាត់ខ្នាតណាណូ។
I. “ការឆ្លាក់មុខ” របស់បន្ទះឈីប៖ ហេតុអ្វីបានជាការកិនចាំបាច់?
ដំបូងយើងសូមយល់រឿងមួយសិន៖ បន្ទះឈីបមិនដុះដោយផ្ទាល់លើដីរាបស្មើទេ។ ពួកវាត្រូវបាន «សាងសង់» ជាស្រទាប់ៗលើបន្ទះស៊ីលីកុនសំប៉ែតដ៏បរិសុទ្ធខ្លាំង (អ្វីដែលយើងហៅថា «បន្ទះឈីប») ដូចជាការសាងសង់អគារដែរ។ «អគារ» នេះមានជាន់រាប់សិប ហើយសៀគ្វីនៅជាន់នីមួយៗគឺស្តើងជាងកម្រាស់សក់មនុស្សមួយពាន់ភាគពាន់។
ដូច្នេះនេះជាបញ្ហា៖ នៅពេលអ្នកកំពុងសាងសង់កម្រាលឥដ្ឋថ្មីមួយ ប្រសិនបើគ្រឹះ — ផ្ទៃនៃកម្រាលឥដ្ឋមុន — មានភាពមិនស្មើគ្នាបន្តិចបន្តួច សូម្បីតែមានផ្នែកដែលលេចចេញតូចដូចអាតូមក៏ដោយ វាអាចបណ្តាលឱ្យអគារទាំងមូលកោង ដាច់ចរន្តអគ្គិសនី និងធ្វើឱ្យបន្ទះសៀគ្វីមិនអាចប្រើបាន។ ការខាតបង់មិនមែនជារឿងកំប្លែងទេ។
ដូច្នេះ បន្ទាប់ពីជាន់នីមួយៗត្រូវបានបញ្ចប់ យើងត្រូវតែធ្វើការ «សម្អាត» និង «កម្រិត» យ៉ាងហ្មត់ចត់។ ដំណើរការនេះមានឈ្មោះពិសេសមួយថា «ការធ្វើឱ្យរាបស្មើដោយគីមី» ដែលហៅកាត់ថា CMP។ ខណៈពេលដែលឈ្មោះនេះស្តាប់ទៅស្មុគស្មាញ គោលការណ៍នេះមិនពិបាកយល់ទេ៖ វាគឺជាការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការច្រេះគីមី និងការកកិតមេកានិច។
«ទឹកបាញ់» គីមីប្រើសារធាតុសម្អាតពិសេសមួយដើម្បីធ្វើឲ្យសម្ភារៈដែលត្រូវដកចេញទន់ និងច្រេះ ដែលធ្វើឲ្យវាកាន់តែ «ទន់»។
«កណ្តាប់ដៃ» មេកានិចចូលមកលេង—ម្សៅមីក្រូ corundum ពណ៌ត្នោតភារកិច្ចរបស់វាគឺប្រើវិធីសាស្រ្តរូបវន្តដើម្បី "កោស" សម្ភារៈដែលត្រូវបាន "បន្ទន់" ដោយដំណើរការគីមីចេញយ៉ាងច្បាស់លាស់ និងស្មើៗគ្នា។
អ្នកប្រហែលជាសួរថា ដោយមានសារធាតុសំណឹកច្រើនយ៉ាងនេះ ហេតុអ្វីបានជាមានមួយនេះជាពិសេស? នោះហើយជាកន្លែងដែលគុណភាពពិសេសរបស់វាចូលមក។
II. “ម្សៅមីក្រូនដែលមិនសូវមីក្រូន”៖ ជំនាញពិសេសរបស់អាលុយមីញ៉ូមលាយពណ៌ត្នោត
នៅក្នុងឧស្សាហកម្មស៊ីមីកុងដុកទ័រ ម្សៅមីក្រូនីសអាលុយមីណារលាយពណ៌ត្នោតដែលប្រើមិនមែនជាផលិតផលធម្មតាទេ។ វាគឺជាអង្គភាព "កងកម្លាំងពិសេស" ដែលត្រូវបានជ្រើសរើស និងចម្រាញ់យ៉ាងល្អិតល្អន់។
ដំបូងឡើយ វាពិបាកគ្រប់គ្រាន់ហើយ ប៉ុន្តែមិនធ្វេសប្រហែសទេ។អាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតភាពរឹងរបស់អាលុយមីញ៉ូមគឺស្ថិតនៅលំដាប់ទីពីរបន្ទាប់ពីពេជ្រ ដែលច្រើនជាងគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីដោះស្រាយសម្ភារៈបន្ទះឈីបដែលប្រើជាទូទៅដូចជាស៊ីលីកុន ស៊ីលីកុនឌីអុកស៊ីត និងស្តែន។ ប៉ុន្តែចំណុចសំខាន់គឺថាភាពរឹងរបស់វាគឺភាពរឹង "រឹងមាំ"។ មិនដូចសម្ភារៈរឹងមួយចំនួន (ដូចជាពេជ្រ) ដែលផុយស្រួយ និងងាយបែកក្រោមសម្ពាធនោះទេ អាលុយមីញ៉ូមលាយពណ៌ត្នោតរក្សាបាននូវភាពសុចរិតរបស់វា ខណៈពេលដែលធានាបាននូវកម្លាំងកាត់ ដោយជៀសវាងការក្លាយជា "ធាតុបំផ្លិចបំផ្លាញ"។
ទីពីរ ទំហំភាគល្អិតតូចចង្អៀតរបស់វាធានាបាននូវការកាត់ស្មើៗគ្នា។ នេះជាចំណុចសំខាន់បំផុត។ ស្រមៃមើលការព្យាយាមប៉ូលាត្បូងថ្មដ៏មានតម្លៃជាមួយនឹងគំនរថ្មដែលមានទំហំខុសៗគ្នា។ ថ្មធំៗនឹងបន្សល់ទុកនូវរណ្តៅជ្រៅៗ ខណៈដែលថ្មតូចៗអាចតូចពេកមិនអាចធ្វើការបាន។ នៅក្នុងដំណើរការ CMP (ការប៉ូលាមេកានិចគីមី) នេះពិតជាមិនអាចទទួលយកបានទេ។ ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតដែលប្រើក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកត្រូវតែមានការចែកចាយទំហំភាគល្អិតតូចចង្អៀតខ្លាំង។ នេះមានន័យថាភាគល្អិតស្ទើរតែទាំងអស់មានទំហំប្រហាក់ប្រហែលគ្នា។ នេះធានាថាភាគល្អិតម្សៅមីក្រូរាប់ពាន់ផ្លាស់ទីរួមគ្នានៅលើផ្ទៃបន្ទះ ដោយអនុវត្តសម្ពាធស្មើគ្នាដើម្បីបង្កើតផ្ទៃដ៏ល្អឥតខ្ចោះ មិនមែនជាផ្ទៃដែលមានស្នាមប្រេះនោះទេ។ ភាពជាក់លាក់នេះគឺនៅកម្រិតណាណូម៉ែត្រ។
ទីបី វាជាភ្នាក់ងារ "ស្មោះត្រង់" ខាងគីមី។ ការផលិតបន្ទះឈីបប្រើប្រាស់សារធាតុគីមីជាច្រើនប្រភេទ រួមទាំងបរិស្ថានអាស៊ីត និងអាល់កាឡាំង។ ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតមានស្ថេរភាពខាងគីមីខ្លាំង ហើយមិនងាយមានប្រតិកម្មជាមួយសមាសធាតុផ្សេងទៀតនៅក្នុងសារធាតុរាវប៉ូលាទេ ដែលការពារការណែនាំនៃភាពមិនបរិសុទ្ធថ្មី។ វាដូចជាបុគ្គលិកដែលឧស្សាហ៍ព្យាយាម និងមិនក្រអឺតក្រទម - ប្រភេទមនុស្សដែលថៅកែ (វិស្វករ) ស្រឡាញ់។
ទីបួន រូបរាងរបស់វាអាចគ្រប់គ្រងបាន ដោយបង្កើតភាគល្អិត "រលោង"។ ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតកម្រិតខ្ពស់ថែមទាំងអាចគ្រប់គ្រង "រូបរាង" (ឬ "រូបរាង") នៃភាគល្អិតទៀតផង។ តាមរយៈដំណើរការពិសេសមួយ ភាគល្អិតដែលមានគែមមុតស្រួចអាចត្រូវបានបំលែងទៅជារាងជិតស្វ៊ែរ ឬរាងពហុមុខ។ ភាគល្អិត "រលោង" ទាំងនេះកាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាព "ចង្អូរ" លើផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វីកំឡុងពេលកាត់ ដែលកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃការកោសយ៉ាងច្រើន។
III. ការអនុវត្តក្នុងពិភពពិត៖ «ការប្រណាំងប្រជែងស្ងាត់ៗ» លើខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្ម CMP
នៅលើខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្ម CMP បន្ទះបន្ទះត្រូវបានកាន់យ៉ាងរឹងមាំនៅនឹងកន្លែងដោយក្បាលម៉ាស៊ីនបូមធូលី ផ្ទៃចុះក្រោម ចុចលើបន្ទះប៉ូលាដែលបង្វិល។ សារធាតុរាវប៉ូលាដែលមានម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាពណ៌ត្នោតត្រូវបានបាញ់ជាបន្តបន្ទាប់ ដូចជាអ័ព្ទល្អិតៗ រវាងបន្ទះប៉ូលា និងបន្ទះបន្ទះ។
នៅចំណុចនេះ «ការប្រណាំងប្រជែងភាពជាក់លាក់» នៅក្នុងពិភពមីក្រូទស្សន៍ចាប់ផ្តើម។ ភាគល្អិតម្សៅអាលុយមីញ៉ូមពណ៌ត្នោតរាប់ពាន់លាន ក្រោមសម្ពាធ និងការបង្វិល ធ្វើការកាត់កម្រិតណាណូម៉ែត្ររាប់លានក្នុងមួយវិនាទីលើផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វី។ ពួកវាត្រូវតែធ្វើចលនារួមគ្នា ដូចជាកងទ័ពដែលមានវិន័យ ឈានទៅមុខយ៉ាងរលូន «ធ្វើឱ្យតំបន់ខ្ពស់រាបស្មើ» និង «ទុកឱ្យតំបន់ទាបទទេ»។
ដំណើរការទាំងមូលត្រូវតែស្រាលដូចខ្យល់រដូវផ្ការីក មិនមែនជាព្យុះដ៏ខ្លាំងនោះទេ។ កម្លាំងហួសប្រមាណអាចកោស ឬបង្កើតជាស្នាមប្រេះតូចៗ (ហៅថា "ការខូចខាតក្រោមផ្ទៃដី")។ កម្លាំងមិនគ្រប់គ្រាន់នាំឱ្យមានប្រសិទ្ធភាពទាប និងរំខានដល់កាលវិភាគផលិតកម្ម។ ដូច្នេះ ការគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់លាស់លើកំហាប់ ទំហំភាគល្អិត និងរូបរាងនៃម្សៅអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតកំណត់ដោយផ្ទាល់នូវទិន្នផលបន្ទះឈីបចុងក្រោយ និងដំណើរការ។
ចាប់ពីការប៉ូលាបន្ទះស៊ីលីកុនដំបូង រហូតដល់ការប៉ូលាបន្ទះស៊ីលីកុនឲ្យរាបស្មើ (silicon dioxide) និងចុងក្រោយរហូតដល់ការប៉ូលាបន្ទះទុងស្ទីន និងខ្សែស្ពាន់ដែលប្រើសម្រាប់ភ្ជាប់សៀគ្វី ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតគឺមិនអាចខ្វះបាននៅក្នុងជំហានប៉ូលាបន្ទះសំខាន់ៗស្ទើរតែទាំងអស់។ វាជ្រាបចូលទៅក្នុងដំណើរការផលិតបន្ទះឈីបទាំងមូល ដែលពិតជា "វីរបុរសនៅពីក្រោយឆាក"។
IV. បញ្ហាប្រឈម និងអនាគត៖ គ្មានអ្វីដែលល្អបំផុតទេ មានតែអ្វីដែលល្អជាង
ជាការពិតណាស់ ផ្លូវនេះគ្មានទីបញ្ចប់ទេ។ នៅពេលដែលដំណើរការផលិតបន្ទះឈីបរីកចម្រើនពី 7nm និង 5nm ដល់ 3nm និងទំហំតូចជាងនេះ តម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការ CMP បានឈានដល់កម្រិត "ខ្លាំង"។ នេះបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមកាន់តែធំសម្រាប់ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោត៖
កាន់តែល្អិតល្អន់ និងឯកសណ្ឋានជាងមុន៖ម្សៅមីក្រូនាពេលអនាគតអាចត្រូវឈានដល់មាត្រដ្ឋានរាប់សិបណាណូម៉ែត្រ ជាមួយនឹងការចែកចាយទំហំភាគល្អិតឯកសណ្ឋានដូចជាត្រូវបានច្រោះដោយឡាស៊ែរ។
សារធាតុសម្អាត៖ ភាពមិនបរិសុទ្ធនៃអ៊ីយ៉ុងលោហៈណាមួយអាចបណ្តាលឲ្យស្លាប់ ដែលនាំឱ្យមានតម្រូវការភាពបរិសុទ្ធកាន់តែខ្ពស់ឡើងៗ។
មុខងារ៖ តើ "ម្សៅមីក្រូឆ្លាតវៃ" នឹងលេចចេញនាពេលអនាគតទេ? ឧទាហរណ៍ ជាមួយនឹងផ្ទៃដែលបានកែប្រែជាពិសេស ពួកវាអាចផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈកាត់ក្រោមលក្ខខណ្ឌជាក់លាក់ ឬសម្រេចបានមុខងារធ្វើឱ្យមុតដោយខ្លួនឯង រំអិលដោយខ្លួនឯង ឬមុខងារផ្សេងទៀត?
ដូច្នេះ បើទោះបីជាវាមានប្រភពដើមនៅក្នុងឧស្សាហកម្មសំណឹកបែបប្រពៃណីក៏ដោយ ម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតបានឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរដ៏អស្ចារ្យ នៅពេលដែលវាចូលទៅក្នុងវិស័យទំនើបនៃស៊ីមីកុងដុកទ័រ។ វាលែងជា "ញញួរ" ទៀតហើយ ប៉ុន្តែជា "កាំបិតវះកាត់ណាណូ"។ ផ្ទៃរលោងឥតខ្ចោះនៃបន្ទះឈីបស្នូលនៅក្នុងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចទំនើបនីមួយៗដែលយើងប្រើ ជំពាក់អត្ថិភាពរបស់វាចំពោះភាគល្អិតតូចៗរាប់មិនអស់។
នេះគឺជាគម្រោងដ៏អស្ចារ្យមួយដែលបានធ្វើឡើងនៅក្នុងពិភពមីក្រូទស្សន៍ ហើយម្សៅមីក្រូអាលុយមីណាលាយពណ៌ត្នោតគឺជាសិប្បករដ៏អស្ចារ្យម្នាក់ដែលស្ងាត់ស្ងៀម ប៉ុន្តែមិនអាចខ្វះបាននៅក្នុងគម្រោងនេះ។