අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු වල නිරවද්ය ඇඹරුම් කාර්යභාරය
මිත්රවරුනි, අද අපි කතා කරන්න යන්නේ දැඩි හා සරල දෙයක් ගැනයි—දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු. ඔබ ඒ ගැන අසා නැතුව ඇති, නමුත් ඔබේ දුරකථනයේ සහ ස්මාර්ට් ඔරලෝසුවේ ඇති වඩාත්ම වැදගත් සහ සියුම් චිප්ස්, ඒවා නිෂ්පාදනය කිරීමටත් පෙර, එයට මුහුණ දී ඇති. එය චිපයේ “ප්රධාන රූපලාවන්ය ශිල්පියා” ලෙස හැඳින්වීම අතිශයෝක්තියක් නොවේ.
එය තිරිඟු ගලක් වැනි රළු මෙවලමක් ලෙස නොසිතන්න. අර්ධ සන්නායක ලෝකයේ, එය නැනෝ පරිමාණ හිස්කබල භාවිතා කරන ක්ෂුද්ර මූර්ති ශිල්පියෙකු තරම් සියුම් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි.
I. චිපයේ “මුහුණු මූර්ති”: ඇඹරීම අවශ්ය වන්නේ ඇයි?
මුලින්ම අපි එක දෙයක් තේරුම් ගනිමු: චිප්ස් සෘජුවම පැතලි බිමක වැඩෙන්නේ නැත. ඒවා ගොඩනැගිල්ලක් තැනීම වැනි අතිශයින්ම පිරිසිදු, පැතලි සිලිකන් වේෆරයක් (අපි "වේෆරයක්" ලෙස හඳුන්වන දේ) මත ස්ථරයෙන් ස්ථරයට "ගොඩනැගී" ඇත. මෙම "ගොඩනැගිල්ල" මහල් දුසිම් ගණනක් ඇති අතර, එක් එක් මහලේ පරිපථය මිනිස් කෙස් ගසක ඝනකමෙන් දහසෙන් එකකට වඩා තුනී වේ.
ඉතින් මෙන්න ගැටලුව: ඔබ නව තට්ටුවක් ඉදිකරන විට, අත්තිවාරම - පෙර තට්ටුවේ මතුපිට - තරමක් අසමාන නම්, පරමාණුවක් තරම් කුඩා නෙරා යාමක් තිබුණත්, එය මුළු ගොඩනැගිල්ලම වක්ර වීමට, කෙටි පරිපථයකට සහ චිප්ස් භාවිතයට නුසුදුසු බවට පත් කිරීමට හේතු විය හැක. පාඩු විහිළුවක් නොවේ.
එමනිසා, සෑම තට්ටුවක්ම අවසන් වූ පසු, අපි සම්පූර්ණ "පිරිසිදු කිරීමක්" සහ "මට්ටම් කිරීමක්" සිදු කළ යුතුය. මෙම ක්රියාවලියට අලංකාර නමක් ඇත: "රසායනික යාන්ත්රික තලකරණය", කෙටියෙන් CMP ලෙස හැඳින්වේ. නම සංකීර්ණ ලෙස පෙනුනද, මූලධර්මය තේරුම් ගැනීමට අපහසු නැත: එය රසායනික විඛාදනයේ සහ යාන්ත්රික උල්ෙල්ඛයේ එකතුවකි.
රසායනික "පන්ච්" එකේදී ඉවත් කළ යුතු ද්රව්ය මෘදු කිරීමට සහ විඛාදනයට ලක් කිරීමට විශේෂ ඔප දැමීමේ තරලයක් භාවිතා කරයි, එමඟින් එය වඩාත් "මෘදු" වේ.
යාන්ත්රික “පහර” ක්රියාත්මක වේ—දුඹුරු කොරන්ඩම් ක්ෂුද්ර කුඩු. එහි කාර්යය වන්නේ රසායනික ක්රියාවලිය මගින් "මෘදු" කරන ලද ද්රව්ය නිවැරදිව හා ඒකාකාරව "සීරීමට" භෞතික ක්රම භාවිතා කිරීමයි.
මෙතරම් උල්ෙල්ඛ ද්රව්ය තිබියදී, මෙය විශේෂයෙන් ඇයි කියා ඔබ අසනු ඇත? එහි සුවිශේෂී ගුණාංග පැමිණෙන්නේ එතැනදීය.
II. “එතරම් ක්ෂුද්රීකරණය නොවූ ක්ෂුද්රකරණය කළ කුඩු”: දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා හි අද්විතීය කුසලතාව
අර්ධ සන්නායක කර්මාන්තයේ දී, දුඹුරු විලයන ලද ඇලුමිනා ක්ෂුද්රකරණය කරන ලද කුඩු භාවිතා කරනු ලබන්නේ සාමාන්ය නිෂ්පාදනයක් නොවේ. එය ඉතා සූක්ෂම ලෙස තෝරාගෙන පිරිපහදු කරන ලද “විශේෂ බලකා” ඒකකයකි.
පළමුව, එය තරමක් දුෂ්කර ය, නමුත් නොසැලකිලිමත් නොවේ.දුඹුරු විලයන ඇලුමිනාඑහි දෘඪතාව දියමන්ති වලට පමණක් දෙවැනි වන අතර, සිලිකන්, සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ් සහ ටංස්ටන් වැනි බහුලව භාවිතා වන චිප් ද්රව්ය හැසිරවීමට ප්රමාණවත් වේ. නමුත් යතුර නම් එහි දෘඪතාව “දැඩි” දෘඪතාවයි. බිඳෙනසුලු සහ පීඩනය යටතේ පහසුවෙන් කැඩී යන සමහර දෘඪ ද්රව්ය (දියමන්ති වැනි) මෙන් නොව, දුඹුරු විලයනය වූ ඇලුමිනා එහි අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගනිමින් කැපුම් බලය සහතික කරමින් “විනාශකාරී මූලද්රව්යයක්” බවට පත්වීම වළක්වයි.
දෙවනුව, එහි පටු අංශු ප්රමාණය ඒකාකාර කැපීම සහතික කරයි. මෙය වඩාත්ම තීරණාත්මක කරුණයි. විවිධ ප්රමාණයේ ගල් ගොඩක් සමඟ වටිනා ජේඩ් එකක් ඔප දැමීමට උත්සාහ කිරීම ගැන සිතා බලන්න. විශාල ගල් අනිවාර්යයෙන්ම ගැඹුරු වලවල් ඉතිරි කරන අතර කුඩා ඒවා වැඩ කිරීමට ඉතා කුඩා විය හැකිය. CMP (රසායනික යාන්ත්රික ඔප දැමීම) ක්රියාවලීන්හිදී, මෙය කිසිසේත්ම පිළිගත නොහැකිය. අර්ධ සන්නායකවල භාවිතා කරන දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු අතිශයින් පටු අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තියක් තිබිය යුතුය. මෙයින් අදහස් කරන්නේ සියලුම අංශු පාහේ එකම ප්රමාණයෙන් යුක්ත බවයි. මෙය දහස් ගණනක් ක්ෂුද්ර කුඩු අංශු වේෆර් මතුපිට මත ඒකාකාරව චලනය වන බව සහතික කරයි, පොක්මාක් කළ එකක් නොව දෝෂ රහිත මතුපිටක් නිර්මාණය කිරීමට පවා පීඩනය යොදයි. මෙම නිරවද්යතාවය නැනෝමීටර මට්ටමේ පවතී.
තෙවනුව, එය රසායනිකව "අවංක" කාරකයකි. චිප් නිෂ්පාදනය ආම්ලික සහ ක්ෂාරීය පරිසරයන් ඇතුළුව විවිධ රසායනික ද්රව්ය භාවිතා කරයි. දුඹුරු විලයනය වූ ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු රසායනිකව ඉතා ස්ථායී වන අතර ඔප දැමීමේ තරලයේ අනෙකුත් සංරචක සමඟ පහසුවෙන් ප්රතික්රියා නොකරයි, නව අපද්රව්ය හඳුන්වාදීම වළක්වයි. එය වෙහෙස මහන්සි වී වැඩ කරන, නිහතමානී සේවකයෙකු වැනිය - ලොක්කන් (ඉංජිනේරුවන්) ආදරය කරන ආකාරයේ පුද්ගලයෙකි.
හතරවනුව, එහි රූප විද්යාව පාලනය කළ හැකි අතර, "සුමට" අංශු නිපදවයි. උසස් දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු අංශුවල "හැඩය" (හෝ "රූප විද්යාව") පවා පාලනය කළ හැකිය. විශේෂ ක්රියාවලියක් හරහා, තියුණු දාර සහිත අංශු ආසන්න ගෝලාකාර හෝ බහුඅවයවික හැඩයන් බවට පරිවර්තනය කළ හැකිය. මෙම "සුමට" අංශු කැපීමේදී වේෆර් මතුපිටට "වලක්" බලපෑම ඵලදායී ලෙස අඩු කරයි, සීරීම් අවදානම සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.
III. සැබෑ ලෝක යෙදුම: CMP නිෂ්පාදන රේඛාවේ “නිහඬ තරඟය”
CMP නිෂ්පාදන රේඛාවේදී, වේෆර් රික්ත චක් මගින් තදින් රඳවා තබාගෙන, මතුපිට පහළට, භ්රමණය වන ඔප දැමීමේ පෑඩ් එකක් මතට තද කර ඇත. දුඹුරු විලයන ලද ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු අඩංගු ඔප දැමීමේ තරලය, ඔප දැමීමේ පෑඩ් සහ වේෆර් අතර සිහින් මීදුමක් මෙන් අඛණ්ඩව ඉසිනු ලැබේ.
මෙම අවස්ථාවේදී, අන්වීක්ෂීය ලෝකයේ "නිරවද්යතා තරඟයක්" ආරම්භ වේ. දුඹුරු විලයන ලද ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු අංශු බිලියන ගණනක්, පීඩනය සහ භ්රමණය යටතේ, වේෆර් මතුපිට තත්පරයට නැනෝමීටර මට්ටමේ කප්පාදු මිලියන ගණනක් සිදු කරයි. ඔවුන් විනයගරුක හමුදාවක් මෙන් එකමුතුව ගමන් කළ යුතු අතර, සුමටව ඉදිරියට යමින්, ඉහළ ප්රදේශ "සමතලා" කරමින් සහ පහත් ප්රදේශ "හිස්ව තබයි".
මුළු ක්රියාවලියම වසන්ත සුළඟක් මෙන් මෘදු විය යුතු අතර, කුණාටුවක් මෙන් නොවේ. අධික බලයෙන් ක්ෂුද්ර ඉරිතැලීම් සීරීමට හෝ නිර්මාණය කිරීමට හැකිය ("භූගත හානිය" ලෙස හැඳින්වේ); ප්රමාණවත් බලයක් නොමැතිකම අඩු කාර්යක්ෂමතාවයකට හේතු වන අතර නිෂ්පාදන කාලසටහන් කඩාකප්පල් කරයි. එබැවින්, දුඹුරු විලයන ලද ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු වල සාන්ද්රණය, අංශු ප්රමාණය සහ රූප විද්යාව පිළිබඳ නිශ්චිත පාලනය අවසාන චිප අස්වැන්න සහ ක්රියාකාරිත්වය සෘජුවම තීරණය කරයි.
සිලිකන් වේෆර්වල ආරම්භක රළු ඔප දැමීමේ සිට, එක් එක් පරිවාරක ස්ථරයේ (සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්) තලකරණය දක්වා සහ අවසානයේ පරිපථ සම්බන්ධ කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ටංස්ටන් ප්ලග් සහ තඹ වයර් ඔප දැමීම දක්වා, දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු සෑම තීරණාත්මක තලකරණ පියවරකදීම පාහේ අත්යවශ්ය වේ. එය සමස්ත චිප් නිෂ්පාදන ක්රියාවලියම විනිවිද යන අතර, සැබවින්ම “තිරය පිටුපස වීරයෙකි.”
IV. අභියෝග සහ අනාගතය: හොඳම දෙයක් නැත, වඩා හොඳ දේ පමණි
ඇත්ත වශයෙන්ම, මෙම මාර්ගයට අවසානයක් නැත. චිප් නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන් 7nm සහ 5nm සිට 3nm දක්වා සහ ඊටත් වඩා කුඩා ප්රමාණ දක්වා ඉදිරියට යන විට, CMP ක්රියාවලීන් සඳහා අවශ්යතා "අන්ත" මට්ටමකට ළඟා වී ඇත. මෙය දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු සඳහා ඊටත් වඩා විශාල අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි:
සියුම් හා වඩාත් ඒකාකාරී:අනාගත ක්ෂුද්ර කුඩුලේසර් මගින් පෙරා ගන්නා ලද පරිදි ඒකාකාර අංශු ප්රමාණයේ ව්යාප්තියක් සහිතව, නැනෝමීටර පරිමාණයෙන් දස දහස් ගණනකට ළඟා වීමට අවශ්ය විය හැකිය.
පිරිසිදුකාරකය: ඕනෑම ලෝහ අයන අපද්රව්ය මාරාන්තික වන අතර, එමඟින් සංශුද්ධතා අවශ්යතා වැඩි වේ.
ක්රියාකාරීත්වය: අනාගතයේදී "බුද්ධිමත් ක්ෂුද්ර කුඩු" මතුවෙයිද? උදාහරණයක් ලෙස, විශේෂයෙන් වෙනස් කරන ලද මතුපිට සමඟ, ඒවාට නිශ්චිත තත්වයන් යටතේ කැපුම් ලක්ෂණ වෙනස් කළ හැකිය, නැතහොත් ස්වයං-මුවහත් කිරීම, ස්වයං-ලිහිසි කිරීම හෝ වෙනත් කාර්යයන් ලබා ගත හැකිද?
එබැවින්, සාම්ප්රදායික උල්ෙල්ඛ කර්මාන්තයේ මූලාරම්භය තිබියදීත්, දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු අර්ධ සන්නායකවල අති නවීන ක්ෂේත්රයට ඇතුළු වූ පසු විශිෂ්ට පරිවර්තනයකට භාජනය වී ඇත. එය තවදුරටත් "මිටියක්" නොව "නැනෝ ශල්ය හිස්කබලක්" වේ. අප භාවිතා කරන සෑම දියුණු ඉලෙක්ට්රොනික උපාංගයකම හර චිපයේ පරිපූර්ණ සුමට මතුපිට එහි පැවැත්මට හේතු වී ඇත්තේ ගණන් කළ නොහැකි කුඩා අංශු ය.
මෙය ක්ෂුද්ර ලෝකයේ සිදු කරන ලද දැවැන්ත ව්යාපෘතියක් වන අතර,දුඹුරු විලයන ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩුමෙම ව්යාපෘතියේ නිහඬ නමුත් අත්යවශ්ය සුපිරි ශිල්පියෙකු බවට සැකයක් නැත.