די פּרעציזיע גרינדינג ראָלע פון ברוין פיוזד אַלומינאַ מיקראָפּודער אין די האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע
פריינט, היינט וועלן מיר רעדן וועגן עפּעס סײַ ערנסט און סײַ פּשוט—ברוין צוזאַמענגעשמעלצט אַלומינאַ מיקראָפּודעראיר האָט אפשר נישט געהערט דערפון, אָבער די מערסט וויכטיקע און שוואַכע טשיפּס אין אייער טעלעפאָן און סמאַרטוואַטש, איידער זיי זענען אפילו פאַבריצירט געוואָרן, האָבן מסתּמא שוין דערמיט געהאַנדלט. עס צו רופן דעם טשיפּס "הויפּט שיינקייטס-ספעציאליסטן" איז נישט קיין איבערטרייבונג.
שטעלט זיך נישט פאר אז עס איז א גראָבער געצייג ווי א שאָלשטיין. אין דער וועלט פון האַלב-קאָנדוקטאָרן שפּילט עס אַ ראָלע אַזוי דעליקאַט ווי אַ מיקראָ-סקולפּטאָר וואָס ניצט נאַנאָסקאַלע סקאַלפּעלן.
I. די טשיפּ'ס "פנים-סקולפּטינג": פארוואס איז גרינדינג נייטיק?
לאָמיר ערשט פֿאַרשטיין איין זאַך: טשיפּס וואַקסן נישט גלייך אויף גלאַטער ערד. זיי ווערן "געבויט" שיכט נאָך שיכט אויף אַן עקסטרעם ריינע, פלאַכע סיליקאָן וועיפער (וואָס מיר רופן אַ "וועיפער"), ווי בויען אַ בנין. דאָס "בנין" האָט דאַזאַנז שטאָקן, און די קרייזן אויף יעדן שטאָק זענען דינער ווי אַ טויזנטסטל די גרעב פון אַ מענטשלעכן האָר.
אַלזאָ דאָ איז די פּראָבלעם: ווען מען בויט אַ נייעם שטאָק, אויב די יסודות – די ייבערפלאַך פֿון דעם פֿריִערדיקן שטאָק – זענען אפילו אַ ביסל נישט גלײַך, אפילו מיט אַ קליינעם אַרויסשטעק ווי אַן אַטאָם, קען דאָס פֿאַראורזאַכן אַז דער גאַנצער בנין זאָל זײַן קרום, קורץ-שליסן ווערן, און מאַכן די טשיפּס נישט נוצלעך. די פֿאַרלוסטן זענען נישט קיין וויץ.
דעריבער, נאכדעם וואס יעדער שטאק איז פארענדיגט, מוזן מיר דורכפירן א גרינטלעכע "רייניקונג" און "אויסגלייכן". דער פראצעס האט א שיינעם נאמען: "כעמישע מעכאנישע פלענעריזאציע," אפגעקירצט אלס CMP. כאטש דער נאמען הערט זיך קאמפליצירט, איז דער פרינציפ נישט שווער צו פארשטיין: דאס איז א קאמבינאציע פון כעמישע קאראזיע און מעכאנישע אבריסונג.
דער כעמישער "פּאַנטש" ניצט אַ ספּעציעלע פּאָליר־פליסיק צו ווייכער מאַכן און קאָראָדירן דאָס מאַטעריאַל וואָס דאַרף אַוועקגענומען ווערן, מאַכנדיג עס מער "ווייך".
דער מעכאַנישער "פּונקט" קומט אין שפּיל—ברוינע קאָרונדום מיקראָפּודעראיר אויפגאַבע איז צו נוצן פיזישע מעטאָדן צו פּינקטלעך און גלײַך "אָפּקראַצן" דאָס מאַטעריאַל וואָס איז "ווייך געוואָרן" דורך דעם כעמישן פּראָצעס.
איר קענט פרעגן, מיט אַזוי פיל אַברייסיוו מאַטעריאַלן בנימצא, פארוואס דווקא דעם? דאָס איז וואו זייַנע אויסערגעוויינלעכע קוואַליטעטן קומען אַרײַן.
II. "מיקראָניזירט פּודער וואָס איז נישט אַזוי מיקראָניזירט": די אייגנאַרטיקע בקיאות פון ברוין געשמאָלצן אַלומינאַ
אין דער האַלב-קאָנדוקטאָר אינדוסטריע, איז דער ברוינער צוזאַמענגעשמעלצערטער אַלומינאַ מיקראָניזירטער פּודער וואָס ווערט גענוצט נישט קיין געוויינטלעכער פּראָדוקט. עס איז אַ "ספּעציעלע כוחות" איינהייט, מיט גרויס זאָרג אויסגעקליבן און ראַפינירט.
ערשטנס, עס איז שווער גענוג, אבער נישט פארזיכטיג.ברוין געשמאָלצן אַלומינאַ'ס כאַרטקייט איז צווייט נאָר צו דיאַמאָנט, מער ווי גענוג צו שעפּן געוויינטלעך געניצטע טשיפּ מאַטעריאַלן ווי סיליקאָן, סיליקאָן דייאַקסייד און טאַנגסטען. אָבער דער שליסל איז אַז איר כאַרטקייט איז אַ "האַרטע" כאַרטקייט. ניט ענלעך עטלעכע האַרטערע מאַטעריאַלן (ווי דיאַמאָנט) וואָס זענען שוואַך און לייכט ברעכן אונטער דרוק, ברוין פאַרשמאָלצן אַלומינאַ האַלט איר אָרנטלעכקייט בשעת עס ינשורז שנייד קראַפט, ויסמיידן ווערן אַ "דעסטרוקטיווע עלעמענט".
צווייטנס, איר שמאָלע פּאַרטיקל גרייס גאַראַנטירט אַ גלייכע שניידן. דאָס איז דער וויכטיקסטער פּונקט. שטעלט זיך פֿאָר אַז איר פּרוּווט צו פּאָלירן אַ טייערע יאַדע מיט אַ הויפן שטיינער פֿון פֿאַרשידענע גרייסן. די גרעסערע שטיינער וואָלטן אומוויכטלעך איבערגעלאָזט טיפֿע גרובן, בשעת די קלענערע זענען אפשר צו קליין צו אַרבעטן אויף. אין CMP (כעמישער מעכאַנישער פּאָלירונג) פּראָצעסן איז דאָס גאָר נישט פּאַסיק. דער ברוינער פֿאַרשמעלצערנער אַלומינאַ מיקראָפּודער וואָס מען ניצט אין האַלב-קאָנדוקטאָרן מוז האָבן אַן עקסטרעם שמאָלע פּאַרטיקל גרייס פֿאַרטיילונג. דאָס מיינט אַז כּמעט אַלע פּאַרטיקלען זענען בערך די זעלבע גרייס. דאָס גאַראַנטירט אַז טויזנטער מיקראָפּודער פּאַרטיקלען באַוועגן זיך אין איינקלאַנג אויף דער וועיפֿער ייבערפֿלאַך, און אַפּליצירן גלייכע דרוק צו שאַפֿן אַ פֿלאָלאָזע ייבערפֿלאַך, נישט אַ מיט פּאָקן. די פּינקטלעכקייט איז אויף אַ נאַנאָמעטער מדרגה.
דריטנס, עס איז אַ כעמיש "ערלעכער" אַגענט. טשיפּ פּראָדוקציע ניצט אַ ברייט פאַרשיידנקייט פון כעמיקאַלן, אַרייַנגערעכנט זויערע און אַלקאַלישע סביבות. ברוין פאַרשמאָלצן אַלומינאַ מיקראָפּודער איז כעמיש זייער סטאַביל און רעאַגירט נישט לייכט מיט אַנדערע קאָמפּאָנענטן אין דער פּאָלירינג פליסיקייט, פאַרהיטנדיק די הקדמה פון נייַע ימפּיוראַטיז. עס איז ווי אַ שווער-אַרבעטנדיקער, אַנפּריטענשאַס אַרבעטער - די סאָרט מענטש וואָס באָסעס (אינזשענירן) ליבע.
פערטנס, איר מאָרפאָלאָגיע איז קאָנטראָלירבאר, פּראָדוצירנדיק "גלאַט" פּאַרטיקלען. אַוואַנסירטער ברוינער צוזאַמענגעפֿלוסענער אַלומינאַ מיקראָפּודער קען אפילו קאָנטראָלירן די "פאָרעם" (אָדער "מאָרפאָלאָגיע") פון די פּאַרטיקלען. דורך אַ ספּעציעלן פּראָצעס, קענען פּאַרטיקלען מיט שאַרפֿע עקן ווערן טראַנספֿאָרמירט אין כּמעט-ספֿערישע אָדער פּאָליכעדראַלע פֿאָרמען. די "גלאַט" פּאַרטיקלען רעדוצירן עפֿעקטיוו דעם "גרוווינג" עפֿעקט אויף דער וועיפֿער ייבערפלאַך בעת שניידן, און פֿאַרקלענערן באַדייטנד דעם ריזיקאָ פֿון קראַצן.
III. פּראַקטישע אַפּליקאַציע: די "שטילע ראַסע" אויף דער CMP פּראָדוקציע ליניע
אויף דער CMP פּראָדוקציע ליניע, ווערן וועיפערס פעסט געהאלטן אין פּלאַץ דורך וואַקוום טשאַקס, מיט דער אויבערפלאַך אַראָפּ, געדריקט אויף אַ דרייענדיק פּאָליר-פּעד. פּאָליר-פליסיק וואָס כּולל ברוינעם צוזאַמענגעשמאָלצן אַלומינאַ מיקראָפּודער ווערט קעסיידער געשפּריצט, ווי אַ פיינער נעפּל, צווישן דעם פּאָליר-פּעד און דעם וועיפער.
אין דעם פונקט הייבט זיך אן א "פּרעציציע ראַסע" אין דער מיקראָסקאָפּישער וועלט. ביליאָנען ברוינע צוזאַמענגעשמעלצטע אַלומינאַ מיקראָפּודער פּאַרטיקלען, אונטער דרוק און ראָטאַציע, פירן אויס מיליאָנען נאַנאָמעטער-לעוועל שניטן פּער סעקונדע אויף דער וועיפער ייבערפלאַך. זיי מוזן זיך באַוועגן אין איינקלאַנג, ווי אַ דיסציפּלינירטע אַרמיי, זיך גלאַט פֿאָרויסרוקן, "פֿלאַכמאַכנדיק" די הויכע געביטן און "לאָזנדיק ליידיק" די נידעריקע געביטן.
דער גאנצער פּראָצעס מוז זיין אַזוי מילד ווי אַ פרילינג ווינטל, נישט אַ ווילדער שטורעם. איבערגעטריבענע קראַפט קען קראַצן אָדער שאַפֿן מיקראָקרעקס (גערופן "אונטערערדישע שעדיקן"); נישט גענוג קראַפט פירט צו נידעריק עפעקטיווקייט און שטערט פּראָדוקציע סקעדזשולז. דעריבער, פּינקטלעכע קאָנטראָל איבער די קאָנצענטראַציע, פּאַרטיקל גרייס און מאָרפאָלאָגיע פון ברוין פאַרשמאָלצן אַלומינאַ מיקראָפּודער באַשטימט גלייך די לעצט טשיפּ פּראָדוקציע און פאָרשטעלונג.
פֿון דער ערשטער גראָבער פּאָלירונג פֿון סיליקאָן וועיפֿערס, ביז דער פּלאַנאַריזאַציע פֿון יעדער איזאָלירנדיקער שיכט (סיליקאָן דייאַקסייד), און לעצטנס ביז דער פּאָלירונג פֿון די וואָלפֿראַם פּלאַגז און קופּער דראָטן וואָס ווערן גענוצט פֿאַר פֿאַרבינדן קרייזן, איז ברוינער פֿאַרשמעלצטער אַלומינאַ מיקראָפּודער אומפֿאַרמיידלעך אין כּמעט יעדן קריטישן פּלאַנאַריזאַציע שריט. עס דורכדרינגט דעם גאַנצן טשיפּ פֿאַבריקאַציע פּראָצעס, באמת אַ "הינטער-די-קוליסן העלד".
IV. שוועריקייטן און די צוקונפט: עס איז נישטאָ קיין בעסטער, נאָר בעסער
זיכער, דער וועג האט קיין ענדע נישט. ווי די טשיפּ פאַבריקאַציע פּראָצעסן גייען פאָרויס פון 7 נאַנאָמעטער און 5 נאַנאָמעטער צו 3 נאַנאָמעטער און אפילו קלענערע גרייסן, האָבן די באדערפענישן פֿאַר CMP פּראָצעסן דערגרייכט אַן "עקסטרעם" מדרגה. דאָס שטעלט פאָר נאָך גרעסערע טשאַלאַנדזשיז פֿאַר ברוין פאַרשמאָלצן אַלומינאַ מיקראָפּודער:
פיינער און מער איינהייטלעך:צוקונפֿטיקע מיקראָפּודערסקען דאַרפֿן דערגרייכן די צענדליגער נאַנאָמעטער סקאַלע, מיט אַ פּאַרטיקל גרייס פאַרשפּרייטונג אַזוי מונדיר ווי אויב געזיפֿט דורך אַ לאַזער.
ריינער: יעדע מעטאַל יאָן אומריינקייט איז פאַטאַל, וואָס פירט צו אַלץ העכערע ריינקייט רעקווייערמענץ.
פונקציאָנאַליזאַציע: צי וועלן "אינטעליגענטע מיקראָפּודערס" אויפקומען אין דער צוקונפט? למשל, מיט ספּעציעל מאָדיפיצירטע ייבערפלאַכן, קענען זיי ענדערן די שנייד-אייגנשאַפטן אונטער ספּעציפֿישע באַדינגונגען, אָדער דערגרייכן זיך-שאַרפֿנדיק, זיך-לובריקירנדיק, אָדער אַנדערע פֿונקציעס?
דעריבער, טראָץ איר אָנהייב אין דער טראַדיציאָנעלער אַברייסיוו אינדוסטריע, האָט ברוינע געשמאָלצן אַלומינאַ מיקראָפּודער דורכגעמאַכט אַ גלענצנדיקע טראַנספאָרמאַציע אַמאָל זי איז אַרײַן אין דעם שניידנדיקן פעלד פון האַלב-קאָנדוקטאָרן. זי איז ניט מער אַ "האַמער," נאָר אַ "נאַנאָכירורגישע סקאַלפּעל." די פּערפֿעקט גלאַטע ייבערפלאַך פון דעם קערן טשיפּ אין יעדן אַוואַנסירטן עלעקטראָנישן מיטל וואָס מיר נוצן איז דאַנקבאַר פֿאַר די צאָללאָזע קליינע פּאַרטיקלען.
דאָס איז אַ גרויסער פּראָיעקט וואָס ווערט דורכגעפירט אין דער מיקראָסקאָפּישער וועלט, אוןברוין צוזאַמענגעשמעלצט אַלומינאַ מיקראָפּודעראיז אומצווייפלדיק א שטילער אבער אומפארמיידלעכער סופער בעל-מלאכות אין דעם פראיעקט.