หินขนาดเล็กช่วยประหยัดการผลิตชิปได้อย่างไร พลังมหัศจรรย์ของการลดการสั่นสะเทือนของหินแกรนิต

ใน "โรงงานขนาดใหญ่" ของการผลิตชิป แผ่นเวเฟอร์แต่ละแผ่นที่มีขนาดเท่าเล็บมือจะมีวงจรไฟฟ้าที่แม่นยำ และกุญแจสำคัญในการตัดสินว่าสามารถสร้างวงจรไฟฟ้าเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำหรือไม่นั้นซ่อนอยู่ในหินธรรมดาๆ ชนิดหนึ่ง นั่นคือหินแกรนิต วันนี้เรามาพูดถึง "อาวุธลับ" ของหินแกรนิตกันดีกว่า ซึ่งก็คือความสามารถในการลดแรงสั่นสะเทือน และวิธีที่หินแกรนิตกลายมาเป็น "นางฟ้าพิทักษ์" ของอุปกรณ์สแกนเวเฟอร์
การหน่วงคืออะไร หินสามารถ “ดูดซับแรงสั่นสะเทือน” ได้หรือไม่?
การหน่วงการสั่นสะเทือนฟังดูเป็นมืออาชีพมาก แต่ในความเป็นจริง หลักการของมันนั้นง่ายมาก ลองนึกภาพว่าคุณหยุดกะทันหันในขณะที่กำลังวิ่ง ถ้าไม่มีการรองรับแรงกระแทก ร่างกายของคุณจะพุ่งไปข้างหน้าเนื่องจากแรงเฉื่อย และการหน่วงการสั่นสะเทือนนั้นเปรียบเสมือนมือที่มองไม่เห็น ช่วยให้คุณ "เบรก" ได้อย่างรวดเร็ว โครงสร้างภายในของหินแกรนิตประกอบด้วยผลึกแร่ที่ถักทอกัน เช่น ควอตซ์และเฟลด์สปาร์ และมีรอยแยกเล็กๆ มากมายและจุดเสียดทานระหว่างผลึกเหล่านี้ เมื่อการสั่นสะเทือนจากภายนอกถูกส่งไปยังหินแกรนิต รอยแยกและจุดเสียดทานเหล่านี้จะเริ่ม "ทำงาน" โดยแปลงพลังงานของการสั่นสะเทือนเป็นพลังงานความร้อนและค่อยๆ กระจายออกไป ทำให้การสั่นสะเทือนหยุดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งก็เหมือนกับการติดตั้ง "ตัวดูดซับแรงกระแทกแบบซุปเปอร์" บนอุปกรณ์ ทำให้ไม่ "จับมือ" อีกต่อไป
การสแกนเวเฟอร์: ข้อผิดพลาดเพียงเล็กน้อยสามารถนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่ใหญ่หลวงได้
อุปกรณ์สแกนเวเฟอร์นั้นเปรียบเสมือนกล้องถ่ายภาพที่มีความแม่นยำที่ "ถ่ายภาพ" เวเฟอร์ ตรวจจับและวาดรูปแบบวงจรในระดับนาโน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์ การหมุนของมอเตอร์และการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนกลไกจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนความถี่สูง หากไม่ควบคุมการสั่นสะเทือนเหล่านี้ เลนส์สแกนจะ "เบลอ" เหมือนกล้องที่ไม่เสถียร ส่งผลให้ข้อมูลการตรวจจับไม่แม่นยำ และอาจขูดเวเฟอร์ทั้งหมดออกโดยตรง

เมื่อฐานโลหะทั่วไปเผชิญกับการสั่นสะเทือน มักจะเกิด "แรงกระแทกกับของแข็ง" โดยการสั่นสะเทือนจะสะท้อนไปมาภายในโลหะ ทำให้การสั่นสะเทือนรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ หินแกรนิตซึ่งมีความสามารถในการดูดซับแรงสั่นสะเทือนที่ยอดเยี่ยมสามารถดูดซับพลังงานการสั่นสะเทือนได้มากกว่า 80% กรณีจริงของโรงงานเซมิคอนดักเตอร์แห่งหนึ่งแสดงให้เห็นว่า ก่อนที่จะเปลี่ยนฐานหินแกรนิต ขอบของภาพเวเฟอร์ที่ถ่ายโดยอุปกรณ์สแกนจะเบลอ โดยมีความเบี่ยงเบนสูงถึง ±3μm หลังจากเปลี่ยนมาใช้ฐานหินแกรนิตแล้ว ความคมชัดของภาพดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ความเบี่ยงเบนลดลงเหลือ ±0.5μm และอัตราผลตอบแทนพุ่งสูงขึ้นจาก 82% เป็น 96%!
วิกฤตการสั่นพ้อง: หินแกรนิตช่วย “ลดอันตราย” ได้อย่างไร?
นอกจากการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์เองแล้ว การสั่นสะเทือนเล็กน้อยจากสภาพแวดล้อมภายนอก (เช่น การทำงานของเครื่องจักรข้างบ้านหรือเสียงฝีเท้าของคนงานที่กำลังเดิน) ก็อาจทำให้เกิดปัญหาใหญ่ได้เช่นกัน เมื่อความถี่การสั่นสะเทือนภายนอกสอดคล้องกับความถี่ของอุปกรณ์เอง ก็จะเกิดการสั่นพ้องขึ้น เช่นเดียวกับการเขย่าเจลลี่ ยิ่งแอมพลิจูดมากขึ้น ก็จะยิ่งสั่นมากขึ้น ลักษณะการหน่วงของหินแกรนิตเปรียบเสมือนการใส่ "ที่อุดหูกันเสียง" บนอุปกรณ์ ทำให้ช่วงความถี่การสั่นพ้องของอุปกรณ์กว้างขึ้น และทำให้มีโอกาสซิงโครไนซ์กับโลกภายนอกน้อยลง ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้ฐานหินแกรนิตแล้ว ความเสี่ยงของการสั่นพ้องของอุปกรณ์ลดลง 95% และความเสถียรก็ดีขึ้นถึงสามเท่า!
การรู้แจ้งเรื่อง “ความหน่วง” ในชีวิต
ในความเป็นจริง หลักการของการหน่วงนั้นก็เป็นเรื่องปกติมากในชีวิตประจำวันเช่นกัน โช้คอัพของรถยนต์ช่วยให้เราขับรถบนถนนขรุขระได้อย่างราบรื่น และฟังก์ชันตัดเสียงรบกวนของหูฟังสามารถปิดกั้นเสียงรบกวนจากภายนอกได้ ทั้งหมดนี้ช่วยให้เกิดความเสถียรโดย "ดูดซับพลังงาน" แกรนิตได้นำความสามารถนี้ไปสู่ขีดสุดและกลายมาเป็นวัสดุหลักที่ขาดไม่ได้ในด้านการผลิตชิป

หากครั้งต่อไปคุณเห็นหินแกรนิต อย่ามองว่ามันเป็นแค่หินธรรมดา! ในโลกอันซับซ้อนของการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุที่ดูเหมือนธรรมดาเหล่านี้ต่างหากที่ขับเคลื่อนเทคโนโลยีให้ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ด้วย "พลังพิเศษ" เฉพาะตัว