Hiện tại trên thế giới có rất nhiều nhà máy sản xuất chip nhớ như Intel, Samsung, Toshiba, Hynix... thông qua các dây truyền xử lý wafer rất phức tạp. Sau đây chúng ta sẽ cùng tham quan dây chuyền sản xuất bộ nhớ flash của liên doanh Intel-Micron:

Con đường dẫn vào nhà máy sản xuất flash của Intel-Micron Flash Technology.

Để hiểu rõ hơn một nhà máy sản xuất IC được xây đựng gồm các công đoạn xử lý wafer như thế nào. Chúng ta tham khảo lưu đồ trên.

Nhà máy xử lý các tấm wafer 300mm một cách tự động. Mỗi tấm wafer chứa hàng trăm các lõi IC (miếng Die) chứa hàng nghìn gigabyte dung lượng.

Khách tham quan và kỹ sư được mặc bộ quần áo ngăn bụi bẩn, khẩu trang, mắt kính, găng tay, giày cách điện... kín từ đầu tới chân. Trong nhà máy sản xuất, thường có hệ thống lọc bụi cực mạnh gọi là Hepa Filter. Thông qua tỷ lệ bụi trên cm³ mà có thể phân loại nhà máy. Chỉ có rất ít người bởi vì máy móc đã thực hiện hết công việc nặng trong quá trình sản xuất. Các kỹ thuật viên chỉ dùng tay để chỉnh sửa thiết bị.

Trần của nhà máy là một hệ thống đường ray (auto rail) rất phức tạp để di chuyển các cassette (hộp đựng wafer) từ quy trình sản xuất này sang quy trình khác.

Các auto rail này sẽ vận chuyển các cassette với tốc độ vài mét/giây và di chuyển một các tự động từ hệ thống xử lý thông tin trung tâm sau khi có tín hiệu từ các máy. Việc vận chuyển này sẽ hạn chế được gây bụi bẩn lên các tấm wafer và giảm được số nhân viên vận hành.

Hệ thống xử lý tự động (AMHS) chuyển các cassette đựng wafer sang các quy trình sản xuất khác.

Sau khi một cassette đựng khoảng 30 tấm wafer được xử lý xong, Máy xử lý sẽ tự động gởi tín hiệu tới hệ thống trung tâm và một auto rail sẽ tới đúng vị trí của Foup để lấy cassette đi

Một máy xử lý thường có 3 Foup, mỗi Foup chứa 1 cassette, mỗi casstte chứa 30 wafer. Mỗi máy thường có từ 1 tới 3 robot, sẽ tự lấy wafer từ cassette để đưa và các buồng kín (Chamber) để xử lý hóa chất.

Cận cảnh quá trình sản xuất thẻ nhớ flash. Các kỹ sư vận hành ghi lại các diễn biến vận hành của máy và hiệu chỉnh các thông số máy.

Thông thường, một nhà máy xử lý wafer để sản xuất các IC nhớ gồm nhiều tầng, thường thì từ 5-7 tầng. Tầng 1 chứa các tủ nguồn dùng đề cung cấp nguồn cho các máy vận hành ở tầng 3. Tầng 2 chứa các đường ống hóa chất dùng để cung cấp cho các máy hoạt động ở tầng 3. Tầng 3 là tầng các máy xử lý wafer chính, nơi mà các kỹ sư, kỹ thuật viên, công nhân có thể vận hành thông qua các giao diện của máy (gọi là GUI). Các tầng trên cao hơn là nơi điều hành. Rất nhiều đường ống trên cao để đưa những chất hóa học và khí gas vào các máy sản xuất.

Quy trình sản xuất ướt.

Kỹ thuật in ảnh litho là khâu phức tạp nhất trong quy trình sản xuất. Nghĩa là các tấm wafer sẽ được phủ một hợp chất nhạy sáng lên bề mặt, sau đó sẽ được chụp các pattern (mẫu mạch điện) lên bề mặt.

Cận cảnh thẻ nhớ flash 25nm.

Tham khảo: Nguyenhung