সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে ওয়েফার পরিষ্কারের প্রযুক্তি

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে ওয়েফার পরিষ্কারের প্রযুক্তি

পুরো সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন প্রক্রিয়া জুড়ে ওয়েফার পরিষ্কার করা একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ এবং ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং উৎপাদন উৎপাদনকে সরাসরি প্রভাবিত করে এমন একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ। চিপ তৈরির সময়, সামান্যতম দূষণও ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যগুলিকে হ্রাস করতে পারে বা সম্পূর্ণ ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। ফলস্বরূপ, পৃষ্ঠের দূষক অপসারণ এবং ওয়েফার পরিষ্কারতা নিশ্চিত করার জন্য প্রায় প্রতিটি উত্পাদন পদক্ষেপের আগে এবং পরে পরিষ্কারের প্রক্রিয়া প্রয়োগ করা হয়। সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে পরিষ্কার করা সবচেয়ে ঘন ঘন কাজ, যা মোটামুটিভাবেসমস্ত প্রক্রিয়া ধাপের 30%.

অতি-বৃহৎ-স্কেল ইন্টিগ্রেশন (VLSI) এর ক্রমাগত স্কেলিং এর সাথে, প্রক্রিয়া নোডগুলি এগিয়ে গেছে২৮ ন্যানোমিটার, ১৪ ন্যানোমিটার, এবং তার বেশি, উচ্চতর ডিভাইস ঘনত্ব, সংকীর্ণ লাইন প্রস্থ এবং ক্রমবর্ধমান জটিল প্রক্রিয়া প্রবাহকে চালিত করে। উন্নত নোডগুলি দূষণের প্রতি উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি সংবেদনশীল, অন্যদিকে ছোট বৈশিষ্ট্যের আকার পরিষ্কার করা আরও কঠিন করে তোলে। ফলস্বরূপ, পরিষ্কারের ধাপের সংখ্যা বৃদ্ধি পাচ্ছে, এবং পরিষ্কার করা আরও জটিল, আরও গুরুত্বপূর্ণ এবং আরও চ্যালেঞ্জিং হয়ে উঠেছে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 90 এনএম চিপ সাধারণত প্রায়৯০টি পরিষ্কারের ধাপ, যেখানে একটি 20 nm চিপের জন্য প্রায় প্রয়োজন২১৫টি পরিষ্কারের ধাপউৎপাদন ১৪ ন্যানোমিটার, ১০ ন্যানোমিটার এবং আরও ছোট নোডে পৌঁছানোর সাথে সাথে পরিষ্কারের কাজ বৃদ্ধি পাবে।

মূলত,ওয়েফার পরিষ্কার বলতে এমন প্রক্রিয়াগুলিকে বোঝায় যা ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে অমেধ্য অপসারণের জন্য রাসায়নিক চিকিত্সা, গ্যাস বা ভৌত পদ্ধতি ব্যবহার করে।। কণা, ধাতু, জৈব অবশিষ্টাংশ এবং স্থানীয় অক্সাইডের মতো দূষণকারী পদার্থগুলি ডিভাইসের কর্মক্ষমতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং ফলনের উপর বিরূপ প্রভাব ফেলতে পারে। পরিষ্কারকরণ ধারাবাহিক ফ্যাব্রিকেশন ধাপগুলির মধ্যে "সেতু" হিসেবে কাজ করে - উদাহরণস্বরূপ, জমা এবং লিথোগ্রাফির আগে, অথবা এচিংয়ের পরে, সিএমপি (রাসায়নিক যান্ত্রিক পলিশিং), এবং আয়ন ইমপ্ল্যান্টেশন। বিস্তৃতভাবে, ওয়েফার পরিষ্কারকরণকে ভাগ করা যেতে পারেভেজা পরিষ্কারএবংশুকনো পরিষ্কার.

ভেজা পরিষ্কার

ভেজা পরিষ্কারের ক্ষেত্রে ওয়েফার পরিষ্কারের জন্য রাসায়নিক দ্রাবক বা ডিআয়নাইজড ওয়াটার (DIW) ব্যবহার করা হয়। দুটি প্রধান পদ্ধতি প্রয়োগ করা হয়:

• নিমজ্জন পদ্ধতি: দ্রাবক বা DIW ভরা ট্যাঙ্কে ওয়েফার ডুবিয়ে রাখা হয়। এটি সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি, বিশেষ করে পরিপক্ক প্রযুক্তি নোডের জন্য।

• স্প্রে পদ্ধতি: অমেধ্য অপসারণের জন্য ঘূর্ণায়মান ওয়েফারের উপর দ্রাবক বা DIW স্প্রে করা হয়। নিমজ্জন একাধিক ওয়েফারের ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণের অনুমতি দিলেও, স্প্রে ক্লিনিং প্রতি চেম্বারে শুধুমাত্র একটি ওয়েফার পরিচালনা করে তবে আরও ভাল নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে, যা উন্নত নোডগুলিতে এটি ক্রমশ সাধারণ করে তোলে।

শুকনো পরিষ্কার

নাম থেকেই বোঝা যায়, ড্রাই ক্লিনিং দ্রাবক বা DIW এড়িয়ে চলে, বরং দূষক অপসারণের জন্য গ্যাস বা প্লাজমা ব্যবহার করে। উন্নত নোডের দিকে ধাবিত হওয়ার সাথে সাথে, ড্রাই ক্লিনিং এর গুরুত্ব বৃদ্ধি পাচ্ছে কারণ এরউচ্চ নির্ভুলতাএবং জৈব পদার্থ, নাইট্রাইড এবং অক্সাইডের বিরুদ্ধে কার্যকারিতা। তবে, এর জন্য প্রয়োজনউচ্চতর সরঞ্জাম বিনিয়োগ, আরও জটিল পরিচালনা এবং কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণআরেকটি সুবিধা হলো, ড্রাই ক্লিনিং ভেজা পদ্ধতিতে উৎপন্ন বর্জ্য জলের পরিমাণ কমিয়ে দেয়।

সাধারণ ভেজা পরিষ্কারের কৌশল

1. DIW (ডিওআয়নযুক্ত জল) পরিষ্কারকরণ

ওয়েট ক্লিনিং-এ DIW হল সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ক্লিনিং এজেন্ট। অপরিশোধিত পানির বিপরীতে, DIW-তে প্রায় কোনও পরিবাহী আয়ন থাকে না, যা ক্ষয়, তড়িৎ রাসায়নিক বিক্রিয়া বা ডিভাইসের ক্ষয় রোধ করে। DIW প্রধানত দুটি উপায়ে ব্যবহৃত হয়:

1. সরাসরি ওয়েফার পৃষ্ঠ পরিষ্কার– সাধারণত ওয়েফার ঘূর্ণনের সময় রোলার, ব্রাশ বা স্প্রে নোজেল দিয়ে একক-ওয়েফার মোডে সঞ্চালিত হয়। একটি চ্যালেঞ্জ হল ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জ তৈরি, যা ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে। এটি প্রশমিত করার জন্য, ওয়েফারকে দূষিত না করে পরিবাহিতা উন্নত করার জন্য CO₂ (এবং কখনও কখনও NH₃) DIW-তে দ্রবীভূত করা হয়।

2. রাসায়নিক পরিষ্কারের পরে ধুয়ে ফেলা– DIW অবশিষ্ট পরিষ্কারের সমাধানগুলি সরিয়ে দেয় যা অন্যথায় ওয়েফারকে ক্ষয় করতে পারে বা পৃষ্ঠে রেখে দিলে ডিভাইসের কর্মক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।

2. এইচএফ (হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড) পরিষ্কারকরণ

HF হল সবচেয়ে কার্যকর রাসায়নিক যানেটিভ অক্সাইড স্তর (SiO₂)সিলিকন ওয়েফারের ক্ষেত্রে এবং গুরুত্বের দিক থেকে DIW-এর পরেই এটি দ্বিতীয়। এটি সংযুক্ত ধাতুগুলিকে দ্রবীভূত করে এবং পুনঃজারণকে দমন করে। তবে, HF এচিং ওয়েফারের পৃষ্ঠকে রুক্ষ করে তুলতে পারে এবং অবাঞ্ছিতভাবে কিছু ধাতুকে আক্রমণ করতে পারে। এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, উন্নত পদ্ধতিগুলি HF কে পাতলা করে, নির্বাচনীতা বৃদ্ধি করতে এবং দূষণ কমাতে অক্সিডাইজার, সার্ফ্যাক্ট্যান্ট বা জটিল এজেন্ট যোগ করে।

3. SC1 পরিষ্কারকরণ (স্ট্যান্ডার্ড পরিষ্কার 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 হল অপসারণের জন্য একটি সাশ্রয়ী এবং অত্যন্ত দক্ষ পদ্ধতিজৈব অবশিষ্টাংশ, কণা এবং কিছু ধাতু। এই প্রক্রিয়াটি H₂O₂ এর জারণ ক্রিয়া এবং NH₄OH এর দ্রবীভূত প্রভাবকে একত্রিত করে। এটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বলের মাধ্যমে কণাগুলিকেও বিকর্ষণ করে এবং অতিস্বনক/মেগাসনিক সহায়তা দক্ষতা আরও উন্নত করে। যাইহোক, SC1 ওয়েফার পৃষ্ঠগুলিকে রুক্ষ করতে পারে, যার জন্য রাসায়নিক অনুপাতের যত্ন সহকারে অপ্টিমাইজেশন, পৃষ্ঠের টান নিয়ন্ত্রণ (সারফ্যাক্ট্যান্টের মাধ্যমে) এবং ধাতুর পুনঃস্থাপন দমন করার জন্য চেলেটিং এজেন্টের প্রয়োজন হয়।

4. SC2 ক্লিনিং (স্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 অপসারণ করে SC1 এর পরিপূরকধাতব দূষণকারী। এর শক্তিশালী জটিলতা ক্ষমতা জারিত ধাতুগুলিকে দ্রবণীয় লবণ বা জটিল পদার্থে রূপান্তরিত করে, যা ধুয়ে ফেলা হয়। SC1 জৈব পদার্থ এবং কণার জন্য কার্যকর হলেও, SC2 ধাতু শোষণ রোধ এবং কম ধাতব দূষণ নিশ্চিত করার জন্য বিশেষভাবে মূল্যবান।

5. O₃ (ওজোন) পরিষ্কারকরণ

ওজোন পরিষ্কার প্রধানত ব্যবহৃত হয়জৈব পদার্থ অপসারণএবংDIW জীবাণুমুক্তকরণ। O₃ একটি শক্তিশালী অক্সিডেন্ট হিসেবে কাজ করে, কিন্তু পুনঃজমাট বাঁধতে পারে, তাই এটি প্রায়শই HF-এর সাথে মিলিত হয়। তাপমাত্রা অপ্টিমাইজেশন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কারণ উচ্চ তাপমাত্রায় পানিতে O₃ দ্রাব্যতা হ্রাস পায়। ক্লোরিন-ভিত্তিক জীবাণুনাশক (অর্ধপরিবাহী কারখানায় অগ্রহণযোগ্য) এর বিপরীতে, O₃ DIW সিস্টেমকে দূষিত না করেই অক্সিজেনে পচে যায়।

6. জৈব দ্রাবক পরিষ্কার

কিছু বিশেষায়িত প্রক্রিয়ায়, জৈব দ্রাবক ব্যবহার করা হয় যেখানে স্ট্যান্ডার্ড পরিষ্কারের পদ্ধতি অপর্যাপ্ত বা অনুপযুক্ত (যেমন, যখন অক্সাইড গঠন এড়ানো উচিত)।

উপসংহার

ওয়েফার পরিষ্কার করা হলসবচেয়ে ঘন ঘন পুনরাবৃত্তি হওয়া ধাপসেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে এবং সরাসরি উৎপাদন এবং ডিভাইসের নির্ভরযোগ্যতার উপর প্রভাব ফেলে।বৃহত্তর ওয়েফার এবং ছোট ডিভাইস জ্যামিতি, ওয়েফার পৃষ্ঠের পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতা, রাসায়নিক অবস্থা, রুক্ষতা এবং অক্সাইড বেধের প্রয়োজনীয়তা ক্রমশ কঠোর হয়ে উঠছে।

এই প্রবন্ধে DIW, HF, SC1, SC2, O₃ এবং জৈব দ্রাবক পদ্ধতি সহ পরিপক্ক এবং উন্নত উভয় ধরণের ওয়েফার পরিষ্কারের প্রযুক্তি, তাদের প্রক্রিয়া, সুবিধা এবং সীমাবদ্ধতাগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছে। উভয় থেকেঅর্থনৈতিক এবং পরিবেশগত দৃষ্টিভঙ্গিউন্নত সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনের চাহিদা মেটাতে ওয়েফার পরিষ্কারের প্রযুক্তিতে ক্রমাগত উন্নতি অপরিহার্য।