সিলিকন ওয়েফার বনাম কাচের ওয়েফার: আমরা আসলে কী পরিষ্কার করছি? উপাদানের সারাংশ থেকে প্রক্রিয়া-ভিত্তিক পরিষ্কারের সমাধান পর্যন্ত

যদিও সিলিকন এবং কাচের ওয়েফার উভয়েরই "পরিষ্কার" করার সাধারণ লক্ষ্য রয়েছে, পরিষ্কারের সময় তারা যে চ্যালেঞ্জ এবং ব্যর্থতার মুখোমুখি হয় তা সম্পূর্ণ ভিন্ন। এই অসঙ্গতি সিলিকন এবং কাচের অন্তর্নিহিত উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং স্পেসিফিকেশন প্রয়োজনীয়তার পাশাপাশি তাদের চূড়ান্ত প্রয়োগ দ্বারা পরিচালিত পরিষ্কারের স্বতন্ত্র "দর্শন" থেকে উদ্ভূত হয়।

প্রথমে, স্পষ্ট করে বলা যাক: আমরা ঠিক কী পরিষ্কার করছি? কোন দূষণকারী পদার্থগুলি এর সাথে জড়িত?

দূষণকারী পদার্থগুলিকে চারটি শ্রেণীতে ভাগ করা যেতে পারে:

1. কণা দূষণকারী পদার্থ

   • ধুলো, ধাতু কণা, জৈব কণা, ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা (CMP প্রক্রিয়া থেকে), ইত্যাদি।

   • এই দূষণকারী পদার্থগুলি প্যাটার্ন ত্রুটি সৃষ্টি করতে পারে, যেমন শর্টস বা ওপেন সার্কিট।

2. জৈব দূষণকারী পদার্থ

   • এর মধ্যে রয়েছে ফটোরেজিস্ট অবশিষ্টাংশ, রজন সংযোজন, মানুষের ত্বকের তেল, দ্রাবক অবশিষ্টাংশ ইত্যাদি।

   • জৈব দূষকগুলি এমন মুখোশ তৈরি করতে পারে যা এচিং বা আয়ন ইমপ্লান্টেশনকে বাধাগ্রস্ত করে এবং অন্যান্য পাতলা ফিল্মের আনুগত্য হ্রাস করে।

3. ধাতব আয়ন দূষণকারী পদার্থ

   • লোহা, তামা, সোডিয়াম, পটাসিয়াম, ক্যালসিয়াম ইত্যাদি, যা মূলত যন্ত্রপাতি, রাসায়নিক পদার্থ এবং মানুষের সংস্পর্শ থেকে আসে।

   • সেমিকন্ডাক্টরগুলিতে, ধাতব আয়নগুলি "হত্যাকারী" দূষক, নিষিদ্ধ ব্যান্ডে শক্তির মাত্রা প্রবেশ করায়, যা লিকেজ কারেন্ট বৃদ্ধি করে, বাহকের জীবনকাল হ্রাস করে এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে মারাত্মকভাবে ক্ষতিগ্রস্ত করে। কাচের ক্ষেত্রে, তারা পরবর্তী পাতলা ফিল্মের গুণমান এবং আনুগত্যকে প্রভাবিত করতে পারে।

4. নেটিভ অক্সাইড স্তর

   • সিলিকন ওয়েফারের জন্য: বাতাসের পৃষ্ঠে স্বাভাবিকভাবেই সিলিকন ডাই অক্সাইড (নেটিভ অক্সাইড) এর একটি পাতলা স্তর তৈরি হয়। এই অক্সাইড স্তরের পুরুত্ব এবং অভিন্নতা নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, এবং গেট অক্সাইডের মতো মূল কাঠামো তৈরির সময় এটি সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করতে হবে।

   • কাচের ওয়েফারের জন্য: কাচ নিজেই একটি সিলিকা নেটওয়ার্ক কাঠামো, তাই "একটি নেটিভ অক্সাইড স্তর অপসারণ" করার কোনও সমস্যা নেই। তবে, দূষণের কারণে পৃষ্ঠটি পরিবর্তিত হতে পারে এবং এই স্তরটি অপসারণ করা প্রয়োজন।

I. মূল লক্ষ্য: বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং শারীরিক পরিপূর্ণতার মধ্যে পার্থক্য

• সিলিকন ওয়েফার

  • পরিষ্কারের মূল লক্ষ্য হল বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করা। স্পেসিফিকেশনের মধ্যে সাধারণত কঠোর কণার সংখ্যা এবং আকার অন্তর্ভুক্ত থাকে (যেমন, ≥0.1μm কণা কার্যকরভাবে অপসারণ করতে হবে), ধাতব আয়নের ঘনত্ব (যেমন, Fe, Cu ≤10¹⁰ পরমাণু/cm² বা তার কম নিয়ন্ত্রণ করতে হবে), এবং জৈব অবশিষ্টাংশের মাত্রা। এমনকি মাইক্রোস্কোপিক দূষণও সার্কিট শর্ট, লিকেজ স্রোত, অথবা গেট অক্সাইড অখণ্ডতার ব্যর্থতার কারণ হতে পারে।

• কাচের ওয়েফার

  • সাবস্ট্রেট হিসেবে, মূল প্রয়োজনীয়তা হল ভৌত পরিপূর্ণতা এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা। স্পেসিফিকেশনগুলি স্ক্র্যাচের অনুপস্থিতি, অপসারণযোগ্য দাগ এবং মূল পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং জ্যামিতি বজায় রাখার মতো ম্যাক্রো-স্তরের দিকগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। পরিষ্কারের লক্ষ্য হল প্রাথমিকভাবে লেপের মতো পরবর্তী প্রক্রিয়াগুলির জন্য দৃশ্যমান পরিচ্ছন্নতা এবং ভাল আনুগত্য নিশ্চিত করা।

II. বস্তুগত প্রকৃতি: স্ফটিক এবং নিরাকারের মধ্যে মৌলিক পার্থক্য

• সিলিকন

  • সিলিকন একটি স্ফটিক উপাদান, এবং এর পৃষ্ঠে স্বাভাবিকভাবেই একটি অ-অভিন্ন সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO₂) অক্সাইড স্তর জন্মায়। এই অক্সাইড স্তরটি বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতার জন্য ঝুঁকি তৈরি করে এবং এটি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে এবং সমানভাবে অপসারণ করতে হবে।

• কাচ

  • কাচ একটি নিরাকার সিলিকা নেটওয়ার্ক। এর বাল্ক উপাদান সিলিকনের সিলিকন অক্সাইড স্তরের সাথে গঠনের দিক থেকে অনুরূপ, যার অর্থ এটি হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড (HF) দ্বারা দ্রুত খোদাই করা যেতে পারে এবং তীব্র ক্ষারীয় ক্ষয়ের জন্যও সংবেদনশীল, যার ফলে পৃষ্ঠের রুক্ষতা বা বিকৃতি বৃদ্ধি পায়। এই মৌলিক পার্থক্যটি নির্দেশ করে যে সিলিকন ওয়েফার পরিষ্কার দূষক অপসারণের জন্য হালকা, নিয়ন্ত্রিত খোদাই সহ্য করতে পারে, অন্যদিকে কাচের ওয়েফার পরিষ্কার করা অত্যন্ত সতর্কতার সাথে করা উচিত যাতে ভিত্তি উপাদানের ক্ষতি না হয়।

III. পরিষ্কারের সমাধানের তুলনা

উপরে উল্লিখিত লক্ষ্য এবং উপাদানের বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে, সিলিকন এবং কাচের ওয়েফারের পরিষ্কারের সমাধানগুলি ভিন্ন:

• গ্লাস ওয়েফার পরিষ্কারের প্রক্রিয়া

  • বর্তমানে, বেশিরভাগ কাচ প্রক্রিয়াকরণ প্ল্যান্ট কাচের উপাদানগত বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে পরিষ্কারের পদ্ধতি ব্যবহার করে, মূলত দুর্বল ক্ষারীয় পরিষ্কারক এজেন্টের উপর নির্ভর করে।

  • পরিষ্কারক এজেন্টের বৈশিষ্ট্য:এই বিশেষায়িত পরিষ্কারকগুলি সাধারণত দুর্বল ক্ষারীয় হয়, যার pH প্রায় 8-9। এগুলিতে সাধারণত সার্ফ্যাক্ট্যান্ট (যেমন, অ্যালকাইল পলিঅক্সিথিলিন ইথার), ধাতব চেলেটিং এজেন্ট (যেমন, HEDP), এবং জৈব পরিষ্কারক উপকরণ থাকে, যা তেল এবং আঙুলের ছাপের মতো জৈব দূষকগুলিকে ইমালসিফাই এবং পচানোর জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, একই সাথে কাচের ম্যাট্রিক্সের জন্য ন্যূনতম ক্ষয়কারী।

  • প্রক্রিয়া প্রবাহ:সাধারণ পরিষ্কারের প্রক্রিয়ায় ঘরের তাপমাত্রা থেকে ৬০°C পর্যন্ত তাপমাত্রায় দুর্বল ক্ষারীয় পরিষ্কারক এজেন্টের একটি নির্দিষ্ট ঘনত্ব ব্যবহার করা হয়, যা অতিস্বনক পরিষ্কারের সাথে মিলিত হয়। পরিষ্কারের পরে, ওয়েফারগুলি বিশুদ্ধ জল এবং মৃদু শুকানোর (যেমন, ধীর উত্তোলন বা IPA বাষ্প শুকানোর) মাধ্যমে একাধিক ধোয়ার ধাপ অতিক্রম করে। এই প্রক্রিয়াটি কার্যকরভাবে দৃশ্যমান পরিষ্কার এবং সাধারণ পরিষ্কারের জন্য কাচের ওয়েফারের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।

• সিলিকন ওয়েফার পরিষ্কারের প্রক্রিয়া

  • সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াকরণের জন্য, সিলিকন ওয়েফারগুলি সাধারণত স্ট্যান্ডার্ড RCA পরিষ্কারের মধ্য দিয়ে যায়, যা একটি অত্যন্ত কার্যকর পরিষ্কারের পদ্ধতি যা পদ্ধতিগতভাবে সকল ধরণের দূষণকারী পদার্থ মোকাবেলা করতে সক্ষম, নিশ্চিত করে যে সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির জন্য বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করা হয়েছে।

IV. যখন কাচ উচ্চতর "পরিষ্কার-পরিচ্ছন্নতার" মান পূরণ করে

যখন কাচের ওয়েফারগুলি কঠোর কণা গণনা এবং ধাতব আয়ন স্তরের প্রয়োজন হয় এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় (যেমন, অর্ধপরিবাহী প্রক্রিয়ায় সাবস্ট্রেট হিসাবে বা চমৎকার পাতলা ফিল্ম জমার পৃষ্ঠের জন্য), তখন অভ্যন্তরীণ পরিষ্কার প্রক্রিয়া আর যথেষ্ট নাও হতে পারে। এই ক্ষেত্রে, একটি পরিবর্তিত RCA পরিষ্কার কৌশল প্রবর্তন করে সেমিকন্ডাক্টর পরিষ্কারের নীতিগুলি প্রয়োগ করা যেতে পারে।

এই কৌশলের মূল লক্ষ্য হলো কাচের সংবেদনশীল প্রকৃতির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ করার জন্য স্ট্যান্ডার্ড RCA প্রক্রিয়া পরামিতিগুলিকে পাতলা করা এবং অপ্টিমাইজ করা:

• জৈব দূষণকারী অপসারণ:শক্তিশালী জারণের মাধ্যমে জৈব দূষকগুলিকে পচানোর জন্য SPM দ্রবণ বা হালকা ওজোন জল ব্যবহার করা যেতে পারে।

• কণা অপসারণ:অত্যন্ত পাতলা SC1 দ্রবণ কম তাপমাত্রায় এবং কম প্রক্রিয়াকরণের সময় ব্যবহার করা হয় যাতে এর ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ এবং মাইক্রো-এচিং প্রভাব ব্যবহার করে কণা অপসারণ করা যায়, একই সাথে কাচের ক্ষয় কম হয়।

• ধাতব আয়ন অপসারণ:চিলেশনের মাধ্যমে ধাতব দূষক অপসারণের জন্য একটি মিশ্রিত SC2 দ্রবণ বা সরল মিশ্রিত হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড/মিশ্র নাইট্রিক অ্যাসিড দ্রবণ ব্যবহার করা হয়।

• কঠোর নিষেধাজ্ঞা:কাচের স্তরের ক্ষয় রোধ করতে DHF (ডাই-অ্যামোনিয়াম ফ্লোরাইড) সম্পূর্ণরূপে এড়িয়ে চলতে হবে।

সম্পূর্ণ পরিবর্তিত প্রক্রিয়ায়, মেগাসনিক প্রযুক্তির সংমিশ্রণ ন্যানো-আকারের কণা অপসারণের দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং পৃষ্ঠের উপর আরও মৃদু হয়।

উপসংহার

সিলিকন এবং গ্লাস ওয়েফার পরিষ্কারের প্রক্রিয়াগুলি তাদের চূড়ান্ত প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা, উপাদান বৈশিষ্ট্য এবং ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে বিপরীত প্রকৌশলের অনিবার্য ফলাফল। সিলিকন ওয়েফার পরিষ্কার বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতার জন্য "পারমাণবিক-স্তরের পরিচ্ছন্নতা" খোঁজে, যখন গ্লাস ওয়েফার পরিষ্কার "নিখুঁত, অক্ষত" ভৌত পৃষ্ঠ অর্জনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। যেহেতু গ্লাস ওয়েফারগুলি সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে, তাদের পরিষ্কারের প্রক্রিয়াগুলি অনিবার্যভাবে ঐতিহ্যবাহী দুর্বল ক্ষারীয় পরিষ্কারের বাইরেও বিকশিত হবে, উচ্চতর পরিচ্ছন্নতার মান পূরণের জন্য পরিবর্তিত RCA প্রক্রিয়ার মতো আরও পরিমার্জিত, কাস্টমাইজড সমাধান তৈরি করবে।