প্রতিটি সেমিকন্ডাক্টর পণ্য উৎপাদনে শত শত প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়। আমরা সম্পূর্ণ উৎপাদন প্রক্রিয়াটিকে আটটি ধাপে ভাগ করি:ওয়েফারপ্রক্রিয়াকরণ-জারণ-ফোটোলিথোগ্রাফি-এচিং-পাতলা ফিল্ম জমা-এপিট্যাক্সিয়াল বৃদ্ধি-ব্যাপন-আয়ন ইমপ্লান্টেশন।
সেমিকন্ডাক্টর এবং সংশ্লিষ্ট প্রক্রিয়াগুলো বুঝতে ও চিনতে আপনাকে সাহায্য করার জন্য, আমরা প্রতিটি সংখ্যায় উইচ্যাট আর্টিকেল প্রকাশ করব, যেখানে উপরোক্ত প্রতিটি ধাপ এক এক করে তুলে ধরা হবে।
পূর্ববর্তী নিবন্ধে উল্লেখ করা হয়েছিল যে রক্ষা করার জন্যওয়েফারবিভিন্ন অপদ্রব্য থেকে একটি অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করা হয়েছিল—এটি জারণ প্রক্রিয়া। আজ আমরা অক্সাইড ফিল্ম গঠিত ওয়েফারের উপর থাকা সেমিকন্ডাক্টর ডিজাইন সার্কিটের ছবি তোলার "ফোটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়া" নিয়ে আলোচনা করব।
ফোটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়া
১. ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়া কী?
চিপ উৎপাদনের জন্য প্রয়োজনীয় সার্কিট এবং কার্যকরী ক্ষেত্র তৈরি করতে ফটোলিথোগ্রাফি ব্যবহার করা হয়।
ফোটোলিথোগ্রাফি মেশিন থেকে নির্গত আলো একটি নকশাযুক্ত মাস্কের মাধ্যমে ফোটোরেজিস্টের প্রলেপযুক্ত পাতলা ফিল্মকে উন্মুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। আলো দেখার পর ফোটোরেজিস্ট তার বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে, ফলে মাস্কের নকশাটি পাতলা ফিল্মে অনুলিপি হয়ে যায় এবং ফিল্মটি একটি ইলেকট্রনিক সার্কিট ডায়াগ্রামের কাজ করে। এটিই ফোটোলিথোগ্রাফির ভূমিকা, যা ক্যামেরা দিয়ে ছবি তোলার মতোই। ক্যামেরায় তোলা ছবি ফিল্মে প্রিন্ট করা হয়, কিন্তু ফোটোলিথোগ্রাফি ছবি খোদাই করে না, বরং সার্কিট ডায়াগ্রাম এবং অন্যান্য ইলেকট্রনিক উপাদান খোদাই করে।
ফোটোলিথোগ্রাফি একটি সূক্ষ্ম মাইক্রো-মেশিনিং প্রযুক্তি
প্রচলিত ফটোলিথোগ্রাফি হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যা ছবির তথ্য বাহক হিসেবে ২০০০ থেকে ৪৫০০ অ্যাংস্ট্রম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের অতিবেগুনি রশ্মি এবং মধ্যবর্তী (ছবি ধারণ) মাধ্যম হিসেবে ফটোরেজিস্ট ব্যবহার করে গ্রাফিক্সের রূপান্তর, স্থানান্তর ও প্রক্রিয়াকরণ সম্পন্ন করে এবং অবশেষে ছবির তথ্য চিপ (প্রধানত সিলিকন চিপ) বা ডাইইলেকট্রিক স্তরে প্রেরণ করে।
বলা যেতে পারে যে, ফটোলিথোগ্রাফি হলো আধুনিক সেমিকন্ডাক্টর, মাইক্রোইলেকট্রনিক্স এবং তথ্য শিল্পের ভিত্তি, এবং এটি সরাসরি এই প্রযুক্তিগুলোর উন্নয়নের স্তর নির্ধারণ করে।
১৯৫৯ সালে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের সফল আবিষ্কারের পর থেকে বিগত ৬০ বছরেরও বেশি সময়ে, এর গ্রাফিক্সের লাইন প্রস্থ প্রায় চার মাত্রা হ্রাস পেয়েছে এবং সার্কিট ইন্টিগ্রেশন ছয় মাত্রারও বেশি উন্নত হয়েছে। এই প্রযুক্তিগুলোর দ্রুত অগ্রগতির প্রধান কারণ হলো ফটোলিথোগ্রাফির উন্নয়ন।
(ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট উৎপাদনের উন্নয়নের বিভিন্ন পর্যায়ে ফটোলিথোগ্রাফি প্রযুক্তির প্রয়োজনীয়তা)
২. ফটোলিথোগ্রাফির মৌলিক নীতিসমূহ
ফোটোলিথোগ্রাফি উপকরণ বলতে সাধারণত ফোটোরেজিস্টকে বোঝায়, যা ফোটোলিথোগ্রাফির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কার্যকরী উপাদান। এই ধরনের উপাদানের আলোর (দৃশ্যমান আলো, অতিবেগুনি আলো, ইলেকট্রন রশ্মি ইত্যাদি সহ) সাথে প্রতিক্রিয়া করার বৈশিষ্ট্য রয়েছে। আলোক-রাসায়নিক বিক্রিয়ার পর এর দ্রবণীয়তা উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়।
এদের মধ্যে, ডেভেলপারে পজিটিভ ফটোরেজিস্টের দ্রবণীয়তা বৃদ্ধি পায় এবং প্রাপ্ত প্যাটার্নটি মাস্কের অনুরূপ হয়; নেগেটিভ ফটোরেজিস্টের ক্ষেত্রে বিষয়টি বিপরীত, অর্থাৎ, ডেভেলপারের সংস্পর্শে আসার পর এর দ্রবণীয়তা হ্রাস পায় বা এমনকি অদ্রবণীয় হয়ে যায় এবং প্রাপ্ত প্যাটার্নটি মাস্কের বিপরীত হয়। এই দুই ধরনের ফটোরেজিস্টের প্রয়োগক্ষেত্র ভিন্ন। পজিটিভ ফটোরেজিস্টের ব্যবহারই বেশি, যা মোট ব্যবহারের ৮০%-এরও বেশি।
উপরে ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ার একটি পরিকল্পিত চিত্র দেখানো হয়েছে।
(1) আঠা লাগানো:
অর্থাৎ, সিলিকন ওয়েফারের উপর অভিন্ন পুরুত্ব, শক্তিশালী আনুগত্য এবং ত্রুটিহীন একটি ফটোরেজিস্ট ফিল্ম তৈরি করা। ফটোরেজিস্ট ফিল্ম এবং সিলিকন ওয়েফারের মধ্যে আনুগত্য বাড়ানোর জন্য, প্রায়শই প্রথমে হেক্সামিথাইলডিসিলাজেন (HMDS) এবং ট্রাইমিথাইলসিলিলডাইইথাইলঅ্যামিন (TMSDEA)-এর মতো পদার্থ দিয়ে সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠকে পরিবর্তন করা প্রয়োজন হয়। তারপর, স্পিন কোটিং পদ্ধতিতে ফটোরেজিস্ট ফিল্মটি প্রস্তুত করা হয়।
(2) প্রাক-বেকিং:
স্পিন কোটিং করার পরেও ফটোরেজিস্ট ফিল্মে নির্দিষ্ট পরিমাণ দ্রাবক থেকে যায়। উচ্চ তাপমাত্রায় বেক করার পর দ্রাবক যতটা সম্ভব কম পরিমাণে অপসারিত হয়। প্রি-বেকিং করার পর ফটোরেজিস্টের পরিমাণ কমে প্রায় ৫%-এ নেমে আসে।
(3) এক্সপোজার:
অর্থাৎ, ফটোরেজিস্টকে আলোর সংস্পর্শে আনা হয়। এ সময় একটি আলোক-বিক্রিয়া ঘটে এবং আলোকিত অংশ ও অনালোকিত অংশের মধ্যে দ্রবণীয়তার পার্থক্য তৈরি হয়।
(4) উন্নয়ন এবং কঠোরতা:
পণ্যটিকে ডেভলপারে ডুবানো হয়। এই সময়ে, পজিটিভ ফটোরেজিস্টের এক্সপোজড অংশ এবং নেগেটিভ ফটোরেজিস্টের নন-এক্সপোজড অংশ ডেভলপমেন্ট প্রক্রিয়ায় দ্রবীভূত হয়ে যায়। এর ফলে একটি ত্রিমাত্রিক নকশা তৈরি হয়। ডেভলপমেন্টের পর, চিপটিকে একটি শক্ত ফিল্মে পরিণত করার জন্য একটি উচ্চ-তাপমাত্রার ট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয়, যার প্রধান কাজ হলো সাবস্ট্রেটের সাথে ফটোরেজিস্টের আসঞ্জনকে আরও শক্তিশালী করা।
(5) এচিং:
ফটোরেজিস্টের নিচের পদার্থটিকে এচিং করা হয়। এর মধ্যে লিকুইড ওয়েট এচিং এবং গ্যাসীয় ড্রাই এচিং অন্তর্ভুক্ত। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকনের ওয়েট এচিং-এর জন্য হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিডের একটি অম্লীয় জলীয় দ্রবণ ব্যবহার করা হয়; তামার ওয়েট এচিং-এর জন্য নাইট্রিক অ্যাসিড এবং সালফিউরিক অ্যাসিডের মতো তীব্র অ্যাসিড দ্রবণ ব্যবহার করা হয়, অন্যদিকে ড্রাই এচিং-এ প্রায়শই প্লাজমা বা উচ্চ-শক্তির আয়ন রশ্মি ব্যবহার করে পদার্থের পৃষ্ঠকে ক্ষতিগ্রস্ত করা হয় এবং এচিং করা হয়।
(6) আঠা অপসারণ:
অবশেষে, লেন্সের পৃষ্ঠ থেকে ফটোরেজিস্ট অপসারণ করতে হয়। এই ধাপটিকে ডিগামিং বলা হয়।
সকল সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে নিরাপত্তাই সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। চিপ লিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ায় ব্যবহৃত প্রধান বিপজ্জনক ও ক্ষতিকর ফটোলিথোগ্রাফি গ্যাসগুলো হলো নিম্নরূপ:
১. হাইড্রোজেন পারক্সাইড
হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H2O2) একটি শক্তিশালী জারক। এর সরাসরি সংস্পর্শে ত্বক ও চোখে প্রদাহ এবং পোড়া ক্ষত হতে পারে।
২. জাইলিন
জাইলিন হলো একটি দ্রাবক এবং ডেভলপার যা নেগেটিভ লিথোগ্রাফিতে ব্যবহৃত হয়। এটি দাহ্য এবং এর সর্বনিম্ন তাপমাত্রা মাত্র ২৭.৩℃ (যা প্রায় ঘরের তাপমাত্রার সমান)। বাতাসে এর ঘনত্ব ১%-৭% হলে এটি বিস্ফোরক হয়ে ওঠে। জাইলিনের সাথে বারবার সংস্পর্শে এলে ত্বকে প্রদাহ হতে পারে। জাইলিনের বাষ্প মিষ্টি গন্ধযুক্ত, যা বিমানের আঠার গন্ধের মতো; জাইলিনের সংস্পর্শে এলে চোখ, নাক এবং গলায় প্রদাহ হতে পারে। এই গ্যাস শ্বাসের সাথে গ্রহণ করলে মাথাব্যথা, মাথা ঘোরা, ক্ষুধামান্দ্য এবং ক্লান্তি হতে পারে।
৩. হেক্সামিথাইলডিসিলাজেন (HMDS)
হেক্সামিথাইলডিসিলাজেন (HMDS) সাধারণত পণ্যের পৃষ্ঠে ফটোরেজিস্টের আনুগত্য বাড়ানোর জন্য একটি প্রাইমার স্তর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এটি দাহ্য এবং এর ফ্ল্যাশ পয়েন্ট ৬.৭° সেলসিয়াস। বাতাসে এর ঘনত্ব ০.৮%-১৬% হলে এটি বিস্ফোরক হয়ে ওঠে। HMDS পানি, অ্যালকোহল এবং খনিজ অ্যাসিডের সাথে তীব্রভাবে বিক্রিয়া করে অ্যামোনিয়া নির্গত করে।
৪. টেট্রামিথাইলঅ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড
টেট্রামেথাইলঅ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড (TMAH) পজিটিভ লিথোগ্রাফির ডেভলপার হিসেবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি বিষাক্ত এবং ক্ষয়কারী। এটি গিলে ফেললে বা ত্বকের সরাসরি সংস্পর্শে এলে মারাত্মক হতে পারে। TMAH-এর ধূলিকণা বা কুয়াশার সংস্পর্শে চোখ, ত্বক, নাক এবং গলায় প্রদাহ হতে পারে। উচ্চ ঘনত্বের TMAH শ্বাসগ্রহণের ফলে মৃত্যু হতে পারে।
৫. ক্লোরিন এবং ফ্লোরিন
ক্লোরিন (Cl2) এবং ফ্লোরিন (F2) উভয়ই এক্সাইমার লেজারে গভীর অতিবেগুনি এবং চরম অতিবেগুনি (EUV) আলোর উৎস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। উভয় গ্যাসই বিষাক্ত, দেখতে হালকা সবুজ এবং এদের একটি তীব্র ঝাঁঝালো গন্ধ রয়েছে। উচ্চ ঘনত্বের এই গ্যাস শ্বাসগ্রহণের ফলে মৃত্যু হতে পারে। ফ্লোরিন গ্যাস পানির সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড গ্যাস তৈরি করতে পারে। হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড গ্যাস একটি তীব্র অ্যাসিড যা ত্বক, চোখ এবং শ্বাসতন্ত্রে জ্বালা সৃষ্টি করে এবং পোড়া ও শ্বাসকষ্টের মতো উপসর্গ ঘটাতে পারে। উচ্চ ঘনত্বের ফ্লোরাইড মানবদেহে বিষক্রিয়া ঘটাতে পারে, যার ফলে মাথাব্যথা, বমি, ডায়রিয়া এবং কোমার মতো উপসর্গ দেখা দেয়।
৬. আর্গন
আর্গন (Ar) একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস যা সাধারণত মানবদেহের সরাসরি কোনো ক্ষতি করে না। স্বাভাবিক অবস্থায়, মানুষ যে বাতাসে শ্বাস নেয় তাতে প্রায় ০.৯৩% আর্গন থাকে এবং এই ঘনত্ব মানবদেহে কোনো সুস্পষ্ট প্রভাব ফেলে না। তবে, কিছু ক্ষেত্রে আর্গন মানবদেহের ক্ষতি করতে পারে।
এখানে কয়েকটি সম্ভাব্য পরিস্থিতি তুলে ধরা হলো: একটি আবদ্ধ স্থানে আর্গনের ঘনত্ব বেড়ে যেতে পারে, যার ফলে বাতাসে অক্সিজেনের ঘনত্ব কমে গিয়ে হাইপোক্সিয়া হতে পারে। এর কারণে মাথা ঘোরা, ক্লান্তি এবং শ্বাসকষ্টের মতো উপসর্গ দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, আর্গন একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস হলেও উচ্চ তাপমাত্রা বা উচ্চ চাপে এটি বিস্ফোরিত হতে পারে।
৭. নিয়ন
নিয়ন (Ne) একটি স্থিতিশীল, বর্ণহীন এবং গন্ধহীন গ্যাস যা মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাস প্রক্রিয়ায় অংশ নেয় না, তাই উচ্চ ঘনত্বের নিয়ন গ্যাস শ্বাস নিলে হাইপোক্সিয়া হতে পারে। দীর্ঘ সময় ধরে হাইপোক্সিয়া অবস্থায় থাকলে মাথাব্যথা, বমি বমি ভাব এবং বমির মতো উপসর্গ দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, নিয়ন গ্যাস উচ্চ তাপমাত্রা বা উচ্চ চাপে অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে আগুন বা বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে।
৮. জেনন গ্যাস
জেনন গ্যাস (Xe) একটি স্থিতিশীল, বর্ণহীন এবং গন্ধহীন গ্যাস যা মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাস প্রক্রিয়ায় অংশ নেয় না, তাই উচ্চ ঘনত্বের জেনন গ্যাস শ্বাস নিলে হাইপোক্সিয়া হতে পারে। দীর্ঘ সময় ধরে হাইপোক্সিয়া অবস্থায় থাকলে মাথাব্যথা, বমি বমি ভাব এবং বমির মতো উপসর্গ দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, উচ্চ তাপমাত্রা বা উচ্চ চাপে জেনন গ্যাস অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে আগুন বা বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে।
৯. ক্রিপ্টন গ্যাস
ক্রিপ্টন গ্যাস (Kr) একটি স্থিতিশীল, বর্ণহীন এবং গন্ধহীন গ্যাস যা মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাস প্রক্রিয়ায় অংশ নেয় না, তাই উচ্চ ঘনত্বের ক্রিপ্টন গ্যাস শ্বাস নিলে হাইপোক্সিয়া হতে পারে। দীর্ঘ সময় ধরে হাইপোক্সিয়া অবস্থায় থাকলে মাথাব্যথা, বমি বমি ভাব এবং বমির মতো উপসর্গ দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, উচ্চ তাপমাত্রা বা উচ্চ চাপে ক্রিপ্টন গ্যাস অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে আগুন বা বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে। অক্সিজেন স্বল্পতার পরিবেশে শ্বাস নিলে হাইপোক্সিয়া হতে পারে। দীর্ঘ সময় ধরে হাইপোক্সিয়া অবস্থায় থাকলে মাথাব্যথা, বমি বমি ভাব এবং বমির মতো উপসর্গ দেখা দিতে পারে। এছাড়াও, উচ্চ তাপমাত্রা বা উচ্চ চাপে ক্রিপ্টন গ্যাস অন্যান্য পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে আগুন বা বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে।
সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য বিপজ্জনক গ্যাস সনাক্তকরণ সমাধান
সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে দাহ্য, বিস্ফোরক, বিষাক্ত এবং ক্ষতিকর গ্যাসের উৎপাদন, নির্মাণ এবং প্রক্রিয়াকরণ জড়িত। সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন কারখানায় গ্যাসের ব্যবহারকারী হিসেবে, প্রত্যেক কর্মীর ব্যবহারের পূর্বে বিভিন্ন বিপজ্জনক গ্যাসের নিরাপত্তা সংক্রান্ত তথ্য বোঝা উচিত এবং এই গ্যাসগুলো লিক হলে জরুরি পদ্ধতিগুলো কীভাবে অনুসরণ করতে হবে, তা জানা উচিত।
সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের উৎপাদন, নির্মাণ এবং সংরক্ষণের ক্ষেত্রে, এই বিপজ্জনক গ্যাসগুলোর নিঃসরণের কারণে সৃষ্ট জীবন ও সম্পত্তির ক্ষয়ক্ষতি এড়ানোর জন্য, নির্দিষ্ট গ্যাসটি শনাক্ত করতে গ্যাস সনাক্তকরণ যন্ত্র স্থাপন করা আবশ্যক।
আজকের সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে গ্যাস ডিটেক্টরগুলো পরিবেশ পর্যবেক্ষণের অপরিহার্য যন্ত্রে পরিণত হয়েছে এবং এগুলো সবচেয়ে সরাসরি পর্যবেক্ষণ সরঞ্জামও বটে।
মানুষের জন্য একটি নিরাপদ কর্মপরিবেশ তৈরির লক্ষ্য নিয়ে রিকেন কেইকি সর্বদা সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদন শিল্পের নিরাপদ উন্নয়নের দিকে মনোনিবেশ করেছে এবং সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য উপযুক্ত গ্যাস সেন্সর তৈরিতে, ব্যবহারকারীদের সম্মুখীন হওয়া বিভিন্ন সমস্যার যুক্তিসঙ্গত সমাধান প্রদানে এবং ক্রমাগত পণ্যের কার্যকারিতা উন্নত ও সিস্টেম অপ্টিমাইজ করার কাজে নিজেকে উৎসর্গ করেছে।
পোস্ট করার সময়: ১৬ জুলাই, ২০২৪