সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার দূষণের উৎস এবং পরিষ্কারকরণ

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে কিছু জৈব এবং অজৈব পদার্থের অংশগ্রহণের প্রয়োজন হয়। এছাড়াও, যেহেতু এই প্রক্রিয়াটি সর্বদা মানুষের অংশগ্রহণে একটি ক্লিন রুমে সম্পন্ন করা হয়, সেমিকন্ডাক্টরওয়েফারবিভিন্ন অশুদ্ধি দ্বারা অনিবার্যভাবে দূষিত হয়।

দূষক পদার্থগুলোর উৎস ও প্রকৃতি অনুসারে, সেগুলোকে মোটামুটিভাবে চারটি শ্রেণিতে ভাগ করা যায়: কণা, জৈব পদার্থ, ধাতব আয়ন এবং অক্সাইড।

 

১. কণা:

কণাগুলো প্রধানত কিছু পলিমার, ফটোরেজিস্ট এবং এচিং অপদ্রব্য।

এই ধরনের দূষক পদার্থগুলো সাধারণত আন্তঃআণবিক শক্তির ওপর নির্ভর করে ওয়েফারের পৃষ্ঠে অধিশোষিত হয়, যা ডিভাইস ফটোলিথোগ্রাফি প্রক্রিয়ার জ্যামিতিক আকৃতি গঠন এবং বৈদ্যুতিক পরামিতিগুলোকে প্রভাবিত করে।

এই ধরনের দূষক পদার্থগুলোকে প্রধানত পৃষ্ঠতলের সাথে তাদের সংস্পর্শের ক্ষেত্রফল ধীরে ধীরে কমিয়ে অপসারণ করা হয়।ওয়েফারভৌত বা রাসায়নিক পদ্ধতির মাধ্যমে।

 

২. জৈব পদার্থ:

জৈব অশুদ্ধির উৎস তুলনামূলকভাবে ব্যাপক, যেমন মানুষের ত্বকের তেল, ব্যাকটেরিয়া, মেশিনের তেল, ভ্যাকুয়াম গ্রিজ, ফটোরেসিস্ট, পরিষ্কারক দ্রাবক ইত্যাদি।

এই ধরনের দূষক পদার্থগুলো সাধারণত ওয়েফারের পৃষ্ঠে একটি জৈব স্তর তৈরি করে, যা পরিষ্কারক তরলকে ওয়েফারের পৃষ্ঠে পৌঁছাতে বাধা দেয় এবং এর ফলে ওয়েফারের পৃষ্ঠটি অসম্পূর্ণভাবে পরিষ্কার হয়।

এই ধরনের দূষক অপসারণ প্রায়শই পরিষ্কারকরণ প্রক্রিয়ার প্রথম ধাপে করা হয়, প্রধানত সালফিউরিক অ্যাসিড এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইডের মতো রাসায়নিক পদ্ধতি ব্যবহার করে।

 

৩. ধাতব আয়ন:

সাধারণ ধাতব অপদ্রব্যের মধ্যে রয়েছে লোহা, তামা, অ্যালুমিনিয়াম, ক্রোমিয়াম, ঢালাই লোহা, টাইটানিয়াম, সোডিয়াম, পটাশিয়াম, লিথিয়াম ইত্যাদি। এর প্রধান উৎসগুলো হলো বিভিন্ন সরঞ্জাম, পাইপ, রাসায়নিক বিকারক এবং প্রক্রিয়াজাতকরণের সময় ধাতব আন্তঃসংযোগ তৈরির ফলে সৃষ্ট ধাতব দূষণ।

এই ধরনের অশুদ্ধি প্রায়শই রাসায়নিক পদ্ধতিতে ধাতব আয়ন জটিল যৌগ গঠনের মাধ্যমে অপসারণ করা হয়।

 

৪. অক্সাইড:

যখন সেমিকন্ডাক্টরওয়েফারঅক্সিজেন ও পানিযুক্ত পরিবেশে উন্মুক্ত হলে, এর পৃষ্ঠে একটি প্রাকৃতিক অক্সাইড স্তর তৈরি হয়। এই অক্সাইড স্তরটি সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনের অনেক প্রক্রিয়াকে বাধাগ্রস্ত করে এবং এতে নির্দিষ্ট ধাতব অপদ্রব্যও থাকে। বিশেষ পরিস্থিতিতে, এগুলোতে বৈদ্যুতিক ত্রুটি তৈরি হয়।

এই অক্সাইড আস্তরণটি অপসারণের কাজটি প্রায়শই লঘু হাইড্রোফ্লুরিক অ্যাসিডে ভিজিয়ে সম্পন্ন করা হয়।

 

সাধারণ পরিষ্কারের ক্রম

সেমিকন্ডাক্টরের পৃষ্ঠে শোষিত অশুদ্ধিওয়েফারএদেরকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: আণবিক, আয়নিক এবং পারমাণবিক।

এদের মধ্যে, আণবিক অপদ্রব্য এবং ওয়েফারের পৃষ্ঠের মধ্যেকার শোষণ শক্তি দুর্বল, এবং এই ধরনের অপদ্রব্য কণা অপসারণ করা তুলনামূলকভাবে সহজ। এগুলি বেশিরভাগই হাইড্রোফোবিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত তৈলাক্ত অপদ্রব্য, যা সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফারের পৃষ্ঠকে দূষিতকারী আয়নিক এবং পারমাণবিক অপদ্রব্যের জন্য একটি আবরণ তৈরি করতে পারে, যা এই দুই ধরনের অপদ্রব্য অপসারণের জন্য সহায়ক নয়। অতএব, সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার করার সময়, প্রথমে আণবিক অপদ্রব্য অপসারণ করা উচিত।

অতএব, সেমিকন্ডাক্টরের সাধারণ পদ্ধতিওয়েফারপরিষ্কার করার প্রক্রিয়াটি হলো:

ডি-মলিকিউলারাইজেশন-ডিআয়নাইজেশন-ডি-অ্যাটোমাইজেশন-ডিআয়নাইজড ওয়াটার রিন্সিং।

এছাড়াও, ওয়েফারের পৃষ্ঠের উপর থাকা প্রাকৃতিক অক্সাইড স্তর অপসারণ করার জন্য, একটি লঘু অ্যামিনো অ্যাসিডে ভিজিয়ে রাখার ধাপ যোগ করতে হবে। সুতরাং, পরিষ্কার করার মূল উদ্দেশ্য হলো প্রথমে পৃষ্ঠের জৈব দূষণ দূর করা; তারপর অক্সাইড স্তরটি দ্রবীভূত করা; এবং সবশেষে কণা ও ধাতব দূষণ অপসারণ করে একই সাথে পৃষ্ঠটিকে নিষ্ক্রিয় করা।

 

সাধারণ পরিষ্কার করার পদ্ধতি

সেমিকন্ডাক্টর ওয়েফার পরিষ্কার করার জন্য প্রায়শই রাসায়নিক পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

রাসায়নিক পরিষ্কারকরণ বলতে বোঝায় বিভিন্ন রাসায়নিক বিকারক এবং জৈব দ্রাবক ব্যবহার করে ওয়েফারের পৃষ্ঠের উপর থাকা অশুদ্ধি ও তেলের দাগের সাথে বিক্রিয়া ঘটানো বা সেগুলোকে দ্রবীভূত করে অপদ্রব্য দূর করার প্রক্রিয়া, এবং তারপর প্রচুর পরিমাণে উচ্চ-বিশুদ্ধ গরম ও ঠান্ডা ডিআয়োনাইজড পানি দিয়ে ধুয়ে একটি পরিষ্কার পৃষ্ঠ লাভ করা।

রাসায়নিক পরিষ্কারকরণকে ওয়েট কেমিক্যাল ক্লিনিং এবং ড্রাই কেমিক্যাল ক্লিনিং—এই দুই ভাগে ভাগ করা যায়, যার মধ্যে ওয়েট কেমিক্যাল ক্লিনিং-এর প্রাধান্যই বেশি।

 

ভেজা রাসায়নিক পরিষ্কারকরণ

 

১. ভেজা রাসায়নিক পরিষ্কারকরণ:

ওয়েট কেমিক্যাল ক্লিনিং-এর মধ্যে প্রধানত সলিউশনে নিমজ্জন, মেকানিক্যাল স্ক্রাবিং, আল্ট্রাসনিক ক্লিনিং, মেগাসনিক ক্লিনিং, রোটারি স্প্রেয়িং ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।

 

২. দ্রবণে নিমজ্জন:

সলিউশন ইমার্সন হলো একটি রাসায়নিক দ্রবণে ওয়েফারকে ডুবিয়ে এর পৃষ্ঠের দূষণ দূর করার একটি পদ্ধতি। ওয়েট কেমিক্যাল ক্লিনিং-এর ক্ষেত্রে এটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে বিভিন্ন ধরনের দূষক দূর করার জন্য বিভিন্ন ধরনের দ্রবণ ব্যবহার করা যেতে পারে।

সাধারণত, এই পদ্ধতিতে ওয়েফারের উপরিভাগের অশুদ্ধি সম্পূর্ণরূপে দূর করা যায় না, তাই নিমজ্জনের সময় প্রায়শই তাপ প্রয়োগ, আল্ট্রাসাউন্ড এবং নাড়াচাড়ার মতো ভৌত পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়।

 

৩. যান্ত্রিকভাবে ঘষামাজা করা:

ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে কণা বা জৈব অবশেষ অপসারণের জন্য প্রায়শই যান্ত্রিক স্ক্রাবিং ব্যবহার করা হয়। এটিকে সাধারণত দুটি পদ্ধতিতে ভাগ করা যায়:হাত দিয়ে ঘষা এবং ওয়াইপার দিয়ে ঘষা.

হাতে ঘষাএটি সবচেয়ে সহজ ঘষামাজার পদ্ধতি। একটি স্টেইনলেস স্টিলের ব্রাশে অ্যানহাইড্রাস ইথানল বা অন্য কোনো জৈব দ্রাবকে ভেজানো একটি বল ধরে ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে মোমের আস্তরণ, ধুলো, অবশিষ্ট আঠা বা অন্যান্য কঠিন কণা অপসারণের জন্য একই দিকে আলতো করে ঘষা হয়। এই পদ্ধতিতে সহজেই আঁচড় পড়তে পারে এবং গুরুতর দূষণ হতে পারে।

ওয়াইপারটি যান্ত্রিক ঘূর্ণনের মাধ্যমে একটি নরম উলের ব্রাশ বা মিশ্র ব্রাশ দিয়ে ওয়েফারের পৃষ্ঠ ঘষে। এই পদ্ধতিটি ওয়েফারের উপর আঁচড়ের দাগ অনেকাংশে কমিয়ে দেয়। উচ্চ-চাপের ওয়াইপারটি যান্ত্রিক ঘর্ষণের অভাবে ওয়েফারে আঁচড় ফেলে না এবং খাঁজের ভেতরের ময়লা দূর করতে পারে।

 

৪. আল্ট্রাসনিক ক্লিনিং:

আল্ট্রাসনিক ক্লিনিং হলো সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে বহুল ব্যবহৃত একটি পরিষ্কারকরণ পদ্ধতি। এর সুবিধাগুলো হলো ভালো পরিষ্কার করার ক্ষমতা, সহজ কার্যপ্রণালী এবং এটি জটিল ডিভাইস ও কন্টেইনারও পরিষ্কার করতে পারে।

এই পরিষ্কারকরণ পদ্ধতিটি শক্তিশালী আলট্রাসনিক তরঙ্গের (সাধারণত ব্যবহৃত আলট্রাসনিক ফ্রিকোয়েন্সি হলো ২০-৪০ কিলোহার্টজ) ক্রিয়ায় কাজ করে, এবং এর ফলে তরল মাধ্যমের অভ্যন্তরে হালকা ও ঘন অংশ তৈরি হয়। এই হালকা অংশটি প্রায় শূন্য গহ্বর বুদবুদ তৈরি করে। যখন গহ্বর বুদবুদটি অদৃশ্য হয়ে যায়, তখন এর কাছাকাছি একটি শক্তিশালী স্থানীয় চাপ তৈরি হয়, যা অণুর রাসায়নিক বন্ধন ভেঙে ওয়েফার পৃষ্ঠের অপদ্রব্যকে দ্রবীভূত করে। অদ্রবণীয় বা অদ্রবণীয় ফ্লাক্সের অবশিষ্টাংশ অপসারণের জন্য আলট্রাসনিক ক্লিনিং সবচেয়ে কার্যকর।

 

৫. মেগাসনিক ক্লিনিং:

মেগাসোনিক ক্লিনিং-এর শুধু আল্ট্রাসোনিক ক্লিনিং-এর সুবিধাই নেই, বরং এটি এর ত্রুটিগুলোও দূর করে।

মেগাসোনিক ক্লিনিং হলো উচ্চ-শক্তি (৮৫০ কিলোহার্টজ) কম্পাঙ্কের কম্পন প্রভাব এবং রাসায়নিক ক্লিনিং এজেন্টের রাসায়নিক বিক্রিয়ার সমন্বয়ে ওয়েফার পরিষ্কার করার একটি পদ্ধতি। পরিষ্কার করার সময়, দ্রবণের অণুগুলো মেগাসোনিক তরঙ্গ দ্বারা ত্বরান্বিত হয় (যার সর্বোচ্চ তাৎক্ষণিক গতি ৩০ সেমি/সেকেন্ড পর্যন্ত হতে পারে), এবং এই উচ্চ-গতির তরল তরঙ্গ ক্রমাগত ওয়েফারের পৃষ্ঠে আঘাত করে, যার ফলে ওয়েফারের পৃষ্ঠে লেগে থাকা দূষক এবং সূক্ষ্ম কণাগুলো জোরপূর্বক অপসারিত হয়ে ক্লিনিং দ্রবণে প্রবেশ করে। ক্লিনিং দ্রবণে অ্যাসিডিক সারফ্যাক্ট্যান্ট যোগ করলে, একদিকে সারফ্যাক্ট্যান্টের অধিশোষণের মাধ্যমে পলিশিং পৃষ্ঠের কণা এবং জৈব পদার্থ অপসারণের উদ্দেশ্য পূরণ হয়; অন্যদিকে, সারফ্যাক্ট্যান্ট এবং অ্যাসিডিক পরিবেশের সমন্বয়ের মাধ্যমে পলিশিং শিটের পৃষ্ঠ থেকে ধাতব দূষণ অপসারণের উদ্দেশ্যও পূরণ হয়। এই পদ্ধতিটি একই সাথে যান্ত্রিক মোছা এবং রাসায়নিক পরিষ্কারের ভূমিকা পালন করতে পারে।

বর্তমানে, পলিশিং শিট পরিষ্কার করার জন্য মেগাসোনিক ক্লিনিং পদ্ধতি একটি কার্যকর পদ্ধতি হিসেবে প্রতিষ্ঠিত হয়েছে।

 

৬. রোটারি স্প্রে পদ্ধতি:

রোটারি স্প্রে পদ্ধতি হলো এমন একটি পদ্ধতি যা যান্ত্রিক উপায়ে ওয়েফারকে উচ্চ গতিতে ঘোরানোর পাশাপাশি, ঘূর্ণন প্রক্রিয়া চলাকালীন ওয়েফারের পৃষ্ঠের উপর থেকে অশুদ্ধি দূর করার জন্য এর উপর ক্রমাগত তরল (উচ্চ-বিশুদ্ধ ডিআয়োনাইজড পানি বা অন্য কোনো পরিষ্কারক তরল) স্প্রে করে।

এই পদ্ধতিতে ওয়েফারের পৃষ্ঠের দূষক পদার্থকে স্প্রে করা তরলে দ্রবীভূত করা হয় (অথবা এর সাথে রাসায়নিকভাবে বিক্রিয়া ঘটিয়ে দ্রবীভূত করা হয়), এবং উচ্চ-গতির ঘূর্ণনের কেন্দ্রাতিগ প্রভাব ব্যবহার করে অশুদ্ধিযুক্ত তরলকে সময়মতো ওয়েফারের পৃষ্ঠ থেকে আলাদা করা হয়।

রোটারি স্প্রে পদ্ধতির সুবিধাগুলো হলো রাসায়নিক পরিষ্কারকরণ, ফ্লুইড মেকানিক্স ক্লিনিং এবং উচ্চ-চাপের স্ক্রাবিং। একই সাথে, এই পদ্ধতিটি শুকানোর প্রক্রিয়ার সাথেও যুক্ত করা যেতে পারে। একটি নির্দিষ্ট সময় ধরে ডিআয়োনাইজড ওয়াটার স্প্রে ক্লিনিং করার পর, জলের স্প্রে বন্ধ করে একটি স্প্রে গ্যাস ব্যবহার করা হয়। একই সাথে, কেন্দ্রাতিগ বল বাড়ানোর জন্য ঘূর্ণন গতি বাড়ানো যেতে পারে, যা ওয়েফারের পৃষ্ঠকে দ্রুত পানিশূন্য করে।

 

7.শুষ্ক রাসায়নিক পরিষ্কার

ড্রাই ক্লিনিং বলতে এমন এক পরিষ্কারকরণ প্রযুক্তিকে বোঝায় যেখানে কোনো দ্রবণ ব্যবহার করা হয় না।

বর্তমানে ব্যবহৃত ড্রাই ক্লিনিং প্রযুক্তিগুলোর মধ্যে রয়েছে: প্লাজমা ক্লিনিং প্রযুক্তি, গ্যাস ফেজ ক্লিনিং প্রযুক্তি, বিম ক্লিনিং প্রযুক্তি, ইত্যাদি।

ড্রাই ক্লিনিংয়ের সুবিধা হলো এটি একটি সহজ প্রক্রিয়া এবং এতে কোনো পরিবেশ দূষণ হয় না, কিন্তু এর খরচ বেশি এবং আপাতত এর ব্যবহারের সুযোগ খুব বেশি নয়।

 

১. প্লাজমা পরিষ্কারকরণ প্রযুক্তি:

ফটোরেজিস্ট অপসারণ প্রক্রিয়ায় প্রায়শই প্লাজমা ক্লিনিং ব্যবহার করা হয়। প্লাজমা রিঅ্যাকশন সিস্টেমে অল্প পরিমাণে অক্সিজেন প্রবেশ করানো হয়। একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে অক্সিজেন প্লাজমা তৈরি করে, যা দ্রুত ফটোরেজিস্টকে জারিত করে একটি উদ্বায়ী গ্যাসীয় অবস্থায় পরিণত করে এবং নিষ্কাশিত হয়।

এই পরিষ্কারকরণ প্রযুক্তির সুবিধা হলো এর সহজ পরিচালনা, উচ্চ কার্যকারিতা, পৃষ্ঠতল পরিষ্কার থাকা, কোনো আঁচড় না পড়া এবং এটি ডিগামিং প্রক্রিয়ায় পণ্যের গুণমান নিশ্চিত করতে সহায়ক। অধিকন্তু, এতে অ্যাসিড, ক্ষার এবং জৈব দ্রাবক ব্যবহৃত হয় না এবং বর্জ্য নিষ্কাশন ও পরিবেশ দূষণের মতো কোনো সমস্যা নেই। তাই, এটি মানুষের কাছে ক্রমশ সমাদৃত হচ্ছে। তবে, এটি কার্বন এবং অন্যান্য অনুদ্বায়ী ধাতু বা ধাতব অক্সাইডের অপদ্রব্য অপসারণ করতে পারে না।

 

২. গ্যাসীয় পর্যায় পরিশোধন প্রযুক্তি:

গ্যাসীয় দশা পরিষ্কারকরণ বলতে এমন একটি পরিষ্কারকরণ পদ্ধতিকে বোঝায়, যেখানে অশুদ্ধি অপসারণের উদ্দেশ্য সাধনের জন্য ওয়েফারের পৃষ্ঠতলে থাকা দূষিত পদার্থের সাথে বিক্রিয়া ঘটাতে তরল প্রক্রিয়ার সংশ্লিষ্ট পদার্থের গ্যাসীয় সমতুল্য রূপ ব্যবহার করা হয়।

উদাহরণস্বরূপ, CMOS প্রক্রিয়ায়, ওয়েফার পরিষ্কার করার জন্য অক্সাইড অপসারণ করতে গ্যাসীয় HF এবং জলীয় বাষ্পের মিথস্ক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। সাধারণত, জলযুক্ত HF প্রক্রিয়ার সাথে একটি কণা অপসারণ প্রক্রিয়াও করতে হয়, কিন্তু গ্যাসীয় HF ক্লিনিং প্রযুক্তি ব্যবহারে পরবর্তী কোনো কণা অপসারণ প্রক্রিয়ার প্রয়োজন হয় না।

জলীয় HF প্রক্রিয়ার তুলনায় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সুবিধাগুলো হলো অনেক কম HF রাসায়নিক ব্যবহার এবং উচ্চতর পরিশোধন দক্ষতা।

 

আরও আলোচনার জন্য সারা বিশ্ব থেকে আগত সকল গ্রাহককে আমাদের এখানে আসার জন্য স্বাগত জানাই!

https://www.vet-china.com/

https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/

https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/

https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j