ওয়েফার ক্লিনিং প্রসেস: সেমিকন্ডাক্টর ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে দূষণ নিয়ন্ত্রণের মূল কৌশল

দওয়েফার পরিষ্কারের প্রক্রিয়াসেমিকন্ডাক্টর এবং MEMS উৎপাদনের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ। তৈরির প্রতিটি পর্যায়ে, সিলিকন ওয়েফারগুলিকে অবশ্যই কণা, জৈব অবশিষ্টাংশ, ধাতব দূষক এবং অন্যান্য অবাঞ্ছিত পদার্থ থেকে মুক্ত রাখতে হবে যা ডিভাইসের কার্যকারিতা এবং ফলনকে আপস করতে পারে।

চ্যালেঞ্জটি কেবল দূষক অপসারণ করা নয়। পরিস্কার প্রক্রিয়া তাই করতে হবেওয়েফার পৃষ্ঠ বা স্তর ক্ষতি বা পরিবর্তন ছাড়া.

ওয়েফার পরিষ্কারের উদ্দেশ্য

ওয়েফার পরিষ্কারের প্রাথমিক উদ্দেশ্য অপসারণ করারাসায়নিক দূষক এবং কণা পদার্থওয়েফার পৃষ্ঠের অখণ্ডতা সংরক্ষণ করার সময়।

পৃষ্ঠটি অবশ্যই অবাঞ্ছিত রুক্ষ, ক্ষয় এবং পিটিং থেকে মুক্ত থাকতে হবে। এমনকি সামান্য পৃষ্ঠের ক্ষতি পরবর্তী প্রক্রিয়ার ধাপে আপস করতে পারে এবং পরিষ্কার প্রক্রিয়ার কার্যকারিতা কমিয়ে দিতে পারে।

ওয়েফার ফলনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে জড়িতত্রুটির ঘনত্ব, পৃষ্ঠের দূষণ এবং কণার সংখ্যা সহ। ত্রুটিগুলি কমাতে এবং ফলন উন্নত করার সবচেয়ে কার্যকর উপায়গুলির মধ্যে একটি হল দক্ষ ওয়েফার-ক্লিনিং প্রক্রিয়াগুলি কার্যকর করা যা দূষিত পদার্থগুলিকে ধারাবাহিকভাবে অপসারণ করতে সক্ষম।

যেহেতু সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি ক্রমাগত সঙ্কুচিত হতে থাকে, ক্রমবর্ধমান ছোট কণা অপসারণ আরও চ্যালেঞ্জিং-এবং আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে। সাবমাইক্রন কণাগুলি নির্মূল করা বিশেষভাবে কঠিন হতে পারে কারণ কণা এবং ওয়েফার পৃষ্ঠের মধ্যে শক্তিশালী ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শক্তি থাকতে পারে।

এটি উত্পাদন প্রক্রিয়া জুড়ে সুনির্দিষ্ট পৃষ্ঠের কন্ডিশনার এবং দূষণ নিয়ন্ত্রণ অপরিহার্য করে তোলে।

ওয়েফার পরিষ্কারের কৌশল

ওয়েফার ক্লিনিংয়ে ব্যবহৃত অনেক মৌলিক রসায়ন গত কয়েক দশক ধরে মৌলিকভাবে একই রকম রয়েছে। দআরসিএ পরিষ্কারের প্রক্রিয়া, যা হাইড্রোজেন পারক্সাইড, অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইড, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড এবং ডিওনাইজড জলের সংমিশ্রণের উপর নির্ভর করে, একটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত পদ্ধতি হিসাবে রয়ে গেছে।

যা উল্লেখযোগ্যভাবে বিবর্তিত হয়েছে তা হল এই রসায়নগুলিকে যেভাবে প্রয়োগ করা হয় এবং নতুন পরিচ্ছন্নতার প্রযুক্তির সাথে একত্রিত করা হয়, যার মধ্যে রয়েছেওজোন পরিষ্কার এবং মেগাসনিক পরিষ্কার.

আধুনিক ইন্টিগ্রেটেড-সার্কিট ম্যানুফ্যাকচারিং ডিভাইসের আর্কিটেকচার এবং প্রয়োগের উপর নির্ভর করে প্রচুর পরিমাণে অত্যন্ত নিয়ন্ত্রিত প্রক্রিয়ার ধাপ জড়িত। বেশিরভাগ প্রক্রিয়া সম্পূর্ণ ওয়েফারে সঞ্চালিত হয় এটি পৃথক চিপগুলিতে কাটার আগে।

পরিচ্ছন্নতা এবং পৃষ্ঠ-কন্ডিশনিং পদক্ষেপগুলি সামগ্রিক উত্পাদন প্রবাহের একটি উল্লেখযোগ্য অংশের জন্য দায়ী - প্রায়প্রক্রিয়ার 20% ধাপকিছু ম্যানুফ্যাকচারিং স্কিমে- প্রক্রিয়া স্থায়িত্ব এবং চূড়ান্ত ডিভাইসের ফলন উভয়ের জন্য ওয়েফার পরিষ্কারের গুরুত্ব তুলে ধরে।

আরসিএ ক্লিন

মূলত দ্বারা উন্নতআরসিএ কর্পোরেশন, আরসিএ পরিষ্কারের প্রক্রিয়াটি সিলিকন ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে দূষক অপসারণের জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল, বিশেষ করে জৈব অবশিষ্টাংশ এবং কণা।

একটি সাধারণ RCA ফর্মুলেশন এর সংমিশ্রণ ব্যবহার করেডিওনাইজড জল, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং অ্যামোনিয়াম হাইড্রক্সাইড. পরিষ্কারের রসায়ন জৈব দূষণ অপসারণে অত্যন্ত কার্যকর এবং সিলিকন পৃষ্ঠে একটি পাতলা অক্সাইড স্তর তৈরি করে।

আধুনিক সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, RCA প্রক্রিয়াটিকে সাধারণত দুটি প্রাথমিক পরিচ্ছন্নতার ধাপে ভাগ করা হয়:স্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 1 (SC1)এবংস্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 2 (SC2).

স্ট্যান্ডার্ড ক্লিন 1 এবং 2 (SC1 এবং SC2)

SC1একটি APM সমাধান ব্যবহার করে—সাধারণত একটি মিশ্রণঅ্যামোনিয়াম হাইড্রোক্সাইড, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং জল. এর প্রাথমিক কাজ হল জৈব অবশিষ্টাংশ অপসারণ করা এবং ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে কণা দূষণ।

SC1 পরিষ্কারের সময়, ওয়েফার পৃষ্ঠে একটি পাতলা সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তর তৈরি হতে পারে। কিছু ধাতব দূষক থাকতে পারে এবং পরবর্তী পরিচ্ছন্নতার পর্যায়গুলিতে পরবর্তীতে সমাধান করা হয়।

SC2একটি HPM সমাধান ব্যবহার করে, সাধারণত গঠিতহাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং ডিওনাইজড জল. এই পদক্ষেপটি অবশিষ্টাংশ অপসারণের জন্য বিশেষভাবে কার্যকরআয়নিক এবং ধাতব দূষক, দূষণ সহ যা SC1 প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রবর্তিত বা প্রকাশিত হতে পারে।

SC2 এছাড়াও রাসায়নিকভাবে নিষ্ক্রিয় অবস্থায় ওয়েফার পৃষ্ঠকে ছেড়ে যেতে পারে, যা পরবর্তী দূষণের ঝুঁকি কমাতে সাহায্য করে।

একসাথে, SC1 এবং SC2 একটি সু-প্রতিষ্ঠিত পরিচ্ছন্নতার ক্রম সরবরাহ করে যা পরবর্তী বানোয়াট পদক্ষেপগুলির জন্য সিলিকন ওয়েফারকে প্রস্তুত করে।

পিরানহা এচ ক্লিন

পিরানহা পরিষ্কার করা, পিরানহা দ্রবণ পরিষ্কার হিসাবেও পরিচিত, যখন জৈব দূষণের আক্রমণাত্মক অপসারণের প্রয়োজন হয় তখন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

প্রক্রিয়াটি অপসারণের জন্য বিশেষভাবে কার্যকরফটোরেসিস্ট এবং অন্যান্য একগুঁয়ে জৈব অবশিষ্টাংশওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে।

একটি সাধারণভাবে ব্যবহৃত ফর্মুলেশন গঠিততিন ভাগ সালফিউরিক অ্যাসিড এবং এক ভাগ 30% হাইড্রোজেন পারক্সাইড, যদিও কিছু প্রক্রিয়ার রেসিপি উচ্চতর সালফিউরিক-অ্যাসিড অনুপাত ব্যবহার করে, যেমন4:1 বা এমনকি 7:1.

মিশ্রণটি একটি শক্তিশালী অক্সিডাইজিং এজেন্ট হিসাবে কাজ করে। এটি বেশিরভাগ জৈব পদার্থকে সরিয়ে দেয় এবং অনেকগুলি ওয়েফার পৃষ্ঠকে হাইড্রোক্সিলেট করতে পারে, সেগুলিকে আরও বেশি করে তোলেহাইড্রোফিলিকএবং পরবর্তী জলীয় প্রক্রিয়াকরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

যাইহোক, পিরানহা রসায়ন অত্যন্ত ক্ষয়কারী এবং এক্সোথার্মিক, তাই সমাধানটি অবশ্যই শক্তভাবে নিয়ন্ত্রিত প্রক্রিয়ার অবস্থার অধীনে প্রস্তুত এবং পরিচালনা করতে হবে।

পিরানহা পরিচ্ছন্নতার কাজও করা যেতে পারেউত্তপ্ত কোয়ার্টজ ট্যাংক, যেখানে তাপমাত্রা এবং রাসায়নিক ঘনত্ব উভয়ই পরিষ্কার এবং এচিং আচরণের উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে।

এই কারণে, প্রক্রিয়া অভিন্নতা বজায় রাখার জন্য রাসায়নিক ঘনত্ব, তাপমাত্রা, এক্সপোজার সময় এবং সরঞ্জামের অবস্থার সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ অপরিহার্য।

প্রি-ডিফিউশন ক্লিনিং

প্রাক-প্রসারণ পরিষ্কারসিলিকন ওয়েফার উত্পাদনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পরিচ্ছন্নতার পর্যায়গুলির মধ্যে একটি।

এই পরিষ্কারের পদক্ষেপটি তৈরির সময় বেশ কয়েকবার পুনরাবৃত্তি হতে পারে এবং সেইজন্য উল্লেখযোগ্য সরঞ্জামের ক্ষমতা এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। এটি সাধারণত ওয়েফারগুলি প্রবেশ করার আগে অবিলম্বে সঞ্চালিত হয়প্রসারণ চুল্লি.

প্রাথমিক উদ্দেশ্যগুলি হ্রাস করাকণা এবং ধাতব দূষণউচ্চ থ্রুপুট বজায় রাখা এবং চমৎকার এচ অভিন্নতা অর্জন করার সময়।

দূষণের ধরন এবং ঘনত্বের উপর নির্ভর করে, উপরে বর্ণিত পরিষ্কারের পদ্ধতিগুলির সাথে সম্পর্কিত সমাধানগুলি সহ আক্রমণাত্মক পরিষ্কারের রসায়নের সংমিশ্রণ ব্যবহার করা যেতে পারে।

প্রি-ডিফিউশন পরিষ্কার করা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ কারণ উচ্চ-তাপমাত্রার প্রসারণের সময় ওয়েফার পৃষ্ঠে অবশিষ্ট দূষকগুলি সিলিকনে চালিত হতে পারে।

এই ধরনের দূষণ হতে পারেঅপ্রত্যাশিত বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য, ডিভাইসের ত্রুটি এবং সেমিকন্ডাক্টরের গুণমান বা ফলন হ্রাস.

অন্য কথায়, উচ্চ-তাপমাত্রার প্রসারণ প্রক্রিয়ায় প্রবেশের আগে ওয়েফারকে অবশ্যই ব্যতিক্রমীভাবে পরিষ্কার হতে হবে কারণ পরিষ্কারের পর্যায়ে টিকে থাকা দূষণ পরবর্তীতে আরও গুরুতর সমস্যা হয়ে উঠতে পারে।

মেগাসনিক ক্লিনিং

সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব্রিকেশন সুবিধা এবং গবেষণা ল্যাবরেটরিগুলির জন্য অত্যন্ত কঠোর দূষণ-নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি প্রয়োজন। প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠ পরিচ্ছন্নতা অর্জন করতে, নির্মাতারা সাধারণত একত্রিত হয়যান্ত্রিক পরিষ্কার, ভেজা রাসায়নিক প্রক্রিয়া এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি মেগাসনিক পরিষ্কার.

মেগাসনিক ক্লিনিং ক্লিনিং বাথের মধ্যে যান্ত্রিক প্রভাব এবং নিয়ন্ত্রিত ক্যাভিটেশন তৈরি করতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাকোস্টিক শক্তি ব্যবহার করে।

এই প্রক্রিয়াগুলি শুধুমাত্র আক্রমণাত্মক যান্ত্রিক যোগাযোগের উপর নির্ভর না করে ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে দূষিত পদার্থগুলিকে অপসারণ করতে সক্ষম মাইক্রোস্কোপিক শক্তি তৈরি করে।

মেগাসনিক পরিষ্কারের প্রধান সুবিধাগুলির মধ্যে একটি হল উভয়ই অপসারণ করার ক্ষমতাদূষিত ফিল্ম এবং সাবমাইক্রন কণা, সম্ভাব্য ব্যয়বহুল বা অত্যন্ত আক্রমনাত্মক রাসায়নিক চিকিত্সার উপর নির্ভরতা হ্রাস করার সময়।

যেহেতু ডিভাইসের মাত্রা সঙ্কুচিত হতে থাকে, মেগাসনিক প্রযুক্তি ওয়েফার-সারফেস অখণ্ডতা বজায় রেখে খুব ছোট কণা অপসারণের জন্য ক্রমবর্ধমান মূল্যবান হয়ে ওঠে।

ওজোন ক্লিনিং

ওজোন পরিষ্কার করাওয়েফার পৃষ্ঠ প্রস্তুতি এবং জৈব দূষণ অপসারণের জন্য আরেকটি উন্নত পদ্ধতি।

কিছু প্রচলিত পরিষ্কারের পদ্ধতির সাথে তুলনা করে, ওজোন-ভিত্তিক প্রক্রিয়াগুলি ওয়েফার পৃষ্ঠগুলি পরিষ্কার বা ফালা করার জন্য একটি দ্রুত এবং সম্ভাব্যভাবে আরও সাশ্রয়ী উপায় প্রদান করতে পারে।

উন্নত ওজোন ক্লিনিং সিস্টেমগুলি ব্যয়বহুল রাসায়নিক বিকারকগুলির ব্যবহার কমাতে পারে যখন প্রক্রিয়া দক্ষতা উন্নত করে এবং পরিবেশগতভাবে অবাঞ্ছিত বর্জ্য প্রবাহ হ্রাস করে।

একটি সাধারণ প্রক্রিয়ায়,deionized (DI) জলওয়েফারটি ওজোন ট্রিটমেন্ট চেম্বারে প্রবেশের আগে অজৈব দূষক অপসারণ করতে ওয়েফার ধুয়ে ফেলা এবং শুকানোর সময় ব্যবহার করা হয়।

ওজোন তখন অবশিষ্ট জৈব পদার্থের সাথে বিক্রিয়া করে এবং সেগুলোকে সহজতর পণ্যে জারিত করে, প্রাথমিকভাবেকার্বন ডাই অক্সাইড এবং জল.

ফলাফল উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস স্তর সঙ্গে একটি ওয়েফার পৃষ্ঠকণা, জৈব দূষণ, এবং অবশিষ্ট আর্দ্রতা ট্রেস, একটি স্থিতিশীল হাইড্রোফিলিক পৃষ্ঠের অবস্থা বজায় রাখার সময়।

কার্যকর জৈব অপসারণ, রাসায়নিক খরচ হ্রাস এবং উন্নত পরিবেশগত কর্মক্ষমতার এই সমন্বয় ওজোন পরিষ্কারকে উন্নত ওয়েফার-প্রসেসিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি ক্রমবর্ধমান আকর্ষণীয় বিকল্প করে তোলে।

কেন ওয়েফার পরিষ্কারের বিষয়

ওয়েফার পরিষ্কারকে প্রায়শই একটি সহায়ক প্রক্রিয়া হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তবে এর প্রভাব সমগ্র সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন চক্র জুড়ে প্রসারিত হয়।

একটি খারাপভাবে নিয়ন্ত্রিত পরিষ্কারের পদক্ষেপ পৃষ্ঠের ত্রুটিগুলি প্রবর্তন করতে পারে, কণা বা ধাতুগুলিকে পিছনে ফেলে দিতে পারে, পৃষ্ঠের রসায়ন পরিবর্তন করতে পারে বা পরবর্তী প্রক্রিয়াগুলির সামঞ্জস্যকে প্রভাবিত করতে পারে। ডিভাইসের জ্যামিতি ছোট হওয়ার সাথে সাথে এই ত্রুটিগুলির সহনশীলতা ক্রমশ সীমিত হয়ে যায়।

এই কারণেই আধুনিক ওয়েফার পরিষ্কার করা আর কেবল একটি ওয়েফারকে "পরিষ্কার" করার বিষয়ে নয়।

এটা অর্জন সম্পর্কেপৃষ্ঠের অখণ্ডতা, প্রক্রিয়া অভিন্নতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা সংরক্ষণ করার সময় সুনির্দিষ্ট দূষণ নিয়ন্ত্রণ.

ঐতিহ্যগত RCA এবং পিরানহা পরিষ্কার থেকে SC1/SC2, প্রাক-প্রসারণ পরিষ্কার, মেগাসনিক সিস্টেম এবং ওজোন-ভিত্তিক প্রক্রিয়া, প্রতিটি কৌশল একটি ভিন্ন দূষণ চ্যালেঞ্জকে মোকাবেলা করে।

সবচেয়ে কার্যকর ওয়েফার-ক্লিনিং কৌশলটি শেষ পর্যন্ত নির্ভর করেদূষণকারীর ধরন, ওয়েফার উপাদান, প্রক্রিয়া পর্যায়, পৃষ্ঠের অবস্থা, রাসায়নিক সামঞ্জস্যতা, তাপমাত্রা এবং প্রয়োজনীয় পরিচ্ছন্নতার স্তর.

সেমিকন্ডাক্টর এবং MEMS নির্মাতাদের জন্য, সঠিক পরিচ্ছন্নতার প্রযুক্তি নির্বাচন করা—এবং সেই প্রক্রিয়ার প্রতিটি পরামিতি নিয়ন্ত্রণ করা—ওয়েফারের গুণমান বজায় রাখা এবং ধারাবাহিক উৎপাদন ফলন অর্জনের জন্য অপরিহার্য।