কেন একটি আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেট ক্লিনরুমের অতিরিক্ত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং প্রয়োজন?

আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলির সাধারণত একটি প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি থাকে 1×10⁷ Ω·cm এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় 5G RF পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ার, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস এবং বেস স্টেশন উপাদান। পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলির বিপরীতে, আধা-পরিবাহী সাবস্ট্রেটগুলি তাদের উচ্চ বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের কারণে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সঞ্চয়ের প্রতি ভিন্ন প্রতিক্রিয়া দেখায়।

অতএব, আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেট উত্পাদনের জন্য ডিজাইন করা একটি ক্লিনরুমের জন্য কেবল প্রচলিত দূষণ নিয়ন্ত্রণই নয়, অতিরিক্ত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং ব্যবস্থা প্রয়োজন যাতে প্রক্রিয়া স্থিতিশীলতা এবং ডিভাইসের ফলন নিশ্চিত করা যায়।

1. আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সংবেদনশীলতার উৎস

আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি ভ্যানাডিয়াম কম্পেনসেশন ডোপিং বা অভ্যন্তরীণ ত্রুটি কম্পেনসেশন প্রক্রিয়া এর মাধ্যমে উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা অর্জন করে। গভীর-স্তরের অপদ্রব্য এবং স্ফটিক ত্রুটির ঘনত্ব এবং বিতরণ সরাসরি সাবস্ট্রেট জুড়ে প্রতিরোধ ক্ষমতার অভিন্নতাকে প্রভাবিত করে।

প্রক্রিয়াকরণ এবং পরিদর্শনের সময়, সাবস্ট্রেটগুলি চারপাশের পরিবেশ দ্বারা উত্পন্ন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রগুলির সংস্পর্শে আসে। এই বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রগুলি আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটের মধ্যে চার্জ পুনর্বণ্টন ঘটাতে পারে।

একটি ক্লিনরুমের ভিতরে সম্ভাব্য ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক উৎসগুলির মধ্যে রয়েছে:

• পরিবর্তনশীল-ফ্রিকোয়েন্সি ড্রাইভ (VFD)
• মোটর এবং গতি-নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা
• ফ্যান ফিল্টার ইউনিট (FFU)
• আয়োনাইজার
• আলোর ব্যালাস্ট
• ওয়্যারলেস যোগাযোগ ডিভাইস

এই উৎসগুলি 50 Hz পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষেত্র থেকে GHz-স্তরের RF সংকেত।

পরিবর্তনশীল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রগুলির সংস্পর্শে এলে, প্ররোচিত চার্জ এবং স্থানীয় কারেন্ট প্রভাব সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠ বৈদ্যুতিক সম্ভাবনাকে পরিবর্তন করতে পারে।

সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের সম্ভাবনার পরিবর্তনগুলি ডাউনস্ট্রিম সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াগুলিকে প্রভাবিত করতে পারে:

• ফটোলিথোগ্রাফি:
  আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলি ফটোরেসিস্ট কোটিংয়ের জন্য বাহক হিসাবে কাজ করে। অসম পৃষ্ঠের সম্ভাবনা ফটোরেসিস্ট স্প্রেডিং আচরণকে প্রভাবিত করতে পারে, যার ফলে কোটিংয়ের পুরুত্বে ভিন্নতা দেখা দেয়।
• কেমিক্যাল মেকানিক্যাল প্ল্যানারাইজেশন (CMP):
  পৃষ্ঠের সম্ভাবনার ভিন্নতা ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা শোষণ এবং সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের সাথে স্লারির মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করতে পারে, পলিশিংয়ের অভিন্নতাকে প্রভাবিত করে।
• পরিদর্শন প্রক্রিয়া:
  ইলেকট্রন-বিম এবং আয়ন-বিম পরিদর্শন সিস্টেমগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক গোলযোগের প্রতি সংবেদনশীল। পৃষ্ঠের সম্ভাবনার ওঠানামা চিত্র নির্ভুলতা এবং পরিমাপের স্থিতিশীলতা হ্রাস করতে পারে।

2. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং এলাকার নির্বাচন

একটি আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেট ক্লিনরুমের পুরো সুবিধা জুড়ে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিংয়ের প্রয়োজন হয় না। শিল্ডিংয়ের প্রয়োজনীয়তা নির্ধারণ করা উচিত:

• সাবস্ট্রেট এক্সপোজার শর্ত
• প্রক্রিয়া সংবেদনশীলতা
• সরঞ্জাম ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সংবেদনশীলতা

যখন সাবস্ট্রেটগুলি সিল করা ওয়েফার ক্যারিয়ারের ভিতরে থাকে, তখন ক্যারিয়ারগুলি নিজেরাই একটি নির্দিষ্ট স্তরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সুরক্ষা প্রদান করে।

ওয়েফার ক্যারিয়ার ব্যবহার করতে পারে:

• পরিবাহী পলিমার উপকরণ
• ধাতু-প্রলেপযুক্ত পলিমার কাঠামো

ক্যারিয়ার হাউজিং বৈদ্যুতিকভাবে গ্রাউন্ডেড হওয়া উচিত।

তবে, একবার সাবস্ট্রেটগুলি ক্যারিয়ার থেকে সরানো হলে এবং সরাসরি ক্লিনরুম পরিবেশের সংস্পর্শে এলে, ক্লিনরুম শিল্ডিং কাঠামো দ্বারা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সুরক্ষা প্রদান করতে হবে।

নিম্নলিখিত এলাকাগুলিতে অগ্রাধিকার ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং প্রয়োজন:

ফটোলিথোগ্রাফি এলাকা

ফটোরিসিস্ট কোটিংয়ের পরে, সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠ বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার ভিন্নতার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল হয়ে ওঠে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং কোটিংয়ের অভিন্নতা এবং লিথোগ্রাফির নির্ভুলতা বজায় রাখতে সহায়তা করে।

CMP এলাকা

স্থির স্লারি আচরণ এবং পলিশিংয়ের ধারাবাহিকতা বজায় রাখার জন্য পৃষ্ঠের সম্ভাবনার নিয়ন্ত্রণ গুরুত্বপূর্ণ।

পরিদর্শন এলাকা

ইলেকট্রন-বিম এবং আয়ন-বিম পরিদর্শন সরঞ্জামগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। স্বাধীন শিল্ডিং সুরক্ষা সুপারিশ করা হয়।

তুলনায়, সাবস্ট্রেট স্টোরেজ এলাকা এবং স্থানান্তর করিডোরগুলিতে সাধারণত কম শিল্ডিংয়ের প্রয়োজনীয়তা থাকে কারণ সাবস্ট্রেটগুলি পরিবহন এবং স্টোরেজের সময় ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক-শিল্ডেড ক্যারিয়ারের ভিতরে থাকে।

3. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং স্তর নকশা

ক্লিনরুম ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং কাঠামো সাধারণত ব্যবহার করে:

• ধাতব প্লেট
• ধাতব জাল স্তর
• এমবেডেড পরিবাহী শিল্ডিং কাঠামো

দেয়াল, সিলিং এবং মেঝেগুলির ভিতরে ইনস্টল করা।

সাধারণ শিল্ডিং উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে:

• তামার ফয়েল
• গ্যালভানাইজড ইস্পাত শীট
• স্টেইনলেস স্টিল প্লেট

শিল্ডিং উপাদানের পুরুত্ব এবং কাঠামো প্রয়োজনীয় শিল্ডিং কার্যকারিতা অনুসারে নির্ধারিত হয়।

লক্ষ্য শিল্ডিং কার্যকারিতা

শিল্ডিং কর্মক্ষমতা বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরের জন্য নির্দিষ্ট করা উচিত:

লক্ষ্য মানগুলি এই তথ্যের উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয় যে নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এক্সপোজার প্রক্রিয়া ফলনকে প্রভাবিত করার জন্য পর্যাপ্ত প্ররোচিত চার্জ তৈরি করতে পারে কিনা।

শিল্ডিং স্তরের বৈদ্যুতিক ধারাবাহিকতা

শিল্ডিং কাঠামোকে অবশ্যই অবিচ্ছিন্ন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বজায় রাখতে হবে।

প্রয়োজনীয়তাগুলির মধ্যে রয়েছে:

• শিল্ডিং প্যানেলের জয়েন্টগুলিতে পরিবাহী গ্যাসকেট বা পরিবাহী আঠালো টেপ ব্যবহার করা উচিত।
• ওভারল্যাপিং প্রস্থ ≥50 মিমি হওয়া উচিত।
• শিল্ডিং কাঠামোর খোলা অংশে ওয়েভগাইড ভেন্টিলেশন উইন্ডো ব্যবহার করা উচিত।
• দরজাগুলিতে পরিবাহী সিলিং স্ট্রিপ লাগানো উচিত।
• বন্ধ অবস্থায় ডোর ফ্রেম এবং সিলিং স্ট্রিপগুলি অবশ্যই সম্পূর্ণ-পরিধি বৈদ্যুতিক যোগাযোগ বজায় রাখতে হবে।

গ্রাউন্ডিং নকশা

শিল্ডিং স্তর গ্রহণ করা উচিত একক-বিন্দু গ্রাউন্ডিং।

প্রস্তাবিত গ্রাউন্ডিং শর্তাবলী:

• নিম্ন-প্রতিরোধ গ্রাউন্ডিং সিস্টেম
• গ্রাউন্ড প্রতিরোধ ≤ 1 Ω

একাধিক গ্রাউন্ডিং পয়েন্ট গ্রাউন্ড লুপ তৈরি করতে পারে। গ্রাউন্ড লুপের মধ্যে প্ররোচিত কারেন্টগুলি গৌণ চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করতে পারে, সামগ্রিক শিল্ডিং কার্যকারিতা হ্রাস করে।

4. ক্লিনরুমের ভিতরে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক দূষণ উৎসের ব্যবস্থাপনা

ক্লিনরুমের ভিতরে বৈদ্যুতিক সরঞ্জামগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের একটি প্রধান উৎস।

সম্ভাব্য EMI উৎসগুলির মধ্যে রয়েছে:

• FFU মোটর
• আয়োনাইজার
• ওয়েফার স্থানান্তর মোটর
• আলোর ব্যালাস্ট

শিল্ডেড এলাকার ভিতরে ইনস্টল করা সরঞ্জামগুলির ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নির্গমন মূল্যায়ন করা উচিত।

প্রস্তাবিত সরঞ্জাম নির্বাচন:

FFU সিস্টেম

ব্যবহার করুন ব্রাশবিহীন ডিসি মোটরAC মোটরগুলির পরিবর্তে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নির্গমন কমাতে।

আয়োনাইজার

পালসড এসি আয়োনাইজারগুলির পরিবর্তে স্থিতিশীল ডিসি আয়োনাইজার ব্যবহার করুন, যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক নয়েজ তৈরি করতে পারে।

আলোর ব্যবস্থা

ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প ব্যালাস্ট দ্বারা উত্পন্ন পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি চৌম্বক ক্ষেত্রগুলি কমাতে ডিসি ড্রাইভার সহ এলইডি আলো ব্যবহার করুন।

সরঞ্জাম গ্রাউন্ডিং এবং কেবল শিল্ডিং

সরঞ্জাম ধাতব ঘের অবশ্যই গ্রাউন্ডেড হতে হবে।

সঠিক গ্রাউন্ডিং:

• সরঞ্জামের পৃষ্ঠ থেকে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বিকিরণ হ্রাস করে
• ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জ সঞ্চয় প্রতিরোধ করে

প্রস্তাবিত কেবল ব্যবস্থাপনা:

• পাওয়ার কেবল: উভয় প্রান্ত গ্রাউন্ডেড সহ শিল্ডেড কেবল
• সিগন্যাল কেবল: একক-প্রান্ত গ্রাউন্ডিং সহ টুইস্টেড-পেয়ার শিল্ডেড কেবল

5. ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক নিয়ন্ত্রণ এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিংয়ের মধ্যে সমন্বয়

আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সঞ্চয় ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিংয়ের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে যুক্ত।

পৃষ্ঠের ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জগুলি স্থানীয় বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করতে পারে। বাহ্যিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্রগুলির সাথে মিলিত হলে, এই প্রভাবগুলি পৃষ্ঠের সম্ভাবনার অসমতা বাড়াতে পারে।

আয়োনাইজার এবং শিল্ডিং সমন্বয়

শিল্ডেড এলাকার ভিতরে আয়োনাইজারগুলি অবশ্যই শিল্ডিং গ্রাউন্ডিং সিস্টেমের সাথে একসাথে ডিজাইন করতে হবে।

আয়োনাইজারগুলি আয়ন জোড়া তৈরি করে যা পৃষ্ঠের চার্জকে নিরপেক্ষ করে। এই প্রক্রিয়ার সময়, শিল্ডিং কাঠামোর দিকে আয়নের চলাচল ছোট কারেন্ট তৈরি করতে পারে।

যদিও এই কারেন্টগুলি সাধারণত গ্রাউন্ডিং সিস্টেমে পরিমাপযোগ্য ভোল্টেজ ড্রপ তৈরি করে না, আয়োনাইজার স্থাপন নিশ্চিত করা উচিত:

• সাবস্ট্রেট হ্যান্ডলিং এলাকার সম্পূর্ণ আয়ন কভারেজ
• শিল্ডিং পৃষ্ঠের দিকে সরাসরি আয়ন বায়ুপ্রবাহ নেই

একীভূত গ্রাউন্ডিং সিস্টেম

নিম্নলিখিত গ্রাউন্ডিং সিস্টেমগুলি একটি সাধারণ গ্রাউন্ডিং নেটওয়ার্ক ভাগ করা উচিত:

• ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং গ্রাউন্ডিং
• সরঞ্জাম গ্রাউন্ডিং
• ESD সুরক্ষা গ্রাউন্ডিং
• ক্লিনরুম ইকুইপোটেনশিয়াল গ্রাউন্ডিং

স্বাধীন গ্রাউন্ডিং সিস্টেমের মধ্যে সম্ভাব্য পার্থক্য গ্রাউন্ড কারেন্ট তৈরি করতে পারে। এই কারেন্টগুলি শিল্ডিং কাঠামোর ভিতরে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করতে পারে এবং শিল্ডিং কর্মক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।

6. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং কার্যকারিতা যাচাইকরণ

ইনস্টলেশনের পরে, শিল্ডিং সিস্টেমকে অবশ্যই ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং কার্যকারিতা পরীক্ষা করতে হবে।

পরীক্ষার ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা অন্তর্ভুক্ত করা উচিত:

• পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি চৌম্বক ক্ষেত্র
• RF বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র
• মাইক্রোওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সি

পরিমাপ পয়েন্টগুলিতে অন্তর্ভুক্ত করা উচিত:

• শিল্ডিং প্যানেলের জয়েন্ট
• দরজার ফাঁক
• খোলার এলাকা
• গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়া অবস্থান

পরীক্ষার পদ্ধতি

শিল্ডিং কার্যকারিতা পরীক্ষার মান অনুযায়ী:

1. একটি ট্রান্সমিটিং অ্যান্টেনা শিল্ডেড এলাকার বাইরে স্থাপন করা হয়।
2. একটি রিসিভিং অ্যান্টেনা ভিতরে একাধিক পয়েন্টে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড শক্তি পরিমাপ করে।
3. লক্ষ্য শিল্ডিং স্তর পূরণ করতে ব্যর্থ স্থানগুলি চিহ্নিত এবং শক্তিশালী করা হয়।
4. উন্নতির পরে যাচাইকরণ পরীক্ষা করা হয়।

পর্যায়ক্রমিক পুনঃপরীক্ষা

শিল্ডিং কার্যকারিতা সময়ের সাথে সাথে হ্রাস পায়:

• পরিবাহী গ্যাসকেটের বার্ধক্য
• দরজার সিলের স্থিতিস্থাপকতা হারানো
• জয়েন্টগুলির যান্ত্রিক অবক্ষয়

পুনঃপরীক্ষার চক্র নির্ধারণ করা উচিত:

• সাবস্ট্রেট ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সংবেদনশীলতা
• শিল্ডিং উপাদান বার্ধক্য বৈশিষ্ট্য

সাধারণ ফ্রিকোয়েন্সি:

প্রতি 1-2 বছরে একবার

7. ক্লিনরুম জোনিং এবং শিল্ডিং প্রয়োজনীয়তা

8. উপসংহার

আধা-পরিবাহী SiC সাবস্ট্রেটগুলির উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা তাদের ক্লিনরুম পরিবেশে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সঞ্চয়ের প্রতি আরও সংবেদনশীল করে তোলে।

সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের সম্ভাবনার ভিন্নতা প্রভাবিত করতে পারে:

• ফটোরিসিস্ট কোটিংয়ের অভিন্নতা
• CMP পলিশিংয়ের স্থিতিশীলতা
• ইলেকট্রন-বিম পরিদর্শনের নির্ভুলতা

অতএব, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিংয়ের প্রয়োজনীয়তা প্রক্রিয়া সংবেদনশীলতা অনুসারে সংজ্ঞায়িত করা উচিত।

গুরুত্বপূর্ণ এলাকা যেমন:

• ফটোলিথোগ্রাফি অঞ্চল
• CMP এলাকা
• পরিদর্শন এলাকা

বিল্ডিং-স্তরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং কাঠামো অন্তর্ভুক্ত করা উচিত।

শিল্ডিং কার্যকারিতা লক্ষ্যগুলি পাওয়ার-ফ্রিকোয়েন্সি, আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ পরিসরের জন্য পৃথকভাবে নির্দিষ্ট করা উচিত। শিল্ডিং কাঠামোকে অবশ্যই বৈদ্যুতিক ধারাবাহিকতা বজায় রাখতে হবে এবং একক-বিন্দু গ্রাউন্ডিং গ্রহণ করতে হবে।

অভ্যন্তরীণ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক দূষণ উৎসগুলি সরঞ্জাম নির্বাচন, গ্রাউন্ডিং নকশা এবং কেবল শিল্ডিং ব্যবস্থাপনার মাধ্যমে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সুরক্ষা একটি সমন্বিত ব্যবস্থা হিসাবে ডিজাইন করতে হবে একটি সাধারণ গ্রাউন্ডিং নেটওয়ার্ক সহ। নির্মাণের পরে, শিল্ডিং কার্যকারিতা যাচাই করতে হবে এবং দীর্ঘমেয়াদী প্রক্রিয়া স্থিতিশীলতা এবং সেমিকন্ডাক্টর ফলন কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য পর্যায়ক্রমে পুনরায় পরীক্ষা করতে হবে।