সিলিকন ওয়েফার সিএমপি পলিশিং স্লারি কি?

সিলিকন ওয়েফার সিএমপি (কেমিক্যাল মেকানিক্যাল প্লানারাইজেশন) পলিশিং স্লারি সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। এটি নিশ্চিত করতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে যে সিলিকন ওয়েফারগুলি - যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ICs) এবং মাইক্রোচিপগুলি তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় - উত্পাদনের পরবর্তী ধাপগুলির জন্য প্রয়োজনীয় মসৃণতার সঠিক স্তরে পালিশ করা হয়৷ এই নিবন্ধে, আমরা ভূমিকা অন্বেষণ করবেসিএমপি স্লারিসিলিকন ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণে, এর গঠন, এটি কীভাবে কাজ করে এবং কেন এটি অর্ধপরিবাহী শিল্পের জন্য অপরিহার্য।

সিএমপি পলিশিং কি?

আমরা সিএমপি স্লারির সুনির্দিষ্ট বিষয়গুলিতে ডুব দেওয়ার আগে, সিএমপি প্রক্রিয়া নিজেই বোঝা অপরিহার্য। সিএমপি হল রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক প্রক্রিয়ার সংমিশ্রণ যা সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠকে প্লানারাইজ (মসৃণ) করতে ব্যবহৃত হয়। এই প্রক্রিয়াটি নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ যে ওয়েফারটি ত্রুটিমুক্ত এবং একটি অভিন্ন পৃষ্ঠ রয়েছে, যা পরবর্তীতে পাতলা ফিল্ম এবং অন্যান্য প্রক্রিয়া যা সমন্বিত সার্কিটের স্তরগুলি তৈরি করে জমার জন্য প্রয়োজনীয়।

সিএমপি পলিশিং সাধারণত একটি ঘূর্ণায়মান প্ল্যাটেনে করা হয়, যেখানে একটি সিলিকন ওয়েফার জায়গায় রাখা হয় এবং একটি ঘূর্ণায়মান পলিশিং প্যাডের বিরুদ্ধে চাপ দেওয়া হয়। প্রক্রিয়া চলাকালীন ওয়েফারে স্লারি প্রয়োগ করা হয় যান্ত্রিক ঘর্ষণ এবং ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে উপাদান অপসারণের জন্য প্রয়োজনীয় রাসায়নিক বিক্রিয়া উভয়ের সুবিধার্থে।

CMP পলিশিং স্লারি হল ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা এবং রাসায়নিক এজেন্টগুলির একটি সাসপেনশন যা কাঙ্ক্ষিত ওয়েফার পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য একসাথে কাজ করে। সিএমপি প্রক্রিয়া চলাকালীন পলিশিং প্যাডে স্লারি প্রয়োগ করা হয়, যেখানে এটি দুটি প্রাথমিক কাজ করে:

• যান্ত্রিক ঘর্ষণ: স্লারিতে ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণাগুলি ওয়েফারের পৃষ্ঠের কোনো অপূর্ণতা বা অনিয়মকে শারীরিকভাবে পিষে ফেলে।
• রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া: স্লারিতে থাকা রাসায়নিক এজেন্টগুলি পৃষ্ঠের উপাদান পরিবর্তন করতে সাহায্য করে, এটি অপসারণ করা সহজ করে, পলিশিং প্যাডের পরিধান হ্রাস করে এবং প্রক্রিয়াটির সামগ্রিক দক্ষতা উন্নত করে।

সিলিকন ওয়েফার সিএমপি স্লারির মূল উপাদান

সিএমপি স্লারির রচনাটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম ক্রিয়া এবং রাসায়নিক মিথস্ক্রিয়াগুলির নিখুঁত ভারসাম্য অর্জনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। মূল উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে:

1. ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা

ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণাগুলি স্লারির মূল উপাদান, যা পলিশিং প্রক্রিয়ার যান্ত্রিক দিকটির জন্য দায়ী। এই কণাগুলি সাধারণত অ্যালুমিনা (Al2O3), সিলিকা (SiO2), বা সেরিয়া (CeO2) এর মতো উপাদান দিয়ে তৈরি। ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণার আকার এবং ধরন প্রয়োগ এবং পালিশ করা ওয়েফার প্রকারের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। কণার আকার সাধারণত 50 এনএম থেকে বেশ কয়েকটি মাইক্রোমিটারের মধ্যে থাকে।

• অ্যালুমিনা-ভিত্তিক স্লারিপ্রায়শই মোটা মসৃণ করার জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন প্রাথমিক প্ল্যানারাইজেশন পর্যায়ে।
• সিলিকা ভিত্তিক স্লারিসূক্ষ্ম পলিশিংয়ের জন্য পছন্দ করা হয়, বিশেষ করে যখন খুব মসৃণ এবং ত্রুটিমুক্ত পৃষ্ঠের প্রয়োজন হয়।
• Ceria-ভিত্তিক স্লারিকখনও কখনও উন্নত সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলিতে তামার মতো পলিশিং উপকরণগুলির জন্য ব্যবহৃত হয়।

2. রাসায়নিক এজেন্ট (বিকারক)

স্লারিতে থাকা রাসায়নিক এজেন্ট ওয়েফারের পৃষ্ঠকে পরিবর্তন করে রাসায়নিক-যান্ত্রিক পলিশিং প্রক্রিয়াকে সহজতর করে। এই এজেন্টগুলিতে অ্যাসিড, বেস, অক্সিডাইজার বা জটিল এজেন্ট অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে যা অবাঞ্ছিত উপাদানগুলি অপসারণ করতে বা ওয়েফারের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিকে সংশোধন করতে সহায়তা করে।

যেমন:

• হাইড্রোজেন পারক্সাইড (H2O2) এর মতো অক্সিডাইজারগুলি ওয়েফারে ধাতব স্তরগুলিকে অক্সিডাইজ করতে সাহায্য করে, তাদের পলিশ করা সহজ করে তোলে।
• চেলেটিং এজেন্ট ধাতব আয়নের সাথে আবদ্ধ হতে পারে এবং অবাঞ্ছিত ধাতব দূষণ প্রতিরোধ করতে সাহায্য করতে পারে।

ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষমতা এবং রাসায়নিক প্রতিক্রিয়ার সঠিক ভারসাম্য অর্জনের জন্য স্লারির রাসায়নিক গঠন সাবধানে নিয়ন্ত্রিত হয়, নির্দিষ্ট উপাদান এবং স্তরগুলিকে ওয়েফারে পালিশ করা হয়।

3. পিএইচ অ্যাডজাস্টার

সিএমপি পলিশিংয়ের সময় যে রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে তাতে স্লারির pH একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি অত্যন্ত অম্লীয় বা ক্ষারীয় পরিবেশ ওয়েফারে নির্দিষ্ট ধাতু বা অক্সাইড স্তরগুলির দ্রবীভূত করতে পারে। পিএইচ অ্যাডজাস্টারগুলি কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করার জন্য স্লারির অম্লতা বা ক্ষারত্বকে সূক্ষ্ম-টিউন করতে ব্যবহৃত হয়।

4. Dispersants এবং Stabilizers

ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণাগুলি স্লারি জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা এবং জমাটবদ্ধ না হয় তা নিশ্চিত করার জন্য, বিচ্ছুরণকারী যোগ করা হয়। এই সংযোজনগুলি স্লারিকে স্থিতিশীল করতে এবং এর শেলফ লাইফ উন্নত করতে সহায়তা করে। ধারাবাহিক পলিশিং ফলাফল অর্জনের জন্য স্লারির সামঞ্জস্যতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

সিএমপি পলিশিং স্লারি কীভাবে কাজ করে?

সিএমপি প্রক্রিয়া যান্ত্রিক এবং রাসায়নিক ক্রিয়াগুলিকে একত্রিত করে পৃষ্ঠতলের প্ল্যানারাইজেশন অর্জন করে। যখন স্লারিটি ওয়েফারে প্রয়োগ করা হয়, তখন ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণাগুলি পৃষ্ঠের উপাদানগুলিকে পিষে ফেলে, যখন রাসায়নিক এজেন্টগুলি পৃষ্ঠের সাথে এমনভাবে প্রতিক্রিয়া জানায় যাতে এটি আরও সহজে পালিশ করা যায়। ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণাগুলির যান্ত্রিক ক্রিয়া উপাদানের স্তরগুলিকে শারীরিকভাবে স্ক্র্যাপ করে কাজ করে, যখন রাসায়নিক বিক্রিয়া, যেমন জারণ বা এচিং, কিছু উপাদানকে নরম বা দ্রবীভূত করে, তাদের অপসারণ করা সহজ করে তোলে।

সিলিকন ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণের প্রসঙ্গে, সিএমপি পলিশিং স্লারি নিম্নলিখিত উদ্দেশ্যগুলি অর্জন করতে ব্যবহৃত হয়:

• সমতলতা এবং মসৃণতা: ওয়েফারের একটি অভিন্ন, ত্রুটিমুক্ত পৃষ্ঠ রয়েছে তা নিশ্চিত করা চিপ তৈরির পরবর্তী পদক্ষেপগুলির জন্য, যেমন ফটোলিথোগ্রাফি এবং জমা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
• উপাদান অপসারণ: স্লারি ওয়েফার পৃষ্ঠ থেকে অবাঞ্ছিত ফিল্ম, অক্সাইড বা ধাতব স্তরগুলি অপসারণ করতে সহায়তা করে।
• সারফেস ডিফেক্টস কমানো: সঠিক স্লারি কম্পোজিশন স্ক্র্যাচিং, পিটিং এবং অন্যান্য ত্রুটি কমাতে সাহায্য করে যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলির কর্মক্ষমতাকে নেতিবাচকভাবে প্রভাবিত করতে পারে।

বিভিন্ন সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের জন্য আলাদা আলাদা সিএমপি স্লারি প্রয়োজন, কারণ প্রতিটি উপাদানের স্বতন্ত্র শারীরিক এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এখানে সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনের সাথে জড়িত কিছু মূল উপাদান এবং সাধারণত সেগুলিকে পালিশ করার জন্য ব্যবহৃত স্লারির ধরন রয়েছে:

1. সিলিকন ডাই অক্সাইড (SiO2)

সিলিকন ডাই অক্সাইড সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদনে ব্যবহৃত সবচেয়ে সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে একটি। সিলিকা-ভিত্তিক সিএমপি স্লারিগুলি সাধারণত সিলিকন ডাই অক্সাইড স্তরগুলিকে পালিশ করার জন্য ব্যবহৃত হয়। এই স্লারিগুলি সাধারণত হালকা হয় এবং অন্তর্নিহিত স্তরগুলির ক্ষতি কমিয়ে একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করার জন্য ডিজাইন করা হয়।

2. তামা

আন্তঃসংযোগে কপার ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় এবং এর সিএমপি প্রক্রিয়াটি নরম এবং আঠালো প্রকৃতির কারণে আরও জটিল। কপার সিএমপি স্লারিগুলি সাধারণত সেরিয়া-ভিত্তিক হয়, কারণ সিরিয়া তামা এবং অন্যান্য ধাতু পলিশ করার ক্ষেত্রে অত্যন্ত কার্যকর। এই স্লারিগুলি আশেপাশের অস্তরক স্তরগুলির অত্যধিক পরিধান বা ক্ষতি এড়াতে তামার উপাদান অপসারণের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

3. টাংস্টেন (W)

টংস্টেন হল আরেকটি উপাদান যা সাধারণত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে যোগাযোগ মাধ্যমে এবং ফিলিং এর মাধ্যমে। টংস্টেন সিএমপি স্লারিগুলিতে প্রায়ই ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা থাকে যেমন সিলিকা এবং নির্দিষ্ট রাসায়নিক এজেন্ট যা অন্তর্নিহিত স্তরগুলিকে প্রভাবিত না করেই টাংস্টেন অপসারণের জন্য ডিজাইন করা হয়।

কেন সিএমপি পলিশিং স্লারি গুরুত্বপূর্ণ?

সিএমপি স্লারি নিশ্চিত করার জন্য অবিচ্ছেদ্য যে সিলিকন ওয়েফারের পৃষ্ঠটি আদিম, যা সরাসরি চূড়ান্ত সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলির কার্যকারিতা এবং কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। যদি স্লারিটি যত্ন সহকারে প্রণয়ন করা না হয় বা প্রয়োগ করা হয় তবে এটি ত্রুটি, দুর্বল পৃষ্ঠের সমতলতা বা দূষণের কারণ হতে পারে, যা সবই মাইক্রোচিপগুলির কার্যকারিতাকে আপস করতে পারে এবং উৎপাদন খরচ বাড়াতে পারে।

উচ্চ-মানের সিএমপি স্লারি ব্যবহারের কিছু সুবিধার মধ্যে রয়েছে:

• উন্নত ওয়েফার ফলন: সঠিক পলিশিং নিশ্চিত করে যে আরও ওয়েফারগুলি প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি পূরণ করে, ত্রুটির সংখ্যা হ্রাস করে এবং সামগ্রিক ফলন উন্নত করে।
• বর্ধিত প্রক্রিয়া দক্ষতা: সঠিক স্লারি পলিশিং প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করতে পারে, ওয়েফার প্রস্তুতির সাথে যুক্ত সময় এবং খরচ কমাতে পারে।
• উন্নত ডিভাইস পারফরম্যান্স: একটি মসৃণ এবং অভিন্ন ওয়েফার পৃষ্ঠ সমন্বিত সার্কিটগুলির কার্যকারিতার জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যা প্রক্রিয়াকরণ শক্তি থেকে শক্তি দক্ষতা পর্যন্ত সবকিছুকে প্রভাবিত করে।