ASML এবং EUV: কেন লিথোগ্রাফি চিপনির্মাণের দরজাদার হয়ে উঠেছে

কেন ASML বিশ্বের সেরা চিপগুলোর জন্য গুরুত্বপূর্ণ\n\n“লিডিং-এজ” চিপ বলতে সাধারণত সবচেয়ে উন্নত উৎপাদন প্রক্রিয়াগুলো বোঝায়: সিলিকনে ছোট ফিচার, বেশি ট্রানজিস্টর ঘনত্ব, এবং সমান ব্যাটারি বা কুলিং সীমার মধ্যে উন্নত পাওয়ার/পারফরম্যান্স। এভাবেই ফোন দ্রুত হয় কিন্তু অতিরিক্ত গরম হয় না, এবং ডেটা সেন্টার প্রতি ওয়াটে বেশি কাজ করতে পারে।\n\nASML গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি এমন একটি ধাপে অবস্থান করছে যার কাছে অন্য পথে যাওয়া কঠিন।\n\n### সরল ভাষায় “দরজাদার”\n\nলিথোগ্রাফি হল ধাপ যেখানে একটি ওয়েফারের ওপর প্যাটার্ন প্রোজেক্ট করা হয়—যেগুলো শেষ পর্যন্ত ট্রানজিস্টর ও তার সংযোগগুলো হবে। যদি আপনি প্রয়োজনীয় প্যাটার্ন যথেষ্ট সঠিকভাবে প্রিন্ট করতে না পারেন, তাহলে সেই প্রজন্মের চিপ স্কেলে উৎপাদন করতে পারবেন না।\n\nতাই “দরজাদার” বলতে ASML সমগ্র সেমিকন্ডাক্টর শিল্প নিয়ন্ত্রণ করে—এটাই বোঝায় না। বরং ফ্রন্টিয়ারে অগ্রগতি নির্ভর করে এমন একটি বিশেষ সক্ষমতার ওপর, যা খুব কম খেলোয়াড়ই দিতে পারে—এবং আজ সেই সক্ষমতা ASML-এর সবচেয়ে উন্নত লিথোগ্রাফি টুলগুলোর মধ্যে συγκৃত।\n\n### কেন ASML এত কেন্দ্রীয় হয়ে উঠল\n\nকয়েকটি কারণ ব্যাখ্যা করে কেন ASML এতবার আলোচনায় আসে:\n\n- ওনিক EUV সক্ষমতা। এক্সট্রিম ইউভি (EUV) লিথোগ্রাফি ছোট ফিচারগুলো অনেক কম জটিল ওয়ার্কআরাউন্ড দিয়ে প্রিন্ট করতে সাহায্য করে; এটি লিডিং-এজ উৎপাদনের মূল অনুঘটক।\n- পরিবেশগত জটিলতা। একটি EUV মেশিন “একটি বাক্স” নয়। এটা অপটিক্স, লাইট সোর্স, মশন কন্ট্রোল, মেট্রোলজি, ফটোমাস্ক, এবং ফটোরেজিস্ট রসায়ন জড়িত একটি সিস্টেম-অফ-সিস্টেম। এগুলো নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করাতে বছরের পর বছর শেয়ার করা জ্ঞান ও বিশেষায়িত সরবরাহকারী নেটওয়ার্ক লাগে।\n- দীর্ঘ লিড টাইম। এই টুলগুলো তৈরি, ইনস্টল, এবং ক্যালিফাই করতে বড় সময় ও সমন্বয় লাগে। তাই ক্যাপাসিটি দ্রুত বাড়ানো কঠিন এবং বিঘ্ন ঘটলে প্রভাব বেড়ে যায়।\n\n### এই নিবন্ধ থেকে কী আশা করবেন\n\nএই পোস্টটি এমন ধারণাগুলোর উপর ফোকাস করবে যা বিশ্বাসযোগ্য: লিথোগ্রাফি কী, কেন EUV একটি বড় লাফ ছিল, এবং কেন চিপ সরবরাহ চেইন এই টুলগুলোর প্রতি সংবেদনশীল হয়ে উঠল। আমরা হাইপ বা “জাদু” ব্যাখ্যা এড়াবো এবং তার বদলে অনুশীলনগত সীমাবদ্ধতাগুলোকে গুরুত্ব দেবো যেগুলো লিথোগ্রাফিকে ফ্রন্টিয়ারে বাস্তব বাধায় পরিণত করেছে।\n\n## লিথোগ্রাফি ১০১: কীভাবে চিপগুলো তাদের ক্ষুদ্র প্যাটার্ন পায়\n\nলিথোগ্রাফিকে ভাবুন অসাধারণভাবে ছোট প্যাটার্নগুলো সিলিকনে প্রিন্ট করার প্রক্রিয়া হিসেবে, আলো ব্যবহার করে। সেই প্যাটার্নগুলোই পরে নির্ধারণ করবে কোথায় ট্রানজিস্টর, তার তার, এবং কনট্যাক্ট থাকবে। যদি “প্রিন্ট” সামান্য হলেও ভুল হয়, একটি চিপ পারফরম্যান্স হারাতে পারে, বেশি পাওয়ার খেতে পারে, বা সম্পূর্ণ ফেলও করতে পারে।\n\n### সাধারণ প্যাটার্নিং লুপ (বারবার পুনরাবৃত্তি)\n\nলিথোগ্রাফি একটি পুনরাবৃত্তি চক্র যার মাধ্যমে চিপ স্তর-বাই-স্তর তৈরি করা হয়:\n\n1) রেজিস্ট লেপানো: ওয়েফারটি একটি আলো-সংবেদনশীল উপাদান ফটোরেজিস্ট দিয়ে কভার করা হয়।\n\n2) এক্সপোজার: আলো একটি ফটোমাস্ক-এর (প্যাটার্ন থাকা কাচের প্লেট) মাধ্যমে ফোটে। লিথোগ্রাফি টুলটি সেই প্যাটার্নটি রেজিস্টে প্রজেক্ট করে, এক ধরণের প্রিসাইজ প্রজেক্টরের মতো।\n\n3) ডেভেলপ: এক্সপোজড রেজিস্ট রাসায়নিকভাবে ডেভেলপ করা হয় যাতে কিছু অংশ ধুয়ে যায় এবং একটি প্যাটার্নকৃত রেজিস্ট “স্ট্যান্সিল” থাকে।\n\n4) ইচ বা ডিপোজিট: রেজিস্ট স্ট্যান্সিল ব্যবহার করে ফ্যাবটি উপাদান কেটে ফেলে বা সঠিক জায়গায় নতুন উপাদান ডিপোজিট করে।\n\n5) পুনরাবৃত্তি: একটি লিডিং-এজ চিপ তৈরিতে ডজনখানেক (প্রায়শই শতাধিক) এই লুপ লাগে বহু স্তর জুড়ে।\n\n### কেন নির্ভুলতা সবকিছু\n\nছোট ট্রানজিস্টর মানে শুধু “ছোট আঁকা” নয়। তারা স্তরের মধ্যে আরও কঠোর সারিবদ্ধতা, পরিষ্কার প্রান্ত, এবং পুরো ওয়েফার জুড়ে কম ভেরিয়েশন দাবি করে। লিথোগ্রাফির নির্ভুলতা খুব জোরালোভাবে নির্ধারণ করে কতটা ছোট ও জটিল চূড়ান্ত ডিজাইন হতে পারে—এবং প্রতি ওয়েফার থেকে কতটা ভালো চিপ (yield) পেতে পারে।\n\nলিথোগ্রাফি সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনের একটি অংশ মাত্র—মেটারিয়াল, ডিপোজিশন, ইচ, প্যাকেজিং, এবং টেস্টিংও গুরুত্বপূর্ণ—তবু এটি প্রায়শই সবচেয়ে কঠিন বটলনেক হয়ে ওঠে কারণ এটি এমন একটি ভিত্তি নির্ধারণ করে যার ওপর বাকি ধাপগুলোকে মানিয়ে চলতে হয়।\n\n## কেন ছোট ট্রানজিস্টর লিথোগ্রাফিকে সীমায় ঠেলে দিল\n\nচিপ অগ্রগতি প্রায়শই “ট্রানজিস্টর ছোট করা” হিসেবে বর্ণনা করা হয়। লুকানো সীমাবদ্ধতা হল আপনাকে সিলিকনে আরও ছোট আকার আঁকতেও হবে। সাধারণভাবে, লিথোগ্রাফি একটি সাধারণ নিয়ম মেনে চলে: আলোকের তরঙ্গদৈর্ঘ্য যত ছোট, আপনি তত সূক্ষ্ম ডিটেইল প্রিন্ট করতে পারবেন।\n\n### তরঙ্গদৈর্ঘ্য বনাম ডিটেইল (মৌলিক সংকোচন)\n\nযদি আপনি তুলনামূলকভাবে “লম্বা” আলো ব্যবহার করে অত্যন্ত সূক্ষ্ম লাইন প্রিন্ট করার চেষ্টা করেন, প্রান্তগুলো ঝাপসা হয়ে যাবে—একটি মোটা মার্কার দিয়ে গ্রাফ পেপারে লেখার মতো। বছরের পর বছর শিল্প DUV লিথোগ্রাফিকে লেন্স, লাইট সোর্স, এবং উপকরণ উন্নত করে বাড়িয়ে নিয়েছিল। এসব উন্নতি গুরুত্বপূর্ণ ছিল, কিন্তু অগণিত নয়।\n\n### অপটিক্যাল কৌশলগুলো কেন দেয়াল ছুঁয়ে যায়\n\nইঞ্জিনিয়াররা বুদ্ধিদীপ্ত কৌশল ব্যবহার করেছেন—ভালো লেন্স ডিজাইন, কঠোর প্রসেস কন্ট্রোল, এবং মাস্ক প্যাটার্নগুলোকে প্রি-ডিস্টর্ট করে ওয়েফারে সঠিকভাবে প্রিন্ট করানো। এসব সাহায্য করেছিল, কিন্তু ফিচার যত ছোট হচ্ছিল তত ছোট ত্রুটিগুলো অগ্রহণযোগ্য হয়ে ওঠে। অবশেষে, আপনি অপটিমাইজ করে পদার্থবিজ্ঞানকে পিছনে ফেলতে পারবেন না: diffraction এবং প্রসেস ভেরিয়েশন প্রাধান্য পেতে শুরু করে।\n\n### মাল্টি-প্যাটার্নিং: ছোট প্রিন্ট অনুকরণ করতে আরও ধাপ\n\nযখন একটি একক এক্সপোজার নির্ভরযোগ্যভাবে প্রয়োজনীয় ফিচার প্রিন্ট করতে পারেনি, ফ্যাবগুলো মাল্টি-প্যাটার্নিং গ্রহণ করে—একটি স্তরকে একাধিক মাস্ক ও এক্সপোজার সাইকে­লে ভাগ করে।\n\n- স্তরের কিছু অংশ প্যাটার্ন করুন, তারপর বাকি অংশ পেতে একটি অন্য মাস্ক দিয়ে পুনরাবৃত্তি করুন।\n- কার্যত “বিস্তারিত” বাড়ে, কিন্তু সারিবদ্ধতা অনেক কঠিন হয়ে যায়।\n- প্রতিটি অতিরিক্ত সাইকেল সময়, টুল, উপকরণ এবং ত্রুটির সুযোগ বাড়ায়।\n\n### খরচ ও জটিলতার ট্রেডঅফ\n\nমাল্টি-প্যাটার্নিং নোডগুলিকে এগিয়ে রাখে, কিন্তু এটি লিথোগ্রাফিকে বড় বটলনেকে পরিণত করে। বেশি ধাপ মানে ওয়েফারের প্রতি খরচ বেড়ে যায়, সাইকেল টাইম দীর্ঘ হয়, এবং ইয়িল্ড ম্যানেজমেন্ট আরও কঠিন হয়। এই বাড়তি বোঝা হল শিল্পকে নতুন তরঙ্গদৈর্ঘ্য ও পদ্ধতির দিকে ঠেলে দেওয়ার প্রধান কারণ—এটাই EUV-এর জন্য মঞ্চ তৈরি করেছিল।\n\n## DUV বনাম EUV: কী বদলেছে এবং কেন তা mattered\n\nDeep ultraviolet (DUV) লিথোগ্রাফি 193 nm আলো ব্যবহার করে প্যাটার্ন প্রিন্ট করে, ফটোরেজিস্ট ব্যবহার করে। এটি বছরের পর বছর সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনের ওয়ার্কহর্স ছিল—এবং এখনও অনেক স্তরে ব্যবহৃত হয়। এমনকি সবচেয়ে উন্নত ফ্যাবগুলোও অনেক স্তরে DUV-র ওপর নির্ভর করে, কারণ টুলগুলো দ্রুত, প্রমাণিত, এবং তুলনামূলকভাবে সস্তা।\n\n### DUV-কে একটি “বুস্ট” মেলা ইমারশন দিয়ে\n\nDUV-এর একটি বড় উন্নতি ছিল ইমারশন লিথোগ্রাফি। এয়ারের পরিবর্তে লেন্স ও ওয়েফারের মাঝখানে অতিশুদ্ধ জল দিয়ে স্থান পূর্ণ করা হয়। সেই জল বাতাসের তুলনায় বেশিভাবে আলোককে বাঁকায়, ফলে সিস্টেমটি ছোট ফিচার ফোকাস করতে পারে—এক ধরনের উন্নত “ম্যাগনিফাইং মিডিয়াম” ব্যবহার করে ডিটেইল তীক্ষ্ণ করা।\n\nইমারশন DUV-কে অনেক দূর পর্যন্ত বাড়িয়ে দিল, কিন্তু এটা মূল বাস্তবতাকে পরিবর্তন করেনি: 193 nm থাকতেই তুলনামূলকভাবে “বড়” তরঙ্গদৈর্ঘ্য যখন আপনি অত্যন্ত ছোট ট্রানজিস্টর ফিচার আঁকছেন।\n\n### মাল্টি-প্যাটার্নিং ট্রেডঅফ\n\nDUV দিয়ে চালিয়ে যেতে চাইলে চিপমেকাররা ব্যাপকভাবে মাল্টি-প্যাটার্নিং-এ নির্ভর করে—এক স্তরকে দুই, তিন, বা আরও বেশি এক্সপোজার ও ইচ ধাপে ভাগ করা।\n\nএটি কাজ করে, কিন্তু এর স্পষ্ট খরচ আছে:\n\n- আরও মাস্ক (ফটোমাস্কগুলি দামী এবং তৈরিতে সময় লাগে)\n- আরও প্রসেস ধাপ, যা থ্রুপুট কমায় এবং সাইকেল টাইম বাড়ায়\n- আরও ত্রুটি বা মিসঅ্যালাইনমেন্টের সুযোগ, যা ইয়িল্ড কমাতে পারে\n\n### কেন EUV সমীকরণ বদলে দিল\n\nEUV 13.5 nm অনেক ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যবহার করে, যা কম প্যাসে সূক্ষ্ম ফিচার প্রিন্ট করতে পারে। আকর্ষণটি সরল: গুরুত্বপূর্ণ স্তরগুলোর জন্য “অনেক জটিল DUV ধাপ”ের বদলে “কম, আরো সরাসরি exposure” দেওয়া।\n\nEUV সহজ হওয়ার কারণে গ্রহণ করা হয়নি—এটা সহজ ছিল না। বরং গ্রহণ করা হয়েছিল কারণ লিডিং-এজে DUV মাল্টি-প্যাটার্নিং পথটি ধীরে ধীরে খুব ধীর, খরচবহুল, এবং ঝুঁকিপূর্ণ হয়ে উঠছিল।\n\n## EUV সরল ভাষায়: শক্তিশালী, কঠিন, এবং ব্যয়বহুল\n\nEUV (Extreme Ultraviolet) লিথোগ্রাফি DUV-র তুলনায় অনেক ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য ব্যবহার করে। ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্য গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি সবচেয়ে চাহিদাসম্পন্ন চিপ প্যাটার্নগুলো সরাসরি ছোট করে প্রিন্ট করতে উত্কর্ষ প্রদান করে—এক কথায় এটি সবচেয়ে কঠিন প্যাটার্নগুলো আঁকার জন্য একটি সূক্ষ্ম “কলম”।\n\n### কেন EUV এত কঠিন\n\nএকটি EUV টুল শুধু একটি উজ্জ্বল ল্যাম্প নয়। এটি সাবধানে নৃত্যরত সাবসিস্টেমগুলোর একটি চেইন:\n\n- লাইট সোর্স একটি অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ-এনার্জি পদ্ধতিতে তৈরি হয় (একটি সহজ বাল্ব না), এবং এটি দীর্ঘ সময় ধরে নির্ভরযোগ্যভাবে চালাতে হয়।\n- অপটিক্যাল পথকে ভ্যাকুয়াম দরকার, কারণ EUV আলো বাতাসে শোষিত হয়।\n- রেডিশন ফোকাস করতে প্রচলিত লেন্স কাজ করে না, তাই EUV আল্ট্রা-প্রিসাইজ মিরর ব্যবহারে নির্ভর করে। সেই মিররগুলো অতি কঠোর সহনশীলতায় নির্মিত ও সারিবদ্ধ হতে হবে।\n- দূষণ নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ: মিররের উপরে ভাজা কণা বা পাতলা ফিল্মও থ্রুপুট কমিয়ে দিতে পারে এবং প্যাটার্ন বিকৃত করতে পারে।\n\nএসব কারণে EUV টুলগুলো তৈরি ও রক্ষণাবেক্ষণে ব্যয়বহুল এবং পরিমাণে বাড়াতে কঠিন।\n\n### ফলাফল: কিছু ক্ষেত্রে কম প্যাটার্নিং ধাপ\n\nEUV বায়ে আনার আগে, ফ্যাবগুলো প্রায়ই DUV দিয়ে বহু এক্সপোজার এবং জটিল মাল্টি-প্যাটার্নিং ব্যবহার করত সূক্ষ্ম ফিচার গড়ার জন্য। নির্দিষ্ট গুরুত্বপূর্ণ স্তরগুলোর জন্য EUV প্যাটার্নিং ধাপের সংখ্যা কমিয়ে দিতে পারে—যাতে সময় বাঁচে, সারিবদ্ধতার ত্রুটি ঝুঁকি কমে, এবং সামগ্রিক yield উন্নত হয়।\n\n### একটি প্রচলিত ভুল ধারনা\n\nEUV কেবল একটি টুল হিসেবে পুরো ফ্যাবকে সরল করে দেয় না। এখনও উন্নত ফটোমাস্ক, সূক্ষ্ম ফটোরেজিস্ট রাসায়ণ, সুনির্দিষ্ট প্রসেস কন্ট্রোল, এবং পরিপূরক ধাপ (etch, deposition, inspection) লাগেই। EUV গুরুত্বপূর্ণ স্তরগুলোতে সাহায্য করে, কিন্তু চিপনির্মাণ এখনও একটি কড়াচামড়া পরিপূরক চ্যালেঞ্জ।\n\n## একটি EUV টুলের ভেতর: সিস্টেম-অফ-সিস্টেম, এক বাক্স নয়\n\nএকটি EUV “মেশিন” একক যন্ত্রের চাইতে একটি নিখুঁতভাবে সুষম ফ্যাক্টরি সেলে বেশি অনুরূপ। এটি EUV আলো উৎপন্ন করতে হবে, অত্যন্ত নিখুঁত অপটিক্স দিয়ে সেটি আকার দিতে হবে, সিলিকন ওয়েফারগুলো ন্যানোমিটার নির্ভুলতায় সরাতে হবে, এবং ক্রমাগত নিজেকে মাপা ও সংশোধন করতে হবে—সবই দিনরাত চলতে থাকে।\n\n### মূল নির্মাণ ব্লকগুলো (উচ্চ স্তরে)\n\nলাইট সোর্স: EUV আলো ছোট টিনের ড্রপে উচ্চ-শক্তির লেজার ফ্রিকোয়েন্সি ছুঁড়ে প্লাজমা তৈরি করে যা EUV রেডিয়েশন নির্গত করে। সেই বিস্ফোরক, বিশৃঙ্খল পদার্থবিজ্ঞানের আলোর স্পন্দনকে স্থিতিশীল, ব্যবহারযোগ্য বিমে রূপান্তর করা একটি বড় ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ।\n\nমিরর, লেন্স নয়: EUV বেশিরভাগ পদার্থ (গ্লাসসহ) দ্বারা শোষিত হয়, তাই এটি প্রচলিত লেন্স দিয়ে ফোকাস করা যায় না। পরিবর্তে বিমটি একটি আল্ট্রা-স্মুথ, মাল্টি-লেয়ার মিরর চেইনের মাধ্যমে ভ্যাকুয়ামে প্রতিফলিত হয়।\n\nওয়েফার স্টেজ ও মশন কন্ট্রোল: প্যাটার্নিং অপটিক্সের নিচে ওয়েফার দ্রুতগতিতে স্ক্যান করতে হবে এবং কয়েক ন্যানোমিটার ভেতর সারিবদ্ধ থাকা লাগবে। প্রিসাইজ মেকাট্রনিক্স, ভাইব্রেশন কন্ট্রোল, এবং তাপীয় ব্যবস্থাপনাও আলোর মতোই গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।\n\nমাস্ক হ্যান্ডলিং ও পরিচ্ছন্নতা: ফটোমাস্ক (রেটিকল) প্যাটার্ন বহন করে। কণা ছাড়া হ্যান্ডলিং ও সবকিছু contamination-free রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ EUV সূক্ষ্ম ডেফেক্টের প্রতি সংবেদনশীল।\n\n### মেট্রোলজি, সফটওয়্যার, এবং সার্ভিসই এটাকে কাজ করায়\n\nহার্ডওয়্যার বিশ্বমানের হলেও, টুল তখনই অর্থোপার্জন করে যখন এটি নির্ভরযোগ্যভাবে ওয়েফার প্রিন্ট করে। EUV সিস্টেমগুলো নির্ভর করে মেট্রোলজি সেন্সর-এর ওপর যা ফোকাস, সারিবদ্ধতা, এবং ড্রিফট মাপে, সাথে সফটওয়্যার যা ত্রুটি রিয়েল-টাইমে ঠিক করে এবং হাজারো অপারেটিং প্যারামিটার ম্যানেজ করে।\n\nএই কারণে আপটাইম ও কনসিসটেন্সি কাঁচামালের রেজোলিউশনের চেয়েও বেশি গুরুত্বপূর্ণ। একটি সামান্য ডাউনটাইমও লিডিং-এজ ফ্যাবের জন্য ব্যাপক ওয়েফার আউটপুট নষ্ট করে দিতে পারে।\n\n### ইনস্টলেশন "প্লাগ অ্যান্ড প্লে" নয়\n\nEUV টুলগুলো ইনস্টল ও ক্যালিফাই করতে সময় লাগে। সেগুলো ক্লিনরুম ইন্টিগ্রেশন, যত্নসহ ক্যালিব্রেশন, এবং চলমান রক্ষণাবেক্ষণ চায়—প্রায়ই নির্দিষ্ট ফিল্ড টিম ও নিয়মিত কনজিউমেবল অংশ বদলানোর সাথে। টুল কেনা শুধুই শুরু; এটি চালানো হয়ে ওঠে টুল ভেন্ডর ও ফ্যাবের মধ্যে একটি দীর্ঘমেয়াদি অংশীদারিত্ব।\n\n## ASML-র পেছনের ইকোসিস্টেম: সরবরাহকারী, জ্ঞান, এবং সময়\n\nASML-এর EUV টুল কোনো একক “জাদুর বাক্স” নয়। এটি বিশেষজ্ঞদের একটি ঘনভাবে সঙ্গতিপূর্ণ ইকোসিস্টেমের ফল—অনেকেই তাদের নিত্য বিশেষায়িত ক্ষেত্রে বিশ্বমানের, এমনকি এমন কেউ আছে যাদের একমাত্র যোগ্য সরবরাহকারী বলা যায়।\n\n### এক্সট্রিম বিশেষতায় নির্মিত একটি টুল\n\nউচ্চ স্তরে, EUV নির্ভর করে:

\n- অপটিক্স যা EUV আলোকে near-perfect প্রতিফলন করে (এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যে সাধারণ লেন্স কাজ করে না)