Waarom wordt CO₂ geïntroduceerd tijdens het wafelblokjesproces?

Het inbrengen van CO₂ in het snijwater tijdenswafeltjesnijden is een effectieve procesmaatregel om de opbouw van statische lading te onderdrukken en het risico op besmetting te verminderen, waardoor de snijopbrengst en de betrouwbaarheid van de spanen op lange termijn worden verbeterd.

1. Het onderdrukken van de opbouw van statische lading

Tijdenswafeltjes snijden, werkt een snel roterend diamantzaagblad samen met gedeïoniseerde (DI) waterstralen onder hoge druk om te snijden, koelen en reinigen. Intensieve wrijving tussen het blad en de wafer genereert een grote hoeveelheid statische lading; Tegelijkertijd ondergaat DI-water een lichte ionisatie onder snel spuiten en stoten, waardoor een klein aantal ionen ontstaat. Omdat silicium zelf de neiging heeft om lading op te hopen, kan de spanning oplopen tot 500 V of meer als deze lading niet op tijd wordt ontladen, wat elektrostatische ontlading (ESD) kan veroorzaken.

ESD kan niet alleen metalen verbindingen afbreken of diëlektrica tussen de lagen beschadigen, maar er ook voor zorgen dat siliciumstof zich aan het wafeloppervlak hecht door middel van elektrostatische aantrekking, wat leidt tot deeltjesdefecten. In ernstigere gevallen kan dit problemen met het verbindingsvlak veroorzaken, zoals een slechte draadverbinding of het loskomen van de verbinding.

Wanneer kooldioxide (CO₂) oplost in water, vormt het koolzuur (H₂CO₃), dat verder dissocieert in waterstofionen (H⁺) en bicarbonaationen (HCO₃⁻). Dit verhoogt de geleidbaarheid van het snijwater aanzienlijk en vermindert de weerstand ervan. Door de hogere geleidbaarheid kan statische lading snel via de waterstroom naar de grond worden afgevoerd, waardoor het moeilijk wordt om lading op te hopen op de wafer- of apparatuuroppervlakken.

Bovendien is CO₂ een zwak elektronegatief gas. In een omgeving met hoge energie kan het worden geïoniseerd om geladen soorten zoals CO₂⁺ en O⁻ te vormen. Deze ionen kunnen de lading op het wafeloppervlak en op deeltjes in de lucht neutraliseren, waardoor het risico op elektrostatische aantrekking en ESD-gebeurtenissen verder wordt verlaagd.

2. Verontreiniging verminderen en het waferoppervlak beschermen

Bij het in blokjes snijden van wafels ontstaat een grote hoeveelheid siliciumstof. Deze fijne deeltjes raken gemakkelijk geladen en hechten zich aan de oppervlakken van wafers of apparatuur, waardoor deeltjesverontreiniging ontstaat. Als het koelwater enigszins alkalisch is, kan het er ook voor zorgen dat metaalionen (zoals Fe, Ni en Cr die vrijkomen uit roestvrijstalen filters of leidingen) metaalhydroxideneerslagen vormen. Deze neerslagen kunnen zich op het waferoppervlak of in de snijstraten afzetten, waardoor de kwaliteit van de chips negatief wordt beïnvloed.

Na de introductie van CO₂ verzwakt ladingsneutralisatie enerzijds de elektrostatische aantrekkingskracht tussen stof en het wafeloppervlak; aan de andere kant helpt de CO₂-gasstroom deeltjes weg te verspreiden van de snijzone, waardoor de kans kleiner wordt dat ze zich opnieuw afzetten in kritieke gebieden.

De zwak zure omgeving die wordt gevormd door opgelost CO₂ onderdrukt ook de omzetting van metaalionen in hydroxideneerslagen, waardoor metalen in opgeloste toestand blijven, zodat ze gemakkelijker worden meegevoerd door de waterstroom, waardoor er minder resten op de wafer en de apparatuur achterblijven.

Tegelijkertijd is CO₂ inert. Door een bepaalde beschermende atmosfeer te vormen in het snijgebied, kan het directe contact tussen siliciumstof en zuurstof worden verminderd, waardoor het risico op stofoxidatie, agglomeratie en daaropvolgende hechting aan oppervlakken wordt verminderd. Dit draagt ​​bij aan een schonere snijomgeving en stabielere procesomstandigheden.

Het introduceren van CO₂ in het snijwater tijdens het snijden van wafels regelt niet alleen effectief het statische en ESD-risico, maar vermindert ook aanzienlijk de stof- en metaalverontreiniging, waardoor het een belangrijk middel is om de snijopbrengst en de betrouwbaarheid van de chip te verbeteren.