Por que o CO₂ é introduzido durante o processo de corte de wafer?

Introduzir CO₂ na água de corte em cubos durantebolachao corte é uma medida de processo eficaz para suprimir o acúmulo de carga estática e reduzir o risco de contaminação, melhorando assim o rendimento do corte em cubos e a confiabilidade dos cavacos a longo prazo.

1. Suprimindo o acúmulo de carga estática

Durantecubos debolacha, uma lâmina diamantada rotativa de alta velocidade funciona em conjunto com jatos de água deionizada (DI) de alta pressão para realizar corte, resfriamento e limpeza. O atrito intenso entre a lâmina e o wafer gera uma grande quantidade de carga estática; ao mesmo tempo, a água DI sofre leve ionização sob pulverização e impacto em alta velocidade, produzindo um pequeno número de íons. Como o próprio silício tende a acumular carga, se essa carga não for descarregada a tempo, a tensão pode subir para 500 V ou mais e desencadear uma descarga eletrostática (ESD).

A ESD pode não apenas quebrar as interconexões metálicas ou danificar os dielétricos intercamadas, mas também fazer com que o pó de silício adira à superfície do wafer por meio da atração eletrostática, levando a defeitos nas partículas. Em casos mais graves, pode causar problemas de ligação, como má ligação do fio ou remoção da ligação.

Quando o dióxido de carbono (CO₂) se dissolve na água, ele forma ácido carbônico (H₂CO₃), que se dissocia ainda em íons hidrogênio (H⁺) e íons bicarbonato (HCO₃⁻). Isto aumenta significativamente a condutividade da água cortada em cubos e reduz a sua resistividade. A maior condutividade permite que a carga estática seja rapidamente conduzida através do fluxo de água para o solo, dificultando o acúmulo de carga no wafer ou nas superfícies do equipamento.

Além disso, o CO₂ é um gás fracamente eletronegativo. Em um ambiente de alta energia, pode ser ionizado para formar espécies carregadas como CO₂⁺ e O⁻. Esses íons podem neutralizar a carga na superfície do wafer e nas partículas transportadas pelo ar, reduzindo ainda mais o risco de atração eletrostática e eventos de ESD.

2. Reduzindo a contaminação e protegendo a superfície dobolacha

O corte de wafer gera uma grande quantidade de pó de silício. Essas partículas finas ficam rapidamente carregadas e aderem às superfícies do wafer ou do equipamento, causando contaminação por partículas. Se a água de resfriamento for ligeiramente alcalina, ela também pode promover íons metálicos (como Fe, Ni e Cr liberados de filtros ou tubulações de aço inoxidável) para formar precipitados de hidróxido metálico. Esses precipitados podem se depositar na superfície do wafer ou nas ruas de corte, afetando negativamente a qualidade do chip.

Após a introdução do CO₂, por um lado, a neutralização da carga enfraquece a atração eletrostática entre a poeira e a superfície do wafer; por outro lado, o fluxo de gás CO₂ ajuda a dispersar as partículas para longe da zona de corte em cubos, reduzindo as suas hipóteses de se depositarem novamente em áreas críticas.

O ambiente fracamente ácido formado pelo CO₂ dissolvido também suprime a conversão de íons metálicos em precipitados de hidróxido, mantendo os metais em estado dissolvido para que sejam mais facilmente transportados pelo fluxo de água, o que reduz resíduos no wafer e no equipamento.

Ao mesmo tempo, o CO₂ é inerte. Ao formar uma certa atmosfera protetora na região do corte em cubos, pode reduzir o contato direto entre o pó de silício e o oxigênio, diminuindo o risco de oxidação do pó, aglomeração e subsequente adesão às superfícies. Isso ajuda a manter um ambiente de corte mais limpo e condições de processo mais estáveis.

A introdução de CO₂ na água de corte em cubos durante o corte de wafer não apenas controla efetivamente o risco de estática e ESD, mas também reduz significativamente a contaminação por poeira e metal, tornando-se um meio importante para melhorar o rendimento do corte em cubos e a confiabilidade dos chips.