Perché viene introdotta la CO₂ durante il processo di taglio dei wafer?

Introdurre CO₂ nell'acqua di cubettatura durantewaferil taglio è una misura di processo efficace per sopprimere l'accumulo di carica statica e ridurre il rischio di contaminazione, migliorando così la resa della cubettatura e l'affidabilità del truciolo a lungo termine.

1. Soppressione dell'accumulo di carica statica

Durantecubetti diwafer, una lama diamantata rotante ad alta velocità funziona insieme a getti d'acqua deionizzata (DI) ad alta pressione per eseguire il taglio, il raffreddamento e la pulizia. L'intenso attrito tra la lama e il wafer genera una grande quantità di carica statica; allo stesso tempo, l'acqua DI subisce una leggera ionizzazione sotto la spruzzatura e l'impatto ad alta velocità, producendo un piccolo numero di ioni. Poiché il silicio stesso tende ad accumulare carica, se questa non viene scaricata in tempo, la tensione può salire fino a 500 V o più e innescare una scarica elettrostatica (ESD).

L'ESD può non solo rompere le interconnessioni metalliche o danneggiare i dielettrici interstrato, ma anche far aderire la polvere di silicio alla superficie del wafer attraverso l'attrazione elettrostatica, portando a difetti delle particelle. Nei casi più gravi, può causare problemi di aderenza, come una scarsa adesione del filo o il distacco del legame.

Quando l'anidride carbonica (CO₂) si dissolve in acqua, forma acido carbonico (H₂CO₃), che si dissocia ulteriormente in ioni idrogeno (H⁺) e ioni bicarbonato (HCO₃⁻). Ciò aumenta significativamente la conduttività dell'acqua tagliata e ne riduce la resistività. La maggiore conduttività consente alla carica statica di essere rapidamente condotta via attraverso il flusso d'acqua verso terra, rendendo difficile l'accumulo di carica sul wafer o sulle superfici delle apparecchiature.

Inoltre, la CO₂ è un gas debolmente elettronegativo. In un ambiente ad alta energia, può essere ionizzato per formare specie cariche come CO₂⁺ e O⁻. Questi ioni possono neutralizzare la carica sulla superficie del wafer e sulle particelle sospese nell'aria, riducendo ulteriormente il rischio di attrazione elettrostatica e di eventi ESD.

2. Ridurre la contaminazione e proteggere la superficie delwafer

Il taglio dei wafer genera una grande quantità di polvere di silicio. Queste particelle fini si caricano facilmente e aderiscono alle superfici dei wafer o delle apparecchiature, provocando la contaminazione delle particelle. Se l'acqua di raffreddamento è leggermente alcalina, può anche favorire la formazione di ioni metallici (come Fe, Ni e Cr rilasciati da filtri o tubazioni in acciaio inossidabile) per formare precipitati di idrossido metallico. Questi precipitati possono depositarsi sulla superficie del wafer o all'interno delle vie di cubettatura, influenzando negativamente la qualità del truciolo.

Dopo l'introduzione di CO₂, da un lato, la neutralizzazione della carica indebolisce l'attrazione elettrostatica tra la polvere e la superficie del wafer; d’altro canto, il flusso di gas CO₂ aiuta a disperdere le particelle lontano dalla zona di cubettatura, riducendo le loro possibilità di ridepositarsi in aree critiche.

L'ambiente debolmente acido formato dalla CO₂ disciolta sopprime inoltre la conversione degli ioni metallici in precipitati di idrossido, mantenendo i metalli in uno stato disciolto in modo che possano essere trasportati più facilmente dal flusso d'acqua, riducendo così i residui sul wafer e sulle apparecchiature.

Allo stesso tempo, la CO₂ è inerte. Formando una certa atmosfera protettiva nella regione di cubettatura, può ridurre il contatto diretto tra polvere di silicio e ossigeno, diminuendo il rischio di ossidazione, agglomerazione e successiva adesione della polvere alle superfici. Ciò aiuta a mantenere un ambiente di taglio più pulito e condizioni di processo più stabili.

L'introduzione di CO₂ nell'acqua di cubettatura durante il taglio dei wafer non solo controlla efficacemente il rischio statico e ESD, ma riduce anche significativamente la contaminazione da polvere e metalli, rendendolo un mezzo importante per migliorare la resa del cubettatura e l'affidabilità dei trucioli.