لماذا يتم تقديم ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية تقطيع الويفر إلى مكعبات؟

إدخال ثاني أكسيد الكربون في ماء التقطيع أثناءرقاقةيعد القطع إجراء عملية فعال لقمع تراكم الشحنات الساكنة وتقليل مخاطر التلوث، وبالتالي تحسين إنتاجية التقطيع وموثوقية الرقاقة على المدى الطويل.

1. قمع تراكم الشحنة الثابتة

خلالتقطيع الرقاقة، تعمل الشفرة الماسية الدوارة عالية السرعة جنبًا إلى جنب مع نفاثات الماء منزوعة الأيونات (DI) عالية الضغط لإجراء القطع والتبريد والتنظيف. يؤدي الاحتكاك الشديد بين الشفرة والرقاقة إلى توليد كمية كبيرة من الشحنات الساكنة؛ في الوقت نفسه، يخضع الماء DI لتأين طفيف تحت الرش والتأثير عالي السرعة، مما ينتج عنه عدد صغير من الأيونات. نظرًا لأن السيليكون نفسه يميل إلى تجميع الشحنة، إذا لم يتم تفريغ هذه الشحنة في الوقت المناسب، فقد يرتفع الجهد إلى 500 فولت أو أكثر ويؤدي إلى التفريغ الكهروستاتيكي (ESD).

قد لا يؤدي التفريغ الإلكتروستاتيكي (ESD) إلى تحطيم الوصلات المعدنية أو إتلاف العوازل البينية فحسب، بل يتسبب أيضًا في التصاق غبار السيليكون بسطح الرقاقة من خلال الجذب الكهروستاتيكي، مما يؤدي إلى عيوب الجسيمات. في الحالات الأكثر شدة، يمكن أن يسبب مشكلات في لوحة الربط مثل ضعف ربط الأسلاك أو رفع الرابطة.

عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون (CO₂) في الماء، فإنه يشكل حمض الكربونيك (H₂CO₃)، والذي ينفصل أيضًا إلى أيونات الهيدروجين (H⁺) وأيونات البيكربونات (HCO₃⁻). وهذا يزيد بشكل كبير من موصلية الماء المكعب ويقلل من مقاومته. تسمح الموصلية العالية بنقل الشحنة الساكنة بسرعة عبر تدفق المياه إلى الأرض، مما يجعل من الصعب تراكم الشحنة على الرقاقة أو أسطح المعدات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ثاني أكسيد الكربون هو غاز ضعيف السالبية الكهربية. في بيئة عالية الطاقة، يمكن تأينه لتكوين أنواع مشحونة مثل CO₂⁺ وO⁻. يمكن لهذه الأيونات تحييد الشحنة الموجودة على سطح الرقاقة وعلى الجسيمات المحمولة بالهواء، مما يقلل بشكل أكبر من مخاطر الجذب الكهروستاتيكي وأحداث التفريغ الكهروستاتيكي.

2. تقليل التلوث وحماية سطح الرقاقة

يولد تقطيع الرقاقة كمية كبيرة من غبار السيليكون. تصبح هذه الجسيمات الدقيقة مشحونة بسهولة وتلتصق بالرقائق أو أسطح المعدات، مما يسبب تلوثًا بالجسيمات. إذا كان ماء التبريد قلويًا قليلاً، فيمكنه أيضًا تعزيز أيونات المعادن (مثل Fe وNi وCr المنطلقة من مرشحات الفولاذ المقاوم للصدأ أو الأنابيب) لتكوين رواسب هيدروكسيد المعدن. قد تترسب هذه الرواسب على سطح الرقاقة أو داخل شوارع التقطيع، مما يؤثر سلبًا على جودة الرقاقة.

بعد إدخال ثاني أكسيد الكربون، من ناحية، يؤدي تحييد الشحنة إلى إضعاف الجذب الكهروستاتيكي بين الغبار وسطح الرقاقة؛ من ناحية أخرى، يساعد تدفق غاز ثاني أكسيد الكربون على تشتيت الجزيئات بعيدًا عن منطقة التقطيع، مما يقلل من فرص إعادة ترسيبها في المناطق الحرجة.

تعمل البيئة الحمضية الضعيفة التي يتكونها ثاني أكسيد الكربون المذاب أيضًا على منع تحويل أيونات المعادن إلى رواسب هيدروكسيد، مما يبقي المعادن في حالة ذائبة بحيث يتم نقلها بسهولة أكبر عن طريق تدفق الماء، مما يقلل من البقايا على الرقاقة والمعدات.

وفي الوقت نفسه، ثاني أكسيد الكربون خامل. من خلال تشكيل جو وقائي معين في منطقة التقطيع، يمكن أن يقلل الاتصال المباشر بين غبار السيليكون والأكسجين، مما يقلل من خطر أكسدة الغبار والتكتل والالتصاق اللاحق بالأسطح. وهذا يساعد في الحفاظ على بيئة قطع أنظف وظروف عملية أكثر استقرارًا.

إن إدخال ثاني أكسيد الكربون في ماء التقطيع أثناء قطع الرقاقات لا يتحكم بشكل فعال في مخاطر الكهرباء الساكنة والتفريغ الكهروستاتيكي فحسب، بل يقلل أيضًا بشكل كبير من تلوث الغبار والمعادن، مما يجعله وسيلة مهمة لتحسين إنتاجية التقطيع وموثوقية الرقاقة.