Pourquoi du CO₂ est-il introduit pendant le processus de découpe des plaquettes ?

Introduire du CO₂ dans l'eau de découpe pendanttranchela découpe est une mesure de processus efficace pour supprimer l'accumulation de charge statique et réduire le risque de contamination, améliorant ainsi le rendement de découpe et la fiabilité des copeaux à long terme.

1. Suppression de l'accumulation de charges statiques

Pendantdécoupe de plaquettes, une lame diamantée rotative à grande vitesse fonctionne avec des jets d'eau déionisée (DI) à haute pression pour effectuer la coupe, le refroidissement et le nettoyage. Un frottement intense entre la lame et la plaquette génère une grande quantité de charge statique ; dans le même temps, l'eau DI subit une légère ionisation sous pulvérisation et impact à grande vitesse, produisant un petit nombre d'ions. Étant donné que le silicium lui-même a tendance à accumuler des charges, si cette charge n'est pas déchargée à temps, la tension peut atteindre 500 V ou plus et déclencher une décharge électrostatique (ESD).

L'ESD peut non seulement briser les interconnexions métalliques ou endommager les diélectriques intercouches, mais également faire adhérer la poussière de silicium à la surface de la tranche par attraction électrostatique, entraînant des défauts de particules. Dans les cas plus graves, cela peut entraîner des problèmes de liaison, tels qu'une mauvaise liaison des fils ou un décollement de la liaison.

Lorsque le dioxyde de carbone (CO₂) se dissout dans l'eau, il forme de l'acide carbonique (H₂CO₃), qui se dissocie ensuite en ions hydrogène (H⁺) et en ions bicarbonate (HCO₃⁻). Cela augmente considérablement la conductivité de l’eau de découpe et réduit sa résistivité. La conductivité plus élevée permet à la charge statique d'être rapidement évacuée par le flux d'eau vers le sol, ce qui rend difficile l'accumulation de charge sur la plaquette ou sur les surfaces de l'équipement.

De plus, le CO₂ est un gaz faiblement électronégatif. Dans un environnement à haute énergie, il peut être ionisé pour former des espèces chargées telles que CO₂⁺ et O⁻. Ces ions peuvent neutraliser la charge à la surface de la tranche et sur les particules en suspension dans l'air, réduisant ainsi le risque d'attraction électrostatique et d'événements ESD.

2. Réduire la contamination et protéger la surface de la plaquette

Le découpage des plaquettes génère une grande quantité de poussière de silicium. Ces fines particules se chargent facilement et adhèrent aux surfaces des plaquettes ou des équipements, provoquant une contamination particulaire. Si l'eau de refroidissement est légèrement alcaline, elle peut également favoriser la formation d'ions métalliques (tels que Fe, Ni et Cr libérés par les filtres ou les canalisations en acier inoxydable) pour former des précipités d'hydroxyde métallique. Ces précipités peuvent se déposer sur la surface de la tranche ou dans les rues de découpe, affectant négativement la qualité des puces.

Après l'introduction du CO₂, d'une part, la neutralisation des charges affaiblit l'attraction électrostatique entre la poussière et la surface de la tranche ; d'autre part, le flux de gaz CO₂ aide à disperser les particules loin de la zone de découpage, réduisant ainsi leurs chances de se redéposer dans les zones critiques.

L'environnement faiblement acide formé par le CO₂ dissous supprime également la conversion des ions métalliques en précipités d'hydroxyde, maintenant les métaux dans un état dissous afin qu'ils soient plus facilement emportés par le flux d'eau, ce qui réduit les résidus sur la tranche et l'équipement.

En même temps, le CO₂ est inerte. En formant une certaine atmosphère protectrice dans la région de découpage, il peut réduire le contact direct entre la poussière de silicium et l'oxygène, réduisant ainsi le risque d'oxydation, d'agglomération et d'adhésion ultérieure de la poussière aux surfaces. Cela permet de maintenir un environnement de coupe plus propre et des conditions de processus plus stables.

L'introduction de CO₂ dans l'eau de découpe pendant la découpe des tranches contrôle non seulement efficacement les risques statiques et ESD, mais réduit également considérablement la poussière et la contamination métallique, ce qui en fait un moyen important pour améliorer le rendement de découpe et la fiabilité des copeaux.