چرا CO2 در طول فرآیند تاس ویفر معرفی می شود؟

وارد کردن CO2 به آب حباب در طولویفربرش یک اقدام فرآیندی موثر برای سرکوب تجمع بار استاتیک و کاهش خطر آلودگی است، در نتیجه عملکرد قطعه قطعه‌سازی و قابلیت اطمینان بلندمدت تراشه را بهبود می‌بخشد.

1. سرکوب افزایش بار استاتیک

در طولخرد کردن ویفر، یک تیغه الماس چرخان با سرعت بالا همراه با جت های آب دیونیزه شده با فشار بالا (DI) برای انجام برش، خنک کردن و تمیز کردن کار می کند. اصطکاک شدید بین تیغه و ویفر مقدار زیادی بار ساکن ایجاد می کند. در همان زمان، آب DI تحت پاشش با سرعت بالا و ضربه تحت یونیزاسیون جزئی قرار می گیرد و تعداد کمی یون تولید می کند. از آنجایی که سیلیکون خود تمایل به تجمع بار دارد، اگر این بار به موقع تخلیه نشود، ولتاژ می تواند تا 500 ولت یا بیشتر افزایش یابد و باعث تخلیه الکترواستاتیک (ESD) شود.

ESD نه تنها ممکن است اتصالات فلزی را از بین ببرد یا به دی الکتریک های بین لایه ای آسیب برساند، بلکه باعث می شود گرد و غبار سیلیکون از طریق جاذبه الکترواستاتیکی به سطح ویفر بچسبد و منجر به نقص ذرات شود. در موارد شدیدتر، می‌تواند باعث مشکلات باند پد مانند اتصال ضعیف سیم یا بلند شدن باند شود.

هنگامی که دی اکسید کربن (CO2) در آب حل می شود، اسید کربنیک (H2CO3) را تشکیل می دهد که بیشتر به یون های هیدروژن (H+) و یون های بی کربنات (HCO3-) تجزیه می شود. این امر رسانایی آب حباب را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و مقاومت آن را کاهش می دهد. رسانایی بالاتر اجازه می دهد تا بار استاتیکی به سرعت از طریق جریان آب به زمین منتقل شود و تجمع بار روی سطوح ویفر یا تجهیزات دشوار باشد.

علاوه بر این، CO2 یک گاز الکترونگاتیو ضعیف است. در یک محیط پر انرژی، می توان آن را یونیزه کرد و گونه های باردار مانند CO2+ و O- را تشکیل داد. این یون ها می توانند بار روی سطح ویفر و ذرات معلق در هوا را خنثی کنند و خطر جاذبه الکترواستاتیک و رویدادهای ESD را کاهش دهند.

2. کاهش آلودگی و محافظت از سطح ویفر

برش ویفر مقدار زیادی گرد و غبار سیلیکونی تولید می کند. این ذرات ریز به راحتی شارژ می شوند و به سطوح ویفر یا تجهیزات می چسبند و باعث آلودگی ذرات می شوند. اگر آب خنک‌کننده کمی قلیایی باشد، می‌تواند یون‌های فلزی (مانند آهن، نیکل و کروم آزاد شده از فیلترها یا لوله‌های فولادی ضد زنگ) را برای تشکیل رسوب هیدروکسید فلزی تحریک کند. این رسوبات ممکن است روی سطح ویفر یا در خیابان‌های حفر شده رسوب کنند و بر کیفیت تراشه تأثیر منفی بگذارند.

پس از معرفی CO2، از یک طرف، خنثی سازی بار، جاذبه الکترواستاتیکی بین گرد و غبار و سطح ویفر را تضعیف می کند. از سوی دیگر، جریان گاز CO2 به پراکنده شدن ذرات از منطقه حفره‌ای کمک می‌کند و احتمال رسوب مجدد آن‌ها در مناطق بحرانی را کاهش می‌دهد.

محیط اسیدی ضعیفی که توسط CO2 حل شده تشکیل می شود، تبدیل یون های فلزی به رسوبات هیدروکسید را نیز سرکوب می کند، فلزات را در حالت محلول نگه می دارد، بنابراین آنها به راحتی توسط جریان آب منتقل می شوند، که باعث کاهش بقایای ویفر و تجهیزات می شود.

در همان زمان، CO2 بی اثر است. با تشکیل یک اتمسفر محافظ خاص در ناحیه حفر، می‌تواند تماس مستقیم بین گرد و غبار سیلیکون و اکسیژن را کاهش دهد و خطر اکسیداسیون گرد و غبار، تجمع و چسبندگی بعدی به سطوح را کاهش دهد. این به حفظ محیط برش تمیزتر و شرایط فرآیند پایدارتر کمک می کند.

وارد کردن CO2 به آب حباب در طول برش ویفر نه تنها به طور موثر خطر استاتیک و ESD را کنترل می کند، بلکه به طور قابل توجهی آلودگی گرد و غبار و فلز را کاهش می دهد، و آن را به وسیله ای مهم برای بهبود عملکرد حصار و قابلیت اطمینان تراشه تبدیل می کند.