Почему CO₂ выделяется в процессе нарезки пластин?

Введение CO₂ в воду для нарезки кубиками во времявафлярезка является эффективной технологической мерой для подавления накопления статического заряда и снижения риска загрязнения, тем самым повышая производительность нарезки кубиками и долгосрочную надежность стружки.

1. Подавление накопления статического заряда

В течениенарезка вафельВысокоскоростно вращающийся алмазный диск работает вместе со струями деионизированной (ДИ) воды под высоким давлением для резки, охлаждения и очистки. Интенсивное трение между лезвием и пластиной создает большое количество статического заряда; в то же время деионизированная вода подвергается небольшой ионизации при высокоскоростном распылении и ударе, образуя небольшое количество ионов. Поскольку кремний сам по себе склонен накапливать заряд, если этот заряд вовремя не разрядить, напряжение может подняться до 500 В и более и вызвать электростатический разряд (ЭСР).

ЭСР может не только разрушить металлические межсоединения или повредить межслойные диэлектрики, но также привести к прилипанию кремниевой пыли к поверхности пластины за счет электростатического притяжения, что приводит к дефектам частиц. В более серьезных случаях это может вызвать проблемы с контактной площадкой, такие как плохое соединение проводов или отрыв соединения.

Когда диоксид углерода (CO₂) растворяется в воде, образуется угольная кислота (H₂CO₃), которая далее диссоциирует на ионы водорода (H⁺) и ионы бикарбоната (HCO₃⁻). Это значительно увеличивает проводимость кубиковой воды и снижает ее удельное сопротивление. Более высокая проводимость позволяет быстро отводить статический заряд через поток воды к земле, что затрудняет накопление заряда на пластинах или поверхностях оборудования.

Кроме того, CO₂ — слабоэлектроотрицательный газ. В высокоэнергетической среде он может ионизироваться с образованием заряженных частиц, таких как CO₂⁺ и O⁻. Эти ионы могут нейтрализовать заряд на поверхности пластины и частицах в воздухе, еще больше снижая риск электростатического притяжения и электростатического разряда.

2. Уменьшение загрязнения и защита поверхности пластины.

При нарезке пластин образуется большое количество кремниевой пыли. Эти мелкие частицы легко заряжаются и прилипают к пластинам или поверхностям оборудования, вызывая загрязнение частицами. Если охлаждающая вода слабощелочная, она также может способствовать образованию ионов металлов (таких как Fe, Ni и Cr, высвобождаемых из фильтров или труб из нержавеющей стали) с образованием осадков гидроксидов металлов. Эти осадки могут откладываться на поверхности пластины или внутри дорожек нарезки кубиков, отрицательно влияя на качество чипа.

После введения CO₂, с одной стороны, нейтрализация заряда ослабляет электростатическое притяжение между пылью и поверхностью пластины; с другой стороны, поток газа CO₂ помогает рассеивать частицы из зоны нарезки кубиками, снижая вероятность их повторного осаждения в критических областях.

Слабокислая среда, образуемая растворенным CO₂, также подавляет превращение ионов металлов в осадки гидроксидов, удерживая металлы в растворенном состоянии, благодаря чему они легче уносятся потоком воды, что уменьшает количество остатков на пластине и оборудовании.

В то же время CO₂ инертен. Формируя определенную защитную атмосферу в зоне нарезки кубиками, он позволяет уменьшить прямой контакт кремниевой пыли с кислородом, снизить риск окисления пыли, агломерации и последующего прилипания к поверхностям. Это помогает поддерживать более чистую среду резки и более стабильные условия процесса.

Введение CO₂ в воду для нарезки кубиками во время резки пластин не только эффективно контролирует риск статического электричества и электростатического разряда, но также значительно снижает загрязнение пылью и металлом, что делает его важным средством повышения производительности нарезки кубиками и надежности стружки.