Mengapa CO₂ Dimasukkan Selama Proses Wafer Dicing?

Memasukkan CO₂ ke dalam air potong dadu selamakuekue waferpemotongan adalah ukuran proses yang efektif untuk menekan penumpukan muatan statis dan menurunkan risiko kontaminasi, sehingga meningkatkan hasil cetakan dadu dan keandalan chip jangka panjang.

1. Menekan Penumpukan Muatan Statis

Selamapotong dadukue wafer, bilah berlian berputar berkecepatan tinggi bekerja bersama dengan pancaran air deionisasi (DI) bertekanan tinggi untuk melakukan pemotongan, pendinginan, dan pembersihan. Gesekan yang kuat antara bilah dan wafer menghasilkan muatan statis dalam jumlah besar; pada saat yang sama, air DI mengalami sedikit ionisasi saat disemprotkan dan dibenturkan dengan kecepatan tinggi, menghasilkan sejumlah kecil ion. Karena silikon sendiri cenderung mengakumulasi muatan, jika muatan ini tidak habis tepat waktu, tegangan dapat naik hingga 500 V atau lebih dan memicu pelepasan muatan listrik statis (ESD).

ESD tidak hanya dapat merusak interkoneksi logam atau merusak dielektrik antar lapisan, tetapi juga menyebabkan debu silikon menempel pada permukaan wafer melalui tarikan elektrostatik, yang menyebabkan cacat partikel. Dalam kasus yang lebih parah, hal ini dapat menyebabkan masalah pada bantalan ikatan seperti ikatan kawat yang buruk atau lepasnya ikatan.

Ketika karbon dioksida (CO₂) larut dalam air, ia membentuk asam karbonat (H₂CO₃), yang selanjutnya terdisosiasi menjadi ion hidrogen (H⁺) dan ion bikarbonat (HCO₃⁻). Hal ini secara signifikan meningkatkan konduktivitas air yang dipotong dadu dan mengurangi resistivitasnya. Konduktivitas yang lebih tinggi memungkinkan muatan statis dengan cepat dialirkan melalui aliran air ke tanah, sehingga menyulitkan muatan terakumulasi pada permukaan wafer atau peralatan.

Selain itu, CO₂ adalah gas yang elektronegatif lemah. Dalam lingkungan berenergi tinggi, ia dapat terionisasi untuk membentuk spesies bermuatan seperti CO₂⁺ dan O⁻. Ion-ion ini dapat menetralkan muatan pada permukaan wafer dan partikel di udara, sehingga semakin menurunkan risiko tarikan elektrostatis dan kejadian ESD.

2. Mengurangi Kontaminasi dan Melindungi Permukaan Wafer

Pemotongan wafer menghasilkan debu silikon dalam jumlah besar. Partikel halus ini mudah bermuatan dan menempel pada permukaan wafer atau peralatan, sehingga menyebabkan kontaminasi partikel. Jika air pendingin sedikit basa, hal ini juga dapat mendorong ion logam (seperti Fe, Ni, dan Cr yang dilepaskan dari filter atau pipa baja tahan karat) untuk membentuk endapan logam hidroksida. Endapan ini dapat mengendap di permukaan wafer atau di dalam cetakan dadu, sehingga berdampak buruk pada kualitas chip.

Setelah memasukkan CO₂, di satu sisi, netralisasi muatan melemahkan tarikan elektrostatis antara debu dan permukaan wafer; di sisi lain, aliran gas CO₂ membantu menyebarkan partikel menjauh dari zona dadu, sehingga mengurangi kemungkinan partikel tersebut mengendap kembali di area kritis.

Lingkungan asam lemah yang dibentuk oleh CO₂ terlarut juga menekan konversi ion logam menjadi endapan hidroksida, menjaga logam dalam keadaan terlarut sehingga lebih mudah terbawa aliran air, sehingga mengurangi residu pada wafer dan peralatan.

Pada saat yang sama, CO₂ bersifat inert. Dengan membentuk atmosfer pelindung tertentu di wilayah cetakan, hal ini dapat mengurangi kontak langsung antara debu silikon dan oksigen, sehingga menurunkan risiko oksidasi debu, aglomerasi, dan daya rekat berikutnya pada permukaan. Hal ini membantu menjaga lingkungan pemotongan yang lebih bersih dan kondisi proses yang lebih stabil.

Memasukkan CO₂ ke dalam air cetakan dadu selama pemotongan wafer tidak hanya secara efektif mengendalikan risiko statis dan ESD, namun juga secara signifikan mengurangi kontaminasi debu dan logam, menjadikannya cara penting untuk meningkatkan hasil cetakan dadu dan keandalan chip.