Miks võetakse vahvlikuubikuteks lõikamise ajal kasutusele CO₂?

CO₂ lisamine kuubikuteks lõigatud vettevahvellõikamine on tõhus protsessimeede staatilise laengu kogunemise mahasurumiseks ja saastumise riski vähendamiseks, parandades seeläbi kuubikute saagikust ja pikaajalist kiibi töökindlust.

1. Staatilise laengu kogunemise mahasurumine

ajalvahvli kuubikuteks lõikamine, suurel kiirusel pöörlev teemanttera töötab koos kõrgsurve deioniseeritud (DI) veejugadega, et teostada lõikamist, jahutamist ja puhastamist. Tera ja vahvli vaheline intensiivne hõõrdumine tekitab suure hulga staatilist laengut; samal ajal läbib DI vesi kiirel pihustamisel ja löögil kerge ionisatsiooni, tekitades väikese arvu ioone. Kuna räni ise kipub laengut koguma, siis kui seda laengut õigel ajal ei tühjendata, võib pinge tõusta 500 V-ni või rohkemgi ja vallandada elektrostaatilise laengu (ESD).

ESD ei pruugi mitte ainult lõhkuda metallühendusi ega kahjustada kihtidevahelisi dielektrikuid, vaid põhjustada ka ränitolmu kleepumist vahvli pinnale elektrostaatilise külgetõmbe kaudu, mis põhjustab osakeste defekte. Raskematel juhtudel võib see põhjustada sidepadja probleeme, nagu traadi kehv sidumine või sideme eemaldamine.

Kui süsinikdioksiid (CO₂) lahustub vees, moodustab see süsihappe (H2CO₃), mis dissotsieerub edasi vesinikioonideks (H⁺) ja vesinikkarbonaadiioonideks (HCO₃⁻). See suurendab oluliselt tükeldatud vee juhtivust ja vähendab selle takistust. Suurem juhtivus võimaldab staatilise laengu kiiresti veevoolu kaudu maapinnale juhtida, muutes laengu kogunemise vahvli või seadme pinnale raskeks.

Lisaks on CO₂ nõrgalt elektronegatiivne gaas. Kõrge energiaga keskkonnas saab seda ioniseerida, moodustades laetud liike nagu CO₂+ ja O⁻. Need ioonid võivad neutraliseerida vahvli pinnal ja õhus lendlevate osakeste laengu, vähendades veelgi elektrostaatilise külgetõmbe ja ESD sündmuste riski.

2. Saastumise vähendamine ja vahvli pinna kaitsmine

Vahvlite kuubikuteks lõikamine tekitab suurel hulgal ränitolmu. Need peened osakesed saavad kergesti laetud ja kleepuvad vahvli või seadme pindadele, põhjustades osakeste saastumist. Kui jahutusvesi on kergelt leeliseline, võib see soodustada ka metalliioone (nt roostevabast terasest filtritest või torustikust eralduv Fe, Ni ja Cr), moodustades metallhüdroksiidi sadet. Need sademed võivad ladestuda vahvli pinnale või kuubikuteks lõigatud tänavatele, mõjutades negatiivselt laastu kvaliteeti.

Ühest küljest nõrgendab laengu neutraliseerimine pärast CO₂ sisseviimist tolmu ja vahvli pinna vahelist elektrostaatilist külgetõmmet; teisest küljest aitab CO₂ gaasivool osakesed kuubikuteks lõikamise tsoonist eemale hajutada, vähendades nende võimalusi kriitilistes piirkondades uuesti ladestuda.

Lahustunud CO₂ poolt moodustatud nõrgalt happeline keskkond pärsib ka metalliioonide muundumist hüdroksiidisademeteks, hoides metalle lahustunud olekus, nii et veevool kandub need kergemini ära, mis vähendab jääke vahvlil ja seadmetel.

Samal ajal on CO₂ inertne. Moodustades kuubikuteks lõikamise piirkonnas teatud kaitsva atmosfääri, võib see vähendada otsest kontakti ränitolmu ja hapniku vahel, vähendades tolmu oksüdeerumise, aglomeratsiooni ja sellele järgneva pindadele kleepumise ohtu. See aitab säilitada puhtamat lõikekeskkonda ja stabiilsemaid protsessitingimusi.

CO₂ lisamine kuubikuteks lõigatud vette vahvlilõikamise ajal mitte ainult ei kontrolli tõhusalt staatilist ja ESD-riski, vaid vähendab oluliselt ka tolmu ja metalli saastumist, muutes selle oluliseks vahendiks kuubikute saagise ja laastude töökindluse parandamisel.