웨이퍼 다이싱 공정에서 CO₂가 유입되는 이유는 무엇인가요?

다이싱수에 CO2를 도입하는 동안웨이퍼절단은 정전기 축적을 억제하고 오염 위험을 낮추어 다이싱 수율과 장기적인 칩 신뢰성을 향상시키는 효과적인 공정 조치입니다.

1. 정전기 축적 억제

동안웨이퍼 다이싱, 고속 회전 다이아몬드 블레이드는 고압 탈이온(DI) 워터 제트와 함께 작동하여 절단, 냉각 및 청소를 수행합니다. 블레이드와 웨이퍼 사이의 강렬한 마찰로 인해 많은 양의 정전하가 생성됩니다. 동시에 DI수는 고속 분사 및 충격으로 약간의 이온화를 거쳐 소수의 이온을 생성합니다. 실리콘 자체는 ​​전하를 축적하는 경향이 있으므로 이 전하가 제때 방전되지 않으면 전압이 500V 이상으로 상승하여 정전기 방전(ESD)이 발생할 수 있습니다.

ESD는 금속 상호 연결을 파괴하거나 층간 유전체를 손상시킬 뿐만 아니라 정전기 인력을 통해 실리콘 먼지가 웨이퍼 표면에 달라붙어 입자 결함을 일으킬 수도 있습니다. 더 심각한 경우에는 와이어 본딩 불량이나 본드 리프트 오프와 같은 본드 패드 문제가 발생할 수 있습니다.

이산화탄소(CO2)는 물에 용해되면 탄산(H2CO₃)을 형성하고, 이는 다시 수소이온(H⁺)과 중탄산이온(HCO₃⁻)으로 해리됩니다. 이는 다이싱수의 전도성을 크게 증가시키고 저항성을 감소시킵니다. 전도성이 높을수록 정전기는 물의 흐름을 통해 접지로 빠르게 전도되어 웨이퍼나 장비 표면에 전하가 축적되는 것을 어렵게 만듭니다.

또한 CO2는 전기음성도가 약한 기체입니다. 고에너지 환경에서는 이온화되어 CO₂⁺ 및 O⁻와 같은 하전된 종을 형성할 수 있습니다. 이러한 이온은 웨이퍼 표면과 공기 중 입자의 전하를 중화시켜 정전기 인력 및 ESD 현상의 위험을 더욱 낮출 수 있습니다.

2. 오염 감소 및 웨이퍼 표면 보호

웨이퍼 다이싱에서는 다량의 실리콘 먼지가 발생합니다. 이러한 미세 입자는 쉽게 대전되어 웨이퍼나 장비 표면에 부착되어 입자 오염을 유발합니다. 냉각수가 약알칼리성인 경우 금속 이온(예: 스테인레스 스틸 필터 또는 배관에서 방출되는 Fe, Ni 및 Cr)을 촉진하여 금속 수산화물 침전물을 형성할 수도 있습니다. 이러한 침전물은 웨이퍼 표면이나 다이싱 스트리트 내에 침전되어 칩 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

CO2를 도입한 후, 전하 중화는 먼지와 웨이퍼 표면 사이의 정전기 인력을 약화시킵니다. 반면, CO2 가스 흐름은 입자를 다이싱 영역에서 분산시켜 중요한 영역에 재침착될 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다.

용해된 CO2에 의해 형성된 약산성 환경은 금속 이온이 수산화물 침전물로 전환되는 것을 억제하여 금속을 용해된 상태로 유지하므로 금속이 물 흐름에 더 쉽게 운반되어 웨이퍼와 장비의 잔류물을 줄입니다.

동시에 CO2는 불활성입니다. 다이싱 영역에 특정 보호 분위기를 형성함으로써 실리콘 먼지와 산소 사이의 직접적인 접촉을 줄여 먼지 산화, 응집 및 후속 표면 접착 위험을 낮출 수 있습니다. 이는 보다 깨끗한 절단 환경과 보다 안정적인 공정 조건을 유지하는 데 도움이 됩니다.

웨이퍼 절단 중 다이싱수에 CO2를 도입하면 정전기 및 ESD 위험을 효과적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라 먼지 및 금속 오염을 크게 줄여 다이싱 수율과 칩 신뢰성을 향상시키는 중요한 수단입니다.