Prečo sa CO₂ zavádza počas procesu krájania oblátok?

Zavádzanie CO₂ do vody na kocky počasoblátkaRezanie je účinným procesným opatrením na potlačenie hromadenia statického náboja a zníženie rizika kontaminácie, čím sa zlepšuje výťažnosť rezania a dlhodobá spoľahlivosť triesok.

1. Potlačenie nahromadenia statického náboja

Počaskrájanie oblátok, vysokorýchlostný rotačný diamantový kotúč spolupracuje s vysokotlakovými deionizovanými (DI) vodnými lúčmi na rezanie, chladenie a čistenie. Intenzívne trenie medzi čepeľou a plátkom vytvára veľké množstvo statického náboja; v rovnakom čase DI voda podlieha miernej ionizácii pri vysokorýchlostnom striekaní a náraze, čím vzniká malý počet iónov. Pretože samotný kremík má tendenciu akumulovať náboj, ak sa tento náboj včas nevybije, napätie môže stúpnuť na 500 V alebo viac a spustiť elektrostatický výboj (ESD).

ESD môže nielen rozbiť kovové prepojenia alebo poškodiť medzivrstvové dielektrikum, ale tiež spôsobiť, že kremíkový prach priľne k povrchu plátku elektrostatickým priťahovaním, čo vedie k defektom častíc. V závažnejších prípadoch môže spôsobiť problémy s lepiacou podložkou, ako je zlé spojenie drôtu alebo odlepenie väzby.

Keď sa oxid uhličitý (CO₂) rozpúšťa vo vode, vytvára kyselinu uhličitú (H₂CO₃), ktorá sa ďalej disociuje na vodíkové ióny (H⁺) a hydrogénuhličitanové ióny (HCO₃⁻). To výrazne zvyšuje vodivosť vody na kocky a znižuje jej odpor. Vyššia vodivosť umožňuje rýchle odvádzanie statického náboja cez prúd vody do zeme, čo sťažuje akumuláciu náboja na doštičke alebo povrchu zariadenia.

Okrem toho je CO₂ slabo elektronegatívny plyn. Vo vysokoenergetickom prostredí môže byť ionizovaný za vzniku nabitých druhov, ako sú CO₂⁺ a O⁻. Tieto ióny môžu neutralizovať náboj na povrchu plátku a na časticiach vo vzduchu, čím sa ďalej znižuje riziko elektrostatickej príťažlivosti a ESD udalostí.

2. Zníženie kontaminácie a ochrana povrchu plátku

Pri krájaní plátkov vzniká veľké množstvo kremíkového prachu. Tieto jemné častice sa ľahko nabijú a priľnú k plátku alebo povrchu zariadenia, čím spôsobia kontamináciu časticami. Ak je chladiaca voda mierne alkalická, môže tiež podporovať kovové ióny (ako Fe, Ni a Cr uvoľnené z filtrov alebo potrubí z nehrdzavejúcej ocele) za vzniku zrazenín hydroxidu kovu. Tieto zrazeniny sa môžu usadzovať na povrchu plátku alebo v rámci krájacích ulíc, čo nepriaznivo ovplyvňuje kvalitu triesok.

Po zavedení CO₂ na jednej strane neutralizácia náboja oslabuje elektrostatickú príťažlivosť medzi prachom a povrchom plátku; na druhej strane tok plynu CO₂ pomáha rozptyľovať častice preč zo zóny krájania, čím sa znižuje ich šanca na opätovné ukladanie v kritických oblastiach.

Slabo kyslé prostredie tvorené rozpusteným CO₂ tiež potláča premenu kovových iónov na hydroxidové precipitáty, čím udržuje kovy v rozpustenom stave, takže sú ľahšie unášané prúdom vody, čo znižuje zvyšky na doštičke a zariadení.

Zároveň je CO₂ inertný. Vytvorením určitej ochrannej atmosféry v oblasti krájania môže znížiť priamy kontakt medzi kremíkovým prachom a kyslíkom, čím sa zníži riziko oxidácie prachu, aglomerácie a následnej priľnavosti k povrchom. To pomáha udržiavať čistejšie prostredie rezania a stabilnejšie podmienky procesu.

Zavádzanie CO₂ do vody pri krájaní plátkov nielen účinne kontroluje riziko statickej elektriny a elektrostatického výboja, ale tiež výrazne znižuje kontamináciu prachom a kovmi, čo z neho robí dôležitý prostriedok na zlepšenie výťažnosti rezania a spoľahlivosti triesok.