硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率大,同时资产拥有的成本小。可是,挑战是增加的产量经常减少合格率,反之亦然。晶圆基板进给到切割刀片的速度决定产出。随着进给速度增加,切割品质变得更加难以维持在可接受的工艺窗口内。进给速度也影响刀片寿命。
在许多晶圆的切割期间经常遇到的较窄迹道(street)宽度,要求将每一次切割放在迹道中心几微米范围内的能力。这就要求使用具有高分度轴精度、高光学放大和对准运算的设备。当用窄迹道切割晶圆时的一个常见的推荐是,选择尽可能薄的刀片。可是,很薄的刀片(20µm)是非常脆弱的,更容易过早破裂和磨损。结果,其寿命期望和工艺稳定性都比较厚的刀片差。对于50~76µm迹道的刀片推荐厚度应该是20~30µm。
顶面碎片(TSC, top-side chipping),它发生晶圆的顶面,变成一个合格率问题,当切片接近芯片的有源区域时,主要依靠刀片磨砂粒度、冷却剂流量和进给速度。背面碎片(BSC, back-side chipping)发生在晶圆的底面,当大的、不规则微小裂纹从切割的底面扩散开并汇合到一起的时候(图1b)。当这些微小裂纹足够长而引起不可接受的大颗粒从切口除掉的时候,BSC变成一个合格率问题。
切割参数对材料清除率有直接关系,它反过来影响刀片的性能和工艺效率。对于一个工艺为了优化刀片,设计试验方法(DOE, designed experiment)可减少所需试验的次数,并提供刀片特性与工艺参数的结合效果。另外,设计试验方法(DOE)的统计分析使得可以对有用信息的推断,以建议达到甚至更高产出和/或更低资产拥有成本的进一步工艺优化。
当切片机有稳定的冷却剂流量和所有其它参数都受控制时,维持一个稳定的扭矩。如果记录,从稳定扭矩的任何偏离都是由于不受控的因素。这些包括由于喷嘴堵塞的冷却剂流量变化、喷嘴调整的变化、刀片对刀片的变化、刀片情况和操作员错误。
随着信息化时代的到来,我国电子信息、通讯和半导体集成电路等行业迅猛发展,我国已经成为世界二极管晶圆、可控硅晶圆等集成电路各种半导体晶圆制造大国。传统的旋转砂轮式晶圆切割技术在实际生产中受到工艺极限的影响,晶圆加工存在机械应力、崩裂、加工效率低、成品率低的情况,的限制了晶圆制造水平的发展。传统晶圆切割手段已经无法满足晶圆产品率、生产需求。因此,旋转砂轮式切割工艺所伴随的问题是无法通过工艺本身的优化来完全解决的,亟需采取新的加工方式解决晶圆切割划片的瓶颈;现有划片机自动化程度及功能都很难满足电子器件生产的可靠性和技术性能要求。