在芯片的分割期间,刀片碾碎基础材料(晶圆),同时去掉所产生的碎片。材料的去掉沿着晶方(dice)的有源区域之间的切割线(迹道)发生的。冷却剂(通常是去离子水)指到切割缝内,改善切割品质,和通过帮助去掉碎片而延长刀片寿命。每条迹道(street)的宽度(切口)与刀片的厚度成比例。
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。
在切片或任何其它磨削过程中,在不超出可接受的切削质量参数时,新一代的切片系统可以自动监测施加在刀片上的负载,或扭矩。对于每一套工艺参数,都有一个切片质量下降和BSC出现的极限扭矩值。切削质量与刀片基板相互作用力的相互关系,和其变量的测量使得可以决定工艺偏差和损伤的形成。工艺参数可以实时调整,使得不超过扭矩极限和获得大的进给速度。
切片工序的关键部分是切割刀片的修整(dressing)。在非监测的切片系统中,修整工序是通过一套反复试验来建立的。在刀片负载受监测的系统中,修整的终点是通过测量的力量数据来发现的,它建立佳的修整程序。这个方法有两个优点:不需要来佳的刀片性能,和没有合格率损失,该损失是由于用部分修整的刀片切片所造成的质量差。