晶圆切割——崩边原因分析及解决方法

晶圆切割主要采用金刚石砂轮刀片即轮毂型硬刀，半导体从业者不断寻求能提高加工质量和加工效率的方法，以达到更低的加工成本。西斯特科技（SST）在半导体切割刀片领域有着深入的研究及技术积累，能够更好地为半导体产业的发展服务，解决加工过程中普遍存在的问题，如晶圆切割过程中的正崩和背崩。本文将分享从切割现场积累的经验供半导体从业者参阅；

一、表面崩边

晶圆表面崩边（正崩）可分为三种类型：初期chipping/重复循环chipping /其他chipping

1、初期chipping

主要指新刀片装机预切割阶段出现的产品表面崩缺，产生原因可能有三个方面：

①刀片安装倾斜； 

②刀片未修成真圆； 

③金刚石未完全暴露，没有产生容削槽。 

解决方法：①检查刀片安装精度；②修刀，修整刀片同心度；③重新进行预切割，充分暴露金刚石。

2、循环chipping

原因：

切割过程中出现重复循环崩边主要原因有三个方面：

1. 刀片表面受到冲击；

2. 刀片表面有大颗粒金刚石突起；

3. 刀片表面有其他外来杂质黏附。

解决方法：

1. 检查刀刃表面是否有产品飞料冲击痕迹；

2. 在显微镜下观察刀刃部分是否存在大颗粒突起；

3. 在高倍显微镜下面观察刀刃表面是否有异物粘黏（如残胶，金属）等；

3、其他chipping

原因：

切割过程中出现异常崩边主要原因有三个方面：

1.工件有移位变形

2.进给速度和切割深度

3.高转速刀片偏摆

解决方法：

1.增加贴膜后烘烤温度和时间以及更换基材材质

2.根据工件材质调整合适的加工参数

3.检测设备主轴精度和刀片动平衡精度

二、背面崩边

1．产生背崩后主要考察方向有三个：

2．切割刀片

3．工件/固定胶膜

4．加工参数

晶圆背崩与刀片5个强相关因素：

1. 刀片预切割前比预切割后背面崩边尺寸大

2. 刀片金刚石颗粒越大背面崩边尺寸越小

3. 刀片磨料集中度越低，背面崩边尺寸越小

4. 刀片结合剂越软，背面崩边尺寸越小

5. 刀刃越薄，背面崩边尺寸越小

解决方法: 

1.新刀使用修刀板修刀及执行预切割； 

2.选择合适目数的刀片作为切断刀片（建议3000-3500目）；

3.选择低集中度刀片作为切断刀片（建议50-70）； 

4.选择较软结合剂配方作为切断刀片； 

5.选择较薄刀片作为切断刀片。

晶圆背崩与固定耗材3大强相关因素：

1. 固定方法（石蜡、胶膜、夹具）  

2. 固定力  

3. 固定辅材（胶层厚度，基材厚度，基材硬度）

解决方法:

1. 晶圆切割选用粘性强，胶层薄，基材弹性小的蓝膜或UV膜  

2. 保持切割盘表面陶瓷气孔无堵塞，真空吸力均匀，工作盘平整

晶圆背崩与加工参数4大强相关因素：

1. 主轴转速，主轴转速过高，每个磨料颗粒所做的工会减少，但刀片的自锐能力被抑制，可能发生钝化。

2. 进给速度，进给速度过高，会增加刀片的负载，工件产生的应力也较大，容易发生背崩。

3. 切割深度，切割过深，刀片负载大，可能存在断刀风险，导致产品背崩。

4. 冷却水，冷却水水压过大，刀片易变形，水压过小冷却效果不好，产品表面易污染。

解决方法:

1.推荐使用22-35k的主轴转速；

2.设定合理的进给速度；

3.选择合适的刀刃露出量；

4.控制冷却水水压。