晶圆切割刀片技术资料
半导体晶圆切割
By Dianne Shi and Ilan Weisshas本文介绍，先进圭寸装（advaneed packaging的后端工艺（back-end）之一:xx 圆切片(wafer dicing)。
在过去三十年期间，切片(dieing)系统与刀片(blade)已经不断地改进以对付工艺的挑战和接纳不同类型基板的要求。
最新的、对生产率造成最大影响的设备进展包括:采用两个切割(two cuts)同时进行的、将超程(overtravel)减到最小的双轴(dual-spindle)切片系统，代表性的有日本东精精密的AD3000T和AD2000T;自动心轴扭力监测和自动冷却剂流量调节能力。
重大的切片刀片进步包括一些刀片，它们用于很窄条和/或较高芯片尺寸的晶圆、以铜金属化的晶圆、非常薄的晶圆、和在切片之后要求表面抛光的元件用的晶圆。
许多今天要求高的应用都要求设备能力和刀片特性两方面都最优化的工艺，以尽可能最低的成本提供尽可能高的效率。
最近，日本东精精密又向市场推出了非接触式的激光切割设备ML200和ML300 型切片机制(The Dicing Mechanism)硅晶圆切片工艺是在“后端”装配工艺中的第一步。
该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片接合(die bon di ng)、弓I线接合(wire bonding)和测试工序。
一个转动的研磨盘(刀片)完成切片(dicing)。
一根心轴以高速，30,000~60,000rpm (83~175m/sec的线性速度)转动刀片。
该刀片由嵌入电镀镍矩阵黏合剂中的研磨金刚石制成。
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)的有源区域之间的专用切割线(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。
关键工艺参数硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率最大，同时资产拥有的成本最小。
【半导体切片】半导体晶圆切割 - 副本
本文介绍，先进封装(advanced packaging)的后端工艺(back-end)之一：晶圆切片(wafer dicing)。
在过去三十年期间，切片(dicing)系统与刀片(blade)已经不断地改进以对付工艺的挑战和接纳不同类型基板的要求。
最新的、对生产率造成最大影响的设备进展包括：采用两个切割(two cuts)同时进行的、将超程(overtravel)减到最小的双轴(dual-spindle)切片系统，代表性的有日本东精精密的AD3000T和AD2000T；自动心轴扭力监测和自动冷却剂流量调节能力。
重大的切片刀片进步包括一些刀片，它们用于很窄条和/或较高芯片尺寸的晶圆、以铜金属化的晶圆、非常薄的晶圆、和在切片之后要求表面抛光的元件用的晶圆。
许多今天要求高的应用都要求设备能力和刀片特性两方面都最优化的工艺，以尽可能最低的成本提供尽可能高的效率。
最近，日本东精精密又向市场推出了非接触式的激光切割设备ML200和ML300型切片机制(The Dicing Mechanism)硅晶圆切片工艺是在“后端”装配工艺中的第一步。
该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片接合(die bonding)、引线接合(wire bonding)和测试工序。
一个转动的研磨盘(刀片)完成切片(dicing)。
一根心轴以高速，30,000~60,000rpm(83~175m/sec的线性速度)转动刀片。
该刀片由嵌入电镀镍矩阵黏合剂中的研磨金刚石制成。
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)的有源区域之间的专用切割线(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。
关键工艺参数硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率最大，同时资产拥有的成本最小。
可是，挑战是增加的产量经常减少合格率，反之亦然。
晶圆激光切割与刀片切割工艺介绍
传统刀片划片原理
工作物
例：矽晶片、玻璃
工作物移动的方向
钻石颗粒旋转方向
微小裂纹的范围
特性：容易产生崩碎（Chipp是非机械式的，属于非接触式加工，可以避免出现芯片正面破碎和其它损坏现象，激光划片后需要使用传统工艺将芯片彻底划开。 激光划片采用的高光束质量的光纤激光器对芯片的电性影响较小，可以提供更高的划片成品率。
传统划片方式（砂轮）
激光划片方式（光）
切割速度
40-80mm/s
1-150mm/s
半导体晶圆激光划片工艺介绍
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目录
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什么是晶圆划片 ？
晶圆划片(即切割）是半导体芯片制造工艺流程中的一道必不可少的工序，在晶圆制造中属后道工序。将做好芯片的整片晶圆按芯片大小分割成单一的芯片（晶粒），称之为晶圆划片。
半导体器件
4
5
1
2
3
6
传统划片方法---刀片
切割线宽
30～40微米
30～45微米
切割效果
易崩边，破碎
光滑平整，不易破碎
热影响区
较大
较小
残留应力
较大
极小
对晶圆厚度要求
100 um以上
基本无厚度要求
适应性
不同类型晶圆片需更换刀具
可适应不同类型晶圆片
有无损耗
需去离子水，更换刀具，损耗大
损耗很小
成本
成熟工艺成本较低
晶圆激光切割工艺技术
晶圆激光切割工艺技术晶圆激光切割工艺技术是一种将激光技术应用于半导体制造过程中的一种切割方法。
它通过利用激光的热效应，将激光束聚焦到晶圆材料上，从而可以实现高精度、高效率的切割。
在晶圆激光切割工艺技术中，首先需要选择合适的激光源。
常见的激光源有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。
不同的激光源具有不同的特点和适用范围，需要根据实际需求进行选择。
在切割过程中，激光束可以通过透镜等光学元件进行聚焦，从而可以实现高能量密度的激光束。
晶圆材料会在激光束的照射下被加热，其温度逐渐升高。
当温度达到晶圆材料的熔点时，材料开始熔化，并随着激光束的扫描，不断形成切割孔洞。
晶圆激光切割工艺技术具有以下几个优点。
首先，由于激光束是非接触式的切割方法，因此可以避免因切割过程中与晶圆材料接触而引起的污染和损伤。
同时，激光束的直径非常小，可以实现非常细小的切割孔洞，从而可以实现高分辨率和高精度的切割。
此外，晶圆激光切割工艺技术还具有切割速度快、切割质量高和可靠性强的特点。
由于激光切割是通过热效应实现的，因此可以实现非常高效率的切割。
同时，由于激光束的能量集中在非常小的空间范围内，可以实现非常小的切割孔洞，从而得到更高的切割质量。
此外，激光切割具有高可靠性，可以适应各种复杂形状和材料的切割需求。
然而，晶圆激光切割工艺技术也存在一些挑战和难点。
首先，由于激光切割需要对晶圆材料进行加热，因此可能会引起晶圆材料的热应力，从而影响材料的性能和可靠性。
此外，激光切割过程中会产生大量的热量和烟尘，需要进行有效的散热和烟尘处理。
同时，晶圆激光切割工艺技术的设备和操作都需要非常高的技术要求，对操作人员的技术水平和经验要求非常高。
总的来说，晶圆激光切割工艺技术是一种高效、高精度的切割方法，广泛应用于半导体制造领域。
随着激光技术的不断发展和创新，相信晶圆激光切割工艺技术将会越来越成熟和完善，为半导体制造业的发展提供强有力的支持。
晶圆激光切割与刀片切割工艺介绍
晶圆激光切割与刀片切割工艺介绍
1.晶圆激光切割工艺
（1）调节激光器参数，包括激光功率、脉冲宽度和重复频率等。
（2）将激光束通过透镜聚焦到晶圆表面上，形成高能量密度的小区域。
（3）控制激光束在晶圆上移动，沿着待切割的线路进行切割。
（4）激光照射到晶圆上，局部区域熔化或气化，形成切割线。
（5）通过剥离或折断等方式将晶圆切割成小尺寸的芯片或器件。
2.刀片切割工艺
刀片切割是利用金刚石刀片或金属刀片沿切割线切割晶圆。
其主要原理是通过刀片与晶圆的接触，施加切割力以分割晶圆。
刀片切割的工艺流程如下：
（1）选择合适的刀片材料和形状，并通过润滑液使其表面光滑，以减少切割阻力。
（2）安装刀片至切割机中，对刀片进行调整和校对。
（3）将晶圆放置在切割机工作台上，并固定好。
（4）启动切割机，使刀片与晶圆接触并施加切割力。
（5）刀片沿待切割的线路切割晶圆，直至完全分割。
刀片切割的优点是设备成本相对较低、切割效果稳定，且切割线宽度可控。
然而，刀片切割的切割速度较慢，且对刀片磨损较大，需要经常更换。
综上所述，晶圆激光切割与刀片切割是常见的硅晶圆切割工艺。
晶圆激光切割适用于要求高精度和高速切割的应用，而刀片切割适用于设备成本较低以及切割线宽度要求可控的应用。
在具体应用中，需要根据切割要求、设备条件和经济成本等因素选择合适的切割工艺。
晶圆切割
芯圆切割（Wafer Dicing）6 WX7^$R3^7\)T$K本文介绍，IC封装(packaging)的后端工艺(back-end)之一：xx圆切片(wafer dicing)。
* t#n"r)T2o3e2o在过去三十年期间，切片(dicing)系统与刀片(blade)已经不断地改进以对付工艺的挑战和接纳不同类型基板的要求。
最新的、对生产率造成最大影响的设备进展包括：使两个切割(twocuts)同时进行的、将超程(overtravel)减到最小的双轴(dual-spindle)切片系统；自动心轴扭力监测和自动冷却剂流量调节能力。
重大的切片刀片进步包括一些刀片，它们用于很窄条和/或较高芯片尺寸的晶圆、以铜金属化的晶圆、非常薄的晶圆、和在切片之后要求表面抛光的元件用的晶圆。
许多今天要求高的应用都要求设备能力和刀片特性两方面都最优化的工艺，以尽可能最低的成本提供尽可能高的效率。
切片机制(The Dicing Mechanism)硅晶圆切片工艺是在“后端”装配工艺中的第一步。
该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片接合(diebonding)、引线接合(wire bonding)和测试工序。
一个转动的研磨盘(刀片)完成切片(dicing)。
一根心轴以高速，30,000~60,000rpm (83~175m/sec的线性速度)转动刀片。
该刀片由嵌入电镀镍矩阵黏合剂中的研磨金刚石制成。
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)的有源区域之间的专用切割线(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。
关键工艺参数# [# }9F/?*g* X( r5r8N#~:w1e3^.k2};s(x硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率最大，同时资产拥有的成本最小。
晶圆切割资料
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首件检查
切割第一片及每切割5片必须抽检1片，检验项目有垂直度、L型 至刀痕距离、及背崩检查，每片必须检查4个Chip以上
C/D、侧面图（垂直面）
E、侧面图（背崩）
D≦100μm
底边 < 5μm
型号 H3、H4、EP603、2R5P1 EAGLE2（4F4L-A1200dpi）、CA4B41-A CA4F3K 3R5B1、2R5S2、CFA03、A6T1 CF601、A6S1、1R5V1 CA4B4D EAGLE3（CA4F46）、CA4F58 A8 L型至刀痕距离 28≤A=B≤40 17≤A=B≤27 17≤A=B≤27 17≤A=B≤27 25≤A=B≤32 28≤A=B≤40 17≤A=B≤27 25≤A=B≤32
41
F、其他注意事项
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异常处理
5、切痕检查：大宽（基准线中心到崩碎位置）
*消除警报 *检视画面中的崩碎面积是否过大，不可超过2500PIXELS *若超过，则按F9预切激活，降低切割速度后再切割
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异常处理
6、Z1、Z2轴测高错误
*消除警报 *关闭切割轴和切割水 *打开外盖，先检查切割刀是否真的损耗异常或破损 *再用海绵棒擦拭非接触SENSOR两面，确保其在绿色范围内 *关闭外盖，重新测高
压 伤 不 良 图 片
崩 巴 不 良 图 片
e.晶圆切割当班工程师须对已目检晶圆进行随机抽检， 抽检比率应大于5%，并做相应的记录，对出现问题超 过2次(包括2次)的员工提报给当班制造线长
刮 伤 不 良 图 片
铝 电 极
23
换刀步骤
目前使用切割刀的估计寿 命 如下： 27HEEE2：12000刀 27HCEF1：12000刀 27HCEE：12000刀 27HCCE：6500刀 27HCCB：6500刀 27HCCE：6500刀 1、当屏幕右下角的刀数到预定的 刀片使用寿命时即须换刀
半导体晶圆切割
By Dianne Shi and Ilan Weisshas本文介绍，先进封装(advanced packaging)的后端工艺(back-end)之一：xx圆切片(wafer dicing)。
在过去三十年期间，切片(dicing)系统与刀片(blade)已经不断地改进以对付工艺的挑战和接纳不同类型基板的要求。
最新的、对生产率造成最大影响的设备进展包括：采用两个切割(two cuts)同时进行的、将超程(overtravel)减到最小的双轴(dual-spindle)切片系统，代表性的有日本东精精密的AD3000T和AD2000T；自动心轴扭力监测和自动冷却剂流量调节能力。
重大的切片刀片进步包括一些刀片，它们用于很窄条和/或较高芯片尺寸的晶圆、以铜金属化的晶圆、非常薄的晶圆、和在切片之后要求表面抛光的元件用的晶圆。
许多今天要求高的应用都要求设备能力和刀片特性两方面都最优化的工艺，以尽可能最低的成本提供尽可能高的效率。
最近，日本东精精密又向市场推出了非接触式的激光切割设备ML200和ML300型切片机制(The Dicing Mechanism)硅晶圆切片工艺是在“后端”装配工艺中的第一步。
该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片接合(die bonding)、引线接合(wire bonding)和测试工序。
一个转动的研磨盘(刀片)完成切片(dicing)。
一根心轴以高速，30,000~60,000rpm (83~175m/sec的线性速度)转动刀片。
该刀片由嵌入电镀镍矩阵黏合剂中的研磨金刚石制成。
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)的有源区域之间的专用切割线(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。
关键工艺参数硅圆片切割应用的目的是将产量和合格率最大，同时资产拥有的成本最小。
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Blades Type (cont.)
!
Blade type and binders: " Sintered:
# These blades are very flat and have an accurate thickness. # Used mainly for PBGA ,TiC, Quartz and glass. # Very brittle binder. # Thickness varies between 5 to 30 mil.
Special Slots are Available
Cut Quality/Throughput
Blade Edge - Serrated Blades
Advantages Disadvantages
Less contact between edge and substrate
Less load during cutting
D
d
Cut Quality/Throughput
Diamond / Matrix Binder
Nickel Bond
Hard sharp edge Nickel Diamond
Sintered Bond
Resin Bond
High temperatures Resin
Diamond
Cut Quality/Throughput
Cut Quality/Throughput Diamond High Low Concentration
Better Cut Quality Better Chipping Size
Better Blade Life Higher Load Affect Cut Quality
Cut Quality/Throughput
"
Nickel:
# Very common for soft materials such as PBGA ,PCB, PZT, Green Ceramic and Silicon. Also for the TiC and Ferrite # The Nickel binder grows together with the diamonds so all the volume of the blade is equally filled with diamonds. # Thickness varies between 0.6 to 15 mil.
Blade Diameter
More edge surface Shallower angle of attack Less blade wear Less chipping
O.D -4”
O.D -2”
More blade surface in kerf during cutting
Less vibrations Higher cut speed
Kerf width is not as accurate as on regular blades
Vibrations
Better cooling due to serrations
Longer life Chipping increases
Cut Quality/Throughput
Blade Exposure
"
Resinoid:
# Soft blades that are self dressed. # Can be used for almost all materials with good results. # High blade wear. # Diamond grit size ranges from 3 to 200 mic. # Thickness varies between 3 to 50 mil.
Cut Quality/Throughput Spindle Speed
To be optimize per application
Cut Quality/Throughput Spindle Speed
Range of R.P.M. on Main Applications:
TiC, land definition TiC, cutting through Silicon Hard alumina Green ceramic, wet Green ceramic, dry Sapphire, S.O.S. Quartz Ferrites Glass Silicon on 2” saws Nickel blade Nickel blade Nickel blade Resinoid blade Nickel blade T. Carbide blade Resinoid blade Resinoid blade Nickel blade Resinoid blade Resinoid blade Nickel type blade 12-14K R.P.M. 12-15K R.P.M. 18-20K R.P.M. 14K R.P.M. 12-16K R.P.M. 10K R.P.M. 8-10K R.P.M. 8-10K R.P.M. 14-18K R.P.M. 10-14K R.P.M. 12-14K R.P.M. 30-60K R.P.M.
Better Blade Life Better for thick substrates
Cut Quality/Throughput Diamond Grit Coarse Fine Size
Better Cut Quality Smaller Chipping Size
Better Blade Life Affect Cut Quality
Blade Parameters
to be Defined/Optimized
•Binder Type : Nickel , Resin , Sintered , Steel Core •Dimension : OD , ID , Thickness & Thickness tolerance •Edge Geometry : Standard , Serrated (#of serration) , Angled •Abrasive : Diamonds , CBN , Others Grit size , Concentration , Type •Matrix : Hard , Soft
Resin Blades
Nickel Blades
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Flanges
Dicing Products: Accessories
•Lapping kit •Special flange design •High Cooling Flanges •Vacuum Tool •Torque meter
Resin grinding wheels
Cut Quality/Throughput Process Parameters Blade :
•Diameter •Binder •Matrix Hardness •Thickness •Grit Size •Diamond Concentration •Edge
Cut Quality/Throughput
Cut Quality/Throughput Mounting
Tape , UV Tape ! Lava - abrasive material -> unload blade -magnetic heads ! Crystal bond - strong adhesion -> load bladeceramic packages ! Special designed fixtures -automation ! Wax - good adhesion -> load the blade ! Glass , Ceramic substrates -stiff material - avoid back side chipping ; wear blade->new diamonds layers
Dicing Tools Products
Diamond size Micron Nickel Blade 30,50,70 3-6,10,17 2-4,4-8,10 2-4,3-6 4-8 2-4,3-6 Steel Core Ni Blades 30,50,70 Resinoid Blades 53,88,105 53,63,88 15,20,30 6,9 30,45 Sintered Blades 9,15,25 30,50 9,10,15 Blade Type Product PBGA,PCB Magnetic & Tape Heads Ultrasound Sensors Active Devices (Discreet) SAW Devices IC's MLC (Multi Layer Capacitors) CBGA Ceramic Packages SAW Devices Tape for VTR Ink Jet Print Heads , Fiber Optics Magnetic Heads PBGA Fibers Optics Material FR4, Plastic&BT Resin TiC & Ferrite PZT GaAs LiNbO3,LiTaO3 Silicon Green Ceramic Alumina Alumina Quartz,LiNbO3,LiTaO3 Ferrite Glass,Quartz TiC Plastic&BT Resin Glass,Quartz
Dicing Tools August 2001
Dicing Products: Blades & Flanges