半导体晶圆切割

刀片优化(Blade Optimization)为了接收今天新的切片桃战，切片系统与刀片之间的协作是必要的。对于高端high-end应用特别如此。刀片在工艺优化中起主要的作用。为了接纳所有来自于迅速的技术发展的新的切片要求，今天可以买到各种各样的刀片。这使得为正确的工艺选择正确的刀片成为一个比以前更加复杂的任务除了尺寸，三个关键参数决定刀片特性：金刚石（磨料）尺寸、金刚石含量和粘结剂的类型。结合物是各种金属和/或其中分布有金刚石磨料的基体。这些元素的结合效果决定刀片的寿命和切削质量TSC与BSC)。改变任何一个这些参数都将直接影响刀片特性与性能。为一个给定的切片工艺选择最佳的刀片可能要求在刀片寿命与切削质量之间作出平衡。其它因素，诸如进给率和心轴速度，也可能影响刀片选择。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,designedexperiment)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。图二显示在以30.000pm心轴速度进行的硅品圆切片期间，进给率、刀片磨料尺寸和刀片寿命的结合效果。图三详细显示相应得切削品质。正如所料，在某个工艺窗口之内，随着磨料尺寸的增加，刀片寿命增加（或磨损率下降），而切削品质（在这种情况中TSC)下降。越细的磨料尺寸提供在以适当的进给率时更高的项面切削质量，虽然刀片寿命减少很多。如所提及的，增加产出是在品圆切片中的减少成本的主要问题。更高的进给率和/或心轴速度是最常考虑到的影响参数。可是，取决于三个关键的刀片参数、品圆的特性和厚度、和在迹道中的金属化程度，在一套工艺条件下的“完美刀片可能在条件改变时不适合。如图二和三所示，随若进给速率的增加，刀片寿命和切削质量两者都会变化，不管磨料尺寸如何。当优化一个工艺时，重要的是并行地考虑各种主要工艺和刀片的参数，以使产出达到最大，同时保持足够的刀片寿命和可接受的切削质量。在选择刀片类型来最大减少资产拥有成本的时候，可能要求个折中。与那些可能常见的东西相反，较慢的进给速度不总是保证更好的切削品质。差劣的切削品质可能在太慢的进给率时产生，由于产生更高的热量（图三）。达到可接受的切削品质的最小进给速度应是指对于一个给定的切片应用。这是一个可应用于各种品圆切片的一般结论。当使用很慢的进给速度时，在切片铜(Cu)品圆时可观察到较高的BSC1。当以很慢的转速切片时观察到相同的效果.三个关键的刀片元素（金刚石尺寸、浓度和结合物硬度）的相对重要性取决于刀片磨料尺寸和工艺参数。为了给一个特定应用选择最适合的刀片，对这些关系的理解是必要的。图四是对由于或者刀片金刚石浓度增加或者粘合物硬度增加而使刀片磨损百分率下降的一个DOE评估。一般来说，粘结硬度对刀片寿命的影响对于较细金刚砂更为显著。随着磨料尺寸增加，粘结硬度的影响变得越来越不重要。可是，对于所有磨料尺寸，金刚石浓度的影响似乎比粘结硬度更为重要。取决于磨料尺寸变化的程度，其对刀片寿命的影响可能是所有三个刀片参数中最重要的。作为一般规则，较细金刚砂的刀片对刀片和域工艺参数变化更加敏感。当B$C需要改进时，较软的粘结和/或较低的金刚砂浓度经常是必须的。或者粘结硬度或者金刚砂浓度的改变可降低刀片的寿命。