一文了解晶圆磨划

晶圆磨划

晶圆测试完成后，芯片仍整体附着在晶圆上，为了后续的封装流程，需执行晶圆磨划工序，即将芯片从晶圆上分离，此过程包括晶圆背面研磨减薄与晶圆划片。

分述如下：

• 晶圆磨划基本步骤

• 圆背面研磨减薄

• 晶圆划片

• 崩边异常分析与解决方案

一、贴磨片膜

磨片膜，通常被称为蓝膜，其主要作用是保护晶圆上的芯片在后续加工过程中不受损伤。在晶圆正面贴上磨片膜，确保芯片区域被完全覆盖。

二、背面研磨抛光

使用专业的研磨机和研磨材料，对晶圆的背面进行精细的打磨。打磨的目的是将晶圆背面减薄到适合切割划片的厚度，以提高切割效率和芯片质量。

三、贴划片膜

在完成背面研磨抛光后，将划片膜贴在晶圆的背面。随后，将贴好划片膜的晶圆安装到固定圈环上，以便进行后续的切割操作。

四、揭磨片膜

在晶圆背面处理完毕后，需要揭去晶圆正面的磨片膜。这一步是为了露出芯片区域，便于后续的切割和封装操作。

五、划片

使用精密的切割设备，按照预设的程序和切割道对晶圆进行切割。切割过程中，设备会沿着晶圆上的切割道进行精确切割，直至将晶圆完全切透，从而将芯片从晶圆上分离出来。

六、UV照射

在完成切割后，使用UV光对晶圆背面进行照射。UV照射的作用是使划片膜与晶圆背面之间的粘合剂失去粘性，从而便于撕去晶圆背面的划片膜。

通过以上六个步骤，晶圆磨划工序得以完成，芯片成功从晶圆上分离出来，为后续的封装工序做好了准备。

以下是对晶圆研磨减薄及贴膜、研磨抛光工序的详细分述：

一、晶圆研磨减薄前的保护——贴膜

蓝膜的选择与功能

晶圆在研磨减薄前需要贴上保护膜，即蓝膜。蓝膜分为UV膜和非UV膜，其中UV膜在紫外线照射后易于撕开。蓝膜的主要功能是固定晶圆、束缚晶粒，防止切割水进入影响切割质量，同时确保晶圆在切割后晶粒不会散落。

蓝膜的特征参数包括厚度和黏附力，通常用于硅晶圆划片的蓝膜厚度为80~95μm，黏附力需足够大以固定晶粒，划片后又易于取下。

贴膜框的作用

贴膜框（晶圆环、膜框、金属框架）用于绷紧蓝膜，固定晶圆，便于后期的划片、晶粒分拣。贴膜框与贴膜机配套使用，具有一定的刚性，不易变形。

贴膜前的检查与准备

贴膜前应对晶圆进行检查，剔除有碎片、裂纹、刮痕等问题的晶圆。确认晶圆批次号与流程卡是否一致，Ink点高度需小于25.4μm（1mil），超过规范需扣留并通知主管和工程师。

贴膜过程

手工贴膜：将晶圆正面朝下放置在贴膜机工作盘上；放置贴膜框并对齐中心；拉出蓝膜并贴在贴膜机后部；用滚筒压过蓝膜，将晶圆、蓝膜及贴膜框装配到一起。

机器自动贴膜：大幅提高生产效率和品质。

二、晶圆的背面研磨抛光

研磨抛光的阶段

对于厚度大于等于50μm的晶圆，背面研磨抛光包括粗磨、精磨和抛光三个阶段。

粗磨阶段：使用颗粒度大的金刚砂轮，进给量大，是典型的脆性域切削，减薄量占总减薄量的94%左右，但容易引起晶格损伤、边缘崩边等异常。

精磨阶段：使用颗粒度小的砂轮，进给量小，部分磨粒属于延性域切削，可以消除粗磨产生的晶格损伤、边缘崩边等现象，减薄量占总减薄量的6%左右。

抛光阶段：最后数微米的厚度采用抛光减薄，切削深度小于0.1μm，已进入延性域加工范围，使晶圆表面光亮。

研磨抛光的过程

磨片机的Z1轴与晶圆背面旋转方向一致时，处于研磨阶段，施加一定的力与晶圆相接触以研磨。

磨片机的Z2轴与晶圆背面旋转方向相反时，处于抛光阶段，施加一定的力与晶圆相接触以抛光。

通过以上步骤，晶圆得以完成研磨减薄及贴膜、研磨抛光工序，为后续的划片、封装等工序做好准备。

晶圆划片是半导体制造中的关键工序，它通过使用高速旋转的刀片沿着预设的切割道将晶圆切割成单个的芯片。以下是晶圆划片的详细分述：

一、切割道原理

切割道定义：切割道，也称为划片道或切割街道，是晶圆上预设的、用于划片机刀片切割的路径。这些路径分为横向和纵向两个方向，确保刀片能够准确地沿着这些路径切割晶圆。

切割道作用：切割道的设计使得刀片能够精确地切割晶圆，而不损伤芯片本身。当刀片完全切割透所有的切割道后，晶圆上的芯片就会被分离出来，为后续的封装工序做好准备。

二、划片工序

晶圆装片：首先，将贴好蓝膜并经过研磨抛光的晶圆安装到划片机的工作台上。这一步骤需要确保晶圆的位置准确无误，以便后续的切割操作。

机台校正与位置检验：在切割之前，划片机需要进行校正，以确保刀片的切割位置与预设的切割道完全重合。同时，还需要检验切割位置是否准确，以避免在切割过程中产生误差。

切割操作：高速旋转的金刚石切割刀片沿着晶圆的切割道进行横向和纵向的切割。在切割过程中，冷却水和去离子水会不断注入，以冷却由于高速摩擦而产生的热量，并清洗划片时产生的硅屑。

清洗与干燥：切割完成后，晶圆需要进行清洗，以去除切割过程中产生的硅屑和残留物。然后，晶圆会被干燥处理，以确保后续的挑拣工序能够顺利进行。

晶圆卸片：最后，将切割好的晶圆从划片机上卸下，并装回晶圆盒中。这一步骤需要确保晶圆在运输和存储过程中不会受到损伤。

三、切割刀片的重要性

精密部件：切割刀片是划片工序中非常重要和精密的部件。它的质量和精度直接影响到切割效果和芯片的质量。

晶圆划片：刀片选择与操作细节的深度解析

在晶圆划片过程中，刀片的特性与操作细节对划片性能有着至关重要的影响。以下是对刀片选择与操作细节的深入分析与重整：

刀片特性对划片的影响

刀片长度：

长刀片：使用寿命相对较长，但强度较低，进给速度慢，易断裂，且刀片震动大，可能出现蛇形划片。

短刀片：虽然使用寿命较短，但强度高，进给速度快，不易断裂，且震动小，不易发生偏摆。

修刀环节：

修刀旨在暴露刀片外表的金刚石，并修正刀片与轮毂、法兰的偏心量。偏心使用会导致局部负载过大，影响划片品质。

刀片表面硬度（基体硬度）：

由金刚石颗粒尺寸、浓度和黏合物硬度决定。较硬的材料需用较软的刀片切割，反之亦然。

操作细节与注意事项

晶圆检查：在操作前，应对晶圆进行仔细检查，剔除有碎片和裂纹的晶圆，确保晶圆背面贴膜无气泡。

激光开槽与切割：对于需要激光开槽的晶圆，激光切割机开槽后，应将晶圆以90度方向加载到划片机上进行切割。对于无需激光开槽的晶圆，应以0度方向加载。

晶圆盒与晶片盒检查：在上料作业前，检查晶圆盒中的每片晶圆是否已被切割过，防止重复切割。同时，检查晶圆的正反面是否有缺陷，确保晶片盒的方向和位置正确。

刀片更换与磨刀：更换新刀片后，必须用空白晶圆或磨刀板进行磨刀。机器闲置超过一定时间后，需重新打开主轴和水，使电阻率稳定。当切割长度达到预警长度时，应及时更换刀片。

操作中的检查处理：更换晶圆盒、换刀、更换批次后的第一片晶圆的第一刀、第二刀都必须停机检查切割道宽度和位置。

当机器报警时，需停机检查整条切割道的质量。若切口检查报警，应全面检查当前与前一条切割道的碎片情况。

安全操作注意事项：避免接触高速旋转的刀片，遵守ESD静电控制规范，防止晶圆被污染。在操作过程中，应佩戴指形护套，确保晶圆盒的放置方式正确，并时刻记住紧急制动按钮的位置。

在晶圆划片过程中，崩边异常是一个常见且需要细致分析的问题。

以下是对崩边异常，包括正面崩边和背面崩边的详细分析与解决方案的重整：

一、正面崩边

正面崩边，即晶圆正面出现的崩缺，可分为初期崩边、循环崩边和其他崩边三种类型。

初期崩边

产生原因：刀片安装倾斜，导致切割时受力不均。刀片的刀刃未修成圆状，存在尖锐边缘。金刚石颗粒未完全暴露，未形成有效的容削槽。

解决方案：检查并调整刀片的安装精度，确保刀片与主轴垂直。修整刀片同心度，使刀刃呈现圆滑状态。重新进行预切割，确保金刚石颗粒充分暴露。

循环崩边

产生原因：刀片表面受到产品飞料的冲击，形成损伤。刀片表面有大颗粒金刚石突起，导致切割时受力集中。刀片表面黏附外来杂质，如残胶、金属等。

解决方案：检查刀片表面，清除飞料冲击的痕迹。在显微镜下观察并去除大颗粒金刚石突起。在高倍显微镜下检查并清除刀片表面的异物。

其他崩边

产生原因：工件移位变形，导致切割位置偏移。进给速度过快或切割深度过深，增加刀片负载。高转速时刀片偏摆，影响切割精度。

解决方案：增加贴膜后的烘烤温度和时间，更换基材材质，提高工件稳定性。根据工件材质调整合适的加工参数，如进给速度和切割深度。

二、背面崩边

背面崩边与刀片、固定耗材和加工参数密切相关。

刀片因素

产生原因：刀片预切割前后的背面崩边尺寸差异大。

金刚石颗粒大小、磨料集中度、黏结剂硬度和刀刃厚度影响背面崩边尺寸。

解决方案：新刀使用修刀板修刀并执行预切割，确保刀片状态良好。选择低集中度的刀片，建议50~70g/cm³。选择较软的黏结剂配方制作切断刀片。选择较薄的刀片作为切断刀片。

固定耗材因素

产生原因：固定方法（石蜡、胶膜、夹具）不当。固定力不足或过大。固定辅材（胶层厚度、基材厚度、基材硬度）不合适。

解决方案：选择粘黏性强、胶层薄、基材弹性小的蓝膜作为固定耗材。确保工作盘平整，避免晶圆在切割过程中移位。

加工参数因素

产生原因：主轴转速过高，刀片自锐能力被抑制。进给速度过高，增加刀片负载。切割深度过深，存在断刀风险。冷却水水压不当，影响刀片稳定性和冷却效果。

解决方案：推荐使用22000~35000 r/min的主轴转速。设定合理的进给速度，避免过快导致负载增加。选择合适的刀刃露出量，确保切割深度适中。控制冷却水的水压，确保刀片稳定性和冷却效果良好。

综上，针对崩边异常，需要从刀片、固定耗材和加工参数等多个方面进行综合分析和调整。通过细致的检查和合理的调整，可以有效降低崩边异常的发生率，提高晶圆划片的质量和效率。

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