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在過(guò)去40年中，刀片和切割系統不斷改進(jìn)，以滿(mǎn)足技術(shù)挑戰和切割不同類(lèi)型材料的要求。業(yè)界不斷研究刀片和切割工藝參數對切割質(zhì)量的影響，以便切割能夠滿(mǎn)足不斷變化的晶片材料變化。
劃片機制(The Dicing Mechanism)
硅晶圓劃片工藝是“后端”封裝制程工藝中的第一步。該工藝將晶圓分成獨立帶有電氣性能的芯片，用于隨后的芯片粘合(die bonding)、引線(xiàn)焊接(wire bonding)和測試。劃片機空氣靜壓主軸以每分鐘30000~60000rpm的速度(83~175m/sec的線(xiàn)性速度)轉動(dòng)刀片。該刀片由嵌入電鍍鎳矩陣結合劑中的研磨金剛石制成。
在晶圓切割過(guò)程中，刀片碾碎基礎材料，同時(shí)去掉所產(chǎn)生的碎屑，冷卻水(通常是去離子水)用于冷卻刀片并改善切割品質(zhì)，通過(guò)幫助去掉碎屑而延長(cháng)刀片壽命。
關(guān)鍵工藝參數
晶圓切割追求生產(chǎn)效率和合格率最大化，同時(shí)投入的成本最小。但是，面臨的挑戰是，生產(chǎn)效率增加往往導致合格率降低，反之亦然。隨著(zhù)進(jìn)給速度增加，切割品質(zhì)會(huì )下降，同時(shí)也影響刀片壽命。
晶圓切割經(jīng)常遇到較窄的切割槽，要求設備能將每一次切割都精準放在切割槽中心幾微米范圍內。這不僅需要非常高的設備精度，更需要一款高精度超薄劃片刀。
可是，越薄的刀片(比如：10m)越脆弱，更容易過(guò)早破裂和磨損，導致其壽命和工藝穩定性較之稍厚的刀片差。對于50~76m切割槽的刀片一般推薦刀片厚度應該是20~30m。
崩邊(Chipping)
正崩(TSC, top-side chipping)，發(fā)生在晶圓的表面，當劃片刀接近晶圓的有源區域時(shí)，主要依靠主軸轉速、金剛石粒度、金剛石濃度、冷卻水流量和進(jìn)給速度等因素控制。
背崩(BSC, back-side chipping)，發(fā)生在晶圓的背面，當不規則微小裂紋從晶圓的背面擴散開(kāi)并匯合到一起時(shí)，這些微小裂紋足夠長(cháng)而引起較大顆粒從切口掉出，背崩就會(huì )影響到產(chǎn)品合格率。通常，切割硅晶圓的質(zhì)量判定標準是：如果背面崩缺尺寸在10m以下，忽略不計；當尺寸大于25m時(shí)，可以看作是潛在的受損；一般，50m以?xún)鹊钠骄笮≡诳山邮芊秶鷥?，具體要求可示晶圓的厚度來(lái)定。
可以用來(lái)控制崩邊的的方法和技術(shù)，主要是優(yōu)化刀片，以及優(yōu)化工藝參數。
刀片優(yōu)化(Blade Optimization)
除了尺寸，有三個(gè)關(guān)鍵元素決定刀片特性：金剛石(磨料)尺寸、金剛石含量和粘結劑的類(lèi)型。這些元素的結合效果決定刀片的壽命和切割品質(zhì)(TSC與BSC)。改變任何一個(gè)參數都將直接影響刀片性能。
為一個(gè)既定的劃片工藝選擇最佳刀片，要求在刀片壽命與切割品質(zhì)之間作出平衡。高壽命，品質(zhì)降低；高品質(zhì)，壽命降低。劃片刀所用金剛石越細，對工藝參數的變化越敏感。
其它因素，諸如進(jìn)給速度和主軸轉速，也可能影響刀片選擇。切割參數對材料去除率有直接影響，它反過(guò)來(lái)會(huì )影響刀片的性能和工藝效率。刀片廠(chǎng)家（例如：深圳西斯特）會(huì )對這些規律做深入研究，以應對市場(chǎng)諸多材料精密劃切過(guò)程中面臨的多樣需求。
為了選擇一款合適的刀片，重要的還是要理解刀片外表硬度的影響，刀片外表硬度通常叫做基體硬度?；w硬度通過(guò)金剛石尺寸、濃度和粘合物硬度來(lái)決定。通常，較細的磨料尺寸、較高的金剛石濃度和較硬的粘合物將得到相對增加的基體硬度。通常建議，與其它因素綜合考慮，較硬的材料需要較軟的(基體)刀片來(lái)切，反之亦然。例如，砷化鎵(GaAs)晶圓一般要求較細的金剛砂尺寸(較硬的刀片)，而鉭酸鋰(LiTaO3)晶圓最適合用較粗的金剛砂尺寸和較低的金剛石濃度(較軟的刀片)。
結語(yǔ)
總而言之，劃片工藝變得越來(lái)越精良且要求高。切割跡道變得越來(lái)越窄，且跡道內可能充滿(mǎn)測試用的衰耗器(test pad)，并且刀片可能還需要切割由不同材料制成的各種涂敷層。在這些條件下達到最大的劃片工藝合格率和生產(chǎn)率，要求有精準選刀能力與先進(jìn)工藝控制能力。