《集成电路封装工艺项目教程（活页式）》 课件 项目二 晶圆划片

晶圆划片认识晶圆划片项目导读本项目将从基础理论出发，逐步深入探讨晶圆划片的基本原理、设备介绍以及参数调整等关键内容。通过理论学习的强化，建立起与工艺相关的坚实基础，并能够将所学知识有效地应用于实际生产中。同时，通过实训操作和异常模拟模块，为学生提供深度的操作技能训练，培养学生实际操作能力和异常排查经验，真正将理论知识与实践技能相结合。知识目标1.了解贴膜、晶圆划片工艺2.掌握贴膜、晶圆划片的工艺操作3.掌握晶圆划片的质量评估4.会识读晶圆划片工艺相关的随件单技能目标1.能正确进行贴膜操作2.能正确操作晶圆划片的设备，设置相关设备的常规参数3.能正确排查晶圆划片设备常见异常教学重点1．贴膜、晶圆划片的工艺流程2．检验晶圆划片的质量教学难点晶圆划片工艺的实施建议学时6学时推荐教学方法以实际操作为切入点，引导学生深入了解晶圆划片工艺操作的方方面面，并逐步培养学生熟练掌握排故技能。推荐学习方法积极动手操作，通过不断实践，深入地了解晶圆划片工序的各个环节操作流程，从而在实际操作中建立起直观的认知。晶圆划片知识准备知识准备晶圆划片是半导体制造工艺中的关键步骤，将整个晶圆切割成小块独立的芯片，为后续封装和测试提供基础。在学习晶圆划片之前，同学们需要理解半导体制造的整体工艺流程，包括晶圆生长、清洗、光刻、刻蚀、离子注入、退火等步骤，以确保在晶圆划片过程中不影响芯片质量和性能，提升划片质量。随着特征尺寸逼近物理极限，摩尔定律处于失效的边缘，先进封装技术、新材料、新工艺等被社会越来越多的关注。因此，关注半导体领域的创新技术，如三维封装、异构集成、新材料应用等，将对同学们学习本节内容以及为未来发展做好准备。1.理解晶圆划片的原理与流程2.了解晶圆划片设备与物料知识目标知识准备一、晶圆划片工艺1.晶圆划片工艺1.晶圆划片工艺晶圆划片，又称晶圆切割，是指在对晶圆进行背面薄化处理后，按照预定的切割路径将晶圆上的单个晶粒分离的工艺过程。在切割完成后，这些晶粒会有序地排列在基底上，保持着晶圆原有的形状。一、晶圆划片工艺2.晶圆划片方式机械切割是使用机械力对晶圆进行切割，如砂轮刀、金刚刀等，这种方式是直接接触式的切割方法。机械切割受砂轮转速、切割道宽度等，这需要在实际操作中得到严格遵守规则，确保切割过程的稳定性以及划片质量的一致性。（1）机械切割一、晶圆划片工艺2.晶圆划片方式激光切割是利用聚焦的高能激光束照射晶圆切割道，实现晶粒的分离，这是一种非接触式的切割方式。激光切割特别适用于对晶圆进行微小尺度处理，切割速度远远超过了机械划片的速率。传统封装工厂通常采用机械切割方式。（2）激光切割一、晶圆划片工艺3.辅料选择辅料主要涉及刀片和蓝膜。刀片选择：刀片的刀刃厚度、颗粒大小、颗粒密度和粘接剂硬度等参数会影响切割时的应力大小，从而影响芯片表面和背面的切割质量。蓝膜选择：根据芯片背面材质，选择不同粘度的蓝膜。过大的粘度会影响芯片粘接和取片，过小的粘度会导致切割时晶粒脱落或飞散（即飞晶）。一、晶圆划片工艺4.晶圆划片质量分析在切割过程中，常见的划片不良情况主要包括崩边、划伤、和沾污这三种一、晶圆划片工艺二、晶圆划片材料与设备1.贴膜机晶圆贴膜机是用于给晶圆贴保护膜的设备在晶圆划片工艺中，贴膜机是用蓝膜或UV膜将晶圆和晶圆贴片环固定在一起的设备。晶圆划片材料与设备2.划片机划片机又称切割机，是进行晶圆划片的设备，划片机的整体结构包括显示区和切割区两个主要部分。二、晶圆划片材料与设备晶圆划片材料与设备3.清洗机清洗机用于切割后的工作物清洗，可控制清洗液的喷射压力、清洗臂的移动范围、工作物的转速、清洗时间等二、晶圆划片材料与设备晶圆划片材料与设备4.晶圆框架盒晶圆框架盒是装载带有贴片环的晶圆的容器，用于放置、输送晶圆。根据具体需求选择型号，常见的晶圆框架盒一般最多装25片晶圆。二、晶圆划片材料与设备晶圆划片材料与设备5.划片刀二、晶圆划片材料与设备三、晶圆划片作业指导书1.晶圆划片工艺基本内容2.晶圆划片材料与设备3.晶圆划片作业指导书课程小结认识晶圆划片晶圆划片任务四

晶圆划片工艺实施1.掌握晶圆划片工艺实施流程2.能够设置晶圆划片工艺参数知识目标任务四

晶圆划片工艺实施一、物料与设备准备1.物料领取（1）查看生产安排作业前，需根据生产排班，领取待划片的晶圆，并将物流从待生产库中导出。1.物料领取（2）领取晶圆根据路面指示，到待划产品区，从氮气柜中选择本次划片作业的晶圆。一、物料与设备准备1.物料领取（3）出库物流信息。单击扫描枪，扫描花篮上的信息条码，随后显示界面出现扫描的内容。一、物料与设备准备1.物料领取（4）送至贴膜区一、物料与设备准备2.贴膜设备准备一、物料与设备准备3.晶圆贴膜取出01号晶圆放置于贴膜盘中央。由于晶圆划片是切割晶圆的正面，故贴膜需要在其背面进行。（1）放置晶圆一、物料与设备准备3.晶圆贴膜（2）打开真空放置晶圆后开启真空一、物料与设备准备3.晶圆贴膜（3）放置晶圆单击晶圆贴片环放在晶圆外围，调整其定位缺口与贴膜盘的定位钉一致，以保证晶圆贴片环居中，如图所示。晶圆贴片环起到支撑晶圆的作用。一、物料与设备准备3.晶圆贴膜（4）覆膜（拉出蓝膜与拉动橡胶滚轮）从出膜口拉出蓝膜，然后来回拉动橡胶滚轮，蓝膜将晶圆与晶圆贴片环粘附牢固一、物料与设备准备3.晶圆贴膜（5）切除蓝膜使用横切刀，手动沿着晶圆贴片环将外围多余的蓝膜切除一、物料与设备准备3.晶圆贴膜（6）关闭真空，取下晶圆，并判断贴膜质量单击贴膜机上的真空按键，关闭贴膜机的真空模式。然后取下晶圆。贴膜后需要判断贴膜质量是否合格。若贴膜合格，则将其放入晶圆框架盒；若不合格则重新贴膜。一、物料与设备准备4.划片机准备（1）物料放至划片工位首先将物料放至划片工位。将贴膜完成的晶圆转移至划片区的对应工位处，放到减划工作桌上，然后点击01号晶圆，并将其正确放置于承载台上。一、物料与设备准备4.划片机准备（2）装片将01号晶圆放置于划片机的载片台上。为保证晶圆能够平整、稳固的吸附，注意晶圆贴片环定位缺口要与载片台定位钉一致。一、物料与设备准备4.划片机准备（3）参数设置单击划片机的显示器，根据本批次晶圆信息完成对应的步进、主轴转速、进给速度、刀片厚度的创建。然后点击右上角的“Save”按钮确定。一、物料与设备准备4.划片机准备（4）调用程序并核对程序参数设置完毕后切换到程序调取界面，根据随件单信息选择对应的文件。单击“确定”键即可完成程序的调用。程序调用后，可以看到程序内保存的参数，首先核对参数名称是否正确，并且需要保证各参数都在规范值内，每一项都决定着划片的质量。一、物料与设备准备4.划片机准备（5）开启真空真空吸附可以保证划片机在运行过程中晶圆不会移动，有效防止因晶圆的移位而造成划伤，若不开启该功能，设备无法运行。一、物料与设备准备4.划片机准备（6）手动对刀单击“手动对齐”键，进入对刀界面，屏幕图像中间的绿线为法线（即基准线），单击图像右侧的方向键，移动图像至切割道与法线重合后，单击“保存”键，确认设置一、物料与设备准备二、晶圆划片设备生产运行1.首片晶圆生产取出首片晶圆，并将其放置在划片机的载片台上。然后打开真空，固定晶圆。通过调整图像的位置，使切割道与屏幕上的法线重合。2.批量生产首片晶圆生产完成经检验合格后，可以进行批量生产。生产时，晶圆刚切割几条切割道后，需检查划片情况，确保质量合格，方可继续批量生产。二、晶圆划片设备生产运行2.批量生产单击“开始”键，运行划片机（1）运行划片机二、晶圆划片设备生产运行2.批量生产载片台缓慢进入切割区，刀架轴向前伸，到晶圆的一端（对齐切割道），然后载片台水平移动、划片刀高速旋转，划片刀经过的地方，切割道被切割开，（2）划片机运行过程二、晶圆划片设备生产运行2.批量生产在划片机运行过程中，划片刀架处的喷嘴喷射冷却水，具有以下作用：1）冷却降温，防止机械切割时产生的热量或火花损坏芯片；2）冲洗掉切割产生的硅粉尘，减少崩边现象，并防止芯片污染；3）消除静电，防止芯片受静电损坏。（2）划片机运行过程二、晶圆划片设备生产运行2.批量生产（3）继续生产二、晶圆划片设备生产运行2.批量生产（4）初步清理发现界面图像模糊，一般是晶圆表面残留大量冷凝水有关，需要暂停设备并用气枪去除晶圆表面的冷凝水二、晶圆划片设备生产运行晶圆划片设备生产运行2.批量生产（6）二次清理用气枪对切割完成的晶圆进行初步清理，去除表面的去离子水和硅粉尘二、晶圆划片设备生产运行晶圆划片设备生产运行3.运行清洗设备（1）清洗机装片取出完成划片的晶圆移至清洗机处，放置于清洗机的载片台上。清洗主要针对晶圆正面，保证晶粒表面洁净。二、晶圆划片设备生产运行晶圆划片设备生产运行3.运行清洗设备（2）运行清洗机单击清洗机操作盘上的“关门”按键，机盖自动合上；然后单击“开始”按键，运行清洗机二、晶圆划片设备生产运行3.运行清洗设备（3）清洗机运行中清洗机运行时，喷头绕轴左右摆动并喷射去离子水，同时放有晶圆的载片台高速旋转，使去离子水充分接触晶圆表面，清洗掉晶圆表面残留的硅粉尘。二、晶圆划片设备生产运行三、晶圆划片作业结批结束批次结束批次旋转调焦按钮至显微镜中的图像清晰，根据图像判断晶圆划片质量是否合格。检查后，将晶圆放回晶圆框架盒对应位置。在划片出库界面，单击“入库”按键划片完成的晶圆被存放到待粘接产品的氮气柜中三、晶圆划片作业结批1.晶圆划片物料与设备准备2.晶圆划片实施3.作业结批课程小结任务四

晶圆划片工艺实施晶圆划片任务五

晶圆划片质量检查及异常处理1.掌握晶圆划片异常情况及处理方法知识目标任务5晶圆划片质量检查及异常处理一、划片机运行图像模糊1.检查异常现象图像出现模糊情况，会影响设备监测划片状态和执行对位操作。同时，设备会暂停并发出警报2.异常排查与解决图像模糊的原因可能是在切割过程中，用于冲洗的冷却水大面积残留在晶圆表面，导致摄像设备无法获得清晰图像。除此之外，模糊图像也可能由于摄像头被污染或者聚焦出现问题等原因造成。一、划片机运行图像模糊3.重新运行并检查（1）异常排除完成后，点击操作盘上的“START”按键试运行设备。

（2）判断运行图像是否清晰，晶圆运行图像没有出现模糊现象，质量合格，异常处理完毕。一、划片机运行图像模糊二、晶圆崩边1.检查异常现象（1）使用显微镜观察划片后的晶圆，检查晶圆是否存在崩边现象；（2）从局部图中发现晶圆存在大量崩边的现象，选择产生崩边的原因，然后点击确定按钮。（3）单击“确定”键后，回到作业视角。二、晶圆崩边2.异常排查与处理出现晶圆崩边的现象，可能引起的原因有：参数设置有误、划片刀磨损2.异常排查与处理（1）检查划片刀从划片刀的外观可以发现，其刀刃边缘有明显的磨损，由于磨损较严重，无法修复，需要直接更换新的划片刀二、晶圆崩边2.异常排查与处理（2）刀片更换取出包装盒内2000#的划片刀，用换刀扳手将其安装至刀架上，刀片更换完成。二、晶圆崩边2.异常排查与处理（3）检查划片机运行参数前往划片工位，在划片机参数界面，检查划片参数是否正常，根据如图所示的参数信息，与界面核对得知，设备的主轴转速偏低，综合考虑效率、质量与划片刀寿命，需要将主轴转速设置在30000~60000rmp二、晶圆崩边三、晶圆划伤1.检查异常现象（1）使用显微镜观察划片，并判断当前晶圆的质量。（2）从局部图中发现晶圆表面存在明显的划痕，这些划痕之间的间距不合理，同时中间的切割道也不平整，选择产生划伤的原因，然后点击确定按钮。2.异常排查与解决出现晶圆划伤的现象，可能是参数设置有误引起的，需要进行排查处理。（1）点击参数设置界面的“切割参数选择”合理设置对应参数。如图2-52所示。（2）切换到切割参数设置界面，进行步进、主轴转速的参数设置，设置完成后，点击“Save”按键保存参数信息。三、晶圆划伤1.图像模糊异常检查及处理2.晶圆崩边异常检查及处理3.晶圆划伤异常检查及处理课程小结任务五

晶圆划片质量检查及异常处理关键知识梳理1.通常划片方式有机械切割（机械划片）和激光切割（激光划片）两种。（1）机械切割方式，是利用机械力对晶圆进行切割，比如砂轮刀、金刚刀等划片刀具，它是一种直接接触的切割方式；（2）激光切割方式，是利用聚焦的高能激光束照射晶圆切割道，实现晶粒的分离，它是一种非接触式的切割方式。2.晶圆划片主要有晶圆划伤、晶粒崩边、晶粒碎角等不良现象。3.手动贴膜机需要人工操作，每片单独进行，完成贴膜。划片贴膜过程中，主要经过了装片、吸附、覆膜、切膜、下