具自動線上銳化技術之智能高速晶粒分割系統開發

本研究旨在開發一「具自動線上銳化技術之智能高速晶粒分割系統」，並應用於矽晶圓基板晶粒分割研究。傳統電鑄鑽石輪刀，鑽石顆粒含量低，且基材剛性較低，填塞後便須直接拋棄處理，導致刀具成本高。本研究嘗試以含硼聚晶鑽石輪刀取代傳統電鑄鑽石輪刀，聚晶鑽石鑽石含量高達95%以上，且剛性高，可提高鑽石輪刀使用壽命。為避免鑽石輪刀於晶粒分割期間，發生填塞，本研究提出一種線上放電銳化的方法，藉由所設計的「線上放電銳化機構」與「脈衝寬度調變放電電源」，開發出線上放電銳化技術，鑽石輪刀在不拆卸情況下，可於短時間內，完成線上銳化工作。脈衝寬度調變放電電源可輸出高頻、高峰值且窄脈衝寬度的放電波形，可使鑽石輪刀表面快速形成高密度火花熔蝕坑(屑袋)，並裸露出銳利的鑽石切刃。此外，以脈衝寬度調變電源進行線上放電銳化，鑽石輪刀亦可獲得薄化效果及降低輪刀表面的石墨化層。實驗結果顯示，線上放電銳化技術能快速實現刃厚30 μm、刃長400 μm，長寬比達13：1的聚晶鑽石輪刀，表面具高密度且分佈均勻的鑽石切刃與屑袋。為比較晶粒分割實驗的切割道品質，本研究提出「溝崩比」，以便採用「類脆性研削」模式，以較快的進給率和類脆性研削深度，進行晶粒分割，符合商用切割道的容許崩裂量及減少加工所耗時間。實驗結果證實，經線上放電銳化後的聚晶鑽石輪刀，著實可改善傳統電鑄鑽石輪刀切割晶圓所發生的崩裂、蛇行與歪斜等問題。研究也藉由「智能化研削力感測機制」對矽晶圓基板進行10×10陣列的晶粒分割驗證，發現晶圓正面及背面之溝崩比，分別達3.26及1.87，優於商用的溝崩比(1.34)(溝崩比愈大，溝緣崩裂量愈少)，且切割道具高筆直度，晶粒邊壁垂直平整，對半導體產業有實質幫助，深具商業化價值。