Zu den Hauptmethoden zum Schneiden von Siliziumwafern gehören Diamantschleifscheibenschneiden und Laserschneiden. Beim Laserritzen werden hochenergetische Laserstrahlen verwendet, um sie zu fokussieren und hohe Temperaturen zu erzeugen, wodurch das Siliziummaterial im bestrahlten Bereich sofort verdampft und die Trennung der Siliziumwafer abgeschlossen wird. Hohe Temperaturen können jedoch zu thermischen Spannungen im Bereich der Schnittnaht führen, was zu Randrissen des Siliziumwafers führen kann, und eignen sich nur zum Ritzen dünner Wafer. Das Schneiden mit ultradünnen Diamantschleifscheiben ist derzeit aufgrund der geringen Schnittkraft und der geringen Schnittkosten das am weitesten verbreitete Schneidverfahren.
Aufgrund der spröden und harten Beschaffenheit von Siliziumwafern ist der Schneidprozess anfällig für Fehler wie Kantenbruch, Mikrorisse und Delaminierung, die sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften von Siliziumwafern auswirken. Gleichzeitig ist es aufgrund der hohen Härte, geringen Zähigkeit und geringen Wärmeleitfähigkeit von Siliziumwafern schwierig, die beim Schneidvorgang entstehende Reibungswärme schnell abzuleiten, was leicht zu Karbonisierung und thermischer Rissbildung der Diamantpartikel in der Klinge führen kann, was zu starkem Werkzeugverschleiß und einer ernsthaften Beeinträchtigung der Schnittqualität führt.
In- und ausländische Wissenschaftler haben umfangreiche Forschungen zur Technologie zum Schneiden von Siliziumwafern durchgeführt. Zhang Hongchun et al. stellte eine Regressionsgleichung zwischen Vibrations- und Schneidprozessparametern auf und verwendete genetische Algorithmen, um die optimalen Prozessparameter für kleine Vibrationen zu erhalten. Sie bestätigten durch Experimente, dass die optimale Kombination von Prozessparametern Spindelvibrationen effektiv reduzieren und bessere Schnittergebnisse erzielen kann. Li Zhencai et al. fanden heraus, dass die Sägekraft, die durch das Schneiden mit Ultraschallvibrationsunterstützung erzeugt wird, kleiner ist als die, die durch das Schneiden von einkristallinem Silizium ohne Ultraschallunterstützung erzeugt wird. Durch Experimente zum Schneiden von Siliziumwafern wurde bestätigt, dass die Reduzierung der Sägekraft durch Ultraschallvibration den Kantenbruch von Siliziumwafern unterdrücken kann. Die Disco Corporation in Japan hat ein Laserschlitzverfahren entwickelt, um das Problem der Schwierigkeiten beim Schneiden von dielektrischen Siliziumwafern mit niedrigem -K-Wert mit gewöhnlichen Diamantklingen zu lösen. Bei diesem Verfahren werden zunächst zwei feine Rillen in den Schneidweg geschnitten und anschließend mit einer Klinge vollständig zwischen den beiden Rillen geschnitten. Dieser Prozess kann die Produktionseffizienz verbessern und Qualitätsmängel reduzieren, die durch Faktoren wie Kantenbruch und Delaminierung verursacht werden. Lu Xiong et al. von der Fudan-Universität verwendeten Laserschlitzen und anschließende mechanische Klingenschneidetechnologie, um dielektrische Siliziumwafermaterialien mit niedrigem -k-Wert zu schneiden. Im Vergleich zum direkten Klingenschneiden ist die Spanstruktur vollständig und es kommt zu keinem Abblättern oder Umdrehen der Metallschicht, aber der Prozess ist umständlich und die Schneidkosten sind hoch. Yu Zhang et al. fanden heraus, dass durch die Erhöhung des Dämpfungsverhältnisses des Klingenrotationsprozesses das Vibrationsphänomen während der Hochgeschwindigkeitsrotation des Werkzeugs bis zu einem gewissen Grad reduziert werden kann, wodurch die Schlitzleistung verbessert und die Größe der gebrochenen Kante verringert wird. Sie führten jedoch keine eingehende-Untersuchung durch.
Einzelschneiden bedeutet, dass der Siliziumwafer in einem Durchgang vollständig durchtrennt wird, mit einer Schnitttiefe von der Hälfte der UV-Filmdicke, wie in Abbildung 4 dargestellt. Diese Methode verfügt über einen einfachen Herstellungsprozess und eignet sich zum Schneiden ultradünner Materialien. Während des Schneidvorgangs werden die Schneidwerkzeuge jedoch stark abgenutzt und die Kanten der Schneidmesser neigen zu Absplitterungen und Mikrorissen, was zu einer schlechten Oberflächenmorphologie der Schneidkanten führt.
Schichtschnittverfahren, wie in Abbildung 5 dargestellt. Je nach Dicke des Schneidmaterials wird zum Schneiden in Tiefenrichtung ein Schichtvorschubverfahren verwendet. Führen Sie zunächst das Schlitzen und Schneiden mit einer relativ geringen Vorschubtiefe durch, um sicherzustellen, dass das Werkzeug weniger Kraft ausgesetzt ist, der Werkzeugverschleiß verringert wird und Schneidkantenbrüche minimiert werden. Schneiden Sie dann an der Stelle zu, an der die UV-Filmdicke 1/2 beträgt.
