如何確保晶圓切割機製程的穩定度？

監診實績｜如何確保晶圓切割機製程的穩定度？

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要得到更高的晶圓良率，除了要掌控周遭環境的可控因素，更必須要讓製程設備都能擁有穩定執行的能力，而晶圓切割機深切影響著晶片的質量，該如何確保切割機製程的穩定度呢？

晶圓切割機

要得到更高的晶圓良率，除了要掌控周遭環境的可控因素，更必須要讓製程設備都能擁有穩定執行的能力，而晶圓切割機深切影響著晶片的質量，該如何確保切割機製程的穩定度呢？

晶圓切割機作動原理
切割機主要部件為：主軸、刀具、及晶圓盤（承片台）等，期作動過程主要是利用不同材質的軟硬刀具，如：金屬、陶瓷、樹脂、電鑄等，並配合高轉速主軸馬達及精密定位系統，使得進行切割工作。

軟刀與硬刀的區別
軟刀依照結合劑的不同分為電鑄結合劑劃刀、樹脂基劃片刀、金屬劃片刀、陶瓷劃片刀等，用刀成本較低，但使用上要求精度。刀片可用三種直徑，外圓磨損後可更換小刀盤繼續使用。在正式切割前需要先修磨以符合鋒利度切割要求。

而硬刀一般均採用電鑄成型，（與鋁合金刀架組成一體的砂輪片）屬於一次性使用，成本較高。

解決與監測說明

IMS-DS 晶圓切割機品質管理分析儀
針對切割機主軸的工作轉速、不同刀具等量測，藉由量測結果來確認刀具與主軸間的工作情形，進一步確認設備的健康狀態並在部件發生問題前提早保養維修等。

量測狀況

T 切割機主軸工作轉速量測案例

測量機台：A、B、C軟刀 (雙軸同動)
測量轉速：22000、30000、35000RPM / 22000、30000、33000RPM (軟刀)
機台A量測情形

機台A在不同轉速下的動態訊號比較

機台A在不同轉速下的動平衡狀態

機台B量測情形

機台B在不同轉速下的動態訊號比較

機台B在不同轉速下的動平衡狀態

機台C量測情形

機台C在不同轉速下的動態訊號比較

機台C在不同轉速下的動平衡狀態

E 切割機主軸工作轉速量測案例

測量機台：D、E 硬刀(雙軸同動)
測量轉速：30000、35000、40000RPM(Z) / 30000、35000、40000RPM(硬刀)

機台D量測情形

機台D在不同轉速下的動態訊號比較

機台D在不同轉速下的動平衡狀態

E 切割機主軸工作轉速量測案例

機台E在不同轉速下的動態訊號比較

機台E在不同轉速下的動平衡狀態

測量結論

正常機械動態與動平衡應高轉速大於低轉速，可能原因：1.刀具共振模態 2.雙軸同動產生低頻振動不同刀具同工作轉速動態狀況分析比較、主軸品質可確認項目、刀具鎖附結構有無異常、刀具在特定轉速是否產生模組共振、共振轉速區間定義、雙軸同動是否產生低頻共振，動平衡等級：說明生產主軸健康狀態。

利用晶圓切割機品質管理分析儀，能夠快速為 IMS-DS 晶圓切割機台進行各部件巡檢，找出異常機台，維持製程品質與良率。

IMS-DS 晶圓切割機台

晶圓切割機台各部件巡檢

常見問題（FAQ）

晶圓切割機為什麼需要監測製程穩定度？
晶圓切割機會直接影響晶片尺寸、切割品質與晶圓良率。若主軸、刀具或承片台在高速切割時出現異常振動、動平衡不良或共振問題，可能造成切割偏差、晶片缺陷與製程不穩，因此需要透過量測確認切割機製程穩定度。

晶圓切割機主要由哪些部件組成？
晶圓切割機主要包含主軸、刀具與晶圓盤，也就是承片台。切割過程會搭配高轉速主軸馬達與精密定位系統，使用不同材質的軟刀或硬刀完成切割作業，因此主軸品質、刀具狀態與定位穩定度都會影響最終切割品質。

軟刀與硬刀在晶圓切割中有什麼差異？
軟刀可依結合劑不同分為電鑄結合劑劃刀、樹脂基劃片刀、金屬劃片刀與陶瓷劃片刀等，使用成本較低，但對精度要求較高。硬刀通常採用電鑄成型，與鋁合金刀架組成一體，屬於一次性使用刀具，成本較高但結構穩定。

為什麼要量測晶圓切割機不同轉速下的動態訊號？
不同主軸轉速會改變刀具與主軸的振動狀態。透過量測 22000、30000、35000 或 40000 RPM 等不同轉速下的動態訊號，可確認刀具與主軸之間的工作狀況，判斷是否存在共振、動平衡不良或特定轉速區間異常。

晶圓切割機的動平衡狀態代表什麼？
動平衡狀態可反映生產主軸的健康程度。一般正常機械動態與動平衡通常會呈現高轉速大於低轉速的趨勢，若出現不符合預期的振動變化，可能與刀具共振模態、雙軸同動低頻振動、刀具鎖附結構異常或主軸品質問題有關。

導入 IMS-DS 晶圓切割機品質管理分析儀有什麼效益？
IMS-DS 晶圓切割機品質管理分析儀可針對切割機主軸工作轉速、不同刀具與各部件狀態進行快速巡檢，協助找出異常機台。透過動態訊號與動平衡量測，可提前發現刀具共振、低頻共振或主軸健康問題，維持製程品質與晶圓良率。