線鋸是讓細金屬線高速運轉,將晶棒切成薄片、切出晶圓雛形的設備。將直徑約 0.1mm 的線材在 2 個導輪上纏繞數百~上千圈形成「線網」,再將晶棒壓向線網,一次切出數百片晶圓。
方式有 2 種。傳統的游離磨粒方式是將分散了磨粒(碳化矽等)的研磨漿供應到線材上,以磨粒滾動切削、類似研磨(lapping)的機制進行切割。目前主流的固定磨粒方式(鑽石線)是以電鍍或樹脂將鑽石磨粒固著在線材表面,切削速度快、不需處理研磨漿,切口(kerf)也能較窄。
切片製程所主導的品質包括晶圓厚度變異(TTV)、波紋(Warp)、鋸痕(切割痕跡)以及加工變質層的深度。切割中線材的撓曲與振動會直接以表面凹凸形式留下,決定了後段研磨與拋光必須去除的量。也就是說,切片精度越高,後段製程的負擔與材料損耗就越少。
從經濟性的觀點來看,減少切口損耗(kerf loss)是最重要的課題。因切割而化為粉末損失的矽,量多到相當於 1 片晶圓的厚度。這就是鑽石線持續細線化的原因:線徑越細,1 根晶棒可切出的片數就越多。
對於 SiC 這種硬度僅次於鑽石的材料,線鋸的切割時間與材料損耗是特別大的負擔。因此,以雷射在內部形成改質層再剝離的雷射切片,正逐漸取而代之。知名設備廠商有迪思科(DISCO)、東京精密、Meyer Burger 等。