집적회로 칩의 빠른 절단은 반도체 소자 제조의 핵심 공정입니다. 일반적으로 고정된 단일 점 다이아몬드 칼날로 스크레치 절단을 수행하지만, 이 과정에서 불규칙한 균열이 발생하여 칩 회로를 손상시킵니다. 따라서 단결정 실리콘과 사파이어 두 가지 칩 재료를 대상으로 지름 2.5mm의 다이아몬드 롤러를 이용한 롤러 취성 파괴 가공 실험을 진행하여, 다양한 가공 공정에서의 응력 분포를 분석하고 롤러의 기하학적 형태 및 공정 매개변수가 재료별 균열 확장 및 롤러 취성 파괴 품질에 미치는 영향을 탐구하였습니다. 결과는 롤러 가장자리에서 집중된 인장 응력이 미세균열의 발생 및 확장을 유발하며, 롤링 방향으로 점차 미세 절상이 형성되어 최종적으로 취성 파괴를 초래하지만, 가로 방향 균열도 발생하여 취성 파괴 가장자리가 파손됨을 보여줍니다. 적절한 인장 응력 하에서 가장자리 파손이 약 1 μm까지 낮아지고, 취성 파괴면의 품질이 높게 나타났습니다. 또한 칩 재료의 경도와 파괴 인성이 클 경우, 더 작은 롤러 각도와 더 높은 롤링 압력을 선택할 수 있습니다. 단결정 실리콘의 롤링 압력이 0.015 MPa이고 칼날 접촉부 인장 응력이 약 100 MPa일 때, 사파이어의 롤링 압력이 0.095 MPa이고 인장 응력이 약 350 MPa일 때, 롤러 취성 파괴 후 단면 균열 확장이 비교적 균일하며, 단면 품질이 최적임을 확인하였습니다. 마지막으로, 미세 톱니 구조를 가진 다이아몬드 롤러가 집적회로 칩의 절단 가장자리 품질을 향상시키는 것으로 실험 결과 나타났습니다.

단결정 실리콘;사파이어;다이아몬드 롤러;균열 확장;정밀 롤러 취성 파괴