JP2014013812A

JP2014013812A - ＳｉＣ基板の加工方法

Info

Publication number: JP2014013812A
Application number: JP2012150403A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Nagamori; 広樹長森; Sosuke Kumagai; 壮祐熊谷
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-23

Abstract

【課題】切削ブレードを用いてSiC基板を切削する場合において、チップの欠けを低減する。
【解決手段】保持手段に保持され、Siが露出したSi面とSi面の反対側の面でCが露出したC面とから表面及び裏面が形成されるSiC基板に切削ブレードを切り込ませて個々のチップに分割する場合において、切削ブレードとSiC基板との接触点における切削ブレードの回転方向を、C面側からSi面側に向かう方向としてSiC基板を切削することで、チップの欠けを減少させることができるとともに。大きな欠けの発生を抑制する。
【選択図】図５

Description

本発明は、SiC基板を切削する方法に関する。

シリコン（Si）は、例えばダイオード、MOSFET、IGBT（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）といったパワー半導体の材料として用いられている。パワー半導体は、例えば、送電システムや電車、ハイブリッド車、工場内の生産設備、太陽光発電システムにおいて利用するパワー・コンディショナー、エアコン等の電気機器、サーバー機やパソコン等に利用されている。

また、エネルギー消費が少なく電力効率の向上及び小型化を図ることができることから、SiC（シリコンカーバイト）等の化合物半導体も、パワー半導体として利用されている。SiCを使用したパワー半導体デバイスは、パワーデバイスが作りこまれたSiC基板を切削することにより形成される。

特開２００８−１５９８６４号公報

しかし、SiC基板を切削ブレードによって切削して個々のデバイスに分割すると、デバイスの表面及び裏面に多くの欠けが生じるとともに、５０μｍを超える大きな欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、切削ブレードを用いてSiC基板を切削する場合において、チップの欠けを低減することを課題とする。

本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、保持手段と切削手段とを相対的に加工送りする加工送り手段とを少なくとも備えた切削装置を用いてSiC基板を個々のチップに分割するSiC基板の加工方法に関し、SiC基板は、Siが露出したSi面と、Si面の反対側の面でCが露出したC面と、から表面及び裏面が形成され、切削ブレードとSiC基板との接触点における切削ブレードの回転方向をC面側からSi面側に向かう方向としてSiC基板を切削する。

SiC基板のC面側が保護部材を介して保持手段に保持されている場合は、接触点における切削ブレードの回転方向は、加工送り方向に対して逆方向である。一方、SiC基板のSi面側が保護部材を介して保持手段に保持されている場合は、接触点における切削ブレードの回転方向は、加工送り方向に対して順方向である。切削ブレードには超音波が加えられることが望ましい。

本発明は、SiC基板がSi面とC面とによって表面及び裏面が形成されていることに着目し、切削ブレードの切り込み方向によって、チップに多くの欠けが生じたり、大きな欠けが生じたりすることに基づいて見出されたものである。
すなわち、本発明では、切削ブレードとSiC基板との接触点における切削ブレードの回転方向を、C面側からSi面側に向かう方向としてSiC基板を切削することにより、チップの欠けを減少させることができるとともに、大きな欠けの発生を抑制することができる。

切削装置の構成を示す断面図である。 C面側が保護部材に貼着されたSiC基板を示す斜視図である。 Si面側が保護部材に貼着されたSiC基板を示す斜視図である。 C面側が保持手段に保持されたSiC基板を切削する状態を示す正面図である。 C面側が保持手段に保持されたSiC基板を切削する状態を示す斜視図である。 Si面側が保持手段に保持されたSiC基板を切削する状態を示す正面図である。 Si面側が保持手段に保持されたSiC基板を切削する状態を示す斜視図である。

図１に示す切削装置１は、被加工物を保持する保持手段２と、保持手段２に保持された被加工物を切削する切削手段３と、保持手段２と切削手段３とを相対的に加工送りする加工送り手段４とを備えている。図１の例では、加工送り手段４が保持手段２をＸ軸方向に移動させることにより加工送りが行われる。

切削手段３は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、スピンドル３０の先端に装着された切削工具３２と、スピンドル３０を回転駆動するモータ３３とを備えている。

切削工具３２は、基台３２０と、基台３２０に装着された切削ブレード３２１とから構成されている。基台３２０の軸方向中央部には大径部３２０ａが形成されており、大径部３２０ａの一方の面に切削ブレード３２１が固着されている。

モータ３３は、スピンドル３０と連結され回転可能でありロータ３３０と、ロータ３３０の外周側に配設されロータ３３０を回転させるステータ３３１とを備えている。スピンドル３０には超音波振動子５を備えている。

スピンドル３０の後端部には、ロータリートランス６が配設されている。ロータリートランス６は、スピンドル３０の後端部に配設された受電手段６０と、ハウジング３１の後端部に配設された給電手段６１とを備えており、給電手段６１は、超音波電源部７０に接続されており、超音波振動子５を振動させるための電力を超音波振動子５に供給することができる。超音波電源部７０には電源７１が接続されており、また、ステータ３３１にも電源７１が接続されている。

図１に示した切削装置１を用いて、図２及び図３に示すSiC基板８を個々のチップに分割する。図２に示すように、Si（シリコン）が露出した表面であるSi面８ａには、縦横に分割予定ラインＳが存在し、分割予定ラインＳによって区画された領域にデバイスＤが形成されている。一方、図３に示すように、Si面８ａの反対側の面で、C（炭素）が露出した裏面であるC面８ｂには、デバイスが形成されていない。

図２及び図３に示すように、SiC基板８は、円形の２箇所を直線状に切り欠いて長辺部８０及び短辺部８１を形成した形状に形成されており、長辺部８０と短辺部８１とは直交する関係にある。長辺部８０が手前側に位置する場合を基準とすると、図２に示すように、Si面８ａが上方に露出している状態では、短辺部８１が長辺部８０の左端側に位置し、図３に示すように、C面８ｂが上方に露出している状態では、短辺部８１が長辺部８０の右端側に位置する。

図２の例においては、SiC基板８のC面８ｂにダイシングテープ等の保護部材Ｔが貼着されている。保護部材Ｔの外周部はリング状のフレームＦに貼着されているため、SiC基板８は、保護部材Ｔを介してフレームＦに支持された状態となっている。一方、図３の例においては、SiC基板８のSi面８ａに保護部材Ｔが貼着されている。保護部材Ｔの外周部はリング状のフレームＦに貼着されているため、SiC基板８は、保護部材Ｔを介してフレームＦに支持された状態となっている。

図４に示すように、保持手段２に保持されたSiC基板８を、図１に示した加工送り手段４によってＸ軸方向に加工送りしながら、切削手段３を構成する切削ブレード３２１をSiC基板８に切り込ませていく。このとき、切削ブレード３２１は、SiC基板８との接触点における回転方向が、C面８ｂ側からSi面８ａ側に向かう方向となるように回転させる。

具体的には、図４に示すように、C面８ｂ側が保護部材Ｔを介して保持手段２に保持されている場合は、切削ブレード３２１とSiC基板８との接触点における切削ブレード３２１の回転方向は、加工送り方向Ｘ１方向に対して逆方向（矢印Ａ方向）である。

そして、図５に示すように、１本の分割予定ラインＳを切削するごとに切削手段３をＹ軸方向にインデックス送りしながら、切削ブレード３２１を矢印Ａ方向に回転させるとともに保持手段２をＸ１方向に加工送りし、複数の分割予定ラインＳを順次切削していく。

一方、図６に示すように、Si面８ａ側が保護部材Ｔを介して保持手段２に保持されている場合は、切削ブレード３２１とSi基板８との接触点における切削ブレード３２１の回転方向は、加工送り方向Ｘ１方向に対して順方向（矢印Ｂ方向）である。

そして、図７に示すように、１本の分割予定ラインＳを切削するごとに切削手段３をＹ軸方向にインデックス送りしながら、切削ブレード３２１を矢印Ｂ方向に回転させるとともに保持手段２をＸ１方向に加工送りし、複数の分割予定ラインＳを順次切削していく。このとき、長辺部８０の位置を基準として切削手段３をＹ軸方向に所定距離インデックス送りすることにより、切削ブレード３２１を各分割予定ラインＳに位置付けることができる。また、赤外線カメラによる撮像を行い、Si面８ａ側の分割予定ラインＳを検出するようにしてもよい。

図５及び図７のいずれの場合も、一方向の分割予定ラインＳをすべて切削した後、保持手段２を９０度回転させてから同様の切削を行うと、SiC基板８が個々のデバイスごとのチップに分割される。

図１に示した切削装置１を用いて、図４及び図５に示したように、C面側が保護部材Tを介して保持手段２に保持されている場合と、図６及び図７に示すようにSi面側が保護部材Tを介して保持手段２に保持されている場合とのそれぞれについて、切削ブレード３２１の回転方向を、C面側→Si面側及びＳｉ面側→C面側として、２０枚のSiC基板８の切削を行い、欠けの個数を数えた。また、それぞれの回転方向による切削時に、切削ブレード３２１を超音波振動させて切削した場合と超音波振動させないで切削した場合とのそれぞれについて、チップの欠けの数を数えた。切削条件は以下のとおりとした。
切削水：純水１リットル／分
切削ブレードの回転数：３００００ｒｐｍ
切り込み深さ：３００μｍ
加工送り速度：２０ｍｍ／秒
超音波周波数：５０ｋＨｚ
超音波電圧：５０Ｖ
超音波振幅：５μｍ

長さ２ｃｍの切削溝を顕微鏡で観察し、５０μｍ以上の欠け及び５０μｍ以下の欠けの数を数えた。結果は以下のとおりである。

（１）Si面が上方に露出し、C面が保持された場合

（２）C面が上方に露出し、Si面が保持された場合

以上の結果から、切削ブレードの回転方向を、C面側からSi面側に向かう方向としてSiC基板を切削することにより、チップの欠けを減少させることができるとともに。大きな欠けの発生を抑制することができることが確認された。また、切削ブレードに超音波を付与した場合の方が、超音波を付与しない場合よりも欠けが生じにくいことも確認された。

１：切削装置
２：保持手段
３：切削手段
３０：スピンドル３１：ハウジング
３２：切削工具３２０：基台３２１：切削ブレード
３３：モータ３３０：ロータ３３１：ステータ
４：加工送り手段
５：超音波振動子
６：ロータリートランス６０：受電手段６１：給電手段
７０：超音波電源部７１：電源
８：SiC基板
８ａ：Si面（表面）Ｓ：分割予定ラインＤ：デバイス
８ｂ：C面（裏面）
８０：長辺部８１：短辺部
Ｔ：保護部材Ｆ：フレーム

Claims

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を少なくとも備えた切削装置を用いてSiC基板を個々のチップに分割するSiC基板の加工方法であって、
SiC基板は、Siが露出したSi面と、該Si面の反対側の面でCが露出したC面と、から表面及び裏面が形成され、
該切削ブレードとSiC基板との接触点における該切削ブレードの回転方向をC面側からSi面側に向かう方向としてSiC基板を切削するSiC基板の加工方法。
SiC基板のC面側が保護部材を介して保持手段に保持されている場合は、接触点における切削ブレードの回転方向は、加工送り方向に対して逆方向である請求項１に記載のSiC基板の加工方法。
SiC基板のSi面側が保護部材を介して保持手段に保持されている場合は、接触点における切削ブレードの回転方向は、加工送り方向に対して順方向である請求項１に記載のSiC基板の加工方法。
切削ブレードに超音波が付与される請求項１、２または３に記載のSiC基板の加工方法。