JP2017022422A - スクライブ方法及びスクライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳｉＣウエハをスクライブしブレイクする際に製造時のオフ角に基づく水平クラックの発生を防止すること。【解決手段】オフ角を有するＳｉＣ基板に対してオリフラに垂直にスクライブする際には、ＳｉＣ基板の結晶軸に対して垂直な方向にスクライブする際に刃先の稜線に対する左右の刃先角度を異ならせ、結晶軸から見て高い位置にある刃先角度を大きく、他方を小さくしたスクライビングホイール２１を用いてスクライブする。これによって水平クラックの発生を少なくすることができる。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）を分断するためにスクライブするスクライブ方法及びスクライブ装置に関するものである。

ガラス基板をスクライブし分断する場合にはスクライビングホイールに荷重を加えて転動してスクライブすることが行われる。このときスクライビングホイールの刃先の角度を左右で異ならせることによってスクライブ溝をガラス面からわずかに傾けてスクライブすることが特許文献１，２に示されている。

ＳｉＣ基板は化学的安定性に優れた半導体であるため、電子素子の素材として、例えば発光ダイオード、ショットキーバリアダイオード、ＭＯＳＦＥＴ等に用いられ、又半導体の基板としても用いられている。半導体として用いる場合には、通常のシリコン素子と同様に円柱状のインゴットを生成し、円板形のウエハにスライスする。そしてウエハ上に多数の機能領域を形成した後、格子状にスクライブし分断して半導体基板として用いる。

さてＳｉＣ基板は積層様式が多様に変化し易い結晶多形半導体結晶であり、半導体に適した４Ｈ−ＳｉＣのエピタキシャル膜を生成するために、Ｓｉ原子が最表面にあるＳｉＣ（０００１）面を結晶軸に対して数度傾けた基板上にエピタキシャル膜を生成する手法が開発されている。この数度の傾きをオフ角と言い、オフ角を付けることによってミクロ的には高位の結晶面にステップ状の結晶面が形成される。このオフ角に対応した段差の方向を示すためにウエハの結晶方向が認識できるように目印として傾きの方向とは直角に円板の一端を直線状に切欠いた、いわゆるオリエンテーションフラット（以下、単にオリフラという）という切欠きが形成されている。この切欠きに代えて、円板にノッチが形成される場合もある。

特許第２７８５９０６号公報 特許第２９７３３５４号公報

さてＳｉＣ基板のウエハを格子状に分断する場合に、ガラス板のスクライブと同様に左右の刃先角度が同一のスクライビングホイールを用いてスクライブし分断すると、結晶品質が良好でない場合がある。発明者は結晶軸方向に対して平行方向にスクライブし、このスクライブラインに沿ってブレイクすると、水平クラックは生じず、端面品質も良好であるが、結晶方向に対して垂直にスクライブした場合には、水平クラックがスクライブラインの一方の側に生じる傾向があることを見出した。そして一方の側にのみ水平クラックが生じた基板をブレイクしても、良好な端面品質は得られない。

このように従来の刃先角度が対称のスクライビングホイールを用いてスクライブした場合に、刃先が接触するＳｉＣ基板の表面の垂直方向全体に負荷がかかるため、片方に水平クラックが発生し易い傾向があるという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであって、ＳｉＣ基板をスクライブする際に水平クラックが発生し難い刃先を用いてスクライブできるようにすることを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のスクライブ方法は、ＳｉＣ基板をスクライブするスクライブ方法であって、ＳｉＣ基板の結晶軸に対して垂直な方向にスクライブする際に刃先の稜線に対する左右の刃先角度を異ならせ、結晶軸から見て高い位置にある刃先角度を大きく、他方を小さくしたスクライビングホイールを用いてスクライブするものである。

ここで前記スクライビングホイールは、所定の間隔で円周上に切欠きが形成された高浸透刃先としてもよい。

ここで前記スクライビングホイールの円周状の切欠きは、刃先の鋭角側の切欠き角度を大きくするようにしてもよい。

本発明のスクライブ装置は、オフ角が形成されたＳｉＣ基板をスクライブするためのスクライブ装置であって、刃先の稜線に対する左右の刃先角度を異ならせたスクライビングホイールを取付けられたスクライブヘッドとを備えるものである。本発明のスクライブ装置は、前記本発明のスクライブ方法に使用することができる。

なお、同一基板の同一表面上で相互に（通常は垂直方向に）交差するようにスクライブ（スクライブラインを形成）することをクロススクライブという。一般に、スクライブ装置は、先端にスクライビングホイールを取付けられたスクライブヘッドと、基板を載置又は保持する基板保持手段と、スクライブヘッドと基板保持手段に載置又は保持された基板とを基板表面に対して平行方向に相対移動させる相対移動手段とを備え、スクライブヘッドはその先端に取付けられたスクライビングホイールを基板保持手段に載置又は保持された基板表面に押圧する機能を有し、スクライビングホイールが基板表面に押圧された状態でスクライブヘッドと基板とを相対移動させることによって基板をスクライブすることができる。

このような特徴を有する本発明によれば、オフ角が形成されたＳｉＣ基板に対して結晶方向に対して垂直にスクライブした場合であっても、水平クラックの発生を回避することができ、ブレイクしたときの端面精度を向上させることができるという効果が得られる。

図１はウエハの法線と結晶軸の関係を示す図である。 図２はスクライブの対象となるウエハの正面図である。 図３Ａはウエハとノーマルのスクライビングホイールを示す側面図である。 図３Ｂはウエハと刃先角度の異なるスクライビングホイールを示す側面図である。 図４Ａはノーマルのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．０６ＭＰａでスクライブした正面図である。 図４Ｂはノーマルのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．０８ＭＰａでスクライブした正面図である。 図４Ｃはノーマルのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．１ＭＰａでスクライブした正面図である。 図４Ｄはノーマルのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．１２ＭＰａでスクライブした正面図である。 図５Ａは左右の刃先角度の異なるスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．０６ＭＰａでスクライブした正面図である。 図５Ｂは左右の刃先角度の異なるスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．０８ＭＰａでスクライブした正面図である。 図５Ｃは左右の刃先角度の異なるスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．１ＭＰａでスクライブした正面図である。 図５Ｄは左右の刃先角度の異なるスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重０．１２ＭＰａでスクライブした正面図である。 図６は本発明の第２の実施の形態によるスクライビングホイールの刃先部分を示す正面図である。 図７は本発明の第３の実施の形態によるスクライビングホイールの刃先部分を示す正面図である。

図１はＳｉＣウエハの製造時に（０００１）面に対してわずかに傾けて形成されたウエハの法線と結晶軸の関係を示す図である。図１において（０００１）面１０の面内に結晶軸であるｘ軸とこれに垂直なｙ軸を定義し、その法線を１０ａとする。そしてウエハ１１の法線を１１ａとすると、法線１０ａ，１１ａのなす角度、即ちウエハの傾き角がオフ角θであり、例えば４°とする。図２はウエハ１１の正面図である。ウエハ１１についてこの角度に平行な方向に円周の一角が切欠かれたオリエンテーションフラット（以下、オリフラという）１２があらかじめ形成されている。

さて図３Ａに示すように刃先角度が左右対称であるノーマルのスクライビングホイール２０を用いてオリフラ１２に対して平行なライン１３ａ又はこれに平行な方向にスクライブしたときには、前述したように水平クラックはほとんど発生しない。

一方図３Ａに示すように刃先角度が左右対称であるノーマルのスクライビングホイール２０を用いてオリフラ１２に直角のライン１３ｂの方向にスクライブラインを形成した場合には、水平クラックが発生する。この図ではＳｉＣウエハ１１の左側が図１に示すウエハの高い方向に対応している。

次にスクライブした具体例について説明する。以下に図３Ａに示すノーマルスクライビングホイール２０を用いてスクライブ速度１００ｍｍ／ｓ、オリフラ１２に対して垂直方向に内−内切りでスクライブした例を示す。図４Ａはこのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重を０．０６ＭＰａとした場合、図４Ｂはこのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重を０．０８ＭＰａとした場合、図４Ｃはこのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重を０．１ＭＰａとした場合、図４Ｄはこのスクライビングホイールを用いてスクライブ荷重を０．１２ＭＰａとしてスクライブしたときの上面からの図である。図４Ａ〜図４Ｃに示すように、スクライブラインの左側に多くの水平クラックが発生し、図４Ｄでは両側に水平クラックが発生している。

そこでこの実施の形態では、オリフラ１２に対して垂直にスクライブする際には、図３Ｂに側面図を示すように、ＳｉＣ基板に対して左側の刃先角度αと右側の刃先角度βが異なる刃先を有するスクライビングホイール２１を用いてスクライブを行っている。このスクライビングホイール２１の左側の刃先角度αは例えば７５°、右側の刃先角度βが例えば７０°であり、左右の刃先角度が異なるスクライビングホイールを用いる。刃先角度はこれらの値に限定されるものではなく、鈍角側の刃先角度αは例えば７０〜８５°の範囲、鋭角側の刃先角度βは例えば６５〜８０°とする。又刃先全体の角度は１５０°以下であり、角度差は例えば５°としたものである。そして図３Ｂに示すようにスクライビングホイールの頂点が接する点より左側、即ちｘ軸から見て高い位置にある左側の刃先角度αを大きく、ｘ軸から見て低い位置にある右側の刃先角度βを小さくしたスクライビングホイールを用いてスクライブを行えば、鈍角側の刃先側で負荷が低減するため、水平クラックの発生を回避することができる。そしてクラックの進展方向は基板に対して垂直からわずかに傾けた方向にクラックが生じ、このラインに伴ってブレイクできることとなる。

図５Ａは図３Ｂに示すスクライビングホイール２１を用いてスクライブ荷重を０．０６ＭＰａとした場合、図５Ｂはこのスクライビングホイール２１を用いてスクライブ荷重を０．０８ＭＰａとした場合、図５Ｃはこの刃先を用いてスクライブ荷重を０．１ＭＰａとした場合、図５Ｄはこのスクライビングホイール２１を用いてスクライブ荷重を０．１２ＭＰａとしてスクライブしたときの上面からの図である。図５Ａ，図５Ｂと図４Ａ，図４Ｂとを比較すると、図３Ｂに示すスクライビングホイール２１を用いてスクライブしたときには、スクライブラインの左側の水平クラックは小さく、図５Ｃ，図５Ｄでも発生する水平クラックは小さくなっている。このように傾きの低い方向に刃先角度を小さくするように選定したスクライビングホイールを用いてスクライブすることで水平クラックの発生を少なくすることができることとなる。

通常ウエハ１１は格子状にスクライブを行い、そのスクライブラインに沿って分断して多数のチップを製造する。従って実際にスクライブする場合には、図２Ａに示すようにウエハ１１のオリフラ１２に対して平行なライン１３ａ、又はこれに平行なラインをスクライブする場合には、図３Ａに示すように左右の刃先角度が等しいノーマルのスクライビングホイール２０を用い、ライン１３ｂに平行なスクライブラインを形成する場合には、図３Ｂに示すスクライビングホイール２１を用い、これらのスクライビングホイールを切換えてスクライブする。こうすればいずれの方向でも水平クラックの発生を少なくすることができる。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。前述した第１の実施の形態では、左右の刃先角度が異なるスクライビングホイールを用いているが、日本特許第３０７４１４３号に示されているように、円周上の刃先に打点衝撃を与える突起を形成したスクライビングホイールに対して用いることもできる。図６はこの実施の形態のスクライビングホイール２２の一部を拡大して示す拡大図である。本図に示すように左右の刃先角度αとβを異ならせると共に、スクライビングホイール２２の稜線の左右に均等に切欠き２３を形成して高浸透型としたものである。こうすれば高浸透のスクライブを形成することができ、更に側方の水平クラックの発生を少なくすることができるという効果が得られる。

次に本発明の第３の実施の形態について説明する。図７はこの実施の形態のスクライビングホイール２４の一部を拡大して示す拡大図である。この図に示すように左右の刃先角度αとβを異ならせると共に、スクライビングホイール２４の稜線の右側の鋭角側については切欠き角度を大きく、上部まで切り込みを形成して高浸透型としたものである。この場合にも、高浸透のスクライブを形成することができ、更に側方の水平クラックの発生を少なくすることができるという効果が得られる。

本発明はＳｉＣ基板を分断する際に水平クラックを発生することを少なくすることができ、ＳｉＣ基板をスクライブしブレイクすることによって分断する半導体の製造に寄与することができる。

１０ （０００１）面 １１ ウエハ
１２ オリフラ
２０，２１，２２，２４ スクライビングホイール

Claims (5)

1. ＳｉＣ基板をスクライブするスクライブ方法であって、
   ＳｉＣ基板の結晶軸に対して垂直な方向にスクライブする際に刃先の稜線に対する左右の刃先角度を異ならせ、結晶軸から見て高い位置にある刃先角度を大きく、他方を小さくしたスクライビングホイールを用いてスクライブするスクライブ方法。
2. 前記スクライビングホイールは、所定の間隔で円周上に切欠きが形成された高浸透刃先である請求項１記載のスクライブ方法。
3. 前記スクライビングホイールの円周上の切欠きは、刃先の鋭角側の切欠き角度を大きくするようにした請求項２記載のスクライブ方法。
4. オフ角が形成されたＳｉＣ基板をスクライブするためのスクライブ装置であって、刃先の稜線に対する左右の刃先角度を異ならせたスクライビングホイールを取付けられたスクライブヘッドとを備えたスクライブ装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項記載のスクライブ方法に使用される請求項４記載のスクライブ装置。