TW201437162A - 刻劃方法及刻劃裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係在對SiC晶圓進行刻劃時根據製造時之偏角而防止水平裂痕之產生。其解決手段為：在對具有偏角之SiC基板、以與定向面垂直地進行刻劃時，在相對於SiC基板之結晶軸垂直之方向進行刻劃時，使用相對於刀前端稜線左右之刀前端角度不同、且從結晶軸觀察使處於較高位置之刀前端角度較大、另一方較小之刻劃輪21進行刻劃。藉此能夠使水平裂痕之產生變少。

Description

刻劃方法及刻劃裝置
本發明係關於一種為了分斷碳化矽基板(SiC基板)而進行刻劃之刻劃方法及刻劃裝置。
在對玻璃基板進行刻劃、分斷之情形，係進行對刻劃輪施加負載並轉動而進行刻劃。於專利文獻1、2揭示有於此時，藉由使刻劃輪之刀前端角度左右不同以從玻璃面稍微傾斜之方式刻劃刻劃槽。
由於SiC基板係在化學安定性上優異之半導體，因此作為電子元件之素材，例如可使用於發光二極體、肖特基二極體(Schottky diode)、MOSFET等，此外亦可用作為半導體之基板。在作為半導體而使用之情形，與一般之矽元素同樣地生成圓柱狀之鑄錠(ingot)，切片成圓板形之晶圓。然後於晶圓上形成有多個功能區域之後，呈格子狀地進行刻劃、分斷而作為半導體基板使用。
此外，SiC基板之積層樣式係易於多樣變化之結晶多形(polymorphism)半導體結晶，且為了生成適合於半導體之4H-SiC之磊晶(epitaxial)膜，而開發有在使Si原子位於最表面之SiC(0001)面相對於結晶軸傾斜數度之基板上生成磊晶膜的方法。將該數度之傾斜稱為偏角(angle off)，藉由附有偏角而微小地於高位之結晶面形成階(step)狀之結晶面。為了表示對應於該偏角之階差之方向而以可識別晶圓之結晶方向之方式形成所 謂的定向平面(orientation flat)(以下，簡稱定向面)之缺口以作為標記，該定向面係與傾斜之方向呈直角地將圓板之一端呈直線狀地切除。除了該缺口外，亦有於圓板形成凹口(notch)之情形。
專利文獻1：日本特許第2785906號公報
專利文獻2：日本特許第2973354號公報
此外，在對SiC基板之晶圓呈格子狀地進行分斷之情形，一旦與玻璃板之刻劃同樣地使用左右之刀前端角度相同之刻劃輪進行刻劃、分斷，則存在有結晶品質不佳之情形。當發明者在相對於結晶軸方向平行方向進行刻劃、沿該刻劃線進行裂斷時，雖水平裂痕未產生，端面品質亦良好，但在相對於結晶方向垂直地進行了刻劃之情形，發現了存在有水平裂痕產生於刻劃線之一側的傾向。而且，即使對僅於一側產生了水平裂痕之基板進行裂斷，亦難以獲得良好之端面品質。
如此般於使用習知的刀前端角度對稱之刻劃輪進行了刻劃之情形，存在有如下之問題點：由於對刀前端所接觸之SiC基板表面之垂直方向整體施加負載，因此存在有容易於單側產生水平裂痕之傾向。
本發明係為了解決如此般之習知的問題點而完成者，目的在於提供一種能夠在對SiC基板進行刻劃時，使用水平裂痕難以產生之刀前端進行刻劃。
為了解決該課題，本發明之刻劃方法，係對SiC基板進行刻劃之刻劃方法，在相對於SiC基板之結晶軸垂直之方向進行刻劃時，使用相對於刀前端稜線左右之刀前端角度不同、且從結晶軸觀察使位於較高位 置之刀前端角度較大、另一方較小之刻劃輪進行刻劃；在沿結晶軸進行刻劃時，使用左右之刀前端角度相同之刻劃輪對SiC基板進行刻劃。
此處，該刻劃輪，亦可為於圓周上以既定之間隔形成缺口之高浸透刀前端。
此處，該刻劃輪之圓周上之缺口，亦可為將刀前端之銳角側之缺口角度設成較大。
本發明之刻劃裝置，係用於對形成有偏角之SiC基板進行交叉刻劃之刻劃裝置，具備：安裝有相對於刀前端稜線左右之刀前端角度相同之刻劃輪的刻劃頭、以及安裝有刀前端之左右之刀前端角度不同之刻劃輪的刻劃頭。本發明之刻劃裝置，可使用於上述本發明之刻劃方法。
另外，將在同一基板之同一表面上以相互(一般係於垂直方向)交叉之方式進行刻劃(形成刻劃線)稱為交叉刻劃。一般而言，刻劃裝置，具備：於前端安裝有刻劃輪之刻劃頭、載置或保持基板之基板保持手段、以及使刻劃頭與載置或保持於基板保持手段之基板在相對於基板表面平行方向相對移動之相對移動手段；刻劃頭具有將安裝於其前端之刻劃輪對載置或保持於基板保持手段之基板表面進行按壓之功能，藉由在將刻劃輪按壓於基板表面之狀態下使刻劃頭與基板相對移動，而可對基板進行刻劃。
根據具有如此般之特徵之本發明，能夠獲得如下之效果：即使對形成有偏角之SiC基板以相對於結晶方向垂直地進行刻劃之情形，亦能夠避免水平裂痕之產生，且能夠使裂斷時之端面精度提高。
10‧‧‧(0001)面
11‧‧‧晶圓
12‧‧‧定向面
20、21、22、24‧‧‧刻劃輪
圖1，係表示晶圓之法線與結晶軸之關係的圖。
圖2，係成為刻劃對象之晶圓的前視圖。
圖3A，係表示晶圓與一般之刻劃輪的側視圖。
圖3B，係表示晶圓與刀前端角度不同之刻劃輪的側視圖。
圖4A，係使用一般之刻劃輪以刻劃負載0.06MPa進行了刻劃之前視圖。
圖4B，係使用一般之刻劃輪以刻劃負載0.08MPa進行了刻劃之前視圖。
圖4C，係使用一般之刻劃輪以刻劃負載0.1MPa進行了刻劃之前視圖。
圖4D，係使用一般之刻劃輪以刻劃負載0.12MPa進行了刻劃之前視圖。
圖5A，係使用左右之刀前端角度不同之刻劃輪以刻劃負載0.06MPa進行了刻劃之前視圖。
圖5B，係使用左右之刀前端角度不同之刻劃輪以刻劃負載0.08MPa進行了刻劃之前視圖。
圖5C，係使用左右之刀前端角度不同之刻劃輪以刻劃負載0.1MPa進行了刻劃之前視圖。
圖5D，係使用左右之刀前端角度不同之刻劃輪以刻劃負載0.12MPa進行了刻劃之前視圖。
圖6，係表示本發明之第2實施形態之刻劃輪之刀前端部分的前視圖。
圖7，係表示本發明之第3實施形態之刻劃輪之刀前端部分的前視圖。
圖1，係表示在SiC晶圓之製造時相對於(0001)面稍微傾斜而形成之晶圓之法線與結晶軸之關係的圖。在圖1中，於(0001)面10之面內定義結晶軸即x軸及與此垂直之y軸，且將其法線設定成10a。而且，當 將晶圓11之法線設定成11a時，法線10a、11a之形成角度、亦即晶圓之傾斜角係偏角θ，例如設定成4°。圖2係晶圓11之前視圖。針對晶圓11在與該角度平行之方向預先形成有切除圓周之一角的定向平面(以下，稱定向面)12。
此外，如圖3A所示，在使用刀前端角度左右對稱即一般之刻劃輪20於相對於定向面12平行之線13a或與此平行之方向進行了刻劃時，如上述般水平裂痕幾乎不產生。
另一方面，如圖3A所示，在使用刀前端角度左右對稱即一般之刻劃輪20於與定向面12呈直角之線13b之方向形成有刻劃線之情形，產生水平裂痕。在該圖中，SiC晶圓11之左側對應圖1所示之晶圓之較高的方向。
接著，針對已刻劃之具體例進行說明。於以下揭示使用圖3A所示之一般刻劃輪20以刻劃速度100mm/s、於相對於定向面12垂直方向以內-內切方式進行了刻劃之例。圖4A係使用該刻劃輪並將刻劃負載設定成0.06MPa之情形、圖4B係使用該刻劃輪並將刻劃負載設定成0.08MPa之情形、圖4C係使用該刻劃輪並將刻劃負載設定成0.1MPa之情形、圖4D係使用該刻劃輪並將刻劃負載設定成0.12MPa之情形，而進行了刻劃時之從上面觀察之圖。如圖4A~圖4C所示般，於刻劃線之左側產生許多水平裂痕，且在圖4D中於兩側產生水平裂痕。
因此，在該實施形態中，在相對於定向面12垂直地進行刻劃時，如於圖3B揭示側視圖般，對SiC基板使用具有左側之刀前端角度α與右側之刀前端角度β不同之刀前端之刻劃輪21進行刻劃。使用該刻劃輪 21之左側之刀前端角度α例如係75°、右側之刀前端角度β例如係70°，左右之刀前端角度不同之刻劃輪。刀前端角度並不限定於該等之值，鈍角側之刀前端角度α例如設定成70~85°之範圍，銳角側之刀前端角度β例如設定成65~80°。此外，刀前端整體之角度係150°以下，角度差例如設定成5°。而且，如圖3B所示般，若使用較刻劃輪之頂點相接之點為左側即從x軸觀察位於較高之位置之左側之刀前端角度α設成較大、從x軸觀察位於較低之位置之右側之刀前端角度β設成較小之刻劃輪進行刻劃，由於在鈍角側之刀前端側負載降低，因此能夠避免水平裂痕之產生。而且，裂痕之進展方向於相對於基板從垂直稍微傾斜之方向產生裂痕，而使得可沿著該線裂斷。
圖5A係使用圖3B所示之刻劃輪21並將刻劃負載設定成0.06MPa之情形、圖5B係使用該刻劃輪21並將刻劃負載設定成0.08MPa之情形、圖5C係使用該刻劃輪21並將刻劃負載設定成0.1MPa之情形、圖5D係使用該刻劃輪21並將刻劃負載設定成0.12MPa之情形而進行了刻劃時之從上面觀察之圖。一旦比較圖5A、圖5B與圖4A、圖4B，在使用圖3B所示之刻劃輪21進行了刻劃時，刻劃線之左側之水平裂痕較小，且即使是在圖5C、圖5D中所產生之水平裂痕亦變得較小。如此般，使用以在傾斜之較低方向將刀前端角度設定成較小之方式所選定之刻劃輪進行刻劃，藉此能夠使水平裂痕之產生變少。
一般而言，晶圓11呈格子狀地進行刻劃，沿其刻劃線進行分斷而製造多個晶片。因此，實際上在進行刻劃之情形，如圖2A所示般在刻劃相對於晶圓11之定向面12平行之線13a、或與此平行之線之情形，如圖3A所示般使用左右之刀前端角度相等之一般之刻劃輪20，在形成與線 13b平行之刻劃線之情形，使用圖3B所示之刻劃輪21，且以切換該等之刻劃輪之方式進行刻劃。據此則即使是在任何之方向亦能夠使水平裂痕之產生變少。
接著，針對本發明之第2實施形態進行說明。在上述之第1實施形態中，雖使用左右之刀前端角度不同之刻劃輪，但如日本專利第3074143號所示般，亦可使用在圓周上之刀前端形成有賦予打點衝擊之突起的刻劃輪。圖6係放大該實施形態之刻劃輪22之一部分而表示之放大圖。如該圖所示般係使左右之刀前端角度α與β不同，並且於刻劃輪22之稜線之左右均等地形成缺口23而成為高浸透型者。據此可獲得能夠形成高浸透之刻劃、且進一步地能夠使側方之水平裂痕之產生變少的效果。
接著，針對本發明之第3實施形態進行說明。圖7係放大該實施形態之刻劃輪24之一部分而表示之放大圖。如該圖所示般係使左右之刀前端角度α與β不同，並且針對刻劃輪24之稜線之右側之銳角側使缺口角度較大、直到上部形成切痕而成高浸透型者。亦在該情形，可獲得能夠形成高浸透之刻劃、且進一步地能夠使側方之水平裂痕之產生變少的效果。
本發明能夠在對SiC基板進行分斷時減少水平裂痕產生，能夠對藉由對SiC基板進行刻劃、裂斷而進行分斷之半導體之製造賦予貢獻。
11‧‧‧晶圓
21‧‧‧刻劃輪
α、β‧‧‧刀前端角度

Claims (5)

  1. 一種刻劃方法，係對SiC基板進行刻劃，其特徵在於：在相對於SiC基板之結晶軸垂直之方向進行刻劃時，使用相對於刀前端稜線左右之刀前端角度不同、且從結晶軸觀察使位於較高位置之刀前端角度較大、另一方較小之刻劃輪進行刻劃；在沿結晶軸進行刻劃時，使用左右之刀前端角度相同之刻劃輪對SiC基板進行刻劃。
  2. 如申請專利範圍第1項之刻劃方法，其中，該刻劃輪，係於圓周上以既定之間隔形成缺口之高浸透刀前端。
  3. 如申請專利範圍第2項之刻劃方法，其中，該刻劃輪之圓周上之缺口，係將刀前端之銳角側之缺口角度設成較大。
  4. 一種刻劃裝置，係用於對形成有偏角之SiC基板進行交叉刻劃，其特徵在於，具備有：安裝有相對於刀前端稜線左右之刀前端角度相同之刻劃輪的刻劃頭、以及安裝有刀前端之左右之刀前端角度不同之刻劃輪的刻劃頭。
  5. 如申請專利範圍第4項之刻劃裝置，其使用於申請專利範圍第1至3項中任一項之刻劃方法。
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