TW202039138A - SiC基板之分斷方法及分斷裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種將SiC基板以優異之品質分斷之方法及裝置。 SiC基板之分斷方法(裝置)包括：刻劃步驟(單元)，其係於一主面上，沿著預先規定之分斷預定位置，以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度一面掃描一面照射雷射光，藉此，形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線；及裂斷步驟(單元)，其係於將形成有劃線之SiC基板以將與一主面對向之另一主面設為上表面之姿勢水平地載置於以特定之間隔分離之一對支承刀片上之狀態下，使裂斷板自SiC基板之上表面側抵接於分斷預定位置，進而，下壓裂斷板，藉此使裂痕自劃線伸展，藉此，將SiC基板於分斷預定位置分斷。

Description

SiC基板之分斷方法及分斷裝置

本發明係關於一種SiC基板之分斷方法及分斷裝置，尤其是關於一種使用雷射光之分斷。

作為分斷玻璃基板或陶瓷基板等硬脆之基板(脆性材料基板)之方法，已公知有如下方法，即，於進行於該基板之其中一主面之分斷預定位置預先形成劃線之刻劃處理之後，進行使裂斷棒自另一主面側抵接於分斷預定位置且進而壓入該裂斷棒(三點彎曲)之裂斷處理，藉此，使裂痕自劃線伸展而將基板分斷。

又，亦已公知有如下方法，即，使用單模之雷射對透明材料之正面進行燒蝕加工(例如，參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2005-66687號公報

[發明所欲解決之問題]

作為脆性材料基板之一種，廣泛已知有SiC(碳化矽)基板，用於各種半導體基板中之基材等。除此種用作基材之情形以外，還有欲將該SiC基板分斷而製成特定之尺寸(例如，欲晶片化)之一般需求。然而，由於SiC之硬度、耐熱性、化學穩定性等優異，故而，進行高品質之分斷未必容易。具體而言，獲得平滑且無碎片之分斷面未必容易。

本發明係鑒於上述課題而完成者，其目的在於提供一種將SiC基板以優異之品質分斷之方法。 [解決問題之技術手段]

為了解決上述問題，技術方案1之發明之特徵在於：其係SiC基板之分斷方法，且包括：刻劃步驟，其係於上述SiC基板之其中一主面上，沿著預先規定之分斷預定位置以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度一面掃描一面照射雷射光，藉此，形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線；及裂斷步驟，其係於將形成有上述劃線之上述SiC基板以將與上述一主面對向之另一主面設為上表面之姿勢水平地載置於以特定之間隔分離之一對支承刀片上之狀態下，使裂斷板自上述SiC基板之上表面側抵接於上述分斷預定位置，進而，下壓上述裂斷板，藉此使裂痕自上述劃線伸展，藉此，將上述SiC基板於上述分斷預定位置分斷。

技術方案2之發明係如技術方案1之SiC基板之分斷方法，其特徵在於：上述雷射光係脈衝寬度為奈秒級且波長為355 nm之奈秒UV雷射。

技術方案3之發明之特徵在於：其係SiC基板之分斷裝置，且具備：刻劃單元，其用以於上述SiC基板之一主面上，沿著預先規定之分斷預定位置，以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度一面掃描一面照射雷射光，藉此，形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線；及裂斷單元，其於將形成有上述劃線之上述SiC基板以將與上述一主面對向之另一主面設為上表面之姿勢水平地載置於以特定之間隔分離之一對支承刀片上之狀態下，使裂斷板自上述SiC基板之上表面側抵接於上述分斷預定位置，進而下壓上述裂斷板，藉此，使裂痕自上述劃線伸展，藉此，將上述SiC基板於上述分斷預定位置分斷。 [發明之效果]

根據技術方案1至技術方案3之發明，可將SiC基板以優異之品質分斷。

以下對在本實施形態中進行之SiC基板之分斷進行說明。於本實施形態中，概略而言，於進行藉由自預先規定有分斷預定位置之SiC基板之一主面側沿著分斷預定位置照射雷射光而形成劃線之刻劃處理之後，進行使裂斷板自另一主面側抵接於分斷預定位置而使垂直裂痕自劃線伸展之裂斷處理，藉此，將SiC基板分斷。

圖1係表示刻劃處理之情況之圖。刻劃處理係使用如圖1(a)所示之刻劃裝置100而進行。刻劃裝置100主要具備：載台101，其將SiC基板1水平地載置固定；及雷射光LB之出射源102。

於刻劃處理時，首先，利用吸引、接著、夾持及其他特定之手段將預先規定有分斷預定位置P之SiC基板1載置固定於載台101。於圖1中，例示了於水平面內等間隔地規定沿著與圖式垂直之方向之複數個分斷預定位置P之情形。又，將SiC基板1之對向之2個主面中之於完成該載置固定之狀態下成為正面(圖1中為上表面)之主面稱為刻劃面1a，將與載台101相接之另一主面(圖1中為下表面)稱為非刻劃面1b。

較佳為，載台101能夠藉由未圖示之驅動機構而於水平面內平移移動及旋轉移動。

出射源102設置為能夠自鉛垂上方對載置於載台101之SiC基板1照射雷射光LB。再者，於本實施形態中，所謂雷射光LB之出射源102不僅指雷射光LB之光源，還包含自該光源至聚光用(出射用)透鏡之光學系統整體。

作為雷射光LB，較佳為使用脈衝寬度為奈秒級(例如1 nsec～400 nsec)且波長為355 nm之UV雷射光(奈秒UV雷射)。該奈秒UV雷射具有如下特徵，即，SiC中之吸收率較高為約78%，另一方面，透過率較低為0.1%，存在表面吸收。

於本實施形態中，藉由使用該奈秒UV雷射，而進行沿著分斷預定位置P產生燒蝕之燒蝕加工，從而形成槽狀之劃線SL。具體而言，如圖1(a)所示，於使雷射光LB聚光於SiC基板1之刻劃面1a中之分斷預定位置P之狀態下，利用該雷射光LB沿著分斷預定位置P於刻劃面1a上掃描。該掃描可藉由使載置有SiC基板1之載台101相對於被固定之出射源102移動而實現，亦可相反地藉由出射源102相對於被固定之載台101移動而實現。

於該燒蝕加工中，較佳為以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度掃描雷射光LB，藉此，沿著分斷預定位置P形成如圖1(b)所示之深度d為12 μm～30 μm且寬度w為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線(刻劃槽)SL。於滿足該等要件之情形時，實現品質較佳之分斷。再者，於本實施形態中，所謂SiC基板1之分斷之品質較佳，係利用分斷獲得之單片之正面中之碎屑得以抑制，分斷面平滑，且不會觀察到碎片或損傷。

若掃描速度過小，則對分斷預定位置P之熱輸入量變得過大，劃線SL形成之槽過寬，故而不佳。又，若掃描速度過大，則對分斷預定位置P之熱輸入量變得不充分，無法形成所需之形狀之劃線SL，故而不佳。

藉由對所有分斷預定位置P進行利用同樣之燒蝕加工之劃線SL之形成，而完成刻劃處理。

若刻劃處理完成，則繼而進行裂斷處理。圖2係表示裂斷處理之情況之圖。刻劃處理係使用如圖2(a)所示之裂斷裝置200進行。

裂斷裝置200主要具備：一對支承刀片201，其等能夠於下方以水平姿勢支持裂斷對象物；及裂斷板202，其係於鉛垂下方具有剖面觀察呈大致三角形狀之刀尖202e之板狀構件。

一對支承刀片201設置為能夠於水平面內之一方向(於圖2(a)中為圖式觀察左右方向)上相互近接及分離。於將SiC基板1分斷時，一對支承刀片201以於該方向上形成特定之間隙之方式分離配置。換言之，一對支承刀片201以於水平面內在與兩者之移動方向垂直之方向上設置特定之間隙之態樣分離配置。

裂斷板202係以剖面觀察呈大致等腰三角形狀之刀尖202e於刀長方向延伸之方式設置之板狀之金屬製(例如超硬合金製)構件。於圖2(a)中，以刀長方向成為與圖式垂直之方向之方式，示出裂斷板202。裂斷板202設置為於一對支承刀片201所成之間隙d之正中間之位置(自各個支承刀片201離開d/2之位置)之鉛垂上方藉由未圖示之升降機構而升降自如。

更詳細而言，作為裂斷板202，較佳為使用刀尖202e之角度(刀尖角)θ為100°～120°且刀尖202e之前端為90 μm～110 μm之剖面形成有具有曲率半徑之曲面者。具體之裂斷條件只要根據SiC基板1之厚度或於刻劃處理中形成之劃線SL之尺寸等規定即可。

SiC基板1於裂斷處理時，以使於刻劃處理中形成有劃線SL之刻劃面1a貼付於張設於未圖示之切晶環之切割保護膠帶DT之狀態、換言之以將非刻劃面1b設為上表面之姿勢，載置固定於形成特定之間隙之一對支承刀片201上。

更詳細而言，SiC基板1以實際上成為分斷對象之一分斷預定位置P與裂斷板202之刀尖202e位於同一鉛垂面(垂直於圖式之面)內之方式，載置固定於一對支承刀片201上。

而且，若以該態樣進行定位，則裂斷板202如圖2(a)中箭頭AR1所示般，朝向分斷預定位置P下降。

以該態樣下降之裂斷板202隨後抵接於SiC基板1，但於該抵接之後亦進而下降。換言之，裂斷板202以壓入SiC基板1之方式下降。

如此一來，裂斷板202壓入SiC基板1之力及一對支承刀片201分別自下方支持SiC基板1之力(垂直抗力)作為剪斷力作用於SiC基板1。於此情形時，若適當調整壓入裂斷板202時之條件(例如，距離(壓入量)、速度等)，則如圖2(a)中箭頭AR2所示，裂痕以劃線SL之最裏部(圖2(a)中最上端)E為起點沿著分斷預定位置P(厚度方向)伸展。

於如上所述般在裂斷處理之前之刻劃處理中進行了燒蝕加工之情形時，藉由裂斷處理而良好地形成裂痕，該燒蝕加工係以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度掃描雷射光LB，藉此，沿著分斷預定位置P形成深度d為12 μm～30 μm且寬度w為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線SL。

若藉由重複該裂斷處理，而如圖2(b)所示般於所有分斷預定位置P形成裂痕CR，則繼而如圖2(b)中箭頭AR3所示，使切割保護膠帶DT擴展。藉此，如圖2(c)所示，SiC基板1分斷為特定尺寸之單片2。

以上係本實施形態中之SiC基板之分斷之順序。即，根據本實施形態，作為利用雷射光進行之刻劃處理，進行了藉由以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度掃描雷射光而沿著分斷預定位置形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線之燒蝕加工之後，進行裂斷處理，藉此，能將SiC基板以優異之品質分斷。

再者，亦可為如下態樣，即，使用將進行刻劃處理之刻劃裝置100與進行裂斷處理之裂斷裝置200分別作為刻劃單元及裂斷單元組入之分斷裝置進行利用上述順序進行之本實施形態之SiC基板之分斷。 [實施例]

準備5片(試樣No.1～No.5)厚度為350 μm之SiC基板，藉由刻劃處理而對各者形成劃線SL之後，進行裂斷處理。利用立體顯微鏡觀察藉由該裂斷處理而獲得之分斷面，使用其觀察像測定劃線SL之深度。對各個試樣之刻劃處理中之掃描速度均設為125 mm/s。

圖3係將關於各個試樣之剖面觀察像、剖面之情況、及分斷處理之良否之判定結果製成一覽表來表示之圖。再者，於剖面觀察像中，一併表示有劃線SL之深度之測定結果。又，分斷處理之良否之判定係基於剖面觀察像而進行。

如圖3所示，於劃線SL之深度較淺為11.6 μm之No.1之試樣及較深為36.6μm之No.5之試樣中，確認了碎片或條紋等。另一方面，於劃線SL之深度滿足12 μm～30 μm之範圍之No.2～No.4之試樣(各條劃線SL之深度依次為16.3 μm、22.7 μm、29.6 μm)中，分斷面同樣地較平滑，未確認出碎片等。再者，雖省略圖示，但該等No.2～No.4之試樣中之劃線SL之寬度為2 μm～6 μm左右。

以上結果表示如下內容，即，作為利用雷射光進行之刻劃處理，進行藉由以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度掃描雷射光而沿著分斷預定位置形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線之燒蝕加工之後，進行裂斷處理，藉此，可將SiC基板以優異之品質分斷。

1:SiC基板 1a:(SiC基板之)刻劃面 1b:(SiC基板之)非刻劃面 2:單片 100:刻劃裝置 101:載台 102:出射源 200:裂斷裝置 201:支承刀片 202:裂斷板 202e:刀尖 CR:裂痕 d:深度 DT:切割保護膠帶 E:起點 LB:雷射光 P:分斷預定位置 SL:劃線 w:寬度

圖1(a)、(b)係表示刻劃處理之情況之圖。 圖2(a)～(c)係表示裂斷處理之情況之圖。 圖3係將關於實施例之各者之試樣之剖面觀察圖像、剖面之情況、及分斷處理之良否之判定結果製成一覽表而表示之圖。

1:SiC基板

1a:(SiC基板之)刻劃面

1b:(SiC基板之)非刻劃面

100:刻劃裝置

101:載台

102:出射源

d:深度

LB:雷射光

P:分斷預定位置

SL:劃線

w:寬度

Claims (3)

1. 一種SiC基板之分斷方法，其特徵在於包括： 刻劃步驟，其係於上述SiC基板之一主面上，沿著預先規定之分斷預定位置，以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度一面掃描一面照射雷射光，藉此，形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線；及 裂斷步驟，其係於將形成有上述劃線之上述SiC基板以將與上述一主面對向之另一主面設為上表面之姿勢水平地載置於以特定之間隔分離之一對支承刀片上之狀態下，使裂斷板自上述SiC基板之上表面側抵接於上述分斷預定位置，進而，將上述裂斷板下壓，藉此，使裂痕自上述劃線伸展，藉此，將上述SiC基板於上述分斷預定位置分斷。
2. 如請求項1之SiC基板之分斷方法，其中 上述雷射光係脈衝寬度為奈秒級且波長為355 nm之奈秒UV雷射。
3. 一種SiC基板之分斷裝置，其特徵在於具備： 刻劃單元，其用以於上述SiC基板之一主面中，沿著預先規定之分斷預定位置，以100 mm/s～300 mm/s之掃描速度一面掃描一面照射雷射光，藉此，形成深度為12 μm～30 μm且寬度為1 μm～10 μm之剖面觀察呈U字型之槽狀之劃線；及 裂斷單元，其於將形成有上述劃線之上述SiC基板以將與上述一主面對向之另一主面設為上表面之姿勢水平地載置於以特定之間隔分離之一對支承刀片上之狀態下，使裂斷板自上述SiC基板之上表面側抵接於上述分斷預定位置，進而，下壓上述裂斷板，藉此，使裂痕自上述劃線伸展，藉此，將上述SiC基板於上述分斷預定位置分斷。

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