TW202042993A

TW202042993A - 鑽石刀具及其製造方法

Info

Publication number: TW202042993A
Application number: TW108141101A
Authority: TW
Inventors: 朱瑾; 賴柏彰
Original assignee: 國立臺灣科技大學
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-12-01
Also published as: TWI718755B; US20200368856A1

Abstract

一種鑽石刀具，包括刀具本體及金屬玻璃薄膜。刀具本體包括複數鑽石顆粒，且複數鑽石顆粒凸出於刀具本體之表面。金屬玻璃薄膜形成於刀具本體之表面，其中複數鑽石顆粒裸露於金屬玻璃薄膜外。

Description

鑽石刀具及其製造方法

本發明係關於一種鑽石刀具，尤指一種應用金屬玻璃材料之鑽石刀具。本發明還包括該鑽石刀具之製造方法。

在半導體產業中，常使用鑽石刀具來執行晶圓切割作業以製造積體電路或機電元件等。由於晶圓大多以硬脆材料製成，使得晶圓在切割過程中所形成之切口兩側容易產生側壁崩裂（chipping）或損壞等缺陷。習知鑽石刀具雖然具有足夠硬度以利於切割晶圓，然而鑽石刀具在晶圓切割過程中所產生之碎屑往往無法順利排出切口之外，反而造成切口兩側所產生側壁崩裂之數量及尺寸增加。據此，在晶圓切割前必須於各切口兩側預留可能產生之側壁崩裂之空間，如此將會造成半導體製程中之產量損失。

因此，如何能研發出能提升排屑效果且耐用之鑽石刀具，實為一值得研究之課題。

本發明之目的在於提供一種應用金屬玻璃材料之鑽石刀具。

為達上述目的，本發明之鑽石刀具包括刀具本體及金屬玻璃薄膜。刀具本體包括複數鑽石顆粒，且複數鑽石顆粒凸出於刀具本體之表面。金屬玻璃薄膜形成於刀具本體之表面，其中複數鑽石顆粒裸露於金屬玻璃薄膜外。

在本發明之一實施例中，金屬玻璃薄膜為具有連續性且無柱狀結構之薄膜。

在本發明之一實施例中，藉由高功率脈衝磁控濺鍍製程以沉積金屬玻璃薄膜於刀具本體之表面。

在本發明之一實施例中，金屬玻璃薄膜包括鋯基金屬玻璃材料。

在本發明之一實施例中，鋯基金屬玻璃材料為Zr_a Cu_b Al_c Ni_d 合金，a為61.7±0.2 at% 、b為24.6±0.1 at% 、c為7.7±0.1 at%及d為6.0±0.1 at%，且a+b+c+d = 100。

在本發明之一實施例中，刀具本體包括刀刃部，刀刃部形成倒角，且倒角為60±2度。

在本發明之一實施例中，複數鑽石顆粒藉由黏合方式結合於刀具本體之表面。

本發明之另一目的在於提供一種製造前述鑽石刀具之方法，包括以下步驟：提供刀具本體，刀具本體包括複數鑽石顆粒，且複數鑽石顆粒凸出於刀具本體之表面；針對刀具本體執行第一次修整；沉積金屬玻璃薄膜於刀具本體之表面；以及針對刀具本體執行第二次修整以除去覆蓋複數鑽石顆粒之多餘金屬玻璃薄膜，使得複數鑽石顆粒裸露於金屬玻璃薄膜外。

在本發明之一實施例中，以金屬玻璃合金靶材藉由高功率脈衝磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜於刀具本體之表面。

在本發明之一實施例中，高功率脈衝磁控濺鍍製程是在濺鍍功率為2~3 kW、脈衝電壓為500~1500 V及脈衝電流為150~170 A之製程條件下執行。

由於各種態樣與實施例僅為例示性且非限制性，故在閱讀本說明書後，具有通常知識者在不偏離本發明之範疇下，亦可能有其他態樣與實施例。根據下述之詳細說明與申請專利範圍，將可使該等實施例之特徵及優點更加彰顯。

於本文中，係使用「一」或「一個」來描述本文所述的元件和組件。此舉只是為了方便說明，並且對本發明之範疇提供一般性的意義。因此，除非很明顯地另指他意，否則此種描述應理解為包括一個或至少一個，且單數也同時包括複數。

於本文中，用語「包括」、「具有」或其他任何類似用語意欲涵蓋非排他性之包括物。舉例而言，含有複數要件的元件或結構不僅限於本文所列出之此等要件而已，而是可以包括未明確列出但卻是該元件或結構通常固有之其他要件。

請一併參考圖1及圖2。圖1為本發明之鑽石刀具之示意圖，圖2為本發明之鑽石刀具沿圖1中線段B-B’之剖視圖。如圖1及圖2所示，本發明之鑽石刀具1包括刀具本體10及金屬玻璃薄膜20。刀具本體10為本發明之鑽石刀具1之主要結構，且刀具本體10包括表面11及刀刃部13。刀具本體10是以金屬材料燒結後所製成，例如採用Fe-Co-Sn合金，但本發明不以此為限。在本發明之一實施例中，刀具本體10為環狀刀具，而隨著使用需求不同，刀具本體10也可採用其他形狀之刀具。刀具本體10之表面11為環狀刀具之二對稱面，且刀具本體10之刀刃部13主要設置於環狀刀具之外環處。

刀具本體10更包括複數鑽石顆粒12，且複數鑽石顆粒12不規則地固定於刀具本體10之表面11。其中，複數鑽石顆粒12可固定於僅涵蓋刀刃部13之部分表面11或是固定於刀具本體10之整個表面11。在本發明之一實施例中，複數鑽石顆粒12藉由黏合（bonding）方式結合於刀具本體10之表面11。舉例來說，複數鑽石顆粒12可配合黏合劑之使用，以樹脂黏合、金屬燒結黏合、電鍍鎳黏合等方式或前述任意二種以上黏合方式之組合以結合於刀具本體10之表面11，本發明不以此為限。複數鑽石顆粒12於被固定後會凸出於刀具本體10之表面11，以利於執行切割作業。需注意的是，為了便於表現出複數鑽石顆粒12與刀具本體10之結合關係，在圖2中將複數鑽石顆粒12以較為規則之排列方式表現，但實際上複數鑽石顆粒12於刀具本體10之表面11是呈現不規則地排列，在此先行敘明。

此外，為了因應晶圓（例如矽晶圓、藍寶石晶圓、圖案化藍寶石基板等）切割之需求，在本發明之一實施例中，刀具本體10之刀刃部13會形成倒角A。藉由刀刃部13之導角A設計，使得本發明之鑽石刀具1於晶圓切割過程中，於晶圓上所產生之切口兩側會形成對應該倒角之外形。在本發明之一實施例中，刀刃部13之導角A約為60±2度，但本發明不以此為限。

金屬玻璃薄膜20形成於刀具本體10之表面11。金屬玻璃薄膜20主要作為本發明之鑽石刀具1之結構強化件，用以增強本發明之鑽石刀具1之排屑效果及結構強度等特性。其中，金屬玻璃薄膜20可覆蓋僅涵蓋刀刃部13之部分表面11或是覆蓋刀具本體10之整個表面11。特別地是，複數鑽石顆粒12裸露於金屬玻璃薄膜20外；也就是說，每個鑽石顆粒12之至少一部分凸出金屬玻璃薄膜20之表面而未被金屬玻璃薄膜20所覆蓋，以利於晶圓切割過程中利用裸露之複數鑽石顆粒12達到切割晶圓之效果。

在本發明之一實施例中，金屬玻璃薄膜20是藉由高功率脈衝磁控濺鍍（High-power impulse magnetron sputtering）製程將金屬玻璃靶材沉積於刀具本體10之表面11所形成。藉由高功率脈衝磁控濺鍍製程所形成之金屬玻璃薄膜20為具有連續性且無柱狀結構之薄膜，有助於提升排屑效果及結構強度。

在本發明之一實施例中，金屬玻璃薄膜20包括鋯基金屬玻璃材料，但本發明不以此為限，金屬玻璃薄膜20也可包括其他具有類似特性之金屬玻璃材料。以鋯基金屬玻璃材料為例，在本發明之一實施例中，鋯基金屬玻璃材料為Zr_a Cu_b Al_c Ni_d 合金，a為61.7±0.2 at% 、b為24.6±0.1 at% 、c為7.7±0.1 at%及d為6.0±0.1 at%，且a+b+c+d = 100。

此處金屬玻璃薄膜20形成非晶結構，而所述非晶結構定義為材料中原子無規則排列之結構，使得金屬玻璃薄膜20具有無晶界缺陷、良好機械強度及韌性、高耐腐蝕性、高耐磨性、低摩擦係數及在室溫下可提供光滑疏水表面等特性。據此，本發明之鑽石刀具1藉由沉積金屬玻璃薄膜20之刀具本體10，能提供更佳之排屑特性。

以下請一併參考圖1至圖3。圖3為本發明之鑽石刀具製造方法之流程圖。如圖3所示，本發明之鑽石刀具製造方法主要包括步驟S1至步驟S4。以下將詳細說明該方法之各個步驟：

步驟S1：提供刀具本體，刀具本體包括複數鑽石顆粒，且複數鑽石顆粒凸出於刀具本體之表面。

首先，提供適合作為本發明之鑽石刀具1之主要結構件之刀具本體10。以下描述中刀具本體10均以台灣鑽石公司所生產之Fe-Co-Sn合金燒結鑽石刀具（型號為SDC600N75MHZ）為例加以說明，但本發明不以此為限。由於刀具本體10實質上類似一薄型刀片，使得刀具本體10之表面11即為刀具本體10兩側形成之二對稱面。其中刀具本體10包括複數鑽石顆粒12，且複數鑽石顆粒12固定並凸出於刀具本體10之表面11。

步驟S2：針對刀具本體執行第一次修整。

於前述步驟S1提供刀具本體10後，接著針對刀具本體10執行第一次修整。由於刀具本體10於黏合複數鑽石顆粒12後，複數鑽石顆粒12之外表面可能會被殘留之黏合劑或其他雜質所覆蓋，進而影響複數鑽石顆粒12之切割效果，因此需要先針對刀具本體10執行第一次修整，以去除前述殘留之黏合劑或其他雜質。據此，刀具本體10經第一次修整後，使得複數鑽石顆粒12能裸露於刀具本體10之表面11。

刀具本體10可利用磨石（whetstone）進行第一次修整。在本發明之一實施例中，刀具本體10可以在旋轉主軸速度為35000 rpm、推進速率為5 mm/sec、切割深度為0.4 mm並以20℃之去離子水冷卻之條件下，對Asahi Diamond Industrial公司所生產之磨石（型號為WA600L）執行10次切割，以達到刀具本體10之修整效果，但本發明不以此為限。

步驟S3：沉積金屬玻璃薄膜於刀具本體之表面。

於前述步驟S2針對刀具本體10執行第一次修整後，接著以高功率脈衝磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜20於刀具本體10之表面11。在本發明之一實施例中，利用高功率脈衝磁控濺鍍製程以單一金屬玻璃合金靶材對刀具本體10執行濺鍍，使得金屬玻璃薄膜20沉積於刀具本體10之表面11。在本實施例中，金屬玻璃合金靶材可採用包括Zr_a Cu_b Al_c Ni_d 合金之鋯基金屬玻璃材料。前述高功率脈衝磁控濺鍍製程可以在濺鍍功率約為2~3 kW、脈衝電壓約為500~1500 V、脈衝電流約為150~170 A之條件下執行，但本發明不以此為限。經前述濺鍍後，於刀具本體10之表面11所沉積之金屬玻璃薄膜20之厚度約為100 nm~1 µm。

此外，於步驟S3沉積金屬玻璃薄膜20於刀具本體10之表面11之過程中，可先將刀具本體10任一側之表面11朝向金屬玻璃合金靶材以沉積金屬玻璃薄膜20；於金屬玻璃薄膜20沉積至所需厚度後，再藉由旋轉刀具本體10以使刀具本體10之另一相對側之表面11朝向金屬玻璃合金靶材，以繼續沉積金屬玻璃薄膜20。據此，使得金屬玻璃薄膜20能均勻覆蓋刀具本體10之表面11。

步驟S4：針對刀具本體執行第二次修整以除去覆蓋複數鑽石顆粒之多餘金屬玻璃薄膜，使得複數鑽石顆粒裸露於金屬玻璃薄膜外。

於前述步驟S3沉積金屬玻璃薄膜20於刀具本體10之表面11後，接著針對刀具本體10執行第二次修整。由於刀具本體10於沉積金屬玻璃薄膜20後，自刀具本體10之表面11凸出之複數鑽石顆粒12其表面同樣會被金屬玻璃薄膜20所覆蓋，進而影響複數鑽石顆粒12之切割效果，因此需要針對刀具本體10執行第二次修整，以除去覆蓋複數鑽石顆粒12之多餘金屬玻璃薄膜。據此，刀具本體10經第二次修整後，使得複數鑽石顆粒12能裸露於沉積之金屬玻璃薄膜20外。

刀具本體10可利用自動切割鋸系統（automatic dicing saw system）進行第二次修整。在本發明之一實施例中，刀具本體10可以在旋轉主軸速度為25000 rpm、推進速率為5 mm/sec並以20℃之去離子水冷卻之條件下，利用DISCO公司所生產之自動切割鋸系統（型號為DAD322）執行下切模式，以達到刀具本體10之修整效果，但本發明不以此為限。

因此，經過第二次修整後，本發明之鑽石刀具1即可應用於晶圓切割等作業。

以下請一併參考圖4及圖5。圖4為以不同方式沉積金屬玻璃薄膜後之本發明之鑽石刀具之實驗組C與對照組D之剖面影像；圖5為本發明之鑽石刀具之實驗組C與對照組D之硬度示意圖。在以下實驗中，基於相同之工作壓力（3.8 mTorr）及材料之條件下，於刀具本體10上以濺鍍功率為2.5 kW之高功率脈衝磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜20作為鑽石刀具之實驗組C，於刀具本體10上以濺鍍功率為300 W之直流磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜20作為鑽石刀具之對照組D，並以電子顯微鏡拍攝實驗組C與對照組D之金屬玻璃薄膜20之剖面影像。其中前述不同濺鍍製程均採用包括Zr_61.7 Cu_24.6 Al_7.7 Ni₆ 合金之金屬玻璃合金靶材，且前述刀具本體10均採用相同之Fe-Co-Sn合金材料燒結後所製成。

如圖4所示，利用直流磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜20之對照組D與利用高功率脈衝磁控濺鍍製程沉積金屬玻璃薄膜20之實驗組C在結構上具有顯著差異。對照組D中所沉積之金屬玻璃薄膜20存在許多細微之柱狀結構，表示金屬玻璃薄膜20在沉積過程中明顯發生再成核（re-nucleation）現象，造成薄膜結構之不連續，進而影響到金屬玻璃薄膜20之結構強度及特性。相較之下，實驗組C中所沉積之金屬玻璃薄膜20則並未出現柱狀結構而具有連續性。

又如圖5所示，針對實驗組C與對照組D之金屬玻璃薄膜20分別施以1000 µN之壓痕來測量硬度值。經統計實驗數據後可知，對照組D之金屬玻璃薄膜20之硬度值約為2.2 Gpa，而實驗組C之金屬玻璃薄膜20之硬度值約為9.5 Gpa。由此可知，實驗組C之金屬玻璃薄膜20由於結構連續且緻密，進而反映出較高硬度值，具有抗變形及耐磨損之特性。

此外，根據晶圓切割後之切口所計算出之崩裂面積比率，為判斷不同鑽石刀具性能之重要指標。請參考圖6為晶圓切割後之切口範例之俯視影像。如圖6所示，以矽晶圓為例，當矽晶圓被鑽石刀具切割後，會形成長條狀之切口50。隨著鑽石刀具之種類及切割距離不同，所形成切口50之長度及寬度會隨之改變。而在切口50兩側之側壁70可能會產生崩裂60（如圖中箭頭所指位置）。其中，當所計算出之崩裂面積比率越大，表示切口50兩側所形成之崩裂60之數量及尺寸越大。前述崩裂面積比率之計算公式如下： Area (%) = ( ( A_R – W x L ) / ( W x L ) ) x 100% 其中Area為每個切口區域之崩裂面積比率，A_R 為暗區域面積（如圖中黑色區域，包括切口50及崩裂60），W為切口寬度，L為切口中線長度。

以下請一併參考圖7及表1。圖7為以本發明之鑽石刀具之實驗組E與對照組F分別對矽晶圓執行20次切割後之切口俯視影像。在以下實驗中，以刀具本體已沉積金屬玻璃薄膜之鑽石刀具作為實驗組E，以刀具本體未沉積任何材料層之鑽石刀具作為對照組F。其中前述刀具本體採用相同之Fe-Co-Sn合金材料燒結後所製成，而所沉積之金屬玻璃薄膜包括Zr_61.7 Cu_24.6 Al_7.7 Ni₆ 合金。將實驗組E及對照組F分別對厚度約525 µm之矽晶圓連續執行20次切割，並以電子顯微鏡拍攝切割後矽晶圓之俯視影像。每次切割所形成切口50之平均距離約為3880.4 mm，平均深度約400 µm，且相鄰二切口50之間距約為200 µm。根據每次所形成切口計算對應之崩裂面積比率，其結果如表1所示。

切口編號	崩裂面積比率
對照組F	實驗組E
1	2.53%	1.42%
2	2.46%	1.83%
3	2.37%	0.97%
4	2.50%	2.26%
5	2.74%	2.11%
6	2.37%	2.03%
7	1.88%	2.12%
8	2.71%	2.08%
9	2.51%	1.15%
10	3.09%	1.59%
11	2.26%	2.06%
12	2.09%	1.52%
13	1.92%	1.80%
14	1.86%	1.64%
15	1.56%	1.73%
16	1.85%	1.83%
17	2.03%	2.23%
18	2.44%	1.80%
19	1.92%	1.40%
20	2.77%	1.75%
平均	2.29 ± 0.38%	1.77 ± 0.34%

表1

由圖7及表1可知，對照組F之平均崩裂面積比率約為2.29 ± 0.38%，而實驗組E之平均崩裂面積比率約為1.77 ± 0.34%；因此，實驗組E之平均崩裂面積比率相較於對照組F之平均崩裂面積比率明顯降低約23%。據此，本發明之鑽石刀具藉由沉積金屬玻璃薄膜後，能有效地減少崩裂面積比率；也就是說，本發明之鑽石刀具於執行矽晶圓切割過程中能有效地減少切口兩側之側壁產生崩裂之數量及尺寸，呈現較佳之切割效果及品質。

又，鑽石刀具之耐磨性主要可以根據鑽石刀具執行多次晶圓切割後所形成切口之深度及角度變化來加以判斷。切口深度會受到鑽石刀具直徑之自動對準、晶圓之厚度、所使用之切割膠帶之厚度以及晶圓與切割膠帶間之氣泡所影響。因此，一般在晶圓切割作業中，切口深度很少能完全符合設定之切割深度。此外，切口角度應盡可能接近鑽石刀具之倒角，以減少因切割而產生之碎屑。

以下請一併參考圖8及表2。圖8為以本發明之鑽石刀具之實驗組E與對照組F分別對矽晶圓執行20次切割後之切口距離、切口深度及切口角度之關係示意圖。在以下實驗中，同樣採用前述鑽石刀具作為實驗組E及對照組F。將實驗組E及對照組F分別對厚度約525 µm之矽晶圓連續執行20次切割，並量測每次切割後所形成之切口深度及角度，其結果如表2所示。其中執行每次切割所形成之切口距離不同，且設定切口深度為400 µm；鑽石刀具之倒角為60度。

切口編號	切口距離 (mm)	對照組F	實驗組E
切口角度(˚)	切口深度 (µm)	切口角度(˚)	切口深度 (µm)
1	139.2	58.7	397.0	58.8	386.9
2	326.2	60.5	401.9	59.5	386.5
3	514.8	59.9	394.3	59.2	391.5
4	705.0	61.3	394.4	60.1	395.0
5	896.6	60.1	392.0	59.4	395.8
6	1088.9	59.6	395.8	59.8	389.3
7	1281.8	61.1	389.9	59.9	391.9
8	1475.4	60.1	397.8	58.9	389.8
9	1669.5	60.5	393.2	59.1	384.3
10	1864.2	60.8	392.8	60.5	393.3
11	2059.3	61.4	399.4	59.6	393.5
12	2254.8	63.3	392.1	57.2	390.1
13	2450.7	61.4	396.0	60.1	400.2
14	2647.0	61.7	396.3	60.0	396.0
15	2843.6	61.1	390.3	60.2	386.0
16	3040.4	61.0	398.2	59.7	393.5
17	3237.4	61.9	399.2	60.0	391.1
18	3434.7	62.6	401.1	57.4	395.2
19	3632.1	61.3	395.0	60.2	390.3
20	3829.6	61.0	396.3	59.8	387.3
平均	61.0 ± 1.0	395.6 ± 3.3	59.5 ± 0.8	391.4 ± 3.9

表2

由圖8及表2可知，對照組F所形成之平均切口深度約為395.6 ± 3.3 µm，而實驗組E所形成之平均切口深度約為391.4 ± 3.9 µm，兩者均低於設定切口深度400 µm；此外，不論是實驗組E或對照組F，切口深度會隨著所形成切口之切口距離越長而出現穩定遞增之趨勢。

再者，對照組F所形成之平均切口角度約為61.0 ± 1.0度，而實驗組E所形成之平均切口角度約為59.5 ± 0.8度；因此，實驗組E所形成之平均切口角度相較於對照組F所形成之平均切口角度明顯較低，且更接近鑽石刀具之倒角60度。此外，由圖8及統計實驗數據後作出之線性分析可得知，實驗組E之切口角度數據經線性分析後所呈現之趨勢線P1之梯度明顯小於對照組F之切口角度數據經線性分析後所呈現之趨勢線P2之梯度。也就是說，本發明之鑽石刀具於執行矽晶圓切割過程中即使經過多次切割，仍能有效地保持切口角度接近鑽石刀具之倒角，減少產生碎屑之可能性。

此外，鑽石刀具在晶圓切割過程中，會加入去離子水沖洗切口以輔助去除切口內之碎屑。由於本發明之鑽石刀具所沉積之金屬玻璃薄膜具有較佳之低摩擦係數及疏水特性，使得在晶圓切割過程中藉由金屬玻璃薄膜之光滑疏水表面，更有助於去離子水帶動碎屑排出切口，進而減少切口兩側之側壁因碎屑堆積而產生崩裂之可能性。

需注意的是，雖然在前述實驗中是採用矽晶圓為例來說明以本發明之鑽石刀具之各實驗組及對照組執行晶圓切割作業，但也可採用藍寶石晶圓、圖案化藍寶石基板等不同材料之晶圓作為被切割標的，本發明不以此為限。

綜上所述，本發明之鑽石刀具藉由將金屬玻璃薄膜沉積於刀具本體之表面，增加刀具本體之強度、耐磨性及疏水特性。據此，本發明之鑽石刀具在晶圓切割過程中能減少碎屑及切口兩側之側壁崩裂之形成，並有助於提高排屑效果。

以上實施方式本質上僅為輔助說明，且並不欲用以限制申請標的之實施例或該等實施例的應用或用途。此外，儘管已於前述實施方式中提出至少一例示性實施例，但應瞭解本發明仍可存在大量的變化。同樣應瞭解的是，本文所述之實施例並不欲用以透過任何方式限制所請求之申請標的之範圍、用途或組態。相反的，前述實施方式將可提供本領域具有通常知識者一種簡便的指引以實施所述之一或多種實施例。再者，可對元件之功能與排列進行各種變化而不脫離申請專利範圍所界定的範疇，且申請專利範圍包含已知的均等物及在本專利申請案提出申請時的所有可預見均等物。

1:鑽石刀具10:刀具本體 11:表面12:鑽石顆粒 13:刀刃部14:倒角 20:金屬玻璃薄膜50:切口 60:崩裂70:側壁 W:切口寬度L:切口中線長度 D、F:對照組C、E:實驗組 P1、P2:趨勢線S1~S4:步驟

圖1為本發明之鑽石刀具之示意圖。圖2為本發明之鑽石刀具沿圖1中線段B-B’之剖視圖。圖3為本發明之鑽石刀具製造方法之流程圖。圖4為以不同方式沉積金屬玻璃薄膜後之本發明之鑽石刀具之實驗組C與對照組D之剖面影像。圖5為本發明之鑽石刀具之實驗組C與對照組D之硬度示意圖。圖6為晶圓切割後之切口範例之俯視影像。圖7為以本發明之鑽石刀具之實驗組E與對照組F分別對矽晶圓執行20次切割後之切口俯視影像。圖8為以本發明之鑽石刀具之實驗組E與對照組F分別對矽晶圓執行20次切割後之切口距離、切口深度及切口角度之關係示意圖。

1:鑽石刀具

10:刀具本體

11:表面

12:鑽石顆粒

13:刀刃部

14:倒角

20:金屬玻璃薄膜

Claims

一種鑽石刀具，包括：一刀具本體，包括複數鑽石顆粒，該複數鑽石顆粒凸出於該刀具本體之一表面；以及一金屬玻璃薄膜，形成於該刀具本體之該表面，其中該複數鑽石顆粒裸露於該金屬玻璃薄膜外。
如請求項1所述之鑽石刀具，其中該金屬玻璃薄膜為具有連續性且無柱狀結構之薄膜。
如請求項2所述之鑽石刀具，其中藉由一高功率脈衝磁控濺鍍（High-power impulse magnetron sputtering）製程以沉積該金屬玻璃薄膜於該刀具本體之該表面。
如請求項1所述之鑽石刀具，其中該金屬玻璃薄膜包括一鋯基金屬玻璃材料。
如請求項4所述之鑽石刀具，其中該鋯基金屬玻璃材料為一Zr_a Cu_b Al_c Ni_d 合金，a為61.7±0.2 at% 、b為24.6±0.1 at% 、c為7.7±0.1 at%及d為6.0±0.1 at%，且a+b+c+d = 100。
如請求項1所述之鑽石刀具，其中該刀具本體包括一刀刃部，該刀刃部形成一倒角，且該倒角為60±2度。
如請求項1所述之鑽石刀具，其中該複數鑽石顆粒藉由一黏合（bonding）方式結合於該刀具本體之該表面。
一種製造如請求項1所述鑽石刀具之方法，包括以下步驟：提供一刀具本體，該刀具本體包括複數鑽石顆粒，且該複數鑽石顆粒凸出於該刀具本體之一表面；針對該刀具本體執行一第一次修整；沉積一金屬玻璃薄膜於該刀具本體之該表面；以及針對該刀具本體執行一第二次修整以除去覆蓋該複數鑽石顆粒之多餘金屬玻璃薄膜，使得該複數鑽石顆粒裸露於該金屬玻璃薄膜外。
如請求項8所述之方法，其中以一金屬玻璃合金靶材藉由一高功率脈衝磁控濺鍍製程沉積該金屬玻璃薄膜於該刀具本體之該表面。
如請求項9所述之方法，其中該高功率脈衝磁控濺鍍製程是在濺鍍功率為2~3 kW、脈衝電壓為500~1500 V及脈衝電流為150~170 A之製程條件下執行。