TWI837150B - GaN基板之分斷方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種GaN基板之分斷方法，其係使用於外周形成有溝槽部之刻劃輪對GaN基板進行刻劃，藉此可於GaN基板形成分斷所需之劃線，可沿該劃線對GaN基板進行分斷，而於水平方向上不產生不需要之裂痕。
本發明之GaN基板之分斷方法係使用於外周形成有溝槽部5之刻劃輪1對GaN基板進行分斷之方法，其具有：刻劃步驟，其係使刻劃輪1之刀尖2垂直地接觸於GaN基板，對刻劃輪1施加荷重並使其滾動，而形成劃線L；及裂斷步驟，其係對形成有劃線L之GaN基板進行分斷。
Description
本發明係關於一種對被用作發光器件或電子器件之基板之GaN(氮化鎵)基板進行分斷之技術。
近年來，提出有如下之脆性材料基板之斷開方法：對由脆性材料、特別是晶質材料形成之基板亦使用刻劃輪於該脆性材料基板之表面形成作為轉印刻劃輪之刀尖形狀而成之線的劃線(參照圖1)，對在劃線之下方形成有垂直裂痕之脆性材料基板進行裂斷(例如，參照專利文獻1～3)。
於專利文獻1中，揭示有一種對於由金剛石形成之刻劃輪而言，高品質地刻劃藍寶石基板之技術。
於專利文獻2、3中，揭示有一種對於碳化矽素板利用刀輪施加壓力並使該刀輪於碳化矽素板上滾動，而於碳化矽素板刻劃形成劃線之技術。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-086785號公報
[專利文獻2]國際公開第2012/093422號公報
[專利文獻3]日本專利5884852號公報
[發明所欲解決之問題]
如上文亦作敍述般，於藍寶石基板、SiC基板、氧化鋁基板等脆性材料基板形成劃線進行分斷之技術係周知之技術。
且說，脆性材料基板中有稱為GaN基板者。就用途而言，該GaN基板被用作高亮度LED(Light Emitting Diode，發光二極體)用基板、投影機光源或藍光磁碟驅動器所使用之藍色雷射二極體(LD)等發光器件用基板、或者功率器件或高頻器件等電子器件用基板等。
通常，藉由切割加工或雷射加工對脆性材料基板中之GaN基板進行分斷。切割加工係通常使用較多之分斷方法，且為使輪狀磨石(刀片)高速旋轉而切削基板之加工方法。又，切割加工係由於切削時會產生熱，故而為利用水冷卻切削部分之濕式切斷法。
因此，切割加工之加工速度較慢，需要較多之冷卻水，又，切削基板而進行分斷，因此基板損失與刀片之寬度相應之量。即，切割加工難以大幅度提高效率，就良率之觀點而言，認為藉由切割加工對GaN基板進行分斷並非最佳之分斷技術。
且說，如圖5所示，例如於使用外周整體為刀尖之圓板狀之刻劃輪對玻璃基板、藍寶石基板、SiC基板、或氧化鋁基板等通常之脆性材料基板進行刻劃之情形時，於劃線L之下方產生垂直裂痕C，因此變得容易沿劃線L分斷基板(晶圓)。
然而，與通常之脆性材料基板相比，對於GaN基板而言即便使用外周整體為刀尖之圓板狀之刻劃輪進行刻劃，亦難以於劃線之正下方產生垂直裂痕，要沿著劃線分斷GaN基板並不容易。
即，即便欲沿著藉由外周整體為刀尖之圓板狀之刻劃輪形成之劃線對GaN基板進行分斷，亦有不沿著劃線而是於其他位置被分斷、或分斷面粗糙、或GaN基板本身產生缺損之虞。
因此，本發明係鑒於上述問題而完成，其目的在於提供一種GaN基板之分斷方法，其係使用於外周形成有溝槽部之刻劃輪對GaN基板進行刻劃，藉此可於GaN基板形成分斷所需之劃線，可沿該劃線將GaN基板分斷，而於水平方向上不產生不需要之裂痕。
[解決問題之技術手段]
為了達成上述目的，本發明中採取以下之技術手段。
本發明之GaN基板之分斷方法係使用於外周形成有溝槽部之刻劃輪對GaN基板進行分斷之方法，其特徵在於具有：刻劃步驟，其係使上述刻劃輪之刀尖垂直地接觸於上述GaN基板，對上述刻劃輪施加荷重並使其滾動，藉此形成劃線；及裂斷步驟，其係對形成有上述劃線之GaN基板進行分斷。
較佳為於上述刻劃步驟中，於上述劃線之下方不產生垂直裂痕。
較佳為於上述刻劃步驟中，刻劃時之荷重設為1.2 N以上且6.2 N以下。
[發明之效果]
根據本發明，使用於外周形成有溝槽部之刻劃輪對GaN基板進行刻劃，藉此可於GaN基板形成分斷所需之劃線，可沿該劃線對GaN基板進行分斷，而於水平方向上不產生不需要之裂痕。
以下，參照圖對本發明之GaN基板之分斷方法之實施形態進行說明。
再者，以下所說明之實施形態係將本發明具體化之一例，且並非以該具體例來限定本發明之構成。
本發明係使用於外周形成有溝槽部5之刻劃輪1對GaN(氮化鎵)基板10進行分斷之技術，且具有：刻劃步驟，其係使用刻劃輪1於GaN基板形成劃線L；及裂斷步驟，其係對形成有劃線L之GaN基板進行分斷。
首先，對刻劃步驟進行說明。
刻劃步驟係藉由刻劃裝置(未圖示)，於GaN基板形成成為分斷之引導之劃線L之步驟。首先，於刻劃裝置設置GaN基板。於該刻劃裝置具備刻劃工具。於刻劃工具安裝有旋轉自如之刻劃輪1。刻劃輪1之外周為形成劃線L之刀尖2。
又，於本實施形態中，於刻劃輪1之外周等間隔地形成有溝槽部(下文中敍述詳細內容)。
因此，若使刻劃輪1之刀尖2垂直地接觸於GaN基板，且一面以特定之荷重按壓，一面使刻劃輪移行，則刻劃輪1於GaN基板上滾動，於GaN基板之表面形成由複數個凹痕形成之劃線L。如圖1所示，該劃線L係凹部於移行方向上以固定之間隔連續而成者。
於本實施形態之刻劃步驟中，自GaN基板之Ga面形成劃線L，但亦可自N面形成劃線L。此處，一面參照圖6、圖7，一面對刻劃輪1之構成進行說明。
如圖6所示，刻劃輪1係前視時呈圓板狀之構件，且為藉由外周之刀尖2形成劃線L者。該刻劃輪1之直徑設為0.5 mm以上5 mm以下。又，於刻劃輪1之中心形成有供旋轉軸插入之貫通孔3(軸孔)。刻劃輪1係繞插入於貫通孔3之旋轉軸之軸心旋轉自如地被支持。刻劃輪1之外周係於側視時，形成為由稜線4與該稜線4之兩側之傾斜面所構成之V字形狀。
如圖7所示，於刻劃輪1之外周，以固定間隔形成有複數個微小之溝槽部5。具體而言，溝槽部5以將環繞刻劃輪1之外周之稜線4分斷之方式遍及全周地以固定間隔形成。該刻劃輪1之外周之稜線4係可謂斷續地形成。
即，以連接溝槽部5與相鄰之溝槽部5之間之方式形成的凸形狀之部分成為形成劃線L之刀尖2。
再者，各溝槽部5之長度(刻劃輪1之外周方向之長度)、溝槽部5之深度(刻劃輪1之徑內方向之長度)、稜線4之長度、溝槽部5之長度與稜線4之長度之比(刀尖2之間距)等係設為特定者。即，刻劃輪1之構成係外徑、厚度、內徑(貫通孔3)、刀尖角度、溝槽部5之數量(稜線4之分割數)等設為特定者。
本實施形態中使用之刻劃輪1係至少成為刀尖2之外周由單晶金剛石形成。若將刻劃輪1之材質設為例如燒結金剛石，則將早期受損。根據所知及見解，僅一次地形成劃線L即產生無法使用之損傷。
另一方面，若將刻劃輪1之材質設為單晶金剛石，則不存在早期受損之情況。因此，宜由單晶金剛石形成刻劃輪1。同樣，亦可將刻劃輪1之刀尖2之材質設為不包含燒結助劑之多晶金剛石。
又，認為刻劃輪1之外周(刀尖2)之表面粗糙度Ra宜設為1 nm以上150 nm以下。宜為至少刻劃時與GaN基板接觸之連結形成於刻劃輪1之溝槽部5與相鄰之溝槽部5之稜線4、及稜線4之兩側之傾斜面之表面粗糙度Ra被設為1 nm以上150 nm以下。即，較佳為刀尖2之表面光滑。
再者，劃線L係設為以固定之間隔形成之非連續之凹部。即，劃線L係如圖1所示般於移行方向上形成有複數個凹部之虛線狀之線。換言之，劃線L並非連續之一條線。
如以上所詳細敍述，藉由於刻劃輪1之外側全周形成溝槽部5，而稜線4及溝槽部5之側部6(斜邊)成為凸形狀之刀尖2，藉由使該刀尖2咬入至GaN基板之Ga面側表層，而利用刀尖2於移行方向上轉印複數個凹部，從而形成分斷所需之劃線L。
即，若使用於外周具備複數個溝槽部5(凸形狀之刀尖2)之刻劃輪1自GaN基板之Ga面側進行刻劃，則形成儘管於劃線之下方未沿GaN基板之厚度方向形成龜裂，但仍適於分斷之劃線L。
於本實施形態之刻劃步驟中，將刻劃時之荷重設為1.2 N以上且6.2 N以下。根據所知及見解，若刻劃時之荷重為範圍外，則會不沿著劃線L而是於其他位置被分斷、或者無法沿劃線L進行裂斷(分斷)。又，亦存在分斷面粗糙、GaN基板本身缺損、或無法對GaN基板進行分斷之情況。
另一方面，若將刻劃時之荷重設為範圍內，則可沿劃線L進行裂斷。又，分斷面亦良好，且GaN基板本身亦無缺損。因此，將刻劃時之荷重設為上述範圍。
其次，對裂斷步驟進行說明。
裂斷步驟係藉由例如採用三點彎曲方式之裂斷裝置(未圖示)，沿著成為分斷之引導之劃線L對GaN基板進行分斷之步驟。首先，於裂斷裝置之戴置部設置形成有劃線L之GaN基板。戴置部具備沿著劃線L與其兩側部分接觸之左右一對支承部，且按照劃線L位於該等支承部間之中心之方式，以該劃線L朝下之狀態戴置GaN基板。於裂斷裝置中具備前端設置有刀刃之裂斷構件。使裂斷構件靠近未形成劃線L之面之與劃線L對應之位置。將裂斷構件之刀尖壓抵於該位置，並對與劃線L對應之位置進行按壓。於是，GaN基板沿劃線L被分斷。
[實驗例]
此處，基於本實驗例，對形成於GaN基板之Ga面側之劃線L之狀況進行研究。
於圖2中表示放大GaN基板之Ga面側之沿相對於定向平面平行之方向形成之劃線L的狀況而拍攝之圖像。再者，關於圖2，設為刻劃荷重=2.6 N。
於圖3中表示放大GaN基板之Ga面側之沿相對於定向平面垂直之方向形成之劃線L的狀況而拍攝之圖像。再者，關於圖3，設為刻劃荷重=1.3 N。
再者，所謂定向平面(Orientation Flat(OF))係將圓板狀之GaN基板之外周之一部分直線狀切割所得之刻痕，該刻痕係表示晶軸之方向者。
本實驗例之刻劃輪1使用以如下方式構成者，即，外徑：2 mm，厚度：0.65 mm，內徑(貫通孔3)：0.8 mm，刀尖角度：120°，溝槽部5之數量(稜線4之分割數)：370個，溝槽部5之深度：3.0 μm。該刻劃輪1之構成僅為一例。
如圖2所示，可確認到於在GaN基板之Ga面側沿相對於定向平面(OF)平行之方向形成劃線L之情形時，形成有凹部。
如圖3所示，可確認到於在GaN基板之Ga面側沿相對於定向平面(OF)垂直之方向形成劃線L之情形時，形成有凹部。
再者，於圖2、圖3中，沿著劃線L之方向自凹部起於長度方向上產生之線係於刻劃時形成之僅形成於GaN基板之表層的微細且較淺之裂痕。認為該裂痕係於刻劃時產生，於本實施形態中，認為並非垂直裂痕，而是該表層之微細之裂痕亦為分斷之起點。
於圖4中表示對GaN基板之剖面中之劃線L之凹部下方之狀況進行研究者。
如圖4所示，若使用上述刻劃輪1，則雖然於劃線L之下方未產生如圖5之垂直方向之裂痕C(朝向基板之內層之厚度方向之龜裂)，但可產生作為分斷之起點所需之劃線L。
以上，根據本發明之GaN基板之分斷方法，藉由使用於外周形成有溝槽部5之刻劃輪1自GaN基板之Ga面側進行刻劃，可於GaN基板之Ga面側形成於移行方向上具有複數個凹部之劃線L。另一方面，該劃線L中未產生劃線正下方之如圖4之垂直方向之裂痕C(朝向基板之內層之厚度方向之龜裂)。然而，於裂斷步驟中，可沿表層之微細之裂痕進行分斷，因此可沿劃線L對GaN基板進行分斷，而於水平方向上不產生不需要之裂痕。
又，若使用本發明，則無論於GaN基板之Ga面側沿相對於定向平面垂直之方向、平行之方向中之哪一方向形成劃線L，均可沿該劃線L對GaN基板進行分斷。
再者，應理解本次揭示之實施形態於所有方面均為例示而並非為限制性者。
特別是，於本次揭示之實施形態中，未明示之事項、例如作動條件或操作條件、構成物之尺寸、重量等並非脫離業者通常實施之範圍者，採用若為通常之業者則可容易地設想之事項。
1:刻劃輪
2:刀尖
3:貫通孔
4:稜線
5:溝槽部
6:側部
C:垂直裂痕
L:劃線
圖1係表示由複數個凹痕形成之劃線之例之圖像。
圖2係拍攝GaN基板之Ga面側之沿相對於定向平面(OF)平行之方向形成之劃線的狀況所得之圖像。
圖3係拍攝GaN基板之Ga面側之沿相對於定向平面(OF)垂直之方向形成之劃線的狀況所得之圖像。
圖4係研究GaN基板之剖面中之劃線下方之狀況之圖。
圖5係表示形成於玻璃等之通常之劃線之狀況的圖像。
圖6係刻劃輪之前視圖。
圖7係將圖6之以二點鏈線包圍之部分放大所得之圖，且為刻劃輪之刀尖之稜線部分之放大圖。
L:劃線
Claims (3)
- 一種GaN基板之分斷方法，其係使用於外周形成有溝槽部之刻劃輪對GaN基板進行分斷之方法，其特徵在於具有：刻劃步驟，其係使上述刻劃輪之刀尖垂直地接觸於上述GaN基板之Ga面，對上述刻劃輪施加荷重並使其滾動，而形成劃線；及裂斷步驟，其係對形成有上述劃線之GaN基板進行分斷；且於上述刻劃步驟中，於上述劃線之下方不產生垂直裂痕。
- 如請求項1之GaN基板之分斷方法，其中上述刻劃輪之稜線之兩側之傾斜面之表面粗糙度Ra為1nm以上150nm以下。
- 如請求項1或2之GaN基板之分斷方法，其中於上述刻劃步驟中，刻劃時之荷重設為1.2N以上且6.2N以下。
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