高硬度材料的利用多线锯的切断方法技术

本发明专利技术提供一种高硬度材料的利用多线锯的切断方法，其能够以更高的加工精度制造高硬度材料晶片。该高硬度材料的利用多线锯的切断方法利用多线锯在多处同时切断高硬度材料的锭，切出多个晶片，从上述锭的切断前进方向将上述锭投影于切割线时，如果将在被切断的多处所投影的锭长度之和作为最大接触总长度a，将切割线连续行进距离作为b，并设为c1＝b/a，则以c1≥20反复进行使切割线往复运动的单位行程，如果将单位行程中的上述切割线的新线放出量作为d，并设为c2＝d/a，则为0.35≤c2≤1.55。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
近年来，作为新的半导体材料，碳化硅半导体受到关注。碳化硅半导体比硅半导体 的绝缘击穿电场、电子饱和漂移速率和热导率更大。因此，使用碳化硅半导体，实现比现有 硅器件能够以更高温度、更高速度进行大电流工作的功率器件的研宄、开发在活跃的进行 中。其中，在电动双轮车、电动汽车和混合动力汽车中所使用的电动机因为被交流驱动或 变换器（inverter)控制，所以，在这样的用途中所使用的高效率的开关元件的开发受到关 注。为了实现这样的功率器件，必须有用于使高品质的碳化硅半导体层进行外延生长的单 晶碳化娃晶片。 另外，氮化镓也作为用于实现功率器件、高亮度发光元件的半导体材料而被积极 地研宄。因此，也要求有用于形成氮化镓等硬度高的半导体材料的晶片、氮化镓半导体层的 由高硬度的蓝宝石构成的晶片。 一般而言，对于半导体材料用晶片要求有高的加工精度。但是，相比于现在大量生 产、广泛普及的硅晶片，以高的加工精度切断高硬度材料、精加工为平坦性高的晶片并不容 易。因此，也研宄着利用多线锯以高的精度加工高硬度材料的技术。 例如，专利文献1、2公开了使用多线锯，抑制晶片的弯曲和翘曲，切断蓝宝石的单 晶锭的技术。具体而言，专利文献1公开了通过使切割线（Wire)以短的循环往复将锭切断 从而减小晶片的弯曲且提高对称性的技术。专利文献2公开了在切出以r面为主面的单晶 蓝宝石晶片时通过使切割线在与a面平行的方向上行进从而抑制切断面弯曲的技术。现有 技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2009 - 184023号公报 专利文献2 :日本特开2009 - 262305号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 但是，本申请专利技术人详细研宄了在专利文献1、2等中所公开的技术，得知存在晶 片的翘曲不能充分地减小的情况。本专利技术鉴于这样的课题，目的在于提供能够以更高的加 工精度制造高硬度材料的晶片的。 用于解决课题的方法 本专利技术的是利用多线锯同时在多处切断高 硬度材料的锭、切出多个晶片的，从上述锭的切断前 进方向将上述锭投影于切割线时，如果将在上述被切断的多处所投影的锭的长度之和作为 最大接触总长度a，将切割线连续行进距离作为b，并设为cl = b/a，则以cl多20反复进行 使上述切割线往复运动的单位行程，如果将上述单位行程中的上述切割线的新线放出量作 为 d，并设为 c2 = d/a，则为 0· 35 < c2 < L 55。 可以以20 < cl < 80反复进行使上述切割线往复运动的单位行程。 可以以65彡cl彡115和0. 6彡c2彡1，反复进行使上述切割线往复运动的单位 行程。 上述cl和上述c2可以满足以下的关系： 30 ^ clXc2 ^ 115〇 上述cl和上述c2可以满足以下的关系： 50 彡 clXc2 彡 90。 上述切割线可以通过电沉积而被固定有超磨粒。 上述高硬度材料可以具有1500以上的维氏硬度。 上述高硬度材料可以是选自碳化硅、蓝宝石、氮化镓、氮化铝、金刚石、氮化硼、氧 化锌、氧化镓和二氧化钛中的1种。 上述锭的晶格具有至少1个劈开面，从上述锭切断得到的晶片具有主面，可以使 上述切割线在相对于上述主面和上述劈开面的交线的非平行方向上行进。 上述高硬度材料可以具有六方晶系的晶体结构，上述锭的主面为!面，上述1个劈 开面为c面。 上述高硬度材料可以为蓝宝石，上述主面为c面，上述至少1个劈开面为m面。 专利技术的效果 根据本专利技术，通过以锭和切割线的最大接触总长度的20倍以上的切割线连续行 进距离，反复进行使切割线往复运动的单位行程，能够比以往减小与锭接触的切割线的工 作量且使其平均化，能够减小从锭切出的多片晶片的弯曲和翘曲。另外，通过将单位行程中 的切割线的新线放出量设为最大接触总长度的0. 35倍以上、1. 55倍以下，能够长时间维持 切割线的良好的锋利度。另外，在锭切断中，能够抑制切割线断线的发生。【附图说明】 图I (a)是表示本实施方式中使用的多线锯的一个例子的示意性立体图，（b)是表 示架在（a)中所示的多线锯的2个辊上的切割线的图，（c)是表示切割线的截面的图。 图2是表示能够在本实施方式中使用的多线锯的其它例子的示意性立体图。 图3是表示锭的截面的示意图。 图4(a)是表示本实施方式的方法中的切割线行进速度的时间变化的图，（b)是表 示现有的切割线行进速度的时间变化的图。 图5 (a)是表示六方晶系中的c面、m面和r面的配置关系的图，（b)表示从垂直于 r面的方向观看的c面和m面的配置关系，（c)表示从垂直于c面的方向观看的r面和m面 的配置关系，（d)表示从平行于r面和c面的交线的方向观看的c面、m面和r面的配置关 系。 图6表示从以r面为主面的锭中切出以r面为主面的晶片时、优选的切割线行进 方向和锭的晶面的关系，（a)表示从r面观看的关系，（b)表示从相对于r面的垂直方向观 看的关系。 图7是以实施例和比较例的clXc2值为横轴、以晶片的翘曲为纵轴的曲线图。【具体实施方式】 使用碳化硅、碳化镓等半导体材料的半导体器件，处于商业实用化阶段，要求以尽 可能低的成本制造用于制造这些半导体器件的晶片。因此，优选从高硬度材料的锭中尽可 能薄地切出晶片，降低每片晶片的原材料费用，或以尽可能高的加工精度切出晶片，缩短晶 片精加工所需要的时间并降低整体的制造成本。 因此，本申请专利技术人想到了新型的。以下，详 细说明本专利技术的的实施方式。 本实施方式的，通过使用切割线的多线锯， 同时在多处切断高硬度材料的锭，切出多个晶片。在本申请说明书中，"多线锯"是指切断锭 的装置，所谓"切割线"是指锯线。 能够在本实施方式的切断方法中使用的高硬度材料，例如可以是具有1500以上 维氏硬度的碳化硅、蓝宝石、氮化镓、氮化铝、金刚石、氮化硼、氧化锌、氧化镓和二氧化钛 等。高硬度材料既可以是单晶，也可以是多晶。另外，本实施方式的切断方法能够合适地用 于除了成为晶片主面的晶体取向的面以外具有至少1个劈开面的高硬度材料的锭。 高硬度材料的锭的直径和长度没有特别限制，根据本实施方式的切断方法，能够 制造大直径、翘曲小的晶片。例如，在制造4英寸以上大小的晶片中能够良好地使用本实施 方式的切断方法。另外，切出的晶片厚度也没有特别限制，根据本实施方式的切断方法，能 够制造厚度小、翘曲被抑制的晶片。特别是本实施方式的方法，能够合适地用于制造300 μπι 以上、1000 μ m以下厚度的晶片。 首先，说明本实施方式的方法中使用的多线锯。在本实施方式中，可以使用各种结 构的多线锯。图1(a)示意性地表示具有3个辊的多线锯56。多线锯56具有辊51a、51b、 51c和一根连续的切割线50。高硬度材料的锭10被固定用基座14支撑。 辊51a、51b、51c，各自的旋转轴相互平行，且以3个旋转轴在垂直于旋转轴的面位 于三角形的顶点的方式隔开规定的间隔配置。在辊51a、51b、51c各自的侧面设置有多条 槽。 切割线50被顺次卷取架设于辊51a、51b、51c的多个槽。图I (b)示意性地表示在 辊51b和51c之间被多次架设的切割线50。通过在辊51b和51c之间架设1次，形成1个 切削部分50p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度材料的利用多线锯的切断方法，其特征在于：利用多线锯在多处同时切断高硬度材料的锭，切出多个晶片，从所述锭的切断前进方向将所述锭投影于切割线时，如果将在所述被切断的多处所投影的锭长度之和作为最大接触总长度a，将切割线连续行进距离作为b，并设为c1＝b/a，则以c1≥20反复进行使所述切割线往复运动的单位行程，如果将所述单位行程中的所述切割线的新线放出量作为d，并设为c2＝d/a，则为0.35≤c2≤1.55。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：近藤祯彦，宫地章，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP