用于刻劃碳化硅板的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】用于刻劃碳化硅板的方法和設(shè)備
[0001 ] 本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/JP2011 /000061、國際申請日為2011年1月7日、進(jìn)入中國國家階段申請?zhí)枮?01180064329.9、名稱為“用于刻劃碳化硅板的方法和設(shè)備”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于刻劃碳化硅板的方法以及設(shè)備，其中，通過借助切割輪向碳化硅板施加壓力并使該切割輪在碳化硅板上滾動(dòng)、從來在碳化硅板上刻劃出刻劃線。
【背景技術(shù)】
[0003]順便而言，碳化硅板(SiC板)等由于表面硬度高，因而在進(jìn)行刻劃(刻劃出刻劃線)時(shí)切割輪非常容易打滑，并且較難刻劃出可從刻劃起始點(diǎn)開始獲得有效垂直裂縫的刻劃線。如果碳化硅板等由于沿著刻劃線施加彎曲應(yīng)力而折斷，則在刻劃起始點(diǎn)及其附近從垂直裂縫的斷續(xù)部分開始容易產(chǎn)生碎片等等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:特開2009-248267

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明需解決的問題
[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于刻劃碳化硅板的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備允許從刻劃起始點(diǎn)開始持續(xù)地產(chǎn)生有效的垂直裂縫。
[0009]解決問題的手段
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供一種碳化硅板的刻劃方法，該方法包括如下步驟:首先，在刻劃開始時(shí)在刻劃起始點(diǎn)處刻劃出凹痕，并從該凹痕內(nèi)開始進(jìn)行刻劃。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種碳化硅板的刻劃方法，該方法包括如下步驟:首先，在刻劃開始時(shí)，致使切割輪在切割輪于刻劃起始點(diǎn)處與碳化硅板壓接的狀態(tài)下精細(xì)地轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，以由此在起始點(diǎn)處刻劃出凹痕;隨后從該凹痕內(nèi)開始進(jìn)行刻劃。
[0012]此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種碳化硅板的刻劃方法，該方法包括如下步驟:在刻劃開始時(shí)，致使與切割輪單獨(dú)設(shè)置的金剛石刻劃針在起始點(diǎn)處伸出并與碳化硅板壓接，以由此刻劃出凹痕;隨后使切割輪下降到凹痕中；以及從該凹痕內(nèi)開始進(jìn)行刻劃。
[0013]此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種刻劃設(shè)備，該刻劃設(shè)備包括:刻劃頭部，該刻劃頭部具有切割輪并且適合于通過在與碳化硅板壓接的狀態(tài)下滾動(dòng)而刻劃出刻劃線；以及金剛石劃針單元，該金剛石劃針單元具有金剛石刻劃針，并且致使金剛石刻劃針與碳化硅板壓接，以便由此刻劃出凹痕。
[0014]應(yīng)注意到的是，前述凹痕的尺寸(直徑)較佳地等于或小于刻劃線的尺寸，但也可大于該刻劃線的尺寸。
[0015]本發(fā)明中的碳化硅板例如用作半導(dǎo)體器件的基底(晶片)以及電子設(shè)備的器件之類的基底。
[0016]發(fā)明效果
[0017]在刻劃開始時(shí)，首先通過在起始點(diǎn)進(jìn)行刻劃來形成凹痕，致使切割輪從該凹痕內(nèi)開始刻劃，從而從該起始點(diǎn)開始持續(xù)地產(chǎn)生有效的垂直裂縫。為此，在包括起始點(diǎn)的整個(gè)刻劃線上獲得優(yōu)良的折斷效果。
[0018]此外，由于切割輪從凹痕內(nèi)開始，因而凹痕的中心和刻劃線彼此對準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是一個(gè)示例中刻劃設(shè)備的示意性正視圖，在該刻劃設(shè)備中執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的一個(gè)示例；
[0020]圖2是利用圖1所示刻劃設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的說明性示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明刻劃方法中刻劃線的一個(gè)示例的示意性俯視圖；
[0022]圖4是本發(fā)明刻劃方法中主要刻劃部分的示意性剖視圖；
[0023]圖5是另一示例中刻劃設(shè)備的示意性正視圖，在該刻劃設(shè)備中執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的另一不例；
[0024]圖6是圖5所示執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的刻劃設(shè)備的刻劃頭部和金剛石劃針單元的正視圖；
[0025]圖7是另一示例中刻劃設(shè)備的示意性正視圖，在該刻劃設(shè)備中執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的又一示例；
[0026]圖8是碳化硅板切割設(shè)備的示意圖，在該碳化硅板切割設(shè)備中執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的又一示例；以及
[0027]圖9是圖8所示執(zhí)行本發(fā)明刻劃方法的刻劃頭部的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將給出參照附圖的本發(fā)明實(shí)施例的描述。當(dāng)然，由于利用刻劃頭部和刻劃設(shè)備來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的刻劃方法，因而將通過刻劃設(shè)備的實(shí)施例來描述根據(jù)本發(fā)明的刻劃方法。
[0029]第一實(shí)施例
[0030]在圖1至4中，刻劃設(shè)備1具有:水平工作臺(tái)3，碳化硅板2放置在該水平工作臺(tái)3上并且在真空抽吸作用下固定；成對平行引導(dǎo)軌道4，該成對平行引導(dǎo)軌道4用于引導(dǎo)并支承水平工作臺(tái)3沿Y軸方向水平移動(dòng);進(jìn)給螺紋5和Y軸控制電動(dòng)機(jī)6，該進(jìn)給螺紋5和Y軸控制電動(dòng)機(jī)6用于使水平工作臺(tái)3在刻劃數(shù)字控制下沿著引導(dǎo)軌道4移動(dòng)；引導(dǎo)軌道裝置本體7，該引導(dǎo)軌道裝置本體7沿著X軸方向安裝在水平工作臺(tái)3上方;支架8，該支架8安裝在引導(dǎo)軌道裝置本體7上以在被引導(dǎo)的同時(shí)沿X軸方向移動(dòng);進(jìn)給螺紋5和X軸控制電動(dòng)機(jī)9，該進(jìn)給螺紋和X軸控制電動(dòng)機(jī)9用于使支架8在數(shù)字控制下沿X軸方向移動(dòng)；以及刻劃頭部10，該刻劃頭部10安裝在支架8的前表面上。
[0031 ]刻劃頭部10包括:花鍵軸12，該花鍵軸12在其下端處具有切割輪保持件11 ；轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13，該轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13用于將該花鍵軸12保持在中心，以使得該花鍵軸12可垂直移動(dòng)并且也可轉(zhuǎn)動(dòng)；以及氣缸單元15，該氣缸單元15借助自由轉(zhuǎn)動(dòng)接頭14聯(lián)接于花鍵軸12的上端。
[0032]當(dāng)然，氣缸單元15的主體安裝在支架8上，且活塞桿16借助自由轉(zhuǎn)動(dòng)接頭14聯(lián)接于花鍵軸12。
[0033]切割輪17設(shè)置在切割輪保持件11中。當(dāng)然，切割輪17的軸線相對于花鍵軸12的軸線偏心地(相對于前進(jìn)方向向后)設(shè)置。
[0034]保持在轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13中的花鍵軸12通過氣缸單元15在轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13內(nèi)沿Z軸方向(垂直于碳化硅板2的表面)垂直地移動(dòng)。此外，在刻劃過程中，沿與碳化硅板2的表面正交的方向?qū)τ谇懈钶?7施加氣壓。
[0035]花鍵軸12由轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]角度控制電動(dòng)機(jī)19相對于轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13側(cè)向設(shè)置。
[0037]轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵單元13具有用于使花鍵軸12轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)齒輪20。由于該驅(qū)動(dòng)齒輪20與安裝在角度控制電動(dòng)機(jī)19上的齒輪21嚙合聯(lián)接，因而花鍵軸12且由此切割輪17通過該角度控制電動(dòng)機(jī)19在角度控制下轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說，切割輪17的刀刃面經(jīng)受角度控制以面向刻劃方向。
[0038]下文，將給出關(guān)于通過該刻劃設(shè)備1執(zhí)行的本發(fā)明刻劃方法的第一實(shí)施例的描述。
[0039]每次就在開始通過在向切割輪17施加氣壓的同時(shí)使切割輪17滾動(dòng)而刻劃出刻劃線之前，首先使切割輪17下降至刻劃起始點(diǎn)A，并且利用例如從0.lkg/cm2至2kg/cm2的刀緣載荷與碳化硅板2壓接，其中該切割輪17由燒結(jié)金剛石輪構(gòu)成并且較佳地具有從90°至140°的刀具角度以及從2mm至3.5mm的半徑(切割輪直徑)。在此種壓接狀態(tài)下，切割輪17精細(xì)地轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)，以便由此在該起始點(diǎn)A處形成凹痕B。如圖1至4所示，從該凹痕B內(nèi)開始，致使切割輪17在壓接狀態(tài)下開始刻劃，由此刻劃出從凹痕B開始的連續(xù)刻劃線C。
[0040]該方法是如下一種方法:每次形成刻劃線C時(shí)，通過在起始點(diǎn)A處刻劃而形成凹痕B并且從該凹痕B開始進(jìn)行刻劃。
[0041]應(yīng)注意到的是，凹痕B的尺寸(直徑)等于或小于刻劃線C的尺寸。在圖3中，為了進(jìn)行解釋而放大地示出了該凹痕。
[0042]因此，由于從通過在起始點(diǎn)A處進(jìn)行刻劃而形成的凹痕B內(nèi)執(zhí)行刻劃，因而可從凹痕(起始點(diǎn)A)產(chǎn)生連續(xù)的垂直裂縫，而切割輪從起始點(diǎn)A開始不會(huì)發(fā)生打滑，由此可獲得優(yōu)良的折斷效果。
[0043]此外，由于切割輪17從凹痕B開始，因而凹痕B的中心和刻劃線C彼此對準(zhǔn)。
[0044]第二實(shí)施例
[0045]在圖5和6中，刻劃設(shè)備22具有金剛石劃針單元25，該金剛石劃針單元25在支架24的前表面上設(shè)置成與同樣設(shè)置在該支架前表面上的刻劃頭部23并置。
[0046]金剛石劃針單元25專用于在刻劃開始時(shí)在碳化硅板2上刻劃形成凹痕B。該實(shí)施例中的刻劃設(shè)備22具有:工作臺(tái)26，碳化硅板2放置在該工作臺(tái)26上并且在真空抽吸作用下固定，且該工作臺(tái)水平地轉(zhuǎn)動(dòng);成對平行引導(dǎo)軌道27，該成對平行引導(dǎo)軌道27用于引導(dǎo)并支承工作臺(tái)26沿Y軸方向水平移動(dòng);進(jìn)給螺紋28和Y軸控制電動(dòng)機(jī)29，該進(jìn)給螺紋28和Y軸控制電動(dòng)機(jī)29用于使工作臺(tái)26在刻劃數(shù)字控制下沿著引導(dǎo)軌道27移動(dòng)；引導(dǎo)軌道裝置本體30，該引導(dǎo)軌道裝置本體30沿著X軸方向安裝在工作臺(tái)26上方;支架24，該支架24安裝在引導(dǎo)軌道裝置本體30上以在被引導(dǎo)的同時(shí)沿X軸方向移動(dòng);進(jìn)給螺紋和X軸控制電動(dòng)機(jī)31，該進(jìn)給螺紋和X軸控制電動(dòng)機(jī)31用于使支架24在數(shù)字控制下沿X軸方向移動(dòng);刻劃頭部23，該刻劃頭部安裝在支架24的前表面上；以及金剛石劃針單元25，該金剛石劃針單元25類似地設(shè)置在支架24的前表面上并與刻劃頭部23并置。在該刻劃設(shè)備22中，刻劃頭部23在其下端處具有切割輪32，該切割輪由燒結(jié)金剛石輪構(gòu)成并且較佳地具有從90°至140°的刀具角度以及從2mm至3.5mm的半徑(切割輪直徑)。然而，該刻劃設(shè)備22并不設(shè)有角度控制單元，該角度控制單元用以使切割輪32繞垂直于碳化硅板2的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。該刻劃設(shè)備22沿著引導(dǎo)軌道裝置本體30執(zhí)行沿X軸線方向的刻劃。
[0047]該刻劃頭部23還致使切割輪32在借助氣壓利用例如從0.lkg/cm2至2.0kg/cm2的刀緣載荷與碳化硅板2壓接的狀態(tài)下滾動(dòng)，以由此刻劃出刻劃線。也就是說，刻劃頭部23包括滑套本體33、垂直移動(dòng)本體34、切割輪保持件35以及氣缸單元36，該滑套本體安裝在支架24的前表面上，該垂直移動(dòng)本體由滑套本體33保持從而可垂直移動(dòng)，該切割輪保持件設(shè)置在垂直移動(dòng)本體34的下端處，而該氣缸單元36聯(lián)接于垂直移動(dòng)本體34的上端。
[0048]切割輪保持件35設(shè)有切割輪32。垂直移動(dòng)本體34的上端聯(lián)接于氣缸單元36的活塞桿37 ο
[0049]垂直移動(dòng)本體34由氣缸單元36垂直地移動(dòng)，并且在刻劃過程中，切割輪32通過借助垂直移動(dòng)本體34接受來自氣缸單元36的壓力而利用例如從0.lkg/cm2至2.0kg/cm2的刀緣載荷與碳化硅板2壓接，且由此結(jié)合支架24的運(yùn)動(dòng)而滾動(dòng)以執(zhí)行刻劃。
[0050]