利用多线切割机对高硬度材料进行切断的切断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用多线切割机对高硬度材料进行切断的切断方法，特别涉及利用多 线切割机对碳化硅半导体材料进行切断的切断方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为新的半导体材料，碳化娃半导体受到瞩目。碳化娃半导体与娃半导体 相比绝缘击穿电场、电子的饱和漂移速度和热传导率大。因此，使用碳化硅半导体实现与现 有的硅器件相比能够以高温、高速进行大电流动作的功率器件的研宄?开发在活跃地进行。 其中，由于电动二轮车、电动汽车和混合动力汽车中使用的发动机为交流驱动或逆变器控 制，所以这样的用途中使用的高效率的开关元件的开发受到瞩目。为了实现这样的功率器 件，需要用于使高品质的碳化硅半导体层外延生长的单晶碳化硅晶片。
[0003] 单晶半导体晶片一般是通过使用多线切割机对单晶半导体材料的称为坯料块或 棒的块体进行切割而获得的（例如，专利文献1)。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2009-202406号公报
【发明内容】
[0007] 发明所要解决的问题
[0008] 碳化硅是与硅相比为高硬度、缺乏加工性的半导体材料。因此，在利用与单晶硅晶 片的制造相同的方法制造单晶碳化硅晶片的情况下，与单晶硅晶片的制造相比需要花费时 间。特别是为了制作大口径的晶片，当单晶碳化硅的坯料块的直径变大时，所需要的时间也 庞大。
[0009] 此外，在制造由为了形成氮化镓等硬度高的半导体材料的晶片或氮化镓半导体层 而使用的高硬度的蓝宝石构成的晶片的情况下，也考虑同样的问题。
[0010] 本发明是鉴于这样的问题而完成的发明，其目的在于提供能够有效率地制造高硬 度材料的晶片的方法。
[0011] 用于解决问题的方式
[0012] 本发明的利用多线切割机对高硬度材料进行切断的切断方法包括：步骤（A)，准 备至少一个坯料块，该坯料块包括具有两端的主体部分和仅位于上述主体部分的两端中的 一端的低品质结晶部分；步骤（B)，将上述至少一个坯料块固定在固定用底座上；步骤（C)， 以使切割线不与上述至少一个坯料块的上述低品质部分接触而与上述主体部分接触的方 式，使上述至少一个坯料块相对于上述切割线相对地移动，由此对上述坯料块进行切割。
[0013] 也可以上述多线切割机的上述切割线在至少一对辊之间卷绕多次，在上述至少一 对辊之间包括具有以等间隔平行地拉伸而形成的多个切削部分的切削区域，在上述步骤 (C)中，上述切割线的上述切削区域不与上述至少一个坯料块的上述低品质结晶部分接触 而与上述主体部分接触。
[0014] 也可以在上述步骤（A)中，准备第一和第二坯料块，在上述步骤（B)中，以使没有 上述低品质结晶部分的端部彼此相对的方式，将上述第一和第二坯料块固定在上述固定用 底座上，在上述步骤（C)中，使上述切割线的上述切削区域不与上述第一和第二坯料块的 上述低品质结晶部分接触而与上述主体部分接触。
[0015] 也可以在上述步骤（B)中，以使上述第一坯料块的上述主体部分与上述低品质结 晶部分的边界和上述第二坯料块的主体部分与上述低品质坯料块的边界的距离成为分别 位于上述多线切割机的上述切削区域的两端的切削部分的间隔以上的方式，相对于上述第 一坯料块配置上述第二坯料块。
[0016] 也可以上述切割线在上述至少一对辊之间包括具有上述以等间隔平行地拉伸而 形成的多个切削部分、位于从上述切削区域隔开规定的间隔的位置的其它切削区域，在上 述步骤（A)中准备第一和第二坯料块，在上述步骤（B)中以使上述第一结晶块的没有上述 低品质结晶部分的端部与上述第二坯料块的低品质结晶部分相对的方式，将上述第一和第 二坯料块固定在上述固定用底座上，在上述步骤（C)中使上述切割线的上述切削区域和上 述其它切削区域不与上述第一和第二坯料块的上述低品质结晶部分接触而分别与上述主 体部分接触。
[0017] 也可以在上述步骤（B)中，以使从上述第一坯料块的没有上述低品质结晶部分的 端部至上述第二坯料块的低品质结晶部分与主体部分的边界为止的距离与上述切割线的 上述规定的间隔一致的方式，相对于上述第一坯料块配置上述第二坯料块。
[0018] 也可以以与从上述第一坯料块的没有上述低品质结晶部分的端部至上述第二坯 料块的低品质结晶部分与主体部分的边界为止的距离一致的方式，决定上述切割线的上述 规定的间隔。
[0019] 也可以上述至少一对辊在上述切削区域中分别具有承接上述切割线的多个槽，而 且还包括如下步骤：对变化量dl和变化量d2进行测定，该变化量dl是上述切削区域的、位 于上述一对辊的轴向的中央附近的上述至少一对辊的第一槽的深度的从初始值产生的变 化量，该变化量d2是在上述切割线的上述切削区域中、承接与上述第一坯料块的低品质结 晶部分最接近的上述切割线的切削部分的、上述至少一对辊的第二槽的深度的从初始值产 生的变化量，在上述d2为上述dl的三倍以上的情况下，从上述第二槽取下上述切割线而构 成新的切削区域。
[0020] 也可以还包括如下步骤：对变化量dl、变化量d2和变化量d2'进行测定，该变化量 dl是上述切削区域的、位于上述一对辊的轴向的中央附近的上述至少一对辊的第一槽的深 度的从初始值产生的变化量，该变化量d2是在上述切割线的上述切削区域中、承接与上述 第一坯料块的低品质结晶部分最接近的上述切割线的切削部分的、上述至少一对辊的第二 槽的深度的从初始值产生的变化量，该变化量d2'是在上述切割线的上述切削区域中、承接 与上述第二坯料块的低品质结晶部分最接近的上述切割线的切削部分的、上述至少一对辊 的第三槽的深度的从初始值产生的变化量，在上述d2和上述d2'中的至少一者为上述dl 的三倍以上的情况下，从与上述至少一者对应的槽取下上述切割线而构成新的切削区域。
[0021] 也可以上述至少一对辊在上述切削区域和上述其它切削区域分别具有承接上述 切割线的多个槽，而且还包括如下步骤：对变化量dl、变化量d2和变化量d2'进行测定，该 变化量dl是上述切削区域的、位于上述一对辊的轴向的中央附近的上述至少一对辊的第 一槽的深度的从初始值产生的变化量，该变化量d2是在上述切割线的上述切削区域中、承 接与上述第一坯料块的低品质结晶部分最接近的上述切割线的切削部分的、上述至少一对 辊的第二槽的深度的从初始值产生的变化量，该变化量d2'是在上述切割线的上述其它切 削区域中、承接与上述第二坯料块的低品质结晶部分最接近的上述切割线的切削部分的、 上述至少一对辊的第三槽的深度的从初始值产生的变化量，在上述d2和上述d2'中的至少 一者为上述dl的三倍以上的情况下，从与上述至少一者对应的槽取下上述切割线而构成 至少一个新的切削区域。
[0022] 也可以将上述至少一对辊的旋转振摆调整为50ym以下。
[0023] 发明的效果
[0024] 根据本发明的切断方法，能够在坯料块的一端留下低品质结晶部分的情况下对坯 料块进行切割，因此与另种途径除去低品质结晶部分的情况相比，能够缩短制造单晶碳化 硅晶片所需要的时间。
【附图说明】
[0025] 图I(a)是第一实施方式中使用的单晶碳化硅坯料块的立体图，（b)是使结晶生长 而得到的单晶碳化硅的立体图。
[0026] 图2是表不将图1所不的还料块固定在固定用底座的状态的立体图。
[0027] 图3是将图2所示的状态的坯料块配置在第一实施方式中使用的多线切割机时的 立体图。
[0028] 图4是将图2所示的状态的坯料块配置在第一实施方式中使用的其它多线切割机 时的立体图。
[0029] 图5是表示第一实施方式中的切割线的第一切削区域与坯料块的位置关系的图。
[0030] 图6A是表示第一实施方式中使用的多线切割机中的辊、承接切割线的槽和第一 切削区域与坯料块的具体的位置关系的图。
[0031] 图6B是表示第一实施方式中使用的多线切割机中的辊、承接切割线的槽和第一 切削区域与坯料块的具体的其他位置关系的图。
[0032] 图7A是表示多线切割机的挂在辊上的切割线的截面图。
[0033] 图7B是表示多线切割机的挂在辊上的切割线的截面图，是表示第一切削区域的 最靠端部的槽变深时的图。
[0034] 图8是表示第二实施方式中将两个坯料块固定在固定用底座的状态的立体图。
[0035] 图9是表示第二实施方式中的切割线的第一和第二切削区域与两个坯料块的位 置关系的图。
[0036] 图10是表示第二实施方式中的多线切割机的挂在辊上的切割线的截面图。
[0037] 图11是表示第二实施方式中将两个坯料块固定在固定用底座的状态的其它立体 图。
[0038] 图12是表示第二实施方式中的切割线的第一和第二切削区域与两个坯料块的其 它位置关系的图。
[0039] 图13A是表示第三实施方式中将两个坯料块固定在固定用底座的状态的立体图。
[0040] 图13B是表示第三实施方式中的切割线的第一和第二切削区域与两个坯料块的 其它位置关系的图。
[0041] 图13C是表示第三实施方式中将两个坯料块固定在固定用底座的状态的其它立 体图。
[0042] 图13D是表示第四实施方式中的切割线的第一和