CN104220201B - 线放电加工装置以及使用该线放电加工装置的半导体晶片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的特征在于,提供一种线放电加工装置,其具有:多个主导向辊(1a~1d),它们隔开间隔而平行配设;1根导线(3),其以一定的间距卷挂在多个主导向辊(1a~1d)之间,从而在一对导向辊(1a、1b)之间形成并列线部(CL),随着主导向辊(1)的转动而行进;供电件单元(6),其向切断线部(CL)的各根导线(3)供电,通过切断线部(CL)进行被加工物(5)的切断,在一部分与被加工物(5)连接的状态下,中断来自被加工物(5)的半导体晶片的切出,然后使切断线部(CL)的导线(3)接近一个切断面,在放电加工的状态下进行扫描。
Description
技术领域
本发明涉及一种线放电加工装置以及使用该线放电加工装置的半导体晶片的制造方法,特别是能够以较高生产率制造半导体晶片表面平坦性较高的半导体晶片的线放电加工装置以及使用该线放电加工装置的半导体晶片的制造方法。
背景技术
作为从半导体晶锭切出薄板形状的半导体晶片的情况下的切断方法,广泛使用线切割方式。这种线切割方式是将表面附着有金刚石等高硬度微小磨粒的切断线压在导体晶锭的表面,通过其摩擦作用从半导体晶锭切出半导体晶片的技术。
这种利用线切割方式的半导体晶片的制造方法对切断要求较长的时间,并且在切断之后为了去除切断面的凹凸、伤痕,需要进行磨削、研磨工序,因此,生产效率较低。
针对该课题,提出了下述的切断方法,即,使用放电加工法从半导体晶锭切断出半导体晶片,然后,通过放电导线分别对每片半导体晶片的表面进行扫描,从而去除加工变质层而进行表面的平坦化(例如,专利文献1)。
在专利文献1的切断方法中,在切断之后通过放电导线分别对每片半导体晶片的表面进行扫描,从而去除加工变质层而进行表面的平坦化,在使用该切断方法的现有线放电加工装置中,对处理要求较长的时间,无法期待较大生产率的改善。因此,存在难于以较高生产率制造良好特性的半导体晶片的问题。
另外,提出了下述装置,即,通过多个并列的切断线部,从柱状的被加工物同时切断加工出薄板形状的晶片。作为这种方式,存在线切割方式和线放电加工方式。作为线切割方式的1种,存在下述方式,即,将研磨材料填充在所述切断线部与被加工物之间,将所述研磨材料压在被加工物表面。还存在将表面附着有金刚石等硬度较高的微小磨粒的切断线压在被加工物的表面,通过摩擦作用,从被加工物加工晶片的线切割方式。另一方面,线放电加工方式是下述的技术,即,向各个切断线部供给加工电源,使所述切断线部与被加工物之间产生放电,通过该放电的热量将被加工物熔融并去除(例如,专利文献2)。
并且,为了提高生产率,使用上述的2种加工方式的加工装置都进行下述设定,即,通过将1根导线反复卷挂在多个导向辊之间,而形成多根导线以一定间距并行配置的切断线部,从而能够在多个部位同时并行对被加工物进行切断加工。
通过切断线部从晶锭同时切断加工出多片晶片(薄板)的线切割方式或者线放电加工方式等现有的加工方式,其目的仅是从柱状的被加工物切断加工出晶片。即,在这种加工方式中,难免由于该加工机械装置而产生晶片加工面的翘曲,或者说,难免在晶片加工表层部上产生加工变质层。因此,仅在切断加工的状态下,作为晶片,在板厚、表面粗糙度以及结晶构造的损伤等晶片品质方面无法满足可投入半导体生产过程的规格。因此,通过提升法等得到期望物性值而形成半导体材料,从该半导体材料即晶锭切出的晶片,为了满足可投入半导体生产过程的良好的加工面品质,需要经过磨削加工、研磨加工等后续工序。进行了上述方式的切断加工之后的晶片,通过这些后续工序,作为可投入半导体生产过程的晶片,进行规定的板厚、表面粗糙度的精加工。
另外,即使通过上述2种加工方式的晶片切断加工装置进行用于得到高品质晶片的精加工,也会对从被加工物即晶锭逐渐同时切断加工出的晶片作用较大的外力。在线切割方式中,由所述摩擦作用产生的加工反作用力作用于晶片。另一方面,在线放电加工方式中,由于放电产生的加工液气化爆炸力作用于晶片。因此,在这2种方式的任何一种方式中,切出的晶片的直径越大,越易于受到外力而变形、产生破损。
如上所述,对于从被加工物即晶锭切断加工并得到的晶片,即使提高晶锭切断加工阶段中的晶片的生产率,板厚变动也较大,或者说,晶片表面的加工变质层较厚等问题对其后续工序造成较大影响。即,增大后续工序即磨削加工、研磨加工中的晶片加工的负担。由此,如果综合考虑最终能够得到所要求的规格的晶片,则由于切断线部的晶片切断加工条件,存在使晶片生产效率降低的问题。
例如,在专利文献2中,提出了在多线放电加工方式中,防止由于上述切断加工中的外力导致各个晶片变形的方法。在专利文献2中,从晶片的加工开始端侧,向利用切断线部同时形成的多片晶片的加工开始端按压弹性部件,由此,变形的所述弹性部件进入晶片之间的各个加工沟槽内,形成在晶片之间具有填充物的状态,通过填埋相邻的晶片的间隙而抑制晶片变动。
但是,在通过这种方式从晶锭切断加工出晶片的情况下,如果对晶片端过度按压弹性部件,则反而可能使晶片变形。或者,如果对弹性部件的按压量不足,则会使相邻的所述晶片间残留间隙,无法使晶片彼此间可靠地固定,因此,难于进行按压量的调整。并且,在对从晶锭逐渐切断出的晶片的各个加工面进行放电加工并使切断线部重复扫描而对晶片进行精加工的加工方法中,在对填充有填充物的端部进行放电加工的情况下,存在切断线与所述填充物产生干涉而无法进行精加工的问题。
专利文献1:日本特开2007-30155号公报
专利文献2:日本特开2011-183477号公报
发明内容
如上所述,现有的线放电加工装置使用下述切断方法,即,在进行切断之后,通过放电导线分别对每片半导体晶片表面进行扫描,从而去除加工变质层而进行表面的平坦化,在该线放电加工装置中,对处理要求较长的时间,无法期待较大生产率的改善。另外,在多线放电加工方式中,当同时切断出多片晶片时,难以在可靠地维持晶片彼此之间的位置关系的同时进行加工。因此,难于以较高生产率制造良好特性的半导体晶片。
本发明就是为了解决上述课题而提出的,其目的在于得到一种线放电加工装置以及使用该装置的半导体晶片的制造方法,该线放电加工装置能够有效地进行半导体晶片表面的加工变质层的去除、平坦化,因此,从半导体晶锭切出半导体晶片的生产率较高,加工精度也较高。
本发明的其他目的在于得到一种线放电加工装置,该装置能够通过集中处理,在同一装置内进行切断加工和精加工。
另外,本发明的另外的目的在于得到一种线放电加工装置,该装置不仅能够进行晶锭的切断加工,还能够对将晶锭切断为薄板状而形成的多片晶片进行精加工,从而使该各个晶片具有与最终要求规格相近的板厚以及表面粗糙度。
本发明的线放电加工装置具有:多个导向辊,它们隔开间隔而平行配置;1根导线,其以一定的间距分离并卷绕在多个导向辊之间,从而在一对导向辊之间形成切断线部,随着导向辊的转动而行进;供电件单元,其向切断线部的各根导线进行供电;以及移动单元,其使被加工物在构成所述切断线部的各根导线的并列方向上以及与构成所述切断线部的各根导线的并列方向成直角的方向上,相对于所述切断线部进行相对移动,以使得所述切断线部的导线向由所述切断线部的导线切断而形成的一对切断面中的某一方比另一方更接近。该线放电加工装置构成为,通过在放电加工状态下扫描某一方的切断面,同时对所述切断面进行精加工。
发明的效果
本发明的线放电加工装置维持切断中途的半导体晶片安装在装置内的状态,并使其在构成各个切断线部的各根导线的并列方向和垂直方向上相对地移动,直接使用在切断中使用的导线扫描切断面而使其平坦化,因此,不需要调整在平坦化加工时的半导体晶片的位置,能够缩短制造工序,能够以较高的生产率得到良好特性的半导体晶片。
附图说明
图1是表示实施方式1中的线放电加工装置的结构的侧面图。
图2是表示实施方式1中的线放电加工装置的结构的斜视图。
图3是表示实施方式1中的暂时中断半导体晶锭切断加工的导线位置的外形图。
图4是表示线放电加工方式的半导体晶片的切断加工以及平坦化加工中的切断线部的导线的轨迹的说明图。
图5是表示实施方式1中的从半导体晶锭断开半导体晶片的情况的导线的轨迹的说明图。
图6是表示由于半导体晶片的震动导致半导体晶片间隙的变动状态的外形的图。
图7是实施方式2中的半导体晶片的震动防止方式的概念图。
图8是表示实施方式2中的晶片支撑部的结构以及动作的外形图。
图9是表示实施方式3中的线放电加工装置的结构的侧面图。
图10是表示实施方式3中的线放电加工装置的结构的斜视图。
图11-1是表示实施方式3中的切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部的结构的外形图、剖面图。
图11-2是表示实施方式3中的切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部的结构的外形图、正视图。
图12-1是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-2是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-3是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-4是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-5是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-6是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图12-7是实施方式3中的晶片支撑部的动作的说明图。
图13(a)~(e)是表示相对于线放电加工方式的晶片的切断加工以及精加工中的切断线部的被加工物的相对轨迹的说明图。
图14(a)以及(b)是表示实施方式4中的分断时的晶片支撑部12以及被加工物5的位置以及动作的外形图,其中,(a)是俯视图,(b)是正视图。
图15是表示线放电加工方式的半导体晶片的切断加工之后的平坦化加工以及从半导体晶锭断开出半导体晶片的情况的导线的轨迹的说明图。
具体实施方式
实施方式1
<线放电加工装置的结构>
参照图1以及图2,对本发明的实施方式1所涉及的线放电加工装置的结构进行说明。图1是表示实施方式1中的线放电加工装置的结构的侧面图。图2是表示实施方式1中的线放电加工装置的结构的斜视图。
由4个主导向辊1a~1d构成导线行进系统,导线3从抽线轴2抽出,保持一定的间隔而多圈卷挂在主导向辊1a~1d上。导线3随着主导向辊1a~1d的转动而行进,最后卷绕在卷线轴4上。主导向辊1c、1d设置在隔着被加工物5的位置处,在主导向辊1c和1d之间配置有多根导线3,该多根导线3通过所述导线多圈卷挂而形成的,以一定的张力张紧,在主导向辊1c的轴方向上分离。在本实施方式1中,导线3使用直径为0.1mm的钢制导线,表面包覆1μm的黄铜。
在实施方式1中,将张紧的导线3在主导向辊1c和主导向辊1d之间分离排列的部分称为并列线部PS,并将并列线部PS内与被加工物5相对的、直线张紧的导线3的用于对被加工物5进行切断加工的部分称为切断线部CL。在切断线部CL中,多根导线3按照一定间隔平行排列配置,因此,能够从被加工物5同时切出多片半导体晶片。
在切断线部CL的两端配置减震导向辊7a、7b,并在减震导向辊7a、7b的外侧安装用于向各导线3供给电力的供电件单元6a、6b,由于分别向各导线3供给电力,因此,能够通过所有的导线3进行稳定的放电加工。另一方面,电源单元11的供电侧端子分别与供电件单元6a、6b电气连接,接地侧端子与被加工物5电气连接。由此,向切断线部CL的导线3和被加工物5之间施加从电源单元11输出的电压脉冲。
在2个减震导向辊7a、7b之间,隔着切断线部CL而相对地配置有喷嘴8a、8b,沿切断线部CL朝向被加工物5的切断部喷出加工液。切断线部CL配置为贯穿喷嘴8a、8b,但是,不与喷嘴8a、8b的内表面接触。晶片并列方向移动台9控制被加工物5,使其在切断线部CL的各根导线3并列方向即与导线3的切断方向正交的方向上移动,并且,升降台10承载被加工物5,控制其上升、下降。
主导向辊1a~1d是在圆柱状的芯杆上缠绕聚氨酯橡胶等橡胶材料而形成的辊,芯杆的两端能够通过轴承进行支撑而转动。主导向辊1a~1d的表面的橡胶与导线3的摩擦系数较高,因此,可以防止导线3在主导向辊1a~1d上滑动、空转。另外,在主导向辊1a~1d的表面,以与导线卷挂间距相同的间隔形成沟槽,能够通过将导线3穿过各个沟槽,将切断线部CL的导线3之间的间隔保持为一定。切断线部CL的导线3的间隔能够按照目的进行设定,根据如本实施方式所示的切断出半导体晶片的目的,适用于0.1~0.8mm程度。将这些主导向辊1a~1d、被加工物5浸渍在加工液中,切断线部CL在加工液中与被加工物5相对,各根导线3并行而同时进行切断加工。
减震导向辊7a、7b与主导向辊1a~1d相比,是形状精度、转动精度以及安装精度较高的从动式导向辊,如上所述,在隔着切断线部CL的位置处使用2个。减震导向辊7a、7b配置为,与在主导向辊1c、1d之间张紧的导线3抵接,导线3与减震导向辊7a、7b的外周的一部分接触。其结果,在减震导向辊7a、7b之间,导线3以直线状张紧,另外,能够抑制与导线3的行进相伴的震动。即,能够抑制切断线部CL的导线3的震动,能够对被加工物5进行高精度的切断。
供电件单元6a、6b按照与导线3卷挂间距相同的间隔进行排列,切断线部CL的各根导线3中分别流过从供电件单元6a、6b供电而产生加工电流。在本实施方式中,用于从供电件单元6a、6b向导线3供给电力的接点形成下述构造,即,带有沟槽状的导线引导部的断面形成圆形或者圆弧形状,为了确保历经长期的良好接触,能够定期使与导线3接触部分转动而进行变更。
<线放电加工装置进行的切断>
下面叙述本实施方式中的线放电加工装置进行的切断。线放电加工是使在去离子水等加工液没过的导线3和被加工物5之间的微小放电间隙中产生电弧放电,而将被加工物5切断的技术。具体地说,被加工物5的表面被电弧加热而变为高温,存在于放电间隙中的加工液爆炸性地蒸发而将被加工物5的变为高温的部分吹除出去。被吹除出去的部分作为加工屑漂浮在加工液中。
在加工中,导线3从抽线轴2连续的重复抽出,通过主导向辊1a~1d的转动行进,回收至卷线轴4。通过调整抽线轴2与卷线轴4的各自的转动速度,控制并列的各根导线3的行进中的张力。在导线3的行进状态稳定的情况下,固定保持行进的导线3的张力。
当进行放电加工时,在使主导向辊1c、1d转动、导线3行进的同时,在从切断线部CL隔开规定的距离而将被加工物5相对配置之后,从电源单元11向切断线部CL施加电压脉冲,配合切断速度而使升降台10上升。在固定保持放电间隙的状态下,通过使切断线部CL与被加工物5进行相对移动,同时持续电弧放电,在切断线部CL的导线3通过被加工物5的部分处形成加工沟槽。
在供电件单元6a、6b中,为了调整向导线3按压的量,设置有使供电件单元6a、6b在相对于导线3的垂直方向上移动的机构(未图示)。能够通过调节对导线3的供电件单元6a、6b的按压量而调整接触电阻,能够微小调整每1电压脉冲的放电电流值。此外,由于经由供电件单元6a、6b而向切断线部CL供电,因此,当然能够通过调整电源单元11的输出电压而调整加工电流值。
在本实施方式中,对于通过线放电加工进行的被加工物5即半导体晶锭的切断,使用下述条件,即,施加电压100V,加工电流3~5A,脉冲宽度0.1μsec,占空比50%,导线行进速度0.1mm/min,但是,不限定于这些切断条件,可以根据使用的导线3的种类、粗细、被加工物5的材质等,进行各种调整。
<线放电加工装置进行的切断加工断面的平坦化>
通过线放电加工装置将被加工物5切断,在完全切断出半导体晶片之前中断切断工程,而进行切断加工断面的平坦化处理。使用图3、4,说明本实施方式1的切断断面的平坦化方法。
图3是表示实施方式1中的暂时中断半导体晶锭切断加工的导线位置的外形图。图4是表示线放电加工方式的半导体晶片的切断加工以及平坦化加工中的切断线部CL的导线3的轨迹的说明图,表示切断部分的被加工物5的断面。另外,黑圈等表示切断线部CL的导线3的断面。
向切断线部CL的导线3施加脉冲电压,切断至被加工物5的中途,在距离完全切断残留几mm的位置处,暂时中断切断工序(图3、图4(a))。对于本实施方式,中断位置是距离完全切断残留几mm的位置处,如图3所示,在半导体晶锭的下部残留几mm的连接部分,但是,不特别限定于此,也可以是残留与被加工物5即半导体晶锭连接的部分的状态。在通过放电加工直接将被加工物5切断的状态下,如图4(b)所示,该切断加工断面形成加工变质层,成为凹凸较大的状态。此外,在平坦化的说明中,如图4示出了导线3移动,但是,实际上是被加工物5即半导体晶锭进行移动,导线3相对被加工物5的切断部分进行移动
在向切断线部CL的导线3施加脉冲电压的同时,使该导线3向一方的切断加工断面方向接近几μm~10μm程度(图4(c)),之后在放电状态下使导线3向上方扫描(图4(d))。随后,使该导线3向另一方的切断加工断面方向接近几μm~10μm程度(图4(e)),之后在放电状态下使导线3向下方扫描,加工至多个并列晶片的连接位置处(图4(e))。此时的放电条件比切断工序的放电条件稍弱。具体地说,在本实施方式中,将脉冲电压设为切断工序的脉冲电压的一半即50V。通过重复该该操作(图4(c)~(f)),能够去除切断加工断面的加工变质层,能够将断面平坦化(图4(g))。另外,在本实施方式中,将导线3向一方的切断面接近,通过使导线3扫描而去除加工变质层,但是,也可以不接近一方的切断面,而扫描两个切断面的中央部分。但是,在这种情况下,为了对由晶锭切断形成的切断面的加工变质层进行放电加工,减慢导线3的扫描速度而使放电产生概率提高,或者提高脉冲电压,使得即使是至应该去除的加工变质层为止的极间距离,也能够发生放电。由此,切断面与导线3的距离能够基于放电加工条件、扫描的速度而选择最合适的距离。
在利用导线3的放电加工进行的切断面平坦化中,通过在使导线3扫描的过程对由加工变质层形成的凹凸较大的切断面的一部分进行放电加工,使凹凸逐渐变小。在扫描两个切断面的中央部分的情况下,导线3在两个切断面之间产生放电,在使导线3接近一方的切断面而进行扫描的情况下,优选在与导线3接近的切断面之间产生放电。另外,不特别限定切断线部CL的导线3的根数,可以是多根并列排列的构造,也可以是仅由1根导线3构成切断线部CL。但是,导线3的根数涉及能够同时处理出的基板片数,因此,从提高生产率的方面考虑,优选由多根导线3构成切断线部CL。
通过一边产生放电一边使导线3进行多次扫描,能够逐渐去除切断时形成的加工变质层的凹凸,从而得到平坦的切断面,由于中断切断工序而维持切断中途的半导体晶片安装在装置内的状态,直接利用在切断中使用的导线扫描切断面而进行切断面平坦化,因此,在进行平坦化加工时,不需要对半导体晶片的加工面进行表面方位的定位等位置调整,能够缩短制造工序,从而能够以较高的生产率等到良好特性的半导体晶片。
<线放电加工装置进行的切断(断开)>
在完成切断面的平坦化工序之后,利用放电加工法,将与被加工物5即半导体晶锭连接的部分断开。首先,使导线3再次返回中断切断工序的位置处,在将导线3设为与切断相同的放电条件之后,使被加工物5在图3的纸面的垂直方向上移动,同时切断半导体晶锭和各个半导体晶片。对于半导体晶片,需要加工用于判断半导体晶片的表面背面的切槽(定向平面),但是,在本发明中,对于加工出晶片的半导体晶锭,如果以定向平面部分为半导体晶锭的最下表面而使用考虑了结晶方位并进行了外周研磨等的半导体晶锭,则不需要重新确认位置并制成定向平面的工作,从而能够提高加工效率。
将切断面平坦化之后的断开方法的1个例子如图5所示。图5是表示实施方式1中的从半导体晶锭断开半导体晶片的情况下的导线轨迹的说明图,示出了被加工物5即半导体晶片的断面,黑圈等表示导线3的断面。在这里,对方式1(图5(a))、方式2(图5(b))这2种方法进行说明,但是,不限定于这些方法。
在完成放电加工的平坦化的工序之后,使切断线部CL的导线3返回至中断切断的位置处。在方式1中如图5(a)所示,使导线3在切断沟槽(半导体晶片的间隙)内进行较大范围往返的同时进行放电加工,切断与被加工物5即半导体晶锭连接的部分。在方式2中如图5(b)所示,使导线3在切断沟槽内进行小范围的往返,并且,施加比切断时大的放电加工能量而在短时间内进行切断。
如上所述,本实施方式的方法包含:第1工序,在该第1工序中,以从晶锭残留出连接部分的方式进行切断,形成切断加工断面;第2工序,在该第2工序中,使导线在与由该第1工序形成的切断加工断面接近的方向上相对移动,进行精加工;第3工序,在该第3工序中,在该第2工序之后,在中断所述半导体晶片的切出的位置处配置所述导线,一边进行放电加工一边使所述导线在切断的间隙的厚度方向上往返,同时继续中断的切出工序。
在图6中,示出了表示半导体晶片的震动导致的半导体晶片间隙的变动状态的外形图。在切断的半导体晶锭的直径较大的情况下,即,随着加工半导体晶片的大直径化,如图6所示,仍处于与半导体晶锭连接的状态的半导体晶片产生较大的震动。半导体晶片板厚与半导体晶片直径无关,为几百μm,与之相对,半导体晶片高度从几cm到十几cm长,如果半导体晶片高度相对于半导体晶片板厚的比例较大,则半导体晶片的板厚方向的刚度变低,在放电加工中由于所供给的加工液的流动使半导体晶片易于震动。
在半导体晶锭的切断加工时,加工液从加工液喷嘴朝向各个加工沟槽强力喷出,但是,在实施方式1的平坦化加工时,如果按照与切断加工时的相同条件朝向加工沟槽供给加工液,则从半导体晶锭断开之前的半导体晶片产生较大的震动。在放电加工中,如果切断线部CL与被加工物5即半导体晶锭的切断面的放电间隙产生较大变动,则放电加工变得不稳定,而降低半导体晶片的切断面的加工精度。
因此,在平坦化加工时,降低加工液的供给流量即液压,使半导体晶片不由于加工液流而震动。在平坦化加工中,仅从半导体晶片表面去除10μm左右,因此,加工屑量与切断加工相比没有变多,另外,加工沟槽也较宽,成为加工屑易于从加工沟槽排出的状况,因此,不需要将加工液强力地向加工沟槽内供给。由此,可以将平坦化加工时的加工液供给量减少至切断加工时的1/2~1/10程度而进行加工。
通过使用在本实施方式中记载的线放电加工装置以及半导体晶片的制造方法,以比切断时弱的放电加工条件,利用导线3对切断面进行多次扫描,逐渐将切断时形成的加工变质层的凸凹去除,从而能够得到平坦的切断面,并且,在中断切断工序而维持切断中途的半导体晶片安装在装置内的状态下,直接使用用于切断的导线扫描切断面,进行切断面的平坦化处理,因此,在平坦化加工时,不需要调整的半导体晶片的位置,能够缩短制造工序,能够以较高生产率得到良好特性的半导体晶片。
另外,如图8(b)所示,在晶片并列方向移动台9上按照被加工物5的外形形成凹部,通过仅在切断进展的方向上滑动,从而能够一边抑制位置偏移一边进行切断,在切断之后一边维持该位置一边进行精加工。即,在切断加工时和精加工时使用同一晶片支撑部12(切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部),使该位置仅能够向晶锭的长度方向移动,通过支撑部的上下移动进行切断加工和精加工,因此,能够极有效地对多片晶片实施高精度的切断加工和精加工。
实施方式2
下面说明本发明的实施方式2的结构以及动作。本实施方式所涉及的线放电加工装置,能够在使用放电加工法的半导体晶片切断以及切断面的平坦化的工序中抑制半导体晶片等的震动,防止伴随震动的基板厚度的变动等,对于其他的放电加工的切断等,使用与实施方式1相同的结构以及动作,因此,省略说明。将与实施方式1不同的抑制加工中的半导体晶片震动的晶片支撑部的结构和动作作为中心进行说明。
使用图7、图8说明本发明的实施方式2的晶片支撑部12以及半导体晶片的振动抑制方法。图7是实施方式2中的半导体晶片的震动防止方式的概念图。图8是表示实施方式2中的晶片支撑部12的结构以及动作的外形图,图8(a)是俯视图,图8(b)是正视图。
晶片支撑部12由细线束部13和插入支撑部14构成,整体类似笔的形状,该细线束部13是由直径几十μm、长度大约30nm的细线捆束而成的,该插入支撑部14是使该细线束部13易于插入被加工物5即半导体晶锭的切断沟槽部分的柄。构成细线束部13的细线柔软性较高,并且具有不会由于自重而变形的程度的强度的非导电性材料,作为一个例子,可以将尼龙、丙烯树脂等树脂作为原料,加工成毛状而进行使用。
在晶片支撑部12中,细线束部13是插入各个半导体晶片之间的加工沟槽GR部分中的部分,由于其柔软性,成束的细线的前端插入至间隔狭窄的半导体晶片之间的内部,通过插入的所述细线束部13,成为填充有楔状的填充物的状态。在细线束部13的插入过程中,在半导体晶片之间,即,朝向各个加工沟槽,与导线张紧方向平行地、并且隔着被加工物5即半导体晶锭而从半导体晶片的两侧方向,使插入支撑部14动作,将细线束部13插入半导体晶片之间。另外,切断线部CL的导线3与细线束部13的相对位置关系是,相对于导线3,在半导体晶片彼此连接侧配设细线束部13。将细线束部13插入半导体晶片之间的加工沟槽GR内,使各个加工沟槽成为填充有填充物的状态,由此防止半导体晶片的震动。
图7是在切断被加工物5即半导体晶锭的中途时的断面示意图,黑圈等表示切断线部CL的导线3的断面。另外,2种椭圆表示各个切断沟槽中的晶片支撑部12的细线束部13,为了减轻一部分与半导体晶锭连接的半导体晶片的震动而起作用。将晶片支撑部12的细线束部13插入切断沟槽,防止半导体晶片的震动,从而进行半导体晶片切断开始侧的切断面的平坦化。
越靠近半导体晶片加工开始侧的端部,半导体晶片整体的由摆动导致的变动越大,由此,在切断线部CL的导线3对半导体晶片加工开始侧的端部附近进行平坦化加工的情况下,成为放电间隙最易于变动的状态。由此,当切断线部CL的扫描位置位于半导体晶片的加工开始侧的端部附近时,在半导体晶片与半导体晶锭连接侧,晶片支撑部12在与切断线部CL的导线3相距10mm左右的位置处插入各个半导体晶片之间。通过在半导体晶片之间以楔状方式插入的晶片支撑部12,固定各个半导体晶片,将切断线部和半导体晶片加工表面的放电间隙维持为一定,因此,可以进行稳定的平坦化放电加工。
图8表示在本实施方式中使用的晶片支撑部12的结构、动作。被加工物5即半导体晶锭设置在升降台10上。由细线束部13和插入支撑部14构成的晶片支撑部12固定在晶片支撑部台15上,在被加工物5的切断工序以及切断面的平坦化工序中,不移动导线3和晶片支撑部12。即,在被加工物5的切断、平坦化工序中,升降台10和设置在该升降台10上的被加工物5即半导体晶锭上下移动。作为插入成为晶片间区域的加工沟槽GR中而保持晶片间隔的插入部,由细线束部13、支撑该细线束部13的插入支撑部14、与插入支撑部14连接的滚动辊17构成,滚动辊17沿插入支撑部14的表面形状转动,控制细线束部13的向在被加工物5上形成的加工沟槽GR内的插入量。该晶片支撑部12能够在切断加工时以及精加工时的两种情况下,构成切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部,从而保持彼此的位置关系。
首先,升降台10和被加工物5即半导体晶锭从下方上升,被加工物5通过导线3,使用放电加工法进行切断。对于到这里的工序,为了使晶片支撑部12不干涉导线3或者被加工物5即半导体晶锭,进行退避(未图示)。然后,在一部分与半导体晶锭连接的状态下进行中断,使升降台10下降。并且,将晶片支撑部12从退避位置处返回至规定的位置处,为了通过导线3扫描切断面而使其平坦化,使升降台10上下移动。此时,晶片支撑部12按照周边的夹具的曲率而向左右方向移动,将细线束部13插入半导体晶片之间的间隙,抑制由于导线3的扫描引起的断面平坦化时的震动。插入半导体晶片之间的间隙的细线根数不必限定为多根,根据间隔大小和细线粗细的关系,插入实现抑制半导体晶片的震动的效果所需的根数。
通过上述的工序,中断对被加工物5即半导体晶锭的切断工序,当切断线部CL的导线3以比切断切断面时的放电条件弱的条件进行平坦化时,将晶片支撑部12的细线束部13插入半导体晶片之间,从而能够抑制震动,因此,能够得到没有震动导致的半导体晶片的基板厚波动、良好的半导体晶片。
将晶片支撑部12的插入或者拔出的方向设为与切断线部CL的各根导线的方向平行的原因在于,在从半导体晶片切断加工开始侧保持半导体晶片的情况下,防止在平坦化加工中的切断线部CL的扫描轨迹上晶片支撑部12成为阻挡状态。在该状况下,为了避免由于切断线部CL与晶片支撑部12发生干涉而无法进行放电加工,在本方式中,可以从不妨碍切断线部CL的扫描轨迹的位置处插入晶片支撑部12而进行支撑。根据本实施方式,在切断线部CL断开与半导体晶锭连接的部分的工序中,晶片支撑部12向加工沟槽的外部拔出,因此,不会干涉切断线部CL的扫描轨迹。另外,仍与半导体晶锭连接的附近的半导体晶片的刚性较高,半导体晶片加工面不会变动,因此,不需要通过晶片支撑部12固定各个半导体晶片。
并且,对于图1以及图2所示的本装置的多线放电加工装置,喷嘴8a、8b沿切断线部CL的张紧方向配置喷出口,形成朝向放电间隙而彼此碰撞的方向的加工液流。通过从被加工物5的加工沟槽的两侧供给加工液,即使对于较长的加工沟槽也能够从放电间隙去除加工屑而供给新的加工液。
通过构成如上述的装置,加工中途的半导体晶片没有震动,切断线部CL与半导体晶片加工面的放电间隙不会变动,因此,能够稳定放电加工,从而加工出半导体晶片加工面高品质、板厚均匀的高精度半导体晶片。
各个切断线部CL在与相邻的切断线部CL之间,具有由导线3的电阻等产生的阻抗,为了保持各个切断线部CL的独立性,不优选形成这种情况以外的导通路径。由此,需要将插入半导体晶片之间的、与半导体晶片接触的晶片支撑部12的细线束部13以绝缘性材料进行制造。
对于线放电加工,加工速度不依赖被加工物5的硬度,因此,对硬度较高的材料特别有效。作为被加工物5,例如,可以将下述材料作为对象,即,作为溅射靶的钨、钼等金属,作为各种构造部件使用的多晶碳化硅(碳化硅)等陶瓷,作为半导体器件制造用的半导体晶片的单晶硅、单晶碳化硅、氮化镓等半导体材料,作为太阳电池用晶片的单晶或者多晶硅等。特别是,对于碳化硅、氮化镓,由于硬度较高,因此,在机械式线切割方式中存在生产率较低,加工精度较低的问题。本发明兼顾高生产率和高加工精度,并适合制造碳化硅或者氮化镓的半导体晶片。
在上述结构中具有晶片支撑部12,对半导体晶片之间的间隙填充填充物而将半导体晶片固定,因此,即使在扫描切断线部CL重复扫描而放电精加工大口径半导体晶片的情况下,也能够防止半导体晶片震动或倾斜,能够防止从半导体晶锭切断出的半导体晶片的震动,稳定维持放电间隙,即使是使切断线部CL与半导体晶片表面的放电间隙更为接近的导线扫描轨迹,也能够进行稳定的放电加工,从而实现了下述效果,即,能够一次制造出多片优质的半导体晶片,该半导体晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,半导体晶片内以及半导体晶片之间的板厚波动较小,以与最终板厚相近的尺寸进行精加工而成。
另外,将上述结构的晶片支撑部12,从与切断线部CL的行进方向大致平行方向插入半导体晶片之间,因此,从加工液供给的方向插入,不会妨碍加工液从半导体晶片之间向外部排出的流动,因此,加工液流变动不会导致半导体晶片变动,另外,能够将加工屑从放电间隙有效地排出,由此,放电间隙也不会变动,因此,能够进行稳定的放电加工,从而实现了下述效果,即,能够一次制造出多片优质的半导体晶片,该半导体晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,半导体晶片内以及半导体晶片之间的板厚波动较小,以与最终板厚相近的尺寸进行精加工而成。
另外,在晶片支撑部12向从半导体晶锭加工出的加工中途的半导体晶片的插入方法中,即使在切断线部CL对半导体晶片加工开始部进行平坦化加工的情况下,也不会妨碍切断线部CL的扫描轨迹,因此,能够进行稳定的放电加工,从而实现了下述效果,即,能够一次制造出多片优质的半导体晶片,该半导体晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,半导体晶片内以及半导体晶片之间的板厚波动较小,以与最终板厚相近的尺寸进行精加工而成。
另外,通过使用实现上述效果的线放电加工装置,能够以较高生产率将包含碳化硅、氮化镓等硬质材料在内的被加工物5切断加工成薄板状。
此外,在使用用于形成定向平面的未进行外周研磨状态的晶锭而进行加工的情况下,可以在分断连接部分时形成定向平面。即,可以在精加工工序之后,在中断半导体晶片切出的位置处配置导线3,使其在与导线的切断工序中的行进方向正交的方向上进行放电加工的切断,从所述被加工物断开,将该断开的部分作为定向平面。由此,能够同时实现分断和定向平面的形成。
实施方式3
图9是表示本发明的实施方式3所涉及的线放电加工装置的主要部分的结构的侧面图,另外,图10是表示所述线放电加工装置的概况的斜视图。本实施方式1的线放电加工装置具有:作为一对导向辊的主导向辊1c、1d,它们隔开间隔平行配设;1根导线3,其以一定的间距分离,并多圈卷绕在所述一对主导向辊1c、1d之间,在所述一对主导向辊1c、1d之间形成并列线部PS,随着所述主导向辊1c、1d的转动而行进;一对减震导向辊7a、7b,它们设置在所述一对主导向辊1c、1d之间,与所述并列线部PS从动接触,形成减震的多个切断线部CL;多个供电件(供电件单元6a~6d),它们分别向所述多个切断线部CL供电;移动单元,其使被加工物5相对于所述切断线部CL,在构成所述切断线部CL的导线3的并列方向以及与构成所述切断线部CL的导线3的并列方向成直角的方向上进行相对移动;切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b,它们与切断线部CL的张紧架设方向平行,并且,配设在所述被加工物5的两侧,向与所述切断线部CL的张紧架设方向大致平行的方向移动;以及晶片支撑部插入控制板18a、18b,它们控制切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b相对于被加工物5接近、分离的动作。而且,特征在于具有切断加工功能和精加工功能,该切断加工功能是这些多个切断线部CL利用在与由所述切断加工时晶片支撑部15a、15b支撑的所述被加工物5之间的放电产生的能量,将被加工物5同时切断加工出多片晶片5W的功能,该精加工功能是这些多个切断线部CL利用在与由所述精加工时晶片支撑部16a、16b支撑的所述被加工物5之间的放电产生的能量,同时对多片晶片5W的表面进行精加工的功能。11是电源单元,其为了执行各个功能而向各个部位供电,并且控制各个部位的驱动。
另外,切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的特征在于,由细线束部13、插入支撑部14以及滚动辊17构成,细线束部13作为插入部,插入由切断加工形成的、作为晶片间区域的加工沟槽GR中,保持晶片间隔,该插入支撑部14支撑该细线束部13,该滚动辊17与插入支撑部14连接,通过滚动辊17沿晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面形状转动,控制细线束部13的向在被加工物5上形成的加工沟槽GR内的插入量。
主导向辊1a~1d是构成导线行进系统的主要导向辊,在该线放电加工装置中,具有同一直径的4个主导向辊1a~1d相互平行并隔开间隔地进行配置。从抽线轴2持续抽出的1根导线3,依次跨过4个主导向辊1a~1d之间,按照一定的间距分离并进行反复卷挂(卷绕)。导线3随着主导向辊1a~1d的转动而行进,最后到达卷线轴4。主导向辊1c~1d设置在隔着被加工物5的位置处,导线3在两个主导向辊1c、1d之间以一定的张力进行张紧,由此构成在主导向辊1c、1d的轴方向上相互分离的并列线部PS。此外,在本说明书中,并列线部PS是指从主导向辊1c送出、直至卷挂在主导向辊1d上的部分。在所述并列线部PS内,将包含与被加工物5相对的部分在内的、直线张紧的区域作为切断线部CL。图9表示开始被加工物5的切断,切断线部CL在被加工物5的内部行进的状态。
与并列线部PS接触配置的供电件单元6a~6b,对切断线部CL分别供给来自加工电源的电压脉冲,在图9中配置有2个。另外,在供电件单元6a~6b之间的并列线部PS上配置减震导向辊7a、7b,始终维持导线3架设的状态并引导导线3。即,减震导向辊7a、7b设置在一对主导向辊1c、1d之间,与并列线部PS从动接触,与主导向辊1c、1d相比是小口径的导向辊,支撑导线3而形成导线3直线张紧的多个切断线部CL。如后面所述,减震导向辊7a、7b之间的切断线部CL的导线震动被抑制,并使行进位置大致成为静止状态。
并且,在切断线部CL的区域中配置喷嘴8(8a、8b),从相对配置的喷嘴8a、8b,沿切断线部CL朝向被加工物5的切断部喷出加工液。切断线部CL贯穿喷嘴8a、8b内,但是,不与喷嘴8a、8b的内表面接触。升降台10是承载被加工物5并进行上升、下降的工作台,从升降台10画出的箭头线表示升降台10的移动方向。相对于升降台10进行被加工物5的上升、下降,晶片并列方向移动台9使被加工物5在切断线部CL的各根导线并列的方向上即通过切断线部CL加工的多片晶片5W并列的方向上移动。
对于各个主导向辊1a~1d,导线3仅卷挂在辊外周的一部分(大约1/4周)上,相对于4个主导向辊1a~1d的整体进行卷绕。主导向辊1a~1d构成从抽线轴2至卷线轴4的路径,并构成为确保下述空间,即,被加工物5通过切断线部CL,并不与除此之外的导线3干涉。主导向辊1c、1d是驱动式导向辊,配置在它们上方的主导向辊1a、1b是从动式导向辊。驱动式辊的轴与电动机连接而进行转动,与之相对,从动式辊不产生驱动力,随着导线行进而转动。减震导向辊7a、7b是以与并列线部PS接触、导线3进行卷挂的方式配置的从动式导向辊,随着导线3的行进从动转动。在图9中,在主导向辊1a~1d的轴的周围画出的箭头线表示各个主导向辊的转动方向,沿导线3画出的箭头线表示导线3的行进方向。
主导向辊1a~1d是下述构造,即,在圆柱状的芯杆上例如缠绕聚氨酯橡胶,芯杆的两端通过轴承支撑而能够进行转动。聚氨酯橡胶与导线3的摩擦系数较高,因此,可以防止导线3在这些主导向辊1a~1d上滑动。另外,在主导向辊1a~1d的与导线3接触的辊表面上形成与导线卷挂间距相同的间隔的多个沟槽,在各个沟槽内卷挂导线。此时,以相等间隔排列配置的切断线部CL之间的距离(卷挂间距)固定,在晶片5W的情况下,例如是0.1mm~0.8mm程度。对于驱动式主导向辊1c、1d,能够得到将导线3拉拽的力,并且,对于从动式主导向辊1a、1b,能够得到使辊转动的转动力。这些导向辊、被加工物5浸渍在加工液中,各个切断线部CL在加工液中与被加工物5相对,并排同时进行切断加工。
下面说明减震导向辊7a、7b。减震导向辊7a、7b与主导向辊1a~1d相比,是形状精度、转动精度以及安装精度较高的从动式导向辊,在隔着被加工物5的位置处使用2个。减震导向辊7a、7b向张紧的并列线部PS压入,导线3架设在外周的一部分上。其结果,在减震导向辊7a、7b之间的导线以直线状张紧,并且,使导线3的行进方向成为弯曲状态,在导线3的行进中,始终维持导线3的架设状态。在架设在减震导向辊7b上之前总是震动的导线3,通过可靠地架设在减震导向辊7b上,阻挡了一边震动一边行进的导线3的震动。另外,同样,施加在从减震导向辊7a送出的导线3上的震动,被减震导向辊7a阻挡。其结果,成为以下状态,即,两个减震导向辊7a、7b随着导线行进,通过与导线3的摩擦力而转动,同时,在减震导向辊之间的直线状区域中几乎不存在导线震动。即,能够通过减震导向辊7a、7b,抑制从主导向辊到切断线部CL的震动传播,从而以微观的行进位置保持一定的方式精密引导导线3。
即使减震导向辊7a、7b使与切断线部CL连接的导线3的行进方向弯曲,也不具有用于确保被加工物5通过切断线部CL的空间的作用。在与导线3接触的辊表面上,存在与切断线部CL的间隔相同间隔的导线引导用沟槽,每个沟槽中架设1根导线。图9的减震导向辊7a、7b上的左右方向的箭头线表示减震导向辊7a、7b的在装置上的可移动方向。
供电件单元6a、6b是按照与导线3的卷挂间距相同的间隔排列的供电件K的集合体,各个供电件K彼此绝缘。切断线部CL分别被供电件K供电而分别流过加工电流。供电件K例如带有沟槽状的导线引导部,其断面形成为圆形或者圆弧形状。供电件K以能够转动的方式设置,其定期转动,从而改变导线的接触部位。
下面说明切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b。图11-1以及图11-2是表示切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的结构的外形图,图11-2表示正视图,图11-1表示沿图11-2中的A-A′线的剖面图。切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b分别由作为插入部的细线束部13和插入支撑部14构成,所述细线束部13与所述插入支撑部14直线连接。另外,切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的细线束部13和插入支撑部14的长度分别相同。并且,细线束部13由线直径是几十μm程度、线长度是30mm程度的细线的集合体构成,细线的柔软性较高,并且,由具有不会由于自重而变形的程度的强度的非导电性材料构成,例如,尼龙制的刷毛等。还可以是其他的易于变形、弹力较高的材料。作为插入部使用了细线束部,但是,不限定于细线束部,只要是具有强度和柔软性的材料,网格、弹性体等也可以应用。
在各个插入支撑部14的没有安装细线束部13的一侧,安装滚动辊17,所述滚动辊17被晶片支撑部插入控制板18a、18b按压。另外,晶片支撑部插入控制板18a、18b固定在升降台10上,切断加工时晶片支撑部15a、15b和精加工时晶片支撑部16a、16b以切断线部CL在它们之间行进的方式,彼此大致平行地进行配置。在图10中,仅图示了切断加工时晶片支撑部15a、15b,未图示精加工时晶片支撑部16a、16b。支柱19a、19b固定在基座20上,通过安装在支柱19a、19b上的导向轴21和弹簧22,切断加工时晶片支撑部15a、15b和精加工时晶片支撑部16a、16b安装在与导向轴21水平的方向上。所述弹簧22设置在与导向轴21的长度方向水平的方向上。
下面说明本实施方式中的线放电加工装置的动作。线放电加工是在去离子水等加工液没过的导线3和被加工物5之间的微小放电间隙中产生电弧放电,而进行被加工物5的切断的技术。具体地说,通过在被加工物5的表面产生的电弧加热而到达被加工物5的熔点以上的被加工物5的一部分蒸发,并且,存在于放电间隙中的加工液爆炸性地气化,通过该爆炸力,将被加工物5的成为熔融状态的部分吹除出去。吹除出去的部分作为加工屑漂浮在加工液中。切断线部CL和被加工物5分别作为放电电极,因此,也将放电间隙的长度称为极间距离。
在本实施方式3中,其特征在于,包含:切断加工工序,在该切断加工工序中,通过多个切断线部CL的放电加工,不完全切断从被加工物5切出的多片晶片5W,在其一部分与被加工物5形成一体的状态下,以残留连接部分的方式进行切断加工;第1精加工工序,在该第1精加工工序中,使所述切断线部CL分别接近由所述切断加工工序形成的所述多片晶片5W的第1表面侧,一边对所有所述晶片5W的一个表面侧即第1表面进行放电加工一边扫描,从而对于所有所述晶片5W,同时精加工第1表面;第2精加工工序,在该第2精加工工序中,使所述切断线部CL接近所述晶片的另一个表面侧,一边对所有所述晶片5W的另一侧面进行放电加工一边扫描,从而对于所有所述多片晶片5W,同时精加工第2表面。而且,特征在于,包含在所述第2精加工工序之后、去除连接部分的连接部分去除工序,从晶锭制成多片半导体晶片。
在加工中,导线3从抽线轴2连续地抽出,通过主导向辊1a~1d的转动而行进,向卷线轴4排出。通过调整抽线轴2与卷线轴4的各自的转动速度,控制并列的各根导线3的行进中的张力。在导线3的行进状态稳定的情况下,将行进中的导线3的张力保持为一定。
当进行放电加工时,在使主导向辊1c、1d转动、导线3行进的同时,使该切断线部CL隔开规定的极间距离而与被加工物5相对配置,然后,向切断线部CL施加电压脉冲,配合切断速度而使升降台10上升。在将极间距离保持为一定的状态下,通过使并列切断线部与被加工物5相对移动,持续电弧放电,从而与被加工物5的切断线部CL通过的路径相对应而形成加工沟槽GR。由此,切出的晶片5W的厚度是从卷挂间距中减去成为被加工物5的切割量的加工沟槽GR的宽度(加工宽度)的长度。为了减小加工宽度,优选导线3的线径较小,在实际应用中,0.1mm程度的钢制导线较为适合,优选使用0.07mm等更为细线化的导线。并且,为了使放电开始电压合适,可以在钢制导线的表面施加黄铜等的涂层。
为了调整供电件单元6a、6b向切断线部CL的按压量,设置有未图示的使供电件单元6a、6b向垂直于导线的方向移动的机构。导线3与供电件K的接触长度是滑动长度,滑动长度可以通过相对于并列线部PS的供电件单元6a、6b的按压量进行管理。即,如果按压量较小,则滑动长度也变小,如果按压量较大,则滑动长度变大。按压量可以通过对导线3的压入距离规定,也可以通过按压力规定。能够通过调节滑动长度而调整接触电阻,从而能够微调整每1脉冲电压的放电电流值。此外,由于经由所述供电件单元6a、6b而向各个切断线部CL供电,因此,加工电流值当然可以通过调整加工电源而进行调整。
下面说明切断加工时晶片支撑部15a、15b和精加工时晶片支撑部16a、16b的动作。所述晶片支撑部15a、15b、16a、16b如图11-1所示,通过导向轴21限制其动作方向,以向切断线部CL的张紧架设方向滑动。并且,通过弹簧22,成为始终向与被加工物5的设置方向的相反一侧压入的状态,由此,各个滚动辊17成为始终被晶片支撑部插入控制板18a、18b按压的状态。晶片支撑部插入控制板18a、18b的按压滚动辊17的表面是与被加工物5的轮廓形状相似的形状,该被加工物5与连接滚动辊17的切断加工时晶片支撑部15a、15b或者精加工时晶片支撑部16a、16b相对。由于按压晶片支撑部插入控制板18a、18b经由支柱19a、19b而固定在底座20上,因此,如果升降台10进行上下动作,则成为滚动辊17沿晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面的转动并滚动的状态。通过滚动辊17沿接触的晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面的起伏形状进行滚动,晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面的起伏变换为水平方向的位移。由此,与晶片支撑部插入控制板18a、18b的各个表面的起伏形状相对应的所述位移向插入支撑部14传递,插入支撑部14向细线束部13传递。因此,对应于被加工物5的外形轮廓形状,相对于被加工物5插入或者拔出切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b。各个加工时晶片支撑部16a、16b的各个细线束部13向被加工物5上形成的加工沟槽GR内的插入深度通过下述方式控制,即,与切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的压入动作以及与退避动作连动,滚动辊17沿接触的晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面的起伏形状进行滚动时的水平方向的位移。由于晶片支撑部插入控制板18a、18b与被加工物5的外形的轮廓形状相似,所以细线束部13向在被加工物5上形成的加工沟槽GR内的插入量总是保持为一定。此外,切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b能够独立地进行所述插入或者拔出动作。
使用图12-1~12-7,说明被加工物5的切断加工以及精加工中的切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的动作。如上所述,切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b与被加工物5的外形的轮廓形状相对应地进行插入拔出动作。但是,当从晶锭即被加工物5开始切断加工时,供精加工时晶片支撑部16a、16b的细线束部13插入的加工沟槽尚未形成。因此,精加工时晶片支撑部16a、16b的细线束部13由于其柔软性沿被加工物5的外形表面进行变形,随着升降台10的动作擦过被加工物5的外形表面。另一方面,切断加工时晶片支撑部15a、15b的各自的细线束部13插入由位于加工方向前端的切断线部CL的放电加工形成的各个加工沟槽GR中,成为在从被加工物5形成的多片晶片之间填充有填充物的状态,从而保持各个晶片并防止震动。
图13表示下述过程,即,从被加工物5逐渐加工晶片,在即将完全切断被加工物5之前,向晶片排列方向稍微移动切断线部CL,重复放电加工并扫描晶片表面的操作,而将加工变质层去除,提高表面粗糙度,将板厚精加工成规定的尺寸。在进行了图13(a)的被加工物5的切断加工之后,在图13(b)~图13(c)的晶片表面的精加工中,在被加工物5上形成有加工沟槽GR,切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的各个细线束部13插入所述加工沟槽GR。在加工沟槽GR内部的切断线部CL的相对移动中,通过位于切断线部CL前后的切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b,保持加工中的各个晶片,因此,防止晶片的震动。此外,对于切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b与切断线部CL的距离,将它们调整设置在下述位置处,即,即使细线束部13的变形,也不会与切断线部CL干涉。如图13(d)~(e)所示,对于作为另一侧晶片加工表面的切断加工面,也重复一边对晶片表面进行放电加工一边进行扫描的操作,才而能够将切断加工面的变质层去除,如图13(e)所示,能够使断面平坦化。
如上所述,构成切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的所述细线束部13的成束的细线前端,由于该前端的柔软性,因此,能够插入间隔狭窄的晶片之间的内部,通过插入的所述细线束部13的细线,成为在各个晶片之间填充有楔状填充物的状态。在各个晶片之间,即,朝向各个加工沟槽GR而与导线3的张紧架设方向大致平行地、并且隔着被加工物5即晶锭而从各个晶片的两侧方向、进而在与切断线部CL的相对的加工方向的前后,设置切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b,由此防止晶片震动,在切断加工以及精加工中,放电加工稳定,从而能够得到加工面特性良好、板厚一致、优质的晶片。
所述细线束部13的插入量由晶片支撑部插入控制板18a、18b的滚动辊17接触并行进的表面形状决定。由此,通过使所述晶片支撑部插入控制板18a、18b的表面形状与作为加工对象的被加工物5的轮廓形状相匹配,不需要另外准备用于驱动切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的高价的自动工作台,能够在使用切断线部CL加工被加工物5的位置处的附近,容易地实现对应加工中的晶片尺寸、晶片形状的插入拔出的动作。例如,作为被加工物5,在将其从2英寸晶锭变更为6英寸晶锭的情况下,只要使晶片支撑部插入控制板18a、18b的所述滚动辊17的滚动面与晶锭的外形形状匹配即可。另外,即使晶锭的定向平面位置(定向平面)变化,通过准备模拟出该状态的晶片支撑部插入控制板18a、18b,能够简单地进行适当的插入拔出。例如,操作保持精加工时晶片支撑部16a、16b的细线束部13的插入支撑部14,一边对各个晶片之间进行所述细线束部13的插入或者拔出,一边固定各个晶片而防止震动。精加工时晶片支撑部16a、16b的插入和拔出动作对应于晶锭的侧面形状而进行,例如,在切断面为圆的晶锭中,以晶锭的上侧以及下侧的所述细线束部13的插入深度大致一定的方式,进行与相对于晶片表面的切断线部CL的扫描位置相对应的晶片支撑部的插入和拔出。即,在晶片切断方向的导线长度变短的晶片切断开始或者结束部位附近,通过将所述插入支撑部14向晶片侧送入,细线束部13按压晶锭,所述精加工时晶片支撑部16a、16b的前端插入晶片之间。另外,在晶片的中心部附近,通过将所述插入支撑部14从晶片侧拔出,细线束部13从晶锭离开,在晶片切断开始或者完成部附近处的插入状态下,为了避免位于过度压入加工沟槽GR内的位置,使所述精加工时晶片支撑部16a、16b的前端从晶锭离开。
另外,越靠近晶片加工开始侧的端部,晶片整体的由摆动导致的变动约大,由此,在切断线部CL对晶片加工开始侧端部附近进行加工的情况下,成为极间距离最易变动的状态。因此,当切断线部CL的扫描位置位于所述晶片的加工开始侧端部附近时,在晶片与晶锭连接的连接部侧,精加工时晶片支撑部16a、16b在与切断线部CL相距例如10mm左右的位置处插入各个晶片之间。通过以楔形的方式插入在晶片之间的晶片支撑部,固定各个晶片,将切断线部CL与加工面的极间距离维持为一定,因此,能够进行稳定的放电精加工。
精加工时晶片支撑部16a、16b的插入或者拔出的方向与切断线部CL的各根导线并列的方向大致平行的原因在于,在从晶片切断加工开始侧保持晶片的情况下,防止在精加工中的切断线部CL的扫描轨迹上精加工时晶片支撑部16a、16b成为阻挡状态。在该状况下,为了避免由于切断线部CL与精加工时晶片支撑部16a、16b产生干涉而无法进行放电加工,在本实施方式中,能够从不妨碍切断线部CL的扫描轨迹的位置处插入晶片之间,从而支撑晶片。根据本实施方式,在切断线部CL对在晶锭的一部分区域连接的部分进行加工的时刻,精加工时晶片支撑部16a、16b向加工沟槽GR的外侧拔出,因此,不会干涉切断线部CL的扫描轨迹。另外,作为晶锭的一部分而仍然连接的部分附近的晶片的刚性较高,晶片加工面不会变动,因此,不需要通过精加工时晶片支撑部16a、16b固定各个晶片。
并且,对于图9所示的本实施方式3的线放电加工装置,喷嘴8a、8b沿切断线部CL的张紧架设方向配置喷出口,形成朝向放电间隙而在彼此碰撞的方向上的加工液流。通过从被加工物5的加工沟槽GR的两侧供给加工液,即使对于较长的加工沟槽GR也能够从放电间隙去除加工屑而供给新的加工液。从喷嘴8a、8b向在晶锭上形成的加工沟槽GR供给的加工液,从晶片切断加工开始侧的加工沟槽与加工屑一起排出,同时继续放电加工。但是,在从晶片切断加工开始侧插入晶片支撑部的情况下,会使所述加工液流变化,降低加工屑的排出效率,从而使放电加工不稳定。根据本实施方式3,通过精加工时晶片支撑部16a、16b的插入,没有成为妨碍加工液流的状态。并且,2个精加工时晶片支撑部16a、16b的插入方向与来自喷嘴8a、8b的加工液供给方向一致,因此,所述精加工时晶片支撑部16a、16b的细线束部13的插入部件不会被加工液冲向与插入方向相反的方向,能够顺利地插入晶片之间。
此外,图13的晶片表面的放电精加工中切断线部的轨迹23是一个例子,例如,当从被加工物5的切断加工工序转移至晶片表面的精加工工序时,切断线部也可以不是如图13(b)所示那样在晶片并列方向上移动,而是在返回图13(a)的切断加工开始位置处之后,使切断线部CL向进行精加工的晶片表面的方向的接近,沿一侧的晶片表面,一边通过设定精加工能量而进行放电加工,一边进行扫描,即使在该情况下,由于切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b保持各个晶片,因此,能够使放电加工稳定化,同样得到优质的晶片。
通过上述的装置结构,从被加工物5逐渐加工出的晶片没有产生震动,切断线部和晶片加工面的极间距离没有变动,因此,放电加工稳定,能够一次得到大量加工面品质良好、优质、板厚一致的高精度的晶片,因此,能够减少晶片切断加工的后续工序即磨削加工、研磨加工的负担,能够降低晶片成本。
在相邻的切断线部CL之间,各个切断线部CL具有由导线3的电阻等产生的阻抗,为了保持各个切断线部CL的独立性,不优选形成这种情况以外的导通路径。由此,插入晶片之间的、与晶片接触的切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b的束状部分即细线束部13由绝缘性材料制造。
对于线放电加工,加工速度不依赖被加工物5的硬度,因此,对硬度较高的材料特别有效。作为被加工物5,例如可以将下述材料作为对象,即,作为溅射靶的钨、钼等金属,作为各种构造部件使用的多晶碳化硅(碳化硅)等陶瓷,作为半导体器件制造用的晶片的单晶硅、单晶碳化硅、氮化镓等半导体材料,作为太阳电池用晶片的单晶或者多晶硅等。特别是,对于碳化硅、氮化镓,由于硬度较高,因此,在机械式线切割方式中存在生产率较低,加工精度较低的问题。与之相对,根据本实施方式,兼顾高生产率和高加工精度,同时适合进行碳化硅或者氮化镓的晶片制造。另外,能够使用同一加工装置实现切断加工和精加工,因此,不需要进行由位置波动导致的多余的研磨,从而对高价晶片的加工特别有效。
另外,在本实施方式3的线放电加工装置中,是处理将1根导线3卷挂在4个主导向辊1a~1d上的例子,但是,例如,也可以是配置有3个主导向辊的结构。此外,对于本实施方式3的线放电加工装置,利用构成并列线部PS的各个相邻导线之间的供电件之间的电阻差,使相邻导线之间成为近似绝缘的状态,即,能够利用与所述供电件之间的导线长度成正比的电阻值,防止加工电流向被加工物5的放电部分泄漏(旁通)。由此,当将导线卷挂在多个主导向辊上时,可以将1个环路的导线设为足够长,而使所述各个供电件之间的电阻差变大。另外,不限定于上述的实施方式,如果通过将1根导线3反复折返而形成并列线部PS,则不特别限定其具体的结构。
另外,在本实施方式3的方法中,对各个晶片的两个侧面进行了精加工,但是,也可以根据半导体器件的种类,仅对一侧的表面进行精加工,例如,在一侧的表面形成元件区域、进而形成器件之后,通过将背面侧研磨或者蚀刻而使其薄壁化。
如上所述,根据本实施方式的结构,在完成晶片表面的精加工之后,切断与被加工物5少量连接的部分(连接部分)。在进行该切断时,升降台10使被加工物5在切断方向上(上下方向)上升下降,晶片并列方向移动台9使被加工物5在由切断被加工物5形成的晶片并列方向上(水平方向)移动,由此,切断线部CL一边往返于晶片之间,一边在加工沟槽GR的深度方向上扫描,同时进行放电加工。此时,由于具有切断加工时晶片支撑部15a、15b以及精加工时晶片支撑部16a、16b,因此,对晶片之间的加工沟槽填充填充物而将各个晶片固定。因此,即使不是对被加工物5进行晶片切断加工,而是通过使切断线部CL反复扫描而对晶片进行放电精加工的情况,也能够防止晶片的震动或者倾斜。另外,由于防止从晶锭逐渐加工出的晶片的震动,稳定维持放电间隙,因此,即使是切断线部CL与晶片之间的极间距离进一步接近的导线扫描轨迹,导线也不会产生短路,能够进行稳定的放电加工。由此,能够实现下述效果,即,一次制造出多片高品质的晶片,该晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,晶片内以及晶片之间的板厚波动较小,精加工出的板厚尺寸与最终板厚相近。
另外,与所述实施方式1的情况相同,将上述结构中的各个晶片支撑部,从切断线部的并列方向以及平行方向插入晶片之间,因此,形成从加工液供给的方向进行插入的状态,没有妨碍加工液从晶片之间向外部排出的流动,因此,在切断加工以及精加工中,加工液流变动不会导致晶片变动。另外,能够将加工屑从放电间隙有效地排出,因此,极间距离不会变动,能够进行稳定的放电加工。由此,能够实现下述效果,即,能够一次制造出多片优质的晶片,该晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,晶片内以及晶片之间的板厚波动较小,以与最终板厚相近的尺寸精加工而成。
另外,在本实施方式中,在晶片并列方向移动台9上按照被加工物5的外形形成凹部,使被加工物5仅能够在切断进展的方向上滑动,由此,可以一边抑制位置偏移一边进行切断,在切断之后一边维持该位置一边进行精加工。即,在切断加工时和精加工时使用切断加工晶片支撑部以及精加时晶片支撑部,使该位置仅能够向晶锭的长度方向移动,通过支撑部的上下动作进行切断加工和精加工,因此,能够很有效地对多片晶片实施高精度的切断加工和精加工。
另外,切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部插入加工中途的晶片,因此,即使是切断线部对晶片加工开始部位进行放电精加工的情况下,也不会妨碍切断线部的扫描轨迹,能够进行稳定的放电加工。由此,能够实现下述效果,即,一次制造出多片优质的晶片,该晶片表面粗糙度、平坦度良好,没有加工变质层,晶片内以及晶片之间的板厚波动较小,以与最终板厚相近的尺寸进行精加工而成。此外,对于切断加工时晶片支撑部以及精加工时晶片支撑部的结构,不限定于所述的实施方式,也可以是以保持晶片间隔的方式进行支撑的结构。
另外,对于在被加工物的未加工部分处各晶片彼此少量连接的状态,不使切断线部相对于被加工物的移动轨迹折返,而是延长该切断加工时的轨迹继续进行切断加工,能够从被加工物同时加工出多片晶片。即,通过晶片支撑部插入各个晶片之间保持晶片,因此,实现了下述效果,即,不会出现特别是在加工大口径晶片时易于发生的晶片摆动或倾斜的情况,稳定完成晶片切断的切断加工的整个过程,提高切断出的晶片的加工精度。
另外,通过实现上述效果的线放电加工装置,能够以高生产率将包含碳化硅、氮化镓等硬质材料在内的被加工物切断加工成薄板状。
如上述说明,在使用本实施方式的线放电加工装置的半导体晶片的制造方法中,通过将多根导线并列的切断线部作为电极的线放电加工,从作为被加工物的晶锭同时切断出多片薄板,在这样的晶片加工中,没有将各个晶片从晶锭完全切断·分离出来,而是在加工沟槽前端部通过晶锭进行少量连接的状态下,使切断线部对由之前的切断加工形成的各个晶片表面一边进行线放电加工一边进行扫描,通过重复所述扫描,逐渐去除晶片表面的加工变质层,逐渐将板厚形成规定的尺寸,进行提高晶片表面的表面粗糙度的精加工。在切断线部相对于所述各个晶片的扫描中,使构成对各个晶片之间进行加工的切断线部的各根导线从切断加工时的导线轨迹,向精加工侧的晶片表面接近,使各个切断线部沿精加工的晶片表面一边进行放电加工一边进行扫描。
另外,本实施方式所涉及的线放电加工装置具有:一对主导向辊,它们隔开间隔进行平行配设;1根导线,其按照一定的间距多圈卷挂在主导向辊之间,在主导向辊之间形成并列线部,随着主导向辊的转动而行进;一对减震导向辊,它们设置在一对主导向辊之间,与并列线部从动接触,形成减震的多个切断线部,使所述切断线部的各根导线相对于加工方向以一定间距分离,并进行排列;多个供电件,其分别向多个切断线部供电;加工电源,其向多个供电件和被加工物之间施加电压;供电线,其连接加工电源和多个供电件以及被加工物;升降台,其用于使被加工物即晶锭与切断线部相对上下移动;晶片并列方向移动台,其用于使晶锭和切断线部在晶片并列方向上进行相对移动;以及晶片支撑部,其抑制晶片的震动。
根据本实施方式,如上所述,利用切断线部产生的放电,从被加工物即晶锭同时切断加工多片晶片,并且,在加工出的各个晶片被完全切断、分离之前,使切断线部接近至距离一方的晶片侧几μm~十μm程度,然后,一边对形成的晶片表面进行放电加工一边使切断线部扫描,通过重复该操作,去除晶片表面的加工变质层,提高表面粗糙度,改善晶片表面的平坦度,精加工出与要求尺寸相近的板厚,在该线放电加工装置中,在放电加工中将容易由于加工液流、晶片自重而变动的各个晶片保持在规定位置处,从而各个切断线部和晶片加工表面的极间距离不会变动,由此能够使各个切断线部中的放电加工稳定化,从而得到高品质的晶片。
根据本实施方式,提高来自晶锭的多片晶片的同时切断加工中的加工精度,另外,去除由所述切断加工形成的晶片表面的加工变质层,因此,能够通过1次的晶锭切断加工而得到大量的高品质晶片,该晶片表面粗糙度良好,晶片板厚的变动较少,与最终规格相近。由此,能够降低后面的晶片加工工序的磨削加工、研磨加工中的负担,能够缩短晶片加工所要的总加工时间、减少安排的工序,从而能够实现晶片的低成本化。
但是,本实施方式的线放电加工装置不仅是在同一装置内连续进行一连串的切断加工以及精加工的情况,仅进行切断加工的情况也是有效的。具有移动单元,该移动单元使被加工物相对于切断线部在构成各个切断线部的各根导线的并列方向和与该并列方向成直角的方向上进行相对移动,因此,能够高精度地调整切断面的位置,能够进行维持高精度板厚的切断。另外,在仅进行精加工的情况下,能够与加工变质层厚度等针对各个晶片的条件相对应而进行定位。
实施方式4
下面说明本发明的实施方式4的结构以及动作。在本实施方式所涉及的线放电加工装置中,当分断连接部分时,形成定向平面。在这种情况下,在使用用于形成定向平面的外周未研磨状态的晶锭进行加工的情况下,能够在分断连接部分时形成定向平面。在本实施方式中,其特征在于,具有:第1工序,在该工序中,以从晶锭残留出连接部的方式进行切断,形成切断加工断面;第2工序,在该工序中,使导线向接近该第1工序形成的切断加工断面的方向相对移动,进行精加工;第4工序,在该工序中,在该第2工序之后,在中断的所述半导体晶片的切出的位置处配置所述导线,在与所述导线的切断工序的行进方向正交的方向上进行放电加工的切断,从而从所述被加工物断开,将该断开部分作为定向平面。即,在精加工工序之后,在中断半导体晶片的切出的位置处配置导线3,在与导线的切断工序的行进方向正交的方向上进行放电加工的切断,从所述被加工物断开,将该断开的部分作为定向平面。由此,能够同时实现分断和定向平面的形成。
图14(a)以及(b)是表示实施方式4中的分断时,晶片支撑部12以及被加工物5的位置以及动作的外形图,图(a)是俯视图,(b)是正视图。图15是表示在线放电加工方式的半导体晶片的切断加工之后的平坦化加工以及从半导体晶锭断开出半导体晶片的情况的导线轨迹的说明图。在这种装置中,在利用放电加工法的半导体晶片的切断以及切断面的平坦化的工序中,抑制半导体晶片等的震动,最后一边形成定向平面一边进行分断,因此,防止震动导致的基板厚度、半导体晶片的外形变动等,对于其他的放电加工的切断等,由于使用了与实施方式1相同的结构以及动作,所以省略说明,将在一边形成定向平面一边进行分断的工序中用于抑制半导体晶片的震动的晶片支撑部的结构作为中心进行说明。
在这里,与实施方式1相同,晶片支撑部12由细线束部13和插入支撑部14构成,整体是类似笔的形状,该细线束部13是由直径几十μm、长度大约30mm的细线捆束而成的,该插入支撑部14是使该细线束部13易于插入被加工物5即半导体晶锭的切断沟槽部分的柄,构成细线束部13的细线柔软性较高,并且,是具有不会由于自重而变形的程度的强度的非导电性材料,可以将尼龙、丙烯树脂等树脂作为原料,加工成毛状而进行使用。
图15(a)~(d)是表示线放电加工方式的半导体晶片的切断加工、平坦化加工以及分断加工中的切断线部CL的导线3的轨迹的说明图,示出了切断部分的被加工物5的断面。另外,黑圈等表示切断线部CL的导线3的断面。
向切断线部CL的导线3施加脉冲电压,切断至被加工物5的中途,在距离完全切断残留几mm的位置处,暂时中断切断工序,然后,向切断线部CL的导线3施加脉冲电压,并向一侧的切断加工断面方向接近至几μm~10μm程度,然后在放电状态下使导线3向上方扫描。此时的放电加工条件比切断工序的放电加工条件稍弱。具体地说,在本实施方式中,将脉冲电压设为切断工序的脉冲电压的一半即50V。通过重复该操作(图15(a)),能够去除切断加工断面的加工变质层,能够使断面变平坦(图15(b))。
如上所述,通过一边产生放电一边使导线3多次扫描,能够逐渐去除在切断时形成的加工变质层的凹凸,从而得到平坦的切断面,由于中断切断工序而维持切断中途的半导体晶片安装在装置内的状态,直接利用在切断中使用的导线扫描切断面而进行切断面的平坦化处理,因此,在进行在平坦化加工时,不需要对半导体晶片的加工面进行表面方位的定位等位置调整,能够缩短制造工序,从而能够以较高的生产率得到良好特性的半导体晶片。
而且,在切断面的平坦化工序结束之后,使用放电加工法,将与被加工物5即半导体晶锭连接的部分断开。首先,再次将导线3返回至中断切断工序的位置处,在对导线3设置与切断相同的放电条件之后,使被加工物5在图14(b)的纸面的垂直方向上移动,同时切断半导体晶锭和半导体晶片。
由此,如图15(c)所示,沿定向平面使导线3行进,施加比切断时大的放电加工能量,从而在短时间内进行切断。图15(d)是表示分断时的状态的图。
通过上述工序,中断切断被加工物5即半导体晶锭的工序,通过切断线部CL的导线3,在比切断面的切断时的放电加工条件弱的条件下进行平坦化之后,再次将导线返回中断位置处,在形成定向平面的同时切断连接部。在本实施方式中,能够不附加另外工序,容易地形成定向平面,能够将晶片支撑部12的细线束部13插入半导体晶片之间,抑制震动,因此,能够得到没有震动导致半导体晶片的基板厚度波动的、良好的半导体晶片。
工业实用性
如上所述,本发明所涉及的线放电加工装置以及半导体晶片的制造方法对从晶锭形成半导体晶片的半导体装置的制造是有效的,特别是对提高生产率有效,并且,对下述晶片的形成有效,即,高价并且易于翘曲、变形、薄型的硅晶片或者化合物半导体晶片,特别是碳化硅、氮化镓等硬度较高、加工性较差的材料晶片。
标号的说明
1a主导向辊,1b主导向辊,1c主导向辊,1d主导向辊,2抽线轴,3导线,CL切断线部,PS并列线部,4卷线轴,5被加工物,6a、6b供电件单元,7a、7b减震导向辊,8(8a、8b)喷嘴,9晶片并列方向移动台,10升降台,11加工电源单元,12晶片支撑部,13细线束部,14插入支撑部,15晶片支撑部台,15a、15b切断加工时晶片支撑部,16a、16b精加工时晶片支撑部,17滚动辊,18a,18b晶片支撑部插入控制板,19a、19b支柱,20底座,21导向轴,22弹簧,23切断线部的轨迹,K供电件,GR加工沟槽。
Claims (16)
1.一种线放电加工装置,其特征在于,具有:
一对导向辊,它们隔开间隔而平行配设;
1根导线,其以一定的间距分离并多圈卷绕在所述一对导向辊之间,从而在所述一对导向辊之间形成并列线部,随着所述导向辊的转动而行进;
一对减震导向辊,它们设置在所述一对导向辊之间,与所述并列线部从动接触,形成多个减震的切断线部;
多个供电件,它们分别向所述多个切断线部供电;以及
移动单元,其使被加工物在构成所述切断线部的各根导线的并列方向上以及与构成所述切断线部的各根导线的并列方向成直角的方向上,相对于所述切断线部进行相对移动,以使得所述切断线部的导线向由所述切断线部的导线切断而形成的一对切断面中的某一方比另一方更接近,
该线放电加工装置构成为,通过在放电加工状态下扫描所述某一方的切断面,同时对所述切断面进行精加工。
2.根据权利要求1所述的线放电加工装置,其特征在于,具有:
切断加工时晶片支撑部,其在切断加工时支撑所述晶片;以及
精加工时晶片支撑部,其在精加工时支撑所述晶片,
具有下述功能,即,通过所述多个切断线部的放电加工,使从所述被加工物切出的多个晶片不完全分离,从而在多个晶片的一部分与所述被加工物成为一体的状态下残留连接部分,在完成所述精加工之后,切断所述连接部分。
3.根据权利要求2所述的线放电加工装置,其特征在于,构成为,
所述精加工时晶片支撑部构成为,所述切断线部一边进行放电加工,一边多次重复扫描晶片表面。
4.根据权利要求2或3所述的线放电加工装置,其特征在于,构成为,
具有晶片支撑部插入控制板,其控制所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部相对于所述被加工物进行接近、远离的动作,
所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部与所述切断线部的张紧架设方向平行,并且,配设在所述被加工物的两侧,与所述切断线部的张紧架设方向大致平行地移动。
5.根据权利要求2或3所述的线放电加工装置,其特征在于,
所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部由插入部、插入支撑部和滚动辊构成,该插入部插入由切断加工形成的、作为晶片间区域的加工沟槽,从而保持晶片间隔,该插入支撑部保持所述插入部,该滚动辊与所述插入支撑部连接,
通过所述滚动辊沿所述晶片支撑部插入控制板的表面形状转动,控制所述插入部向形成在所述被加工物上的所述加工沟槽内的插入量。
6.根据权利要求5所述的线放电加工装置,其特征在于,构成为,
所述插入部是将细线形成束状的细线束部,
所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部配置在所述被加工物的两侧,对所述被加工物的外形表面,从所述切断线部的张紧架设方向大致平行地进行按压,将所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部的所述细线束部插入在被加工物上形成的各个加工沟槽,从而保持所述晶片,防止所述晶片的震动。
7.根据权利要求4所述的线放电加工装置,其特征在于,
所述晶片支撑部插入控制板的表面形状是与所述被加工物的外形形状相似的形状。
8.根据权利要求5所述的线放电加工装置,其特征在于,
所述晶片支撑部插入控制板的表面形状是与所述被加工物的外形形状相似的形状。
9.根据权利要求4所述的线放电加工装置,其特征在于,
所述晶片支撑部插入控制板相对于所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部,在与构成所述切断线部的各根导线的并列方向成直角的方向上进行相对移动。
10.根据权利要求5所述的线放电加工装置,其特征在于,
所述晶片支撑部插入控制板相对于所述切断加工时晶片支撑部以及所述精加工时晶片支撑部,在与构成所述切断线部的各根导线的并列方向成直角的方向上进行相对移动。
11.一种半导体晶片的制造方法,该制造方法使用线放电加工装置,该线放电加工装置具有:
多个导向辊,它们隔开间隔而平行配设;
1根导线,其以一定的间距分离并卷挂在多个所述导向辊之间,随着在所述多个导向辊内的一对所述导向辊之间形成切断线部的所述导向辊的转动而行进;
供电件,其向所述切断线部的导线供电;以及
移动单元,其使被加工物在构成所述切断线部的各根导线的并列方向上以及与构成所述切断线部的各根导线的并列方向成直角的方向上,相对于所述切断线部进行相对移动,以使得所述切断线部的导线向由所述切断线部的导线切断而形成的一对切断面中的某一方比另一方更接近,
该半导体晶片的制造方法的特征在于,具有:
第1工序,在该工序中,通过所述切断线部进行被加工物的切断,从所述被加工物切除多片晶片;以及
第2工序,在该工序中,使所述切断线部的导线向使用所述切断线部的导线、在所述第1工序中切断而形成的一对切断面中的某一方比另一方更接近,在对所述切断面进行放电加工的状态下进行扫描。
12.根据权利要求11所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,
所述第1工序包含下述工序,即,通过所述切断线部进行被加工物的切断,在一部分与所述被加工物连接的状态下,中断从所述被加工物切出半导体晶片,
在所述第2工序中,使用所述切断线部的导线,在对由所述第1工序切断出的切断面进行放电加工的状态下,进行扫描。
13.根据权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,多次进行所述第2工序。
14.根据权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,
在所述第2工序之后,进行第3工序,在该第3工序中,在中断所述半导体晶片的切出的位置处配置所述导线,一边进行放电加工,一边在利用所述导线切断的间隙的厚度方向上往返,同时继续中断的切出工序。
15.根据权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,
在所述第2工序之后,进行第4工序,在该第4工序中,在中断所述半导体晶片的切出的位置处配置所述导线,在与所述导线的切断工序的行进方向正交的方向上,利用放电加工进行切断,从而使所述半导体晶片从所述被加工物断开,将该断开部分作为定向平面。
16.根据权利要求11或12所述的半导体晶片的制造方法,其特征在于,
所述被加工物是半导体晶锭,该半导体晶锭的成分为碳化物或者氮化物中的至少一方。
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