JP2010120214A - 導電性セラミックスの板状体製造装置及び導電性セラミックスの板状体製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インゴットの一端面が固定された状態で、インゴットの他端面が一端面に対して傾いている場合であっても、切断して得られる板状体の破損を抑制でき、高品質の板状体を製造できる導電性セラミックスの板状体製造装置、及び、導電性セラミックスの板状体製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る装置１００は、インゴット１０の一端面１１が取り付けられる取付ベース１１０と、他端面１２側に配設され、取付ベース１１０に向かって移動する移動ベース１２０と、他端面１２と移動ベース１２０との間に配設され、他端面１２を取付ベース１１０側に向けて保持する保持機構１３０と、移動ベース１２０と保持機構１３０とを連結するとともに、保持機構１３０の傾きを変更する連結機構１４０と、保持機構１３０が他端面１２に密着した状態で、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定する固定機構１５０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ワイヤーを用いて柱状のインゴットを切断することによって、導電性セラミックスからなる板状体を製造する導電性セラミックスの板状体製造装置、及び、導電性セラミックスの板状体製造方法に関する。

従来から、導電性セラミックスからなる円柱状のインゴットを切断することによって、導電性セラミックスからなるウェハ（板状体）を製造する装置（以下、導電性セラミックスの板状体製造装置）が知られている。

このような導電性セラミックスの板状体製造装置では、インゴットに放電加工を施す放電ワイヤーを用いてインゴットを切断することが一般的である。例えば、インゴットの一端面が取付ベース取り付けられた状態で、インゴットの他端面に吸着する吸着面部が設けられた吸着機構を有する装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、放電ワイヤーは、他端面からウェハの所望の厚みの部分において、一端面と略平行（すなわち、インゴット径方向）に移動する。これにより、インゴットが切断されて、板状のウェハが製造される。
特開２０００−２２５６００号公報（第３−５頁、第１，２図）

しかしながら、上述した従来の導電性セラミックスの板状体製造装置には、次のような問題があった。すなわち、インゴットの他端面がインゴット径方向に対して傾いていると、インゴット径方向と略平行に配設される吸着面部がインゴットの他端面にうまく吸着できないことがあった。このため、切断されて得られるウェハに割れや欠けなどの破損が生じ、高品質のウェハを製造できないとういう問題があった。

そこで、本発明は、インゴットの一端面が取付ベース取り付けられた状態で、インゴットの他端面が一端面に対して傾いている場合であっても、切断して得られる板状体の破損を抑制でき、高品質の板状体を製造できる導電性セラミックスの板状体製造装置、及び、導電性セラミックスの板状体製造方法の提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、一端面（一端面１１）と、前記一端面に向かい合う他端面（他端面１２）とを有する柱状のインゴット（インゴット１０）を、放電ワイヤー（放電ワイヤー１６１）を用いて前記一端面と略平行（例えば、切断方向ｂ）に切断することによって、導電性セラミックスからなる板状体（ウェハ２０）を製造する導電性セラミックスの板状体製造装置（ウェハ製造装置１００）であって、前記一端面が取り付けられる取付ベース（取付ベース１１０）と、前記他端面側に配設され、前記取付ベースに向かって移動する移動ベース（移動ベース１２０）と、前記他端面と前記移動ベースとの間に配設され、前記他端面を前記取付ベース側に向けて保持する保持機構（保持機構１３０）と、前記移動ベースと前記保持機構とを連結するとともに、前記保持機構の傾きを変更する連結機構（連結機構１４０）と、前記保持機構が前記他端面に密着した状態で、前記取付ベースに対して前記移動ベースを固定する固定機構（固定機構１５０）とを備えることを要旨とする。

かかる特徴よれば、他端面の傾きに応じて保持機構の傾きが変更され、かつ、保持機構が他端面に密着した状態で取付ベースに対して移動ベースが固定されることによって、保持機構が他端面全面を確実に保持できる。このため、他端面全体が均一に保持され、他端面に加わる応力のバラツキを抑制できる。従って、他端面が一端面に対して傾いている場合であっても、切断されて得られる板状体に割れや欠けなどの破損を抑制でき、高品質の板状体を製造できる。特に、より薄い板状体を製造する際に、割れや欠けなどの破損を抑制できるため、高品質の薄い板状体を製造する場合に有効となる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記連結機構は、前記保持機構に固定され、前記移動ベースに向かって延びる棒状部（棒状部１４１）と、前記棒状部における前記移動ベース側の端部に固定される球状部（球状部１４２）と、前記移動ベースに固定され、前記球状部を回動可能に支持する支持部（支持部１４３）とを有することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は２の特徴に係り、前記保持機構は、前記他端面に密着する密着部（例えば、吸着部１３１）を有することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記インゴットは、円柱状に形成され、前記保持機構は、前記他端面の外縁と略同一の外径を有する環状部（環状部１３２）と、前記環状部の外縁から前記環状部の中心部分まで延び、前記環状部を支える支え部（支え部１３３）とを備え、前記連結機構は、前記中心部分に設けられることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、一端面と、前記一端面に向かい合う他端面とを有する柱状のインゴットを前記一端面と略平行に切断することによって、導電性セラミックスからなる板状体を製造する導電性セラミックスの板状体製造方法であって、導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる取付ベースに前記一端面を取り付けるステップ（インゴット取付工程）と、前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられ、前記取付ベースに向かって移動する移動ベースと前記他端面との間で、保持機構によって前記他端面を前記取付ベース側に向けて保持するステップ（インゴット保持工程）と、前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる固定機構によって、保持機構が前記他端面に密着した状態で前記取付ベースに対して前記移動ベースを固定するステップ（保持機構固定工程）と、前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる放電ワイヤーによって、前記保持機構が前記他端面に密着した状態で前記一端面と略平行に前記インゴットを切断するステップ（インゴット切断工程）と、切断して得られた前記板状体を前記インゴットと前記保持機構との間から取り出すステップ（ウェハ２０取出工程）とを備えることを要旨とする。

本発明によれば、インゴットの一端面が固定された状態で、インゴットの他端面が一端面に対して傾いている場合であっても、切断して得られる板状体の破損を抑制でき、高品質の板状体を製造できる導電性セラミックスの板状体製造装置、及び、導電性セラミックスの板状体製造方法を提供することができる。

以下において、本発明に係る導電性セラミックスの板状体製造装置（以下、ウェハ製造装置１００）及び導電性セラミックスの板状体製造方法（以下、ウェハ製造方法）の実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）ウェハ製造装置１００の構成、（２）ウェハ製造方法、（３）作用・効果、（４）その他の実施形態について、説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）ウェハ製造装置１００の構成
まず、本実施形態に係るウェハ製造装置１００の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す斜視図である。図２及び図３は、本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す上面図（図１のＡ矢視図）である。図４は、本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す正面図（図１のＢ矢視図）である。

ウェハ製造装置１００は、導電性セラミックスからなるインゴット１０を切断することによって、導電性セラミックスからなる板状のウェハ２０（板状体）を製造する。なお、インゴット１０は、炭化ケイ素を含む導電性セラミックスの焼結体である。インゴット１０は、一端面１１と、一端面１１に向かい合う他端面１２とを有する円柱状に形成されている。

図１〜図４に示すように、ウェハ製造装置１００は、取付ベース１１０と、移動ベース１２０と、保持機構１３０と、連結機構１４０と、固定機構１５０と、放電部１６０とを備えている。

（１−１）取付ベース
取付ベース１１０は、インゴット１０の一端面１１側に配設されている。取付ベース１１０には、インゴット１０の一端面１１が取り付けられる。例えば、取付ベース１１０には、接着剤（例えば、導電性接着剤や熱可塑性接着剤）や吸盤などによってインゴット１０の一端面１１が取り付けられる。

なお、取付ベース１１０には、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を略平行に支持するスライド支持棒１７０が貫通している。

（１−２）移動ベース
移動ベース１２０は、インゴット１０の他端面１２側に配設されている。移動ベース１２０は、取付ベース１１０（移動方向ａ）に向かって移動する。移動ベース１２０には、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を移動せるスライド支持棒１７０が固定される。つまり、移動ベース１２０に固定されるスライド支持棒１７０は、取付ベース１１０、及び取付ベース１１０に設置されたリニアブッシュ１８０を介して壁面２００に貫通することによって移動ベース１２０を取付ベース１１０側にスライドさせる。

（１−３）保持機構
保持機構１３０は、インゴット１０の他端面１２と移動ベース１２０との間に配設されている。保持機構１３０は、インゴット１０の他端面１２を取付ベース１１０側に向けて均一に保持する。

保持機構１３０は、インゴット１０の他端面１２に吸着する吸着部１３１（密着部）と、インゴット１０の他端面１２の外縁と略同一の外径を有する円盤状の環状部１３２と、環状部１３２の外縁から環状部１３２の中心部分まで延び、環状部１３２を支える支え部１３３とを有する。

吸着部１３１は、互いに等間隔（例えば、１２０度間隔）に配列される３つの吸着部１３１によって構成される（図４参照）。吸着部１３１は、環状部１３２と支え部１３３との連続部分に設けられている。吸着部１３１は、気体が流通する配管１９１を介して、配管１９１内の気体を吸引する吸引ボックス１９０（図１参照）に連結されている。

（１−４）連結機構
連結機構１４０は、移動ベース１２０と保持機構１３０とを連結する。連結機構１４０は、保持機構１３０の傾き、すなわち、環状部１３２及び支え部１３３の傾きを変更する。連結機構１４０は、環状部１３２の中心部分に設けられる。

連結機構１４０は、保持機構１３０に固定され、移動ベース１２０に向かって延びる棒状部１４１と、棒状部１４１における移動ベース１２０側の端部に固定される球状部１４２と、移動ベース１２０に固定され、球状部１４２を回動可能に支持する支持部１４３とを有する。すなわち、連結機構１４０は、ボールジョイントによって構成される。

（１−５）固定機構
固定機構１５０は、取付ベース１１０に設置されたリニアブッシュ１８０と連結される。例えば、固定機構１５０は、リニアブッシュ１８０を貫通し、スライド支持棒１７０と当接する止めネジによって構成される。

固定機構１５０は、インゴット１０の他端面１２の傾きに応じて保持機構１３０の傾きが変更され、かつ、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で、リニアブッシュ１８０を介してスライド支持棒１７０を固定する。従って、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０が固定される。つまり、固定機構１５０は、リニアブッシュ１８０を介してスライド支持棒１７０を固定することによって、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定する。

例えば、固定機構１５０は、インゴット１０の他端面１２が傾いている場合（図２参照）には、連結機構１４０により保持機構１３０の傾きが変更され、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定する。一方、固定機構１５０は、インゴット１０の他端面１２が傾いていない場合（図３参照）には、連結機構１４０により保持機構１３０の傾きがない状態で、かつ保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定する。

（１−６）放電部
放電部１６０は、インゴット１０をインゴット１０の一端面１１側と略平行に切断する。なお、以下において、放電部１６０がインゴット１０を切断する方向を「切断方向ｂ」とする。放電部１６０は、放電加工を施す放電ワイヤー１６１と、放電ワイヤー１６１を保持しながら、放電ワイヤー１６１を切断方向ｂに移動させるガイド１６２とを有する。

放電ワイヤー１６１は、黄銅線や被覆線等の細いワイヤーによって構成される。ガイド１６２は、放電ワイヤー１６１の一端を保持する第１ガイド部１６２Ａと、放電ワイヤー１６１の他端を保持する第２ガイド部１６２Ｂとを有する。

第１ガイド部１６２Ａ及び第２ガイド部１６２Ｂは、放電ワイヤー１６１を張った状態で、切断方向ｂに移動する。第１ガイド部１６２Ａ及び第２ガイド部１６２Ｂは、放電ワイヤー１６１に水等の絶縁性の液体を噴射する。

（２）ウェハ製造方法
次に、本実施形態に係るウェハ製造方法について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係るウェハ製造方法を示すフロー図である。

図５に示すように、ウェハ製造方法には、インゴット取付工程と、インゴット保持工程と、保持機構固定工程と、インゴット切断工程と、ウェハ取出工程とが含まれる。

（２−１）インゴット取付工程
ステップ１０のインゴット取付工程では、上述した取付ベース１１０にインゴット１０の一端面１１を取り付ける。つまり、取付ベース１１０には、接着剤（例えば、導電性接着剤や熱可塑性接着剤）や吸盤などによってインゴット１０の一端面１１が取り付けられる。

（２−２）インゴット保持工程
ステップ２０のインゴット保持工程では、上述した保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２を取付ベース１１０側に向けて保持する。つまり、保持機構１３０は、連結機構１４０が保持機構１３０の傾きを変更された状態で、インゴット１０の他端面１２を取付ベース１１０側に向けて均一に保持する。

（２−３）保持機構固定工程
ステップ３０の保持機構固定工程では、上述した固定機構１５０によって、保持機構１３０（環状部１３２及び支え部１３３）がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定する。つまり、固定機構１５０は、インゴット１０の他端面１２の傾きに応じて保持機構１３０の傾きが変更され、かつ、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で、リニアブッシュ１８０を介してスライド支持棒１７０を固定する。従って、取付ベース１１０に対して移動ベース１２０が固定される。

（２−４）インゴット切断工程
ステップ４０のインゴット切断工程では、上述した放電部１６０（放電ワイヤー１６１）によって、インゴット１０の他端面１２に保持機構１３０が密着した状態で、切断方向ｂに沿ってインゴット１０を切断する。つまり、放電部１６０は、放電ワイヤー１６１を切断方向ｂに移動させることによって、インゴット１０を切断する。

（２−５）ウェハ取出工程
ステップ５０のウェハ取出工程では、切断して得られたウェハ２０をインゴット１０と保持機構１３０との間から取り出す。これにより、ウェハ２０が製造される。

（３）作用・効果
上述した実施形態では、インゴット１０の他端面１２の傾きに応じて保持機構１３０の傾きが変更され、かつ、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で取付ベース１１０に対して移動ベース１２０が固定されることによって、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２全面を確実に保持できる。このため、インゴット１０の他端面１２全体が均一に保持され、インゴット１０の他端面１２に加わる応力のバラツキを抑制できる。従って、インゴット１０の他端面１２が一端面１１に対して傾いている場合であっても、切断されて得られるウェハ２０に割れや欠けなどの破損を抑制でき、高品質のウェハ２０を製造できる。特に、より薄いウェハ２０を製造する際に、割れや欠けなどの破損を抑制できるため、高品質の薄いウェハ２０を製造する場合に有効となる。

実施形態では、連結機構１４０が、棒状部１４１と、球状部１４２と、支持部１４３とを有する（ボールジョイントを構成する）ことによって、球状部１４２の回動範囲内で保持機構１３０を支持しつつ、保持機構１３０の傾きを変更できる。

実施形態では、吸着部１３１がインゴット１０の他端面１２に吸着することによって、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２全面に均一に保持され（すなわち、密着され）、ガイド１６２からの噴射される液体の噴射圧が高い場合であっても、ウェハ２０が変形することなく、断されて得られるウェハ２０に割れや欠けなどの破損を抑制しつつ、高品質のウェハ２０やより薄いウェハ２０等が製造され、特に、ウェハ２０より薄く切断できる。

（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。インゴット１０は、円柱状に形成されているものとして説明したが、大きさや、形状、構造等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、インゴット１０は、切断方向ｂの断面が三角形や四角形等の多角形である柱状（棒状）や板状であってもよい。この場合、環状部１３２は、インゴット１０の切断方向ｂの断面と略同一の形状を有することが好ましい。

吸着部１３１（密着部）は、インゴット１０の他端面１２に吸着するものとして説明したが、特に制限はなく、インゴット１０の他端面１２に密着できるものであればよい。例えば、吸着部１３１の代わりに、接着材や粘着材などによってインゴット１０の他端面１２に密着してもよい。なお、環状部１３２自体がインゴット１０の他端面１２に密着してもよいことは勿論である。

連結機構１４０が、ボールジョイントによって構成されるものとして説明したが、特に制限はなく、例えば、複数のバネ部材によって構成されていてもよい。この場合、複数のバネ部材は、環状部１３２の中心部分に設けられるよりも、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２全面を押さえ付けるように、環状部１３２に設けられることが好ましい。

固定機構１５０は、、リニアブッシュ１８０を介して取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定するものとして説明したが、特に制限はなく、保持機構１３０がインゴット１０の他端面１２に密着した状態で取付ベース１１０に対して移動ベース１２０を固定できるものであればよい。なお、固定機構１５０は、止めネジによって構成されるものとして説明したが、特に制限はないことは勿論である。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す斜視図である。 本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す上面図（図１のＡ矢視図）である（その１）。 本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す上面図（図１のＡ矢視図）である（その２）。 本実施形態に係るウェハ製造装置１００を示す正面図（図１のＢ矢視図）である。 本実施形態に係るウェハ製造方法を示すフロー図である。

符号の説明

１０…インゴット、１１…一端面、１２…他端面、２０…ウェハ（板状体）、１００…ウェハ製造装置（導電性セラミックスの板状体製造装置）、１１０…取付ベース、１２０…移動ベース、１３０…保持機構、１３１…吸着部（密着部）、１３２…環状部、１３３…支え部、１４０…連結機構、１４１…棒状部、１４２…球状部、１４３…支持部、１５０…固定機構、１６０…放電部、１６１…放電ワイヤー、１６２…ガイド、１６２Ａ…第１ガイド部、１６２Ｂ…第２ガイド部、１７０…スライド支持棒、１８０…リニアブッシュ、１９０…吸引ボックス、１９１…配管、２００…壁面

Claims (5)

1. 一端面と、前記一端面に向かい合う他端面とを有する柱状のインゴットを、放電ワイヤーを用いて前記一端面と略平行に切断することによって、導電性セラミックスからなる板状体を製造する導電性セラミックスの板状体製造装置であって、
   前記一端面が取り付けられる取付ベースと、
   前記他端面側に配設され、前記取付ベースに向かって移動する移動ベースと、
   前記他端面と前記移動ベースとの間に配設され、前記他端面を前記取付ベース側に向けて保持する保持機構と、
   前記移動ベースと前記保持機構とを連結するとともに、前記保持機構の傾きを変更する連結機構と、
   前記保持機構が前記他端面に密着した状態で、前記取付ベースに対して前記移動ベースを固定する固定機構と
   を備える導電性セラミックスの板状体製造装置。
2. 前記連結機構は、
   前記保持機構に固定され、前記移動ベースに向かって延びる棒状部と、
   前記棒状部における前記移動ベース側の端部に固定される球状部と、
   前記移動ベースに固定され、前記球状部を回動可能に支持する支持部と
   を有する請求項１に記載の導電性セラミックスの板状体製造装置。
3. 前記保持機構は、前記他端面に密着する密着部を有する請求項１又は２に記載の導電性セラミックスの板状体製造装置。
4. 前記インゴットは、円柱状に形成され、
   前記保持機構は、
   前記他端面の外縁と略同一の外径を有する環状部と、
   前記環状部の外縁から前記環状部の中心部分まで延び、前記環状部を支える支え部と
   を備え、
   前記連結機構は、前記中心部分に設けられる請求項１乃至３の何れか一項に記載の導電性セラミックスの板状体製造装置。
5. 一端面と、前記一端面に向かい合う他端面とを有する柱状のインゴットを前記一端面と略平行に切断することによって、導電性セラミックスからなる板状体を製造する導電性セラミックスの板状体製造方法であって、
   導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる取付ベースに前記一端面を取り付けるステップと、
   前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられ、前記取付ベースに向かって移動する移動ベースと前記他端面との間で、保持機構によって前記他端面を前記取付ベース側に向けて保持するステップと、
   前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる固定機構によって、保持機構が前記他端面に密着した状態で前記取付ベースに対して前記移動ベースを固定するステップと、
   前記導電性セラミックスの板状体製造装置に設けられる放電ワイヤーによって、前記保持機構が前記他端面に密着した状態で前記一端面と略平行に前記インゴットを切断するステップと、
   切断して得られた前記板状体を前記インゴットと前記保持機構との間から取り出すステップと
   を備える導電性セラミックスの板状体製造方法。

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