JP2531431B2 - ラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズル - Google Patents

ラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズル

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JP2531431B2
JP2531431B2 JP9817093A JP9817093A JP2531431B2 JP 2531431 B2 JP2531431 B2 JP 2531431B2 JP 9817093 A JP9817093 A JP 9817093A JP 9817093 A JP9817093 A JP 9817093A JP 2531431 B2 JP2531431 B2 JP 2531431B2
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gas
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gas supply
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道夫 古山
健 吉田
義巳 城野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラジカル(遊離基)反
応を利用して、例えば、半導体デバイス製造用シリコン
単結晶やゲルマニウム単結晶、ガリウム−ひ素化合物、
或いは通常の機械的方法では切断が困難なセラミック
ス、ガラスなどの比較的厚肉の材料を精度よく切断する
のに適した精密加工装置に用いられるガス供給ノズルに
関する。
【0002】
【従来の技術】シリコン単結晶等の切断には、従来、ダ
イヤモンドホイールによる機械的切断方法が採用されて
いるが、この方法による切断では、表面に塑性加工層の
残留、微細クラックが発生することに起因する品質低下
を生じ、製造されたウェハーの歩留り低下の原因となっ
ている。
【0003】このような問題点を解消するために、ラジ
カル反応を利用した精密加工方法が提案されている(特
開平1−125829号公報)。このラジカル反応によ
る精密加工方法は、反応ガスの雰囲気中に配した被加工
物近傍で、放電又はレーザ光励起により反応ガスを活性
化させてラジカルを生成し、該ラジカルと被加工物の構
成原子又は分子とをラジカル反応させて被加工物を加工
するものである。
【0004】そして、上記の公開公報には、加工方法の
一例として、ワイヤ供給用ボビンに巻かれたワイヤ電極
をワイヤ引取りボビンに巻き取りながら該ワイヤ電極に
電圧を印加し、ワイヤ電極と被切断物間に放電を発生さ
せて反応ガスを活性化させ、該反応ガスによりラジカル
を生成して該ラジカルと被切断物の構成原子又は分子と
をラジカル反応させ、被切断物をワイヤ電極に対して該
ワイヤ電極を横切る方向に相対的に移動させて被切断物
を切断するラジカル反応による精密切断方法が開示され
ている。
【0005】ところが、上記の開示技術では、薄い被切
断物をその厚さ方向に切り込んで切断するのであれば、
切断溝が深くならないためチャンバ内にある反応ガスに
よりラジカル反応を継続してこれを切断することができ
るが、厚さの厚い被切断物を狭い切断幅で切断する場
合、切断溝の溝底への反応ガスの供給が不十分になりや
すい上、反応生成物が溝底から除去されず、プラズマが
消滅するおそれがあるため、厚肉の被切断物を円滑に切
断することができない。
【0006】そこで、本発明の出願人は、厚さが1mm
程度、幅が10〜60mm程度、長さが100〜450
mm程度の非常に薄い板状のガス供給ノズルを開発し
た。この新しいガス供給ノズルによれば、ノズルを切断
溝に入れて溝底に反応ガスを的確に供給し、シリコン単
結晶等を切断することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、新しく開発
した上記のガス供給ノズルは、切断溝の長さが比較的長
くなるシリコン単結晶などの被切断物の場合、切断部分
に反応ガスを効率よく供給して能率的に切断することが
できるが、薄い被切断物を紙切りのように、すなわち、
ガス供給ノズルのガス噴出口を被切断物の端縁面に向け
かつノズルの板面を被切断物の表面に交差する状態で、
ガス供給ノズルを上記表面に沿う方向に移動させて切断
するような場合、切断溝の長さ(被切断物の厚さに相当
する。)が非常に短くて反応ガスを切断溝に留滞させる
抵抗が全くなくなり、反応ガスが切断溝の外に飛散する
ため、切断部分に反応ガスを効率よく供給して被切断物
を円滑に切断することができない。ワイヤ電極がガス供
給ノズルと切断溝底との間にあって反応ガスの切断部分
への供給を阻害するので、一層、反応ガスが溝の外へ飛
散するようになる。
【0008】本発明は、薄い被加工物を紙切りのように
切断する場合に、加工部分に反応ガスを効率よく的確に
供給することができるラジカル反応式精密加工装置のガ
ス供給ノズルを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1のラジカル反応式精密加工装置のガス供
給ノズルは、ノズル本体に、ワイヤ電極がその長手方向
に移動する透孔と、該透孔に反応ガスを流す流通孔とを
形成し、上記透孔の一方の開口端を、被加工物の加工部
分に反応ガスを噴出するガス噴出口とした構成とした。
【0010】また、請求項2の発明は、ノズル本体に、
ワイヤ電極がその長手方向に移動する透孔と、該透孔に
反応ガスを流す流通孔とを形成し、上記透孔の両方の開
口端を、被加工物の加工部分に反応ガスを噴出するガス
噴出口とした構成とした。
【0011】また請求項3の発明は、請求項1の発明に
おいて、ガス噴出口と反対側の透孔に反応ガスの漏洩を
防ぐシール部材を設けた構成とした。
【0012】更に、請求項4の発明は、請求項1,2又
は3の発明において、ノズル本体の透孔部分を透明とし
た構成とした。
【0013】
【作用】請求項1と請求項2のガス供給ノズルにおいて
は、反応ガスは透孔を通ってガス噴出口からワイヤ電極
と同軸的にワイヤ電極に沿って切断溝の長さ方向、すな
わち、薄い被加工物の厚さ方向に噴出される。したがっ
て、反応ガスはワイヤ電極によって流れを阻害されるこ
となく、効率的かつ的確に加工部分に供給されるように
なる。
【0014】請求項2の発明においては、ノズル本体
の、ワイヤ電極の長手方向における前後に並ぶ二つの被
加工物に反応ガスを供給することができる。また請求項
3の発明においては、流通孔から透孔に流された反応ガ
スの全量を一つのガス噴出口から噴出させて切断溝に供
給することができる。請求項4のガス供給ノズルによれ
ば、透孔内のワイヤ電極の上下方向の位置等を容易に調
整することができ、ワイヤ周りからのガス流量を均一に
することが可能となる。
【0015】
【実施例】図1ないし図3は本発明に係るラジカル反応
式精密加工装置のガス供給ノズルの一実施例を示す。こ
れらの図において符号1はノズル本体である。ノズル本
体1はセラミックス又はプラスチックス等の絶縁材料で
製作されている。ノズル本体1の下部には断面円形の透
孔1aが水平かつ直線状に形成され、また中央部には直
線状の流通孔1bが透孔1aに対して垂直に形成されて
いる。流通孔1bは透孔1aに連通されており、流通孔
1bの中心線を中心に左右対称となっている。
【0016】ノズル本体1の上端部には接続金具2が取
り付けられている。接続金具2はパイプ3を流通孔1b
に接続するものであり、塩素系やフッ素系等の反応ガス
はガス供給源(図示せず)からパイプ3を通して流通孔
1bに送られる構成とされている。透孔1aの直径は、
被加工物Mの切断に使用されるワイヤ電極Wの直径より
も僅かに大きくされ、ワイヤ電極Wは透孔1aを通って
その長手方向に移動する。
【0017】透孔1aの被加工物M側(図1の場合は、
ワイヤ電極Wの出口側)の開口端がガス噴出口1cとさ
れ、被加工物Mの加工部分に反応ガスを噴出する。被加
工物Mは肉厚の小さい平板状をしており、その平板面M
1,M2がワイヤ電極Wの長さ方向に直交もしくは略直交
するように配置されている。
【0018】上記の構成とされた本発明のガス供給ノズ
ルAを使用するラジカル反応式精密加工装置の一例を図
4を参照して説明する。
【0019】台車11の上に加工室12が設けられ、該
加工室12内には、ワイヤ電極Wの供給機構13と、ワ
イヤ電極Wの引取り機構14、被加工物Mの支持機構1
5、給電機構16、及び本ガス供給ノズルA等が設けら
れている。
【0020】ワイヤ電極Wの供給機構13は、ワイヤ電
極Wが巻かれているワイヤ供給用ボビン17と、ワイヤ
電極Wを案内する案内ローラ18とを有する。また、ワ
イヤ電極Wの引取り機構14は、ワイヤ電極Wの案内ロ
ーラ19と、ワイヤ電極Wを引き取るワイヤ引取り用ボ
ビン20、及びこのボビン20を回転駆動する駆動モー
タ(図示せず)とを有する。支持機構15は被加工物M
を支持するものであり、切断の進行にしたがって被加工
物Mを自動的に、或いは手動で徐々に上昇させる構成と
されている。
【0021】給電機構16は、二つの給電ブラシ22,
23を主体とする。給電ブラシ22,23は被加工物M
の前後(図4では左右)に配設され、ワイヤ電極Wに給
電する。ワイヤ電極Wはガス供給ノズルAの透孔1aに
挿通されていることは前に述べた通りである。
【0022】次に本発明に係るラジカル反応式精密加工
装置のガス供給ノズルAの作用を説明する。
【0023】ワイヤ供給用ボビン17に巻かれたワイヤ
電極Wを、案内ローラ18、給電ブラシ22、本ガス供
給ノズルA、給電ブラシ23、案内ローラ19を経てワ
イヤ引取り用ボビン20に巻き取りながら、これに電圧
を印加し、またパイプ3を通じてガス供給ノズルAに反
応ガスを送る。
【0024】そして、被加工物Mの端縁M3 にワイヤ電
極Wを対面させた後支持機構15により上記被加工物M
に上昇送り移動を与える。これにより被加工物Mは、そ
の端縁M3 の方向より切込み溝mが形成されて行き、平
板面M1,M2に直交もしくは略直交する切断加工(紙切
りのような切断加工)が行われる。反応ガスは、流通孔
1bから透孔1aに流れ、ガス噴出口1cから被加工物
Mに向けてワイヤ電極Wと同軸的に噴出される。この
際、ワイヤ電極Wは反応ガスの噴出を遮ることがないの
で、反応ガスは効率よく、しかも的確に被加工物Mの加
工部分に供給されるようになる。
【0025】ところで、ガス噴出口1cから噴出された
反応ガスは円錐状に拡散し、徐々にその速度を低下させ
る。図5に、直径0.4mmのガス噴出口1cから初速
1000m/sで噴出された反応ガスの、ガス噴出口1
cからの距離と速度の関係を示す。また表1に被加工物
Mの厚さ(切断長さ)と切断速度の関係をそれぞれ示
す。
【0026】
【表1】
【0027】この二つの図表から、ガス流速の低下が加
工速度を低下させる主要因であることが理解される。加
工速度は、反応ガスの噴出速度はもとより、被加工物M
の材質等によっても大きく変わるが、表1の実験結果か
らは、厚さが5mm以下の薄い被加工物Mの加工を対象
とすることが好ましいことが分かる。
【0028】図のガス供給ノズルAにおいては、反応ガ
スは、ワイヤ電極Wの入口側(図1で右側)の透孔開口
端(ガス噴出口)1dからも噴出する。この噴出ガスは
無駄になるので、ノズル本体1の図1で右側にも被加工
物Mを配設して左右二つの被加工物Mを同時に切断する
ことができる。
【0029】また、透孔1aの開口端1dに、例えば図
6のように、ワイヤ電極Wに傷付けることなくその移動
を自由にするフエルト等の二つ割り状のシール部材4,
4を取付け金具5で取り付けることができる。ノズル本
体1の透孔1aの部分を透明にしておくと、透孔1a中
でのワイヤ電極Wの位置を正確に決定でき、反応ガスを
加工部分により的確にかつ最良の状態で供給することが
できる。
【0030】本発明において、ノズル本体1の形状や構
造、ガス噴出口1c,1dの断面形状等は任意であり、
特にガス噴出口1c、1dはなるべくガスの高速噴出が
できる形状とされる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1のラジカ
ル反応式精密加工装置のガス供給ノズルは、ノズル本体
に、ワイヤ電極がその長手方向に移動する透孔と、該透
孔に反応ガスを流す流通孔とが形成され、上記透孔の一
方の開口端が被加工物の加工部分に反応ガスを噴出する
ガス噴出口とされた構成とされ、また請求項2のガス供
給ノズルは、ノズル本体に、ワイヤ電極がその長手方向
に移動する透孔と、該透孔に反応ガスを流す流通孔とが
形成され、上記透孔の両方の開口端が被加工物の加工部
分に反応ガスを噴出するガス噴出口とされた構成とされ
ているので、いずれの場合も、反応ガスの流れをワイヤ
電極によって阻害されることなく、反応ガスを被加工物
の加工部分に効率よく、かつ的確に供給することができ
る。請求項2の発明は上記のほか、1個のノズルで二つ
の加工部分に反応ガスを無駄なく供給することができ
る。
【0032】また、請求項3のガス供給ノズルは請求項
1の発明において、ガス噴出口と反対側の透孔に反応ガ
スの漏洩を防ぐシール部材が設けられた構成とされてい
るので、この場合も反応ガスの無駄をなすくことができ
る。
【0033】更に、請求項4の発明は、請求項1,2又
は3のガス供給ノズルにおいて、ノズル本体の透孔部分
が透明とされた構成とされているので、上記のほか、透
孔内のワイヤ電極の位置を正確に決定でき、反応ガスを
被加工物の加工部分により的確にかつ最良の状態で供給
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すもので、本発明に係
るラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズルの一部
を破断した正面図である。
【図2】 本ガス供給ノズルの外観図である。
【図3】 透孔とワイヤ電極の関係を示す側面図であ
る。
【図4】 本ガス供給ノズルを使用したラジカル反応式
精密加工装置の断面図である。
【図5】 ガス噴出口からの距離と反応ガスの流速の関
係を示す図である。
【図6】 シール部材の取付け例を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ノズル本体 1a 透孔 1b 流通孔 1c,1d ガス噴出口 4 シール部材 M 被加工物 W ワイヤ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/301 H01L 21/78 S (72)発明者 城野 義巳 神奈川県横浜市磯子区新磯子町27番地 株式会社新潟鉄工所 横浜開発センター 材料・構造研究部内 (56)参考文献 特開 平5−234942(JP,A) 特開 平6−334038(JP,A) 特開 平6−334039(JP,A) 特開 平6−328400(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズル本体に、ワイヤ電極がその長手方
    向に移動する透孔と、該透孔に反応ガスを流す流通孔と
    が形成され、上記透孔の一方の開口端が被加工物の加工
    部分に反応ガスを噴出するガス噴出口とされたことを特
    徴とするラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズ
    ル。
  2. 【請求項2】 ノズル本体に、ワイヤ電極がその長手方
    向に移動する透孔と、該透孔に反応ガスを流す流通孔と
    が形成され、上記透孔の両方の開口端が被加工物の加工
    部分に反応ガスを噴出するガス噴出口とされたことを特
    徴とするラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズ
    ル。
  3. 【請求項3】 ガス噴出口と反対側の透孔に反応ガスの
    漏洩を防ぐシール部材が設けられたことを特徴とする請
    求項1記載のラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノ
    ズル。
  4. 【請求項4】 ノズル本体の透孔部分が透明とされたこ
    とを特徴とする請求項1,2又は3記載のラジカル反応
    式精密加工装置のガス供給ノズル。
JP9817093A 1993-04-23 1993-04-23 ラジカル反応式精密加工装置のガス供給ノズル Expired - Lifetime JP2531431B2 (ja)

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