JP5697239B2 - サセプタ基材の加工方法及びサセプタ基材 - Google Patents
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Description
(1) 回転刃物を用いて切削加工を行うサセプタ基材の加工方法であって、前記回転刃物の軸先端がR形状であり、前記回転刃物が前記サセプタ基材の上面の法線に対して所定角度傾斜させて前記サセプタ基材の切削を行い、該サセプタ基材の切削加工が行われた凹部に切削痕のない加工面を形成し、前記切削加工はダウンカット加工であることを特徴とするサセプタ基材の加工方法。
また、このサセプタ基材の加工方法によれば、回転刃物が高速回転することによる刃の移動方向と、回転刃物自体の移動方向とが反対方向となるため、サセプタ基材の加工面がむしれ加工になることがなく、平滑な加工面を得ることができる。なお、むしれ加工については、後ほど図4を用いて説明する。
図1は本発明に係るサセプタ基材の加工方法によって切削されているウエハが載置される部分を回転刃物と共に表した模式図を示し、図2は図1の要部拡大図を示す。図3は本発明に係るサセプタ基材の加工方法の模式図を示し、(a)は回転刃物の回転方向及び移動方向と、サセプタ基材の移動方向との関係を表した平面図、(b)はその側面図である。
本実施の形態に係るサセプタ基材11の加工方法は、軸先端13がR形状になされた回転刃物15を用いる。この回転刃物15には、曲面17の切削に好適な例えばボールエンドミルを用いることができる。なお、ボールエンドミルの外に、コーナ部がR形状のラジアスエンドミルも加工に用いることができる。回転刃物15は、R形状となった円周上に刃が設けられる。それぞれの刃における「すくい角」と「逃げ角」の関係は旋盤のバイトと同様となる。R形状では中心軸を中心に回転させたときに、回転刃物の切削部が凸の曲面を形成していればよく、例えば、切削部の半径0.1〜3mmのボールエンドミルの外、切削部のコーナ部の曲率半径が0.1〜3mmのラジアスエンドミルが利用できる。また、切削部の曲率半径は一定でなくてもよく、連続的あるいは段階的に変化して繋がったR形状であってもよい。
図3において、回転刃物15の回転方向と、サセプタ基材11の加工面27の送り方向との関係は、回転刃物15の回転方向が矢印A方向で、サセプタ基材11の加工面27の送り方向が矢印L方向であると、図4に示すように、回転刃物15の進行方向Cに対し、回転刃物15が加工面27を削り込むように作用する所謂ダウンカット加工、あるいは、回転刃物15が加工面27を削り上げるように作用する所謂ダウンカットのいずれかとなる。つまり、ダウンカット加工は、図4(a)に示すような加工物の表面から内部に向いて刃先を回転させて行うことができる。また、アップカット加工は、図4(b)に示すような加工物の内部から表面に向けて刃先を回転させて行うことができる。
なお、ウエハの成膜処理としては、例えば化合物半導体のエピタキシャル成長を挙げることができる。
図5は本発明に係るサセプタ基材の加工方法の模式図であり、(a)は5軸加工機39の一例を示す側面図、(b)は(a)の正面図である。
5軸加工機39は、凸曲面となるウエハ載置面の輪郭制御加工を可能とする。5軸加工機39は、ベッド41に不図示のコラムが固定され、コラムは回転刃物15を高速回転させる主軸45を備える。主軸45は、軸線が回転刃物15の軸中心と一致する。主軸45は、回転刃物15の軸中心に直交する平面内におけるX方向、Y方向に移動自在に支持される。また、主軸45はコラムに対して上下方向となるZ方向に移動自在に支持される。
サセプタ基材11の加工方法では、回転刃物15の回転軸29とサセプタ基材11の法線23とを傾斜させて切削加工する。傾斜させて切削加工しているので、回転刃物15の切削速度「0」の非切削点31は加工に寄与せず、加工面27はほぼ同様の加工条件となる。なお、切削速度「0」の非切削点31は、加工能力がなく、加工面27をこすりながら移動するだけであるので、光沢のある切削痕が形成され易い。本実施の形態のように、回転刃物15を傾斜させて加工した場合は、加工能力のない非切削点が加工に寄与しないので、サセプタ基材の凹部の底面の表面に切削痕のない均一な加工面27が得られることになる。
試料(黒鉛からなるサセプタ基材)をステージ上に固定し、サセプタ基材の加工部の中心から外周部に向かって25mmの長さで表面測定を行う。試料はφ100mmのサセプタ基材で、サセプタ基材の加工面にφ50mmのウエハポケットが3箇所形成する。表面測定装置には、KLA−Tencor製P−15(触針式)の表面粗さ計を使用する。表面測定の条件は、測定長25mm、走査速度100μm/sec、荷重5mgとする。
[実施例1]
切削刃物がXYZ方向に移動し、回転テーブルが揺動可能な5軸加工機を使用し、回転テーブルにサセプタ基材をセットしてウエハポケットを加工した。
加工ツールに半径1mmのボールエンドミルを使用し、回転刃物は、傾斜角をサセプタ基材の上面の法線に対して40度傾斜させるように追従させ、回転数を18000rpmとする。また、サセプタ基材の送り速度は、2100mm/minとする。
回転刃物を40度傾斜させているので、加工速度「0」の非切削点が加工面に触れず、サセプタ基材の加工面に切削痕の発生はなかった。
切削刃物がXYZ方向に移動可能な3軸加工機を使用し、回転テーブルにサセプタ基材をセットしてウエハポケットを加工した。
加工ツールに半径5mmのフラットエンドミルを使用し、回転刃物は、回転軸を加工面に垂直とし、回転数を18000rpmとする。また、サセプタ基材の送り速度は、2100mm/minとする。
回転刃物を傾斜させていないので、加工速度「0」の非切削点が加工面に触れて回転刃物が連続して移動していくため、後述する面粗さが実施例1と同等であるにもかかわらず、光沢のある切削痕の発生が確認された。
[比較例2]
回転刃物は、刃面が被加工面に相当するカーブ形状となる曲率半径が33000mm、半径25mmの大径の1枚刃を使用し、回転刃物を加工面に垂直とし、回転数を5000rpmとして定位置で回転させる。
回転刃物として、大径刃物を用いて回転刃物の送りを行っていないので、非切削点がウエハポケットの中心部の微少領域に形成されるのみで、切削痕の発生はない。
実施例1及び比較例1,2のサセプタ基材の加工条件(ツール、傾斜角、回転数、送り速度)をまとめて表1に示し、合わせて、サセプタ基材の加工面(凹部の底面の表面)の切削痕の発生の有無を示した。
なお、実施例1及び比較例1及び比較例2において、切削加工したサセプタ加工面の表面粗さを測定した。表2に示す、実施例1及び比較例1、2の算術平均粗さ、十点平均粗さのいずれの測定結果にあっても顕著な差異がない。しかしながら、比較例1において切削痕の存在が確認できる。つまり、切削痕は表面粗さを制御することによって、発生を抑えることができず、加工する刃物の非切削点を使用せずに加工することで、切削痕の発生を抑えることができることがわかる。すなわち、非切削点を使用せずに加工する、本発明のサセプタ基材の加工方法を用いれば、確実に切削痕の発生を抑えることができると考えられる。
13 軸先端
15 回転刃物
17 曲面
21 上面
23 法線
25 凹部
27 加工面
33 ウエハが載置される部分の中心軸
Claims (10)
- 回転刃物を用いて切削加工を行うサセプタ基材の加工方法であって、
前記回転刃物の軸先端がR形状であり、前記回転刃物を前記サセプタ基材の上面の法線に対して所定角度傾斜させて前記サセプタ基材の切削加工を行い、
該サセプタ基材の切削加工が行われた凹部に切削痕のない加工面を形成し、
前記切削加工はダウンカット加工であることを特徴とするサセプタ基材の加工方法。 - 前記サセプタ基材はウエハが載置される前記凹部を有し、前記回転刃物は該凹部の中心軸を中心に渦巻き状に黒鉛材を切削加工することを特徴とする請求項1に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 前記回転刃物は前記サセプタ基材の凹部の中心から外周に向かって切削加工することを特徴とする請求項2に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 前記サセプタ基材の移動は、該サセプタ基材の中心を軸とした回転であることを特徴とする請求項1に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 前記回転刃物の前記サセプタ基材の上面の法線に対する角度は、20〜70度であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 前記凹部は、該凹部の底面が曲面を有する形状であることを特徴とする請求項1〜請求
項5のいずれか1項に記載のサセプタ基材の加工方法。 - 前記凹部の形状は、該底面の底面が凸状の曲面であることを特徴とする請求項6に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 前記凹部は、該凹部の底面が曲面を有する形状であるとともに、該底面は、前記ウエハの加工処理を行った際に発生する反りに相似する形状であることを特徴とする請求項2に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 複数枚の前記ウエハに対応して複数の凹部が形成されることを特徴とする請求項2に記載のサセプタ基材の加工方法。
- 請求項1乃至9のいずれか1項に記載のサセプタ基材の加工方法によって形成されるサセプタ基材。
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