JP5847298B2 - ワイヤ放電加工装置およびこれを用いた半導体ウエハの製造方法 - Google Patents
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Description
<ワイヤ放電加工装置の構成>
図1および図2に沿って本発明の実施の形態1に係るワイヤ放電加工装置の構成を説明する。図1は、実施の形態1におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す側面図である。図2は、実施の形態1におけるワイヤ放電加工装置の構成を示す斜視図である。
本実施の形態におけるワイヤ放電加工装置による切断について述べる。ワイヤ放電加工は、脱イオン水等の加工液で満たされたワイヤ3と被加工物5との間の微小な放電ギャップにおいてアーク放電を生じさせて被加工物5を切断するものである。具体的には、被加工物5の表面がアークにより加熱されて高温となり、放電ギャップに存在する加工液が爆発的に蒸発して被加工物5の高温となった部分を吹き飛ばす。吹き飛ばされた部分は加工屑となって加工液中に浮遊する。
ワイヤ放電加工装置により被加工物5を切断し、半導体ウエハが完全に切断されてしまう前に切断工程を中断し、切断加工断面の平坦化を行う。図3、4を用いて、本実施の形態1の切断断面の平坦化手法を説明する。
切断面の平坦化工程が終了した後、被加工物5である半導体インゴットと繋がっている部分を放電加工法を用いて切り離す。まず、切断工程を中断した位置まで、再びワイヤ3を戻し、ワイヤ3を切断と同じ放電加工条件とした後、図3の紙面に垂直方向に被加工物5を移動させ、半導体インゴットと各半導体ウエハを同時に切断する。半導体ウエハには半導体ウエハの表裏を判別するための切り欠き(オリフラ:オリエンテーションフラット)が必要であるが、本発明では、ウエハに加工する半導体インゴットは、オリフラ部分が半導体インゴットの最下面となるように結晶方位を考慮して外周研磨等を行った半導体インゴットを用いれば、あらためて位置を確認してオリフラを作成する手間が不要であり加工効率を向上させることができる。
本発明の実施の形態2の構成および動作について説明する。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置においては、放電加工法を用いた半導体ウエハの切断および切断面の平坦化の工程での半導体ウエハ等の振動を抑制し、振動に伴う基板厚みの変動等を防止するものであり、その他の放電加工による切断等に関しては、実施の形態1と同様の構成および動作を用いているため説明を省略し、実施の形態1と異なる加工中の半導体ウエハの振動を抑制するウエハ支持部の構成と動作を中心に説明する。
図9は、本発明の実施の形態3にかかるワイヤ放電加工装置の主要部の構成を示す側面図であり、また、図10は前記ワイヤ放電加工装置の概略を表す斜視図である。本実施の形態1のワイヤ放電加工装置は、間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラとしてのメインガイドローラ1c、1dと、前記一対のメインガイドローラ1c、1d間に一定のピッチで離間しながら複数回巻回されて前記一対のメインガイドローラ1c、1d間に並列ワイヤ部PSを形成し、前記メインガイドローラ1c、1dの回転に伴って走行する1本のワイヤ3と、前記一対のメインガイドローラ1c、1d間に設けられ、前記並列ワイヤ部PSに従動接触して、制振する複数の切断ワイヤ部CLを形成する一対の制振ガイドローラ7a,7bと、前記複数の切断ワイヤ部CLにそれぞれ給電する複数の給電子(給電子ユニット6a〜6d)と、前記切断ワイヤ部CLに対して被加工物5を、前記切断ワイヤ部CLを構成するワイヤ3の並列方向、および、前記各切断ワイヤ部CLを構成するワイヤ3の並列方向と直角方向に相対的に移動する手段と、切断ワイヤ部CLの張架方向に平行であって、かつ、前記被加工物5の両側に配設され、前記切断ワイヤ部CLの張架方向と略平行に移動する、切断加工時ウエハ支持部15a,15bおよび仕上げ加工時ウエハ支持部16a,16bと、前記切断加工時ウエハ支持部15a,15bおよび前記仕上げ加工時ウエハ支持部16a,16bを被加工物5に対して接近・離反する挙動を制御するウエハ支持部挿入制御板18a,18bとを備えている。そして、これら複数の切断ワイヤ部CLは、前記切断加工時ウエハ支持部15a,15bによって支持された前記被加工物5との間の放電によるエネルギーにより、被加工物5を複数のウエハ5Wに同時に切断加工する機能と、前記仕上げ加工時ウエハ支持部16a,16bによって支持された前記被加工物5との間の放電によるエネルギーにより、複数のウエハ5Wの表面を同時に仕上げ加工する機能とを備えたことを特徴とする。11は電源ユニットであり、各機能を実行するために各部位に給電するとともに各部位の駆動を制御する。
本発明の実施の形態4の構成および動作について説明する。本実施の形態に係るワイヤ放電加工装置では、連結部を分断する際にオリフラ面を形成するものである。この場合、オリフラ面を形成するための外周研磨をしない状態のインゴットを用いて加工した場合、連結部を分断する際にオリフラ面を形成することができる。本実施の形態では、インゴットから連結部を残して切断し、切断加工断面を形成する第1の工程と、この第1の工程でできた切断加工断面に対して近づく方向にワイヤを相対移動し仕上げ加工を行なう第2の工程と、この第2の工程の後に、前記半導体ウエハの切り出しを中断した位置に前記ワイヤを配置し、前記ワイヤの切断工程での進行方向に直交する方向に放電加工による切断を行って前記被加工物から切り離し、この切り離し部分をオリフラ面とする第4の工程を行うことを特徴とする。つまり、仕上げ加工工程の後に、半導体ウエハの切り出しを中断した位置にワイヤ3を配置し、ワイヤの切断工程での進行方向に直交する方向に放電加工による切断を行って前記被加工物から切り離し、この切り離し部分をオリフラ面とするものである。これにより、分断とオリフラ面の形成とが同時に実現可能となる。
Claims (14)
- 間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻回されて前記一対のガイドローラ間に並列ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する1本のワイヤと、
前記一対のガイドローラ間に設けられ、前記並列ワイヤ部に従動接触して、制振した複数の切断ワイヤ部を形成する一対の制振ガイドローラと、
前記複数の切断ワイヤ部にそれぞれ給電する複数の給電子と、
前記切断ワイヤ部のワイヤにより切断されて形成された一対の切断面のいずれか一方に、前記切断ワイヤ部のワイヤを他方よりも近接させるように、前記切断ワイヤ部に対して被加工物を、前記切断ワイヤ部を構成する各ワイヤの並列方向、および、前記各切断ワイヤ部を構成する各ワイヤの並列方向と直角方向に相対的に移動する手段と、
を備え、
前記いずれか一方の切断面を放電加工状態で走査することにより前記切断面を同時に仕上げ加工するように構成された、
ことを特徴とするワイヤ放電加工装置。 - 切断加工時にウエハを支持する切断加工時ウエハ支持部と、
仕上げ加工時に前記ウエハを支持する仕上げ加工時ウエハ支持部とを有し、
前記複数の切断ワイヤ部が、前記複数の切断ワイヤ部の放電加工によって前記被加工物から切り出される複数のウエハを完全に分離せず、その一部が前記被加工物と一体となっている状態で連結部を残して前記仕上げ加工を完了した後に前記連結部を切断する機能を有する、
ことを特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記仕上げ加工時ウエハ支持部は、前記切断ワイヤ部による放電加工を行いながらウエハ面の走査を複数回繰り返すように構成された、
ことを特徴とする請求項2に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部を前記被加工物に対して接近又は離反する挙動を制御するウエハ支持部挿入制御板を具備し、
前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部は、前記切断ワイヤ部の張架方向に平行であって、かつ、前記被加工物の両側に配設され、前記切断ワイヤ部の張架方向と略平行に移動するように構成された、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部を前記被加工物に対して接近又は離反する挙動を制御するウエハ支持部挿入制御板を具備し、
前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部は、
切断加工によって形成され、ウエハ間領域となる加工溝に挿入されてウエハ間隔を保持する挿入部と、前記挿入部を支持する挿入支持部と、前記挿入支持部に接続された転がりローラとからなり、
前記転がりローラが前記ウエハ支持部挿入制御板の表面形状に沿って転動することによって、前記被加工物に形成された前記加工溝内への前記挿入部の挿入量が制御されるようにした、
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記挿入部は細線を束状にした細線束部であり、
前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部は、前記被加工物の両側に配置され、前記被加工物の外形表面に対して、前記切断ワイヤ部の張架方向から略平行に押し付けられ、前記切断加工時ウエハ支持部および前記仕上げ加工時ウエハ支持部の前記細線束部が前記被加工物に形成された各加工溝に挿入されることによって、前記ウエハを保持し、前記ウエハの振動を防止するように構成された、
ことを特徴とする請求項5に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記ウエハ支持部挿入制御板の表面形状は、前記被加工物の外形形状と相似形である、
ことを特徴とする請求項4から6のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記ウエハ支持部挿入制御板は、前記切断加工時ウエハ支持部、および、前記仕上げ加工時ウエハ支持部に対して、前記切断ワイヤ部を構成する各ワイヤの並列方向と直角方向に相対的に移動する、
ことを特徴とする請求項4から7のいずれか1項に記載のワイヤ放電加工装置。 - 間隔をおいて平行に配設された一対のガイドローラと、
前記一対のガイドローラ間に一定のピッチで離間しながら複数回巻回されて前記一対のガイドローラ間に切断ワイヤ部を形成し、前記ガイドローラの回転に伴って走行する1本のワイヤと、
前記切断ワイヤ部のワイヤに給電する給電子と、
前記切断ワイヤ部のワイヤにより切断されて形成された一対の切断面のいずれか一方に、前記切断ワイヤ部のワイヤを他方よりも近接させるように、前記切断ワイヤ部に対して被加工物を、前記切断ワイヤ部を構成する各ワイヤの並列方向、および、前記切断ワイヤ部を構成する各ワイヤの並列方向と直角方向に相対的に移動する手段と、
を備えたワイヤ放電加工装置を用いた半導体ウエハの製造方法であって、
前記切断ワイヤ部により被加工物の切断を行い、前記被加工物からの複数のウエハの切り出しを行なう第1の工程と、
前記切断ワイヤ部のワイヤを用いて前記第1の工程で切断されて形成された一対の切断面のいずれか一方に、前記切断ワイヤ部のワイヤを他方よりも近接させ、前記切断面を放電加工した状態で走査する第2の工程と、
を備えた、
ことを特徴とする半導体ウエハの製造方法。 - 前記第1の工程は、前記切断ワイヤ部により被加工物の切断を行い、一部が前記被加工物と繋がった状態で、前記被加工物からの半導体ウエハの切り出しを中断する工程を含み、
前記第2の工程は、前記切断ワイヤ部のワイヤを用いて前記第1の工程で切断された切断面を放電加工した状態で走査する、
ことを特徴とする請求項9に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記第2の工程を複数回行う、
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記第2の工程の後に、前記半導体ウエハの切り出しを中断した位置に前記ワイヤを配置し、放電加工しながら前記ワイヤにより切断した隙間の厚み方向に往復させ、同時に中断した切り出し工程を進める第3の工程を行う、
ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記第2の工程の後に、前記半導体ウエハの切り出しを中断した位置に前記ワイヤを配置し、前記ワイヤの切断工程での進行方向に直交する方向に放電加工による切断を行って前記被加工物から切り離し、この切り離し部分をオリエンテーションフラット面とする第4の工程を行う、
ことを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記被加工物は、炭化物あるいは窒化物の少なくとも一方を成分とする半導体インゴットである、
ことを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載の半導体ウエハの製造方法。
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