JPH06334039A

JPH06334039A - ラジカル反応による精密切断装置の反応生成物除去装置

Info

Publication number: JPH06334039A
Application number: JP33530791A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nagaoka; 仁長岡; Masahiko Sato; 正彦佐藤; Shuji Hamada; 修司浜田; Yoshiro Kikuchi; 吉郎菊地; Masakazu Takahashi; 正和高橋; Kazuhiro Tsuno; 和裕津野
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1994-12-02
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0758705B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ラジカル反応の生成物を溝底から除去する。【構成】被切断物２４を切断の進行にしたがって保持
板２５と一緒に上昇させる。この際、切断溝２４ａの溝
底２４ｂ部分の開口端はワイヤ電極Ｗの走行方向に変位
する。移動装置６９の制御装置６４は、保持板２５の制
御装置等の装置６８の出力信号を位置取込み部６５に取
り込んでモータ駆動部６７でステッピングモータ５６の
作動を制御し、上記溝底２４ｂ部分の開口端の変位に吸
引ノズル５５を追従させる。したがって、吸引口５５ａ
は、常に開口端近くにあることになり、反応生成物が的
確に吸引装置６２に吸引除去される。

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
のに適した精密切断装置における反応生成物の除去装置
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ダイシング加工方法が採用さ
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し、製造されたウェハー
の歩留りが低下する原因となっている。

【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】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の開示
技術では、薄い被切断物であれば、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
ズマによるラジカル反応が進行しないおそれがある。こ
の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】本発明は、被切断物の切断溝から反応生成
物を効率的に除去することができる、ラジカル反応によ
る精密切断装置の反応生成物除去装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【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、本発明は、ワイヤ供給用ボビンに巻かれたワイヤ
電極を引取りローラに引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装置において、上記被切断
物の横に、吸引ノズルを、その吸引口を被切断物に形成
される切断溝の溝底部分に配し、かつワイヤ電極の走行
方向に移動自在に設け、上記吸引ノズルに、切断溝内の
反応ガスを吸引ノズルを通じて吸引する吸引装置と、被
切断物の切断移動に伴う切断溝の溝底部分における開口
端の変位に追従して吸引ノズルを移動させる移動装置を
付設した構成とした。

【０００８】

【作用】被切断物の横断面形状が、例えば円形である
と、その被切断物をワイヤ電極の走行方向と直交する方
向に移動させてこれを切断する場合、被切断物の切断移
動に伴って切断溝の溝底部分の開口端がワイヤ電極の走
行方向に変位する。移動装置は上記溝底部分の開口端の
変位に追従して吸引ノズルを移動させる。したがって、
吸引ノズルの吸引口は、常に切断溝の溝底部分の開口端
近くにあることになり、溝底の反応生成物が的確に吸引
除去される。反応生成物の除去によって溝底への反応ガ
スの供給も良好になる。

【０００９】

【実施例】添付図面は本発明に係るラジカル反応による
精密切断装置の反応生成物除去装置の一実施例を示す。
これらの図において符号１はフレームであり、三つのチ
ャンバＣａ，Ｃｂ，Ｃｃを有する。第１のチャンバＣａ
にはワイヤ電極Ｗの供給機構２が、また中央の第２のチ
ャンバＣｂには切断機構３が、更に第３のチャンバＣｃ
にはワイヤ電極Ｗの引取り機構４がそれぞれ設けられて
いる。

【００１０】ワイヤ電極Ｗの供給機構２は、ワイヤ電極
Ｗが巻かれているワイヤ供給用ボビン５、ダンサーロー
ラ６、ブレーキドラム７、及び位置決めローラ８を主体
とする。ワイヤ供給用ボビン５のワイヤ電極Ｗは、ダン
サーローラ６、ブレーキドラム７、外部ローラ１０、ブ
レーキドラム７の順に巻き付けられ、位置決めローラ８
に引き出される。ワイヤ供給用ボビン５は逆相ブレーキ
用モータ１１の回転軸１２に着脱自在に取り付けられて
おり、ワイヤ電極Ｗの引出し供給時における回転に逆相
ブレーキ用モータ１１で抵抗が掛けられる。

【００１１】ダンサーローラ６はエンコーダ１３の回動
アーム１４に取り付けられている。エンコーダ１３は、
回動アーム１４の回動角からワイヤ供給用ボビン５とブ
レーキドラム７間のワイヤ電極Ｗの張力を検出し、その
検出信号を逆相ブレーキ用モータ１１に出力する。逆相
ブレーキ用モータ１１はエンコーダ１３の検出信号に従
ってブレーキ力を変え、ワイヤ供給用ボビン５とブレー
キドラム７間のワイヤ電極Ｗの張力を一定に保つ。ブレ
ーキドラム７には電磁ブレーキ１５（図２）が付設され
ており、ブレーキドラム７の回転に抵抗を掛ける。

【００１２】切断機構３は、前後（図１では左右）各一
対の案内ローラ１６，１７、１８，１９と、各案内ロー
ラ１６，１７、１８，１９の間に配設された給電ブラシ
２１，２２と、反応ガスの供給ノズル２３と、被切断物
２４を保持する保持板２５とを主体とする。チャンバＣ
ｂ内には、基台２６が底板１ａに下から挿通された固定
ピン２７に固定されて設けられている。そしてこの基台
２６の垂直板２８には、上下部材２９（図３）が調節ね
じ３０によって上下に調節自在に取り付けられ、また、
この上下部材２９には、横移動部材３１が調節ねじ３２
によって、案内ローラ１６，１７，１８，１９の並び方
向と直交する水平方向（図１で紙面に垂直な方向）に調
節自在に取り付けられている。各案内ローラ１６，１
７，１８，１９は外周面に案内溝を有する。

【００１３】切断機構３の案内ローラ１６，１７、１
８，１９は、横移動部材３１に取り付けられており、供
給機構２の位置決めローラ８から隔壁１ｂに設けられた
シール機構３４を通してチャンバＣｂ内に送り込まれた
ワイヤ電極Ｗを水平に案内し、他の隔壁１ｃに設けられ
たシール機構３５を通してチャンバＣｃに送り出す。ま
た各給電ブラシ２１，２２は、垂直板２８に揺動自在に
取り付けられた揺動部材３７に固定され、案内ローラ１
６，１７、及び案内ローラ１８，１９の中間においてワ
イヤ電極Ｗに接触している。揺動部材３７はブラシ揺動
用モータ３８によって給電ブラシ２１，２２と一緒にワ
イヤ電極Ｗと交差する水平方向に動かされる。取付部材
３６はワイヤ電極Ｗの長さ方向に調節自在とされてい
る。なお、案内ローラ１６，１７と給電ブラシ２１等の
設備構造は図３における案内ローラ１８，１９及び給電
ブラシ２２と同じ（但し左右勝手が逆）である。

【００１４】反応ガスの供給ノズル２３は案内ローラ１
７，１８の間において取付部材３６に水平に取り付けら
れている。供給ノズル２３は、ラジカル反応で被切断物
２４に形成される切断溝２４ａの溝幅よりも薄く形成さ
れ、その側縁（下縁）にスリット状の噴出口を有する。
供給ノズル２３の噴出口は案内ローラ１７，１８間のワ
イヤ電極Ｗと平行とされている。また、供給ノズル２３
は、塩素やフッ素系の反応ガスのボンベ（図示せず）に
パイプを介して連結されており、反応ガスを噴出口から
切断溝２４ａの溝底２４ｂに噴出する。なお、供給ノズ
ル２３は、通常、噴出口からその全長にわたって反応ガ
スが均等に噴出される構造とされるが、その具体的な構
造は任意である。

【００１５】また、被切断物２４の保持板２５は上下用
サーボモータ４０によって上下に動かされるロッド４１
に支えられている。上下用サーボモータ４０は、切断の
進行に合わせて被切断物２４をロッド４１と保持板２５
を介して鉛直に上昇させる。ロッド４１が貫通された底
板１ａの部分にはベローズ４２が設けられ、その部分を
気密にしている。

【００１６】ワイヤ電極Ｗの引取り機構４は、ガイドロ
ーラ４３，４４，４５，４６と、引取りローラ４７と、
引取り用モータ４８と、ピンチローラ４９とを主体とす
る。引取り用モータ４８は引取りローラ４７を回転させ
る。ピンチローラ４９は上下に回動自在とされたレバー
５１の先端に取り付けられ、ばね５２によって引取りロ
ーラ４７に圧接されている。

【００１７】中央のワイヤ電極Ｗはガイドローラ４３，
４５に、また両側のワイヤ電極Ｗはガイドローラ４３，
４４，４６にそれぞれ案内されて引取りローラ４７とピ
ンチローラ４９の間にそれぞれ挟み込まれており、引取
り用モータ４８による引取りローラ４７の回転でワイヤ
供給用ボビン５から引取りローラ４７に引き取られる。
引取りローラ４７の下にはロールカッタ５３が設けられ
ている。ロールカッタ５３は引取りローラ４７に引き取
られた用済みのワイヤ電極Ｗを所定の長さに切断する。

【００１８】符号５５は吸引ノズルである。吸引ノズル
５５はその吸引口５５ａを案内ローラ１７，１８間のワ
イヤ電極Ｗの下、正確には被切断物２４に形成される切
断溝２４ａの溝底２４ｂの部分に配した状態で各隔壁１
ｂ，１ｃを貫通し、支承部材５７に取り付けられてい
る。支承部材５７は、水平移動用ステッピングモータ５
６で回転させられるボールスクリュ６０により吸引ノズ
ル５５と一緒に水平に動かされる。吸引ノズル５５はベ
ローズ等の伸縮管６１を介して吸引装置６２の配管６３
に接続されている。伸縮管６１は吸引ノズル５５の水平
移動を自由にする。吸引装置６２には、真空ポンプ、メ
カニカルブースター、ドライポンプ、ブロア或いはこれ
らの組合せ等が用いられる。吸引ノズル５５と配管６３
には保温ヒータ５４が設けられている。保温ヒータ５４
は、吸引ノズル５５と配管６３とを保温し、例えば硫黄
等の反応生成物をミスト状あるいは気化状に保持してこ
れの付着によるノズル５５等の閉塞を防ぐ。

【００１９】吸引装置６２は、ラジカル反応で生じた反
応生成物（ＳｉＦ₄ ，Ｓ，Ｃ等）と余剰反応ガスを切断
溝２４ａの溝底２４ｂから吸引ノズル５５を介して吸い
取る。吸引装置６２による吸引は、中央のチャンバＣｂ
内の気圧が左右のチャンバＣａ，Ｃｃの気圧より僅かに
低くて反応ガスがチャンバＣｂから外に洩れない程度と
される。各隔壁１ｂ，１ｃと吸引ノズル５５との間には
ベローズ５８が設けられ、その部分を気密にしている。
各チャンバＣａ，Ｃｂ，Ｃｃの外壁には適宜点検窓５９
が設けられる。

【００２０】水平移動用ステッピングモータ５６には制
御装置６４が接続されている。制御装置６４は、位置取
込み部６５と、演算・制御部６６、及びモータ駆動部６
７とを備える。位置取込み部６５は上下用サーボモータ
４０側の制御装置又は切断位置検出装置６８に接続され
ており、該装置６８から出力される被切断物２４の切断
位置を取り込んで演算・制御部６６に送る。演算・制御
部６６は、位置取込み部６５の出力信号から、ワイヤ電
極Ｗの走行方向における、溝底２４ｂ部分の開口端の位
置を割り出し、溝底２４ｂ部分の開口端近くに常に吸引
ノズル５５の吸引口５５ａがあるように水平移動用ステ
ッピングモータ５６を制御する。水平移動用ステッピン
グモータ５６と、ボールスクリュ６０、支承部材５７、
及び制御装置６４は吸引ノズル５５の移動装置６９を構
成している。図５には左の吸引ノズル５５の移動装置６
９しか示されていないが、右の吸引ノズル５５の移動装
置６９もこれと同じである。

【００２１】なお、図の実施例では、供給機構２、切断
機構３、引取り機構４等が各３組宛設けられ、被切断物
２４の３個所を同時に切断する構成とされているが、そ
れらの組数を増減させることができる。また、ワイヤ供
給用ボビン５やダンサーローラ６、ブレーキドラム７、
シール機構３４，３５等のワイヤ電極Ｗの移送系はすべ
て絶縁されていることは言うまでもない。ワイヤ電極Ｗ
の移送系の絶縁はその静電容量をなるべく小さくする。
また、チャンバ内で発生した電磁波により、モータ類の
誤動作、焼損などの危険性があるため、モータ類及び配
線には電磁波防止のシールド対策が施される。

【００２２】次に上記のように構成された本発明に係る
ラジカル反応による精密切断装置の反応生成物除去装置
の作用を説明する。引取り用モータ４８で引取りローラ
４７を回転駆動し、ワイヤ供給用ボビン５に巻かれたワ
イヤ電極Ｗを引取りローラ４７に引き取りながら、供給
ノズル２３から反応ガスを供給するとともに、給電ブラ
シ２１，２２を通じてワイヤ電極Ｗに電圧を印加し、ワ
イヤ電極Ｗと被切断物２４との間に放電を発生させる。
放電によって反応ガスが活性化してラジカルを生成し、
該ラジカルは被切断物の構成原子又は分子とラジカル反
応する。この結果、被切断物２４に溝２４ａが穿設さ
れ、被切断物２４が切断されるようになる。給電に際
し、ブラシ揺動用モータ３８は給電ブラシ２１，２２を
ワイヤ電極Ｗと交差する水平方向に揺動させ、給電ブラ
シ２１，２２の局部摩耗を防止する。

【００２３】被切断物２４の切断の進行に従って上下用
サーボモータ４０を作動させ、被切断物２４を上昇させ
る。また、吸引装置６２は吸引ノズル５５で溝底２４ｂ
の反応生成物を吸引し、中央のチャンバＣｂの気圧をチ
ャンバＣａ，Ｃｃよりも僅かに低くする。このため、反
応生成物によって放電が止ることがなく、ラジカル反
応、つまり切断が円滑に行われるとともに、反応ガスの
外部への漏洩が防止される。この際、被切断物２４の上
昇に伴って切断溝２４ａの溝底２４ｂ部分における開口
端がワイヤ電極Ｗの走行方向に変位するが、移動装置６
９はこの変位に追従して各吸引ノズル５５，５５を水平
移動させ、各吸引ノズル５５，５５の吸引口５５ａを常
に溝底２４ｂ部分の開口端近くに位置させる。このた
め、溝底２４ｂの反応生成物が的確に吸引除去されると
ともに、溝底２４ｂへの反応ガスの供給が良好に行われ
る。

【００２４】供給ノズル２３はラジカル反応によって形
成される切断溝２４ａよりも薄く形成されており、被切
断物２４の上昇に伴ってワイヤ電極Ｗと一緒に切断溝２
４ａ内に入る。したがって、被切断物２４の肉厚が大
で、切断溝２４ａがどのように深くなっても溝底２４ｂ
に反応ガスを十分に供給して均一な切断加工を継続する
ことができる。

【００２５】ところで、現在、ダイヤモンドホイールに
よるダイシング加工で切断されている半導体デバイス製
造用シリコンブロックの直径は６〜８インチが主流であ
り、この大きさまでが従来方法適用の限界である。しか
し本発明においては、ワイヤ電極Ｗによるため、直径１
０インチ以上のシリコンブロックの切断も可能である。
また、電極が板状のブレードタイプで固定されている場
合、プラズマ反応熱による電極の加熱、溶融の危険性が
あるとともに、ラジカルとの反応により電極が損傷し、
耐久性に問題があり、電極の設備構造が複雑でこれの交
換が容易ではないが、本発明においてはワイヤ電極Ｗを
使用し、これを引き取ることによって常時新しくするの
で、上記のような問題を生じることがない。

【００２６】ワイヤ電極Ｗがワイヤ供給用ボビン５から
引き出されて切断機構３に供給される場合、逆相ブレー
キモータ１１と電極ブレーキ１５が働いてワイヤ電極Ｗ
の張力を一定に保つが、エンコーダ１３によって逆相ブ
レーキ用モータ１１を制御する構成となっているため、
ワイヤ電極Ｗの供給によってワイヤ供給用ボビン５のワ
イヤ電極Ｗの巻き径が徐々に小さくなっても張力が変わ
ることはない。

【００２７】なお、ワイヤ電極Ｗには、通常、０.０５
〜０.３mm径の各種材質のワイヤが使用される。ワイヤ
電極Ｗの供給移送速度は、ワイヤ電極Ｗの強度等を勘案
して決定する。各種のワイヤ電極Ｗに対応するため、引
取り用モータ４８の回転速度、逆相ブレーキモータ１１
と電極ブレーキ１５のブレーキ力は調節自在とされてい
る。反応ガスの供給ノズル２３の厚さは、通常、０.１
５〜０.３mm程度である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るラジ
カル反応による精密切断装置の反応生成物除去装置は、
ワイヤ供給用ボビンに巻かれたワイヤ電極を引取りロー
ラに引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
よる精密切断装置において、上記被切断物の横に、吸引
ノズルが、その吸引口を被切断物に形成される切断溝の
溝底部分に配し、かつワイヤ電極の走行方向に移動自在
に設けられ、上記吸引ノズルには、切断溝内の反応ガス
を吸引ノズルを通じて吸引する吸引装置と、被切断物の
切断移動に伴う切断溝の溝底部分における開口端の変位
に追従して吸引ノズルを移動させる移動装置が付設され
た構成とされているので、ラジカル反応の生成物を被切
断物の切断溝から効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラジカル反応による精密切断装置の
反応生成物除去装置の一実施例を示す正断面図である。

【図２】平断面図である。

【図３】側断面図である。

【図４】案内ローラと給電ブラシ等の関係を示す外観
図である。

【図５】本発明に係る反応生成物除去装置の主要部と
制御系のブロック図である。

【符号の説明】

５ワイヤ供給用ボビン２４被切断物２４ａ切断溝２４ｂ溝底４７引取りローラ５５吸引ノズル５５ａ吸引口６２吸引装置６９移動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地吉郎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製品開発部内 (72)発明者高橋正和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材料構造研究部内 (72)発明者津野和裕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材料構造研究部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ供給用ボビンに巻かれたワイヤ電
極を引取りローラに引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装置において、上記被切断物
の横に、吸引ノズルが、その吸引口を被切断物に形成さ
れる切断溝の溝底部分に配し、かつワイヤ電極の走行方
向に移動自在に設けられ、上記吸引ノズルには、切断溝
内の反応ガスを吸引ノズルを通じて吸引する吸引装置
と、被切断物の切断移動に伴う切断溝の溝底部分におけ
る開口端の変位に追従して吸引ノズルを移動させる移動
装置が付設されたことを特徴とするラジカル反応による
精密切断装置の反応生成物除去装置。