JPWO2016046922A1 - ワイヤ放電加工装置および半導体ウエハの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<ワイヤ放電加工装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1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る。図2は、本発明の実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100の主要部の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100では、4本のメインガイドローラ1a〜1dによりワイヤ走行系が構成されている。
まず、ステップS10において切断加工工程を実施する。ワイヤ放電加工は、脱イオン水など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の切断を行うものである。具体的には、発生したアークで加熱されて被加工物5の融点以上に達した被加工物5の一部が蒸発する。そして、放電ギャップに存在する加工液が爆発的に気化して、気化した加工液が被加工物5において溶融状態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を浮遊する。切断ワイヤ部CLと被加工物5とがそれぞれ放電電極となっていることから、放電ギャップの長さは極間距離とも称される。
つぎに、ステップS20において実施する、切断加工工程で切断されて被加工物5と連結している連結部5aを有する切断途中のウエハ5wの形状修正加工について説明する。図6は、本実施の形態1の切断加工工程を説明する断面図であり、図6(a)は本実施の形態1の切断加工工程における切断ワイヤ部CLの軌跡を示す断面図、図6(b)は、図6(a)における加工領域31を拡大して示す断面図である。図6(a)における点線の丸印および黒丸は、切断ワイヤ部CLのワイヤ3の断面を示しており、点線の丸印は切断加工工程の加工開始位置を、黒丸は切断加工工程の加工開始位置に対応している。図7は、本実施の形態1の形状修正加工工程を説明する断面図であり、図7(a)は本実施の形態1の形状修正加工工程における切断ワイヤ部CLの軌跡を示す断面図、図7(b)は、図7(a)における加工領域32を拡大して示す断面図である。図7(a)における点線の丸印および黒丸は、切断ワイヤ部CLのワイヤ3の断面を示しており、点線の丸印は形状修正加工工程の加工開始位置を、黒丸は形状修正加工工程の加工終了位置に対応している。なお、図7(b)に示す形状修正加工工程の加工開始位置は、切断加工工程の加工開始位置である。図6(a)および図7(a)における矢印は、切断ワイヤ部CLの軌跡、すなわち通過する経路を示している。また、図6(a)および図7(a)では切断ワイヤ部CLが移動しているように示しているが、実際には被加工物5である半導体インゴットが移動しており、切断ワイヤ部CLは相対的に被加工物5の切断部分を移動している。
つぎに、ステップS30において実施する、被加工物5と連結している連結部除去工程について説明する。形状修正加工の完了後、薄板が被加工物5とわずかにつながっている連結部5aを放電加工により切断する。すなわち、切断加工を中断した位置まで再び切断ワイヤ部CLを戻し、切断ワイヤ部CLを切断加工と同じ放電加工条件で放電加工により切断する。この切断に際しては、被加工物5を切断方向、すなわち図1における上下方向に上昇下降させる上昇下降ステージ10によって被加工物5を切断ワイヤ部CLに対して相対移動させて行う。連結部5aの切断は、連結部5aの切断長さに対応して、すなわち、切断ワイヤ部CLが対向する連結部5aの長さあたりの放電による加工エネルギーが一定となるように、放電加工条件と上昇下降ステージ10の移動速度とを調整して行う。
実施の形態2には、ワイヤ放電加工装置100による切断において、ワイヤ放電加工に特有の加工特性による加工形状に対応して、形状修正加工量に基づいて放電加工条件を調整する場合について説明する。図8は、本実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100による円柱形状の被加工物5の切断加工工程後に得られる切断途中のウエハ5wのウエハ面方向の外形を示す模式図である。なお、切断加工工程後においては、ウエハ5wは被加工物5と連結部5aでつながっている。図8では、参考のため、切断加工工程時における切断ワイヤ部CLの位置を例示している。また、図8に示すウエハ5wは、図8における上方から下方に向かって切断加工が行われている。
上述したように、ワイヤ放電加工装置100では、制振ガイドローラ7a,7bへの切断ワイヤ部CLの押し付け状態の変化による切断ワイヤ部CLの位置ずれをワイヤ押さえ部9a,9bを用いて防止している。しかしながら、ワイヤ放電加工特有のワイヤの撓みによる加工特性により形状修正加工時における切断ワイヤ部CLの軌跡が切断加工時における切断ワイヤ部CLの軌跡からずれることにより、放電加工が一方の切断途中のウエハ5w側に偏り、切断ワイヤ部CLの1回の走査では同時に形状修正加工することが困難となる状況が発生する可能性がある。実施の形態3では、このような状況に対応可能な、放電加工条件の変更による形状修正加工時の放電加工頻度の偏りの軽減について説明する。
<ワイヤ放電加工装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100の主要部の構成を示す側面図である。図2は、本発明の実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100の主要部の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態1にかかるワイヤ放電加工装置100では、4本のメインガイドローラ1a〜1dによりワイヤ走行系が構成されている。
実施の形態2には、ワイヤ放電加工装置100による切断において、ワイヤ放電加工に特有の加工特性による加工形状に対応して、形状修正加工量に基づいて放電加工条件を調整する場合について説明する。図8は、本実施の形態2にかかるワイヤ放電加工装置100による円柱形状の被加工物5の切断加工工程後に得られる切断途中のウエハ5wのウエハ面方向の外形を示す模式図である。なお、切断加工工程後においては、ウエハ5wは被加工物5と連結部5aでつながっている。図8では、参考のため、切断加工工程時における切断ワイヤ部CLの位置を例示している。また、図8に示すウエハ5wは、図8における上方から下方に向かって切断加工が行われている。
Claims (9)
- 被加工物とワイヤ電極との間に放電を発生させて該放電によるエネルギーにより前記被加工物を放電加工するワイヤ放電加工装置であって、
1本の前記ワイヤ電極を複数のガイドローラに巻回することにより形成され、前記被加工物に対向する領域を含む並列した複数の並列ワイヤ部と、
前記ガイドローラと平行に設けられ、前記複数の並列ワイヤ部に従動接触して、制振された複数の切断ワイヤ部を前記並列ワイヤ部内に形成する一対の制振ガイドローラと、
前記複数の並列ワイヤ部を介して前記一対の制振ガイドローラと平行に且つ対向して設けられ、前記複数の並列ワイヤ部を前記一対の制振ガイドローラに押し付けて前記複数の並列ワイヤ部に従動接触する一対のワイヤ押さえ部と、
前記複数の並列ワイヤ部の各々と、前記複数の切断ワイヤ部に対向して配置される前記被加工物との間に電圧を印加する電源手段と、
前記被加工物を前記ガイドローラの軸方向に垂直な面に沿って前記切断ワイヤ部に対して直角方向に相対的に移動させる移動手段と、
前記ワイヤ放電加工装置の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記被加工物を前記ガイドローラの軸方向に垂直な面に沿って前記切断ワイヤ部に対して直角方向に相対的に移動させながら前記放電加工によって複数のウエハの切断を同時に行うとともに、切断途中の前記複数のウエハの一部が前記被加工物と連結した連結部を残す切断加工と、
前記複数の切断ワイヤ部を、前記切断加工時における切断方向における前記切断ワイヤ部の軌跡で放電加工しながら走査させて、前記切断加工時において切断加工された複数の切断加工面の形状を同時に修正加工する形状修正加工と、
を制御すること、
を特徴とするワイヤ放電加工装置。 - 前記複数の切断ワイヤ部は、前記切断ワイヤ部を挟んで対向する2つの切断加工面の形状を同時に修正加工すること、
を特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記制御部は、前記形状修正加工において、前記放電を発生させるために前記切断ワイヤ部と前記被加工物との間に印加する印加電圧、前記放電の1発あたりのピーク加工電流、および前記放電の放電パルス幅のうち少なくとも1つの条件を、前記切断加工時よりも大きくする制御を行うこと、
を特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。 - 前記被加工物が円柱形状を有し、
前記制御部は、前記形状修正加工において、
前記切断加工面のうち、前記切断加工時における切断方向における、前記被加工物の両端から、前記両端からの加工距離が前記被加工物の直径の10%までの外縁領域では、前記切断ワイヤ部の前記切断方向での走査速度を相対的に遅くし、
前記切断加工面において、前記外縁領域を除いた領域では、前記切断ワイヤ部の前記切断方向での走査速度を相対的に速くすること、
を特徴とする請求項1に記載のワイヤ放電加工装置。 - 走行する複数の切断ワイヤ部と半導体材料からなる被加工物との間に放電を発生させて該放電によるエネルギーにより前記被加工物を放電加工し、前記被加工物から複数のウエハを同時に切断する半導体ウエハの製造方法であって、
平行に走行する複数のワイヤ部材を一対の制振ガイドローラと一対のワイヤ押さえ部とに挟むことにより制振された前記複数の切断ワイヤ部を形成し、
前記放電加工によって前記被加工物から前記複数のウエハを同時に切断する切断加工を行うとともに、切断途中の前記複数のウエハの一部が前記被加工物と連結した連結部を残して前記切断加工を行う切断加工工程と、
前記複数の切断ワイヤ部を、前記切断加工時における切断方向における前記切断ワイヤ部の軌跡で放電加工しながら走査させて、前記切断加工時において切断加工された複数の切断加工面の形状を同時に修正加工する形状修正加工工程と、
を含むことを特徴とする半導体ウエハの製造方法。 - 前記形状修正加工工程では、前記放電を発生させるために前記切断ワイヤ部と前記被加工物との間に印加する印加電圧、前記放電の1発あたりのピーク加工電流、および前記放電の放電パルス幅のうち少なくとも1つの条件を、前記切断加工時よりも大きくすること、
を特徴とする請求項5に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記被加工物が円柱形状を有し、
前記形状修正加工工程では、
前記切断加工面のうち、前記切断加工時における切断方向における、前記被加工物の両端から、前記両端からの加工距離が前記被加工物の直径の10%までの外縁領域では、前記切断ワイヤ部の前記切断方向での走査速度を相対的に遅くし、
前記切断加工面において、前記外縁領域を除いた領域では、前記切断ワイヤ部の前記切断方向での走査速度を相対的に速くすること、
を特徴とする請求項5に記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記形状修正加工工程後、前記連結部を除去する連結部除去工程を含み、
前記被加工物から、複数枚のウエハを作製すること、
を特徴とする請求項5から7のいずれか1つに記載の半導体ウエハの製造方法。 - 前記被加工物は、炭化物または窒化物の少なくとも一方を成分とする半導体材料で形成されていること、
を特徴とする請求項5から8のいずれか1つに記載の半導体ウエハの製造方法。
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