TW201622860A - 線放電加工裝置及半導體晶圓之製造方法 - Google Patents

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Abstract

控制部14，係控制藉由放電加工進行之切斷加工與形狀修正加工，其中，切斷加工係一邊使被加工物5相對於複數條並列線部PS相對地移動，一邊藉由放電加工同時進行複數片晶圓的切斷，並且使切斷中途之複數片晶圓的一部分與被加工物5連結之連結部殘留；而形狀修正加工，係對複數條並列線部PS按與切斷加工時的切斷方向之複數條並列線部PS的軌跡相同之軌跡一邊進行放電加工一邊使之相對地移動，來對切斷加工時所切斷加工後之複數個切斷加工面中跨越並列線部PS且相對向之2個面的形狀進行修正加工。

Description

線放電加工裝置及半導體晶圓之製造方法
本發明係關於藉由在線與被加工物之間所產生之放電的能量(energy)來加工被加工物之線放電加工裝置及半導體晶圓之製造方法。
已有人提出藉由複數條並列的切斷線部，從柱狀被加工物同步地切斷加工成薄板形狀的晶圓之裝置。就切斷加工的方式之一而言，係有使研磨材料中介存在於前述切斷線部與被加工物之間，且藉由將前述研磨材料緊壓於被加工物的表面、或是將表面附著有金剛石(diamond)等之硬度高的微小研磨粒之線緊壓於被加工物的表面所產生之摩擦作用，藉此從被加工物來加工晶圓之線鋸(wire saw)方式。此外，有人提出稱為線放電加工方式的方式，其係與前述線鋸方式不同，而將加工電源供電至各切斷線部，在前述切斷線部與被加工物之間產生放電，並藉由放電的能量來去除被加工物之。
再者，依據前述2種加工方式之晶圓加工裝 置，均為了提升生產性而將1條線重複捲掛於複數個導引輥(guide rollers)之間，藉此形成以一定間隔並行地配置有複數條線之切斷線部，可於複數處同步並行地進行被加工物的切斷加工。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2011-183477號公報
專利文獻2：日本國際公開第2013/153691號公報
然而，藉由切斷線部從晶錠(ingot)來同步地切斷加工成薄板的複數片晶圓之線鋸方式或線放電加工方式等之以往的加工方式，僅以從柱狀被加工物切斷加工成晶圓者為目的。亦即，該加工方式中，乃無法避免起因於加工機制(mechanism)所產生之晶圓加工面的翹曲，或是形成於晶圓加工面的表層部之加工變質層的產生。因此，僅以從柱狀被加工物進行切斷加工之狀態，在板厚、面粗糙度、及結晶結構的損傷等之晶圓品質上，仍無法滿足可作為晶圓投入於半導體製程(process)之規格。因此，例如從以得到期望的物理性質之方式藉由上拉法或昇華法等形成方法所形成之屬於半導體原材料的晶錠中所切出之晶圓，為了滿足可投入於半導體製程之良好的加工面品質，必須進行研削加工或研磨加工等之後續步驟。依據前述方式之 切斷加工後的晶圓，藉由此等後續步驟，作為可投入於半導體製程之晶圓而精整成既定板厚及面粗糙度。
從作為被加工物之晶錠，藉由複數條並列的線進行同步切斷加工所得之晶圓中，可大幅提升晶錠切斷加工階段中之晶圓的生產性。另一方面，對於被切出之各片晶圓，因切斷加工面之面內加工量的不同所導致之板厚差，或是因晶圓表面的破碎或熱影響所形成之加工變質層等，會有使後續步驟的研削加工或研磨加工之晶圓加工的負荷增大。因此，整體地考量到至最終所要求之規格的晶圓，因依據切斷線部之晶圓切斷加工條件的不同，有時會有使晶圓的生產效率降低之問題。
多線(multi-wire)放電加工方式中，防止因受前述之切斷加工中的外力所造成各晶圓的變形之方法，例如有專利文獻1所提出者。專利文獻1中，對於在藉由切斷線部來同步形成之狀態之多數片晶圓的加工起始端，將彈性構件從晶圓的加工起始端側緊壓，藉此使變形的前述彈性構件進入於晶圓間的各加工槽內，而成為於晶圓間塞滿填充物之狀態，埋填相鄰接之晶圓的間隙以抑制晶圓的變動。
然而，藉由專利文獻1的方式從晶錠切斷加工成晶圓時，將彈性構件過度緊壓於晶圓端時，反而容易使晶圓變形。或者是往彈性構件的緊壓量不足時，相鄰接之前述晶圓的間隙殘存空隙，而無法確實地固定晶圓彼此。亦即，緊壓量難以調整。再者，對於在從晶錠切斷之 狀態之晶圓的各加工面，於放電加工之狀態下重複掃描切斷線部來精整晶圓之加工方法中，對塞滿填充物之晶圓端部進行放電加工時，由於切斷線部與填充物干涉，而有無法進行精整加工之問題。
此外，專利文獻2係提出於相對向之晶圓間的狹縫(slit)內，將供給了加工電源之並列線予以在放電加工之狀態進行掃描，藉此對所形成之晶圓面進行精整加工。專利文獻2具備用以使被加工物朝與切斷線部的線行進方向之方向呈垂直方向相對移動之承載台(stage)。在完全結束切斷前，停止依據切斷線部所進行之被加工物的切斷加工，並藉由載置被加工物之承載台，使並列線部接近於被加工物上所形成之晶圓面的單側。藉由在相對向之2片晶圓面與位於該2片晶圓面間之線的極間距離形成差距，從而對接近於線之晶圓面優先地產生放電。藉由在該狀態下將線予以沿著晶圓面掃描，從而對前述單側的晶圓面均勻地放電加工。前述往單方的晶圓面之線的接近動作，係藉由前述承載台來進行，並將並列線的掃描路徑設為與切斷加工時的掃描路徑為不同之路徑，藉此可對相對向之晶圓面的一方確實地進行放電加工。惟於專利文獻2的方法中，可藉由放電加工來實現確實的形狀修正，但另一方面，由於一次加工晶圓的1面，所以完成晶圓的形狀修正會耗費相當程度的時間。
本發明係鑑於上述課題而創作出，該目的在於得到一種能夠實現半導體晶圓之加工精度及生產性的提 升之線放電加工裝置。
為了解決上述課題並達成目的，本發明為一種線放電加工裝置，係於被加工物與線電極之間產生放電，並藉由該放電所形成之能量對前述被加工物進行放電加工者，該線放電加工裝置係具備有：複數條並列線部，係藉由將1條前述線電極捲繞於複數個導引輥，形成並列包含與前述被加工物相對向之區域；電源手段，係用以對前述複數條並列線部的各部、以及與前述複數條並列線部相對向而配置之前述被加工物之間施加電壓；移動手段，係使前述被加工物相對於前述並列線部相對性地移動；以及控制部，係控制前述線放電加工裝置的動作；其中前述控制部，係控制：切斷加工，一邊使前述被加工物相對於前述複數條並列線部相對地移動，一邊藉由放電加工同時進行複數片晶圓的切斷，並且使切斷中途之前述複數片晶圓的一部分與前述被加工物所連結之連結部殘留；以及形狀修正加工，係對前述複數條並列線部按與前述切斷加工時的切斷方向之前述複數條並列線部的軌跡相同之軌跡一邊進行放電加工一邊使之相對地移動，來對前述切斷加工時所切斷加工之複數個切斷加工面中跨越前述並列線部且相對向之2個面的形狀進行修正加工。
本發明之線放電加工裝置，可達到能夠實現半導體晶圓之加工精度及生產性的提升之效果。
1a、1b、1c、1d‧‧‧主導引輥
2‧‧‧線拉出軸筒
3‧‧‧線
4‧‧‧線捲取軸筒
5‧‧‧被加工物
5a‧‧‧連結部
5b‧‧‧不一致部分
5w‧‧‧晶圓
6a、6b、6c、6d‧‧‧供電元件單元
7a、7b‧‧‧減振導引輥
8、8a、8b‧‧‧噴嘴
9a、9b‧‧‧線按壓部
10‧‧‧升降承載台
11‧‧‧電源單元
12‧‧‧供電線
13‧‧‧保持構件
14‧‧‧控制部
21‧‧‧線導引槽
22‧‧‧線按壓突起
31、32‧‧‧加工區域
100‧‧‧線放電加工裝置
CL‧‧‧切斷線部
GR‧‧‧加工槽
K‧‧‧供電元件
PS‧‧‧並列線部
第1圖係顯示本發明的實施形態1之線放電加工裝置之主要部的構成之側視圖。
第2圖係顯示本發明的實施形態1之線放電加工裝置之主要部的構成之立體圖。
第3圖係顯示本發明的實施形態1之減振導引輥與線按壓部的構造以及限制切斷線部的狀態之側視圖。
第4圖係顯示使用本發明的實施形態1之線放電加工裝置之半導體晶圓之製造方法的步驟之流程圖(flow chart)。
第5圖係顯示本發明的實施形態1中，暫時中斷被加工物的切斷加工時之切斷線部的位置之示意圖。
第6圖係說明本發明的實施形態1之切斷加工步驟之剖面圖，第6圖(a)係顯示實施形態1之切斷加工步驟中之切斷線部的軌跡之剖面圖，第6圖(b)係擴大顯示第6圖(a)中的加工區域之剖面圖。
第7圖係說明本發明的實施形態1之形狀修正加工步驟之剖面圖，第7圖(a)係顯示實施形態1之形狀修正加工步驟中之切斷線部的軌跡之剖面圖，第7圖(b)係擴大顯示第7圖(a)中的加工區域之剖面圖。
第8圖係顯示依據本發明的實施形態2之線放電加工裝置所進行之圓柱形狀被加工物的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓之晶圓面方向的外形之示意圖。
第9圖係顯示從線之行進方向上的外周側，觀看依據 本發明的實施形態2之線放電加工裝置所進行之圓柱形狀被加工物的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓之晶圓的切斷形狀之剖面圖。
第10圖係顯示從加工起始側，觀看依據本發明的實施形態2之線放電加工裝置所進行之圓柱形狀被加工物的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓之晶圓的切斷形狀之剖面圖。
以下係根據圖式來詳細說明本發明的實施形態之線放電加工裝置及半導體晶圓之製造方法。另本發明並不受該實施形態所限定。
實施形態1 〈線放電加工裝置的構成〉
第1圖係顯示本發明的實施形態1之線放電加工裝置100之主要部分的構成之側視圖。第2圖係顯示本發明的實施形態1之線放電加工裝置100之主要部分的構成之立體圖。本發明的實施形態1之線放電加工裝置100中，係藉由4根主導引輥(main guide rollers)1a至1d來構成線行進系統。
線放電加工裝置100，具備：隔著間隔平行地配設之一對導引輥之主導引輥1c、1d；以及在相離一定的間距(pitch)之狀態下複數次捲繞於一對主導引輥1c、1d之間而在一對主導引輥1c、1d間形成並列線部PS，且伴 隨著主導引輥1c、1d的旋轉而行進之1條線3。亦即，藉由將1條線3捲繞於主導引輥1c、1d，而形成包含相對向於被加工物5之區域之並列之複數條並列線部。線3係於線放電加工裝置100中發揮線電極之功能。本實施形態1中，被加工物5係使用由半導體材料所構成之圓柱形狀半導體晶錠。
此外，線放電加工裝置100，具備：於一對主導引輥1c、1d之間與該主導引輥1c、1d平行地設置，並且被動接觸於複數條並列線部PS，而形成經減振後的複數個切斷線部CL之一對減振導引輥7a、7b；以及間隔著複數條並列線部PS而與一對減振導引輥7a、7b呈平行且對向地設置，並將複數條並列線部PS朝一對減振導引輥7a、7b緊壓而被動接觸於複數條並列線部PS之一對線按壓部9a、9b。
此外，線放電加工裝置100，具備：將電壓施加於與複數個切斷線部CL對向地配置之被加工物5以及複數條並列線部PS的各個之間之電源手段；使被加工物5沿著與主導引輥1a至1d的軸方向成垂直之面而相對於切斷線部CL呈直角之方向相對地移動之作為移動手段的升降承載台10；以及用以執行線放電加工裝置100的功能而控制線放電加工裝置100之各構成部的驅動之控制部14。
此外，切斷線部CL的特徵在於具備：一邊使被加工物5相對於該切斷線部CL相對地移動，一邊藉由 與該被加工物5之間的放電能量，將該被加工物5同時切斷加工成複數片晶圓之功能；以及以切斷加工時之切斷線部CL的軌跡，一邊使被加工物5相對於該切斷線部CL相對地移動，一邊藉由與該被加工物5之間的放電能量，對複數個切斷中途之晶圓的表裡面同時進行形狀修正加工之功能。
主導引輥1a至1d，為構成線行進系統之主要的導引輥。線放電加工裝置100中，具有同一直徑之4根主導引輥1a至1d彼此平行地隔著間隔而配置。從線拉出軸筒(bobbin)2拉出之1條線3，依序跨及4根主導引輥1a至1d間，在4根主導引輥1a至1d的軸方向以相離一定之間隔之狀態重複捲繞，亦即捲掛。線3係伴隨著主導引輥1a至1d的旋轉而行進，最後被捲取於線捲取軸筒4。
主導引輥1c、1d，被設置在跨越被加工物5之位置。線3，藉由以一定之張力張設於主導引輥1c與主導引輥1d之間，而構成在主導引輥1c、1d的軸方向相離之複數條並列線部PS。本說明書中，並列線部PS，意指在捲掛於主導引輥1a至1d之線3當中，從主導引輥1c送出並捲掛於主導引輥1d為止之部分。亦即，並列線部PS，為在從主導引輥1c所送出之線3的行進方向，位於主導引輥1c的軸部與主導引輥1d的軸部之間的部分之線3。
此外，於並列線部PS當中，包含與被加工物5相對向且使用在被加工物5的切斷加工之部分，且將直線地張設之區域稱為切斷線部CL。亦即，切斷線部CL係 於並列線部PS當中，為減振導引輥7a的軸部與減振導引輥7b的軸部之間的部分。第1圖係顯示開始被加工物5的切斷且切斷線部CL於被加工物5的內部行進之狀態。切斷線部CL係複數條線3以一定間隔平行地排列配置，並可從被加工物5同步地切出複數片晶圓5w。以下，晶圓5w係顯示包含切斷中途的晶圓。
對切斷線部CL的線3個別地供給來自電源單元(unit)11的電壓脈衝(pulse)之各供電元件單元6a至6d，係個別地接觸於複數條並列線部PS的線3而配置。藉由將電力分別供給至個別之並列線部PS的線3，可在全部的並列線部PS上進行穩定的放電加工。第1圖中，配置有：於主導引輥1d與被加工物5之間所配置之供電元件單元6a、6b，以及於主導引輥1c與被加工物5之間所配置之供電元件單元6c、6d之4個單元。
作為電源手段之供電元件單元6a至6d，為在主導引輥1a至1d的軸方向，以與線3的捲掛間隔為相同之間隔之方式排列之複數個供電元件K的集合體。各供電元件K相互地絕緣。各切斷線部CL，係從供電元件K供電而使各自流通加工電流。供電元件K係使用：於表面形成有V槽狀的線導引部(wire guide)，且沿著並列線部PS的延伸方向，亦即線3的行進方向之剖面為圓形或圓弧形狀者。供電元件K係設置成定期地旋轉並能夠以可變更線接觸部位之方式旋轉。另一方面，作為電源手段之電源單元11係供電側的端子分別電性連接於供電元件單元6a至 6d，而接地側的端子電性連接於被加工物5。因此，從電源單元11所輸出之電脈衝，被施加於切斷線部CL的線3與被加工物5之間。電源單元11與複數個供電元件K及被加工物5，係藉由供電線12而電性連接。第1圖中，於升降承載台10上，電源單元11與被加工物5係經由將被加工物5保持及固定之導電性的保持構件13而電性連接。
此外，於供電元件單元6b與供電元件單元6c之間的並列線部PS上，配置有減振導引輥7a、7b。減振導引輥7a、7b，係以使線3維持為恆常地懸掛之狀態之方式導引線3。減振導引輥7a、7b，係設置在一對主導引輥1c、1d間且被動接觸於並列線部PS，並且與主導引輥1c、1d相比為直徑較小之導引輥。亦即，減振導引輥7a、7b，係配置為接觸於並列線部PS並捲掛有線3之被動式導引輥，且伴隨著線3的行進而被動地旋轉。此外，減振導引輥7a、7b係支撐線3，而使線3形成直線狀地張設之複數個切斷線部CL。如後述般，減振導引輥7a、7b間的切斷線部CL係成為使線振動受抑制並使行進位置幾乎被固定之狀態。
再者，於切斷線部CL的區域，噴嘴(nozzle)8係以跨越被加工物5之方式使噴嘴8a、8b面對面地設置。噴嘴8a、8b沿著切斷線部CL並朝向被加工物5的切斷部噴出加工液。切斷線部CL係貫通噴嘴8a、8b內而配置，但噴嘴8a、8b的內面與切斷線部CL未接觸。升降承載台10為載置被加工物5並進行上升或下降之承載台，並且使 被加工物5相對於切斷線部CL相對地移動。第1圖中，從升降承載台10所描繪之箭頭，顯示升降承載台10的移動方向。
線3，僅約為輥(rollers)外周的1/4周，亦即，僅有一部分捲掛於主導引輥1a至1d的各輥，且迴繞著4根主導引輥1a至1d。主導引輥1a至1d，構成從線拉出軸筒2至線捲取軸筒4之路徑，且構成為確保用以讓被加工物5通過切斷線部CL而未與除切斷線部CL之外的線衝突之空間。主導引輥1c、1d為驅動式導引輥，而配置在主導引輥1c、1d的上方之主導引輥1a、1b，為被動式導引輥。驅動式導引輥係使軸部連接於馬達(motor)而被旋轉驅動。另一方面，被動式導引輥，並未產生驅動力，而伴隨著接觸於表面之線3的行進而旋轉。第1圖中，於主導引輥1a至1d的中心所描繪之黑點係顯示軸部。此外，第1圖中，繞著主導引輥1a至1d的軸部所描繪之箭頭，係顯示各主導引輥1a至1d的旋轉方向。此外，第1圖中，沿著線3所描繪之箭頭，係顯示線3的行進方向。
主導引輥1a至1d，為在圓柱形狀之芯桿上捲附有胺甲酸乙酯橡膠(urethane rubber)等橡膠(rubber)材料之輥，芯桿的兩端由軸承(bearing)所支撐而成為可旋轉之構造。主導引輥1a至1d之表面的橡膠，由於與線3之摩擦係數高，故適合於防止主導引輥1a至1d上之線3的滑動或空轉。此外，於主導引輥1a至1d中之線3所接觸的輥表面，以與在主導引輥1a至1d的軸方向中之線的捲掛 間隔為相同之間隔之方式形成複數條槽。藉由將線3捲掛於各槽內，可將在複數個切斷線部CL之中線3的間隔保持為固定。在主導引輥1a至1d的軸方向以等間隔之方式並列配置之切斷線部CL間的距離，亦即主導引輥1a至1d上之線3的捲掛間隔為一定，在切斷半導體晶圓時，約為0.1mm至0.8mm左右。
驅動式的主導引輥1c、1d中，可得到將線3拉伸之力，並且在被動式的主導引輥1a、1b中，可得到使輥旋轉之旋轉力。諸該主導引輥1a、1d、供電元件單元6a至6d、減振導引輥7a、7b、噴嘴8a、8b及被加工物5係被浸漬在圖中未顯示之加工液貯留槽所貯留之加工液中，各切斷線部CL，於加工液中與被加工物5相對向，並同步地進行切斷加工。
此外，於主導引輥1a至1d的表面，以與線的捲掛間隔為相同之間隔之方式形成複數條槽，並藉由使線3通過各槽，可將在切斷線部CL之中線3的間隔保持為一定。在切斷線部CL之中線3的間隔，可因應目的來設定。如本實施形態1般以切斷半導體晶圓者為目的時，在切斷線部CL之中主導引輥1a至1d的軸方向之線3的間隔，係0.1至0.8mm左右為適合。
減振導引輥7a、7b係配置成為與複數條並列線部PS的線3接觸並捲掛有線3之被動式導引輥，且伴隨著線3的行進而被動地旋轉。減振導引輥7a、7b，與主導引輥1a至1d相比，為形狀精度、旋轉精度、及安裝精度 較高之被動式導引輥，且2根配置在並列線部PS的延伸方向並跨越被加工物5之位置。減振導引輥7a、7b，係被壓抵於所張設之並列線部PS，且配置成使並列線部PS的線3接觸於減振導引輥7a、7b外周的一部分。結果使減振導引輥7a、7b間的線3直線狀地張設，並且使線3的行進方向呈彎曲之狀態，於線3的行進中，恆常地使線3維持為懸掛於減振導引輥7a、7b之狀態。
懸掛於減振導引輥7b之前伴隨著振動之線3，藉由確實地懸掛於減振導引輥7b，從而抑制以振動之狀態行進之線3的振動而減振。此外，同樣地，被施加於從減振導引輥7b所送出之線3之振動，係藉由減振導引輥7a來抑制而減振。結果為，2根減振導引輥7a、7b，係在藉由隨著線3的行進而在與線3之間所產生之摩擦力而旋轉之狀態下，未在2根減振導引輥7a、7b間的直線狀區域中形成幾乎無線振動之狀態。亦即，藉由減振導引輥7a、7b，能夠抑制從主導引輥往切斷線部CL之振動傳遞，且以使微觀的行進位置成為一定之方式精密地導引線3。第1圖中，減振導引輥7a、7b上所描繪之左右方向的箭頭，係顯示減振導引輥7a、7b的可動方向。
減振導引輥7a、7b，即使彎曲連通於切斷線部CL之線3的行進方向，亦不具有確保供以讓被加工物5通過切斷線部CL之空間的作用。於減振導引輥7a、7b之線3所接觸的輥表面，以等間隔形成有線導引槽21，該線導引槽21為以與減振導引輥7a、7b的軸部平行並且與該 軸部重疊之平面所切斷之剖面形狀呈V形狀，亦即寬度從輥表面朝向底部逐漸變窄之形狀之線導引用的槽。線導引槽21，在減振導引輥7a、7b的軸方向以與複數個切斷線部CL的排列間隔為相同間隔之方式所形成。此外，線導引槽21，於減振導引輥7a、7b的外周面上，沿著與減振導引輥7a、7b的軸部呈垂直之面所形成。並且，藉由將線3一次1條懸掛於各線導引槽21，而構成可將被加工物5同步地切斷加工之複數個切斷線部CL。減振導引輥7a、7b，在切斷線部CL的延伸方向構成為可動。第3圖係顯示減振導引輥7a、7b與線按壓部9a、9b的構造以及限制切斷線部CL的狀態之側視圖。
線按壓部9a、9b，係將構成切斷線部CL之各線3，緊壓於減振導引輥7a、7b的表面上所形成之線導引槽21的內面，並且使線電極的位置於線導引槽21內不偏離，藉此，在對後述複數片晶圓5w所進行之形狀修正加工中，可作用為使相對向之2片晶圓面，亦即切斷加工面與該2片晶圓面間之線3的極間距離與切斷加工時的極間距離成為同一。
線按壓部9a、9b，與減振導引輥7a、7b相同，為形狀精度、旋轉精度、及安裝精度較高之被動式導引輥，且間隔著並列線部PS而於與減振導引輥7a、7b相對向之位置與該減振導引輥7a、7b呈平行地配置。亦即，線按壓部9a，係間隔著並列線部PS而於與減振導引輥7a相對向之位置與該減振導引輥7a呈平行地配置。線按壓部9b， 係間隔著並列線部PS而於與減振導引輥7b相對向之位置與該減振導引輥7b呈平行地配置。
於線按壓部9a、9b的外周面，以等間隔形成有線按壓突起22，該線按壓突起22為以與複數個切斷線部CL的排列間隔為相同之間隔，且以與線按壓部9a、9b的軸部平行並且與該軸部重疊之平面所切斷之剖面形狀呈反V形狀，亦即寬度從外周面朝向頂部逐漸變窄之形狀之突起。線按壓突起22，係從線按壓部9a、9b的原材料所削出並與線按壓部9a、9b一體地成形。此外，線按壓突起22，於線按壓部9a、9b的外周面上，沿著與線按壓部9a、9b的軸部成垂直之面所形成。線按壓部9a、9b，係以使線按壓突起22嵌入於減振導引輥7a、7b的線導引槽21之方式而設置。並且，線按壓部9a、9b的線按壓突起22，係以朝向線導引槽21的底部，將構成被懸掛於減振導引輥7a、7b的線導引槽21之切斷線部CL之各線3緊壓之方式，調整線按壓部9a、9b的緊壓量。線按壓部9a、9b，為藉由使線按壓突起22接觸於複數條並列線部PS之線3，且隨著該線3的行進而被動地旋轉之被動式的輥。
藉由線按壓部9a、9b之外周面的線按壓突起22，將切斷線部CL緊壓於減振導引輥7a、7b上所形成之線導引槽21的內壁，如此，當加工液流變動時或是於線行進暫時停止後重新開始線行進時，亦使線導引槽21內之切斷線部CL的位置不會偏離，可維持切斷線部CL接觸於線導引槽21內之狀態。藉此，隨著切斷線部CL的行進，減 振導引輥7a、7b與線按壓部9a、9b不會滑動而能夠旋轉。
如上述之方式，當藉由線按壓部9a、9b的線按壓突起22，將線導引槽21的切斷線部CL緊壓於減振導引輥7a、7b之線導引槽21的內壁，可防止線導引槽21內之切斷線部CL的位置偏離之情形，則線按壓突起22的形狀及尺寸，能夠配合線導引槽21的形狀及尺寸來適當地變更。此外，如上述之方式，當可藉由線按壓部9a、9b的線按壓突起22，將切斷線部CL緊壓於減振導引輥7a、7b之線導引槽21內之情形，亦可在切斷線部CL的延伸方向，使線按壓部9a的軸部與減振導引輥7a的軸部不位於相同位置。亦即，亦可在切斷線部CL的延伸方向，使線按壓部9a與減振導引輥7a偏離。同樣的，亦可在切斷線部CL的延伸方向，使線按壓部9b的軸部與減振導引輥7b的軸部不位於相同位置。亦即，亦可在切斷線部CL的延伸方向，使線按壓部9b與減振導引輥7b偏離。
控制部14，可使用數值控制功能來控制線放電加工裝置100之各構成部的驅動。第1圖中，控制部14僅連接於電源單元11，惟實際上係連接於成為控制對象之線放電加工裝置100的各構成部。
接著說明使用本實施形態1之線放電加工裝置100，從被加工物5之圓柱形狀半導體晶錠同時切斷複數片半導體晶圓(以下有稱為晶圓之情形)5w之半導體晶圓之製造方法。第4圖係顯示使用線放電加工裝置100之半導體晶圓之製造方法的步驟之流程圖。以下說明各步驟。
使用線放電加工裝置100來製造半導體晶圓時，於步驟(step)S10中進行切斷加工步驟：進行藉由放電加工從被加工物5同步地切斷複數片晶圓5w之切斷加工，並且以使切斷中途之複數片晶圓5w的一部分與被加工物5連結之連結部5a殘留之方式進行切斷加工。接著，於步驟S20中進行形狀修正加工步驟：使複數個切斷線部CL按切斷加工時的切斷方向之切斷線部CL的軌跡一邊進行放電加工一邊進行掃描，而對切斷加工時所切斷加工之複數個切斷加工面的形狀同時進行修正加工。接著，於步驟S30中進行連結部去除步驟：於形狀修正加工步驟後，去除連結部5a。
本實施形態1之半導體晶圓之製造方法，藉由進行上述步驟，可從作為半導體原材料的主體(bulk)結晶之晶錠等，同步地製作出複數片半導體晶圓。以下說明各步驟。以下，所謂切斷加工，意指切斷加工步驟中的加工。
〈切斷加工步驟〉
首先於步驟S10中實施切斷加工步驟。線放電加工，係使在以去離子(ion)水等的加工液所注滿之線3與被加工物5之間的微小放電間隙(gap)中產生電弧(arc)放電來進行被加工物5的切斷。具體而言，藉由所產生之電弧來加熱並使達到被加工物5的熔點以上之被加工物5的一部分蒸發。並且，存在於放電間隙之加工液爆發性地氣化，而氣化後的加工液使被加工物5之成為熔融狀態的部分飛散。 飛散之部分係成為加工屑而在加工液中浮動。由於切斷線部CL與被加工物5分別為放電電極，所以放電間隙的長度亦稱為極間距離。
加工中，線3從線拉出軸筒2被連續地拉出，藉由主導引輥1a至1d的旋轉而行進，並被回收至線捲取軸筒4。藉由調整線拉出軸筒2與線捲取軸筒4的各轉速，來控制並列之各線3於行進中的張力。當線3的行進狀態達到穩定時，行進之線3的張力保持為固定。
進行放電加工時，在一邊使主導引輥1c、1d旋轉而使線3行進，一邊從切斷線部CL隔著預定的極間距離使被加工物5與之對向而配置。並且，從電源單元11將電壓脈衝作為加工電源施加於切斷線部CL，於切斷線部CL與被加工物5之間產生脈衝放電，並配合切斷速度使升降承載台10上升。在將極間距離保持為固定之狀態下，一邊使切斷線部CL與被加工物5相對地移動一邊持續電弧放電，藉此，以對應切斷線部CL所通過被加工物5之路徑之方式在被加工物5形成加工槽GR。因此，被切出之晶圓5w的厚度，係成為從線3的捲掛間隔減去加工寬度，亦即減去為被加工物5的切除量之加工槽GR的寬度後之長度。為了縮小加工寬度，線3的線徑較小者較佳。實用上，線3較適當為線徑0.1mm左右之鋼線(steel wire)，更佳為線徑進一步細線化為0.07mm左右之鋼線。此外，為了使放電起始電壓達到適當，可對鋼線的表面施以黃銅等之塗覆(coating)。
於供電元件單元6a至6d中，為了對並列線部PS調整緊壓量，係設置有使供電元件單元6a至6d相對於並列線部PS往垂直方向移動之圖中未顯示的移動機構。並列線部PS的線3與供電元件K之接觸長度為滑動長度，滑動長度可藉由供電元件單元6a至6d相對於並列線部PS之緊壓量來管理。亦即，緊壓量愈小，滑動長度愈短，緊壓量愈多，滑動長度愈長。緊壓量，可由相對於並列線部PS之壓入距離來規定，或由緊壓力來規定。藉由調節滑動長度，可調整供電元件單元6a至6d與並列線部PS之間的接觸電阻，而能夠微調每1次電壓脈衝的放電電流值。加工電流值，當然是經由供電元件單元6a至6d而供電至各切斷線部CL，故亦可藉由調整加工電源來調整。
在使用屬於被加工物5之半導體晶錠的線放電加工裝置100之切斷中，就切斷條件的一例而言，例示出施加電壓100V、加工電流3A至4A、脈衝寬度0.6μsec之條件。然而，該切斷條件並無特別限定，可因應所使用之線3的種類、粗度、被加工物5的材質等之各項條件來適當地調整而使用。
並且，於切斷加工步驟中，藉由線放電加工裝置100將被加工物5切斷，且在完全切斷晶圓5w前中斷切斷加工。亦即，不將晶圓5w完全切斷，而是以使切斷中途之晶圓5w的一部分與被加工物5連結之連結部5a殘留之方式進行切斷加工。具體而言，如第5圖所示，將 被加工物5切斷至直徑方向的中途，並在殘留連結部5a之位置，暫時中斷切斷步驟。第5圖係顯示本實施形態1中，暫時中斷被加工物5的切斷加工時之切斷線部CL的位置之示意圖。第5圖中，係顯示與被加工物5的軸部成垂直之剖面。第5圖中的箭頭，顯示依據切斷線部CL所進行之被加工物5的切斷方向。切斷的中斷位置，係設為晶圓5w完全切斷前之例如在切斷方向設連結部5a為殘留1mm之位置。然而，連結部5a的厚度並不限於1mm，只要是殘留有可讓切斷中途的晶圓5w直立之連結部5a並使切斷中途之晶圓5w的一部分與被加工物5連接即可。
〈形狀修正加工步驟〉
接著說明於步驟S20中所實施之在切斷加工步驟中被切斷並具有與被加工物5連結之連結部5a之切斷中途之晶圓5w的形狀修正加工。第6圖係說明本實施形態1之切斷加工步驟之剖面圖，第6圖(a)係顯示本實施形態1之切斷加工步驟中之切斷線部CL的軌跡之剖面圖，第6圖(b)係放大顯示第6圖(a)中的加工區域31之剖面圖。第6圖(a)中之虛線的圓形標記及黑色圓圈，係顯示切斷線部CL之線3的剖面，虛線的圓形標記對應於切斷加工步驟的加工起始位置，黑色圓圈對應於切斷加工步驟的加工結束位置。第7圖係說明本實施形態1之形狀修正加工步驟之剖面圖，第7圖(a)係顯示本實施形態1之形狀修正加工步驟中之切斷線部CL的軌跡之剖面圖，第7圖(b)係放大顯示 第7圖(a)中的加工區域32之剖面圖。第7圖(a)中之虛線的圓形標記及黑色圓圈，係顯示切斷線部CL之線3的剖面，虛線的圓形標記為形狀修正加工步驟的加工起始位置，黑色圓圈對應於形狀修正加工步驟的加工結束位置。第7圖(b)所示之形狀修正加工步驟的加工起始位置，為切斷加工步驟的加工結束位置。第6圖(a)及第7圖(a)中的箭頭，係顯示切斷線部CL的軌跡，亦即顯示通過之路徑。此外，第6圖(a)及第7圖(a)中，係顯示切斷線部CL移動之樣態，但實際上係使屬於被加工物5的半導體晶錠移動，而使切斷線部CL相對地對被加工物5的切斷部分移動。
如上述之方式，將脈衝電壓作為加工電源供給至複數個切斷線部CL，於各切斷線部CL與被加工物5之間產生脈衝放電，並使各切斷線部CL相對於被加工物5相對地移動。藉此，於被加工物5中各切斷線部CL所通過之部分，如第6圖(a)所示，加工有複數個開縫，亦即複數個加工槽GR。在跨越相鄰接之加工槽GR之部分中形成有薄板，亦即形成切斷中途的晶圓5w。當持續進行切斷加工而將被加工物5完全切斷時，跨越加工槽GR之部分亦同步被分離成複數片薄板。藉此，可從由半導體原材料所構成之被加工物5，製作出半導體裝置(device)用的晶圓。
切斷加工步驟中，在完成藉由切斷線部CL所進行之被加工物5的切斷之前停止加工時，於被加工物5中，如第6圖(a)所示殘留有切斷線部CL的通過路徑作 為加工槽GR。形狀修正加工步驟中，在跨越加工槽GR而形成之複數片薄板，亦即切斷中途的晶圓5w未完全分離之狀態下，再次將加工電源供給至切斷線部CL在加工槽GR內進行放電加工，並利用於切斷加工中相對於被加工物5所相對地移動之切斷線部CL的軌跡，亦即利用線3的軌跡，如第7圖(a)所示之方式，朝與該軌跡為相反之方向掃描該切斷線部CL。或者是，在跨越加工槽GR而形成之複數片薄板，亦即切斷中途的晶圓5w未完全分離之狀態下，不將加工電源供給至切斷線部CL，而使切斷線部CL返回切斷加工步驟的加工起始位置。並且，以與進行切斷加工步驟時相同之切斷線部CL的軌跡，在將加工電源供給至切斷線部CL並對加工槽GR內進行放電加工之狀態，掃描該切斷線部CL。亦即，形狀修正加工步驟中，在對加工槽GR內進行放電加工之狀態，以切斷加工步驟之切斷線部CL的軌跡再次掃描切斷線部CL。
對於處於中斷切斷加工之狀態的薄板，會有如第6圖(b)所示，起因於先前所實施之切斷加工中的殘留區域，亦即未切割之殘留區域，或是薄板的翹曲等之要件，存在有因厚度不一致造成變厚之不一致部分5b。此外，在保持藉由放電加工將被加工物5切斷之狀態下，於切斷加工面的表層部會形成加工變質層。相對於上述薄板，利用切斷被加工物5時之切斷線部CL之線3的軌跡，亦即按切斷被加工物5時之切斷線部CL的軌跡，一邊將加工電源供電至切斷線部CL一邊進行掃描。藉此，於薄板的面 內因受殘留等而因厚度不一致造成變厚之不一致部分5b中，由於可窄化構成切斷線部CL之各線3與薄板的切斷加工面之極間距離，所以產生放電，而如第7圖(b)所示去除薄板的切斷加工面上之殘留部分，並修正薄板的切斷加工面之形狀。藉此可改善薄板的板厚不一致。
形狀修正加工步驟中，即使切斷線部CL的位置從切斷加工步驟時的位置有些許偏離時，於依據控制部所進行之切斷線部CL的掃描控制中，即使按與切斷加工步驟時為相同之軌跡來移動切斷線部CL，切斷線部CL亦從切斷加工步驟時的軌跡偏離移動並進行掃描。於該狀態下，形成切斷線部CL相對於各切斷線部CL存在有2個之薄板的切斷加工面，亦即相對於跨越切斷線部CL而相對向之2個之薄板的切斷加工面，接近於一方的切斷加工面，而遠離另一方的切斷加工面。藉此，原先理應相等之與2個切斷加工面之極間距離產生差距，即使只有些許亦使靠近線3而使極間距離變近之切斷加工面者，放電產生的次數變多，亦即放電加工的次數變多。因此，依據放電加工所進行之切斷加工面的形狀修正，於相對向之切斷加工面上變得不均等，僅有一方的切斷加工面被大量地加工。
前述切斷線部CL的偏離，係由於以下原因而產生，亦即當在切斷加工步驟中作用於各切斷線部CL之將切斷線部CL緊壓於減振導引輥7a、7b的線導引槽21之力的大小以及方向中之至少一方產生變化時，由於該緊壓力高於切斷線部CL與減振導引輥7a、7b的線導引槽21 之摩擦力，使切斷線部CL於線導引槽21內移動，而在切斷加工時從切斷線部CL的位置偏離。
將線3緊壓於減振導引輥7a、7b之力，為切斷線部CL的張力，並藉由線拉出軸筒2與線捲取軸筒4之間的轉速差，以及圖中未顯示的張力輥(dancer roller)，對於加工中的外部干擾，亦控制於預定的設定範圍。然而，起因為自切斷加工反轉為朝反方向掃描切斷線部CL的軌跡，或是至切斷加工的切斷加工起始位置為止前再次折返切斷線部CL，並按與切斷加工時為相同之線軌跡進行掃描之加工狀況的變化，會使切斷線部CL產生偏離。就加工狀況的變化而言，可列舉出：由切斷加工所形成之加工槽GR所帶來之加工液流的變化，由加工方向的反轉所帶來之切斷線部CL與減振導引輥7a、7b的線導引槽21之摩擦力的變化，以及因加工液流量的設定於形狀修正加工時較切斷加工時更弱所帶來之作用於切斷線部CL之外力的變化。加工液流量的設定，例子之一為切斷加工時設為15L/分，形狀修正加工時降低至5L/分。
於半導體晶錠的切斷加工時，加工液從噴嘴8a、8b朝向各加工槽GR強力地噴出，但在形狀修正加工時，當以與切斷加工時為相同之條件朝向加工槽GR供給加工液時，從半導體晶錠切離前之薄板會大幅振動。於放電加工中，當切斷線部CL與作為被加工物5之半導體晶錠的切斷加工面之放電間隙大幅變動時，放電加工變得不穩定，而使半導體晶圓之切斷加工面的加工精度降低。因 此，從噴嘴8a、8b朝向各加工槽GR所噴出之加工液流量的設定，於形狀修正加工時，係設定較切斷加工時更弱。
形狀修正加工步驟中，係防止切斷線部CL之各切斷線部CL的偏離，並藉由利用切斷加工步驟時之切斷線部CL的軌跡之切斷線部CL於加工槽GR內的1次掃描，對跨越切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正。依據減振導引輥7a、7b所進行之切斷線部CL的支撐，係藉由下列方式進行，亦即對於減振導引輥7a、7b的表面上所形成之複數個V形狀的線導引槽21，藉由每個槽嵌入1條之切斷線部CL的張力予以緊壓而保持。此外，本實施形態1中，線導引槽21內的切斷線部CL，亦即線3，亦從不被線導引槽21所限制之部分來施加緊壓力，並以不會於減振導引輥7a、7b的線導引槽21內產生位置偏離之方式來限制。
如第3圖所示，係藉由：以等間隔設置在減振導引輥7a、7b的外周面之V字狀的線導引槽21、以及以與減振導引輥7a、7b之線導引槽21的形成間隔相同之間隔設置在線按壓部9a、9b的外周面之反V字狀的線按壓突起22，來跨越切斷線部CL。藉此，使切斷線部CL按減振導引輥7a、7b之線導引槽21內的固定位置行進。並且，線導引槽21內的切斷線部CL，亦即線3，由於被外周面的三面限制於線導引槽21內，故即使因從切斷加工切換至形狀修正加工而產生外部干擾，亦不會產生位置偏離，與跨越該線3而相對向之切斷加工面之極間距離不會 產生變化。藉此，於形狀修正加工中，相對向之2個切斷加工面與該2個切斷加工面之間的切斷線部CL，亦即與線3之極間距離，係與切斷加工時的極間距離相同。結果為可藉由切斷加工時之切斷線部CL的軌跡之切斷線部CL的1次掃描，對相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正。因此，於形狀修正加工步驟中，可實現高生產性與高加工精度。
上述半導體晶圓之製造方法中，切斷線部CL加工軌跡，亦即切斷線部CL的掃描軌跡，於切斷加工時與形狀修正加工時為相同，且構成切斷線部CL之線導引槽21內的切斷線部CL，與以該切斷線部CL為中心相對向之2個切斷加工面之間的2個極間距離不會產生差距。因此，可對2個切斷加工面均等地進行放電加工，使該2個切斷加工面同步地進行形狀修正，而能夠一次大量生產出加工面品質良好且均等，且可達到板厚的一致化之高精度的晶圓5w。此外，可減少作為晶圓切斷加工的後續步驟之研削加工或研磨加工中的晶圓厚度一致化處理所需之加工負荷，可降低晶圓成本(wafer cost)。
相鄰接之複數個線導引槽21內的各切斷線部CL，於相鄰接之切斷線部CL之間，沿著線3具有：具有由線3的電阻所形成之阻抗(impedance)之導通路徑。此外，各切斷線部CL，為了保持相鄰接之各切斷線部CL的獨立性，不可形成沿著線3之導通路徑以外的導通路徑。因此，線按壓部9a、9b是由絕緣性材料所製作。此外，線 按壓部9a、9b的線按壓突起22，亦可從減振導引輥7a、7b的外周面側進入於線導引槽21內，並壓入懸掛於該線導引槽21內之切斷線部CL，從而在線導引槽21內不使切斷線部CL的位置偏離。因此，亦可將由如橡膠般具有柔軟性之柔軟性材料所構成之柔軟性材料部，設置在線按壓部9a、9b的外周面來取代突起狀的線按壓突起22。此時，藉由將柔軟性材料壓入於線導引槽21，以使該柔軟性材料配合線導引槽21的內面槽形狀之方式緊壓切斷線部CL，可抑制線導引槽21之切斷線部CL的位置偏離。
線放電加工，由於加工速度不與被加工物5的硬度相依，故對於硬度較高之原材料特別有效。就被加工物5而言，例如能夠以列為對象：形成濺鍍靶(sputtering target)之鎢(tungsten)或鉬(molybdenum)等之金屬、用作為各種構造材料之以碳化矽為主成分之多晶矽碳化物(silicon carbide)等的陶瓷(ceramic)、形成半導體裝置製作用的晶圓基板之單晶矽(silicon)、單晶矽碳化物、氮化鎵(gallium nitride)等之半導體原材料、形成太陽能電池用晶圓之單晶矽或多晶矽等的矽。特別是，關於以碳化矽及氮化鎵為代表之碳化物或氮化物的至少一方為成分之半導體材料，由於硬度較高，在依據機械式線鋸之方式中會有有生產性較低且加工精度較低之問題。相對於此，根據本實施形態1，可在同時兼具高生產性及高加工精度之狀態，進行以碳化矽及氮化鎵等之碳化物或氮化物的至少一方為成分之半導體材料的晶圓製作。此外，由於可在同一加工裝置內一次 處理而實現切斷加工與形狀修正加工，所以不需對起因於將被加工物5配置在加工裝置時之位置偏離等進行無謂的研磨，對於昂貴的晶圓加工特別有效。
此外，本實施形態1之線放電加工裝置100中，係顯示將1條線3捲掛於4根主導引輥1a至1d之例子，但亦可構成為配置3根或2根主導引輥。本實施形態1之線放電加工裝置100，係藉由構成並列線部PS之各條鄰接線之供電元件K間的電阻，來極力抑制流通在相鄰接之供電元件K間的線之電流。亦即，藉由供電元件K間之與線長成正比之電阻值，來防止加工電流洩漏至被加工物5的放電部分，亦即加工電流的回流。因此，將線3捲掛於複數根主導引輥時，能夠以設1迴路(loop)的線3為充分地長之方式來增大各供電元件K間的電阻。此外，不限於上述實施形態，只要是藉由重覆折返1條線3來形成並列線部PS者，則該具體構成並無特別限定。
此外，於切斷加工中，於減振導引輥7a、7b的線導引槽21內作用於線3之複數種外力，係以均衡之狀態將線3緊壓於線導引槽21的內面。然而，在從切斷加工切換至形狀修正加工之時點中，受到屬於加工條件的參數之參數線行進速度、線張力、加工液的流量，亦即加工液的液壓或流動方向之至少一項的急遽變化，使作用於並列線部PS之複數種外力的均衡產生變化，破壞該複數種外力的均衡，而破壞線導引槽21內作用於線3之複數種外力的均衡。藉此，使於切斷加工時作用於線3之往線導引槽 21的內面之緊壓力的方向產生變化，而產生線3的位置偏離。因此，由於上述參數的急遽變化，使引起線振幅的變化或放電間隙的變化之可能性增高。
該情形，針對使引起線振幅的變化或放電間隙的變化之可能性較高之上述參數，於切斷加工時與形狀修正加工時不改變設定值而為相同設定，即使將切斷加工時之切斷線部CL的軌跡在放電加工狀態進行掃描，亦能夠一併進行晶圓的形狀修正加工。然而，本實施形態中，係藉由線按壓部9a、9b將線3緊壓並限制於線導引槽21的內面，藉此，即使上述複數種外力的均衡產生變化時，亦可防止線3的位置偏離，且穩定地進行形狀修正加工。並且，藉由線按壓部9a、9b將線3緊壓並限制於線導引槽21的內面，藉此，關於前述參數，即使於切斷加工時與形狀修正加工時改變設定值，亦可防止線3的位置偏離，且穩定地進行形狀修正加工。
形狀修正加工步驟中，係假定藉由1次的形狀修正加工來進行薄板之切斷加工面的形狀修正加工，但亦可因應形狀修正加工條件或被加工物5的材質等之各項條件，實施複數次形狀修正加工。
〈連結部去除步驟〉
接著說明於步驟S30中所實施之與被加工物5連結之連結部的去除步驟。於形狀修正加工結束後，藉由放電加工來切斷薄板與被加工物5所些許連接之連結部5a。亦 即，使切斷線部CL再次返回至中斷切斷加工之位置，並將切斷線部CL以與切斷加工為相同之放電加工條件藉由放電加工來進行切斷。於切斷時，藉由使被加工物5在切斷方向，亦即第1圖中的上下方向上升降之升降承載台10，使被加工物5相對於切斷線部CL相對地移動而進行。連結部5a的切斷，係對應於連結部5a的切斷長度，亦即以使切斷線部CL所相對向之連結部5a的每單位長度之放電所產生的加工能量成為固定之方式，調整放電加工條件與升降承載台10的移動速度來進行。
結束連結部去除步驟，藉此來結束使用線放電加工裝置100之複數片半導體晶圓同步切出處理，亦即結束晶圓的製造，而同步地製造出複數片晶圓5w。並且，藉由使用線放電加工裝置100，能夠以高生產性將包含碳化矽或氮化鎵等之硬質材料之被加工物5切斷為薄板狀。
上述中，係使用兩對的主導引輥之主導引輥1a至1d作為複數個主導引輥。然而，只要可構成從線拉出軸筒2至線捲取軸筒4之路徑，並確保用以讓被加工物5通過切斷線部CL而未與除切斷線部CL之外的線之衝突之空間，則複數個主導引輥的根數並不受限。
如上述之方式，本實施形態1之線放電加工裝置100，具備：於一對主導引輥1c、1d之間與該主導引輥1c、1d平行地設置，並且被動接觸於複數條並列線部PS，而形成經減振後的複數個切斷線部CL之一對減振導引輥7a、7b；以及間隔著複數條並列線部PS而與一對減 振導引輥7a、7b呈平行且對向地設置，並將複數條並列線部PS朝一對減振導引輥7a、7b緊壓而被動接觸於複數條並列線部PS之一對線按壓部9a、9b。線按壓部9a、9b，係將線3確實地固定在減振導引輥7a、7b。此外，線放電加工裝置100係使控制部14進行：使複數個切斷線部CL按切斷加工時的切斷方向之切斷線部CL的軌跡在放電加工之狀態進行掃描，而對切斷加工時所切斷加工後之複數個切斷加工面的形狀同步地進行修正加工之控制。
此外，使用本實施形態1之線放電加工裝置100之半導體晶圓之製造方法中，藉由以複數個切斷線部CL作為電極之線放電加工，從而自作為被加工物5的半導體晶錠同步地切斷複數片晶圓5w。在此，於切斷加工步驟中，不將薄板，亦即未將切斷中途的晶圓5w予以從晶錠中完全切斷及分離，而是在使加工槽GR的前端部與晶錠僅些許連結之狀態下中斷切斷加工。並且於形狀修正加工步驟中，對切斷加工步驟中所形成之各薄板的切斷加工面，在進行線放電加工之狀態下，使切斷線部CL以與切斷加工時相同之路徑之方式，於加工槽GR內進行掃描。亦即，在切斷線部CL對各薄板所進行之掃描中，將業已加工各薄板的切斷加工面間之切斷線部CL，按切斷加工時的切斷方向之切斷線部CL的軌跡進行放電加工，且同步地對跨越切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面在放電加工之狀態進行形狀修正。藉由該形狀修正，可削除起因於切斷加工中的殘留或薄板的翹曲等之板厚較厚的部分， 將板厚成形為預定尺寸並進行薄板的形狀修正加工。該形狀修正加工中，薄板表面的加工變質層亦被去除。
亦即，根據本實施形態1，藉由以切斷線部CL所產生之放電，從作為被加工物5的半導體晶錠同步地切斷加工出複數片薄板，亦即切斷中途的晶圓5w，又在完全地切斷並分離經加工後之各薄板而形成為晶圓5w之前，中斷切斷加工。然後，將切斷線部CL按切斷加工時之切斷線部CL的軌跡，對在被形成狀態之晶圓面進行線放電加工並進行切斷線部CL的掃描。藉此去除成為晶圓5w的晶圓面之面的殘留部分以及加工變質層，提升晶圓厚度的一致性與面粗糙度，改善晶圓的平坦度，而能夠精整加工成接近於晶圓5w所要求之尺寸的板厚。
此外，根據本實施形態1，係使用線按壓部9a、9b，來防止減振導引輥7a、7b對切斷線部CL之按壓狀態的變化所導致之切斷線部CL的位置偏離，來防止各切斷線部CL與切斷加工面之極間距離的變動。藉此，可使切斷線部CL之往跨越該切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面的放電加工達到穩定，而能夠以1次的掃描得到晶圓板厚與面粗糙度的一致性良好之高品質的晶圓5w。
再者，根據本實施形態1，可在同一加工裝置內一次處理，而進行自被加工物5之晶圓5w的切斷加工與晶圓5w的形狀修正加工。藉此，對於切斷加工與形狀修正加工不須專用的裝置，此外，不須進行被加工物5之從切斷加工往形狀修正加工之移送。藉此可降低晶圓5w 的製造成本及製造時間。
此外，根據本實施形態1，對切斷加工步驟所形成之薄板之切斷中途的晶圓5w進行形狀修正加工時之切斷線部CL的掃描路徑，係利用切斷加工步驟之切斷線部CL之線3的軌跡。藉此，於形狀修正加工時，只需藉由升降承載台10，將被加工物5往切斷加工時的加工方向以外以及與該加工方向為相反之方向移動即可，不須使用形狀修正加工用的特別設備。因此，可簡化線放電加工裝置之裝置及周邊裝置的構造，設備成本亦不會增加。
因此，根據本實施形態1，可實現：從作為被加工物5之半導體晶錠同步切斷為複數片晶圓時之加工精度的提升，以及為了提升該加工精度所實施之形狀修正加工所需時間的縮短。亦即，可藉由1次的形狀修正加工來去除藉由切斷加工所形成之薄板，亦即去除切斷中途的晶圓之晶圓表面的殘留部分以及加工變質層，而提升從半導體晶錠同步切出複數片晶圓時之加工精度。藉此，能夠以1次的晶錠切斷處理，大量地製得晶圓板厚的變動少，面粗糙度的一致性良好，且接近於最終規格之高品質的晶圓，且實現加工精度高之晶圓的高生產性。因此，可降低晶圓切出後的後續步驟之晶圓加工步驟的研削加工或研磨加工之負荷，且降低晶圓加工所需之總加工時間及分段步驟，而達成晶圓的低成本化。
實施形態2
實施形態2中，係說明在由線放電加工裝置100所進行之切斷中，因應由在線放電加工所特有的加工特性所形成之加工形狀，並根據形狀修正加工量來調整放電加工條件之情形。第8圖係顯示依據本實施形態2之線放電加工裝置100所進行之圓柱形狀之被加工物5的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓5w之晶圓面方向的外形之示意圖。切斷加工步驟後，晶圓5w係以連結部5a與被加工物5連結。第8圖中，用於參考，係例示出切斷加工步驟時之切斷線部CL的位置。此外，第8圖所示之晶圓5w，係於第8圖中從上方朝向下方進行切斷加工。
半導體裝置的製造所使用之半導體晶圓之晶圓面方向的外形，通常為圓形。作為該半導體晶圓的來源之半導體晶錠，被加工為圓柱形狀。並且，對於圓柱形狀半導體晶錠，從曲面狀的外周面側朝與半導體晶錠的軸方向垂直地進行切斷加工，藉此，可得到圓形的半導體晶圓。因此，於被加工物5為圓柱形狀之半導體晶錠時之切斷加工中，如第8圖所示，切斷長度係因應離切斷起始位置之加工距離而不同。加工距離，係於切斷加工時，線放電加工裝置100的切斷線部CL相對於作為被加工物5之半導體晶錠而相對地移動之方向，亦即切斷方向中進行加工之距離。切斷長度，係於切斷加工時，線放電加工裝置100的切斷線部CL在切斷方向中與半導體晶錠相對向而構成放電間隙之長度。
線放電加工中，當未以因應被加工物5之切 斷長度的變化之方式調整由放電所產生的加工能量時，會過度加工切斷加工面而使板厚變薄，或是殘留切斷加工面而使板厚變厚，使晶圓厚度變得不一致。此外，因受由線放電加工特有之線的撓曲所形成的加工特性，在線的行進方向，晶圓面係呈平緩弧形，使直徑部附近的板厚最薄，而難以加工出晶圓面呈平坦之半導體晶圓。然而，如實施形態1所示之方式中斷切斷加工，並對在中斷切斷加工為止前所形成之切斷加工面進行放電加工，藉此可修正該切斷加工面的形狀而得到具有平坦的晶圓面之半導體晶圓。
第9圖係顯示依據實施形態2之線放電加工裝置100所進行之圓柱形狀被加工物5的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓5w之縱向剖面圖。第9圖中，係顯示線3的行進方向之晶圓5w之直徑的中央部之縱向剖面。切斷加工步驟後，晶圓5w以連結部5a與被加工物5連結。第10圖係顯示依據實施形態2之線放電加工裝置100所進行之圓柱形狀被加工物5的切斷加工步驟後所得之切斷中途的晶圓5w之橫向剖面圖。第10圖中，係顯示切斷方向上之晶圓5w之直徑的中央部之橫向剖面。第9圖中的箭頭係顯示切斷線部CL的軌跡，亦即所通過之路徑。
在對晶圓5w實施切斷加工步驟時，於切斷方向中圓柱形狀被加工物5之直徑的10%之加工位置的切斷長度，係到達被加工物5之直徑的60%。亦即，離切斷起始位置之加工距離，在從被加工物5之直徑的0%變化至 10%為止前，切斷長度從被加工物5之直徑的0%變化至60%。該加工區間中，切斷長度的變動相對於加工距離較大，此外，加工液流相對於加工槽GR內不易成為固定，使切斷線部CL的各條線3容易振動。因此，該加工區間為難以控制放電的加工能量之區域。
因此，對被加工物5進行切斷加工所得之切斷中途的晶圓5w，如第9圖示意性顯示，於切斷長度遽增或遽減之部分容易變厚。然而，加工距離進行達至圓柱形狀被加工物5之直徑的20%，切斷長度即到達被加工物5之直徑的80%。以後，直到加工位置到達被加工物5的直徑部之加工距離為被加工物5之直徑的50%之位置為止，切斷長度漸增，且晶圓厚度的變動變小。
另一方面，從加工距離超過圓柱形狀被加工物5之直徑的50%之位置至中斷切斷加工為止，切斷長度，係以與加工位置從切斷加工開始時至加工距離為圓柱形狀被加工物5之直徑的50%之位置為止之相反的圖案(pattern)之方式而變化。
此外，如第10圖所示意性顯示，切斷線部CL在沿著線3的行進方向之方向的切斷加工形狀，係形成使線3所支持在減振導引輥7a、7b之部分為分節之重現有一維模式(mode)的弦振動之形狀。因此，於晶圓5w的直徑部分，亦即加工距離為圓柱形狀被加工物5之直徑的50%之位置，最使加工量增大，且與其他部分之晶圓面內的板厚差增大。晶圓5w之切斷加工面內的板厚差，切斷方向 較線3的行進方向還大。
切斷加工時，以因應被加工物5之切斷線部CL的位置之方式控制放電的加工能量，藉此可改善晶圓5w之切斷加工面的形狀差。然而，為了更進一步提升晶圓5w之切斷加工面的形狀加工精度，對切斷中途之晶圓5w的切斷加工面，再次藉由一邊進行放電加工一邊掃描切斷線部CL進行掃描，從而使該晶圓5w的切斷加工面達到平坦化之形狀修正加工者乃為有效。形狀修正加工後，於連結部去除步驟中藉由切斷加工來去除連結部5a，從被加工物5中分離各晶圓5w，而同步地製作複數片晶圓5w。
形狀修正加工，與實施形態1相同，係利用與切斷加工時為相同之切斷線部CL的軌跡，一邊進行放電加工一邊掃描切斷線部CL。切斷中途的晶圓5w之厚度的變動及形狀差，因切斷加工時的放電加工條件而不同，故必須因應形狀修正量來調整放電加工條件。惟切斷中途的晶圓5w之切斷加工面的形狀，雖因板厚而有程度上的差異，但由於線放電加工的特性而成為如第9圖及第10圖所示之形狀，因此，加工條件的變更時序(timing)，可依第8圖所示之位置為基準來進行。
例如，關於加工速度，於切斷加工時，在切斷長度相對於加工距離之變動相對較大之區域中，係設為相對較慢。加工距離係在從切斷起始位置起離晶圓5w之直徑的20%位置為止之切斷起始區域、以及至最終的切斷結束位置為止之加工距離的殘存距離離晶圓5w之直徑的 20%位置為止之切斷結束區域中，係設為相對較慢。在此，晶圓5w的直徑與圓柱形狀被加工物5的直徑相同。此外，於切斷加工時，在上述區域以外且切斷長度相對於加工距離之變動相對較小之區域中，加工速度係設為相對較快。在加工速度設為較慢之區域中，如第9圖所示之對晶圓5w的板厚較厚之部分重點性地進行放電加工。亦即，係對第8圖所示之晶圓5w中的上部側及下部側之板厚較厚的部分重點性地進行放電加工。此外，在加工速度設為較快之區域中，係對如第10圖所示之晶圓5w的板厚較厚之部分重點性地進行加工。亦即，係對第8圖所示之晶圓5w中的右側及左側之板厚較厚的部分重點性地進行放電加工。藉此可有效率地進行晶圓5w的形狀修正。
晶圓5w之晶圓面內的板厚差，係加工方向較線3的行進方向更大。因此，於第10圖所示之晶圓5w的板厚較厚之部分的加工時，即使將加工速度設定為較第9圖所示之晶圓5w的板厚較厚之部分的加工時更快，亦可確實地對切斷加工面進行形狀修正加工。亦即，藉由加快切斷長度相對於加工距離之變動較少之區域的加工速度，可有效率地對切斷加工面進行形狀修正加工。此外，加工速度的控制，對跨越切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正加工者亦有效，可降低晶圓5w的成本。
此外，在更欲縮短形狀修正加工時間時，在切斷長度相對於加工距離之變動為最大之從切斷起始位置 起之加工距離為晶圓5w之直徑的10%以下之切斷起始區域、以及至最終的切斷結束位置為止之加工距離的殘存距離為晶圓5w之直徑的10%以下之切斷結束區域中，加工速度設為相對較慢。此外，在上述區域以外且切斷長度相對於加工距離之變動較小之區域中，加工速度設為相對較快。亦即，於切斷加工面中，在切斷加工時的切斷方向中，在離被加工物5的兩端之加工距離，為離被加工物5之直徑的10%之位置起至被加工物5的兩端為止之外緣區域中，將切斷線部CL的切斷方向之掃描速度設為相對較慢。此外，在切斷加工時的切斷方向，於切斷加工面中扣除前述外緣區域後之區域中，將切斷線部CL的切斷方向上之掃描速度設為相對較快。藉此可更有效率地在短時間內進行形狀修正加工。
當加工速度設為相對較慢之區域，為離切斷起始位置之加工距離未達晶圓5w之直徑的10%之切斷起始區域，以及至最終的切斷結束位置為止之加工距離的殘存距離未達晶圓5w之直徑的10%之切斷結束區域時，會有使晶圓5w之晶圓面的形狀修正加工不足之疑慮。此外，當加工速度設為相對較快之區域，為離切斷起始位置之加工距離大於晶圓5w之直徑的20%之區域，以及至最終的切斷結束位置為止之加工距離的殘存距離大於晶圓5w之直徑的20%之區域時，會有無法有效率地進行晶圓5w之晶圓面的形狀修正加工之疑慮。
如上述之方式，本實施形態2中，在因受由 線放電加工特有之線的撓曲所形成的加工特性而進行之晶圓5w之切斷加工面的形狀修正加工中，在切斷長度相對於加工距離之變動較大之區域中，加工速度設為相對較慢，在切斷長度相對於加工距離之變動較少之區域中，加工速度設為相對較快。藉此，根據本實施形態2，可同步且有效率地對跨越線3而相對向之2個切斷加工面進行形狀修正加工。
實施形態3
如上述之方式，線放電加工裝置100中，係使用線按壓部9a、9b，來防止因受切斷線部CL往減振導引輥7a、7b之緊壓狀態的變化所導致之切斷線部CL的位置偏離。然而，因受由線放電加工特有之線的撓曲所形成的加工特性，而使形狀修正加工時之切斷線部CL的軌跡，會從切斷加工時之切斷線部CL的軌跡偏離，從而使放電加工偏向於一方之切斷中途的晶圓5w側，在切斷線部CL的1次掃描中，可能會產生難以同步地進行形狀修正加工之狀況。實施形態3中，係說明可對應於該狀況之降低因放電加工條件的變更所導致之形狀修正加工時之放電加工次數的偏向。
被加工物的切斷中，加工面的加工面粗糙度為重要的品質因素。然而，在切出晶圓之晶圓切斷中，被切出之各晶圓中，加工面內之板厚的變動為更重要的品質因素。亦即，即使加工面粗糙度良好，但加工面內之板厚 的變動大時，為了加工成平坦的晶圓而在後續步驟的研削加工中，於1片晶圓內必須以板厚最薄之部分為基準來整合板厚。因此，當晶圓厚度的變動大時，於後續步驟的研削步驟中之負荷增大。
因此，重要的是即使稍微犧牲晶圓的加工面粗糙度，亦須降低1片晶圓內之板厚的變動。因此，藉由即使放電間隙產生變化亦可吸收該放電間隙的變化量之影響，從而降低放電加工次數的偏向，且亦可對跨越切斷線部CL而相對向之2片切斷中途的晶圓，同步地進行形狀修正加工。亦即，當切斷線部CL接近於一方的切斷加工面時，跨越切斷線部CL而相對向之2片切斷中途的晶圓的切斷加工面與切斷線部CL之間之放電間隙，於一方縮小，於另一方擴大。此時，係以具有經擴大後之放電間隙以上的放電間隙時之加工條件進行放電加工而進行形狀修正加工。
亦即，於形狀修正加工時，係將施加於切斷線部CL的各個與被加工物5之間之施加電壓、每1次放電之峰值(peak)加工電流、以及放電脈衝寬度中之至少1種條件，設為較切斷加工時更大，以增長放電的射程距離，亦即放電所到達之距離。本發明者們係藉由實驗而發現到：藉由調整此等加工條件，從而在切斷加工時的放電加工條件中，可改善因些許放電間隙的差距所形成之放電產生次數的差距，且可改善因形狀修正加工所產生之形狀修正量的差距之狀況。因此，藉由調整此等加工條件來增大 放電的射程距離，亦即放電所到達之距離，可消除因些許放電間隙的差距所形成之放電產生次數的差距，亦即放電加工次數的偏向，而能夠對2片切斷中途的晶圓的切斷加工面同步地進行形狀修正加工。
接著顯示被加工物5為半導體晶錠時之加工條件之調整的一例。將切斷加工時的施加電壓設為100V，形狀修正加工時的施加電壓設為約105至110V，藉此，不會對跨越切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面中之一方的切斷加工面偏向地進行放電，可藉由切斷線部CL的1次掃描，對相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正加工。此外，將切斷加工時之每1次放電的峰值加工電流設為3A至4A，形狀修正加工時的峰值加工電流設為5A至7A，藉此可藉由切斷線部CL的1次掃描，對相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正加工。再者，將切斷加工時的放電脈衝寬度設為0.6μsec，形狀修正加工時的放電脈衝寬度設為1.8μsec至3μsec，藉此可對相對向之2個切斷加工面同步地進行形狀修正加工。此等加工條件並無特別限定，可因應所使用之線3的種類、粗度、被加工物5的材質等各項條件來適當地調整。
惟根據本發明者們的實驗，於碳化矽的晶錠之切斷中，於形狀修正加工時增大峰值加工電流時，被切斷後的晶圓之晶圓面的面粗糙度，與於形狀修正加工時未增大峰值加工電流時相比，會若干地降低。然而，並非由材料特性使加工變質層的厚度增大，而是因峰值加工電流 的增大，昇華而被去除之區域增大，雖然加工槽寬度，亦即切削量增大，但因熱影響所形成之加工變質層本身並未增大，於後續步驟的研削加工中之研削量並不會增大。
如上述之方式，本實施形態3中，藉由調整形狀修正加工時的放電加工條件，以增大形狀修正加工時之放電的射程距離。藉此，與上述實施形態時相同地，按與切斷加工時為相同之切斷線部CL之線3的軌跡，一邊掃描切斷線部CL一邊進行放電加工，藉此可對跨越切斷線部CL而相對向之2個切斷加工面同時進行形狀修正。因此，根據本實施形態3中，能夠有效率地進行晶圓形狀的形狀修正加工，並可降低晶圓的成本。
以上的實施形態所示之構成係顯示本發明之內容的一例，亦可與其他一般所知之技術組合，且在不脫離本發明之主旨的範圍內，亦可省略或變更該構成的一部分。
1a、1b、1c、1d‧‧‧主導引輥
2‧‧‧線拉出軸筒
3‧‧‧線
4‧‧‧線捲取軸筒
5‧‧‧被加工物
6a、6b、6c、6d‧‧‧供電元件單元
7a、7b‧‧‧減振導引輥
8a、8b‧‧‧噴嘴
9a、9b‧‧‧線按壓部
10‧‧‧升降承載台
11‧‧‧電源單元
12‧‧‧供電線
13‧‧‧保持構件
14‧‧‧控制部
100‧‧‧線放電加工裝置
CL‧‧‧切斷線部
PS‧‧‧並列線部

Claims (9)

  1. 一種線放電加工裝置，係於被加工物與線電極之間產生放電，並藉由該放電所形成之能量對前述被加工物進行放電加工者，該線放電加工裝置係具備有：並列之複數條並列線部，係藉由將1條前述線電極捲繞於複數個導引輥而形成，且包含與前述被加工物相對向之區域；電源手段，係用以對前述複數條並列線部的各部、以及與前述複數條並列線部相對向而配置之前述被加工物之間施加電壓；移動手段，係使前述被加工物相對於前述並列線部而相對地移動；以及控制部，係控制前述線放電加工裝置的動作；其中前述控制部，係控制：切斷加工，一邊使前述被加工物相對於前述複數條並列線部相對地移動，一邊藉由放電加工同時進行複數片晶圓的切斷，並且使切斷中途之前述複數片晶圓的一部分與前述被加工物連結之連結部殘留；以及形狀修正加工，係對前述複數條並列線部按與前述切斷加工時的切斷方向之前述複數條並列線部的軌跡相同之軌跡一邊進行放電加工一邊使之相對地移動，來對前述切斷加工時所切斷加工之複數個切斷加工面中跨越前述並列線部且相對向之2個面的形狀進行修正加工。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之線放電加工裝置，其中前述控制部係在前述形狀修正加工中，為了產生前述放電，進行：將施加於前述並列線部與前述被加工物之間之施加電壓、每1次前述放電之峰值加工電流、以及前述放電的放電脈衝寬度中之至少1種條件，設為較前述切斷加工時還大之控制。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之線放電加工裝置，其中前述被加工物具有圓柱形狀；前述控制部在前述形狀修正加工中，於前述切斷加工面中，離前述切斷加工時的切斷方向之前述被加工物的兩端，自前述兩端起的加工距離至前述被加工物之直徑的10%為止之外緣區域中，使前述並列線部之前述切斷方向的掃描速度相對地變慢；前述切斷加工面中，於扣除前述外緣區域之區域中，使前述並列線部之前述切斷方向的掃描速度相對地變快。
  4. 一種半導體晶圓之製造方法，係於行進中之複數條並列線部與由半導體材料所構成之被加工物之間產生放電，並藉由該放電所形成之能量對前述被加工物進行放電加工，而從前述被加工物同步地切斷複數片晶圓之半導體晶圓者，該製造方法係包含：進行一邊使前述被加工物相對於前述複數條並列線部相對地移動，一邊藉由放電加工從前述被加工物同步地切斷前述複數片晶圓之切斷加工，並且使切斷中途 之前述複數片晶圓的一部分與前述被加工物連結之連結部殘留而再進行前述切斷加工之切斷加工步驟；以及對前述複數條並列線部按與前述切斷加工時的切斷方向之前述複數條並列線部的軌跡相同之軌跡，一邊進行放電加工一邊使之相對地移動，來對前述切斷加工時所切斷加工後之複數個切斷加工面中跨越前述並列線部且相對向之2個面的形狀進行修正加工之形狀修正加工步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體晶圓之製造方法，其中在前述形狀修正加工步驟中，為了產生前述放電，係將施加於前述並列線部與前述被加工物之間之施加電壓、每1次前述放電之峰值加工電流、以及前述放電的放電脈衝寬度中之至少1種條件，設為較前述切斷加工時還大。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之半導體晶圓之製造方法，其中前述被加工物具有圓柱形狀；在前述形狀修正加工步驟中，於前述切斷加工面中，離前述切斷加工時的切斷方向上之前述被加工物的兩端，自前述兩端起的加工距離至前述被加工物之直徑的10%為止之外緣區域中，使前述並列線部之前述切斷方向上的掃描速度相對地變慢；前述切斷加工面中，於扣除前述外緣區域之區域中，使前述並列線部之前述切斷方向上的掃描速度相對地變快。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中在前述形狀修正加工步驟後，包含去除前述連結部之連結部去除步驟；從前述被加工物製作複數片晶圓。
  8. 如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之半導體晶圓之製造方法，其中前述被加工物，係由以碳化物或氮化物的至少一方為成分之半導體材料所形成。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之半導體晶圓之製造方法，其中前述被加工物，係由以碳化物或氮化物的至少一方為成分之半導體材料所形成。
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