(57)【要約】【課題】マルチワイヤ放電加工において、ウエーハを薄く切り出すことができるウエーハの製造方法を提供する。【解決手段】マルチワイヤ放電加工において、切断ワイヤ部の８本のワイヤＲによってインゴットＩを第一の厚さｗ１にスライスしてウエーハを形成し、この第一の厚さｗ１のウエーハを更にスライスして、第一の厚さｗ１のウエーハより薄い第二の厚さｗ２のウエーハＷに切り出すことにより、切断用ワイヤ部のワイヤＲの間隔よりも薄くウエーハＷを切り出すことができる。【選択図】図４
2015217507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をおいて配設された複数のガイドローラと、
前記ガイドローラの長手方向に間隔をあけて複数回巻き掛けられ、一対の隣接するガイドローラ間に形成された並列する切断ワイヤ部を構成するワイヤと、
前記切断ワイヤ部に高周波パルス電力を供給する高周波パルス電源と、
インゴットを固定する基台部と、
を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用いて、前記切断ワイヤ部とインゴットとの間で放電加工を行いインゴットをウエーハにスライスするウエーハの製造方法であって、
インゴットを基台部に固定する固定ステップと、
前記切断ワイヤ部をインゴットの外周から切り込ませる方向にインゴットと前記切断ワイヤ部を相対的に加工送りさせて、インゴットが前記切断ワイヤ部の間隔で形成された第一の厚さのウエーハに切り出される第一スライスステップと、
前記第一スライススステップを実施して形成された前記第一の厚さのウエーハの外周から切り込ませる方向に前記切断ワイヤ部と前記第一の厚さのウエーハとを相対的に加工送りさせ、前記第一の厚さのウエーハを更にスライスし前記第一の厚さのウエーハより薄い第二の厚さのウエーハに切り出す第二スライスステップと、を備えることを特徴とするウエーハの製造方法。
【請求項２】
前記インゴットは、SiC（Silicon  Carbide）単結晶であることを特徴とする請求項１に記載のウエーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチワイヤ放電加工装置によるウエーハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、円柱状インゴットからウエーハを切り出す場合における切断手段として、砥粒を用いたワイヤーソーが知られている。このワイヤーソーでは、複数のガイドローラ間に巻回された切断用ワイヤをその長手方向に高速駆動しながら、そのワイヤに対してワークを切断送りすることにより、このワークから多数枚の薄片が同時に切り出される。切り出されたウエーハは、ワイヤーソーによって発生したスクラッチを研削して除去しつつ平坦化して、表面にデバイスを形成し半導体ウエーハとなる。
【０００３】
しかし、このようなワイヤーソーでは、ガイドローラ間に形成された複数本の切断ワイヤ部分に対し、加工用砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給する必要があり、その取扱いは容易でない。また、ワイヤがワークに直接接触するため、切断中にワイヤが断線するおそれがあり、このような断線が生じた場合には復旧までに長時間を要する不都合がある。
【０００４】
そこで、複数本の切断用のワイヤを有するマルチワイヤ放電加工装置が発案された（特許文献１）。放電加工によりワイヤとインゴットは接触していないため、インゴットにかかる負荷が非常に低く、スラリーによるスクラッチ等の傷の発生もない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−９４２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウエーハを薄く切り出す際に、切断用のワイヤの間隔をウエーハの厚さに合わせて非常に狭く設定する必要があるが、当該ワイヤの間隔を狭く設定することが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、マルチワイヤ放電加工において、ウエーハを薄く切り出すことができるウエーハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係るウエーハの製造方法は、間隔をおいて配設された複数のガイドローラと、前記ガイドローラの長手方向に間隔をあけて複数回巻き掛けられ、一対の隣接するガイドローラ間に形成された並列する切断ワイヤ部を構成するワイヤと、前記切断ワイヤ部に高周波パルス電力を供給する高周波パルス電源と、インゴットを固定する基台部と、を備えるマルチワイヤ放電加工装置を用いて、前記切断ワイヤ部とインゴットとの間で放電加工を行いインゴットをウエーハにスライスするウエーハの製造方法であって、インゴットを基台部に固定する固定ステップと、前記切断ワイヤ部をインゴットの外周から切り込ませる方向にインゴットと前記切断ワイヤ部を相対的に加工送りさせて、インゴットが前記切断ワイヤ部の間隔で形成された第一の厚さのウエーハに切り出される第一スライスステップと、前記第一スライススステップを実施して形成された前記第一の厚さのウエーハの外周から切り込ませる方向に前記切断ワイヤ部と前記第一の厚さのウエーハとを相対的に加工送りさせ、前記第一の厚さのウエーハを更にスライスし前記第一の厚さのウエーハより薄い第二の厚さのウエーハに切り出す第二スライスステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るウエーハの製造方法は、マルチワイヤ放電加工において、第一の厚さのウエーハを更にスライスして、第一の厚さのウエーハより薄い第二の厚さのウエーハに切り出すので、切断用のワイヤの間隔よりも薄くウエーハを切り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、マルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、スライスの準備段階を示す概念図である。
【図３】図３は、第一スライスステップの処理を示す概念図である。
【図４】図４は、第二スライスステップ（その１）の処理を示す概念図である。
【図５】図５は、第二スライスステップ（その２）の処理を示す概念図である。
【図６】図６は、ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１２】
〔実施形態〕
実施形態に係るマルチワイヤ放電加工装置を図１に基づいて説明する。図１は、マルチワイヤ放電加工装置の構成例を示す斜視図である。図１に示すマルチワイヤ放電加工装置１は、ワイヤＲを繰り出す繰り出しボビン２と、繰り出しボビン２により繰り出されたワイヤＲを６箇所で案内する円柱状のガイドローラ３ａ〜３ｆと、ワイヤＲを巻き取る巻き取りボビン４とを備える。６箇所のガイドローラ３ａ〜３ｆは所定の間隔をおいて配設される。ガイドローラ３ａは繰り出しボビン２の近傍に配設され、ガイドローラ３ｆは巻き取りボビン４の近傍に配設されている。４箇所のガイドローラ３ｂ〜３ｅは、ガイドローラ３ａとガイドローラ３ｆの間に配設されると共に、矩形の形状をなすようにそれぞれが矩形の角に配設される。ガイドローラ３ｂとガイドローラ３ｃで形成される線分と、ガイドローラ３ｅとガイドローラ３ｄで形成される線分は平行になるようにガイドローラ３ｂ〜３ｅは配設されている。ガイドローラ３ｂ〜３ｅは、繰り出しボビン２から繰り出されてガイドローラ３ａから送り出されたワイヤＲを複数回掛け回し、ガイドローラ３ｆを介して巻き取りボビン４に送り出す。繰り出しボビン２、ガイドローラ３ａ〜３ｆ、巻き取りボビン４は、図示しないモータによって回転駆動される。なお、全てのガイドローラ３ａ〜３ｆをモータ駆動とする必要はなく、例えばガイドローラ３ｂ，３ｄを従動ローラとしてもよい。
【００１３】
繰り出しボビン２には、放電加工に用いられる黄銅などの金属線であるワイヤＲが巻き回されている。繰り出しボビン２は、図示しないモータによって回転駆動され、ワイヤＲをガイドローラ３ａに対して繰り出す。ガイドローラ３ａは、繰り出しボビン２から繰り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３ｂに送り出す。ガイドローラ３ｂはガイドローラ３ａの近傍に配設され、ガイドローラ３ａから送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３ｃに送り出す。ガイドローラ３ｃは、ガイドローラ３ｂと対向して配設され、ガイドローラ３ｂから送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３ｄに送り出す。ガイドローラ３ｄは、ガイドローラ３ｃと対向して配設されると共にガイドローラ３ｂと対角線上に配設され、ガイドローラ３ｃから送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３ｅに送り出す。ガイドローラ３ｅは、ガイドローラ３ｄと対向して配設されると共にガイドローラ３ｃと対角線上に配設され、ガイドローラ３ｄから送り出されたワイヤＲを巻き掛けてガイドローラ３ｂに送り出す。ワイヤＲは、ガイドローラ３ｂ〜３ｅの長手方向に間隔をあけて複数回巻き掛けられ、さらにガイドローラ３ｆに巻き掛けられてワイヤＲの端部は巻き取りボビン４に巻き取られる。ガイドローラ３ｂ〜３ｅの長手方向に間隔をあけて複数回巻き掛けられたワイヤＲは、一対の隣接するガイドローラ３ｄとガイドローラ３ｅとの間に形成された並列する切断ワイヤ部５を構成する。
【００１４】
切断ワイヤ部５は、ガイドローラ３ｄとガイドローラ３ｅで一定のテンションを有して張設され、１ｍｍ間隔でガイドローラ３ｄ，３ｅの長手方向に配設された８本のワイヤＲから構成されている。なお、ワイヤＲの１ｍｍ間隔は一例であり、この間隔よりも長くても短くてもよい。これら８本のワイヤＲは、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して直角（Ｙ軸方向）になるように張設されている。
【００１５】
切断ワイヤ部５に対向した位置には、インゴットＩを設置するインゴット設置手段６が設けられている。インゴットＩは、SiC（Silicon  Carbide）単結晶である。インゴット設置手段６は切断ワイヤ部５の下面側に設置され、基台部６１と、取り付け部材６２とを備える。基台部６１は、円柱状のインゴットＩの長手方向及び短手方向の長さよりも若干大きく形成された直方体形状であり、取り付け部材６２を介してインゴットＩを固定する。基台部６１は、Ｘ軸方向に対して平行に延在される不図示のボールねじに係合され、パルスモータ等で構成される駆動源によって切断ワイヤ部５のワイヤＲの進行方向（Ｙ軸方向）に直角であるＸ軸方向に移動自在に取り付けられている。これにより、切断ワイヤ部５のワイヤＲによりインゴットＩの切断を開始する位置を調整できるようになる。また、基台部６１は、Ｚ軸方向に対して平行に延在される不図示のボールねじに係合され、パルスモータ等で構成される駆動源によって切断ワイヤ部５のワイヤＲに接近および離反するＺ軸方向に移動自在に取り付けられている。これにより、切断ワイヤ部５のワイヤＲによりインゴットＩを切断する切断方向への進行を調整できるようになる。なお、上記駆動源は、制御手段８に接続され、制御手段８によりパルスモータの回転が制御される。
【００１６】
基台部６１の上面側には取り付け部材６２が固定されている。取り付け部材６２の上面側には導電性接着剤６３が塗布され、当該導電性接着剤６３を介してインゴットＩが取り付け部材６２に接着される。インゴットＩを切断ワイヤ部５のワイヤＲにより切断する場合、ワイヤＲがインゴットＩを通過して取り付け部材６２を若干切り込むようにしてインゴットＩを切断する。すなわち、インゴットＩと共に取り付け部材６２の一部も同時に切断する。これにより、インゴットＩを確実に切断することができる。マルチワイヤ放電加工は、誘電体である水や油などの液体の中で実施されるため、図示していないが、切断ワイヤ部５は液体が満たされた液槽の中に浸されている。
【００１７】
マルチワイヤ放電加工装置１は、切断ワイヤ部５に給電する給電手段７を備える。給電手段７は、給電子７１と、高周波パルス電源７２とを備える。給電子７１は、切断ワイヤ部５の８本のワイヤＲに当接して配置されると共に、高周波パルス電源７２に接続されている。高周波パルス電源７２は、給電子７１を介して切断ワイヤ部５に高周波パルス電力を供給する。高周波パルス電源７２は制御手段８に接続され、電力を供給する周波数が制御される。
【００１８】
高周波パルス電源７２から高周波パルス電力を給電子７１に供給すると、給電子７１に当接された切断ワイヤ部５の８本のワイヤＲは、正面に配置されたインゴットＩに対して放電を行う。例えば、液中で絶縁状態にあるインゴットＩとワイヤＲの間隔が数十ミクロン位まで近づくと、両者の絶縁が破壊されて放電が発生する。この放電によってインゴットＩが加熱されて溶融され、さらに液体の温度が急激に上昇することにより液体が気化し、体積膨張によって溶融箇所を飛散させる。このように、高周波パルス電力を切断ワイヤ部５のワイヤＲに供給することで、インゴットＩを溶融すると共に飛散させる処理を断続的に行ってインゴットＩを切断する。
【００１９】
次に、インゴットＩをウエーハＷにスライスするウエーハの製造方法について説明する。図２は、スライスの準備段階を示す概念図である。図３は、第一スライスステップの処理を示す概念図である。図４は、第二スライスステップ（その１）の処理を示す概念図である。図５は、第二スライスステップ（その２）の処理を示す概念図である。図６は、ウエーハの製造方法を示すフローチャートである。
【００２０】
図６に示すステップＳＴ１で、インゴットＩを基台部６１に固定する。例えば、図２に示すように、基台部６１に取り付け部材６２を固定し、基台部６１に固定された取り付け部材６２に導電性接着剤６３を塗布すると共にインゴットＩを取り付け部材６２上に載置して、取り付け部材６２にインゴットＩを接着させて固定する。インゴットＩを取り付け部材６２に固定後、制御手段８の制御によって、基台部６１に係合された不図示のボールねじが駆動されて、基台部６１の取り付け部材６２に固定されたインゴットＩは、切断ワイヤ部５のワイヤＲの進行方向に直角であるＸ軸方向に移動する。これにより、図２に示すように、切断ワイヤ部５のワイヤＲによりインゴットＩを最初に切断する位置を調整できるようになる（ホームポジション）。次に、ステップＳＴ２に移行する。
【００２１】
ステップＳＴ２で、第一の厚さｗ１にウエーハＷ’を切り出す。先ず、制御手段８の制御によって、高周波パルス電源７２から高周波パルス電力が給電子７１に供給される。次に、切断ワイヤ部５をインゴットＩの外周から切り込ませる方向にインゴットＩと切断ワイヤ部５を相対的に加工送りさせて、インゴットＩが切断ワイヤ部５のワイヤＲ間の間隔で形成された第一の厚さｗ１のウエーハＷ’に切り出される（第一スライスステップ）。例えば、基台部６１に係合された不図示のボールねじが駆動されて、基台部６１の取り付け部材６２に固定されたインゴットＩは、切断ワイヤ部５をインゴットＩの外周から切り込ませるＺ軸方向に移動する。なお、インゴットＩをＺ軸方向に移動させずに、切断ワイヤ部５をＺ軸方向に移動（下降）させてインゴットＩを切断してもよいし、インゴットＩと切断ワイヤ部５がお互いに近づくように両方をＺ軸方向に移動させるようにしてもよい。高周波パルス電力が供給された切断ワイヤ部５の８本のワイヤＲにインゴットＩが接近すると、ワイヤＲはインゴットＩに対して放電を行う。図３に示すように、放電によってインゴットＩが加熱されて溶融され、さらに液体の急激な体積膨張により生じた気泡Ｂによって溶融された箇所を飛散させる。インゴットＩを溶融すると共に飛散させる処理を断続的に行って、溝ＳをインゴットＩに形成しながら当該インゴットＩを８本のワイヤＲにより７枚にスライスするように切断する。溝Ｓの幅は、ワイヤＲの線幅（０．１ｍｍ）を一回り大きくした程度である。切断ワイヤ部５における８本のワイヤＲの間隔は１ｍｍ間隔に設定されているので、それぞれのウエーハＷ’の厚さは、０．９〜０．８ｍｍの１ｍｍ弱程度に形成される（第一の厚さｗ１）。次にステップＳＴ３に移行する。
【００２２】
ステップＳＴ３で、第二の厚さｗ２にウエーハＷ’を切り出す。例えば、図４に示すように、第一スライススステップを実施して形成された第一の厚さｗ１のウエーハＷ’の外周から切り込ませる方向に切断ワイヤ部５と第一の厚さｗ１のウエーハＷ’とを相対的に加工送りさせ、第一の厚さｗ１のウエーハＷ’を更にスライスし第一の厚さｗ１のウエーハＷ’より薄い第二の厚さｗ２のウエーハＷに切り出す（第二スライスステップ）。例えば、第一の厚さｗ１のウエーハＷ'を形成後、上昇したインゴットＩを下降させて当該インゴットＩの溝Ｓから切断ワイヤ部５のワイヤＲを抜き取り、インゴットＩを図２に示したホームポジションに一旦戻す。インゴットＩをホームポジションに戻した後、インゴットＩの次の切断位置がワイヤＲの直下に配置されるようにインゴットＩをＸ軸方向に移動させる。この例では、インゴットＩをＸ軸方向に０．５ｍｍ移動させる。この例で、切断ワイヤ部５における８本のワイヤＲの間隔は１ｍｍ間隔に設定されているので、第一スライスステップ終了後にインゴットＩをホームポジションからＸ軸方向に０．５ｍｍ移動させることにより、０．５ｍｍ弱の厚さを有したウエーハＷを１５枚形成することが可能になる。すなわち、第一スライスステップでそれぞれのウエーハＷ’の厚さは１ｍｍ弱程度に形成され、第二スライスステップで当該ウエーハＷ’を半分に切断するので０．５ｍｍ弱の厚さを有したウエーハＷを１５枚形成することが可能になる。
【００２３】
第二スライスステップにおいても、第一スライスステップと同様に、切断位置が決定したインゴットＩが、高周波パルス電力が供給された切断ワイヤ部５の８本のワイヤＲに接近すると、ワイヤＲはインゴットＩに対して放電を行う。図４に示すように、放電によってインゴットＩが加熱されて溶融され、さらに液体の急激な体積膨張により生じた気泡Ｂによって溶融された箇所を飛散させる。インゴットＩに形成されたウエーハＷ’をスライスするように、溶融すると共に飛散させる処理を断続的に行って、インゴットＩのウエーハＷ’に溝Ｓを形成しながら８本のワイヤＲにより合計１５枚のウエーハＷにスライスするように切断する。溝Ｓの幅は、ワイヤＲの線幅を一回り大きくした程度である。切断ワイヤ部５における８本のワイヤＲの間隔は１ｍｍ間隔に設定されているので、これらのワイヤＲを０．５ｍｍ移動して切断したそれぞれのウエーハＷの厚さは、０．５ｍｍ弱程度に形成される（第二の厚さｗ２）。これにより、図５に示すように、厚さ０．５ｍｍ弱を有するウエーハＷを製造できるようになる。上述した第一スライスステップと第二スライスステップとを繰り返すことで、厚さ０．５ｍｍ弱を有したウエーハＷを大量に製造できるようになる。なお、第二スライスステップにおいて、インゴットＩを移動させずに切断ワイヤ部５を移動（下降）させてインゴットＩを切断してもよいし、インゴットＩと切断ワイヤ部５がお互いに近づくように両方を移動させるようにしてもよい。
【００２４】
以上のように、実施形態に係るウエーハの製造方法は、マルチワイヤ放電加工による加工負荷が非常に低いという事を利用し、第一の厚さｗ１のウエーハＷ’を更にスライスして、第一の厚さｗ１のウエーハＷ’より薄い第二の厚さｗ２のウエーハＷに切り出すので、切断用ワイヤ部５のワイヤＲの間隔よりも薄くウエーハＷを切り出すことができる。例えば、従来、切り出したいウエーハを薄くするためにはワイヤの間隔をウエーハの厚さに合わせて非常に狭く設定する必要があるが、ワイヤ間隔を１ｍｍ以下に設定することは非常に難しい。しかしながら、本発明に係るウエーハの製造方法によれば、ウエーハを薄く切り出す際に、ウエーハの間隔に合わせてワイヤ間隔を狭く設定する必要がないので、ワイヤの間隔を設定することが容易になる。このように、本発明はワイヤの間隔を設定することが容易にもかかわらず、ウエーハを薄く切り出すことができるので、ウエーハを効率よく製造することができる。また、特にSiCのような硬質な材料においては、放電のような加工負荷が小さい加工においてのみ実施可能な加工方法であり、SiCでも薄いウエーハを容易に得る事ができるようになる。
【００２５】
なお、インゴットＩは、SiC単結晶に限定されず、単結晶ダイヤを使用するようにしてもよい。
【００２６】
また、インゴットＩを切断ワイヤ部５の下側に配置し、当該下側に配置されたインゴットＩを切断ワイヤ部５に向けて上方移動させるような構成を説明したが、これに限らず、インゴットＩを切断ワイヤ部５の上側に配置し、当該上側に配置されたインゴットＩを切断ワイヤ部５に向けて下方移動させるようにしてもよい。
【００２７】
また、ワイヤＲの間隔を１ｍｍ間隔に設定し、第一スライスステップと第二スライスステップにより、０．５ｍｍ弱の厚さのウエーハＷを形成するように説明したが、これに限らず、さらにスライスステップを追加してウエーハを薄く形成するようにしてもよい。例えば、第二スライスステップ終了後、０．５ｍｍ弱に形成されたウエーハＷを上述した製造方法でさらに半分に切断して０．２５ｍｍ弱のウエーハを形成するようにしてもよい。
【００２８】
また、インゴットＩを２等分に切断していく製造方法を説明したが、これに限らず、３等分に切断していくようにしてもよい。例えば、ワイヤＲの間隔を１ｍｍ間隔に設定し、最初のスライスステップで１ｍｍ間隔にインゴットＩを切断して厚さが１ｍｍ弱のウエーハを形成し、次に厚さが１ｍｍ弱のウエーハを１／３ｍｍ弱と２／３ｍｍ弱の厚さで切断し、次に、２／３ｍｍ弱のウエーハに対して１／３ｍｍ弱と１／３ｍｍ弱の厚さに切断するようにしてもよい。これにより、１／３ｍｍ弱の厚さのウエーハを形成することができるようになる。もちろん、２等分や３等分に限らず、ウエーハの厚みの要望に応じて５等分や７等分も考えられる。
【符号の説明】
【００２９】
１  マルチワイヤ放電加工装置
２  繰り出しボビン
３ａ〜３ｆ  ガイドローラ
４  巻き取りボビン
５  切断ワイヤ部
６  インゴット設置手段
６１  基台部
６２  取り付け部材
６３  導電性接着剤
７  給電手段
７１  給電子
７２  高周波パルス電源
８  制御手段
Ｒ  ワイヤ
Ｉ  インゴット
Ｗ  ウエーハ
Ｂ  気泡
Ｓ  溝
ｗ１  第一の厚さ
ｗ２  第二の厚さ
【図１】
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【図２】
2015217507.tif 000004
【図３】
2015217507.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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