(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が、柱状の単結晶インゴットの側面を一体的に固着可能な凹面に形成され、前記凹面と対向する他面が、切断装置側の金型に取付可能な取付面に形成され、前記インゴットの切断時に部分的に切断される黒鉛製の治具であって、前記取付面の全面に絶縁性高分子膜が形成されてなる単結晶インゴット切断用黒鉛治具。
【請求項２】
前記絶縁性高分子膜の厚みが１〜１００μｍである請求項１記載の単結晶インゴット切断用黒鉛治具。
【請求項３】
前記切断装置は、単結晶インゴットを切断するワイヤーに電流を流して、切断状態を検知し、自動切断ができるワイヤー式切断装置である請求項１又は２記載の単結晶インゴット切断用黒鉛治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や、誘電体に用いる単結晶インゴットをスライス状に切断加工する際に、単結晶インゴットを取り付ける黒鉛治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単結晶インゴットからウェハーを生産する切断加工は内周刃切断装置による加工が主流であった。しかし、インゴットの大口径化に伴い、ブレード厚さの増加による材料歩留りの低下、切断時間の伸長による生産性の低下等が問題となり、インゴットの加工にはワイヤーソーによる加工に移行している。
【０００３】
ワイヤーソーは、ワイヤーを高速で送りつづけ、ワイヤーが被処理物と接触すると、砥粒を含むスラリーが供給され、被処理物はスライス状に切断加工される。そのため、硬くて脆い材料を薄く切断するには非常に優れた特性を発揮する。
【０００４】
最近になり、切断工程中のワイヤーに電気を流し、切断状態が検知可能な単結晶インゴット等の脆性材料の切断用ワイヤーソーが開発された（特開平８─１１２７４８号公報）。切断状態の検知には、処理物を支持する黒鉛治具に予め、切断状態検知用に２種類の電極が埋設され、切断時にワイヤーに流れている電流をそれぞれの電極が検知して行っている。各電極はそれぞれが黒鉛治具が固着されている固定金具を通じ、装置内の制御部に電流検知信号を送るようになっている。具体的には、まず、ワイヤーが、処理物に接触したときに、この処理物を通じ、導電体である黒鉛に埋設された切断開始状態を検知する一方の電極によって、ワイヤーからの電流を検知する。次に、表面を絶縁物層で被覆され、その被覆面が処理物の底面に接合されるように黒鉛治具に設置されたもう一方の電極が、ワイヤーが処理物を切断し、この電極の表面の絶縁層を破った時、即ち切断が終了した状態を検知する。このようにして、ワイヤーに流れている電流をそれぞれの電極が検知して、固定金具を通じて装置の制御部に信号を送ることにより切断状態を認識している。
【０００５】
したがって、各電極が埋設されている黒鉛治具と、各電極からの信号を受け取る固定金具とは、絶縁がされていないと何方の電極からの信号であるかを装置が認識できず、装置の誤動作の原因となることがある。
【０００６】
そのため、従来は、黒鉛治具と固定金具との間にガラス板等の絶縁物を挟み込み絶縁を確保していた。しかしながら、半導体製造用の単結晶インゴットの切断時にガラス板等の絶縁物を挟み込むこの従来の方法では、これら絶縁物中に含まれる不純物が混入する恐れがあるため、この絶縁物を用いないで切断が可能な方法が望まれている。また、この従来の方法の場合、ガラス板などの絶縁物という余分な部材が必要となり、更にはその接着を行うための余分な工程が増えてしまい、作業効率を向上させる上でも問題となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を鑑みなされたものであり、切断状態を検知できるワイヤー式切断装置で、単結晶インゴットを切断する際に、黒鉛治具と装置に取り付ける固定金具との絶縁を確実に行なうことが可能となる単結晶インゴット切断用黒鉛治具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の請求項１の発明は、一面が、柱状の単結晶インゴットの側面を一体的に固着可能な凹面に形成され、前記凹面と対向する他面が、切断装置側の金型に取付可能な取付面に形成され、前記インゴットの切断時に部分的に切断される黒鉛製の治具であって、前記取付面の全面に絶縁性高分子膜が形成されてなる単結晶インゴット切断用黒鉛治具である。
【０００９】
黒鉛治具の取付面に予め、絶縁性高分子膜を形成することにより、接着剤によって固定金具に取り付ける際に接着剤の塗布ムラ等の取付けの不具合があっても、予め形成させた絶縁性高分子膜によって黒鉛治具と装置間の絶縁が完全に確保できる。また、絶縁物から来る不純物量も大幅に低減できる。
【００１０】
請求項２の発明は、前記絶縁性高分子膜の厚みが１〜１００μｍである請求項１記載の単結晶インゴット切断用黒鉛治具である。
【００１１】
膜厚が１μｍ以下の場合、膜面に傷等が発生した場合、その傷を通し、電気が流れる場合などがあるため好ましくない。また、厚みは１００μｍ程度まで形成させることは可能であるが、さらに厚くすることにより、膜の剥離が起こりやすく、また、膜にボイドが発生し易くなり、剥離面や、ボイドを通し電流が装置に流れる場合も考えられる。これらのことから、５μｍ〜５０μｍの範囲がさらに好ましい。
【００１２】
請求項３の発明は、前記切断装置は、単結晶インゴットを切断するワイヤーに電流を流して、切断状態を検知し、自動切断ができるワイヤー式切断装置である請求項１又は２記載の単結晶インゴット切断用黒鉛治具である。
【００１３】
予め、黒鉛治具の固定金具への取付面に絶縁性膜を形成させていることにより、切断状態を検知する電極からの信号を装置が確実に認識でき、装置誤動作が防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１に本発明に係る、切断用黒鉛治具の一例の概略図を示す。図において、黒鉛治具１は、黒鉛基材１１と絶縁性高分子膜１２とからなる。
【００１６】
使用する黒鉛基材１１の材質には特に制限はなく、一般的な製法で作製された黒鉛材ならば特に問題はない。この黒鉛基材１１を柱状の単結晶インゴットが一体的に固定できるように円弧状の凹面１１ａに加工する。また、切断状態を検知する電極を埋設する孔１３を加工する。ここで、被処理品が一体的に固定できるならば、凹面１１ａに加工する形状は特に円弧状である必要はなく、矩形状などでも構わない。
【００１７】
次に、この加工された凹面１１ａに対向する固定金具への取付面１１ｂ一面に絶縁性高分子膜を塗布する。ここで、取付面１１ｂは図示の如き平面に限られたものでなく、接着剤の付着性を良くするために細かい溝が形成され凹凸状になっている面等でもかまわない。また、取付面１１ｂは装置側の取付け部に合わせて加工され、装置側の取付け部と接する部分をいう。さらに、取付面１１ｂ以外の側面１１ｃ、１１ｄにも塗布することにより、絶縁がより確実に確保できるため好ましい。形成する絶縁性高分子膜１２は耐熱温度が８０℃以上のものであれば、特に制限がなく、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂どちらでもよく、単独もしくは混合して用いても構わない。ここで、該黒鉛治具を固定金具に接着剤により固定する場合は、使用する接着剤との相性を考慮し、形成する高分子膜の材質を適宜選択する必要がある。機械的に固定する場合はこの限りではない。
【００１８】
絶縁性高分子膜１２に使用可能な樹脂は熱可塑性樹脂としてポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ポリカーボネート類、ポリアミド類、ポリイミド等があり、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。これら樹脂を単独若しくは２種類以上を組み合わせて塗布する。黒鉛治具の固定金具への固定に接着剤を使う場合に、相性のよい高分子は、特にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等である。塗布方法は刷毛塗り、スプレー塗りなど適宜選択し塗布する。ここではエポキシ樹脂を接触面全面に約２０μｍの均一な厚さになるよう塗布し、樹脂を最高到達温度３５０℃の乾燥機内で硬化させる。
【００１９】
以上のようにして形成された絶縁性高分子膜１２を有する黒鉛治具１に切断完了検知用の表面が絶縁物で被覆された電極２６を黒鉛治具１の１４に設置し、単結晶インゴット２２を接着剤により固着する。接着剤は黒鉛治具１の凹面１１ａの底部全面に塗布し、その上に単結晶インゴットを置く。
【００２０】
図２には単結晶インゴット２２が接着剤によって黒鉛治具１に固着された状態の概略図を示す。図中の２１は装置に固定する際の固定金具、２２は単結晶インゴット、２３はワイヤーソー、２４は切断開始状態を検知する電極、２５は電極２４からの信号を固定金具２１に伝えるケーブル、２６は切断完了を検知する電極、２７は電極２６の信号を固定金具２１に伝えるケーブルを示す。
【００２１】
単結晶インゴット２２を固着したのち、黒鉛治具１を装置に取り付ける固定金具２１に固定する。この固定には接着剤を用いて行なう方法と、機械的に万力等で締めつけて固定する方法などがある。どちらの場合においても、予め、黒鉛治具１の固定金具２１への取付面１１ｂに絶縁性高分子膜１２を形成することにより絶縁を確保できる。
【００２２】
切断は、固定金具２１が固定されたテーブルが図中の矢印で示すように縦、横方向に駆動し、高速で回転するワイヤーソー２３によって行なわれる。このワイヤーソー２３には切断状態を検知する電流が流れている。ワイヤ─ソー２３がインゴット２２に接触したとき、ワイヤーソー２３に流れる電流はインゴット２２を通じ、導電体である黒鉛治具１を通じ電極２４によって切断が開始されたことが検知される。つぎに、ワイヤーソー２３がインゴット２２を切断し、電極２６に被覆されている絶縁物を破った時、電極２６はワイヤーソー２３からの電流を検知し、切断完了と認識し、ワイヤーソー２３を離脱させる。その後、テーブルが移動し、新たに切断が開始される。以上の一連の操作を繰り返すことにより、インゴット２２をスライス状に切断加工する。
【００２３】
また、本発明は黒鉛治具１と固定金具２１即ち切断装置との間で絶縁をとることを目的としていることから、より確実に絶縁を保つ為に固定金具２１の黒鉛治具１１との接触面にも前記樹脂を塗布し、絶縁性高分子膜を形成させてもよい。このように黒鉛治具１と固定金具２１の両者それぞれに膜を形成させることで、より一層の絶縁性が得られる。
【００２４】
なお、上記した実施の形態では、切断状態検知用に電流を流したワイヤーソーを用いた切断装置への適用例を説明したが、ワイヤー式切断装置に限らず、単結晶インゴットの切断時に電流が発生する他の切断装置にも適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、本発明の請求項１の発明により、黒鉛治具と装置間で絶縁が確保でき、切断状態の検知の誤認が防止され、装置の誤動作が防止できる。また、不純物の混入等が防止できる。
【００２６】
請求項２の発明によると、請求項１の発明による効果である黒鉛治具と装置間の絶縁の確保が、より一層確実となる。
【００２７】
請求項３の発明によると、大口径の単結晶インゴットの切断が容易となり、確実に自動切断加工が可能となり、半導体製造コストの低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る単結晶インゴット切断用黒鉛治具の概略図。
【図２】本発明に係る黒鉛治具に単結晶インゴットが固着された状態を示す概略図。
【符号の説明】
１  黒鉛治具
１１  黒鉛基材
１２  絶縁性高分子膜
２１  固定金具
２２  単結晶インゴット
２３  ワイヤーソー
２４  切断状態検知用電極
【図１】
0003834427.tif 000002
【図２】
0003834427.tif 000003