特開 2024-86347 表面加工方法及び表面加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024086347

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】表面加工方法及び表面加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23H 1/04 20060101AFI20240620BHJP

   B23H 9/00 20060101ALI20240620BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

B23H1/04 Z

B23H9/00 Z

H01L21/304 611A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022201432

(22)【出願日】2022-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000139687

【氏名又は名称】株式会社安永

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】桐生 陽介

(72)【発明者】

【氏名】多和 靖展

(72)【発明者】

【氏名】加藤 智久

【テーマコード（参考）】

3C059

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C059AA01

3C059AB07

3C059DA01

3C059DE01

3C059HA01

5F057BA12

5F057BB02

5F057BB03

5F057BB05

5F057BB06

5F057BB07

5F057BB08

5F057BB09

5F057CA02

5F057CA06

5F057DA15

5F057DA31

5F057DA40

5F057EB24

5F057EB26

5F057FA12

5F057FA42

(57)【要約】

【課題】円板状の加工対象物を放電加工により表面加工する際に、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制する。
【解決手段】平面視円形状をなしかつ外径が加工対象物の外径以上である加工電極３０を、平面視で、加工対象物と部分的に重複するように、加工対象物の上側に配置し、加工対象物を第１中心軸Ｘ１周りに回転させ、加工電極３０を第２中心軸Ｘ２周りに回転させ、加工対象物及び加工電極３０の両方が回転した状態で、加工電極３０と加工対象物との間で放電する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円板状の加工対象物の表面を加工電極により放電加工する表面加工方法であって、
前記加工電極は、平面視円形状をなしかつ外径が前記加工対象物の外径以上であり、
平面視で、前記加工対象物と前記加工電極とが部分的に重複するように、前記加工対象物の上側に前記加工電極を配置する配置工程と、
前記加工対象物を、その中心軸周りに回転させる対象物回転工程と、
前記加工電極を、その中心軸周りに回転させる電極回転工程と、
前記加工対象物及び前記加工電極の両方が回転した状態で、前記加工電極と前記加工対象物との間で放電する放電工程と、を含むことを特徴とする表面加工方法。

【請求項2】

請求項１に記載の表面加工方法において、
前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなすことを特徴とする表面加工方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の表面加工方法において、
前記放電工程中に、前記加工対象物及び前記加工電極の少なくとも一方を、水平方向に移動させる水平移動工程を更に含むことを特徴とする表面加工方法。

【請求項4】

請求項３に記載の表面加工方法であって、
前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなし、
前記水平移動工程は、前記加工対象物の表面の半径をｒ、前記加工電極の外側半径をＲ、前記加工電極の筒部の幅をｄ（ｄ＜ｒ）としたときに、前記加工対象物と前記加工電極との中心軸間の距離Ｌが、
Ｒ－ｄ＜Ｌ＜ｒ＋Ｒ
となる範囲で、前記加工対象物及び前記加工電極の少なくとも一方を水平移動させる工程であることを特徴とする表面加工方法。

【請求項5】

請求項４に記載の表面加工方法であって、
前記対象物回転工程での前記加工対象物の回転方向と、前記電極回転工程での前記加工電極の回転方向は同じ方向であることを特徴とする表面加工方法。

【請求項6】

円板状の加工対象物の表面を放電加工する表面加工装置であって、
前記加工対象物が載置されかつ保持されるテーブルと、
平面視円形状をなしかつ外径が前記加工対象物の外径以上の加工電極と、
前記加工対象物を、その中心軸周りに回転させる第１回転装置と、
前記加工電極を、その中心軸周りに回転させる第２回転装置と、
前記加工電極、前記第１回転装置、及び前記第２回転装置と電気的に接続されたコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記加工対象物と前記加工電極とが平面視で部分的に重複した状態で、前記第１回転装置により前記加工対象物を回転させ、かつ前記第２回転装置により前記加工電極を回転させて、放電加工を行うことを特徴とする表面加工装置。

【請求項7】

請求項６に記載の表面加工装置において、
前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなすことを特徴とする表面加工装置。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の表面加工装置において、
前記テーブル又は前記加工電極の少なくとも一方は、水平方向に移動可能に構成されており、
前記コントローラは、前記テーブル及び前記加工電極の少なくとも一方を、水平方向に移動させながら放電加工可能に構成されていることを特徴とする表面加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、表面加工方法及び表面加工装置に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より、導電性を有する円板状の加工対象物に対して、表面を所望の形状に加工したり、表面の状態を変質させる技術が知られている。例えば、加工対象物が半導体ウェハの場合には、半導体チップの製造条件に応じて、ウェハの表面を平坦にしたり、太鼓状にしたりする。また、加工対象物がＳｉＣの種結晶の場合には、種結晶と台座との密着性を向上させるために、台座との接着面を変質させることがある。

【0003】

特許文献１には、研磨スラリーを用いて半導体ウェハの表面を物理的に研磨する方法が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、ウェハブランクの全体を覆うように加工電極を配置した状態で、ウェハブランクの表面に放電して、ウェハブランクの表面を平坦化する方法が開示されている。

【0005】

また、特許文献３には、円板状のＳｉＣの種結晶の表面を放電加工することで加工変質層を形成して、該加工変質層を接着剤により台座に接着させる方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９－８１１８６号公報

【特許文献2】特開２０１２－２３６２４１号公報

【特許文献3】特開２０１５－３０６５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１のように研磨スラリーによって表面を加工する場合、研磨スラリーが加工対象物の表面に対して偏って分布していないかを常に確認する必要があり、加工効率が必ずしも高くない。また、研磨スラリーのように加工対象物と接触して加工する方法では、加工対象物がＳｉＣなど高硬度の材料で構成されているときには、装置の剛性を高くするために装置を大型化する必要がある。

【0008】

これに対して、特許文献２のように放電加工により加工対象物の表面を加工すれば、加工対象物と電極とが非接触の状態で加工することができるため、加工中の管理負担が軽減されるとともに、装置の大型化も抑制することができる。しかしながら、特許文献２のように、加工対象物の全体を加工電極で覆ってしまうと、加工対象物の表面全体のうちのエッジ形状の部分など、電荷が集中しやすい部分に集中的に放電されてしまい、加工対象物の表面を所望の形状に加工することが難しい。また、放電箇所が集中した結果、加工電極が偏って摩耗してしまうと、今度は、加工電極の表面形状が原因で放電箇所に偏りが発生してしまい、所望の形状をさらに得難くなるおそれがある。

【0009】

また、特許文献３では、接着面の粗さについての記載はあるが、所望の粗さを実現させるための加工装置については、詳細には開示されていない。

【0010】

ここに開示された技術は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、円板状の加工対象物を放電加工により表面加工する際に、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、円板状の加工対象物の表面を加工電極により放電加工する表面加工方法を対象として、前記加工電極は、平面視円形状をなしかつ外径が前記加工対象物の外径以上であり、平面視で、前記加工対象物と前記加工電極とが部分的に重複するように、前記加工対象物の上側に前記加工電極を配置する配置工程と、前記加工対象物を、その中心軸周りに回転させる対象物回転工程と、前記加工電極を、その中心軸周りに回転させる電極回転工程と、前記加工対象物及び前記加工電極の両方が回転した状態で、前記加工電極と前記加工対象物との間で放電する放電工程と、を含む、という構成とした。

【0012】

この構成によると、加工対象物と加工電極とが部分的に重複しているため、放電領域が限定される。一方で、加工対象物は中心軸周りに回転しているため、加工対象物の表面は少なくとも１度は、加工電極の直下に位置する。これにより、放電領域を限定しつつ加工対象物の表面全体を放電加工することができるため、加工対象物の表面状態により加工箇所が局所的に集中することを抑制することができる。

【0013】

また、加工電極自体も筒軸周りに回転しているため、加工電極における加工対象物との間で放電が発生する部分も逐次変化する。これにより、加工電極の摩耗が局所的に進行することを抑制することができ、加工電極の摩耗状態により加工箇所に偏りが生じることも抑制することができる。

【0014】

前記表面加工方法において、前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなす、という構成でもよい。

【0015】

この構成によると、放電領域をより限定して、加工対象物の表面を放電加工することができる。加工対象物が回転しているため、加工電極が円筒状をなしていたとしても、加工対象物の表面全体を加工することができる。これにより、加工対象物の表面状態の影響をより効果的に抑えることができるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0016】

前記表面加工方法の一実施形態では、前記放電工程中に、前記加工対象物及び前記加工電極の少なくとも一方を、水平方向に移動させる水平移動工程を更に含む。

【0017】

すなわち、加工対象物の表面を平坦にしたいときには、加工対象物全体を万遍なく放電加工することが望ましい。加工対象物と加工電極との相対位置を固定したままにすると、中心部と外周部とで加工時間にムラができるおそれがある。加工対象物及び加工電極の少なくとも一方を、水平方向に移動させれば、加工電極を加工対象物の中心部から離して、加工対象物の外周部のみが放電加工される状態にすることができる。これにより、加工対象物の中心部と外周部との加工時間のムラを出来る限り小さくすることができる。この結果、平坦な表面を得やすくなる。

【0018】

一方で、加工対象物の表面を、中央に対して外周の厚みが薄い所謂太鼓状にしたいときには、外周部の放電時間を出来る限り長くする必要がある。このときには、加工対象物の外周部のみが加工電極と重複するようにして、加工対象物の外周部のみが放電加工される状態を維持する。これにより、太鼓状の表面を得ることができる。

【0019】

このように、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制する一方で、所望の表面形状に応じて意図的に加工箇所を偏らせることができる。

【0020】

また、加工電極における加工対象物への対向面を、加工対象物の表面のあらゆる箇所と対向させることができるため、加工電極をより均一に摩耗をさせることができる。

【0021】

前記一実施形態において、前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなし、前記水平移動工程は、前記加工対象物の表面の半径をｒ、前記加工電極の外側半径をＲ、前記加工電極の筒部の幅をｄ（ｄ＜ｒ）としたときに、前記加工対象物と前記加工電極との中心軸間の距離Ｌが、
Ｒ－ｄ＜Ｌ＜ｒ＋Ｒ
となる範囲で、前記加工対象物及び前記加工電極の少なくとも一方を水平移動させる工程である、という構成でもよい。

【0022】

すなわち、前述の範囲で加工対象物と加工電極との相対位置を変更させれば、加工対象物全体の加工が可能である。つまり、加工対象物と加工電極とが重複する領域をより限定しつつ、加工対象物全体の加工を適切に加工することができる。これにより、加工対象物の表面状態の影響や、加工電極の摩耗箇所が局所的に集中することをより効果的に抑制することができる。この結果、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0023】

水平移動の範囲が限定された前記一実施形態において、前記対象物回転工程での前記加工対象物の回転方向と、前記電極回転工程での前記加工電極の回転方向は同じ方向である、という構成でもよい。

【0024】

この構成によると、加工対象物と加工電極とが重複した領域において、加工対象物の移動方向と加工電極の移動方向とを異ならせることができる。これにより、加工時間のムラをより効果的に抑制することができるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0025】

ここに開示された技術は、円板状の加工対象物の表面を放電加工する表面加工装置をも対象とする。具体的には、前記加工対象物が載置されかつ保持されるテーブルと、平面視円形状をなしかつ外径が前記加工対象物の外径以上の加工電極と、前記加工対象物を、その中心軸周りに回転させる第１回転装置と、前記加工電極を、その中心軸周りに回転させる第２回転装置と、前記加工電極、前記第１回転装置、及び前記第２回転装置と電気的に接続されたコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記加工対象物と前記加工電極とが平面視で部分的に重複した状態で、前記第１回転装置により前記加工対象物を回転させ、かつ前記第２回転装置により前記加工電極を回転させて、放電加工を行う、という構成とした。

【0026】

この構成でも、放電領域を限定しつつ加工対象物の表面全体を放電加工することができるため、加工対象物の表面状態により加工箇所が局所的に集中することを抑制することができる。また、加工電極自体も筒軸周りに回転しているため、加工電極の摩耗が局所的に進行することを抑制することができる。これらのことから、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制することができる。

【0027】

前記表面加工装置において、前記加工電極は、前記加工対象物側が開口した円筒状をなす、という構成でもよい。

【0028】

この構成によると、放電領域をより限定して、加工対象物の表面を放電加工することができる。加工対象物が回転しているため、加工電極が円筒状をなしていたとしても、加工対象物の表面全体を加工することができる。これにより、加工対象物の表面状態の影響をより効果的に抑えることができるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0029】

前記表面加工装置において、前記テーブル又は前記加工電極の少なくとも一方は、水平方向に移動可能に構成されており、前記コントローラは、前記テーブル及び前記加工電極の少なくとも一方を、水平方向に移動させながら放電加工可能に構成されている、という構成でもよい。

【0030】

この構成でも、加工したい所望の表面形状に応じて、加工対象物の中央部と外周部との加工時間を調整することができる。また、加工電極における加工対象物への対向面を、加工対象物の表面のあらゆる箇所と対向させることができる。これらのことにより、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制する一方で、所望の表面形状に応じて意図的に加工箇所を偏らせることができる。

【発明の効果】

【0031】

以上説明したように、ここに開示された技術によると、加工対象物を放電加工により加工する際に、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】図１は、実施形態１に係る表面加工装置の概略図である。

【図2】図２は、ウェハと加工電極との位置関係を説明するための図である。

【図3】図３は、表面加工装置の動作図であって、ウェハを載置台に固定した状態を示す。

【図4】図４は、表面加工装置の動作図であって、図３の状態から加工電極を所定の位置に移動させた状態を示す。

【図5】図５は、表面加工装置の動作図であって、図４の状態から加工電極を下降させて表面処理を開始した状態を示す。

【図6】図６は、表面加工装置の動作図であって、図５の状態から加工電極をウェハの径方向に水平移動させた状態を示す。

【図7】図７は、表面加工装置の動作図であって、表面処理が完了した状態を示す。

【図8】図８は、表面加工装置によりウェハの特定の位置のみを加工する際の加工電極の配置を示す模式図である。

【図9】図９は、表面加工装置により放電加工したＳｉＣの種結晶の断面図である。

【図10】図１０は、実施形態２に係る表面加工装置の概略図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係る表面加工装置の動作図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明では、上、下、左、及び右は、図１の矢印に従う。ここで示す方向は、実際に表面加工装置１を使用する際の配置を限定するものではない。また、本明細書において、「表面加工」とは、単に表面の形状を加工するものだけでなく、表面の性質を変える加工も含まれる。

【0034】

〈実施形態１〉
図１は、本実施形態１に係る表面加工装置１を概略的に示す。この表面加工装置１は、導電性を有するウェハＷ、特に半導体ウェハを加工対象物として、該ウェハＷの表面を放電加工により所望の形状になるように処理する装置である。加工対象となるウェハＷは、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＡｌＮなど、種々のものがある。ウェハＷは、インゴットからワイヤーカットソーによりスライスされたウェハでもよいし、ウェハ一枚分だけ成長させて作成されたウェハでもよい。また、加工対象物は、ウェハに限らず、円形の表面を有するものであればよく、例えば、厚さ１～１０ｍｍの円板状のＳｉＣやＧａＮなどでもよい。

【0035】

表面加工装置１は、床面Ｆ上に配置された箱状のハウジング２を備える。ハウジング２内には、加工液が貯留された加工槽１０と、ウェハＷが載置されかつ保持されるテーブル２０と、ウェハＷとの間で放電を発生させる加工電極３０と、が設けられている。

【0036】

加工槽１０は、加工液が貯留される槽本体１１と、槽本体１１を支持する複数の脚部１２とを有する。槽本体１１に貯留される加工液は、水や油である。加工液は、放電加工により発生した屑をウェハＷ上から除去したり、放電加工中のウェハＷを冷却したりするためのものである。加工槽１０は、加工液に流れを形成するための流動生成器が設けられていてもよい。

【0037】

テーブル２０は、ウェハＷが載置される載置部２１と、ハウジング２の下面に設置されるベース部２２と、載置部２１とベース部２２とを上下方向に連結する支柱２３と、を有する。図１に示すように、載置部２１は、槽本体１１の槽内に位置しており、ベース部２２は、槽本体１１の底部の下側に位置している。支柱２３は、槽本体１１の底部を貫通して延びている。載置部２１にウェハＷが載置されたときには、ウェハＷは加工液に浸漬される。図示は省略しているが、支柱２３と槽本体１１の底部との間には、加工液の漏れを防止するためのシール機構が設けられている。

【0038】

ウェハＷは、テーブル２０に載置された際に載置部２１から移動しないように保持される。特に、ウェハＷは、後述するように載置部２１が回転した際に、ウェハＷが載置部２１と共回りするように載置部２１に保持される。ウェハＷを載置部２１に保持する方法は、真空吸着により保持する方法、導電性接着剤により接着する方法、粘着テープにより固定する方法など、種々の方法を採用することができる。

【0039】

テーブル２０は、載置部２１が回転する回転式のテーブルであり、ベース部２２には、載置部２１を回転させるための第１モータ２４が内蔵されている。第１モータ２４の回転軸は、支柱２３内に延びている。このため、第１モータ２４が駆動したときには、支柱２３が回転することなく、載置部２１が、第１モータ２４の回転軸周りに回転する。図示は省略するが、載置部２１には、第１モータ２４の回転軸とウェハＷの中心軸Ｘ１（図２参照。以下、第１中心軸Ｘ１という）とが同軸になるように、ウェハＷを載置させるためのガイドが設けられている。これにより、載置部２１が回転したときには、ウェハＷが第１中心軸Ｘ１周りに回転するようになる。このことから、第１モータ２４は、ウェハＷをその中心軸Ｘ１周りに回転させる第１回転装置に相当する。尚、第１モータ２４によって支柱２３ごと載置部２１が回転する構成であってもよい。

【0040】

テーブル２０の支柱２３には、ウェハＷに電荷を供給するための第１給電部２５が設けられている。第１給電部２５は、支柱２３における槽本体１１の外側に位置する部分に設けられている。

【0041】

加工電極３０は、図１及び図２に示すように、平面視円形状、詳しくは、ウェハＷ側（ここでは下側）に開口する有底円筒状をなしている。加工電極３０の外側半径Ｒは、ウェハＷの半径ｒよりも大きい。加工電極３０の筒部３１は、幅ｄの円筒であって、ウェハＷとの間で放電が発生する部分である。

【0042】

加工電極３０は、保持部４０に、軸部４１を介して保持されている。軸部４１は、加工電極３０の底部３２の中心部と接続されている。保持部４０には、加工電極３０を回転させるための第２モータ４２が内蔵されている。加工電極３０は、第２モータ４２の回転軸と、自身の中心軸Ｘ２（筒軸に相当。以下、第２中心軸Ｘ２という）とが同軸になるように軸部４１と接続されている。このため、第２モータ４２が駆動したときには、加工電極３０が第２中心軸Ｘ２周りに回転する。このことから、第２モータ４２は、加工電極３０をその中心軸Ｘ２周りに回転させる第２回転装置に相当する。

【0043】

保持部４０は、水平方向に移動可能に構成されている。図示は省略するが、ハウジング２の天井部には、保持部４０を支持しかつ左右方向に延びるレールが設けられており、保持部４０は、該レールに沿って左右方向に移動可能である。保持部４０を左右方向に移動させる方法としては、ラック＆ピニオン機構やサーボモータを利用する方法など公知の方法を採用することができる。

【0044】

保持部４０の移動方向は、図２に示すように、ウェハＷの径方向に沿った方向である。このため、保持部４０が移動した際に加工電極３０の中心が描く軌跡に沿った直線ＲＬ上に、ウェハＷの中心が位置する。

【0045】

また、保持部４０は、軸部４１を上下方向に伸縮させることで、加工電極３０を昇降させるように構成されている。具体的には、保持部４０は、軸部４１が伸ばされたときには加工電極３０が下降する一方、軸部４１が縮められたときには加工電極３０が上昇するように構成されている。軸部４１を伸縮させる方法についても、サーボモータを利用する方法など公知の方法を採用することができる。

【0046】

また、保持部４０は、軸部４１を鉛直方向に対して傾斜させる機構を有している。軸部４１が傾斜したときには、加工電極３０も水平方向に対して傾斜する（図８参照）。軸部４１を傾斜させる方法についても公知の方法を採用することができる。尚、軸部４１を傾斜させたときには、第２モータ４２も一緒に傾斜される。つまり、軸部４１を傾斜させたときには、第２モータ４２の回転軸も、軸部４１と同じだけ傾斜する。

【0047】

保持部４０には、加工電極３０に電荷を供給するための第２給電部４３が設けられている。第２給電部４３は、その下端が加工電極３０の底部３２と接触しており、該接触部を介して加工電極３０に電荷を供給している。このため、第２給電部４３は、加工電極３０が回転したとしても、回転することなく電荷を供給する。尚、第２給電部４３は、軸部４１と接触する構成であってもよい。

【0048】

表面加工装置１は、ウェハＷの表面処理を行うために各装置を操作するコントローラ５０を有する。コントローラ５０は、第１モータ２４、第１給電部２５、第２モータ４２、及び第２給電部４３と電気的に接続されている。また、コントローラ５０は、保持部４０を左右方向に移動させる機構（以下、水平移動機構という）、軸部４１を伸縮させる機構（以下、伸縮機構という）、軸部４１を傾斜させる機構（以下、傾斜機構という）とも電気的に接続されている。

【0049】

（放電加工）
次に、表面加工装置１によりウェハＷの表面加工を行う方法について、図３～図７を参照しながら詳細に説明する。図３～図７は、上図が側方から見た図であり、下図が上側から見た図である。尚、以下の説明で、「ウェハＷと加工電極３０が重複」とは、平面視でウェハＷと加工電極３０とが重複することを意味する。

【0050】

図３は、ウェハＷがテーブル２０に保持された状態を示す。このとき、加工電極３０は初期位置に位置している。この状態では、ウェハＷと加工電極３０とは重複しておらず、ウェハＷと加工電極３０との中心軸間距離Ｌは、加工電極３０の外側半径ＲとウェハＷの半径ｒとの和よりも大きい。

【0051】

次に、図３の状態から、コントローラ５０は、前記水平移動機構により保持部４０を移動させて、加工電極３０をウェハＷの径方向内側（ここでは左側）に向かって移動させる。コントローラ５０は、図４に示すように、加工電極３０の筒部３１がウェハＷの第１中心軸Ｘ１上に位置するように、加工電極３０を配置させる。より具体的には、コントローラ５０は、加工電極３０を移動させて、筒部３１の幅の中点が第１中心軸Ｘ１上に位置するように、加工電極３０を配置させる。このとき、中心軸間距離Ｌは、
Ｌ＝Ｒ－ｄ／２
となる。このように加工電極３０を配置することにより、ウェハＷと加工電極３０とが部分的に重複するようになる。

【0052】

そして、コントローラ５０は、第１モータ２４及び第２モータ４２を作動させて、ウェハＷを第１中心軸Ｘ１周りに回転させるとともに、加工電極３０を第２中心軸Ｘ２周りに回転させる。ウェハＷの回転数は、最大３００ｒｐｍであり、加工電極３０の回転数は最大２３００ｒｐｍである。加工電極３０の回転数は、ウェハＷの回転数の整数倍とはならないように調整される。具体的には、加工電極３０の回転数は、ウェハＷの回転数の√２倍などの無理数倍になるように調整される。図４に示すように、ウェハＷの回転方向と加工電極３０の回転方向とは同じ方向である。これにより、ウェハＷと加工電極３０との重複部分においては、加工電極３０の移動方向とウェハＷの移動方向とが逆方向になる。

【0053】

次に、コントローラ５０は、図４の状態から、前記伸縮機構により軸部４１を伸ばして、加工電極３０を下降させて、ウェハＷに接近させる。コントローラ５０は、ウェハＷと加工電極３０との上下方向の距離が所定距離以下になったときに、第１給電部２５及び第２給電部４３を作動させて、放電加工を開始する。放電電圧は５０Ｖ～３００Ｖ程度である。尚、所定距離とは、少なくとも加工電極３０の筒部３１が加工液に浸かる距離である。また、コントローラ５０は、ウェハＷと加工電極３０との間にパルス状の放電が生じるように第１給電部２５及び第２給電部４３を作動させる。ウェハＷと加工電極３０とは部分的に重複しているため、放電領域は、重複部分に限定される。

【0054】

表面加工装置１では、放電加工の極性として、ウェハＷを正極としかつ加工電極３０を負極とする正極性と、ウェハＷを負極としかつ加工電極３０を正極とする逆極性とのいずれも選択可能である。特に、放電加工の極性は、ウェハＷの加工目的に応じて適宜変更されることが好ましい。例えば、加工速度を優先する場合には、放電加工の極性を正極性とする一方で、ウェハ表面の面粗度を優先する場合には、放電加工の極性を逆極性とすることが好ましい。放電加工の極性は、放電加工を開始してから終了するまでの間に適宜変更されてもよい。また、放電加工の極性は、加工対象となるワークの材質に合わせて適宜変更されてもよい。放電加工の極性は、作業者により加工の度に適宜選択されてもよいし、コントローラ５０により自動的に選択されてもよい。

【0055】

次いで、コントローラ５０は、第１給電部２５及び第２給電部４３を作動させたまま、すなわち、ウェハＷと加工電極３０との間で放電を行ったまま、前記水平移動機構により加工電極３０をウェハＷの径方向に沿って往復移動させる。加工電極３０の往復移動の範囲は、中心軸間距離Ｌが
Ｒ－ｄ＜Ｌ＜ｒ＋Ｒ
となる範囲である。

【0056】

より具体的には、図６に示すように、コントローラ５０は、加工開始位置と、筒部３１の幅の中点がウェハＷの外周縁の上側に位置する位置、すなわち、中心軸間距離Ｌが
Ｌ＝ｒ＋Ｒ－ｄ／２
となる位置とを往復移動させる。詳細には、加工電極３０の移動範囲は、中心軸間距離Ｌが、
Ｒ－ｄ／２≦Ｌ≦ｒ＋Ｒ－ｄ／２
となる範囲である。

【0057】

また、コントローラ５０は、ウェハＷと加工電極３０とが接触しない範囲で、ウェハＷと加工電極３０との上下方向の距離を徐々に小さくする。また、コントローラ５０は、所望の表面形状に応じて、加工電極３０の水平移動の速度を調整したり、加工電極３０の水平移動を停止させたりする。例えば、所望の表面形状が太鼓状であるときには、ウェハＷの中央部と比較して外周部がより多く加工すべく、加工電極３０の筒部３１がウェハＷの外周部とのみ重複している時に、加工電極３０の水平移動の速度を低くしたり、加工電極３０の水平移動を停止させたりする。

【0058】

そして、コントローラ５０は、ウェハＷの表面形状が所望の形状になったときには、第１給電部２５及び第２給電部４３を停止させる。その後、コントローラ５０は、図７に示すように、前記伸縮機構により軸部４１を縮めて、加工電極３０を上昇させて、ウェハＷから離間させる。また、コントローラ５０は、ウェハＷ及び加工電極３０の回転をそれぞれ停止させた後、加工電極３０を、図３に示すような初期位置に移動させる。

【0059】

以上のようにして、放電加工によるウェハＷの表面処理が完了する。表面処理されたウェハＷは、載置部２１に対する保持を解除された後、作業者により回収される。

【0060】

したがって、本実施形態１では、加工電極３０は、平面視円形状をなしかつ外径がウェハＷの外径以上であり、平面視で、ウェハＷと加工電極３０とが部分的に重複するように、ウェハＷの上側に加工電極３０を配置し、ウェハＷを第１中心軸Ｘ１周りに回転させ、加工電極３０を第２中心軸Ｘ２周りに回転させ、ウェハＷ及び加工電極３０の両方が回転した状態で、加工電極３０とウェハＷとの間で放電する。これにより、ウェハＷと加工電極３０とが部分的に重複した状態で放電されるため、放電領域が限定される。一方で、ウェハＷは第１中心軸Ｘ１周りに回転しているため、ウェハＷの表面は少なくとも１度は、加工電極３０の直下に位置する。これにより、放電領域を限定しつつウェハＷの表面全体を放電加工することができるため、ウェハＷの表面状態により加工箇所が局所的に集中することを抑制することができる。また、加工電極３０自体も第２中心軸Ｘ２周りに回転しているため、摩耗が局所的に進行することを抑制することができ、加工電極３０の摩耗状態により加工箇所に偏りが生じることも抑制することができる。したがって、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制することができ、ウェハＷの表面形状を所望の形状に加工しやすくなる。

【0061】

また、本実施形態１では、加工電極３０は、ウェハＷ側が開口した円筒状をなす。放電領域をより限定して、ウェハＷの表面を放電加工することができる。ウェハＷが回転しているため、加工電極３０が円筒状をなしていたとしても、ウェハＷの表面全体を加工することができる。これにより、ウェハＷの表面状態の影響をより効果的に抑えることができるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0062】

また、本実施形態１では、放電加工中に加工電極３０を水平方向に移動させる。これにより、加工したい所望の表面形状に応じて、ウェハＷの中央部と外周部との加工時間を調整することができる。また、加工電極３０の筒部３１を、ウェハＷの表面のあらゆる箇所と対向させることができる。これにより、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制する一方で、所望の表面形状に応じて意図的に加工箇所を偏らせることができる。

【0063】

特に、本実施形態１では、加工電極３０の移動範囲は、中心軸間距離Ｌが
Ｒ－ｄ／２≦Ｌ≦ｒ＋Ｒ－ｄ／２
となる範囲である。これにより、ウェハＷと加工電極３０とが重複する領域をより限定しつつ、ウェハＷ全体の加工を適切に加工することができる。この結果、ウェハＷの表面状態の影響や、加工電極３０の摩耗箇所が局所的に集中することをより効果的に抑制することができる。

【0064】

また、本実施形態１では、ウェハＷの回転方向と加工電極３０の回転方向とは同じである。これにより、ウェハＷと加工電極３０とが重複した領域において、ウェハＷの移動方向と加工電極３０の移動方向とを出来る限り異ならせることができる。これにより、加工時間のムラをより効果的に抑制することができるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0065】

また、本実施形態１では、加工電極３０の回転数は、ウェハＷの回転数の整数倍とはならないように調整される。仮に、加工電極３０の回転数が、ウェハＷの回転数の整数倍であった場合は、加工電極３０の筒部３１とウェハＷの表面との対向する箇所に規則性ができるようになり、加工箇所に偏りが生じるおそれがある。加工電極３０の回転数を、ウェハＷの回転数の整数倍とはならないように調整すれば、加工電極３０の筒部３１とウェハＷの表面との対向する箇所がランダムになるため、意図せずに加工箇所に偏りが生じることをより効果的に抑制することができる。

【0066】

図８は、本実施形態１の表面加工装置１の他の使用方法を示す。表面加工装置１では、図８に示すように、前記傾斜機構により軸部４１を傾斜させて、加工電極３０を傾斜させることで、放電領域をより限定させることができる。これにより、ウェハＷの表面形状を微調整することが可能であり、ウェハＷの表面形状を所望の形状に加工しやすくなる。

【0067】

（ＳｉＣの種結晶の加工）
図９は、ＳｉＣの種結晶（以下、単に種結晶１００という）を加工対象物として、種結晶１００の表面を実施形態１に係る表面加工装置１により放電加工した結果を示す。種結晶１００は、厚みが０．１ｍｍ～１０ｍｍの円板状をなしている。種結晶１００は、例えば、ＳｉＣの単結晶をワイヤーカットソーによりスライスすることで製造することができる。

【0068】

図９に示すように、放電加工を行った後には、種結晶１００の表面部分に変質した層（以下、変質層１０１という）が形成されることが分かる。この変質層１０１は、ＳｉＣの他に、炭素やＳｉＯ_２などが含まれている層である。表面加工装置１による放電加工では、変質層１０１の厚みは、０．１μｍ～１０μｍ程度であった。

【0069】

このように、本実施形態に係る表面加工装置１により表面加工を行うことで、加工箇所に偏りが生じることを抑制して、適度な表面粗さの変質層１０１を形成することができる。このような変質層１０１を形成することで、種結晶１００を台座に接着させる際の、種結晶１００と台座との密着性を向上させることができ、その後の結晶成長を適切に進行させることができる。

【0070】

〈実施形態２〉
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において前記実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0071】

本実施形態２の表面加工装置２０１では、ベース部２２にモータが設けられていない点で、前述の実施形態１とは異なる。本実施形態２では、モータの代わりに加工槽１０の槽内に加工液を供給するノズル２６０により、載置部２１を回転させることで、ウェハＷを回転させるように構成されている。一方で、加工電極３０については、前述の実施形態１と同様に第２モータ４２により回転する。

【0072】

具体的には、図１０及び図１１に示すように、テーブル２０を挟んで、加工電極３０と反対側には、加工槽１０に加工液を供給するノズル２６０が設けられている。ノズル２６０は、ホース２６１を介してポンプＰと接続されており、該ポンプＰから加工液が圧送される。加工槽１０には、ノズル２６０により加工液が供給されることにより発生する余剰分の加工液（つまり、槽内に収容出来ない分の加工液）を排出する排出管（図示省略）が設けられている。該排出管から排出された加工液は、ポンプＰに送られて、再びノズル２６０から加工槽１０に供給される。ポンプＰは、コントローラ５０と電気的に接続されており、圧送する加工液の流量、すなわち、供給圧を調整できるようになっている。

【0073】

図１１に示すように、ノズル２６０は、ウェハＷの接線の延長線上に位置する。これにより、排出した加工液の流れによる力が、ウェハＷに接線方向に入力されて、ウェハＷが回転するようになる。回転速度は、コントローラ５０により、ポンプＰからノズル２６０への加工液の供給圧が調整されて、ノズル２６０から槽内に供給される加工液の勢いが調整されることで、調整される。

【0074】

本実施形態２では、ウェハＷを回転させるための回転装置が変更されたこと以外は、前述の実施形態１と同じである。つまり、加工電極３０は、ウェハＷと部分的に重複した状態で、ウェハＷに対して放電する。より詳しくは、加工電極３０は、中心軸間距離Ｌが、
Ｌ＝Ｒ－ｄ／２
となる位置と、
Ｌ＝ｒ＋Ｒ－ｄ／２
となる位置とで往復移動しながら、ウェハＷに対して放電する。

【0075】

このような構成であっても、放電領域を限定しつつウェハＷを第１中心軸Ｘ１周りに回転させて、ウェハＷの表面全体を放電加工することができるため、ウェハＷの表面状態により加工箇所が局所的に集中することを抑制することができる。また、加工電極３０自体も第２中心軸Ｘ２周りに回転するため、摩耗が局所的に進行することを抑制することができ、加工電極３０の摩耗状態により加工箇所に偏りが生じることも抑制することができる。したがって、意図せずに加工箇所に偏りが生じることを抑制することができ、ウェハＷの表面形状を所望の形状に加工しやすくなる。

【0076】

〈その他の実施形態〉
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0077】

例えば、前述の実施形態１及び２では、加工電極３０が水平方向に移動可能に構成されていた。これに限らず、加工電極３０と加工対象物との相対位置が固定されていてもよい。このときには、加工電極３０は、筒部３１が加工対象物の第１中心軸Ｘ１上に位置するように配置される。これにより、加工対象物を第１中心軸Ｘ１周りに回転させれば、加工対象物の表面全体を放電加工することができる。

【0078】

また、前述の実施形態１及び２では、加工電極３０を水平方向に移動させて、加工対象物と加工電極３０との相対位置を変更していた。これに限らず、テーブル２０を加工対象物ごと水平方向に移動させて、加工対象物と加工電極３０との相対位置を変更するようにしてもよい。このときには、テーブル２０の全体を加工槽１０の槽内に位置させて、ベース部２２を水平方向に移動させる機構を設けることが好ましい。また、第１給電部２５はベース部２２に内蔵させる構成が好ましい。

【0079】

また、前述の実施形態１及び２では、加工電極３０は、中心軸間距離Ｌが
Ｌ＝Ｒ－ｄ／２
となる位置と、
Ｌ＝ｒ＋Ｒ－ｄ／２
となる位置とで往復移動していた。これに限らず、中心軸間距離Ｌが
Ｒ－ｄ＜Ｌ＜ｒ＋Ｒ
となる範囲であり、かつ１往復中に１回は加工電極３０の筒部３１が第１中心軸Ｘ１上に位置するという条件が満たされれば、所望の表面形状に合わせて任意の範囲で加工電極３０を往復移動させてよい。

【0080】

また、前述の実施形態１及び２では、加工電極３０は、有底円筒状をなしていた。これに限らず、加工電極３０は、円板状をなしていてもよいし、加工対象物側と保持部側との両方に開口した円筒状をなしていてもよい。

【0081】

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0082】

ここに開示された技術は、円板状の加工対象物の表面を加工電極により放電加工するときに有用である。

【符号の説明】

【0083】

１ 表面加工装置
２０ テーブル
２４ 第１モータ（第１回転装置）
３０ 加工電極
３１ 筒部
４２ 第２モータ（第２回転装置）
５０ コントローラ
１００ 種結晶（加工対象物）
Ｗ ウェハ（加工対象物）
Ｘ１ 第１中心軸（加工対象物の中心軸）
Ｘ２ 第２中心軸（加工電極の中心軸）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】