JP2000141364A - インゴット切断方法およびワイヤソー装置 - Google Patents

インゴット切断方法およびワイヤソー装置

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JP2000141364A
JP2000141364A JP32390598A JP32390598A JP2000141364A JP 2000141364 A JP2000141364 A JP 2000141364A JP 32390598 A JP32390598 A JP 32390598A JP 32390598 A JP32390598 A JP 32390598A JP 2000141364 A JP2000141364 A JP 2000141364A
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ingot
cutting
wire saw
cut
wire
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JP32390598A
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Shuji Onoe
修治 尾上
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Sumco Techxiv Corp
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Komatsu Electronic Metals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インゴットをワイヤソー装置で切断する場合
に平行度の高い切断作業を極めて簡易な方法で実現させ
る。 【解決手段】 切断対象のインゴット10を取り付ける
昇降ヘッド24を複数配列し、この昇降ヘッド24をワ
イヤソーの切断経路に対し前記インゴット10を横断さ
せる駆動手段を設け、前記複数の昇降ヘッド24を時間
差を付して駆動制御させ前記ワイヤソーによるインゴッ
トの総合切断幅を近似的に一定となるように連続してイ
ンゴットをソー横断駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインゴット切断方法
およびワイヤソー装置に係り、特にシリコン単結晶など
からなるインゴットをウェハにスライスするのに好適な
インゴット切断方法およびワイヤソー装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体基板となるウェハはシリコンイン
ゴットのような素材をスライスして製造されるが、イン
ゴットの大径化に伴い、従前の内刃スライサによる切断
処理から、ワイヤソーによる大量の同時スライス処理に
よって製造する方法に移行している。
【0003】ワイヤソーは複数のローラに螺旋状に一定
ピッチ間隔で巻回されて走行されるワイヤ列からなる切
断経路を設けている。このワイヤ列からなる切断経路
に、通常は円柱とされているインゴットを横断した状態
で下降させ、砥粒を含むスラリーを供給しながら、ワイ
ヤピッチ間隔の厚さに切断し、一定厚さのウェハを同時
に数100枚程度製造するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤソーで
は、ウェハを平行に切断することが困難となっていた。
このため、製造されたウェハの厚みが一定とならず、製
造歩留まりが悪いという問題があった。このような観点
から、ワイヤの張力を調整するようにする技術(特開平
10−193341号公報)や、ワイヤへのスラリー供
給温度の調整により対処したり(特開平10−1807
50号公報)、また、製造されたウェハの形状データを
ワイヤソーにフィードバックしてワイヤソーの条件を変
更する(特開平10−180747号)などが提案され
ている。
【0005】しかしながら、従来の各種の技術方法によ
っても充分な平行度をもって切断することは困難であ
り、期待し得る程度の精度をもった切断処理ができない
ものであった。特に従来のワイヤソーでは、1マシーン
・1インゴットのバッチ処理であるため、ワーク押し下
げとともに切断幅が変わってしまうことは避けられず、
平行度の高い切断処理ができない。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に着目し、極
めて簡易な方法で、平行切断ができるようにしたインゴ
ット切断方法およびワイヤソー装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンイン
ゴットのように円形断面や異形断面のインゴットをワイ
ヤソーで切断する場合に、インゴットの切断過程ではそ
の切断幅(すなわちワイヤがインゴットを横断している
弦長さ)が変動することに起因しているものと考え、切
断過程において、ワイヤによる切断幅が常に一定になる
ように調整すればよいとの知見から得られたものであ
る。
【0008】そこで、本発明に係るインゴット切断方法
は、ワイヤソーによる切断経路に複数のインゴットを時
間差を付して横断させることにより、総合切断幅を近似
的に一定に保って連続切断させるように構成したもので
ある。
【0009】また、ワイヤソーによる切断経路に複数の
インゴットを時間差を付して供給するとともに、各イン
ゴットの移動速度を調整することにより総合切断幅を一
定に保って連続切断させるように構成することもでき
る。これらの場合において、切断開始時および終了時に
はダミーインゴットを用いて総合切断幅を一定に調整す
るように構成すれば良い。
【0010】更に、本発明に係るワイヤソー装置は、切
断対象のインゴットを取り付ける昇降ヘッドを複数配列
し、この昇降ヘッドをワイヤソーの切断経路に対し前記
インゴットを横断させる駆動手段を設け、前記複数の昇
降ヘッドを時間差を付して駆動制御させ前記ワイヤソー
によるインゴットの総合切断幅を近似的に一定となるよ
うに連続してインゴットをソー横断駆動させる構成とし
た。
【0011】あるいは、切断対象のインゴットを取り付
ける昇降ヘッドを複数配列し、この昇降ヘッドをワイヤ
ソーの切断経路に対し前記インゴットを横断させる駆動
手段を設け、前記複数の昇降ヘッドを時間差を付して供
給するとともに、各インゴットの移動速度を制御するこ
とにより前記ワイヤソーによるインゴットの総合切断幅
を一定となるように連続してインゴットをソー横断駆動
させるように構成しても良い。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るインゴット
切断方法およびワイヤソー装置をウェハスライサとして
用いた場合の具体的実施形態を図面を参照して詳細に説
明する。図1は実施形態に係るワイヤソー装置を用いて
シリコンインゴット10を切断している状態を示す要部
の斜視図である。ワイヤソー装置は四角形の各頂点部分
に水平に配置された4本のローラ12(12A、12
B、12C、12D)を有しており、これらの4本のロ
ーラ12の外周にワイヤ14を螺旋状に巻き掛けてい
る。このワイヤ14はローラ群の側方に配置されたワイ
ヤ供給ドラム(図示せず)から繰り出され、上記ローラ
群に螺旋状に巻回した後、やはりローラ群の側方位置に
配置されたのワイヤ巻取りドラム(図示せず)に巻き取
られるようになっている。ローラ群にワイヤ14が螺旋
状に巻かれているが、一対の上部ローラ12A、12B
では、ワイヤ14が一定のピッチで相互に平行になるよ
うに配列され、このローラ12A、12B間を切断経路
としている。このため、詳細には図示しないが、上部ロ
ーラ12A、12Bは溝付きローラとされ、この溝にワ
イヤ14を嵌め込んで走行させるようにしている。そし
て、上部ローラ12A、12B間の切断経路に円形断面
のシリコンインゴット10を軸芯がワイヤ14と直交す
るように配置した状態で上方から下方に押し込み移動さ
せることで、シリコンインゴット10がワイヤピッチの
厚さにスライスされてウェハが製造される。
【0013】この実施形態では、上部ローラ12A、1
2B間の切断経路に供給されるシリコンインゴットを2
個並べて配置し、時間差をもって下方に押し下げるよう
にし、ワイヤ14が各シリコンインゴット10A、10
Bを横断して切断している弦長さ、すなわち切断幅m、
nの総和(=m+n)が近似的に一定となるようにして
いる。これは基本的には一方のインゴット10Aが半分
まで切断されたとき(切断幅mはインゴット直径長
さ)、隣接するインゴット10Bの切断を開始し、先行
インゴット10Aが完全にスライスされた時に、隣接イ
ンゴット10Bの切断幅nが直径相当長さとなるように
両インゴット10A、10Bの押し下げタイミングを調
整すれば良い。
【0014】図2は切断工程の説明図であり、ワイヤ1
4が走行している切断経路に一対のインゴット10A、
10Bを配置し、いま右側のインゴット10Bが直径相
当の切断幅n=d(インゴット直径)とされている。こ
のとき、他のインゴット10Aを切断開始状態とし(図
2(1))、この後に切断幅nが徐々に小さくなる右イ
ンゴット10Bの切断幅減少分を新規インゴット10A
の切断開始により補うようにする(同図(2))。すな
わち切断幅は左右のインゴット10A、10Bの切断幅
m、nの合計値である。切断の進行にしたがって、左イ
ンゴット10Aの切断幅mは増大し、右インゴット10
Bの切断幅nは減少するが、総合切断幅(m+n)の変
化は小さい(同図(3))。そして、右インゴット10
Bの切断が完了したときに、左インゴット10Aの切断
幅mはインゴット直径dに等しい(m=d)状態となる
(同図(4))。その後は、新規の左インゴット10B
を切断待機させ、切断の進行に合わせて両者を押し下げ
てスライス処理を行う。この作業を繰り返すことによ
り、実施形態のワイヤソー装置ではインゴット10の切
断を連続的に行うことができる。
【0015】インゴット10A、10Bのワイヤ横断速
度(インゴットの下降速度)を左右とも一定にすること
でも総合切断幅を近似的に一定にでき、これにより切断
幅の変化率を単独インゴットの切断処理の場合よりは小
さくすることができる。したがってスライス片の形状は
平行度の高いものとなるが、より詳細に制御するには、
インゴット10の下降経路における各位置の切断幅を演
算により求め、両インゴット10A、10Bの切断幅
(m+n)が常に一定となるように、インゴット10の
下降速度を調整するようにしてもよい。インゴット10
の形状変化率が左右のインゴット10A、10Bで異な
る場合に有効である。
【0016】また、このようなインゴット10の切断開
始時と、終了時には単独インゴット10の切断状態とな
り、切断幅の調整ができない。この切断開始時と、終了
時には、ダミーインゴットを用いるようにしている。図
3(1)はスタートダミー16を用いる場合を示し、図
3(2)はラストダミー18を用いる場合である。スタ
ートダミー16はシリコンインゴット10の上半部のみ
の形状を有するものを用い、ラストダミー18は下半部
のみの形状を有するものを利用すれば良い。これらは不
良インゴットを用いて作成すればよいが、これに限るも
のではない。
【0017】このような実施形態では、インゴット10
の切断の過程で、複数のインゴット10が時間差をおい
て連続的に供給され、かつ切断幅(m+n)は一定とな
るため発熱量が一定となり、ワイヤソーによる切断作業
は高い平行度を維持することができる。また、ウェハ切
断処理は連続的に行われ、従来のバッチ処理以上の生産
効率を実現できるものとなっている。
【0018】
【実施例】図4は実施例に係るワイヤソー装置の具体的
構成を示す。この実施例のワイヤソー装置は、四角形の
各頂点部分に水平に配置された4本のローラ12(12
A、12B、12C、12D)を設けている。これには
ワイヤ供給ドラム20から繰り出されるワイヤ14をロ
ーラ群に対し螺旋状に一定ピッチ間隔で複数回巻き付け
ており、終端側を巻取りドラム22に巻き取るようにし
ている。4本のローラ12の内、上部の一対のローラ1
2A、12Bの間は切断経路であり、これに2個のシリ
コンインゴット10A、10Bを平行な状態で横断移動
させるようにしている。
【0019】切断経路の上部には一対の昇降ヘッド24
(24A、24B)が配置され、これはボールスクリュ
ウや油圧シリンダなどにより昇降駆動できるようになっ
ている。昇降ヘッド24の下面にはシリコンインゴット
10が固定されるようになっているが、これはインゴッ
ト10に加工しているオリエンテーションフラット26
に固着されているカーボンプレート28を接着して固定
される。昇降ヘッド24はシリコンインゴット10を下
降させて切断経路を横断させることで、切断を行わせる
が、一対のインゴット10A、10Bを交互に時間差を
おいて切断させるよう制御するために、制御盤30が設
けられている。制御盤30はヘッド下降速度を制御でき
るようになっており、ワイヤ14による両インゴットの
切断幅(m+n)が常に一定となるように各ヘッド24
A、24Bの下降速度を個別に制御する。この制御はセ
ンサなどにより検出される位置情報を用いてフィードバ
ック制御を行っても良いが、単純にシーケンサにより定
形処理させるようにしてもよい。
【0020】昇降ヘッド24の側部には砥粒を含むスラ
リーの供給ノズル32が設けられ、また、切断経路の下
方にはスラリーバケット34を配置し、ノズル32から
のスラリーを回収するとともに、切断されたウェハの受
け取り槽として用いるようにしている。更に、切断処理
が終了したインゴット10を昇降ヘッド24から分離す
るためにカーボンカッタ36が設けられている。カーボ
ンカッタ36に代えて、図5に示しているような小型ワ
イヤソー38をローラ群の内部に配置し、この切断経路
をカーボンプレート28の中間部に配置してインゴット
軸方向に移動させることで切断分離させるようにしても
よい。
【0021】なお、ローラ14の張力が不足する場合に
はワイヤ14の経路にテンションローラ40を設ければ
よい。実施例では上下ローラ12A・12Dおよび12
B・12Cの間のワイヤ列にテンションローラ40を配
置して張力を調整している。
【0022】このような実施例では、一対のシリコンイ
ンゴット10を交互に時間差を設けて切断経路に送り出
し、両者の切断幅の合計値が一定となるように制御盤3
0により各昇降ヘッド24の下降速度を制御する。これ
によりワイヤ14が切断するときに発生する熱量を一定
にすることができ、切断工程の全過程において発熱量の
変化を抑制することができるので、切断によって製造さ
れるウェハの平行度を充分に高くすることができる。切
断したウェハはスラリーバケット34に回収され、これ
が連続的に行われるので、切断経路へのインゴットの連
続供給に支障はない。
【0023】なお、上記実施例ではシリコンインゴット
を切断対象としてウェハを製造する場合について説明し
たが、これに限定されず、ワイヤソーによる切断される
各種の材料に適用することができる。また、円形断面材
料に限らず、異形断面を切断する場合にも適用すること
ができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、切断対
象のインゴットを取り付ける昇降ヘッドを複数配列し、
この昇降ヘッドをワイヤソーの切断経路に対し前記イン
ゴットを横断させる駆動手段を設け、前記複数の昇降ヘ
ッドを時間差を付して駆動制御させ前記ワイヤソーによ
るインゴットの総合切断幅を近似的に一定となるように
連続してインゴットをソー横断駆動させるように構成し
たので、極めて簡易な方法で、インゴットを平行切断す
ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るワイヤソー装置の要部構成を示
す斜視図である。
【図2】同装置を用いたインゴットの切断工程の説明図
である。
【図3】スタートダミーとラストダミーを用いた切断開
始時と切断終了時の説明図である。
【図4】実施例に係るワイヤソー装置の構成図である。
【図5】変形実施例の要部構成図である。
【符号の説明】
10 シリコンインゴット 12 ローラ 14 ワイヤ 16 スタートダミー 18 ラストダミー 20 ワイヤ供給ドラム 22 巻取りドラム 24 昇降ヘッド 26 オリエンテーションフラット 28 カーボンプレート 30 制御盤 32 スラリー供給ノズル 34 スラリーバケット 36 カーボンカッタ 38 小型ワイヤソー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤソーによる切断経路に複数のイン
    ゴットを時間差を付して横断させることにより、総合切
    断幅を近似的に一定に保って連続切断させることを特徴
    とするインゴット切断方法。
  2. 【請求項2】 ワイヤソーによる切断経路に複数のイン
    ゴットを時間差を付して供給するとともに、各インゴッ
    トの移動速度を調整することにより総合切断幅を一定に
    保って連続切断させることを特徴とするインゴット切断
    方法。
  3. 【請求項3】 切断開始時および終了時にはダミーイン
    ゴットを用いて総合切断幅を一定に調整することを特徴
    とする請求項1または2に記載のインゴット切断方法。
  4. 【請求項4】 切断対象のインゴットを取り付ける昇降
    ヘッドを複数配列し、この昇降ヘッドをワイヤソーの切
    断経路に対し前記インゴットを横断させる駆動手段を設
    け、前記複数の昇降ヘッドを時間差を付して駆動制御さ
    せ前記ワイヤソーによるインゴットの総合切断幅を近似
    的に一定となるように連続してインゴットをソー横断駆
    動させることを特徴とするワイヤソー装置。
  5. 【請求項5】 切断対象のインゴットを取り付ける昇降
    ヘッドを複数配列し、この昇降ヘッドをワイヤソーの切
    断経路に対し前記インゴットを横断させる駆動手段を設
    け、前記複数の昇降ヘッドを時間差を付して供給すると
    ともに、各インゴットの移動速度を制御することにより
    前記ワイヤソーによるインゴットの総合切断幅を一定と
    なるように連続してインゴットをソー横断駆動させるこ
    とを特徴とするワイヤソー装置。
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