JP2002205255A - ワイヤソーによる切断方法およびそれに用いる切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤの移動によって起こる被加工材の揺れ
や振動によって発生するウエハのばたつきを抑制するこ
とにより、ウエハ表面のうねりを低減できるようなワイ
ヤソーによる切断方法を提供する。 【解決手段】 被加工材３を固定するための台座４とし
て、少なくともワイヤ２の走行方向にて被加工材３を包
含する大きさを有し且つ包含する部分の高さが被加工材
３の重心位置よりも高いものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソーを用い
てシリコン、水晶、炭化珪素などの脆性材料、半導体材
料をウエハ状に切断する方法及びその切断方法に用いる
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シリコンインゴット、水晶、
サファイヤなどの高額な材料や脆性材料、高硬度な材料
の切断及び溝入れに、ワイヤソーが用いられている。ワ
イヤソーの加工方法は、ダイヤモンド等の砥粒を電着し
たワイヤを用いる固定砥粒方式と、ピアノ線等のワイヤ
にスラリー( 砥粒を混ぜた加工液) をかけながら加工す
る遊離砥粒方式とがある。

【０００３】これら両方式は、どちらも細いワイヤを一
方向もしくは往復走行させながら被加工材に押しつけて
切断するもので、外周刃切断、内周刃切断等のブレード
を用いる加工に比べ、小さな切り代で切断ができるとい
う特長がある。

【０００４】しかし、欠点として切断メカニズムがラッ
プ加工の原理に近いので加工時間（切断時間）が非常に
長いという問題がある。加工時間を短縮しようと、ワイ
ヤの切り込み速度を速くすれば、ウエハ切断面のうねり
が悪化することにより、後工程である研削や研磨作業に
おいてウエハの割れや欠けを発生させる要因となる。ま
た、慎重な加工が要求されるため、作業者の負担増や加
工時間が長くなるなどの弊害がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等が実験検討
を重ねた結果、ワイヤやスラリーの移動による揺れ、振
動が、切断によるウエハ（被加工物を切断分離したも
の）のうねりの発生原因の一つであることがわかった。

【０００６】図７は、従来の一般的なワイヤソーによる
切断方法を示す説明図であり、図８は図７に示す方法に
おける被加工材の切断状況を示す説明図であり、図７の
側方から視た図である。なお、図８において、（ａ）は
加工開始（切断開始）直後に近い状態、（ｂ）は加工終
了（切断終了）に近い状態を示す。

【０００７】図７に示す様に、被加工材３の切断終了側
を、加工台６に接着剤５等で固定し、切断は、ワイヤ２
を図中の左右方向に往復させながら相対的に下方へ移動
させていくことで行う。被加工材３の切断が進行するに
従って、被加工材３に溝（切断溝）１０が形成され（図
８（ａ））、切断が終了に近づくに従って、被加工材３
におけるウエハの保持部、すなわちワイヤ２よりも下の
部分が減少していく（図８（ｂ））。

【０００８】これにより、ワイヤ２がワイヤ２に付着し
たスラリ等を伴って移動する際、上記保持部が減少した
ウエハに、揺れや振動を発生させることで、うねりが悪
化する。従って、ウエハの切断終了側に近い程、これら
揺れや振動が大きくなるためウエハに発生するうねりも
大きくなる。

【０００９】これを防止するため、切断終了側に近くな
るに従って切断速度を遅くすることで、うねりを小さく
する方法もあるが、加工効率が低下してしまう。このた
め、ウエハ状に薄くなり保持部が少なくなっても、安定
した支持を確保するため、被加工材を強固に固定するこ
とで、うねりを低減することが可能になると考えられ
る。

【００１０】このような被加工材の固定方法としては、
特開平９−２７２１２２号公報に記載のものが提案され
ている。これは、ウエハの割れを防止すべく、ウエハを
上（切断開始側）から圧接することにより、強固な固定
を得るものである。しかし、この方法では、ウエハに割
れを起こさせるような大きな力を抑制することは出来る
が、ウエハ表面に発生する数１０μｍという微小なうね
りを抑えることは出来ない。

【００１１】上記公報に記載されているように、切断開
始後の薄く切断されたウエハの上を圧接板で押さえつけ
るだけでは、切断が終了に近づくに従ってウエハを保持
している保持部が減少するために起こる切断終了側のう
ねりは大きいままであり、本発明者等が望んでいる数１
０〜数μｍのうねりを抑えることは出来ない。

【００１２】また、圧接板でウエハを押さえるために装
置（設備）を途中停止することで、うねりやソーマーク
が発生するという問題がある。特に、Ｓｉ（ビッカース
硬度１０００程度）よりも高硬度な脆性材である単結晶
炭化珪素（ビッカース硬度２５００程度）の切断におい
て、うねりは非常に大きくなることがわかった。

【００１３】そこで、本発明は上記問題に鑑み、ワイヤ
の移動によって起こる被加工材の揺れや振動によって発
生するウエハのばたつきを抑制することにより、ウエハ
表面のうねりを低減できるようなワイヤソーによる切断
方法およびそれに用いる切断装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】一般的に、被加工材は、
上記図７に示す様にワイヤソーの加工台（テーブル）６
に固定するか、もしくは、加工台６に切断溝が入ること
を防止するため、最終切断端にのみダミーワークを挟み
こんで固定を行う。そして、それぞれの保持には、接着
剤を用いる。

【００１５】しかし、この方法では、上記図８に示した
ように、被加工材３に溝１０が形成され、切断が終了に
近づくに従ってウエハの保持部が減少していくことで、
ウエハにうねりが発生する。このため、切断終了部の保
持を強固にすることで、うねりが低減できると考えた。
本発明は、この知見に基づいてなされたものである。

【００１６】すなわち、請求項１に記載の発明では、ワ
イヤ（２）を走行させながら被加工材（３）を切り込む
ようにしたワイヤソーによる切断方法において、被加工
材を固定するための台座（４）として、少なくともワイ
ヤの走行方向にて被加工材を包含する大きさを有し且つ
包含する部分の高さが被加工材の重心位置よりも高いも
のを用いることを特徴としている。

【００１７】ワイヤの移動によって起こる被加工材の揺
れや振動は、切断が進行し、切断された領域が大きくな
り、支持している部位への負荷が増加すると共に、その
支持部は減少していくことで発生すると考えられる。そ
のため、本発明のように、台座によって被加工材の重心
よりも高い位置までを支持すれば、被加工材の支持を安
定させることができ、切断終了に従って保持力が弱まる
ことを抑制できるため、上記被加工材の揺れや振動を抑
制することができる。

【００１８】よって、本発明によれば、ワイヤの移動に
よって起こる被加工材の揺れや振動によって発生するウ
エハのばたつきを抑制することにより、ウエハ表面のう
ねりを低減できるようなワイヤソーによる切断方法を提
供することができる。

【００１９】ここで、台座は、被加工材の保持される部
位の形状に合わせることで、被加工材の固定が強固にな
る。特に、支持面積が少ない被加工材（例えば円筒材料
から円形のウエハを切り出すような場合）には有効であ
る。

【００２０】また、請求項２に記載の発明のように、台
座（４）としては、弾性材ではない剛性部材を用いるこ
とが好ましい。少なくとも弾性体では、加工中に被加工
材が揺れや振動を起こしやすくなるためである。

【００２１】また、請求項３に記載の発明のように、台
座（４）としては、その硬度が被加工材（３）の硬度よ
りも低いものを用いることが好ましい。台座は被加工材
とともに切断されるので、本発明のようにすれば、台座
を被加工材よりも切断性が良いものにすることができ、
好ましい。

【００２２】また、請求項４に記載の発明のように、被
加工材（３）を、弾性材ではない接着剤（５）によって
前記台座（４）に固定することが好ましい。これは、請
求項２の発明と同様の理由による。

【００２３】また、請求項５に記載の発明では、無機材
料を主成分とした流動性材料（１６）に被加工材（３）
を浸漬させた状態で流動性材料を硬化させ、硬化された
流動性材料により台座（４）を形成することを特徴とし
ている。

【００２４】被加工材がいびつな形状であったり、凹凸
が激しいような形状の場合、加工台への固定が非常に不
安定になる。台座を用いた固定においても、被加工材の
形状にぴったり合わせることが困難な場合がある。この
ような場合、本発明によれば、硬化された流動材料によ
り形成された台座は、被加工材の保持される部位の形状
に合わせられたものとすることができるため、被加工材
の固定を強固なものにできるに。

【００２５】例えば、本発明の具体的な方法として、被
加工材（３）を内包する型枠（１５）内に置き、上記流
動性材料（１６）を流し込み、硬化後に型枠を外して加
工するという方法を採用することが可能である。それに
より、高品位な切断が容易に可能となる。

【００２６】ここで、請求項６に記載の発明のように、
被加工材（３）の全体を流動性材料（１６）内に埋設し
た状態で、流動性材料の硬化を行い、台座（４）を形成
するようにすれば、より確実に安定した固定が実現出来
るとともに、被加工材の切断開始部（頂部）の凹凸が激
しく、ワイヤの、ぶれが発生しやすい形状であるような
場合等に有効である。

【００２７】また、被加工材を埋設した台座は、上記し
たように型枠に流動性材料を単純に流し込むだけの形成
方法では、最上面（切断開始側）が平面になってしま
う。この状態で切断を開始しようとすると、ワイヤが台
座の平面部と長い範囲で接触するため、ぶれやすくな
り、うねりを悪化させる。

【００２８】そこで、請求項７に記載の発明のように、
被加工材（３）の全体が埋設された台座（４）におい
て、台座における切断開始側の形状を、切断開始時にワ
イヤ（２）が点接触の状態で当たる凸形状にすれば、台
座の切断開始側とワイヤとが点で接触するため、ワイヤ
がぶれにくくなり、好ましい。

【００２９】請求項７の発明は、具体的には、硬化され
た流動性材料により形成された台座の最上面が、ワイヤ
が点接触で当たるような形状となるように型枠を作製す
るか、もしくは、型枠によって形成された台座の最上面
の平面を削ってワイヤが点接触で当たるように加工する
ことにより、達成することが可能である。

【００３０】ここで、請求項８に記載の発明のように、
請求項５〜請求項７の切断方法に用いる流動性材料（１
６）としては、石膏もしくはセメントのいずれか一つを
用いることが好ましい。石膏もしくはセメントは、切削
性も良く、硬化時間も数分から数１０分と短く作業性も
良い。

【００３１】また、請求項９に記載の発明では、請求項
１〜請求項８に記載の切断方法において、被加工材
（３）の切断中に、被加工材におけるウエハヘの分離が
進行している切断溝（１０）に詰め物（１１）を充填す
ることにより、ウエハを固定することを特徴としてい
る。

【００３２】それによれば、被加工材がウエハとして分
離している切断溝の部分を詰め物によって充填すること
ができ、被加工材の切断開始側を固定した形とすること
ができるため、上記被加工材の揺れや振動をより高レベ
ルにて抑制することができる。

【００３３】ここで、請求項１０に記載の発明のよう
に、詰め物（１１）は、弾性体もしくは柔軟性のある材
料であることが好ましく、それにより、切断溝に詰め物
を詰め込みやすくすることができる。

【００３４】具体的には、請求項１１に記載の発明のよ
うに、弾性体もしくは柔軟性のある材料としては、粘土
を用いることができる。粘土は、取扱いが簡単である。
また、請求項１２に記載の発明のように、詰め物として
は、切断溝（１０）の幅よりも薄い板を用いても良い。

【００３５】また、請求項１３に記載の発明では、請求
項１〜請求項８に記載の切断方法において、被加工材
（３）の切断開始側の部位を、切断開始側から切断終了
側に向かう力で押さえて支持することを特徴としてい
る。

【００３６】それによれば、被加工材の切断開始側を固
定した形とすることができるため、上記被加工材の揺れ
や振動をより高レベルにて抑制することができる。な
お、その際押さえる力は、さほど強くなくて良い。逆に
強い力で押さえることで、ウエハにそりが発生して、悪
影響を与える。

【００３７】ここで、請求項１４に記載の発明のよう
に、被加工材（３）の切断開始側の部位のうち切断終了
時にウエハとして残る領域のみを、切断開始側から切断
終了側に向かう力で押さえて支持することが好ましい。

【００３８】それによれば、切断を開始する前にワイヤ
を被加工材上に配置した後に、切断終了時にウエハとし
て残る領域のみを押さえ支持し、その後、切断を開始す
ることが可能であるため、切断を中断させることがな
い。つまり、加工開始から終了まで装置（設備）を止め
ることなく切断ができ、途中停止によるうねりやソーマ
ークをウエハ表面に発生させることを防止できる。

【００３９】ここで、請求項１３及び請求項１４の切断
方法のように、切断開始側から切断終了側に向かう力で
被加工材を押さえる際、硬い部材（押さえ部材）で被加
工材を直接押さえると被加工材に欠けや割れを発生させ
る危険がある。

【００４０】そのため、請求項１５に記載の発明のよう
に、弾性材（１４）を介して被加工材（３）を押さえて
支持することが好ましい。具体的には、押さえ部材に例
えばシリコンゴム等の弾性材を貼り付けた上で、被加工
材を押さえることで、割れや欠けを防止できる。また被
加工材の切断開始側が曲面になっているような場合、当
該弾性体を用いることで被加工材の形状に合わせて、柔
軟に押さえることが可能になる。

【００４１】また、上記請求項１〜請求項１５に記載の
切断方法は、請求項１６に記載の発明のように、被加工
材（３）をスラリー（９）に浸漬して加工する場合に、
特に有効である。その理由は、このような浸漬加工は、
ワイヤの移動でスラリーが波立ち、この波がウエハを振
動させ、結果、うねりが大きくなりやすく、これを防止
するためには非常に有効な方法であるためである。

【００４２】また、請求項１７に記載の発明は、ワイヤ
（２）を走行させながら被加工材（３）を切り込むよう
にした切断装置において、被加工材を固定するための台
座（４）を備え、この台座は、少なくともワイヤの走行
方向にて被加工材を包含する大きさを有し且つ包含する
部分の高さが前記被加工材の重心位置よりも高いもので
あることを特徴とするものである。

【００４３】それによれば、請求項１に記載の発明と同
様の理由により、ワイヤの移動によって起こる被加工材
の揺れや振動によって発生するウエハのばたつきを抑制
することにより、ウエハ表面のうねりを低減できるよう
なワイヤソーによる切断方法に用いる切断装置を提供す
ることができる。

【００４４】また、請求項１８に記載の発明は、台座
（４）は弾性材ではない剛性部材よりなることを特徴と
するもので、請求項２に記載の切断方法に適した切断装
置を提供することができる。

【００４５】また、請求項１９に記載の発明は、台座
（４）の硬度が被加工材（３）の硬度よりも低いことを
特徴とするもので、請求項３に記載の切断方法に適した
切断装置を提供することができる。

【００４６】また、請求項２０に記載の発明は、被加工
材（３）を台座（４）に固定するための弾性材ではない
接着剤（５）を備えることを特徴とするもので、請求項
４に記載の切断方法に適した切断装置を提供することが
できる。

【００４７】また、請求項２１に記載の発明は、請求項
１７〜請求項２０に記載の切断装置において、台座
（４）が、無機材料を主成分とした流動性材料（１６）
を硬化させることで被加工材（３）を固定するものであ
ることを特徴とするもので、請求項５に記載の切断方法
に適した切断装置を提供することができる。

【００４８】また、請求項２２に記載の発明は、台座
（４）が、被加工材（３）の全体を流動性材料（１６）
内に埋設した状態で流動性材料を硬化させることで被加
工材を固定するものであることを特徴とするもので、請
求項６に記載の切断方法に適した切断装置を提供するこ
とができる。

【００４９】また、請求項２３に記載の発明は、台座
（４）における切断開始側の形状が、切断開始時に、ワ
イヤ（２）が点接触の状態で当たる凸形状になっている
ことを特徴とするもので、請求項７に記載の切断方法に
適した切断装置を提供することができる。

【００５０】また、請求項２４に記載の発明は、請求項
２１〜請求項２３に記載の切断装置において、流動性材
料（１６）が石膏もしくはセメントのいずれか一つであ
ることを特徴とするもので、請求項８に記載の切断方法
に適した切断装置を提供することができる。

【００５１】また、請求項２５に記載の発明は、請求項
１７〜請求項２４に記載の切断装置において、被加工材
（３）の切断中に被加工材におけるウエハヘの分離が進
行している切断溝（１０）に充填される詰め物（１１）
を備え、この詰め物によりウエハを固定するようになっ
ていることを特徴とするもので、請求項９に記載の切断
方法に適した切断装置を提供することができる。

【００５２】また、請求項２６に記載の発明は、詰め物
（１１）は、弾性体もしくは柔軟性のある材料であるこ
とを特徴とするもので、請求項１０に記載の切断方法に
適した切断装置を提供することができる。

【００５３】また、請求項２７に記載の発明は、弾性体
もしくは柔軟性のある材料は、粘土であることを特徴と
するもので、請求項１１に記載の切断方法に適した切断
装置を提供することができる。

【００５４】また、請求項２８に記載の発明は、詰め物
は、切断溝の幅よりも薄い板であることを特徴とするも
ので、請求項１２に記載の切断方法に適した切断装置を
提供することができる。

【００５５】また、請求項２９に記載の発明は、請求項
１７〜請求項２５に記載の切断装置において、被加工材
（３）の切断開始側の部位を、切断開始側から切断終了
側に向かう力で押さえて支持する押さえ部材（１２）を
備えることを特徴とするもので、請求項１３に記載の切
断方法に適した切断装置を提供することができる。

【００５６】また、請求項３０に記載の発明は、請求項
２９に記載の押さえ部材（１２）が、被加工材（３）の
切断開始側の部位のうち切断終了時にウエハとして残る
領域のみを押さえるものであることを特徴とするもの
で、請求項１４に記載の切断方法に適した切断装置を提
供することができる。

【００５７】また、請求項３１に記載の発明は、押さえ
部材（１２）と被加工材（３）との間に、弾性材（１
４）が介在していることを特徴とするもので、請求項１
５に記載の切断方法に適した切断装置を提供することが
できる。

【００５８】また、請求項３２に記載の発明は、請求項
１７〜請求項３１に記載の切断装置において、被加工材
（３）をスラリー（９）に浸漬して加工するためのスラ
リー浸漬槽（７）を備えることを特徴とするもので、請
求項１６に記載の切断方法に適した切断装置を提供する
ことができる。

【００５９】また、以上の各発明によれば、切断表面の
うねりの低減に大きな効果を得ることができ、後工程へ
の負担を軽減し、トータル工程の効率化が達成できるこ
とも有効な点である。

【００６０】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。なお、以下の各実施形態において、
互いに同一の部分には、説明を簡略化するために、図
中、同一符号を付してある。また、各図において、施し
てあるハッチングは識別を容易にするためのもので断面
を示すものではない。

【００６２】（第１実施形態）図１は、本実施形態で用
いる切断装置（ワイヤソー装置）の概要図であり、
（ａ）は正面から視た図、（ｂ）は（ａ）を側面から視
た図である。また、図２は、図１（ｂ）中の丸で囲んだ
Ａ部拡大図である。まず、本実施形態における切断装置
及び切断方法の全体概略について述べる。

【００６３】図１に示すように、配置した２つのローラ
１ａ、１ｂに、複数本のピアノ線等よりなるワイヤ２が
巻き付けてあり、２つのローラ１ａ、１ｂの間にて、複
数列のワイヤ２が張った状態で配置されている。ここ
で、図示しないモータによって、２つのローラ１ａ、１
ｂが回転させられることにより、ワイヤ２は、図１
（ａ）中の左右方向の一方もしくは往復方向にするよう
になっている。

【００６４】また、ワイヤ２の下方には、カーボン、ガ
ラス、その他セラミック等よりなる被加工材３が配置さ
れており、本例の被加工材３は、円筒形状をした単結晶
炭化珪素（ＳｉＣ）を用いている。この被加工材３の下
には、被加工材３を固定するための台座４が配置されて
おり、この台座４上に接着剤５を介して被加工材３が固
定されている。また、台座４の下部は、固定台（加工
台）６に接着剤（図示せず）等にて固定保持されてい
る。

【００６５】そして、これら被加工材３、台座４及び固
定台６は、スラリー浸漬槽７内に配設されている。この
スラリー浸漬槽７には、ノズル８からスラリー９が注入
されるようになっている。このように、本実施形態の切
断装置は、上記モータによって走行可能なワイヤ２、ロ
ーラ１ａ、１ｂ、台座４、接着剤５、固定台６、スラリ
ー浸漬槽７、ノズル８を備えた構成となっている。

【００６６】かかる切断装置においては、台座４及び固
定台６に支持された被加工材３をスラリー浸漬槽７内に
設置し、ワイヤ２を走行させた状態で、ワイヤ２に対し
て砥粒を混ぜた加工液であるスラリー９をかけながら、
スラリー浸漬槽７とともに被加工材３をワイヤ２の方へ
移動させていくことで、被加工材３及び台座４の切り込
みを行う。

【００６７】そして、図１（ｂ）に示す様に、複数列の
ワイヤ２に応じて複数本の切断溝１０が形成され、最終
的には、複数個の円板状のウエハが切り出される。な
お、本実施形態では、被加工材３をスラリー９に浸漬し
た状態で切断加工を開始している。加工点へのスラリー
供給を確実にするとともに、切屑の排出性を高めるため
に有効な手段として加工液に浸漬している。

【００６８】また、スラリー浸漬槽７は、その側面が枠
体７ａに対して取り外し可能なガラス板７ｂにより構成
されるものである。そして、枠体７ａとガラス板７ｂと
が一体化した状態でスラリー浸漬槽７としてスラリー９
を溜める機能を奏し、加工時には、ワイヤ２と当たるガ
ラス板７ｂは、ワイヤ２によって被加工材３及び台座４
と同時に切り込まれていく。このガラス板７ｂは使い捨
てのものである。

【００６９】以上のような切断方法及び切断装置におい
て、本実施形態における台座４は、被加工材３における
切断終了側（下方側）の保持を強固なものとするため
に、少なくともワイヤ２の走行方向（図１（ａ）中の左
右方向）にて被加工材３を包含する大きさを有し、且
つ、包含する部分の高さが被加工材３の重心位置よりも
高いものとしている。

【００７０】具体的には、図１に示す様に、台座４は、
被加工材３における円の中心よりも高い位置まで、ワイ
ヤ２の走行方向に位置する被加工材３の円周側面を包含
し保持している。さらに、被加工材３の保持を安定させ
るために、台座４は、切断開始側（上方側）から見た被
加工材３の投影面積よりも広い面積で被加工材３を支持
するような大きさおよび形状としている。

【００７１】また、台座４における被加工材３の保持部
（被加工材３と接触する部分）は、被加工材３の保持面
積（支持面積）を大きくするために、被加工材３の保持
される部位（取付部位）の形状に合わせて加工されてい
る。なお、台座４としては、更にワイヤ２の走行方向と
直交する方向にて、被加工材３を包含する形でも良い。

【００７２】このような特徴を有する台座４を用いれ
ば、台座４によって被加工材３の重心よりも高い位置ま
でを支持することで被加工材３の支持を安定させること
ができ、切断終了に従ってウエハの保持力が弱まること
を抑制できる。そのため、被加工材３の揺れや振動を抑
制し、これら揺れや振動によって発生するウエハのばた
つきを抑制することができ、ウエハ表面のうねりを低減
することができる。

【００７３】ここで、台座４の素材としては、弾性体で
は、加工中に被加工材３が揺れや振動を起こしやすくな
るため弾性材ではない剛性部材を用いることが好まし
い。台座４を被加工材３よりも切断性が良いものにする
ために、台座４の硬度は被加工材３の硬度よりも低いも
のを用いることが好ましい。

【００７４】具体的には、台座４の素材として、カーボ
ン、ガラス等よりなる被加工材３よりも硬度が低く、切
断し易いものを用いないと、台座４の切断性が悪化し
て、ウエハにうねりやソーマークが発生する。本例で
は、台座４の素材としてカーボンを使用している。

【００７５】また、接着剤５についても、弾性材を用い
ると、被加工材３の固定力が弱くなりうねりが悪化する
ため、弾性材で無いものが好ましい。例えば、無機材を
主成分とした接着剤５を用いることができる。

【００７６】また、本実施形態の切断装置は、図１に示
す様に、被加工材３の切断中に被加工材３におけるウエ
ハヘの分離が進行している切断溝１０に充填される詰め
物１１を備えている。それによって、被加工材３の切断
中に、切断溝１０に詰め物１１を充填することにより、
ウエハを固定することができる（図２参照）。

【００７７】このように、被加工材３がウエハとして分
離している切断溝１０の部分を詰め物１１によって充填
することで、被加工材３の切断開始側を固定した形とす
ることができるため、被加工材３の揺れや振動をより高
レベルにて抑制することができる。

【００７８】ここで、詰め物１１は、切断溝１０に詰め
物１１を詰め込みやすくするために、弾性体もしくは柔
軟性があり、被加工材３に密着する材料であることが好
ましく、本例では、安価で入手が容易であり且つ取扱い
が簡単な粘土を用いているが、切断溝１０の幅よりも薄
い金属等の板を用いても良い。

【００７９】この詰め物１１は、切断加工を開始し、加
工が進行して、被加工材３に切断溝１０が形成されてき
たら、人手等にて被加工材３の切断開始側を覆うように
切断溝１０に充填する。この時、なるべく切断溝１０の
奥まで詰め込むことが好ましいが、ワイヤ２に詰め物１
１が触れて、切断性を阻害しないように注意をする必要
がある。

【００８０】本実施形態にて加工した結果、単結晶炭化
珪素インゴットのウエハ表面のうねりは、従来技術では
例えば１００μｍ程度あったものが、２０μｍ以下に大
幅に向上させることができた。それにともなって、後工
程である研削時間も、大幅に低減させることができた。

【００８１】以上のように、本実施形態によれば、ワイ
ヤ２の移動によって起こる被加工材３の揺れや振動によ
って発生するウエハのばたつきを抑制することにより、
ウエハ表面のうねりを低減できるようなワイヤソーによ
る切断方法およびそれに用いる切断装置を提供すること
ができる。

【００８２】（第２実施形態）図３は、本第２実施形態
で用いる切断装置（ワイヤソー装置）の概要図であり、
（ａ）は正面から視た図、（ｂ）は（ａ）を側面から視
た図である。また、図４は、図３（ｂ）中の丸で囲んだ
Ｂ部拡大図である。

【００８３】本実施形態は、上記第１実施形態におい
て、詰め物を使用する代わりに、被加工材３の切断開始
側の部位を、切断開始側から切断終了側に向かう力で押
さえて支持するものであり、以下、主として、第１実施
形態との相違点について述べていく。

【００８４】図３に示す様に、本実施形態の切断装置
は、被加工材３の切断開始側の部位を、切断開始側から
切断終了側に向かう力で押さえて支持するための押さえ
板（押さえ部材）１２を備えている。この押さえ板１２
は、ワイヤ２を往復駆動させるローラ１ａ、１ｂ側か
ら、安定して支持できるように支柱１３を２本平行に配
置し、その先端に取り付られけた構成になっている。

【００８５】押さえ板１２によって被加工材３を押さえ
る方向は、切断開始側から切断終了側（図中の上方から
下方）に向かう方向で、押さえつける力は、切断しよう
とするウエハの厚みや被加工材３の高さによっても異な
るが、切断終了時にウエハに座屈やたわみが起こらない
程度の力で押さえることが必要である。

【００８６】本例においては、おもりによって押さえ力
を与えており、その荷重は数百グラムである。この他、
押さえる力を与える方法として、モータなどの駆動装置
を使用する方法でも良い。そして、本実施形態によれ
ば、被加工材３の切断開始側を固定した形とすることが
できるため、被加工材の揺れや振動をより高レベルにて
抑制することができる。

【００８７】ここで、被加工材３の切断開始側の部位の
うち切断終了時にウエハとして残る領域のみを、切断開
始側から切断終了側に向かう力で押さえて支持すること
が好ましい。

【００８８】つまり、図４に示す様に、押さえ板１２に
おける被加工材３を押さえる部分には、予め切断されて
残るウエハの部位のみを固定ができるように、切り出さ
れるウエハの幅よりも小さい幅の押さえ部１２ａが形成
されている。言い換えれば、ワイヤ２の径よりも大きな
幅の溝部１２ｂが、押さえ板１２に形成されている。

【００８９】この場合、段取りは、被加工材３と押さえ
板１２の間にワイヤ２をセットする。ワイヤ２は、押さ
え板１２の溝部１２ｂに配し、加工を開始する。つま
り、切断を開始する前にワイヤ２を被加工材３上に配置
し、その後に、切断終了時にウエハとして残る領域のみ
を押さえ部１２ａにて押さえ支持し、その後、切断を開
始することが可能である。

【００９０】そのため、切断を中断させることなく、つ
まり、加工開始から終了まで装置（設備）を止めること
なく切断ができ、途中停止によるうねりやソーマークを
ウエハ表面に発生させることを防止できる。

【００９１】ここで、切断開始側から切断終了側に向か
う力で被加工材３を押さえる際、金属等の硬い押さえ板
１２で被加工材３を直接押さえると被加工材３に欠けや
割れを発生させる可能性がある。

【００９２】ワイヤソー切断を行う被加工材３の多くは
脆性材である。例えば、単結晶炭化珪素は高硬度ではあ
るが脆性材であるため、金属の剛体で押さえつければ、
割れや欠けの原因となりやすい、また、曲面形状を押さ
える場合、押さえ板１２の形状を正確に合わせなければ
ならない。

【００９３】そのため、本実施形態では、好ましい形態
として、弾性材（緩衝材）１４を介して被加工材３を押
さえて支持するようにしている。そして、押さえ板１２
の被加工材３と接する部分である押さえ部１２ａに、緩
衝材１４としてシリコンゴムを貼り付けている。弾性材
であるシリコンゴムを貼り付けることで、被加工材３の
割れや欠けを防止するとともに、押さえ板１２の製作の
効率化が可能になる。

【００９４】（第３実施形態）被加工材３がいびつな形
状であったり、凹凸が激しい形状の場合、加工台への固
定が不安定になる。被加工材３の外周が完全な円形では
無く、表面に凹凸やくびれが生じているようなものを安
定的に固定するための台座製作は、多大な工数を要す
る。しかも完全なものは望めない。

【００９５】本実施形態は、石膏やセメント等の無機材
料を主成分とした流動性材料に被加工材３を浸漬させた
状態で流動性材料を硬化させ、硬化された流動性材料に
より台座４を形成するものである。図５は、本第３実施
形態に係る台座４の形成方法の一例を示す工程図であ
る。

【００９６】本実施形態の台座４は、具体的には、図５
に示す様に、被加工材３を内包する型枠１５を用いて形
成できる。図５（ａ）に示すいびつな形状の加工材３を
型枠１５内に置き（図５（ｂ））、流動性を持った石膏
（流動性材料）１６を型枠１５内へ流し込む（図５
（ｃ））。このとき、被加工材３の重心位置よりも高い
位置まで石膏１６を流し込む。石膏１６が硬化した後、
型枠１５を外すと、被加工材３と固定された石膏よりな
る台座４が出来上がる（図５（ｄ））。

【００９７】この後、台座４を固定台６に接着し、上記
各実施形態と同様の手順にて切断を行うことができる。
また、本実施形態の台座４も、ワイヤ２の走行方向にて
被加工材３を包含する大きさを有し、且つ、包含する部
分の高さが被加工材３の重心位置よりも高いものとする
ことができるため、上記第１実施形態で述べたのと同様
の効果が得られる。

【００９８】そして、本実施形態特有の効果として、不
安定な形状をした被加工材３でも、硬化された流動性材
料１６により形成された台座４は、被加工材３の保持さ
れる部位の形状に合わせた形にできるため、被加工材３
の固定を強固なものにできる。そのため、安定した品質
を確保しながら、効率的な加工が可能になる。

【００９９】ここで、例えば、図５に示す方法を用い
て、被加工材３の全体を流動性材料（例えば石膏）１６
内に埋設した状態で、流動性材料１６の硬化を行い、台
座３を形成するようにしてもよい。それによれば、より
確実に安定した固定が実現出来るとともに、被加工材３
の切断開始部（頂部）の凹凸が激しく、ワイヤ２の、ぶ
れが発生しやすい形状であるような場合等に有効であ
る。

【０１００】なお、図５に示す方法にて、被加工材全体
を埋設した台座４を形成する場合、、上記したように型
枠１５に流動性材料１６を単純に流し込むだけの形成方
法では、台座４の最上面（切断開始側）が平面になって
しまう。この状態で切断を開始しようとすると、ワイヤ
２が台座４の平面部と長い範囲で接触するためぶれやす
くなり、うねりを悪化させる。

【０１０１】そこで、図６に示す様な方法を採用する。
図６は、本実施形態で用いる切断装置（ワイヤソー装
置）の概要図であり、（ａ）は正面から視た図、（ｂ）
は（ａ）を側面から視た図である。すなわち、被加工材
３の全体が埋設された台座４において、台座４における
切断開始側の形状を、切断開始時にワイヤ２が点接触の
状態で当たる凸形状（図６中、凸部４ａとして図示）に
する。

【０１０２】このような凸部４ａを有する台座４は、凸
部４ａが形成可能な形状を有する型枠１５を作製して、
上記図５に示す方法で台座４を形成するか、もしくは、
図５に示す型枠１５をそのまま用い、その型枠１５によ
って形成された台座４の最上面の平面を削ってワイヤが
点接触で当たるようにすることにより、達成することが
可能である。

【０１０３】被加工材３の全体が埋設された台座４にお
いて、切断開始時にワイヤ２が点接触の状態で当たるよ
うにすれば、ワイヤ２が、ぶれにくくなり、好ましい。
なお、流動性材料１６としては、被加工材を安定して固
定できて、切断がしやすい無機材料を主成分としたもの
が好ましい。ここで、石膏を用いた理由は、切断性が良
い、入手が容易、安価である、硬化時間が約３０分程度
と早いことである。同様なものとしてセメントでもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態で用いる切断装置の概要
構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で
ある。

【図２】図１（ｂ）中のＡ部拡大図である。

【図３】本発明の第２実施形態で用いる切断装置の概要
構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で
ある。

【図４】図３（ｂ）中のＢ部拡大図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る台座の形成方法の
一例を示す工程図である。

【図６】本発明の第３実施形態で用いる切断装置の概要
構成を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図で
ある。

【図７】従来の一般的なワイヤソーによる切断方法を示
す説明図である。

【図８】図７に示す方法における被加工材の切断状況を
示す説明図である。

【符号の説明】

２…ワイヤ、３…被加工材、４…台座、５…接着剤、７
…スラリー浸漬槽、９…スラリー、１０…切断溝、１１
…詰め物、１２…押さえ板（押さえ部材）、１４…弾性
材、１６…石膏（流動性材料）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 誠治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 永久保 雅夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 近藤 芳史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3C058 AA05 AA09 AA12 AA18 AB04 AB08 AC04 CA01 CB01 CB02 DA03 3C069 AA01 BA06 BC01 CA02 CA04 CB01 DA06 EA02 EA05

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ（２）を走行させながら被加工材
   （３）を切り込むようにしたワイヤソーによる切断方法
   において、 前記被加工材を固定するための台座（４）として、少な
   くとも前記ワイヤの走行方向にて前記被加工材を包含す
   る大きさを有し且つ包含する部分の高さが前記被加工材
   の重心位置よりも高いものを用いることを特徴とするワ
   イヤソーによる切断方法。
2. 【請求項２】 前記台座（４）として、弾性材ではない
   剛性部材を用いることを特徴とする請求項１に記載のワ
   イヤソーによる切断方法。
3. 【請求項３】 前記台座（４）として、その硬度が前記
   被加工材（３）の硬度よりも低いものを用いることを特
   徴とする請求項１または２に記載のワイヤソーによる切
   断方法。
4. 【請求項４】 前記被加工材（３）を、弾性材ではない
   接着剤（５）によって前記台座（４）に固定することを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のワ
   イヤソーによる切断方法。
5. 【請求項５】 無機材料を主成分とした流動性材料（１
   ６）に前記被加工材（３）を浸漬させた状態で前記流動
   性材料を硬化させ、硬化された前記流動性材料により前
   記台座（４）を形成することを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれか１つに記載のワイヤソーによる切断方
   法。
6. 【請求項６】 前記被加工材（３）の全体を前記流動性
   材料（１６）内に埋設した状態で、前記流動性材料の硬
   化を行い、前記台座（４）を形成することを特徴とする
   請求項５に記載のワイヤソーによる切断方法。
7. 【請求項７】 前記台座（４）における切断開始側の形
   状は、切断開始時に、前記ワイヤ（２）が点接触の状態
   で当たる凸形状になっていることを特徴とする請求項６
   に記載のワイヤソーによる切断方法。
8. 【請求項８】 前記流動性材料（１６）は、石膏もしく
   はセメントのいずれか一つであることを特徴とする請求
   項５ないし７のいずれか１つに記載のワイヤソーによる
   切断方法。
9. 【請求項９】 前記被加工材（３）の切断中に、前記被
   加工材におけるウエハヘの分離が進行している切断溝
   （１０）に詰め物（１１）を充填することにより、前記
   ウエハを固定することを特徴とする請求項１ないし８の
   いずれか１つに記載のワイヤソーによる切断方法。
10. 【請求項１０】 前記詰め物（１１）は、弾性体もしく
    は柔軟性のある材料であることを特徴とする請求項９に
    記載のワイヤソーによる切断方法。
11. 【請求項１１】 前記弾性体もしくは柔軟性のある材料
    は、粘土であることを特徴とする請求項１０に記載のワ
    イヤソーによる切断方法。
12. 【請求項１２】 前記詰め物は、前記切断溝の幅よりも
    薄い板であることを特徴とする請求項９に記載のワイヤ
    ソーによる切断方法。
13. 【請求項１３】 前記被加工材（３）の切断開始側の部
    位を、切断開始側から切断終了側に向かう力で押さえて
    支持することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか
    １つに記載のワイヤソーによる切断方法。
14. 【請求項１４】 前記被加工材（３）の切断開始側の部
    位のうち切断終了時にウエハとして残る領域のみを、前
    記切断開始側から切断終了側に向かう力で押さえて支持
    することを特徴とする請求項１３に記載のワイヤソーに
    よる切断方法。
15. 【請求項１５】 弾性材（１４）を介して前記被加工材
    （３）を押さえて支持することを特徴とする請求項１３
    または１４に記載のワイヤソーによる切断方法。
16. 【請求項１６】 前記被加工材（３）をスラリー（９）
    に浸漬して加工することを特徴とする請求項１ないし１
    ５のいずれか１つに記載のワイヤソーによる切断方法。
17. 【請求項１７】 ワイヤ（２）を走行させながら被加工
    材（３）を切り込むようにした切断装置において、 前記被加工材を固定するための台座（４）を備え、 この台座は、少なくとも前記ワイヤの走行方向にて前記
    被加工材を包含する大きさを有し且つ包含する部分の高
    さが前記被加工材の重心位置よりも高いものであること
    を特徴とする切断装置。
18. 【請求項１８】 前記台座（４）は、弾性材ではない剛
    性部材よりなることを特徴とする請求項１７に記載の切
    断装置。
19. 【請求項１９】 前記台座（４）の硬度が前記被加工材
    （３）の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１７ま
    たは１８に記載の切断装置。
20. 【請求項２０】 前記被加工材（３）を前記台座（４）
    に固定するための弾性材ではない接着剤（５）を備える
    ことを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれか１つ
    に記載の切断装置。
21. 【請求項２１】 前記台座（４）は、無機材料を主成分
    とした流動性材料（１６）を硬化させることで前記被加
    工材（３）を固定するものであることを特徴とする請求
    項１７ないし２０のいずれか１つに記載の切断装置。
22. 【請求項２２】 前記台座（４）は、前記被加工材
    （３）の全体を前記流動性材料（１６）内に埋設した状
    態で前記流動性材料を硬化させることで前記被加工材を
    固定するものであることを特徴とする請求項２１に記載
    の切断装置。
23. 【請求項２３】 前記台座（４）における切断開始側の
    形状は、切断開始時に、前記ワイヤ（２）が点接触の状
    態で当たる凸形状になっていることを特徴とする請求項
    ２２に記載の切断装置。
24. 【請求項２４】 前記流動性材料（１６）は、石膏もし
    くはセメントのいずれか一つであることを特徴とする請
    求項２１ないし２３のいずれか１つに記載の切断装置。
25. 【請求項２５】 前記被加工材（３）の切断中に前記被
    加工材におけるウエハヘの分離が進行している切断溝
    （１０）に充填される詰め物（１１）を備え、この詰め
    物により前記ウエハを固定するようになっていることを
    特徴とする請求項１７ないし２４のいずれか１つに記載
    の切断装置。
26. 【請求項２６】 前記詰め物（１１）は、弾性体もしく
    は柔軟性のある材料であることを特徴とする請求項２５
    に記載の切断装置。
27. 【請求項２７】 前記弾性体もしくは柔軟性のある材料
    は、粘土であることを特徴とする請求項２６に記載の切
    断装置。
28. 【請求項２８】 前記詰め物は、前記切断溝の幅よりも
    薄い板であることを特徴とする請求項２５に記載の切断
    装置。
29. 【請求項２９】 前記被加工材（３）の切断開始側の部
    位を、切断開始側から切断終了側に向かう力で押さえて
    支持する押さえ部材（１２）を備えることを特徴とする
    請求項１７ないし２５のいずれか１つに記載の切断装
    置。
30. 【請求項３０】 前記押さえ部材（１２）は、前記被加
    工材（３）の切断開始側の部位のうち切断終了時にウエ
    ハとして残る領域のみを押さえるものであることを特徴
    とする請求項２９に記載の切断装置。
31. 【請求項３１】 前記押さえ部材（１２）と前記被加工
    材（３）との間には、弾性材（１４）が介在しているこ
    とを特徴とする請求項２９または３０に記載の切断装
    置。
32. 【請求項３２】 前記被加工材（３）をスラリー（９）
    に浸漬して加工するためのスラリー浸漬槽（７）を備え
    ることを特徴とする請求項１７ないし３１のいずれか１
    つに記載の切断装置。