JP2002307283A

JP2002307283A - ワイヤーソー

Info

Publication number: JP2002307283A
Application number: JP2001121437A
Authority: JP
Inventors: Kohei Toyama; 公平外山; Ryoichi Ishizaki; 良一石崎
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】インゴット毎のウエーハ・ワープのバラツキ
および、ウエーハ周辺部の厚さのバラツキを確実に低減
させることができるワイヤーソーを提供すること。【解決手段】所定間隔で配置された溝１３を有する複
数本のメインローラー１２と、該メインローラー１２の
各溝に係合したワイヤー１４によって形成されたワイヤ
ー列１４ａと、ワーク１６を支持して該ワーク１６を前
記ワイヤー列１４ａに押し当てるワーク支持手段１５と
を備えてワイヤーソー１１を構成し、ワーク押し当て部
近くで前記ワイヤー１４に当接して該ワイヤー１４が縦
横に振動することを防止するブレ防止手段１７を形成す
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、ワイヤーソーに係
り、詳しくはシリコン等の半導体材料、石英等のガラス
材料及びセラミックス材料等の脆性材料（ワーク）をワ
イヤーと砥粒により同時に薄板の多数のウエーハに切断
するマルチワイヤーソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤーソーは、所定ピッチのワイヤー
列にワークを押し付け、砥粒を含む加工液（以下「スラ
リー」と称する）を注ぎつつワイヤーとワークとを相対
運動せしめ、研削作用によって多数のウエーハに切断す
る装置である。図８は一般的なワイヤーソーの切断部を
例示したものである。このワイヤーソー１では、三個の
メインローラー２を備えている。これら各メインローラ
ー２には外周面に所定ピッチで多数の溝３がそれぞれ形
成されており、それらの溝３には一本のワイヤー４が巻
きかけられ、それによってメインローラー２，２同士の
間にワイヤー列４ａが構成されている。また、このワイ
ヤー列４ａの上方には、ワーク支持手段５が設置されて
いる。そして、ワイヤー列４ａを往復あるいは一方向に
走行せしめ、ワーク支持手段５に保持させたワーク６に
スラリー７をかけながらワーク６を徐々に降下させて切
断していく。

【０００３】このワイヤーソーで切断されるワークの代
表例として半導体シリコンインゴット等があげられる。
半導体シリコンインゴットをウエーハ化（スライス）す
るに当たって、重要なことはワープの低減やウエーハ外
周部の厚さを均一にすることである。内周刃スライサー
を用いた場合、一枚ずつ切断を行なっているため、一枚
毎に切断状況の変化をフィードバックすることが可能で
ある。例えば、変化を察知した場合には、その都度調整
を行なってワープの安定化が図れる。しかし、ワイヤー
ソーではバッチ処理となり、半導体シリコンインゴット
の切断を開始してから終了するまで、切断状況を確認す
ることができない。したがって、こうした中で、ウエー
ハの出来あがり品質は、その時々の切断状況に依存し、
インゴット毎のウエーハ・ワープのバラツキ、特にウエ
ーハ周辺部の厚さのバラツキが大きく、時として、基準
値をオーバーして不良品を作ってしまうこととなる。

【０００４】そこで、ウエーハ・ワープのバラツキおよ
び、ウエーハ周辺部の厚さのバラツキを防止する装置
が、特開平１１−４２５４８号公報により、提供されて
いる。この装置は、互いに平行に配置されたメインロー
ラーとワーク支持手段との間に溝付きテンションローラ
ー（ブレ防止手段）を配設してワイヤーの水平方向の振
動を抑制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
ーは上下方向へも振動するため、この装置ではウエーハ
・ワープのバラツキおよび、ウエーハ周辺部の厚さのバ
ラツキを十分には防止することができない。

【０００６】本発明は、上記事情を鑑みなされたもので
あって、インゴット毎のウエーハ・ワープのバラツキお
よび、ウエーハ周辺部の厚さのバラツキを確実に低減さ
せることができるワイヤーソー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】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、例えば図１〜７に示すよう
に、所定間隔で配置された溝１３を有する複数本のメイ
ンローラー１２と、該メインローラー１２の各溝に係合
したワイヤー１４によって形成されたワイヤー列１４ａ
と、ワーク１６を支持して該ワーク１６を前記ワイヤー
列１４ａに押し当てるワーク支持手段１５とを備えるワ
イヤーソー１１において、ワーク押し当て部近くで前記
ワイヤー１４に当接して該ワイヤー１４が縦横に振動す
ることを防止するブレ防止手段１７が形成されているこ
とを特徴としている。

【０００８】請求項１記載の発明によれば、ワークをウ
ェーハ状に切断する際に、ブレ防止手段によりワイヤー
が縦横に振動することを防止できる。したがって、ワー
プのバラツキおよびウエーハ外周部の厚さのバラツキを
極力なくすことができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載のワ
イヤーソー１１において、例えば図１及び図２に示すよ
うに、前記ブレ防止手段１７は、前記ワイヤー列１４ａ
の各ワイヤー１４をそれぞれ挿通させる複数の孔２１を
有するブロック２０で構成されていることを特徴として
いる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、ワイヤーは
ブロックに設けられた孔壁によって、縦横への動きが拘
束され、ワイヤーの縦横へのブレが防止される。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載のワ
イヤーソー１１において、例えば図１及び図４に示すよ
うに、前記ブレ防止手段１７は、フェルト３１ａ，３１
ｂを板状ホルダー３２ａ，３２ｂで保持した対をなすブ
ロック片３３ａ，３３ｂを備え、該対をなすブロック片
３３ａ，３３ｂのフェルト３１ａ，３１ｂで前記ワイヤ
ー１４を挟み込むように構成されていることを特徴とし
ている。

【００１２】請求項３記載の発明によれば、フェルトは
スラリーを含むと硬くなるため、ワイヤーをガイドする
面が形成され、したがって、ワイヤーの縦横への動きが
拘束され、ワイヤーの縦横へのブレを防止することがで
きる。また、ワイヤーに付着した磨耗粉等をフェルトに
よって効果的に取り除くことができ、切断能力を向上さ
せることができる。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載のワ
イヤーソー１１において、例えば図１及び図５に示すよ
うに、前記ブレ防止手段１７は、前記ワイヤー列１４ａ
の各ワイヤー１４に対応する複数の溝３５を有する二個
の補助ローラー３４ａ，３４ｂを備え、この二個の補助
ローラ３４ａ，３４ｂの各溝３５によって前記ワイヤー
１４を挟持するように構成されていることを特徴として
いる。

【００１４】請求項４記載の発明によれば、補助ローラ
ーによって、ワイヤーの縦横方向のブレが防止され、均
一な厚みのウエーハが得られる。

【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載のワ
イヤーソー１１において、例えば、図５に示すように、
前記二つの補助ローラー３４ａ，３４ｂは、ワイヤー１
４の走行方向に互いにオフセットさせて配置させている
ことを特徴としている。

【００１６】請求項５記載の発明によれば、確実にワイ
ヤーを挟み込むことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
ワイヤーソーの実施の形態について説明する。図１は本
発明のワイヤーソーの一例を示した斜視図である。この
ワイヤーソー１１は、三本のメインローラー１２を備え
るいわゆる三軸のワイヤーソーである。

【００１８】メインローラー１２，１２，１２は図１に
示すように、互いに所定間隔をおいて平行に配置されて
おり、周面に等ピッチで多数の溝１３がそれぞれ形成さ
れている。

【００１９】メインローラー１２の溝１３には、それぞ
れの巻取ドラム２９，２９に端部が巻きかけられた一本
のワイヤー１４がそれぞれ嵌り込むようにして巻きかけ
られており、ワイヤー列１４ａを形成している。

【００２０】また、このワイヤーソー１１はワーク支持
手段１５を備えている。このワーク支持手段１５は、切
断終了時にワイヤー１４を若干切り込ませるためのブロ
ックと、そのブロックを保持するホルダーとからなる。
このワーク支持手段１５は上下動自在に配置されてい
る。このワーク支持手段１５はワーク１６を保持し、ワ
イヤー列１４ａにワーク１６を押し当てるものである。
そして、ワーク押し当て部近くにはブレを防止するブレ
防止手段１７が設けられている。ブレ防止手段１７は、
ワーク１６が切断されて最も近づいた時、数ｍｍの隙間
ができるような位置に配置する。

【００２１】ブレ防止手段１７は、図２に示すように、
ブロック２０によって形成されており、該ブロック２０
はＳｉＣ製で直方体状を成している。このブロック２０
には等ピッチで複数の孔２１が形成されている。この孔
２１には例えば、ダイヤモンドコートを施すことがより
好ましい。さらに、それらの孔２１はメインローラー１
２に形成されている溝１３と同ピッチに配置されてい
る。また、孔２１はワイヤー１４より僅かに大きい円形
に形成されている。そして、ブロック２０はその孔２１
にワイヤー１４を挿通させるように配置されている。な
お、ブロック２０は、孔２１の部分で上下に分割できる
構造にするとワイヤー１４を挿通させるのに好適であ
る。また、このブレ防止手段１７は、ワイヤー列１４ａ
に沿って移動可能に設置されている。図３に示したブレ
防止手段１７では、ブロック２０の両端部にスライド片
２３が設けられており、このスライド片２３は装置フレ
ーム２４に形成された長孔２５に挿通されている。さら
に、スライド片２３の下端部には舌片２６が設けられて
おり、この舌片２６には中央に孔が形成されている。こ
の孔は、装置フレーム２４に設けられたスクリューロッ
ド２７に挿通され、舌片２６の両脇にはナット２８がス
クリューロッド２７に螺合されている。

【００２２】また、このワイヤーソー１１では、ワーク
支持手段１５とブレ防止手段１７の間の上方にスラリー
供給ノズル２２を備えている。

【００２３】次に、本実施の形態の切断の手順について
説明する。まず、ワーク支持手段１５にワーク１６を設
置する。次に、ブロック２０をワーク１６の移動域に近
接させて配置させ、その位置でナット２８を締め付ける
ことによって、ブロック２０を定置させる。そして、巻
取ドラム２９，２９の一方を駆動させることによってワ
イヤー列１４ａを走行させる。次に、ワーク支持手段１
５を下降させ、ワーク１６をワイヤー列１４ａに押し当
てるとともに、スラリー供給ノズル２２からワイヤー列
１４ａもしくはワーク１６にスラリー３０を供給する。
すると、ワーク１６はワイヤー１４によって切断され
る。その際ワイヤー列１４ａの各ワイヤー１４はブロッ
ク２０に形成された孔２１に拘束されるので、上下左右
（縦横）にぶれることはない。

【００２４】図４は前記ブレ防止手段１７の他の実施の
形態を示している。このブレ防止手段１７はフェルト３
１ａ，３１ｂを板状ホルダー３２ａ，３２ｂで保持した
二枚のブロック片３３ａ，３３ｂによって構成されてい
る。そして、図４に示すように、フェルト３１ａ，３１
ｂでワイヤー１４を挟み込むようにして、互いに結合さ
れている。

【００２５】本実施の形態の場合には、前記フェルト３
１ａ，３１ｂはスラリー３０を含むと硬くなる性質を持
つので、スラリー３０を供給しながら切断することによ
って、フェルト３１ａ，３１ｂにワイヤー１４をガイド
する面が自動的に形成され、したがって、ワイヤー１４
の上下左右への動きが拘束され、ワイヤー１４の上下左
右へのブレを防止する。このようにフェルト３１ａ，３
１ｂを用いた場合、あらかじめワイヤーを挿通させる孔
を形成しておく必要がなく簡便であり好ましい。

【００２６】ブレ防止手段１７のさらに他の実施の形態
として、図５に示すように、ワイヤー１４を挟持するよ
うにして該ワイヤー１４の上下に補助ローラー３４ａ，
３４ｂを設置している。該補助ローラー３４ａ，３４ｂ
は、メインローラー１２の全長とほぼ等しい長さに形成
されており、周面にはメインローラー１２に形成された
溝１３のピッチと同じピッチで多数の溝３５が長手方向
に沿って形成されている。

【００２７】本実施の形態の場合には、上下の補助ロー
ラー３４ａ，３４ｂはワイヤー１４の張設方向に対し
て、上側補助ローラー３４ａを下側補助ローラー３４ｂ
に対してワーク支持手段１５の方向にずらして、（オフ
セット）配設される。これは、上下方向に確実にワイヤ
ー１４を挟み込むためである。

【００２８】なお、本実施の形態では、三本のメインロ
ーラー１２にワイヤー１４を巻きかけてワイヤー列１４
ａを構成しているが、ワーク１６の径がメインローラー
１２の径より比較的小さい場合には、一本のメインロー
ラー１２を省いて二本のメインローラー１２のみからな
るいわゆる二軸のワイヤーソーにしてもよく、他にも四
軸のワイヤーソーでもよい。また、図５に示した実施の
形態では補助ローラー３４ａ，３４ｂを互いにオフセッ
トさせて設置しているが、補助ローラー３４ａ，３４ｂ
をオフセットさせることなく、配置させてもよい。ま
た、上記実施の形態では、ブレ防止手段１７をワーク支
持手段１５の両側にそれぞれ配置させているが、例え
ば、一方向にワイヤー１４を走らせてウエーハを切断す
る場合には、ワーク支持手段１５に対して上流側または
下流側の一方のワイヤー列１４ａに設置するだけでもよ
い。また、図３にブレ防止手段１７の位置を調節及び固
定する方法の一例を示したが、これ以外の方法で調整及
び固定を行なってもよい。

【００２９】

【実施例】（実施例１）この実施例のワイヤーソー１１
は、図６に示すように三本のメインローラー１２で構成
される。このワイヤーソー１１のメインローラー１２径
は１６０ｍｍφとし、メインローラー１２同士の軸間距
離Ａは６７０ｍｍ程度とした。

【００３０】また、ワイヤーソー１１の軸間距離の中線
上に３０１ｍｍφ〜３０５ｍｍφ程度のワーク（シリコ
ンインゴット）１６をセットして切断するようにし、切
断時には、スラリー３０を、ワーク１６及びワイヤー１
４上に供給するようにした。この場合、切断初期の状態
で近くのメインローラー１２とワーク１６までの距離は
約３３５ｍｍ程度になり、ワーク１６が半分切断された
状態では１０５ｍｍ程度の距離Ｂになる。

【００３１】また、本実施例では、ブレ防止手段１７
は、図４に示した構成のものとした。このブレ防止手段
１７は幅約２０ｍｍのものである。そして、このブレ防
止手段１７をワーク１６の左右で、ワーク１６が切断さ
れて最も近づいた時に５ｍｍ程度の隙間ができる位置に
設置した。

【００３２】この状態で、ワーク１６をスライスしたと
ころ、スライス後のウエーハのワープ、及びウエーハ外
周部の厚さバラツキが小さくなった。このようなブレ防
止手段１７を設けない場合、ワープ（ソリ）の平均値は
１２〜１８μｍであったものが、ブレ防止手段１７を配
置したことにより６μｍ〜１０μｍとなった。ウエーハ
周辺部の厚さバラツキの標準偏差も２０％程度改善され
た。

【００３３】（実施例２）また、本実施例のワイヤーソ
ー１１は図７に示すように二本のメインローラー１２か
らなる二軸のワイヤーソー１１である。こちらはメイン
ローラー１２径を３５０ｍｍφとし、メインローラー１
２同士の軸間距離Ｃを６８０ｍｍとした。

【００３４】また、本実施例では、メインローラー１２
と同じ材質でできた５０ｍｍφの補助ローラー３４ａ，
３４ｂを設置し、それらを、ワーク（シリコンインゴッ
ト）１６を挟んで左右に二組それぞれ配置した。また発
熱を防止する冷却手段によって、ローラーの回転軸に冷
却水を流し、補助ローラー３４ａ，３４ｂを冷却するよ
うにした。

【００３５】この状態で、直径１５０ｍｍφのワーク１
６をセットして、実施例１と同様にワーク１６をスライ
スしたところ、スライス後のウエーハのワープ、及びウ
エーハ外周部の厚さバラツキが小さくなった。ワープの
平均値は８μｍ〜１２μｍとなった。また、周辺部の厚
さバラツキの標準偏差が１５％程度改善された。

【００３６】以上、フェルト３１ａ，３１ｂおよび補助
ローラー３４ａ，３４ｂを用いたものの効果を述べた
が、図２に示すブロック２０を用いた場合にも同様の効
果が得られることは容易に想像できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワークをウェーハ状に切断する際に、ブレ防止手段によ
りワイヤーが縦横に振動することを低減できるため、ワ
ープのバラツキおよびウエーハ外周部の厚さのバラツキ
を極力なくすことができる。また、フェルトでワイヤー
を挟むようにしたものでは、ワイヤーに付着した磨耗粉
等をフェルトによって効果的に取り除くことができ、切
断能力を向上させることもできる。さらに、二つの補助
ローラーを互いにオフセットさせて配置したものでは、
オフセットさせないものと比べて確実にワイヤーを挟み
込めるので、振動を効果的に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤーソーの一実施の形態を概
念的に示した斜視図である。

【図２】本発明に係るワイヤーソーにおけるブレ防止手
段の一実施の形態を示した概念的な斜視図である。

【図３】本発明に係るワイヤーソーにおけるブレ防止手
段の位置調節及び固定方法の一例を示した概念的な斜視
図である。

【図４】本発明に係るワイヤーソーにおけるブレ防止手
段の他の実施の形態を示した概念的な斜視図である。

【図５】本発明に係るワイヤーソーにおけるブレ防止手
段のさらに他の実施の形態を示した概念的な正面図であ
る。

【図６】第一の実施例を説明するためのワイヤーソーの
概念的な正面図である。

【図７】第二の実施例を説明するためのワイヤーソーの
概念的な正面図である。

【図８】従来のワイヤーソーの一例を説明するための概
念的な正面図である。

【符号の説明】

１１ワイヤーソー１２メインローラー１３溝１４ワイヤー１４ａワイヤー列１５ワーク支持手段１６ワーク１７ブレ防止手段２０ブロック２１孔３０スラリー３１ａ，３１ｂフェルト３２ａ、３２ｂ板状ホルダー３４ａ、３４ｂ補助ローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C058 AA05 AA14 AC01 CB01 CB03 DA03 DA17 3C069 AA01 BA06 BB03 CA04 CA11 EA01 EA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定間隔で配置された溝を有する複数本
のメインローラーと、該メインローラーの各溝に係合し
たワイヤーによって形成されたワイヤー列と、ワークを
支持して該ワークを前記ワイヤー列に押し当てるワーク
支持手段と、を備えるワイヤーソーにおいて、ワーク押し当て部近くで前記ワイヤーに当接して該ワイ
ヤーが縦横に振動することを防止するブレ防止手段が形
成されていることを特徴とするワイヤーソー。
【請求項２】請求項１記載の前記ブレ防止手段は、前記ワイヤー列の各ワイヤーをそれぞれ挿通させる複数
の孔を有するブロックで構成されていることを特徴とす
るワイヤーソー。
【請求項３】請求項１記載の前記ブレ防止手段は、フェルトを板状ホルダーで保持した対をなすブロック片
を備え、該対をなすブロック片のフェルトで前記ワイヤ
ーを挟み込むように構成されていることを特徴とするワ
イヤーソー。
【請求項４】請求項１記載の前記ブレ防止手段は、前記ワイヤー列の各ワイヤーに対応する複数の溝を有す
る二個の補助ローラーを備え、この二個の補助ローラの
各溝によって前記ワイヤーを挟持するように構成されて
いることを特徴とするワイヤーソー。
【請求項５】請求項４記載の前記二つの補助ローラー
は、ワイヤーの走行方向に互いにオフセットさせて配置
されていることを特徴とするワイヤーソー。