JP2004066734A - ワークまたはインゴットの切断装置および切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インゴットをワイヤで切断時に溝加工時にワークに与えるダメージを小さく抑えたり、切断加工面を結晶面に正確に一致させる、切断装置を提供する。
【解決手段】溝加工装置にセットプレート３が装着され、レーザビーム９によってセットプレート３上のインゴット１の外周が局所的に加熱され、ワイヤ６の線径ｄｗに応じた幅Ｇの溝１ｂが形成される。つぎにワイヤソー装置にセットプレート３が装着され、セットプレート３上のインゴット１の外周に形成された溝１ｂの深さ方向に沿ってワイヤ６が相対移動してインゴット１が切断される。セットプレート３には、結晶面１ｆが溝１ｂの深さ方向に平行となるようにインゴット１の姿勢が調整された上で、インゴット１が装着されている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶シリコンインゴット、磁性材料、セラミック等のワークをピアノ線、鋼線等のワイヤによって薄板状に切断する装置または方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２はワイヤソー装置の構成を示している。図１２は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット（以下インゴットという）１を切断面方向からみた図である。
【０００３】
同図１２に示すように、各ローラ１５、１６、１７、１８の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ１５、１６、１７、１８が所定距離離間されて配置されている。各ローラ１５、１６、１７、１８にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ１５、１６、１７、１８に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ１５、１６、１７、１８にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。
【０００４】
本明細書では、インゴット１が押し当てられるワイヤ６が架け渡された一対のローラ１５、１６のことを「加工用ローラ」と称するものとする。一対の加工用ローラ１５、１６間に架け渡されたワイヤ６によってインゴット１が切断される。
【０００５】
各ローラ１５、１６、１７、１８のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ１５が回転駆動しこれに伴い他のローラ１６、１７、１８が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ１５、１６、１７、１８が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。
【０００６】
インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の切断方向が結晶面に一致するようにインゴット１の姿勢が調整される。すなわちインゴット１の結晶方位がワイヤ６による切断方向と垂直になるようにインゴット１の中心軸の方向が調整される。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられている。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。
【０００７】
加工用ローラ１５、１６の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ１５、１６の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。
【０００８】
したがってワイヤ６を走行させるとともに昇降ベース４を図中下方に下降させるとインゴット１が、走行するワイヤ６に押し当てられる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ１５、１６の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。
【０００９】
図１１（ａ）はワイヤ６によってインゴット１がウェーハ１ａに切断される様子を概念的に示している。ワイヤ６と切断面との間にスラリ中の砥粒３０が介在されることにより切断されるため、切断代（カーフロス）は、ワイヤ６の線径に砥粒３０の径の２倍を足し合わせた長さとなる。
【００１０】
切断して生成されるウェーハ１ａは切断面が完全に平坦であることが理想的である。しかしながらウェーハ１ａの切断面には図１１（ｂ）に示すように「うねり；ｗａｖｉｎｅｓｓ」と呼ばれる周期状の凹凸が発生することがある。「うねり」が発生すると後工程のラップ、エッチング、研磨を経由してもその影響が完全には除去できない。このためウェーハ１ａによって製造される半導体デバイスの歩留まりが悪化するおそれがある。したがって「うねり」の発生はこれを抑制する必要がある。
【００１１】
またワイヤソー装置のワイヤのピッチに誤差があるため生成されるウェーハの厚さがばらつくという問題がある。
【００１２】
そこで従来より「うねり」の発生を抑制するとともにウェーハの厚さのばらつきを小さくすることを目的とする発明が特許出願され公知になっている。以下に従来技術を説明する。
【００１３】
従来技術１）
下記に別掲する特許文献１には、インゴットをチャック部でチャックして支持するとともに、インゴットの外周に、一定のピッチで円盤状の溝加工用ブレードを設け、支持されたインゴットをインゴット中心軸を回転中心にして回転しつつ溝加工用ブレード面がインゴット中心軸に対して垂直な方向になるよう押し当ててインゴットの外周に溝を予め形成し、しかる後ワイヤソー装置のワイヤをインゴットの外周の溝に沿って移動させてインゴットの切断加工を行うという発明が記載されている。溝加工用ブレードによる溝加工の際にインゴットの溝には、極めて細かいクラックが無数が形成されたダメージ層が形成される。このためダメージ層を除去しないままワイヤソー装置で切断加工を行うと、割れや欠けが生じやすくウェーハの品質が低下するおそれがある。そこでこの特許文献１記載の発明では、ワイヤソー装置で切断加工を行う前に溝加工面にエッチング処理を施し、ダメージ層を除去するようにしている。
【００１４】
上記従来技術１）によれば、インゴットの外周に溝が正確なピッチで形成され、この溝に沿ってワイヤが案内移動されるため、インゴットの切断が正確なピッチで行われウェーハの厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００１５】
またインゴットの切断加工の初期の段階でワイヤが溝に沿って移動するためワイヤが安定して走行しうねりを抑制することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来技術１）によれば、つぎのような問題が発生する。
【００１７】
ａ）インゴットの溝は、インゴット中心軸に対して垂直な方向に形成されるが、実際にはインゴット中心軸と結晶方位とは方向がずれているため、溝は結晶面に対してずれた方向に形成される。したがって溝に沿ってワイヤを移動させて切断加工を行うと、切断加工面が結晶面からずれるおそれがある。
【００１８】
ｂ）単結晶シリコンインゴットからシリコンウェーハを生成するためには、１００〜１４０μｍ程度のワイヤ径に対応した溝幅でかつ１．０ｍｍ以下のピッチで複数の溝を加工しなければならない。しかしこのような溝加工を機械加工で行おうとするとシリコンインゴットは脆弱な材料であるため実際には溝加工時に加工部位以外にダメージが及び割れや欠けが発生するおそれがある。このため機械加工で溝加工を実現することは実際には困難である。
【００１９】
ｃ）溝加工に伴い形成されるダメージ層を除去するにはエッチング処理のプロセスを追加しなければならず、作業の工数が増加する。
【００２０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、溝加工時にワークに与えるダメージを小さく抑えることを解決課題とするものである。更に本発明は切断加工面を結晶面に正確に一致させることを解決課題とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段および作用効果】
そこで本発明の第１発明は、
ワークをワイヤにより切断するワークの切断装置において、
ワークの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工装置と、
ワークの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてワークを切断するワイヤソー装置と
を備えたことを特徴とする。
【００２２】
第１発明によれば、図１に示すように、レーザビーム９によってインゴット１の外周が局所的に加熱され、図５に示すようにワイヤ６の線径ｄｗに応じた幅Ｇの溝１ｂが形成される。
【００２３】
つぎに図４に示すようにワイヤソー装置にインゴット１が装着され、インゴット１の外周に形成された溝１ｂの深さ方向に沿ってワイヤ６が相対移動してインゴット１が切断される。
【００２４】
第１発明によれば、インゴット１の外周を局所加熱してシリコン材を蒸発させることで溝１ｂを形成するようにしたので、加工部位以外にダメージが及ぶことがない。このため溝加工時にインゴット１に与えるダメージを小さく抑えることができる。この結果ダメージ層を除去するためのプロセス（エッチング処理）が不要となり作業の工数を減らすことができる。
【００２５】
第２発明は、
インゴットをワイヤにより切断してウェーハを生成するインゴットの切断装置において、
結晶面が溝の深さ方向に平行となるようにインゴットの姿勢が調整されてインゴットが装着されたセットプレートと、
インゴットの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工装置と、
前記セットプレートが装着され、インゴットの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてインゴットを切断するワイヤソー装置と
を備えたことを特徴とする。
【００２６】
第２発明によれば、図３に示すように結晶方位１ｄがセットプレート３の機械中心軸３ａと平行になるように、つまりインゴット１の結晶面１ｆが溝１ｂの深さ方向に平行となるように、インゴット１の姿勢が調整される。この状態でインゴット１の溝加工を行うと、溝１ｂを結晶面１ｆに平行に形成することができる。この状態で溝１ｂの深さ方向に沿ってワイヤ６が相対移動してインゴット１が切断されると、生成されるウェーハ１ａの表面を結晶面１ｆに正確に一致させることができる。この結果ウェーハ１ａの品質が向上し半導体デバイスの歩留まりが向上する。
【００２７】
第３発明は、第１発明または第２発明において、
前記溝加工装置は、ＣＯ２レーザ装置、ＹＡＧレーザ装置、ワイヤ放電加工装置、電子ビーム出射装置のいずれかであることを特徴とする。
【００２８】
第３発明によれば、ＣＯ２レーザ装置、ＹＡＧレーザ装置、ワイヤ放電加工装置、電子ビーム出射装置のいずれにより溝加工が行われる。
【００２９】
第４発明は、
ワークをワイヤにより切断するワークの切断方法において、
ワークの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工工程と、
ワークの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてワークを切断する切断工程と
を含むことを特徴とする。
【００３０】
第４発明は、第１発明の装置の発明を、方法の発明に置換したものである。
【００３１】
第５発明は、
インゴットをワイヤにより切断してウェーハを生成するインゴットの切断方法において、
結晶面が溝の深さ方向に平行となるようにインゴットの姿勢を調整するインゴット姿勢調整工程と、
インゴットの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工工程と、
インゴットの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてインゴットを切断する切断工程と
を含むことを特徴とする。
【００３２】
第５発明は、第２発明の装置の発明を、方法の発明に置換したものである。
【００３３】
第６発明は、第１発明〜第５発明において、
ワイヤの線径をｄｗとし、ワークまたはインゴットの径をＤとしたとき、ワークまたはインゴットの外周の円周方向に、２√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））以上でπＤ／２以下の円周方向長さを有する溝を形成することを特徴とする。
【００３４】
第６発明によれば、図１０に示すように、インゴット１の外周の円周方向に、２ｘ＝２√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））以上の円周方向長さの溝１ｂを形成したので、切断加工時の初期の段階で、溝１ｂの深さ方向にワイヤ６が相対移動したときワイヤ６が安定して走行する。すなわち、溝長さ２√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））はワイヤ６がワイヤ線径分切り進むまでワイヤ６を案内するのに必要な長さである。ワイヤ線径分、高精度に案内されると、それ以後のワイヤ６の振れを小さくすることができる。
【００３５】
また図４に示すように、インゴット１の外周の円周方向に、πＤ／２以下の円周方向長さの溝１ｂを形成して、溝加工時に不要な溝を形成しないようにしたので、作業時間を短くすることができ溝加工装置を簡易化することができる。すなわち溝長さがπＤ／２より大きい場合には切断の進行に伴ってワイヤ６が溝１ｂの拘束から外れる方向に移動するためワイヤ６を案内する効果はなくなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係るワークまたはインゴットの切断装置および切断方法の実施の形態について説明する。
【００３７】
（第１実施例）
図１は第１実施例の溝加工装置の構成を示している。図１（ａ）は溝加工すべきワークである単結晶シリコンインゴット１を断面方向からみた図である。図１（ｂ）は図１（ａ）を図中右側方から矢視Ａにてみた図である。
【００３８】
同図１に示すように、インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の結晶方位１ｄがセットプレート３の中心軸たる機械中心軸３ａに平行になるように、つまりインゴット１の溝１ｂの深さ方向が結晶面１ｆに平行となるように、インゴット１の姿勢が調整される。この調整については後述する。
【００３９】
セットプレート３は移動テーブル１４に取り付けられている。移動テーブル１４はモータ２６によって図１（ｂ）で図中の左右方向に移動する。
【００４０】
移動テーブル１４は図１（ｂ）で図中左右方向Ｃに移動可能に、ボールネジ２５に螺合している。ボールネジ２５はモータ２６の回転軸に連結している。このためモータ２６が駆動されると移動テーブル１４は図１（ｂ）で図中左右方向Ｃに移動し、移動テーブル１４上にセットプレート３、ワークプレート２を介して載置されているインゴット１は、その長手方向たる図１（ｂ）図中左右方向Ｃに移動する。
【００４１】
レーザ光源７はたとえばＣＯ２（炭酸ガス）レーザを発振出力するレーザ光源であり光ファイバ８の一端に接続している。光ファイバ８の他端はレンズヘッド１０に接続している。レンズヘッド１０内にはレンズ１１が設けられている。レーザ光源７で発振出力されたレーザ光は光ファイバ８に導入される。光ファイバ８内を通過したレーザ光はレンズヘッド１０に導かれレンズヘッド１０内のレンズ１１に入射される。レンズ１１に入射されたレーザ光はレンズ１１を透過して、所定の焦点距離だけ離間したインゴット１上の焦点に所定のビーム径をもったレーザビーム９として照射される。
【００４２】
レンズヘッド１０は、インゴット１の長手方向Ｃに対して垂直な断面方向Ｂに揺動自在に設けられている。このためレーザビーム９はインゴット１の外周面をインゴット長手方向に垂直な方向に走査する。レンズヘッド１０が矢印Ｂ方向に所定の揺動量だけ揺動することによってレーザビーム９はインゴット１の外周面に沿って所定の長さＦだけ照射され、インゴット１の外周面に溝長さＦの溝１ｂが形成される。
【００４３】
インゴット１に溝１ｂが形成される毎にモータ２６が駆動制御されインゴット１が長手方向Ｃに沿って所定ピッチｐだけ移動される。以下同様に溝１ｂを順次形成する毎にモータ２６によりインゴット１が所定ピッチｐずつ移動される。この結果インゴット１の長手方向に沿ってピッチｐの多数の溝１ｂが形成される。
【００４４】
図１２は実施例のワイヤソー装置を示している。図１２は切断すべきワークであるインゴット１を切断面方向からみた図である。
【００４５】
同図１２に示すように、各ローラ１５、１６、１７、１８の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ１５、１６、１７、１８が所定距離離間されて配置されている。各ローラ１５、１６、１７、１８にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ１５、１６、１７、１８に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ１５、１６、１７、１８にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。
【００４６】
各ローラ１５、１６、１７、１８のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ１５が回転駆動しこれに伴い他のローラ１６，１７、１８が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ１５、１６、１７、１８が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。
【００４７】
インゴット１には、溝加工の際と同じワークプレート２、セットプレート３が装着されている。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられる。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。
【００４８】
加工用ローラ１５、１６の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ１５、１６の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。
【００４９】
したがってワイヤ６を走行させるとともに昇降ベース４を図中下方に下降させるとインゴット１が、走行するワイヤ６に押し当てられる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ１５、１６の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。
【００５０】
図６は切断作業の処理手順を示している。
【００５１】
図６のステップ１０１〜１０４では、インゴット１の結晶方位１ｄがセットプレート３の中心軸たる機械中心軸３ａに平行になるように、つまりインゴット１の溝１ｂの深さ方向が結晶面１ｆに平行となるように、インゴット１の姿勢が調整される。なお以下の説明では、表面が｛１００｝結晶面となっているウェーハ１ａを生成する場合を前提として説明する。
【００５２】
図７はステップ１０１〜１０４の処理手順を説明する図である。
【００５３】
図７（ａ）はインゴット１の姿勢調整前の状態を示している。図７（ａ）においてインゴット１の中心軸１ｃはセットプレート３の平面３ｂつまり機械基準面３ｂに平行であるものとする。インゴット中心軸１ｃに対して＜１００＞結晶方位１ｄは角度ψ（これを軸方位ずれψという）だけずれているものとする。また結晶方位１ｄは機械基準面３ｂに対して角度θ（これを面内ずれθという）だけずれているものとする。インゴット１の外周にはノッチ１ｎが形成されている。
【００５４】
まずインゴット１の円周方向の方位が調整され、上記面内ずれθが零にされる。図７（ｂ）に示すように、ノッチ１ｎとインゴット中心軸１ｃを含む平面が機械基準面３ｂに対して平行になるように、インゴット１の端面１ｅを円周方向に回転させることで、面内ずれθを零にすることができる。この結果図７（ｃ）に示すようにインゴット中心軸１ｃ、結晶方位１ｄを含む平面が機械基準面３ａに対して平行になる（ステップ１０１）。
【００５５】
このようにインゴット１の円周方向方位を調整した後にインゴット１をワークプレート２に接着する。図８（ａ）はインゴット１の円周方向方位が調整されて、ノッチ１ｎとインゴット中心軸１ｃを含む平面が機械基準面３ｂに対して平行になった状態でインゴット１がワークプレート２に接着されている様子を、斜視図にて示している（ステップ１０２）。
【００５６】
つぎに図７（ｄ）、（ｅ）に示すように、セットプレート３に対するワークプレート２の取付角度をセットプレート平面３ｂ内で調整することにより、結晶方位１ｄがセットプレート３の中心軸３ａつまり機械中心軸３ａに対して平行にされる。
【００５７】
図９は具体的な調整装置を示している。
【００５８】
セットプレート３にはワークプレート２の取付角度を調整する調整用ネジ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄが設けられている。調整用ネジ２３Ａ〜２３Ｄの押し量を調整することでネジ先端がワークプレート２を押している位置が変更され、セットプレート３に対するワークプレート２の取付角度が変更される。Ｘ線方位測定器２０により結晶方位１ｄが測定され、この測定結果に応じて調整用ネジ２３Ａ〜２３Ｄの調整が行われ、結晶方位１ｄがセットプレート３の中心軸３ａつまり機械中心軸３ａに対して平行にされる。なおＸ線方位測定器２０はＸ線出射器２１とセンサ２２とからなりＸ線出射器２１から出射されたＸ線をインゴット１の端面１ｅに入射して反射したＸ線をセンサ２２で検出することにより結晶方位１ｄを測定するものである（ステップ１０３）。
【００５９】
このように結晶方位１ｄが機械中心軸３ａに対して平行になるようにセットプレート３に対するワークプレート２の取付角度を調整した後に、セットプレート３にワークプレート２に接着する。
【００６０】
図８（ａ）は調整前の状態を示しており、結晶方位１ｄは機械中心軸３ａに対して軸方位ずれψ分だけずれている。このため結晶面１ｆは機械中心軸３ａに対して垂直な方向から軸方位ずれψだけずれている。図８（ｃ）は調整後の状態を示しており、結晶方位１ｄは機械中心軸３ａに対して平行になる。このため結晶面１ｆは機械中心軸３ａに対して垂直になる（ステップ１０４）。
【００６１】
つぎに、インゴット１が装着されたワークプレート２とセットプレート３からなるセットプレートアッシイ１３が、図１に示すように、移動テーブル１４に取り付けられる（ステップ１０５）。
【００６２】
図１の溝加工装置の図示しないコントローラには溝加工条件つまり溝１ｂの幅Ｇ、溝１ｂの深さＨ、溝１ｂの長さＦ、溝１ｂのピッチｐが入力されるとともに、レーザ出力Ｗ、加工速度Ｖが設定される。
【００６３】
図５はインゴット１の外周に形成される溝１ｂの形状を示している。ワイヤ６の線径（直径）をｄｗとすると溝幅Ｇはワイヤ６の線径ｄｗ以下に設定される。また溝深さＨはワイヤ６の線径ｄｗの１／２以上に設定される。図４（ｂ）はワイヤ６のピッチと溝１ｂのピッチｐとの関係を示している。溝ピッチｐはワイヤピッチと同じ大きさに設定される。溝１ｂの長さＦは、インゴット１の直径をＤとするとπＤ／２以下に設定される。溝長さＦがπＤ／２より大きい場合には切断の進行に伴ってワイヤ６が溝１ｂの拘束から外れる方向に移動するためワイヤ６を案内する効果はない。
【００６４】
図１０はワイヤ線径ｄｗ、インゴット径Ｄが与えられ、溝深さＨをｄｗ／２に設定したときにこれらｄｗ、Ｄから溝長さＦを求める演算例を示している。
【００６５】
同図１０においてｘは下記（１）式から求められる。
【００６６】
（Ｄ／２）２＝ｘ２＋｛１／２（Ｄ−３ｄｗ）｝２　…（１）
上記（１）式から、
ｘ＝√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））
となり、溝長さＦは、
Ｆ＝２ｘ＝２√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））
と求めることができる。この溝長さＦはワイヤ６がワイヤ線径分切り進むまでワイヤ６を案内するのに必要な長さである。ワイヤ線径分、高精度に案内されると、それ以後のワイヤ６の振れを小さくすることができる（ステップ１０６）。
【００６７】
ステップ１０６で入力、設定された条件にしたがい溝加工が開始される。すなわち図１に示すレーザ光源７でレーザ光が発振出力されるとともにレンズヘッド１０が揺動される。これにより図３に示すように、レーザビーム９はインゴット１の外周面をインゴット長手方向に垂直な方向に走査する。レンズヘッド１０が溝長さＦに応じた揺動量だけ揺動することによってレーザビーム９はインゴット１の外周面に沿って溝長さＦだけ照射され、インゴット１の外周面に溝長さＦの溝１ｂが形成される。またレーザビーム９の焦点距離、レーザ出力Ｗ、加工速度Ｖが調整されることによって、溝幅Ｇ、溝深さＨの溝１ｂが形成される。
【００６８】
ここで上記ステップ１０４で既に、結晶方位１ｄが機械中心軸３ａに対して平行に調整され、結晶面１ｆが機械中心軸３ａに対して垂直に調整されている。このため図３で溝加工装置のレーザビーム９が機械中心軸３ａに対して垂直な方向に走査されると、レーザビーム９により形成される溝１ｂの深さ方向を結晶面１ｆに対して平行にすることができる。インゴット１に溝１ｂが形成される毎にモータ２６が駆動制御されインゴット１が長手方向Ｃに沿って溝ピッチｐだけ移動される。以下同様に溝１ｂを順次形成する毎にモータ２６によりインゴット１が溝ピッチｐずつ移動される。この結果インゴット１の長手方向に沿ってピッチｐの多数の溝１ｂ（溝深さ方向）が結晶面１ｆに対して平行に形成される。
【００６９】
本実施例によれば、インゴット１の外周をレーザビーム９により局所加熱してシリコン材を蒸発させることで溝１ｂを形成している。このため加工部位以外にダメージが及ぶことがない。このため溝加工時にインゴット１に与えるダメージを小さく抑えることができる。この結果ダメージ層を除去するためのプロセス（エッチング処理）が不要となり作業の工数を減らすことができる。また溝切りバイト等の専用工具が不要で任意形状に対応することができる。特にレーザビームはシリコン材への光吸収特性が優れているので、加工速度が速いという利点がある（ステップ１０７）。
【００７０】
溝加工が完了すると、図４に示すようにセットプレートアッシイ１３がワイヤソー装置の昇降ベース４に装着される。セットプレートアッシイ１３は溝加工に際して既に結晶方位１ｄが機械中心軸３ａに対して平行になるように調整されており（ステップ１０４）、ワイヤソー装置で切断加工を行うに際して新たに調整する作業は不要となる。
【００７１】
図４（ａ）は切断加工すべきインゴット１を断面方向からみた図である。図４（ｂ）は図４（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。
【００７２】
ワイヤ６を走行させるとともに昇降ベース４を図中下方に下降させるとインゴット１が、走行するワイヤ６に押し当てられる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている（図１２参照）。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ１５、１６の長手軸方向にはワイヤピッチｐでワイヤ６が巻回されているためワイヤピッチｐでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハ１ａが生成される。
【００７３】
昇降ベース４が下降すると、ワイヤ６はインゴット１の外周に形成された溝１ｂの深さ方向に沿って相対移動する。ここで溝１ｂは、その深さ方向が結晶面１ｆに対して平行に形成されているため、ワイヤソー装置で機械中心軸３ａに対して垂直な方向に切断が行われワイヤ６が溝１ｂの深さ方向に沿って相対移動すると、切断面は結晶面１ｆに対して平行となり、生成されるウェーハ１ａの表面は結晶面１ｆに完全に一致する。この結果ウェーハ１ａの品質が向上し半導体デバイスの歩留まりが向上する。
【００７４】
またインゴット１の外周にはレーザビーム９によって溝１ｂがワイヤピッチｐと同じ溝ピッチｐで高精度に正確に形成されている。このように高精度に形成された溝１ｂに沿ってワイヤ６が案内移動されるため、インゴット１の切断が正確なピッチで行われウェーハの厚さのばらつきを小さくすることができる。
【００７５】
またインゴット１の切断加工の初期の段階でワイヤ６が溝に沿って移動するためワイヤ６が安定して走行しうねりを抑制することができる。
【００７６】
特にレーザ光源７としてＣＯ２レーザを使用しているので波長１０．６μｍの１０倍までビーム径を絞ることが光学的に可能であり、溝幅Ｇを０．１ｍｍという精度で溝１ｂを加工できるとともに溝深さＨも高精度に制御することができる。　なおレーザ光源７としてＹＡＧレーザを使用してもよい。この場合波長１．０６μｍの１０倍までビーム径を絞ることが光学的に可能であり、溝幅Ｇを０．０１ｍｍという精度で溝１ｂを加工できるとともに溝深さＨも高精度に制御することができる。
【００７７】
このように溝１ｂを高精度に加工することができたので切断加工をうねり等の不具合を招くことなく高精度に行うことができる（ステップ１０８）。
【００７８】
（第２実施例）
上述した第１実施例ではインゴット１をその長手方向に沿って溝ピッチｐずつ多数回ずらすことで多数の溝１ｂを形成しているが、図２に示すようにレンズヘッド１０を間欠的に複数設け、インゴット長手方向にずらす回数を減らすようにしてもよい。
【００７９】
図２は図１に示す溝加工装置を変形した構成例を示しており、光ファイバ８として多点分岐型の光ファイバ光学系が使用される。光ファイバ８はインゴット１の長手方向に沿った各点で分岐されており、各分岐箇所にはレンズヘッド１０が接続されている。各レンズヘッド１０は、インゴット１の長手方向に沿って、溝ピッチｐの２倍の間隔で離間配置されている。このためインゴット１を長手方向に溝ピッチｐだけ１回だけずらすことにより多数の溝１ｂを形成することができる。図２では各レンズヘッド１０を、溝ピッチｐの２倍の間隔で離間配置しているが、配置間隔は任意であり、溝ピッチｐ×ｎ（ｎ＝１、２、３…）の間隔であればよい。
【００８０】
上述した実施例では、レーザビーム９をインゴット１に照射することで溝加工を行うようにしているが、局所加熱で溝１ｂを形成できる加工装置であればよく、ワイヤ放電加工装置を用いて溝加工を行うようにしてもよく、電子ビーム出射装置を用いて溝加工を行うようにしてもよい。
【００８１】
また上述した実施例では、ワイヤソー装置を、インゴット１側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としているが、ワイヤ６側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としてもよい。
【００８２】
また以上の説明では単結晶シリコンインゴット１に溝加工、切断加工を施す場合を想定しているが、本発明としては磁性材料、セラミック等などの任意のワークに溝加工を施した上でスライス状に切断加工する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は第１実施例の構成を示す図である。
【図２】図２は第２実施例の構成を示す図である。
【図３】図３は溝加工が行われる様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）はワイヤソー装置にインゴットが装着された状態を示す図である。
【図５】図５は溝の形状、寸法を説明する図である。
【図６】図６は実施例の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はインゴットの姿勢を調整する手順を説明する図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はインゴットの姿勢が調整されたときのワークプレート、セットプレートに対する位置関係を説明する図である。
【図９】図９は調整装置の構成を示す図である。
【図１０】図１０は溝長さを説明する図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は従来技術を説明する図であり、切断中あるいは切断されたウェーハをそれぞれ示す図である。
【図１２】図１２はワイヤソー装置の一般的な構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　インゴット（ワーク）
２　ワークプレート
３　セットプレート
６　ワイヤ
７　レーザ光源
９　レーザビーム
１０　レーザヘッド
１３　セットプレートアッシイ
１４　移動テーブル
２０　Ｘ線方位測定器
２３Ａ〜２３Ｄ　調整用ネジ
２５　ボールネジ
２６　モータ

Claims (6)

1. ワークをワイヤにより切断するワークの切断装置において、
   ワークの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工装置と、
   ワークの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてワークを切断するワイヤソー装置と
   を備えたことを特徴とするワークの切断装置。
2. インゴットをワイヤにより切断してウェーハを生成するインゴットの切断装置において、
   結晶面が溝の深さ方向に平行となるようにインゴットの姿勢が調整されてインゴットが装着されたセットプレートと、
   インゴットの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工装置と、
   前記セットプレートが装着され、インゴットの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてインゴットを切断するワイヤソー装置と
   を備えたことを特徴とするインゴットの切断装置。
3. 前記溝加工装置は、ＣＯ２レーザ装置、ＹＡＧレーザ装置、ワイヤ放電加工装置、電子ビーム出射装置のいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載のワークまたはインゴットの切断装置。
4. ワークをワイヤにより切断するワークの切断方法において、
   ワークの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工工程と、
   ワークの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてワークを切断する切断工程と
   を含むことを特徴とするワークの切断方法。
5. インゴットをワイヤにより切断してウェーハを生成するインゴットの切断方法において、
   結晶面が溝の深さ方向に平行となるようにインゴットの姿勢を調整するインゴット姿勢調整工程と、
   インゴットの外周を局所的に加熱することにより、前記ワイヤの線径に応じた幅の溝を形成する溝加工工程と、
   インゴットの外周に形成された溝の深さ方向に沿ってワイヤを相対移動させてインゴットを切断する切断工程と
   を含むことを特徴とするインゴットの切断方法。
6. ワイヤの線径をｄｗとし、ワークまたはインゴットの径をＤとしたとき、ワークまたはインゴットの外周の円周方向に、２√（３／２ｄｗ（Ｄ−６ｄｗ））以上でπＤ／２以下の円周方向長さを有する溝を形成すること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のワークまたはインゴットの切断装置あるいはワークまたはインゴットの切断方法。

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