JP2009184023A - ワイヤソーによるワーク切断方法及びワイヤソー切断装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芯線の周囲に砥粒を固着したワイヤソーを一定間隔で設けられた溝を有する複数本のガイドローラの前記溝内に巻き掛けてワイヤソー列を形成し、ワイヤソーを往復走行させ、前記ワークを複数のウェーハに切断するワイヤソーによるワーク切断方法において、下記工程(a),(b)を繰り返すサイクル走行を行うことを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
(a)ワイヤソー上の基準点Pが、往方向の走行長さF1より復方向の走行長さB1が小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、第1基準位置P1から出発し、第2基準位置P2に到達するまで繰り返す。
(b)ワイヤソー上の基準点Pが、復方向の走行長さB2より往方向の走行長さF2が小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、前記第2基準位置P2から出発し、前記第1基準位置P1に到達するまで繰り返す。
【選択図】図3
Description
ワイヤソー切断装置10において、巻出しボビン11から供給されたワイヤソー1は、プーリー12により進行方向及び通過位置が変えられて、クーラントノズル13を備えた2つのガイドローラ14に巻き掛けられる。その結果、2つのガイドローラ14の間にその長手方向に沿ってワイヤソー1が間隔をおいて複数箇所に張られた状態となる。この構成によって、巻出しボビン11、巻取りボビン17とガイドローラ14とが同期して正転・逆転を繰り返すことでワイヤソー1が往復走行を行う。ワイヤソー1は、2つのガイドローラ14間で往復し、このワイヤソー1に対して、ブロック16によって固定されたワーク15が押し付けられることによって、ワーク15が複数箇所で切断される。なお、ガイドローラ14を通過したワイヤソー1はプーリー12によって、進行方向及び通過位置が変えられて巻取りボビン17によって巻き取られる。このとき、ガイドローラ14にはクーラントノズル13から加工液(冷却液)が供給される。
また、固定砥粒式ワイヤソーを寿命間近まで出来る限る有効に使いきるために、ワイヤソー排出側で砥粒摩耗の限界近くになるようにワイヤソー送り量を調節することになる。そのため、ワークの長手方向におけるワイヤソーの切味の差が大きくなり、かつ砥粒摩耗によりワイヤソー径が細くなるため、ワークの長手方向におけるウェーハ厚み差も大きくなる。
(a)方向の走行長さより復方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が第1基準位置から出発し、第2基準位置に到達するまで繰り返す。
(b)復方向の走行長さより往方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が前記第2基準位置から出発し、前記第1基準位置に到達するまで繰り返す。
走行長さをこのように設定すれば、工程(a)における第1基準位置から出発し、第2基準位置に到達するまでのワイヤソーの運動パターンと、工程(b)における第2基準位置から出発し、第1基準位置に到達するまでのワイヤソーの運動パターンが対称になるため、砥粒の摩耗状態が一様になり、ウェーハにソーマークが規則的に形成される。これにより、1枚のウェーハの面内加工精度が向上する。
上記往方向走行長さと復方向走行長さの比が0.7以上であれば、往方向走行と復方向走行における、ワイヤソーの砥粒が略均一に摩耗する。上記往方向走行長さと復方向走行長さの比が0.7未満の場合には、ワイヤソーの砥粒の摩耗状態に差が生じるため好ましくない。
(a)往方向の走行長さより復方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が第1基準位置から出発し、第2基準位置に到達するまで繰り返す。
(b)復方向の走行長さより往方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が前記第2基準位置から出発し、前記第1基準位置に到達するまで繰り返す。
本実施形態のワーク切断方法では、ワーク切断に使用されるワイヤソーの長さ(ワイヤソー可動全長L)、ワイヤソーの往復走行長さを設定する。図2において、基準点Pはワイヤソー1上の点であり、ワイヤソー1を往復運転させることで第1基準位置P1と第2基準位置P2の間を移動する。すなわち、第1基準位置P1と第2基準位置P2の間の距離はワイヤソー可動全長Lに相当する。詳しくは後述するが、ワイヤソー可動全長Lを繰り返し往復運動するワイヤソー1にワーク送り速度を制御しながらワーク15を押し当てることで、ワーク15の切断を行う。
なお、本実施形態において「往方向」及び「復方向」は、図4のワイヤソー切断装置に対応させた便宜上の呼称であり、巻出しボビン11から巻取りボビン17に向かう方向を「往方向」、巻取りボビン17から巻出しボビン11に向かう方向を「復方向」としているが、それぞれ反対であってもよい。
サファイアなどの硬質の材料は、ワイヤソー線速が大きすぎるとワイヤソーの上滑りが起こるため、形成されるウェーハの加工精度が著しく低下する。そのため、ワイヤソー線速を200〜500m/min、ワーク送り速度を0.05〜0.3mm/minで研削が行われる。ワイヤソーの往復走行長さは、この条件に合わせて決定すればよい。
また、高い切断効率が必要であるシリコンのウェーハでは、切断効率を高めるためにワイヤソー線速を1000〜1500m/min、ワーク送り速度を0.5〜1.0mm/minで行われる。ソーマークの間隔は1mm以下であることが好ましいことから、ワイヤソーが1往復走行している間のワークの送り量が1mm以下となるようにワイヤソーの往復走行長さを設定すればよい。
ワークとして、硬脆材料であるサファイア及び大口径のシリコンを使用し、図4に示す装置構成のワイヤソー切断装置を用いて、本発明のワーク切断方法でワークを切断したときにおけるワイヤソーの撓み量、ソーマークの評価を行った。なお、本実施例において、(往方向走行長さF1)=(復方向の走行長さB2)、(復方向走行長さB1)=(往方向の走行長さF2)とした。
また、比較例として、往復走行であるがサイクル走行を行わない従来のワーク切断方法におけるワイヤソーの撓み量、ソーマークの評価を行った。
・ワーク(インゴット):サファイア(外径:φ50mm、長さ150mm)
・ワイヤソー芯線:φ180μm
・砥粒:平均粒径45μm/集中度90
・ワイヤソー線速(最大値):350m/min
・ワイヤソー加速度:3.0m/s2
・ワーク送り速度:0.15mm/min
切断箇所A:ワイヤソー供給側から10mm
切断箇所B:ワイヤソー供給側から75mm
切断箇所C:ワイヤソー供給側から140mm
・ワーク(インゴット):シリコン(外径:φ150mm、長さ400mm)
・ワイヤソー芯線:φ120μm
・砥粒:平均粒径25μm/集中度100
・ワイヤソー線速(最大値):1200/min
・ワイヤソー加速度:3.0m/s2
・ワーク送り速度:0.80mm/min
切断箇所A:ワイヤソー供給側から10mm
切断箇所B:ワイヤソー供給側から200mm
切断箇所C:ワイヤソー供給側から390m
切断箇所Bにおける切断後のウェーハのソーマークを比較すると、比較例2,実施例9〜11にはほとんど差がなかったのに対し、実施例12ではソーマークの間隔は他の実施例と比較して大きかった。しかしながら、比較例2ではソーマーク溝の表面が切断箇所Aでは滑らかであったのに対し、切断箇所B,Cでは切断箇所Aと比較して明らかに粗かった。これに対し、実施例9では切断箇所A,B,Cでソーマーク溝の表面はすべて滑らかで、切断箇所による差はみられなかった。
表面うねりは実施例9が最も凹部と凸部の差が40μmと大きく、実施例10,11では15μm以下であった。実施例12ではソーマークの間隔は他の実施例と比較して大きかったが、表面のうねりは非常に滑らかであった。
なお、実施例10ではワイヤソー可動全長Lを2000mで、1本のワークを高精度に切断することができた。一方、比較例2ではワイヤソー排出側で撓み量が大きくなり、ワイヤ断線が発生して最後まで切断することができなかった。
1a 芯線
1b 砥粒
1c ボンド材
2 ウェーハ
10 ワイヤソー切断装置
11 巻出しボビン
12 プーリー
13 クーラントノズル
14 ガイドローラ
14a 軸
15 ワーク(インゴット)
16 ブロック
17 巻取りボビン
18 ウェーハ
18a ソーマーク
P 基準点
P1 第1基準位置
P2 第2基準位置
L ワイヤソー可動全長
Claims (8)
- 芯線の周囲に砥粒を固着したワイヤソーを、一定間隔で設けられた複数の溝を有する複数本のガイドローラの前記溝内に巻き掛けてワイヤソー列を形成し、前記ワイヤソーを往方向と復方向に往復走行させ、ワークをワーク送り速度を制御しながら前記ワイヤソー列に押し当てることにより、前記ワークを複数の薄板状のウェーハに切断するワイヤソーによるワーク切断方法において、下記工程(a),(b)を繰り返すサイクル走行を行うことを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
(a)往方向の走行長さより復方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が第1基準位置から出発し、第2基準位置に到達するまで繰り返す。
(b)復方向の走行長さより往方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が前記第2基準位置から出発し、前記第1基準位置に到達するまで繰り返す。 - 前記工程(a)における往方向の走行長さと、前記工程(b)における復方向の走行長さが等しく、
前記工程(a)における復方向の走行長さと、前記工程(b)における往方向の走行長さが等しいことを特徴とする請求項1記載のワイヤソーによるワーク切断方法。 - 前記工程(a)における往方向の走行長さに対する前記工程(a)における復方向の走行長さの比が0.7以上であることを特徴とする請求項2に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。
- 1つのワークを切断する際に、少なくとも2回のサイクル走行を行うようにワイヤソーの線速、往方向及び復方向の走行長さ、ワーク送り速度を設定することを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。
- 芯線の周囲に砥粒を固着したワイヤソーと、
一定間隔で設けられた複数の溝を有する複数本のガイドローラと、
前記溝内に前記ワイヤソーを巻き掛けることによって前記複数本のガイドローラの間に形成されたワイヤソー列と、
前記ワイヤソーを往方向と復方向に往復走行させるワイヤソー走行手段と、
ワークを保持し、ワーク送り速度を制御しながら前記ワイヤソー列に押し当てる方向に移動可能なワーク移動手段と、を備えたワイヤソー切断装置において、
前記ワイヤソー走行手段は、下記工程(a),(b)を繰り返すサイクル走行を実行する機能を備えたことを特徴とするワイヤソー切断装置。
(a)往方向の走行長さより復方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が第1基準位置から出発し、第2基準位置に到達するまで繰り返す。
(b)復方向の走行長さより往方向の走行長さが小さくなるようなワイヤソーの往復運動を、ワイヤソー上の基準点が前記第2基準位置から出発し、前記第1基準位置に到達するまで繰り返す。 - 前記工程(a)における往方向の走行長さと、前記工程(b)における復方向の走行長さが等しく、
前記工程(a)における復方向の走行長さと、前記工程(b)における往方向の走行長さが等しいことを特徴とする請求項5記載のワイヤソー切断装置。 - 前記工程(a)における往方向の走行長さに対する前記工程(a)における復方向の走行長さの比が0.7以上であることを特徴とする請求項6に記載のワイヤソー切断装置。
- 1つのワークを切断する際に、少なくとも2回のサイクル走行を行うようにワイヤソーの線速、往方向及び復方向の走行長さ、ワーク送り速度が設定されていることを特徴とする請求項5から7のいずれかの項に記載のワイヤソー切断装置。
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