JP2011189444A - ソーワイヤ製造装置およびソーワイヤ製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ソーワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔（ノズルの設置間隔に依存する間隔）の溝を電解加工により効率よく形成することができる電解加工装置および電解加工方法を提供する。
【解決手段】
プーリー１に掛け回されたワイヤＷＲの表面に、長さ方向に沿った所定間隔の溝を電解加工により形成するソーワイヤ製造装置１００であって、ワイヤが掛け回された領域においてワイヤを断続的に張架する、複数のワイヤ支持部１１と、隣接する２つのワイヤ支持部間に張架されたワイヤＷＲに向けて電解液を出射する、複数のノズル１２と、を有するワイヤ加工用のプーリー１、ワイヤＷＲと、当該ワイヤに向けて出射された電解液ＬＱとの間に電圧を与える電源２、および、ノズル１２から出射される前記電解液に出射圧を与えるポンプ３を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インゴット状の加工対象物からウェハを切り出すためのソーワイヤの製造技術に関し、ソーワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔（ノズルの設置間隔に依存する間隔）の溝を電解加工により効率よく形成することができる電解加工装置および電解加工方法に関する。

半導体インゴットからの半導体ウェハを切り出すために、ソーワイヤが使用される。この種のソーワイヤには、多数の溝が形成されている。ワイヤカットに際し、この溝がカット部への研磨材の導入を促進する。

図１５（Ａ）は、ソーワイヤの製造装置を示す説明図である（特許文献１等参照）。図１５（Ａ）では、ワイヤＷＲを送り出しボビンＢ１から送り出し、電解加工機９により当該ワイヤＷＲに研磨材導入用の溝を順次形成して、ソーワイヤＷＳＡＷを製造し、これをボビンＢ２に巻き取っている。
電解加工機９では、複数のノズルからフィルム状の電解液ＦＬＱをワイヤＷＲに向けて出射し、図１５（Ｂ）に示すようにフィルム状の電解液ＦＬＱとワイヤＷＲとの間に加工電圧Ｅを与えている。

図１５（Ａ）の電解加工機９では、ワイヤＷＲの「送り」は、時間的に断続して行われる。すなわち、ワイヤＷＲの「送り」は、ある回の電解加工がされているときは停止しており、加工が終了すると、ノズル９１が配置されている長さ分だけワイヤＷＲを送り出す。
以上のようにして、ワイヤＷＲには、図１５（Ｃ）に示すような溝が形成される。

特開２００９−１４８８７９号

しかし、図１５に示したような電解加工機９では、すでに述べたようにワイヤＷＲの「送り」が時間的に断続して行われるため、製造効率が極めて悪い。製造効率を高めようとすれば、ノズルを多数連接させなければならず、製造コストが高くなる。

本発明の目的は、ワイヤの表面に、長さ方向に沿って断続する溝を電解加工により効率よく形成することである。

本発明のソーワイヤ製造装置は（１）および（２）を要旨とする。
（１）
プーリーに掛け回されたワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔（ノズルの設置間隔に依存する間隔）の溝を電解加工により形成するソーワイヤ製造装置であって、
前記ワイヤが掛け回された領域において前記ワイヤを断続的に張架する、複数のワイヤ支持部と、
隣接する２つのワイヤ支持部間に張架されたワイヤに向けて電解液を出射する、複数のノズルと、
を有するワイヤ加工用の前記プーリー、
前記ワイヤと、当該ワイヤに向けて出射された前記電解液との間に電圧を与える電源、および、
前記ノズルから出射される前記電解液に出射圧を与えるポンプ、
を備えたことを特徴とするソーワイヤ製造装置。

（２）
前記プーリーの前段に前記ワイヤに捩じりを加えて前記プーリーに送り出す加捩装置を備えたことを特徴とする（１）に記載のソーワイヤ製造装置。

本発明のソーワイヤ製造方法は（３）および（４）を要旨とする。
（３）
プーリーに掛け回されたワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔（ノズルの設置間隔に依存する間隔）の溝を電解加工により形成するソーワイヤ製造方法であって、
前記ワイヤが掛け回された領域において前記ワイヤを断続的に張架し、当該張架されたワイヤに向けて電解液を出射し、
前記ワイヤと、当該ワイヤに向けて出射された前記電解液との間に電圧を与えるとともに、前記ノズルから出射される前記電解液に出射圧を与える、
ことを特徴とするソーワイヤ製造方法。

（４）
前記プーリーに掛け回されたワイヤに捩じりを加えることを特徴とする（３）に記載のソーワイヤ製造方法。

本発明によれば、プーリーを用いて電解加工をするので、ワイヤの表面に、長さ方向に沿って断続する溝を電解加工により効率よく（高速で）形成することができる。

本発明のソーワイヤ製造装置の基本構成を示す説明図である。 ソーワイヤ製造装置の実施形態を示す説明図である。 図２のソーワイヤ製造装置に使用されるノズルを示す図であり、（Ａ）はノズルの組み立てず、（Ｂ）は分解図、（Ｃ）はフィルム状の電解液を示す図である。 図３のノズルに代えて使用できるノズルを示す図であり、（Ａ）はノズルの組み立て図、（Ｂ）は分解図、（Ｃ）はフィルム状の電解液を示す図である。 ソーワイヤ製造装置の他の実施形態を示す説明図である。 図５のソーワイヤ製造装置に使用されるノズルを示す図であり、（Ａ）はノズルの組み立て図、（Ｂ）は分解図である。 図６のノズルから出射されるフィルム状の電解液を示す図である。 図６のノズルに代えて使用できるノズルを示す図であり、（Ａ）はノズルの組み立て図、（Ｂ）は分解図である。 図８のノズルから出射されるフィルム状の電解液を示す図である。 ソーワイヤ製造装置のさらに他の実施形態を示す説明図である。 プーリー１の内部に形成される電解液ＬＱのパスＰＴＨを示す図である。 本発明において、ワイヤに捩じりを加える装置を示す図である。 半導体インゴットを切断する様子を示す説明図である。 （Ａ）はワイヤをプーリーに掛け回す角を１８０°以下とした例を示す図、（Ｂ）はワイヤをプーリーに掛け回す角を１８０°以上とした例を示す図である。 （Ａ）は従来のソーワイヤの製造装置を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の製造装置の作用を示す図である。

以下の本発明の実施形態の説明において、便宜上、プーリー，ノズル等の形状や構造は、実際のソーワイヤ製造装置におけるものとは異なって示すが、このような記述により本発明が限定されることはない。

図１は本発明のソーワイヤ製造装置の基本構成を示す説明図である。図１において、ソーワイヤ製造装置１００は、以下に述べるようにプーリー１に掛け回されたワイヤＷＲの表面に、電解加工により、所定間隔の溝を長さ方向に沿って形成することができる。また、図１において、ワイヤＷＲは送り出しボビンＢ１に巻回されており、送り出されたワイヤＷＲは、プーリー１において加工された後、巻き取りボビンＢ２に巻き取られる。

図２に示すソーワイヤ製造装置１００は、ワイヤ加工用のプーリー１と、電解加工電極用の電源２と、ポンプ３とを備えている。
プーリー１は、複数のワイヤ支持部１１と、これと同数のノズル１２を周面に有している。ワイヤ支持部１１の周側にはワイヤ溝Ｇが形成されている。プーリー１は、モータにより定速駆動され、ワイヤＷＲは、プーリー１に掛け回された領域において電解加工される。

本実施形態では、プーリー１の本体は、金属、合成樹脂により構成できるし、これらを複合して構成することもできる。ただし、電解液ＬＱとワイヤＷＲは、電源２による配線を除き絶縁状態になければならない。
隣接する２つのワイヤ支持部１１，１１は、ワイヤＷＲが掛け回された領域においてワイヤＷＲを断続的に張架する。「ワイヤＷＲが掛け回された領域」が、プーリー１の中心角のθ〔ｒａｄ〕に対応する場合には、当該「領域」の長さはθ×Ｒ〔ｒａｄ〕となる。本実施形態ではθ＝πとしてあるが、θはπよりも小さくすることもできるし、大きくすることもできる。

ノズル１２は、本実施形態ではプーリー１の軸方向に長い出射口を有している。各ノズル１２は、隣接する２つのワイヤ支持部１１，１１の間に形成される。ノズル１２の個数をＮ個とすると、ノズル１２の間隔は、２π×Ｒ／Ｎである。
ノズル１２は、隣接する２つのワイヤ支持部１１，１１間に張架されたワイヤＷＲに向けて電解液ＦＬＱを出射するように構成される。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、図２のプーリー１のノズル１２は、幅が出射口ＯＵＴに向けて平行な流路ＦＰとなる切り欠きを有する薄状体（薄板，シート等）と、この薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成される。

すなわち、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、ノズル１２は、挟持材１２１と、薄板材１２２と、挟持材１２３とを結合（積層）することより構成されている。薄板材１２２は、流路ＦＰとなる形状の切り欠きを有している。また、挟持材１２１，１２３は、薄板材１２２の両面側に設けられる。挟持材１２１、薄板材１２２、挟持材１２３には、液溜を形成するための孔ｈ１，ｈ２，ｈ３が形成されている。なお、挟持材１２１，１２３の両側には保持材１２４，１２５が設けられている。保持部材１２４，１２５には、電解液供給用の孔ＨＬが形成されている。

挟持材１２１，１２３と、薄板材１２２と、挟持材１２３、保持材１２４，１２５は、それぞれ、導電性材料により構成できるし、絶縁材料により構成することもできる。ただし、電解液ＬＱとワイヤＷＲとを、電源２からの配線を除き絶縁状態に保つことができように、挟持材１２１，１２３と、薄板材１２２と、挟持材１２３、保持材１２４，１２５の材料を選択する必要がある。
本実施形態では、ノズル１２からはフラットなフィルム状の電解液が出射され、ワイヤＷＲに溝が形成される。

図３に示したノズル１２に代えて、図４に示したノズル１２を使用することができる。すなわち、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ノズル１２は、流路ＦＰが出射口ＯＵＴに向かって開くように形成されている。これにより、図４（Ｃ）に示すように、フィルム状の電解液ＦＬＱは、出射口ＯＵＴから離れるにつれて次第に薄くなる。したがって、このノズル１２を使用した場合には、ワイヤＷＲに形成する溝を微細に形成できる。
本実施形態でも、ノズル１２からはフラットなフィルム状の電解液が出射され、ワイヤＷＲに溝が形成される。

図５に示すソーワイヤ製造装置１００は、図２に示したソーワイヤ製造装置１００と基本的には同じである。ただし、プーリー１に形成されたノズル１２の出射口が、図２ではプーリー１の回転軸に平行であったが、図５では垂直である。

図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ノズル１２は、幅が出射口に向けて先窄みの流路ＦＰとなる切り欠きを有する薄状体（薄板，シート等）と、この薄状体の両面側に設けた挟持材とを結合することにより形成される。
すなわち、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ノズル１２は、挟持材１２１と、薄板材１２２と、挟持材１２３とを結合（積層）することより構成されている。薄板材１２２は、流路ＦＰとなる形状の切り欠きを有している。また、挟持材１２１，１２３は、薄板材１２２の両面側に設けられる。挟持材１２１、薄板材１２２、挟持材１２３には、液溜を形成するための孔ｈ１，ｈ２，ｈ３が形成されている。なお、挟持材１２１，１２３の両側には保持材１２４，１２５が設けられている。保持部材１２４，１２５には、電解液供給用の孔ＨＬが形成されている。

図６（Ｂ）に示すように、ノズル１２は、出射口ＯＵＴの近傍において、流路ＦＰの厚みを形づくる両面が平行であり、流路ＦＰの幅を形づくる両端面が出射口ＯＵＴに向かって窄むように形成されている。

図６（Ａ），（Ｂ）のノズル１２では、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、出射されるフィルム状の電解液ＦＬＱは、出射直後から幅狭になり始め、ノズル１２からの距離Ｌ１の点で最も幅狭となる。そして、この後、フィルム状の電解液ＦＬＱは面の角度を９０°変化させて徐々に幅を広げる。
図６（Ａ），（Ｂ）のノズル１２の構成要素は、プーリー１の面に平行なので、作成が容易である。

図６（Ａ），（Ｂ）に示したノズル１２に代えて、図８（Ａ），（Ｂ）に示したノズル１２を使用することができる。図６（Ａ），（Ｂ）に示したノズル１２は、流路ＦＰが出射口ＯＵＴに向かって先窄みとなるように構成したが、図８（Ａ），（Ｂ）に示したノズル１２は、流路ＦＰが出射口ＯＵＴに向かって開くように形成されている。図８（Ａ），（Ｂ）に示したノズル１２から出射されるフィルム状の電解液ＦＬＱも、図９（Ａ）の正面図、図９の（Ｂ）側面図に示すように出射直後から幅広となり、表面張力により最大幅広の状態を経て幅狭に向かい、ノズル１２からの距離Ｌ１の点で最も幅狭となる。そして、この後、フィルム状の電解液ＦＬＱは面の角度を９０°変化させて徐々に幅を広げる。

図８（Ａ），（Ｂ）のノズル１２の構成要素は、図６（Ａ），（Ｂ）のノズル１２と同様、プーリー１の面に平行なので、作成が容易である。

図１０に示すソーワイヤ製造装置１００、すでに説明したソーワイヤ製造装置１００とプーリー１の構造がやや異なる（図１０のソーワイヤ製造装置１００、説明の便宜上、上下を逆転して示してある）。すなわち、図１０のプーリー１では、ノズル１２の出射口が、プーリー１の径方向を向いている。ノズル１２として、図３，図４，図６，図８に示したものを使用することができるが、これらを使用する場合、ノズル１２の向きは、フィルム状の電解液ＦＬＱがワイヤＷＲを切断する向きに設置する必要がある。

図１１に、プーリー１の内部に形成される電解液ＬＱのパスＰＴＨを示す。プーリー１とノズル１２は、ノズル１２がプーリー１が周側に装着できるように構成されている。パスＰＴＨは各ノズル１２の電解液供給口で終端している。図示はしないが、パスＰＴＨの終端形部はノズル１２の電解液供給口に接続される構造とされる。

図１２は、ワイヤＷＲに捩りを加える例を示しており、（Ａ），（Ｂ）に示すように捩じりを加えることで、ワイヤＷＲには図１３に示すように、溝が螺旋状に形成される。これにより、半導体インゴット５の切断に際しては、より効率よく研磨剤ｑが切削箇所に導入される。

上記実施形態では、プーリー１にスリット状の出射口ＯＵＴを設けフィルム状の電解液ＦＬＱが出射されるようにしたが、本発明はこれに限定されず、プーリー１に円形状の出射口を設けライン状の電解液ＦＬＱが出射されるようしてもよい。

上記実施形態では、ワイヤＷＲをプーリー１に掛け回す角（ワイヤＷＲが掛け回されるプーリー１の周長に対応する）を１８０°としたが、図１４（Ａ）に示すように、当該掛け回す角を１８０°以下にすることもできるし、図１４（Ｂ）に示すように１８０°以上にすることもできる。

１ プーリー
２ 電源
３ ポンプ
５ 半導体インゴット
１１ ワイヤ支持部
１２ ノズル
１００ ソーワイヤ製造装置
１２１，１２３ 挟持材
１２２ 薄板材
１２４ 保持材
Ｂ１ 送り出しボビン
Ｂ２ 巻き取りボビン
Ｅ 加工電圧
ＦＬＱ フィルム状電解液
ＦＰ 流路
ｈ１，ｈ２，ｈ３ 孔
Ｇ ワイヤ溝
Ｌ１ 距離
ＯＵＴ 出射口
ｑ 研磨材

Claims (4)

1. プーリーに掛け回されたワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔の溝を電解加工により形成するソーワイヤ製造装置であって、
   前記ワイヤが掛け回された領域において前記ワイヤを断続的に張架する、複数のワイヤ支持部と、
   隣接する２つのワイヤ支持部間に張架されたワイヤに向けて電解液を出射する、複数のノズルと、
   を有するワイヤ加工用の前記プーリー、
   前記ワイヤと、当該ワイヤに向けて出射された前記電解液との間に電圧を与える電源、および、
   前記ノズルから出射される前記電解液に出射圧を与えるポンプ、
   を備えたことを特徴とするソーワイヤ製造装置。
2. 前記プーリーの前段に前記ワイヤに捩じりを加えて前記プーリーに送り出す加捩装置を備えたことを特徴とする請求項１に記載のソーワイヤ製造装置。
3. プーリーに掛け回されたワイヤの表面に、長さ方向に沿った所定間隔の溝を電解加工により形成するソーワイヤ製造方法であって、
   前記ワイヤが掛け回された領域において前記ワイヤを断続的に張架し、当該張架されたワイヤに向けて電解液を出射し、
   前記ワイヤと、当該ワイヤに向けて出射された前記電解液との間に電圧を与えるとともに、前記ノズルから出射される前記電解液に出射圧を与える、
   ことを特徴とするソーワイヤ製造方法。
4. 前記プーリーに掛け回されたワイヤに捩じりを加えることを特徴とする請求項３に記載のソーワイヤ製造方法。