JP2012157908A - 硬脆性材料のスライス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハの反りを抑制しながら、硬脆性材料のスライス時間を短縮可能な硬脆性材料のスライス方法を提供する。
【解決手段】スライス初期では、第１の固定砥粒による硬脆性材料の切断が進行し、これに伴い、電着固定砥粒ワイヤの走行モータの負荷電流が徐々に低下し、電着固定砥粒ワイヤに撓みが生じてくる。しかしながら、第１の固定砥粒の粒度が第２の固定砥粒の粒度に達した時、鋭角な角部を有した未使用の第２の固定砥粒が、硬脆性材料の切断溝の底部に当接し、それ以降、切断溝の底部の主な研削は第２の固定砥粒が引き継ぐ。これにより、走行モータの負荷電流の低下が徐々に回復し、撓みが徐々に減少する。その結果、一定の押し付け速度のままで硬脆性材料をスライス可能となる。よって、ウェーハの反りを抑制しながら、硬脆性材料のスライス時間を短縮できる。
【選択図】図１

Description

この発明は、硬脆性材料のスライス方法、詳しくはワイヤソーを用いて、例えばサファイアなどの脆性材料をスライスする際に好適な電着固定砥粒ワイヤによる硬脆性材料のスライス方法に関する。

今日、ワイヤソーによるシリコンインゴットのスライスは、複数本のグローブローラ間を走行しているワイヤ列に、遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、インゴットを押し付ける遊離砥粒方式のスライス方法が主流である。具体的には、ワイヤによりスラリー中の遊離砥粒がインゴットの切断溝の底部に擦り付けられ、遊離砥粒の研削作用により、この底部が徐々に削り取られることでスライスが進行する。
ところが、この遊離砥粒方式では、移動自在な遊離砥粒がワイヤと切断溝の底部との間に介在されなければ、この底部は削り取られない。そのため、硬脆性材料が、例えば高硬度で加工が困難なサファイアまたはＳｉＣなどの硬脆性材料の場合には、シリコンインゴットのときに比べて加工レートが大幅に低下し、スライス時間が長くなってウェーハの生産性が低下していた。

そこで、近年、遊離砥粒方式のスライス方法に比べて、カーフロスは大きいものの高い切断レートが得られる固定砥粒ワイヤを用いたスライス方法が開発されている。特に、ダイヤモンド砥粒をワイヤ基材の外周面に分散させた電着固定ダイヤモンドワイヤの場合には、硬脆性材料からなるインゴットのスライスに好適である。
しかしながら、従前の電着固定ダイヤモンドワイヤは、ワイヤ基材が断面円形で、ワイヤ基材の外周面の全域にダイヤモンド砥粒が略均一に分散されていた。そのため、スライス中、切断溝に溜まったチップ（切断屑）を掻き出す空間（チップポケット）を確保できず、徐々にチップが切断溝のスラリー中に溜まり、その分、固定砥粒によるインゴットの切断効率が低下していた。

そこで、これを解消する従来技術として、例えば特許文献１〜特許文献３に記載されたものが知られている。
特許文献１に記載された従来技術は、素線の第１のメッキ層に導電性螺旋部と絶縁性螺旋部とからなる２条の螺旋部が形成され、導電性螺旋部に第２のメッキ層およびダイヤモンド砥粒が電着されたダイヤモンド電着ワイヤ工具を用いたインゴットのスライス方法である。この構成により、ワイヤ外周に螺旋形状のチップポケットが形成され、インゴットの切断溝に溜まったチップの掻き出し効率を高めることができる。
また、特許文献２に記載された従来技術は、螺旋状にねじれた形状のワイヤを使用して行われるインゴットの切断方法である。この構成により、ワイヤの外周にスラリーを保持可能な凹部（チップポケット）が形成され、スラリー保持力が高まってインゴットの切断効率が高まる。しかも、切断溝からのチップの掻き出し効率も高めることができる。

特許文献３に記載された従来技術は、複数の素線を縒り合わせた芯線の表面に、砥粒を一様に電着した脆性材料切断用ワイヤ工具を用いて行うインゴットの切断方法である。複数の素線を縒り合わせることで、加工部への加工液の十分な供給が可能で、製造が容易で、材料切断時の加工能率および耐久性に優れたワイヤ工具が得られる。しかも、芯線として縒り線を採用したため、ワイヤ工具の表面にチップポケットである谷部が形成される。その結果、加工部への加工液の流入が助長され、切屑の排出が速やかに行われ、砥粒の目詰まりを原因としたインゴットの切断性能の劣化を防止することができる。

特開平７−９６４５４号公報 特開平１１−１０５１４号公報 特開平１１−２７７３９８号公報

このように、特許文献１〜特許文献３に記載された従来のワイヤを使用したインゴット切断方法では、ワイヤの外周面にダイヤモンド砥粒を螺旋状に電着するか（特許文献１）、１本のワイヤをねじるか（特許文献２）、２本の素線を縒り合わせる（特許文献３）ことで、ワイヤの外周にチップポケットを形成し、インゴットの切断溝からのチップの掻き出し効率を高めていた。
しかしながら、これらの従来のワイヤにあっては、何れもワイヤの外周面に同一粒度の固定砥粒が固定されていた。そのため、インゴットのスライス時には、インゴットの切断溝の底部に擦り付けられた全ての固定砥粒が略均等に磨滅してしまい、固定砥粒の切れ味およびインゴットの切断効率を回復させることはできなかった。その結果、インゴットのスライスに長時間を要していた。しかも、固定砥粒の切れ味が低下することで、ワイヤに撓みが発生し易くなり、その結果、スライスされたウェーハの反りが大きくなっていた。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒を線状に配列した第１の線状電着部と、第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒を線状に配列した第２の線状電着部とを離間して形成した固定砥粒ワイヤを用いてインゴットを切断すれば、上述した課題を全て解消できることを知見した。しかも、スライス中、ワイヤ用の走行モータの負荷電流、負荷電圧、ワイヤの撓みの少なくとも１つの変動を検知し、これをワイヤの走行装置にフィードバックすれば、さらに高い効率でインゴットをスライス可能なことを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、ウェーハの反りを抑制しながら、硬脆性材料のスライス時間を短縮することができる硬脆性材料のスライス方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、ワイヤ基材の外周面に固定砥粒が電着された電着固定砥粒ワイヤを複数本のグルーブローラ間に巻き掛けてワイヤ列を形成し、該ワイヤ列を走行モータにより走行させながら、前記ワイヤ列に硬脆性材料を押し付け手段により押し付けることで、前記硬脆性材料から多数枚のウェーハをスライスする硬脆性材料のスライス方法において、前記電着固定砥粒ワイヤは、前記ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒が線状に電着された第１の線状電着部と、該第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒が線状に電着された第２の線状電着部とが離間して形成されたものである硬脆性材料のスライス方法である。

請求項２に記載の発明は、前記硬脆性材料のスライス中、前記走行モータの負荷電流と、該走行モータの負荷電圧と、前記電着固定砥粒ワイヤの撓みとのうち、少なくとも１つを検出し、前記負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値、前記負荷電圧の検出値が目標負荷電圧許容値、前記撓みの検出値が目標撓み許容量となるように、前記押し付け手段による前記硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度をフィードバック制御する請求項１に記載の硬脆性材料のスライス方法である。

請求項１に記載の発明によれば、硬脆性材料のスライス初期では、粒度が大きい第１の固定砥粒による硬脆性材料の切断が進行し、第１の固定砥粒は、その鋭角な角部が徐々に欠落して磨滅する。これに伴い、電着固定砥粒ワイヤの走行モータの負荷電流および負荷電圧が徐々に低下し、電着固定砥粒ワイヤに撓みが生じてくる。しかしながら、第１の固定砥粒の粒度が第２の固定砥粒の粒度に達した時、鋭角な角部を有した未使用の第２の固定砥粒が、硬脆性材料の切断溝の底部に当接し、それ以降、切断溝の底部の主な研削は第２の固定砥粒が引き継ぐことになる。これにより、走行モータの負荷電流および負荷電圧の低下が徐々に回復し、撓みが徐々に減少して行く。その結果、同一粒度の固定砥粒がワイヤ基材に電着されたワイヤを使用する従来法の場合のように、固定砥粒の磨滅に伴いワイヤへの硬脆性材料の押し付け速度（フィード速度）を大きく低下させる必要がなく、一定の押し付け速度のままで硬脆性材料をスライスすることが可能となる。よって、ウェーハの反りを抑制しながら、硬脆性材料のスライス時間を短縮することができる。
また、電着固定砥粒ワイヤとして、ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒を線状に配列した第１の線状電着部と、第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒を線状に配列した第２の線状電着部とを離間状態でそれぞれ形成したものを使用して硬脆性材料をスライスするため、このスライス中、両線状電着部の間にチップポケットが形成され、硬脆性材料の切断溝からのチップの掻き出し効率を高めることができる。

特に、請求項２に記載の発明によれば、硬脆性材料のスライス中、走行モータの負荷電流と、走行モータの負荷電圧と、電着固定砥粒ワイヤの撓みとのうち、少なくとも１つを常時または適時検出し、負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値、負荷電圧の検出値が目標負荷電圧許容値、撓みの検出値が目標撓み許容量となるように、押し付け手段による硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度をフィードバック制御する。これにより、より高精度にウェーハの反りを抑制しながら、さらに高い効率でインゴットをスライスすることができる。

この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法で用いられるワイヤソーの斜視図である。 この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法で使用される電着固定砥粒ワイヤを示す要部拡大正面図である。 この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法による硬脆性材料のスライス開始状態を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法による硬脆性材料のスライス途中状態を示す要部拡大断面図である。 この発明の実施例２に係る硬脆性材料のスライス方法で用いられるワイヤソーの斜視図である。 この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法において、電着固定砥粒ワイヤの走行モータの負荷電流に基づく硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度制御のフローシートである。 この発明の実施例１に係る硬脆性材料のスライス方法において、電着固定砥粒ワイヤの撓み量に基づく硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度制御のフローシートである。

この発明は、ワイヤ基材の外周面に固定砥粒が電着された電着固定砥粒ワイヤを複数本のグルーブローラ間に巻き掛けてワイヤ列を形成し、該ワイヤ列を走行モータにより走行させながら、前記ワイヤ列に硬脆性材料を押し付け手段により押し付けることで、前記硬脆性材料から多数枚のウェーハをスライスする硬脆性材料のスライス方法において、前記電着固定砥粒ワイヤは、前記ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒が線状に電着された第１の線状電着部と、該第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒が線状に電着された第２の線状電着部とが離間して形成された硬脆性材料のスライス方法である。特に、この発明は、前記硬脆性材料のスライス中、前記走行モータの負荷電流と、該走行モータの負荷電圧と、前記電着固定砥粒ワイヤの撓みとのうち、少なくとも１つを検出し、前記負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値、前記負荷電圧の検出値が目標負荷電圧許容値、前記撓みの検出値が目標撓み許容量となるように、前記押し付け手段による前記硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度をフィードバック制御するようにした方が望ましい。

この発明によれば、硬脆性材料のスライス初期では、粒度が大きい第１の固定砥粒による硬脆性材料の切断が進行し、第１の固定砥粒は、その鋭角な角部が徐々に欠落して磨滅する。これに伴い、電着固定砥粒ワイヤの走行モータの負荷電流および負荷電圧が徐々に低下し、電着固定砥粒ワイヤに撓みが生じてくる。しかしながら、第１の固定砥粒が第２の固定砥粒のサイズまで磨滅した時、未使用の第２の固定砥粒が硬脆性材料の切断溝の底部に当接し、それ以降、切断溝の底部の主な研削は第２の固定砥粒に引き継がれる。その結果、走行モータの負荷電流および負荷電圧が徐々に上昇し、ワイヤの撓みが徐々に小さくなる。これにより、硬脆性材料を一定の押し付け速度で電着固定砥粒ワイヤに押し付けたままで、硬脆性材料をスライスすることが可能となる。よって、ウェーハの反りを抑制しつつ、硬脆性材料のスライス時間の短縮が図れる。
しかも、上述したフィードバック制御を採用した場合には、硬脆性材料のスライス中、走行モータの負荷電流と、走行モータの負荷電圧と、電着固定砥粒ワイヤの撓みとのうち、少なくとも１つを常時または適時検出し、負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値、負荷電圧の検出値が目標負荷電圧許容値、撓みの検出値が目標撓み許容量となるように、押し付け手段による硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度をフィードバック制御する。これにより、より高精度にウェーハの反りを抑制しながら、さらに高い効率でインゴットをスライスすることができる。

電着固定砥粒ワイヤとは、ワイヤ基材の外周面に砥粒が電着されたものである。その製造方法としては、例えば、金属メッキされたワイヤ基材の表面を合成樹脂により被覆してコーティング膜を形成し、その後、このコーティング膜に、第１の電着溝と第２の電着溝とを離間状態で形成する。次に、第１の電着溝に、溝全長にわたり第１の固定砥粒を電着し、ワイヤ基材に第１の線状電着部を形成する。また、第２の電着溝には、溝全長にわたり第２の固定砥粒を電着して、第１の線状電着部から離間した第２の線状電着部を形成することで、電着固定砥粒ワイヤが得られる。
また、硬脆性材料のスライス中は、第１の線状電着部と第２の線状電着部との間にチップポケットが形成されるため、硬脆性材料の切断溝からのチップの掻き出し効率を高めることができる。

硬脆性材料としては、例えば、サファイアまたはＳｉＣなどを採用することができる。
電着固定砥粒ワイヤを使用可能なワイヤソーとしては、例えば２本〜４本のグルーブローラを有し、硬脆性材料を下降させて硬脆性材料をワイヤ列に押し付ける方式のもの、硬脆性材料を上昇させて硬脆性材料をワイヤ列に押し付ける方式のものなどを採用することができる。
硬脆性材料のスライス時にワイヤ列に供給される加工液としては、シリカ粒などの遊離砥粒を含有しない純水（超純水）などを採用することができる。もちろん、遊離砥粒を含むスラリーでもよい。

ワイヤ基材としては、例えばピアノ線などの鋼線、タングステン線、モリブデン線などを採用することができる。
ワイヤ基材の直径は５０〜５００μｍである。５０μｍ未満では電着固定砥粒ワイヤが断線し易くなる。また、５００μｍを超えればカーフロスが増大し、１本の硬脆性材料からスライスされるウェーハの枚数が減少する。好ましいワイヤ基材の直径は７０〜４００μｍである。この範囲であれば、電着固定砥粒ワイヤを断線させることなく、効率よく脆性材料からのウェーハの採取が可能となる。
第１の線状電着部と第２の線状電着部との各形状（ワイヤ基材上での外観形状）は、例えば螺旋状、ワイヤ基材の長さ方向へ長い直線状、ワイヤ基材の長さ方向に直交したリング形状などを採用することができる。また、第１の線状電着部の形状と第２の線状電着部の形状とは、同一形状でも異なる形状でもよい。

この発明では、第１の線状電着部と第２の線状電着部とを、互いに平行状態を保って、ワイヤ基材の外周面にそれぞれ螺旋状に形成させた方が望ましい。これにより、ワイヤの全外周（３６０°）に砥粒を電着することができ、切断中のワイヤのねじれに伴う切断屑の吐き出し効率が高くなる。この場合、第１の線状電着部と第２の線状電着部との離間距離は９０〜５００μｍである。９０μｍ未満では、砥粒間の距離が小さすぎて砥粒をワイヤ基材に電着させるスパイラル加工が困難になるとともに、チップポケットのサイズが小さくなって切断屑の吐き出し効率が低下する。また、５００μｍを超えれば、単位長さ当たりの砥粒の絶対数が少なくなり、切断効率が低下する。両線状電着部の好ましい離間距離は１８５〜２１０μｍである。この範囲であれば、切断屑の吐き出し効率および切削効率が高く、かつスパイラル加工も容易になるという工業的なメリットが得られる。

第１の線状電着部と第２の線状電着部との各形成本数は、１本または２本以上でもよい。
ワイヤ基材の外周面には、第１の線状電着部および第２の線状電着部の他にも、固定砥粒の粒度が両線状電着部のものと異なる別（第３、第４…）の線状電着部を形成してもよい。
第１の固定砥粒の素材および第２の固定砥粒の素材としては、ダイヤモンド、シリカ、ＳｉＣ、アルミナ、ジルコニアなどを採用することができる。特にダイヤモンドが望ましい。第１の固定砥粒と第２の固定砥粒とは同一の素材でも、異なる素材でもよい。

この発明の電着固定砥粒ワイヤでは、第１の固定砥粒の粒度を３０〜４０μｍとし、第２の固定砥粒の粒度を５〜１０μｍとした方が望ましい。第１の砥粒の粒度が３０μｍ未満では、砥粒のサイズが小さいため、硬脆性材料の初期の切削効率が下がる。また、４０μｍを超えれば、砥粒のサイズが大きくなるため、硬脆性材料へのダメージが増加し、硬脆性材料の加工歪層が厚くなるとともに、カーフロスが増大する。第２の砥粒の粒度が５μｍ未満では、砥粒のサイズが小さいため、第１砥粒が摩滅したあとの硬脆性材料の切削効率が著しく下がる。また、１０μｍを超えれば、砥粒のサイズが大きくなるため、第１砥粒の切削能力の高い状態で第２の砥粒が露出する。これにより、切削効率は高いものの、第１の固定砥粒の磨滅および第２の固定砥粒の摩滅がともに進行するため、ワイヤの寿命が短くなる。

フィードバック制御において、検出部により検出されるのは、走行モータの負荷電流、走行モータの負荷電圧、電着固定砥粒ワイヤの撓みのうち、何れか１つまたは選出された２つもしくはこれらの全てでもよい。
走行モータの負荷電流の検出には、電流測定装置（電流計）を用いることができる。また、走行モータの負荷電圧の検出には、電圧測定装置（電圧計）を用いることができる。さらに、電着固定砥粒ワイヤの撓みの検出には、テンションゲージなどの各種のワイヤ張力検出装置を用いることができる。
フィードバック制御では、制御部において、上記各種の検出部からの出力信号（検出信号）と、目標値（目標負荷電流許容値、目標負荷電圧許容値、目標撓み許容量）とを比較し、両者の差（偏差信号）を制御対象である押し付け手段（具体的にはその駆動モータ）に、必要な物理量に変換して出力する。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、硬脆性材料の一種であるサファイアインゴットのスライス方法を例とする。

図１において、１０はこの発明の実施例１に係る電着固定砥粒ワイヤ１１が使用されたワイヤソーで、サファイアインゴットからブロック切断され、円筒研削された結晶ブロックＩを硬脆性材料とし、結晶ブロックＩから多数枚のサファイアウェーハをスライスする装置である。
具体的には、ワイヤソー１０は、正面視して三角形状に配置された３本のワイヤソー用グルーブローラ（以下、グルーブローラ）１２Ａ〜１２Ｃを備えている。このうち、上方配置されたグルーブローラ１２Ｃが駆動ローラで、これらのグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間には、１本の電着固定砥粒ワイヤ１１が互いに平行となるように一定のピッチで巻き掛けられている。これにより、グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間にワイヤ列１３が現出する。

なお、図１において、１４は純水供給ノズル、１５は結晶ブロックＩの固定ベッド、３０は固定ベッド１５が固定される昇降台、３１は昇降台３０の元部が固定される垂直テーブル、Ｍ１は垂直テーブル１７を上下動させる押し付けモータ、Ｍ２はグルーブローラ１２Ｃを回転させるメインモータ(走行モータ)である。３２は垂直テーブル３１および押し付けモータＭ１を有し、かつ結晶ブロックＩを上昇させてワイヤ列１３へ押し付ける押し付け手段である。

図２に示すように、電着固定砥粒ワイヤ１１は、直径１８０μｍの鋼製のワイヤ基材１６の表面に、粒度３０〜４０μｍのダイヤモンドからなる第１の固定砥粒１７と、粒度５〜１０μｍのダイヤモンドからなる第２の固定砥粒１８とを、間隔ｄ（１８５〜２１０μｍ）を保持して二重螺旋状に電着させ、第１の線状電着部２０と第２の線状電着部２２とを形成したものである。次に、電着固定砥粒ワイヤ１１の製造方法を具体的に説明する。

ニッケルがメッキされたピアノ線からなるワイヤ基材１６を用意し、ワイヤ基材１６の外周面に合成樹脂（フッ素樹脂）を被覆し、厚さ１０μｍのコーティング膜を形成する。その後、スパイラル加工機を用いてコーティング膜に幅６０μｍの螺旋状の第１の電着溝１９を１本形成する。次に、第１の電着溝１９の全長にわたって第１の固定砥粒１７を電着メッキする。具体的には、公知のニッケルメッキ装置によってピアノ線の表面をニッケルメッキし、そのメッキされた表面を非導電性物質である合成樹脂（ここではフッ素樹脂）により被覆する。次に、電着固定砥粒ワイヤ１１の外周面に導電性の部分をスパイラル状に形成させるため、公知のスパイラル加工機を用いて上記合成樹脂の皮膜をスパイラル状に除去し、露出したスパイラル状の導電性部位（ニッケル）へ所定の粒度のダイヤモンド砥粒をニッケルメッキ（電着）する。これにより、ワイヤ基材１６の外周面に第１の線状電着部２０が形成される。

その後、再びスパイラル加工機を使用し、第１の電着溝１９に対してワイヤ基材１６の周方向へ１８０°ずらしたコーティング膜の位置に、第１の電着溝１９と平行な第２の電着溝２１を螺旋状に形成する。すなわち、ここでは螺旋状の第１の電着溝１９のピッチ間に第２の電着溝２１を配置し、第１の電着溝１９と第２の電着溝２１との各ねじり角度を同一とする。その後、第２の電着溝２１の全長にわたって第２の固定砥粒１８を電着メッキする。具体的には、第１の固定砥粒１７に対してワイヤ基材１６の周方向へ９０度ずらした位置に、電着固定砥粒ワイヤ１１の外周面に導電性の部分をスパイラル状に形成させるため、公知のスパイラル加工機を用いて上記合成樹脂の皮膜をスパイラル状に除去し、露出したスパイラル状の導電性部位に、所定の粒度のダイヤモンド砥粒をニッケルメッキする。これにより、ワイヤ基材１６の外周面に第２の線状電着部２２が形成される。こうして、砥粒の粒度が異なる二重螺旋状の線状電着部２０，２２を有した電着固定砥粒ワイヤ１１が製造される。

次に、図１、図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して、電着固定砥粒ワイヤ１１を使用した実施例１の結晶ブロックＩのスライス方法を説明する。
結晶ブロックＩのスライス時、電着固定砥粒ワイヤ１１は、繰出し装置のボビンから導出され、供給側のガイドローラを介して、各グルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃを走行後、導出側のガイドローラを介して、巻取り装置のボビンに巻き取られる。ワイヤ列１３は、３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間でメインモータＭ２により一方向走行され、ワイヤ列１３のうち、下側に配置された２本のグルーブローラ１２Ａ，１２Ｂの中間部分が、結晶ブロックＩの切断位置となっている。この切断位置の一側部の上方には、純水をワイヤ列１３上に連続供給する純水供給ノズル１４が設けられている。純水供給ノズル１４から１０リットル／ｍｉｎの純水をワイヤ列１３に供給しながら、１ｍ／ｍｉｎで一方向走行中のワイヤ列１３に、下方から結晶ブロックＩを１．０ｍｍ／ｍｉｎで押し付け、結晶ブロックＩが多数枚のサファイアウェーハにスライスされる。

結晶ブロックＩのスライス時、第１の線状電着部２０と第２の線状電着部２２との間にチップポケットが形成される。これにより、結晶ブロックＩの切断溝Ｉａからのチップの高い掻き出し効率を確保することができる。
しかも、結晶ブロックＩのスライス初期では、粒度が大きい第１の固定砥粒１７による結晶ブロックＩのスライスが進行する（図３ａ）。すなわち、ワイヤ基材１６に固定された第１の固定砥粒１７が結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部に擦り付けられ、この底部を第１の固定砥粒１７の鋭角な角部が徐々に削り取り、結晶ブロックＩのスライスが進行する。これに伴い、スライスに利用された第１の固定砥粒１７の角部は徐々に欠落して行く。この結晶ブロックＩのスライス初期では、第１の固定砥粒１７の角部の欠落率が低いため、結晶ブロックＩの加工（研削）レートは高い。ところが、スライスが進行して行けば、第１の固定砥粒１７の角部の欠落率が高まり、角部が丸まった砥粒となる。そのため、第１の固定砥粒１７の切れ味が悪化し、結晶ブロックＩの切断効率は低下する。

しかしながら、第１の固定砥粒１７が磨滅してその粒度が第２の固定砥粒１８の粒度に達した時、鋭角な角部を有した第２の固定砥粒１８が、結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部に当接する（図３ｂ）。よって、それ以降は結晶ブロックＩの切断溝Ｉａの底部の主な研削を第２の固定砥粒１８が引き継ぎ、第１の固定砥粒１７の磨滅を原因に低下していた結晶ブロックＩの切断効率を回復することができる。しかも、その後は、角部が丸まった第１の固定砥粒１７と角部が鋭角な第２の固定砥粒１８とが協働して結晶ブロックＩを切断するため、切断効率が高い状態が長期間維持される。

次に、図４および図５、図６のフローシートを参照して、この発明の実施例２に係るサファイア（硬脆性材料）のスライス方法を説明する。
実施例２に係るサファイアのスライス方法の特徴は、結晶ブロックＩのスライス中、メインモータＭ２の負荷電流を電流計３３により常時検出し、かつ電着固定砥粒ワイヤ１１の撓みを、繰出し装置から繰り出された電着固定砥粒ワイヤ１１の導入側のガイドローラ３４ａに付設されたテンションゲージ３４により常時検出し、その後、負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値となり、ワイヤの撓みの検出量が目標撓み許容量となるように、制御部３５により、押し付け手段３２による結晶ブロックＩのワイヤ列１３への押し付け速度をフィードバック制御するものである。なお、電流計３３によりメインモータＭ２の負荷電流を検出せず、電圧計によりメインモータＭ２の負荷電圧を検出するように構成してもよい。
このフィードバック制御において、制御部３５では、電流計３３およびテンションゲージ３４からの各検出信号と、あらかじめ制御部３５のメモリに記憶された目標負荷電流許容値および目標撓み許容量とを比較部により比較し、その偏差信号に基づき、押し付け手段３２の押し付けモータＭ１に、調節部および操作部を経て必要量の速度変更指令が出力される。これにより、さらに高精度にウェーハの反りを抑制しながら、より短時間で結晶ブロックＩをスライスすることができる。

以下、図５のフローシートを参照して、メインモータＭ２の負荷電流からの検出信号に基づき、押し付け手段３２による結晶ブロックＩのワイヤ列１３への押し付け速度を制御する方法を説明する。
ワイヤソー１０の起動時、制御部３５は、モータ制御回路に制御信号を出力し、ワイヤ繰出し装置および巻取り装置のボビンを回転させ、メインモータＭ２の出力軸を所定速度で回転させる。これにより、駆動ローラであるグルーブローラ１２Ｃを介して、３本のグルーブローラ１２Ａ〜１２Ｃ間でワイヤ列１３が図１の矢印方向へ所定速度で回転する。
また、制御部３５は、あらかじめメモリに記憶された回転速度に基づく制御信号を出力し、押し付けモータＭ１を駆動する（ステップＳ１０１）。これにより、昇降台３０とともに垂直テーブル３１が所定速度で上昇し、一方向走行中のワイヤ列１３に、結晶ブロックＩが下方から押し付けられ、結晶ブロックＩが多数枚のウェーハにスライスされて行く。

その際、制御部３５では、電流計３３からの検出信号に基づき、メインモータＭ２の実測された負荷電流が、メモリに記憶された目標負荷電流許容値の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。実測値が許容範囲であればステップＳ１０１へ戻り、許容範囲を超えていればステップＳ１０３へ移行する。
ステップＳ１０３では、実測の負荷電流値が目標負荷電流許容値未満であるか否かが判断される。許容値未満であれば、比較部からの偏差信号に基づき、調節部および操作部を経て必要量の増速指令が押し付けモータＭ１へ出力される（ステップＳ１０５）。これにより、ワイヤ列１３への結晶ブロックＩの押し付け速度が高まり、メインモータＭ２の負荷電流が高まって結晶ブロックＩのスライス速度が速まる。また、実測の負荷電流値がこの許容値未満でなければ負荷電流が許容値を超えているため、比較部からの偏差信号に基づき、調節部および操作部を経て必要量の減速指令が押し付けモータＭ１へ出力される（ステップＳ１０４）。その結果、ワイヤ列１３への結晶ブロックＩの押し付け速度が低下し、メインモータＭ２の負荷電流が下がって結晶ブロックＩのスライス速度が遅くなる。

次に、図６のフローシートを参照して、テンションゲージ３４からの電着固定砥粒ワイヤ１１の撓みの検出信号に基づき、押し付け手段３２による結晶ブロックＩのワイヤ列１３への押し付け速度を制御する方法を説明する。
ワイヤソー１０の起動時、制御部３５は、あらかじめメモリに記憶された回転速度に基づく制御信号を出力し、押し付けモータＭ１を駆動する（ステップＳ２０１）。これにより、昇降台３０とともに垂直テーブル３１が所定速度で上昇し、一方向走行中のワイヤ列１３に、結晶ブロックＩが下方から押し付けられ、結晶ブロックＩが多数枚のウェーハにスライスされて行く。
その際、制御部３５では、電着固定砥粒ワイヤ１１の撓み量を検出するテンションゲージ３４からの検出信号に基づき、実測されたワイヤ１１の撓み量が、メモリに記憶された目標撓み許容量の範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２０２）。実測値が許容範囲であればステップＳ２０１へ戻り、許容範囲を超えていればステップＳ２０３へ移行する。

ステップＳ２０３では、実測の撓み量が目標撓み許容値未満であるか否かが判断される。許容値未満であれば、比較部からの偏差信号に基づき、調節部および操作部を経て必要量の減速指令が押し付けモータＭ１へ出力される（ステップＳ２０５）。これにより、ワイヤ列１３への結晶ブロックＩの押し付け速度が低下し、結晶ブロックＩのスライス速度がゆっくりとなり、ワイヤ１１の撓み量が大きくなって結晶ブロックＩのスライス速度が低下する。また、実測の撓み量がこの許容値未満でなければワイヤ１１の撓み量が許容値を超えているため、比較部からの偏差信号に基づき、調節部および操作部を経て必要量の増速指令が押し付けモータＭ１へ出力される（ステップＳ２０４）。これによりワイヤ列１３への結晶ブロックＩの押し付け速度が高まり、ワイヤ１１の撓みが抑制されて結晶ブロックＩのスライス速度が速まる。
また、第１の固定砥粒１７から第２の固定砥粒１８に結晶ブロックＩの切断が引き継がれる際、スライス中は常時、メインモータＭ２の負荷電流を検出して負荷制御するため、結晶ブロックＩの切削抵抗が生じても、一般の負荷制御に比べて、高精度にウェーハの反りを抑制しながら、高い効率で結晶ブロックＩをスライスすることができる。
その他の構成、作用および効果は実施例１と同じであるため、説明を省略する。

（試験例１、比較例１，２）
次に、表１を参照し、粒度が異なる第１の固定砥粒１７と第２の固定砥粒１８とを二重螺旋状に電着した実施例１の電着固定砥粒ワイヤ１１の方（試験例１）が、粒度３０〜４０μｍの固定砥粒が外周面の全域に分散された市販品の電着固定砥粒ワイヤ（比較例１，２）に比べて、サファイアからなる結晶ブロックＩのスライスの時間（加工時間）が短縮し、かつ得られたサファイアウェーハの反り（Ｗａｒp）も抑制されることを証明する。

なお、比較例１は、結晶ブロックＩのワイヤ列１３への押し付け速度（フィード速度；１１ｍｍ／ｈｏｕｒ）と、結晶ブロックＩのスライス時間（加工時間；４．５時間）とを、実施例１の場合と同一として結晶ブロックＩをスライスしたものである。また、比較例２は、前記市販品のワイヤを用いて実施例１と同一レベルのウェーハの反りを得るため、前記押し付け速度を９ｍｍ／ｈｏｕｒに変更し、前記スライス時間を５．５時間に変更したものである。

表１から明らかなように、試験例１（実施例１）の電着固定砥粒ワイヤ１１を用いれば、１１ｍｍ／ｈｏｕｒという高い押し付け速度で結晶ブロックＩをスライスしても、ウェーハの反りは１５〜２５μｍで、比較例１，２と同一かそれより抑えられることが判明した。

（試験例２、比較例３）
次に、表２を参照し、実施例２に則って押し付け手段３２による結晶ブロックＩのワイヤ列１３への押し付け速度をフィードバック制御したとき、実施例１の電着固定砥粒ワイヤ１１を使用した場合（試験例２）と、前記市販品のワイヤを使用した場合（比較例３）とで、ウェーハの反りおよび結晶ブロックＩのスライス時間に違いが生じるのかを調査した。
なお、電着固定砥粒ワイヤ１１の目標撓み許容量は最大２ｍｍ（０〜２ｍｍ）である。メインモータＭ２の目標負荷電流許容値は、モータに応じて適宜設定される。

表２から明らかなように、実施例２のフィードバック制御に則り、試験例２の電着固定砥粒ワイヤ１１または比較例３の市販品のワイヤを用いて結晶ブロックＩをスライスした際、得られたウェーハの反りが１０μｍ未満となるために要する結晶ブロックＩのスライス時間は、試験例２の電着固定砥粒ワイヤ１１の場合の方が、比較例３の市販品のワイヤでの場合の約半分に短縮することが分かった。

この発明は、例えばサファイアやＳｉＣなどの硬脆性材料のスライス方法として有用である。

１１ 電着固定砥粒ワイヤ、
１２Ａ〜１２Ｃ グルーブローラ、
１３ ワイヤ列、
１６ ワイヤ基材、
１７ 第１の固定砥粒、
１８ 第２の固定砥粒、
２０ 第１の線状電着部、
２２ 第２の線状電着部、
３２ 押し付け手段、
Ｍ２ メインモータ（走行モータ）、
Ｉ 結晶ブロック（硬脆性材料）。

Claims (2)

1. ワイヤ基材の外周面に固定砥粒が電着された電着固定砥粒ワイヤを複数本のグルーブローラ間に巻き掛けてワイヤ列を形成し、該ワイヤ列を走行モータにより走行させながら、前記ワイヤ列に硬脆性材料を押し付け手段により押し付けることで、前記硬脆性材料から多数枚のウェーハをスライスする硬脆性材料のスライス方法において、
   前記電着固定砥粒ワイヤは、前記ワイヤ基材の外周面に、第１の固定砥粒が線状に電着された第１の線状電着部と、該第１の固定砥粒より粒度が小さい第２の固定砥粒が線状に電着された第２の線状電着部とが離間して形成されたものである硬脆性材料のスライス方法。
2. 前記硬脆性材料のスライス中、前記走行モータの負荷電流と、該走行モータの負荷電圧と、前記電着固定砥粒ワイヤの撓みとのうち、少なくとも１つを検出し、
   前記負荷電流の検出値が目標負荷電流許容値、前記負荷電圧の検出値が目標負荷電圧許容値、前記撓みの検出値が目標撓み許容量となるように、前記押し付け手段による前記硬脆性材料のワイヤ列への押し付け速度をフィードバック制御する請求項１に記載の硬脆性材料のスライス方法。

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