JP2014087911A - ワイヤソーによるワーク切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハに割れや欠けが生じるおそれを防止することができるワイヤソーによるワーク切断方法を提供する。
【解決手段】複数の加工用ローラ１１間にワイヤ１２を複数回巻回させ、加工用ローラ１１の回転に伴ってその加工用ローラ１１間を走行するワイヤ１２により、支持台１４上に支持されたワーク１５を切断する。ワーク１５の切断終了側の外側面には接着剤より硬質の外側層１７を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体材料やセラミック等の脆性材料よりなるワークをワイヤソーによって切断するワーク切断方法に関するものである。

従来、この種のワイヤソーによるワーク切断方法としては、図８〜図１０に示すような方法が一般的である。
すなわち、複数の加工用ローラ２１間にワイヤ２２が複数回巻回され、加工用ローラ２１の回転に伴ってワイヤ２２が加工用ローラ２１間で走行される。鋼材よりなる取付板２３の下面には、ワイヤ２２によって切断可能な合成樹脂やカーボン等の材料からなる支持台２４が取り付けられ、その支持台２４の下面には、ワーク２５が接着剤２６を介して接着されている（図１０参照）。そして、ワイヤ２２が走行されながらワーク２５とワイヤ２２とが接近され、ワイヤ２２によりワーク２５が切断されて、ウェーハ１５１が形成される。

ところが、この場合、図９に示すように、ワイヤ２２がワーク２５に圧接されて加工用ローラ２１間で凹状になる。そして、図１０に示すように、ワーク２５の切断を終了する際に、ワーク２５の中央部付近ではワイヤ２２がワーク２５中に切り込み状態で残留するが、ワーク２５の両側部付近ではワイヤ２２がワーク２５の切断を終えてワーク２５より軟質の接着剤２６に切り込まれる。

そして、接着剤２６に対する切り込みは速めに進行するが、接着剤２６より硬質のワーク２５に対する切り込みはあまり進まず、そして、この状態でワイヤ２２の張力によってワーク２５の切り残し部分２５２が突然突き破られるように破断されることがある。

このため、その破断部分において割れや欠けが生じ、ウェーハを処理する後工程に悪影響を与えることになる。
一方、ワイヤソーによるワークの切断に際して、ワークの両端の余長部あるいはウェーハに割れや折れが生じることを防止するワーク切断方法としては、例えば特許文献１〜特許文献３に開示されるような方法が提案されている。

特許文献１に記載のワーク切断方法では、ワークの両端面に補強部材を接着した状態で、ワイヤによりワークの切断を行うようにしている。これにより、ワークの両端の余長部がワイヤの切り込みに伴う外側への力を受けても、割れや折れを生じるおそれが防止されるようになっている。

特許文献２に記載のワーク切断方法では、ワークの切断開始前に、ワークの切断終了側の面を共切り用ホルダを介してベースプレートに固定するとともに、ワークの切断開始側の面に切り込み用プレートを接着している。この状態で、切り込み用プレート側からワイヤによるワークの切断を開始し、切り込み用プレートの切断途中で切断動作を一旦停止して、切り込み用プレートの切断面を洗浄するとともに、その切断面に固定用プレートを接着する。その後、切り込み用プレートの切断途中からワークへの切断を再開して、ウェーハを形成している。このため、ワークの切断時に、ウェーハの切断開始側の端部が固定用プレートにより振れ止めされて、ウェーハに割れや折れが生じるおそれが防止されるようになっている。

特許文献３に記載のワーク切断方法では、ワークの切断に先立って、四角柱状の複数のワークの平坦な４つの側面同士を、それらの間に中間板材を挟んだ状態で接着剤により隙間なく接着して、ワーク連結体を形成する。そして、このワーク連結体をワイヤに対して長手方向と交差する方向に移動させ、ワイヤにより各ワークを中間板材とともに切断してウェーハを形成する。このため、ワークの切断時に、中間板材により各ワークの角部や端部への振動の伝達が抑えられて、ウェーハに割れや折れが生じるおそれが防止されるとしている。

特開平５−５０４２２号公報 特開２０１０−２６０１５８号公報 特開２０１１−２４９５２３号公報

ところが、これらの従来のワーク切断方法においては、いずれもワークは接着剤によってプレートに支持されるものである。よって、これらの特許文献１〜特許文献３に記載の従来方法においては、前述した図８〜図１０に示す従来の問題点、つまりウェーハに割れや欠けが発生するという問題を解消することはできなかった。

特に、特許文献２に記載の従来方法では、ワークの切断開始側の面に接着した切り込み用プレート側からワークの切断を開始した後、切り込み用プレートの切断途中で切断動作を一旦停止して、その切り込み用プレートの切断面の洗浄及びその切断面に対する固定用プレートの接着を行う必要がある。このため、切断途中での段取り作業が面倒であって、切断作業の能率低下を招くという問題があった。

さらに、特許文献３に記載の従来方法では、ワークの切断に先立って、四角柱状の複数のワークの平坦な４つの側面同士を、それらの間に中間板材を挟んだ状態で接着して、ワーク連結体を形成する必要がある。このため、ワークの切断開始前における段取り作業が面倒であって、切断作業の能率低下を招くという問題があった。加えて、この特許文献３においては、複数のワーク間に接着剤が介在されるため、各ワークにおいて割れや欠けが発生する結果となる可能性が高い。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ウェーハに割れや欠けが生じるおそれを防止することができるワイヤソーによるワーク切断方法を提供することにある。

上記の目的を達成するためのワイヤソーによる切断方法では、平行に配置された複数の加工用ローラ間にワイヤを架設し、そのワイヤを走行させながら、ワイヤによってワークを切断するワーク切断方法において、前記ワークをワーク支持台の一対の脚部間に接着剤を介して支持し、ワークの切断終了側の外側面には、前記接着剤より切断抵抗が高い材質の外側層を設けた状態でワークを切断する。

従って、この切断方法によれば、ワイヤがワークとの圧接によって湾曲したとしても、外側層の切削抵抗が高いために、切断終了時にワイヤの切断速度が速くなることを抑制できる。このため、ワイヤがワークの切断残り部分を突然突き破るようなことを防止でき、ウェーハに割れや欠けが生じるおそれを回避できる。

以上のように、このワーク切断方法によれば、ウェーハの基端部付近に割れや欠けが生じるおそれを防止することができるという効果を発揮する。

第１実施形態を示す正面図。 図１のワイヤソーにおいて支持台にワークを支持した状態を示す斜視図。 図１のワイヤソーにおいてワークの切断状態を示す構成図。 図３の４−４線における部分拡大断面図。 ワークの装着方法を示す正面図。 ワーク装着後の状態を示す正面図。 第２実施形態を示す構成図。 従来のワーク切断方法を示す正面図。 図８の切断方法において切断状態を示す正面図。 図９の切断方法における部分拡大断面図。

（第１実施形態）
以下に、ワイヤソーによるワーク切断方法の第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。

図１に示すように、この実施形態のワーク切断方法に用いられるワイヤソーは以下のように構成されている。すなわち、一対の加工用ローラ１１が図示しない装置フレームに平行な軸線上で回転可能に支持されている。各加工用ローラ１１の外周面には、図示しない複数の環状溝がローラ軸方向に沿って形成されている。両加工用ローラ１１の環状溝間には、１本のワイヤ１２が複数回連続して巻回されて架設されている。そして、図示しないモータによる両加工用ローラ１１の回転に伴って、ワイヤ１２が加工用ローラ１１間で走行される。

図１及び図２に示すように、鋼材よりなり、ワイヤソーの昇降機構（図示しない）の下端部に設置された取付板１３の下面には、支持台１４が接着されている。この支持台１４は、取付板１３の下面に固定される平板状の支持台本体１４１と、その支持台本体１４１の下面に間隔をおいて突設された一対の平板状の支持脚１４２とを備えている。支持台１４の支持台本体１４１と支持脚１４２とは、ワイヤ１２によって切断可能なガラスや合成樹脂等の材料により一体に形成されている。

図１及び図２に示すように、前記支持台１４の支持脚１４２の内面には、四角柱状のワーク１５の両側が支持台本体１４１との間に隙間１６を設けた状態で接着されている。なお、支持脚１４２の長さは、ワーク１５を安定状態で支持できるそして、前記取付板１３が加工用ローラ１１間のワイヤ１２の上方において、図示しない昇降機構に着脱可能に取り付けられる。この状態で、ワイヤ１２が走行されながら昇降機構によりワーク１５がワイヤ１２に向かって下降され、ワイヤ１２によりワーク１５が切断されて、図４に示すように、多数枚のウェーハ１５１が同時に形成される。

ワーク１５の切断終了側の外側面，すなわちワーク１５の上面の外側面には外側層１７が塗布によって形成されている。この外側層１７は前記ワーク１５を支持脚１４２に接着した接着剤と同じ材質の基材にセラミックやカーボン等の粉材，粒材または短繊維よりなる硬質材が混合されて、ワーク１５と同等の硬度で、接着材より高い硬度を有している。このため、外側層１７はその切断抵抗がワーク１５と同等で、接着剤より高くなっている。また、外側層１７は、ワイヤ１２による切断終了時にワイヤ１２が図９のように変形した場合でも、ワイヤ１２が外側層１７から抜け出ない程度の厚さが好ましい。つまり、ワーク１５の切断が終了するまでは、ワイヤ１２が外側層１７から抜け出ないようにすることが好ましい。

次に、ワイヤソーによるワークの切断方法を説明する。
図５に示すように、まず、定盤１８上に支持台１４を上下反転状態で支持し、その支持脚１４２間の位置の支持台本体１４１上にスペーサ１９を載置する。次いで、ワーク１５を前記スペーサ１９上に載置した状態で、ワーク１５を支持脚１４２の内側面に接着剤を用いて接着する。接着剤の硬化後、スペーサ１９を支持台１４から抜き出せば、図６に示すように、ワーク１５と支持台本体１４１との間に隙間１６が形成される。そして、ワーク１５を支持台１４ととともに上下反転し、図２に示すように、ワーク１５の上面に外側層１７となる液を塗布して硬化させる。なお、図６に示すように、支持台本体１４１として、その中央部の１点鎖線の内側の部分１４４が存在しない構成としてもよい。この場合、支持台１４は一対の支持脚１４２を有する２部品となる。

次いで、ワーク１５の切断に先立って、前記のようにワーク１５が保持された支持台１４を取付板１３の下面に装着する。
そして、このワーク１５の支持状態で、取付板１３をワイヤソーの昇降機構に取り付けて、ワイヤソーの運転を開始すると、加工用ローラ１１の回転に伴ってワイヤ１２が走行されるとともに、昇降機構によりワーク１５がワイヤ１２に向かって下降される。これによって、図４に示すように、ワイヤ１２によりワーク１５がスライス状に切断されて、ウェーハ１５１が形成される。このとき、ワーク１５の両側面に支持台１４の支持脚１４２が接着されているため、両支持脚１４２がワーク１５とともに切断される。

この場合、ワーク１５の切断終了部には、ワーク１５と同等の硬度で、同等の切断抵抗の外側層１７が塗布されている。このため、図９に示すようにワイヤがワーク１５との圧接によって湾曲したとしても、切断終了時にワイヤ１２の切断速度がワーク１５の部分と外側層１７の部分とで変わることはほとんどない。このため、ワーク１５に切断残留部分が生じた状態においても、従来とは異なり、ワイヤ１２がワーク１５の切断残り部分を突然突き破るようなことを防止できる。このため、ウェーハ１５１に割れや欠けが生じるおそれはない。その後、図３に示すように、ワイヤ１２がワーク１５及び外側層１７を切り抜けた状態でワイヤソーの加工が終了される。そして、ワイヤソーの外部で、ウェーハ１５１に付着した接着剤や外側層１７が溶解によって除去される。

従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） ワーク１５の切断開始前に、ワーク１５を支持台１４に支持する段取り作業に際して、ワーク１５を接着により両支持脚１４２間に支持するという簡単な作業を行うのみでよい。よって、ワーク１５の切断開始前や切断途中に面倒な段取り作業を行う必要がなく、ワーク１５の切断作業を能率よく行うことができる。

そして、ワーク１５の切断終了時には、外側層１７の存在によって、ウェーハ１５１に割れや欠けが生じるおそれを防止することができる。
（２） ウェーハ１５１の割れや欠けが生じることを防止するための当て板等の専用部品が不要であるため、ワーク切断のための構成を簡単にできるとともに、切断前のワーク据え付け作業も容易になる。

（３） 前記支持台１４の支持台本体１４１と支持脚１４２とが一体に形成されている。このため、支持台１４の構造が簡単であるとともに、ワーク１５を両支持脚１４２間に安定に支持することができる。

（第２実施形態）
次に、ワイヤソーの第２実施形態を前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
この第２実施形態においては、図７に示すように、支持台１４の両支持脚１４２の内側面に円弧状の凹面１４３が形成されている。そして、この両支持脚１４２の凹面１４３間に、円柱状のワーク１５が支持台本体１４１との間に隙間１６を設けた状態で接着支持される。ワーク１５の上部にはその円弧に沿って外側層１７が塗布によって設けられる。

従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）〜（３）に記載の効果とほぼ同様の効果を得ることができる。
（変更例）
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 外側層１７として、ワーク１５より硬質で、同ワーク１５より切断抵抗が高いものを用いること。
・ 外側層１７として、粉体や流体等を混合しないものを用いること。

・ 支持台１４の支持台本体１４１と支持脚１４２とを、別体で形成して接着等により固定すること。
・ 前記実施形態では、ワーク１５を支持台１４に支持した後に外側層１７をワーク１５に塗布したが、外側層１７を支持台１４に支持する前にワーク１５にあらかじめ塗布しておき、その外側層１７を有するワーク１５を支持台１４に支持すること。

・ ワーク１５と支持台本体１４１との間の隙間１６に充填剤を充填したりして、その隙間１６を形成しないようにすること。

１１…加工用ローラ、１２…ワイヤ、１４…支持台、１４１…支持台本体、１４２…支持脚、１５…ワーク、１５１…ウェーハ、１６…隙間、１７…外側層。

Claims (5)

1. 平行に配置された複数の加工用ローラ間にワイヤを架設し、そのワイヤを走行させながら、ワイヤによってワークを切断するワーク切断方法において、
   前記ワークをワーク支持台の一対の脚部間に接着剤を介して支持し、ワークの切断終了側の外側面には、前記接着剤より切断抵抗が高い材質の外側層を設けた状態でワークを切断するワイヤソーによるワーク切断方法。
2. 前記外側層を前記接着剤より硬い材質によって構成する請求項１に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。
3. 前記外側層を前記接着剤と同じ材質の基材に硬質の粒材または粉材を混合して構成した請求項１または２に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。
4. 前記外側層を前記接着剤と同じ材質の基材に硬質の短繊維を混合して構成した請求項１または２に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。
5. 前記外側層を塗布によって構成した請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法。