JP2017121686A - Cutting method of ingot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インゴットの切断方法に関する。 The present invention relates to a method for cutting an ingot.
従来、シリコンインゴットや化合物半導体インゴットなどからウェーハを切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。特許文献1に開示されているように、ワイヤソーでは、複数の溝付きローラの周囲にインゴットの切断用のワイヤが多数巻き掛けられることによりワイヤ列が形成されており、ワイヤが軸方向に高速駆動され、かつ、スラリが適宜供給されながら、ワイヤ列に対してインゴットが切り込み送りされることにより、インゴットが各ワイヤの位置で同時に切断されるようにしたものである。
Conventionally, a wire saw is known as means for cutting a wafer from a silicon ingot, a compound semiconductor ingot, or the like. As disclosed in
ここで、図3に、一般的なワイヤソーの一例の概略を示す。図3に示すように、このワイヤソー101は、主に、インゴットWを切断するためのワイヤ102、ワイヤ102を巻掛けた複数の溝付きローラ103、ワイヤ102の張力を調整する機構104、切断されるインゴットWを下方へ送り出す機構105、切断時にスラリを供給する機構106で構成されている。
Here, FIG. 3 shows an outline of an example of a general wire saw. As shown in FIG. 3, the
ワイヤ102は、一方のワイヤリール107から繰り出され、トラバーサ108、プーリー109、及び張力調整機構104を含む張力付与機構112を経て、溝付きローラ103に300〜500回程度巻掛けられた後、もう一方の張力調整機構104’、プーリー109’、トラバーサ108’を含む張力付与機構112’を経てワイヤリール107’に巻き取られている。
The
また、溝付きローラ103は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ102が溝付きローラ駆動モーター110によって、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
Further, the grooved roller 103 is a roller in which polyurethane resin is press-fitted around a steel cylinder and grooves are cut on the surface thereof at a substantially constant pitch, and the
また、ワイヤリール107、107’はワイヤリール駆動モーター111、111’によって回転駆動され、溝付きローラ駆動モーター110とワイヤリール駆動モーター111,111’の速度をそれぞれ制御することにより、ワイヤ102にかかる張力を調整することもできる。
Further, the wire reels 107 and 107 ′ are rotationally driven by the wire reel drive motors 111 and 111 ′, and are applied to the
なお、張力調整機構104、104’は、例えば、特許文献2に開示されているように、ワイヤ102にかかる張力を更に精度よく調整する役割を有する。
The
このようなワイヤソー101を用い、ワイヤ102にワイヤ張力付与機構104を用いて適当な張力をかけて、駆動用モーター110により、ワイヤ102を往復方向に走行させながらインゴットをスライスする。
Using such a
また、特許文献3に開示されているように、上述のようなワイヤソー101を用いる場合、駆動用モーター110によって動作するワイヤ102の走行速度を増加させると、切断能力が向上する。即ち、効率よくインゴットの切断を行うことができるため、ウェーハの生産性を向上することができる。
As disclosed in
しかし、ワイヤの走行速度を増加させると、溝付きローラ103、ワイヤリール107などを高速回転させる必要が有り、ワイヤの張力変動が大きくなる。そのため、ワイヤの断線が発生しやすくなる。 However, when the traveling speed of the wire is increased, it is necessary to rotate the grooved roller 103, the wire reel 107 and the like at high speed, and the tension fluctuation of the wire becomes large. Therefore, the wire breakage is likely to occur.
ワイヤの断線が発生すると、インゴットから切り出されたウェーハの表面に段差が生じたり、ウェーハの表面のナノトポグラフィーが悪化したりして、製品が不良となるという問題がある。よって、ワイヤの断線の発生率を低減することが重要な課題である。 When the wire breaks, there is a problem that a step is generated on the surface of the wafer cut out from the ingot, or the nanotopography on the surface of the wafer is deteriorated, resulting in a defective product. Therefore, it is an important issue to reduce the occurrence rate of wire breakage.
これに対して、例えば、特許文献4には、溝付きローラとワイヤリールとの間に、更に、バッファワイヤリール等の機構を配設して、ワイヤの張力変動を低減する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、装置が大掛かりとなり、また、断線の抑制効果が十分に得られなかった。
On the other hand, for example,
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワイヤの断線の発生を抑制することが可能なワイヤソーによるインゴットの切断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for cutting an ingot with a wire saw capable of suppressing the occurrence of wire breakage.
上記目的を達成するために、本発明は、供給ワイヤリールから供給され、回収ワイヤリールに回収されるワイヤを、複数の溝付きローラ間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、前記ワイヤを前記供給ワイヤリールから所定の長さ繰り出し、前記供給ワイヤリールに前記所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して、前記ワイヤを往復走行させながら、前記供給ワイヤリール側と、前記回収ワイヤリール側とにそれぞれ配置された張力付与機構により前記ワイヤに張力を付与しつつ、インゴットを前記ワイヤ列に押し当てることによって、前記インゴットをウェーハ状に切断するインゴットの切断方法であって、前記供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をAとし、前記供給ワイヤリールが前記ワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をBとした時に、A/B×100の値が60以上となるよう制御して、前記インゴットをウェーハ状に切断することを特徴とするインゴットの切断方法を提供する。 To achieve the above object, according to the present invention, a wire array is formed by spirally winding a wire supplied from a supply wire reel and recovered on a recovery wire reel between a plurality of grooved rollers, The supply wire reel and the collection wire reel while the wire is reciprocated by repeating a predetermined length from the supply wire reel and winding the supply wire reel to a length less than the predetermined length. An ingot cutting method for cutting the ingot into a wafer by pressing an ingot against the wire row while applying tension to the wire by a tension applying mechanism arranged on each of the wire reels, The winding tension of the unwound wire wound around the supply wire reel is A, and the supply wire reel is A method for cutting an ingot, characterized by controlling the value of A / B × 100 to be 60 or more when the wire winding tension when winding the wire is B, and cutting the ingot into a wafer shape I will provide a.
このようなインゴットの切断方法であれば、大掛かりな装置も必要なしに、切断中におけるワイヤの断線の発生を抑制することが可能である。 With such an ingot cutting method, it is possible to suppress the occurrence of wire breakage during cutting without requiring a large-scale device.
このとき、前記ワイヤの最大走行速度を900m/min以上とすることができる。 At this time, the maximum traveling speed of the wire can be set to 900 m / min or more.
本発明のインゴットの切断方法であれば、ワイヤの最大走行速度を900m/min以上とした場合であっても、ワイヤの断線の発生率を小さく抑制することができる。すなわち、本発明のインゴットの切断方法であれば、切断能率を向上させるためにワイヤの走行速度を大きくしたとしても、ワイヤの断線が発生し難い。 According to the ingot cutting method of the present invention, even when the maximum traveling speed of the wire is set to 900 m / min or more, the occurrence rate of the wire breakage can be reduced. That is, according to the ingot cutting method of the present invention, even if the traveling speed of the wire is increased in order to improve the cutting efficiency, the wire is hardly broken.
本発明のインゴットの切断方法であれば、大掛かりな装置も必要なしに、切断中におけるワイヤの断線の発生を抑制することが可能である。 With the ingot cutting method of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of wire breakage during cutting without requiring a large-scale device.
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment is described about the present invention, the present invention is not limited to this.
上記のように、従来の方法では、ワイヤの走行速度の高速化に伴い、ワイヤの断線が発生し易くなってきていた。また、従来技術におけるワイヤの断線の抑制方法は、装置が大掛かりになり易いうえに、断線の抑制効果が十分に得られなかった。 As described above, in the conventional method, the wire breakage is likely to occur as the traveling speed of the wire increases. Moreover, the wire breakage suppressing method in the prior art is likely to be a large-scale device, and the effect of suppressing the wire breakage has not been sufficiently obtained.
そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく、ワイヤ断線が発生する原因について調査を行った。その結果、特に、供給ワイヤリールから未使用ワイヤ(供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤ)が繰り出されるタイミングで大きな張力変動があり、この張力変動が、ワイヤの断線を招いていることが分かった。 Therefore, the present inventors have investigated the cause of wire breakage in order to solve such problems. As a result, in particular, there is a large tension fluctuation at the timing when an unused wire (a wire that has been wound around the supply wire reel and is not fed) is fed from the supply wire reel, and this tension fluctuation causes a break in the wire. I understood that.
供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力は、通常、切断時のワイヤの張力に対して低い値(例えば1/3以下)となっている。ワイヤの往復走行において、供給ワイヤリールがワイヤの巻取り側になった場合に、通常は、切断張力でワイヤが巻き取られることになる。そのため、供給ワイヤリールがワイヤの巻取側から繰り出し側になった場合の未使用ワイヤが繰り出される瞬間には、大きな張力変動が生じることが判明した。そして、ワイヤ走行速度の増加に伴い、張力調整機構104(図3参照)がこの張力変動を制御できなくなり、断線が発生してしまうことが判明した。このような知見に基づき、本発明者等は本発明のインゴットの切断方法を完成させた。 The winding tension of the unwinded wire wound around the supply wire reel is usually a low value (for example, 1/3 or less) of the tension of the wire at the time of cutting. In the reciprocating movement of the wire, when the supply wire reel is on the winding side of the wire, the wire is usually wound with a cutting tension. Therefore, it has been found that a large tension fluctuation occurs at the moment when the unused wire is fed out when the supply wire reel is changed from the wire winding side to the feeding side. And it became clear that the tension adjusting mechanism 104 (see FIG. 3) could not control the fluctuation of the tension as the wire traveling speed increased, and the disconnection occurred. Based on such knowledge, the present inventors have completed the ingot cutting method of the present invention.
まず、本発明のインゴットの切断方法で使用することができる、ワイヤソーの一例について説明する。 First, an example of a wire saw that can be used in the ingot cutting method of the present invention will be described.
図1に示すように、ワイヤソー1は、主に、インゴットWを切断するためのワイヤ2、ワイヤ2を螺旋状に巻回した複数の溝付きローラ3、溝付きローラ3に巻回されたワイヤ2から成るワイヤ列13、ワイヤ2に張力付与する張力付与機構12、12’、切断するインゴットWを下方へ送り出す送り機構5、切断時にスラリを供給するスラリ供給機構6などで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
ワイヤ2は、供給ワイヤリール7から供給され、トラバーサ8、プーリー9、及び張力調整機構4を含む張力付与機構12を経て、溝付きローラ3に300〜500回程度巻掛けられた後、もう一方の張力調整機構4’、プーリー9’、トラバーサ8’を含む張力付与機構12’を経て回収ワイヤリール7’に回収される。
The
また、溝付きローラ3は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ2が溝付きローラ駆動モーター10によって、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
The
また、供給ワイヤリール7と回収ワイヤリール7’は、ワイヤリール駆動モーター11、11’によって回転駆動され、溝付きローラ駆動モーター10とワイヤリール駆動モーター11、11’の速度をそれぞれ制御することにより、ワイヤ2にかかる張力を調整することもできる。
Further, the
次に、このワイヤソー1を用いた場合の本発明のインゴットの切断方法について説明する。
Next, the ingot cutting method of the present invention when this
まず、供給ワイヤリール7から供給され、回収ワイヤリール7’に回収されるワイヤ2を、複数の溝付きローラ3間に螺旋状に巻回してワイヤ列13を形成する。そして、ワイヤ2を供給ワイヤリール7から所定の長さ繰り出し、供給ワイヤリール7に所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して、ワイヤ2を往復走行させる。このとき、供給ワイヤリール7側と、回収ワイヤリール7’側とにそれぞれ配置された張力付与機構12、12’によりワイヤ2に張力を付与する。そして、ワイヤ2を往復走行させ、かつ、ワイヤ2に張力を付与しながら、インゴットWをワイヤ列13に押し当てることによって、インゴットWをウェーハ状に切断する。このとき、スラリ供給機構6からスラリを供給しながらインゴットWを切断することができる。
First, the
ここで、本発明のインゴットの切断方法では、供給ワイヤリール7に巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をAとし、供給ワイヤリール7がワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をBとした時に、A/B×100の値が60以上となるよう制御して、インゴットWをウェーハ状に切断する。
Here, in the ingot cutting method of the present invention, A is the winding tension of the unwound wire wound around the
このようにすれば、ワイヤ2の往復走行において、供給ワイヤリール7がワイヤ2の繰り出し側になった場合のワイヤ2が繰り出される瞬間における張力変動を小さくすることが可能である。よって、本発明のインゴットの切断方法であれば、この張力変動を小さく抑えることができるため、ワイヤの断線の発生を抑制することができる。しかも装置を大がかりなものとする必要もない。また、A/B×100の上限値は、90とすることが好ましい。
In this way, in the reciprocating travel of the
またこのとき、本発明のインゴットの切断方法では、ワイヤ2の最大走行速度を900m/min以上とすることができる。ワイヤの最大走行速度を、このように大きく設定することで、インゴットの切断効率を向上させることができる。また、本発明のインゴットの切断方法であれば、このようにワイヤを高速走行させる場合であっても、ワイヤの断線が起き難い。なお、走行速度が速いほど切断効率の面から好ましいが、最大走行速度の上限として、例えば、スラリー(遊離砥粒)を用いた切断であれば1500m/minで十分である。
At this time, in the ingot cutting method of the present invention, the maximum traveling speed of the
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例)
図1に示すような、ワイヤソー1を用いて、本発明のインゴットの切断方法により、直径300mmのシリコンインゴットの切断を行った。すなわち、シリコンインゴットの切断は、供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力Aと供給ワイヤリールがワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力Bが、A/B×100≧60を満たすように実施した。
(Example)
Using a wire saw 1 as shown in FIG. 1, a silicon ingot having a diameter of 300 mm was cut by the ingot cutting method of the present invention. That is, in the cutting of the silicon ingot, the winding tension A of the unwinded wire wound around the supply wire reel and the wire winding tension B when the supply wire reel winds the wire are A / B × 100 ≧ 60. It was carried out to satisfy.
また、シリコンインゴットの切断は、Aの値又はワイヤの最大走行速度を下記の表1の範囲で、切断条件を変化させて複数回実施した。また、供給ワイヤリールがワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力Bは23(N)に固定した。なお、インゴットの切断時の、図1の溝付きローラ3でのワイヤ張力は、Bと同じ値であった。
Further, the silicon ingot was cut a plurality of times by changing the cutting conditions within the range of Table 1 below, with the value of A or the maximum traveling speed of the wire. Further, the wire winding tension B when the supply wire reel winds the wire was fixed at 23 (N). The wire tension in the
表1に、実施例における切断条件をまとめたものを示す。 Table 1 summarizes the cutting conditions in the examples.
(比較例)
A/B×100<60となるように、Aの値を変更したこと以外、実施例と同様にシリコンインゴットの切断を行った。シリコンインゴットの切断は複数回行い、各回でAの値又はワイヤの最大走行速度を下記の表2の範囲で変化させて切断を実施した。
(Comparative example)
The silicon ingot was cut in the same manner as in the example except that the value of A was changed so that A / B × 100 <60. The silicon ingot was cut a plurality of times, and each time, the value of A or the maximum traveling speed of the wire was changed within the range shown in Table 2 below.
表2に、比較例における切断条件をまとめたものを示す。 Table 2 summarizes the cutting conditions in the comparative example.
上記の実施例及び比較例のインゴットの切断におけるワイヤの断線の発生率(断線率)を、A/B×100の値及びワイヤの最大走行速度ごとにまとめた結果を表3及び図2に示す。 Table 3 and FIG. 2 show the results of summarizing the occurrence rate (disconnection rate) of the wire breakage for each of the values of A / B × 100 and the maximum traveling speed of the wire in cutting the ingots of the above examples and comparative examples. .
表3及び図2から分かるように、実施例のようにA/B×100の値を60以上に制御すれば、ワイヤの走行速度がどのような速度でも、断線率を0%又は極めて低く抑えられることが確認できた。特に、ワイヤの最大走行速度が900m/min以上と、高速になった場合、比較例では、ワイヤの最大走行速度が高速になるほど高い確率で断線が生じていた。しかし、本発明の実施例では、そのように高速になった場合でも、ワイヤの断線がほとんど起きず、比較例に比べて断線率をかなり低く抑えられることが確認できた。このように、ワイヤの最大走行速度が高速の場合、本発明は特に有効であることが確認できた。 As can be seen from Table 3 and FIG. 2, if the value of A / B × 100 is controlled to 60 or more as in the embodiment, the disconnection rate is suppressed to 0% or extremely low regardless of the wire traveling speed. It was confirmed that In particular, when the maximum traveling speed of the wire is as high as 900 m / min or more, in the comparative example, the higher the maximum traveling speed of the wire, the higher the probability of disconnection. However, in the example of the present invention, it was confirmed that the wire breakage hardly occurred even at such a high speed, and the breakage rate was suppressed to be considerably lower than that of the comparative example. Thus, it was confirmed that the present invention is particularly effective when the maximum traveling speed of the wire is high.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
1…ワイヤソー、 2…ワイヤ、 3…溝付きローラ、
4、4’…張力調整機構、 5…送り機構、 6…スラリ供給機構、
7…供給ワイヤリール、 7’…回収ワイヤリール、 8、8’…トラバーサ、
9、9’…プーリー、 10…溝付きローラ駆動モーター、
11、11’…ワイヤリール駆動モーター、 12、12’…張力付与機構、
13…ワイヤ列、 W…インゴット。
1 ... wire saw, 2 ... wire, 3 ... grooved roller,
4, 4 '... tension adjustment mechanism, 5 ... feed mechanism, 6 ... slurry supply mechanism,
7 ... Supply wire reel, 7 '... Recovery wire reel, 8, 8' ... Traverser,
9, 9 '... pulley, 10 ... grooved roller drive motor,
11, 11 '... wire reel drive motor, 12, 12' ... tension applying mechanism,
13 ... Wire row, W ... Ingot.
Claims (2)
前記供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をAとし、前記供給ワイヤリールが前記ワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をBとした時に、A/B×100の値が60以上となるよう制御して、前記インゴットをウェーハ状に切断することを特徴とするインゴットの切断方法。 The wire supplied from the supply wire reel and collected on the collection wire reel is spirally wound between a plurality of grooved rollers to form a wire row, and the wire is fed out from the supply wire reel by a predetermined length, Tension applying mechanisms respectively arranged on the supply wire reel side and the recovery wire reel side while reciprocating the wire by repeatedly winding the supply wire reel less than the predetermined length. The ingot cutting method of cutting the ingot into a wafer by pressing the ingot against the wire row while applying tension to the wire by:
The value of A / B × 100, where A is the winding tension of the unwinded wire wound around the supply wire reel, and B is the wire winding tension when the supply wire reel winds the wire. Is controlled to be 60 or more, and the ingot is cut into a wafer shape.
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