JP2967896B2 - ウエーハの製造方法 - Google Patents

ウエーハの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤーソーによるイ
ンゴットの切断時に発生するウエーハの表面うねりを抑
制し、厚さのばらつき精度を向上させることを目的とし
たウエーハの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体インゴット(丸形)、石英インゴ
ット(丸形、角形)等をワイヤーソーにより切断して得
たウエーハの形状は、切断開始時と終了時では厚さに差
が生じ、図4−a)に示した様にくさび形になり易く、
切断開始時は薄く、終了時は厚くなる。また、表面のう
ねり形状も図4−b)−、に示したように弓形か波
形になる傾向にある。この現象については、砥粒スラリ
ー中の砥粒の劣化、切断速度、ローラー変位等様々な方
向から解析がなされているが、まだ決め手となる解析結
果は得られていない。しかし、図4−a)のうねり形状
に注目すれば、切断されたすべてのウエーハが同一方向
に反っているという特徴があり、これはローラーの変位
(または伸縮)によって発生したと推測できる。つま
り、切断開始時と切断中ではローラーの変位量(切断開
始時のローラーの長さを基準とし、切断中の長さの伸縮
量を言う)が何らかの原因で異なったためにうねった状
態に切断されたと推測される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このローラー変位が起
こる原因を究明していくうちに、砥粒スラリー温度が切
断時に急激に上昇することが判明した。これは、ワイヤ
ーとインゴットとの摩擦熱により発熱したもので、例え
ば切断開始前の砥粒スラリー温度が26℃であったもの
が、切断開始と同時に27℃まで上昇した。これまでの再
現実験の結果、ポリエチレン製のローラーで17μm/℃
/26〜27℃の伸びが確認されているため、わずかな温度
変化でもローラーは伸縮する。このローラーの伸縮(変
位)によって、うねり形状が決まるものと考えられる。
【0004】また、丸形インゴットでは切断径が切断の
進行と共に変化して行くので、発熱量も時間と共に変動
する。この時のローラー変位を経時的に観察すると図5
のようになり、ウエーハのうねり形状に対応しているの
が判る。通常ワイヤーソーでは、図2のように砥粒スラ
リー12の温度を一定に保つためにスラリーをスラリー
タンク6と冷却用熱交換器10との間を循環させ、槽温
温度センサー9により温度管理を行なっているが、この
急激な発熱量の変化には対応しきれていない。そこで本
発明の目的はこの急激な温度変化を直ちに検出して砥粒
スラリー温度上昇を抑え、表面うねり、厚さのばらつき
の少ない高精度ウエーハの製造方法を提供しようとする
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するためにワイヤーソーのローラーの温度管理
方法を検討し、幾多の試験を重ねて条件を精査し本発明
に到達したもので、ワイヤーソーによりインゴットを切
断してウエーハを製造する方法において、砥粒スラリー
をインゴットの両側に位置するワイヤー及びローラー表
面に掛け流すことにより、ワイヤーソーのローラー表面
直近の温度を制御することにある。
【0006】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明
する。従来のワイヤーソーでは図2に示した様に、スラ
リータンク6内の槽温温度センサ−9で砥粒スラリー1
2の温度を管理し、また砥粒スラリーのノズル4の位置
がローラー2とインゴット3の中間であるため、ワイヤ
ー1とインゴット3との摩擦熱により上昇したローラー
2付近の砥粒スラリー温度は実測されていなかった。ス
ラリー受けタンク11や戻りの配管に熱が吸収されてし
まうため、スラリータンク内へ戻った時には実際より低
くなっている。このため砥粒スラリーの供給温度(非測
定)と戻り温度との間に温度差が生じ、実際の発熱量の
変化に追随できていない。特に、丸形インゴットでは切
断幅がワイヤーソーの位置(上下する)によって変化
し、実際はそれに比例してローラー直近での砥粒スラリ
ー温度が変化し、ひいてはローラーの伸縮が起こってい
るのに、ローラー直近での砥粒スラリー温度を測定して
いないためこの温度変化に温度制御が追随できず、従っ
てローラーの伸縮の大きさに比例して切断精度が悪化し
ていることになる。
【0007】本発明の最大の特徴は、図1に示した様
に、ある設定温度に温度制御された砥粒スラリー12を
直接ローラー2に掛け流し、ローラー直下で温度センサ
ー5により温度制御を行う方法にあり、インゴット3と
ワイヤー1との発熱により砥粒スラリーの温度が上昇し
たことが検出されれば直ちにスラリータンク6から熱交
換器10で冷却された砥粒スラリーがスラリー供給ポン
プ8によって供給され、タイムラグなく迅速な温度管理
が行える。この場合、高速回転するローラーの発熱を直
接ローラーにセンサーを接触させて計測することは出来
ないので、図3に示したようにローラー下端から5cm以
内のワイヤーを避けた直近に温度センサーを設置して間
接的に測定することとした。これにより、スラリー受け
11や戻り配管による吸熱は起こらず、より実際に近い
計測値になる。従って、オン−オフ制御の場合は、冷却
スラリー供給弁15を小刻みにオン−オフすれば、図6
に示したような温度制御曲線となり、ローラー直下での
温度管理の方がスラリータンク内温度管理に比較して温
度変化率は極めて小さく、ローラー変位の安定化が達成
され、切断精度が向上することになる。
【0008】さらに、温度制御精度を上げるために供給
スラリー温度を設定温度± 0.5〜 1.0℃としてローラー
直下での温度上昇値検出を容易とすることも出来る。ま
た、温度制御に比例制御方式、カスケード方式を採用し
てウエーハに要求される精度に応じた高精度温度制御方
式を採っても良い。砥粒スラリーノズルの本数、配置も
考慮すべき要因で、図3に示したように絶対数の増加
(2本から4本に)、ローラーとインゴットの中間に2
ケ所からローラー直上2か所とローラーとインゴットの
中間2か所に増設して、冷却効率の向上を図った。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 (実施例1〜3、比較例) 日平トヤマ(株)製のマルチワイヤーソーを使用した。
被切断材は丸形合成石英インゴットとし、砥粒スラリー
はSiC 砥粒(GP#600: 信濃電気精錬(株)製)とオイル
(PS-LW-1:パレス化学(株)製)を混合比1.4:1で、ワ
イヤーは 200μmφのピアノ線を使用した。運転条件と
しては、切断速度を 20mm/Hrで一定とし、ワイヤー速度
も 500m/minで一定とした。新線供給量についてはワイ
ヤー摩耗量が10μm以下になるように、1に示す値で
運転した。スラリー供給ポンプ8の吐出量を 200リットル/m
in、熱交換ポンプ吐出量を 130リットル/minとし、熱交換器
には冷媒として12℃の純水を70リットル/min供給した。砥粒
スラリーノズルは図3に示すように4本とし、ワイヤー
1に2本ならびローラー2に2本とし、その両方に掛け
流した。温度センサーの位置は実施例ではローラー直下
で、図3におけるX=3、4、5cmとし、夫々実施例
1、2および3とした。また比較例では温度センサーの
位置をスラリータンク内とした以外は実施例3と同一条
件で切断した。温度センサーは白金測温抵抗体を使用し
た。表1に丸形インゴットの切断条件とその結果を示
す。うねり、厚さのばらつき共に向上した。
【0010】
【表1】
【0011】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤーソーのローラ
ー変位を抑制し、安定化することによって被切断インゴ
ットを切断して得られるウエーハの表面うねりと厚さの
ばらつきを抑制し、高精度ウエーハを製造することがで
き、産業上その利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるワイヤーソー温度制御方式を示す
説明図である。
【図2】従来の方法によるワイヤーソー温度制御方式を
示す説明図である。
【図3】本発明実施例の砥粒スラリーノズルおよび温度
センサーの位置を示す詳細説明図である。
【図4】ワイヤーソーにより切断されたウエーハのa)
断面図 、b)直径方向の各位置における表面うねり形
状、弓形、波形を示す説明図である。
【図5】丸形インゴットと角形インゴットを切断した場
合のローラー変位の経時変化を示す説明図である。
【図6】丸形インゴットを切断した場合、砥粒スラリー
の実施例と比較例の温度管理状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1:ワイヤー 2:ローラー 3:被切断インゴット 4:砥粒スラリーノズル 5:温度センサー 6:スラリータンク 7:攪拌機 8:スラリー供給ポンプ 9:槽温温度センサー 10:熱交換器 11:スラリー受けタンク 12:砥粒スラリー 13:熱交換ポンプ 14:スラリー戻しポン
プ 15:冷却スラリー供給弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B28D 1/00 - 7/04 B24B 49/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワイヤーソーによりインゴットを切断して
    ウエーハを製造する方法において、砥粒スラリーをイン
    ゴットの両側に位置するワイヤー及びローラー表面に掛
    け流すことにより、ワイヤーソーのローラー表面直近の
    温度を制御することを特徴とするウエーハの製造方法。
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