JP3655004B2 - ワイヤーソー装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体インゴット等の脆性材料の円柱形あるいは角形等のワークを切断してウエーハを形成するワイヤーソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤーソーは、複数のローラー間に螺旋状に巻回され、ワークに対して互いに平行で一定ピッチの列となっているワイヤーに半導体インゴット等の円柱形ワークあるいは合成石英インゴット等の角形ワークを押圧し、該ワークとワイヤーとの間に砥粒を含む加工液（以下切断用スラリーまたは単にスラリーと称す）を供給しながらワイヤーを線方向に移動させて該ワークをウエーハ状に切断するものであって、一定の厚さのウエーハを多数（例えば数１００枚）同時に切断することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ワイヤーソーによるワークの切断においては、スラリーをスラリー供給部、例えばノズルより供給し、スラリーがワイヤーに粘性付着した状態でワークの切断加工部に供給されるが、切断速度をかせぐためにはスラリーの供給量が多い方が好ましいものの、スラリー供給量を多くして切断を行った場合には、特にワークの切断が完了する直前にウエーハの割れが発生しやすくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ワイヤーソーによる切断時に、ウエーハの割れの発生を低減するワイヤーソー装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため本発明は、ワイヤーソー装置において、切断用スラリー供給部とワークとの間に、スラリー供給部から供給された過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段を設けたことを特徴とする。
このように、過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段を設けることによって、切断中にすでに切断されたワーク部分が振動してウエーハの割れが生じるのを防止することができる。
【０００６】
そして、前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段としては、邪魔板を用いるのが有効であり、またこの過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーに対してスラリー供給部と同じ側、あるいはワイヤーに対してスラリー供給部と反対側、に設けることができ、好ましくはワイヤーに対して両側に設けられているのが望ましい。
【０００７】
さらに、前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段は、ワイヤーと接触するように設けられているのが、完全にスラリーがワークに振りかかるのを防止するには好ましく、またこれは、その位置及び設置高さが変更可能なように設けられているのが望ましい。
そして、前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段の高さは、少なくともワーク外径の２倍以上とすると、切断中ワークが移動する範囲のすべてでスラリーが振りかかるのを防止することができる。
【０００８】
以下、本発明につき更に詳述する。
本発明者らはワイヤーソー装置によるワーク切断時にウエーハの割れが生じる原因を調査、検討した結果、ワイヤーソーによるワークの切断においては、スラリーをスラリー供給ノズルより供給し、スラリーがワイヤーに粘性付着した状態でワークの切断加工部に供給されるが、切断速度をかせぐためにはスラリーの供給量が多い方が好ましいものの、こうした条件で切断を行った場合には、供給されるスラリーの一部はワークの切断加工部に達する前にワイヤーから飛散する現象が発生することがわかった。飛散したスラリーの多くはワークやワークを支持する支持部材に当たるが、このように飛散したスラリーがすでにワークの切断が終了した部分に振りかかった時には、切断が終了した部分に振動が生じ、特に、ワークの切断が完了する直前には切断が終了した部分の振動が大きくなり、その結果としてウエーハの割れが発生するということを発見し、邪魔板を用いて過剰のスラリーがワークに振りかかるのを防止することが割れの発生を低減することに有効であることを確認して本発明を完成させた。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ここで、図１はワイヤーソー概要図であり、図２は本発明の実施形態におけるワイヤーソーの断面を示す概略図である。また、図３は従来のワイヤーソーによるワーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示す概略図である。図４は本発明のワイヤーソーによるワーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示す概略図である。
【００１０】
まず、図１はワイヤーソーの概略の構成を示す概要図である。このワイヤーソーは、それぞれトルクモーター２４、３４で駆動される２つのワイヤー巻き取りドラム２２と３２に巻かれたワイヤー１２が、３本のローラー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの間で螺旋状に巻かれており、２本のローラー１０Ａと１０Ｂとの間ではワイヤー１２は一定のピッチで互いに平行となっていて、この部分でワークが切断されるようになっている。また、例えば下方のローラー１０Ｃに接続される駆動モーター７で該ローラー１０Ｃを回転駆動することによって、ワイヤー１２を所定速度で移動できるようになっている。そして、ワイヤー１２がワイヤー巻き取りドラム２２から他方のワイヤー巻き取りドラム３２へ、もしくはその逆方向に、張力調節機構２０、３０を介して所定の線速で巻き取られる時に、図示しない切断用スラリー供給装置からスラリーをワイヤー１２を介してワーク切断部に供給しつつ、ワークホルダー４２に保持されたワーク４０を２本のローラー１０Ａと１０Ｂとの間のワーク切断部に押圧することによって、ワーク４０が切断される。
【００１１】
また、図２は図１のワイヤーソーをＡ方向から見た本発明の実施形態を示した断面概略図である。スラリータンク６０に貯留された切断用スラリー６２はポンプ６６で増圧され、スラリー供給配管６４を通ってスラリー供給ノズル５０Ａあるいは５０Ｂからワイヤー１２に供給され、ワーク４０の切断に供せられる。ワーク４０の切断部やワイヤー１２等から飛散したスラリーはワイヤーソーカバー７０の底部に集められ、スラリー回収配管７２によってスラリータンク６０に回収され、再びスラリー供給配管６４を通ってワーク４０の切断部に供給される循環系を形成している。
【００１２】
切断用スラリーは、２本のローラー１０Ａと１０Ｂの中心線の直上にあるスラリー供給ノズル５０Ａ、５０Ｂから供給されるが、ワークの切断時にはワイヤー１２がローラー１０Ａからローラー１０Ｂの方向に送られているときには、 スラリーはスラリー供給ノズル５０Ａから供給され、その逆方向に送られているときにはスラリー供給ノズル５０Ｂから供給される。スラリー供給ノズル５０Ａと５０Ｂとは、ローラー１０Ａあるいは１０Ｂの長手方向に多数のノズルが配置されており、スラリーの流れがカーテン状になるようになっている。
【００１３】
ローラー１０Ａあるいは１０Ｂとワーク４０との間には、ワイヤーに対してスラリー供給部５０Ａ、５０Ｂと同じ側に邪魔板８０Ａと８０Ｂが、スラリー供給部と反対側に邪魔板８２Ａと８２Ｂがそれぞれ設けられており、スラリー供給ノズル５０Ａまたは５０Ｂからワイヤー１２に供給された過剰のスラリーがワークへ飛散して、振りかかるのを邪魔板により有効に防止される。
【００１４】
図３は、従来のワイヤーソーによるワーク切断時のスラリーの飛散の様子を示す概略図である。ローラー１０Ａまたは１０Ｂの直上にあるスラリー供給ノズル５０Ａまたは５０Ｂからワイヤー１２に供給されたスラリーの一部は、ワイヤー１２に粘性付着してワーク切断部に達するが、過剰なスラリーは、飛散スラリー５２となってワーク４０またはワークホルダー４２に振りかかる。ワーク４０の切断が進行し切断終了に近づいたときには、ほぼウエーハ形状となった切断済みのワークに飛散スラリー５２が振りかかると、切断済のワークの振動が大きくなり割れの原因となっている。これに対して、本発明による邪魔板を設けることによって、図４に示すように、飛散スラリー５２がワーク４０に振りかかるのを邪魔板８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８２Ｂにより完全に防止される。
【００１５】
邪魔板は、図４のようにワイヤーの両側に設けることが好ましいが、８０Ａと８０Ｂのようにワイヤーに対してスラリー供給部と同じ側のみ、または、８２Ａと８２Ｂのようにワイヤーに対してスラリー供給部の反対側のみに設けることも可能である。この場合、ワーク４０を切断中、完全に飛散スラリー５２がワーク４０に振りかかるのを防止するためには、少なくともワーク４０が移動する範囲である、その外径の２倍以上の高さにわたって、邪魔板を設置するのが好ましい。
【００１６】
また、邪魔板８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８２Ｂはワイヤー１２と接触するように設けられていることが好ましい。飛散スラリー５２がワーク４０に振りかかるのを完全に防止するためである。さらに、スラリーの飛散防止状態の調整や、ワイヤーのセット時の利便性を考慮すると邪魔板の位置及び高さが変更可能なように、邪魔板は着脱自在に設けられていることが好ましい。この邪魔板の位置の変更は手動式でもよいが、ワーク４０の切断の進行とともに、ワークと連動して動くようにした、モーターを用いた自動式でもよい。また、邪魔板のワイヤーと接触する部分にはワイヤーのピッチに合わせた溝を形成することも可能であり、この溝の形成は、邪魔板をワイヤーソーで一部切断することによって形成することができる。
【００１７】
邪魔板の材質は硬質の樹脂であることが好ましく、比較的安価なポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が使用可能である。耐久性を重視すればポリイミド焼結体、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリアミドイミド等のエンジニアリングプラスチックが使用可能である。
また、切断状況が目視で確認できるようにするため、この邪魔板は、透明であることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例、比較例をあげる。
（実施例）
塩化ビニル製の邪魔板をワイヤーの両側に設けた本発明のワイヤーソーを用いて直径が約２００ｍｍの半導体シリコン単結晶インゴットの切断を行った。ワイヤーの線速を５００ｍ／分、スラリーの流量を１２０ｌ／分として、インゴット１０本の切断を行い約２５００枚のウエーハを切り出した。この時の割れ発生率は０．５％であった。
【００１９】
（比較例）
実施例で用いたワイヤーソーから邪魔板を取り除き、実施例と同様にして直径が約２００ｍｍの半導体シリコン単結晶インゴットの切断を行った。インゴット５本の切断を行い約１０００枚のウエーハを切り出した。この時の割れ発生率は３．５％であった。
【００２０】
比較例では割れ発生率が３．５％もあるのに対して、実施例では０．５％と大幅に低減され、切断歩留、生産性が改善された。
【００２１】
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。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段として、邪魔板を使用する場合につき例を挙げて説明したが、本発明はこれには限定されず、過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止することができるものであれば、どのような形状のものでも良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のワイヤーソーは、切断用スラリー供給部とワークとの間に過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段を設けることにより、切断時のウエーハ割れ発生率が低減され、切断歩留、生産性の改善を図ることができる。
よって、本発明の産業界における利用価値は、すこぶる高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤーソーの概要図である。
【図２】本発明のワイヤーソーの断面を示す概略図である。
【図３】従来のワイヤーソーによるワーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示す概略図である。
【図４】本発明のワイヤーソーによるワーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示す概略図である。
【符号の説明】
７…駆動モーター、
１０A 、１０B 、１０C …ローラー、
１２…ワイヤー
２０、３０…張力調節機構、
２２、３２…ワイヤー巻き取りドラム、
２４、３４…トルクモーター、
４０…円筒形ワーク、
４２…ワークホルダー、
５０A 、５０B …スラリー供給ノズル、
５２…飛散スラリー、
６０…スラリータンク、
６２…スラリー、
６４…スラリー供給配管、
６６…スラリーポンプ、
７０…ワイヤーソーカバー、
７２…スラリー回収配管、
８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８２Ｂ…邪魔板。

Claims (8)

1. ワイヤーソー装置において、切断用スラリー供給部とワークとの間に、スラリー供給部から供給された過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段として邪魔板を設けた、ことを特徴とするワイヤーソー装置。
2. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーに対してスラリー供給部と同じ側に設けられている、こと特徴とする請求項１に記載のワイヤーソー装置。
3. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーに対してスラリー供給部と反対側に設けられている、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤーソー装置。
4. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーに対して両側に設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
5. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーと接触するように設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
6. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段は、その位置及び設置高さが変更可能なように設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
7. 前記過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段の高さは、少なくともワーク外径の２倍以上とする、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
8. 前記邪魔板は、透明であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。

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