JP3690081B2 - ワイヤソーのインゴット切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤソーのインゴット切断方法に係り、詳しくはワイヤ列が揺動しない非揺動タイプのワイヤソーのインゴット切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤソーとは、ラッピングオイルに遊離砥粒（以下、単に砥粒という場合がある）を入れたスラリー状の砥液を、単結晶シリコン製などのインゴットに一定量連続供給しながら、往復走行するワイヤ列にインゴットを相対的に押し付けて、その研削作用により多数枚のウェーハに切断する機械である。具体的には、ワイヤ列の往復走行時に、砥液中の遊離砥粒を各ワイヤによりインゴットの切断溝の底部に押し付けながら削り取って切断する。
このインゴットは、通常、断面円形である。したがって、ワイヤ列で切断する場合、ワイヤ列とインゴットの切断始端部および切断終端部との接触長さは比較的短くなる。一方、ワイヤ列とインゴットの切断中央部との接触長さは比較的長くなる。なお、このワイヤ列は、往き時に所定距離（時間）だけ繰り出された後、若干のアイドルタイムをあけて、返り時にその繰り出し量の８０％が引き戻されるというサイクルを繰り返す。しかも、ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの送り量は、ワイヤ列とインゴットとの接触長さに関係なく、インゴットの切断中、常に一定であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この従来技術によるワイヤソーのインゴット切断方法によれば、ワイヤ列によるインゴットの切断始端部や切断終端部の切断は、ワイヤ列とインゴットとの接触長さが短いので、砥液を各ワイヤに充分に乗せてインゴットの切断溝の全長にわたって供給し、比較的円滑にインゴットを切断することができる。そこで、これらの部位においては、できるだけ長い時間、ワイヤ列を一方向にだけ走行させて、ワイヤ列の繰り出しと引き戻しの切り換え回数を減らし、総アイドルタイムを短縮させることが有利となる。しかしながら、実際には、前述したようにワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの送り量が、切断中、常に一定であったので、これが実現することができないという問題点があった。
【０００４】
一方、接触長さが長くなるインゴットの切断中央部では、このように接触長さが長くなる分だけ、インゴットの切断溝の切断前半部分（ワイヤ列の繰り出し側の部分）において大抵の砥粒が研削により細かく砕けてしまう。この結果、ワイヤによりインゴットの切断溝の切断後半部分（ワイヤ列の引き戻し側の部分）に押し付けられる遊離砥粒の量が減少し、（１）インゴットの切断能率が低下して切断時間が長くなるとともに、（２）切断溝の長さ方向中央部分の溝幅が、この溝の両側部分の溝幅に比べて狭くなる傾向が生じる。これにより、図６（ａ）の従来手段により切断されたウェーハの拡大正面図に示すように、切断されたウェーハＷ′は中央部が膨れた円盤状になって、厚さムラが生じるという問題点があった。
【０００５】
また、（３）その後のラッピング工程で、このウェーハＷ′の厚さムラ分ｗは研磨除去される。したがって、図７（ａ）の従来手段により切断されたインゴットの拡大正面図に示すように、１本のインゴットＩ′から取れるウェーハＷ′の収率が数パーセントほど低下したり、安定性の悪いウェーハＷ′をラッピングすることで、加工時にウェーハ割れが生じるという問題点もあった。さらに、砥液不足になると、（４）ワイヤ列とインゴットＩ′が直接擦れて切断溝の周辺部が発熱し、切断の進行に伴って、インゴットＩ′がバイメタル状に軸線方向へ熱膨張するおそれもあった。したがって、この図７（ａ）に示すように、得られたウェーハＷ′、特にインゴットＩ′の両端部のウェーハＷａ′ほど、反り（ワープ）が大きくなるという問題が生じていた。また、（５）磨耗量の増大により、ワイヤが断線するおそれもあった。
【０００６】
そこで、発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、インゴットの切断始端部や切断終端部において従来の一定値に比較して大きくする一方、インゴットの切断中央部では従来の一定値に比較して小さくすれば、インゴットの切断時間を短縮することができると同時に、ワイヤ列との接触長さが長いインゴットの切断中央部を切断する際には、砥液切れを起こさず、円滑にインゴットを切断することができることを突き止め、この発明を完成させた。
【０００７】
【発明の目的】
この発明は、インゴットの切断始端部および切断終端部における切断時間の短縮化が図れるワイヤソーのインゴット切断方法を提供することを、その目的としている。この発明は、インゴットの切断中央部における切断時間の短縮化が図れるワイヤソーのインゴット切断方法を提供することを、その目的としている。さらに、この発明は、安定したウェーハ切断を行うことができ、しかもワイヤソーによる切断制御を比較的行い易いワイヤソーのインゴット切断方法を提供することを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、砥液を供給しながらワイヤソーのワイヤ列を所定量だけ往復走行させてインゴットを切断するワイヤソーのインゴット切断方法において、上記インゴットの切断開始から切断終了までの間上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量をそれぞれ異なる一定値として走行させた場合に比較して、上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、上記インゴットの切断中央部では、上記各一定値よりもそれぞれ小さくするとともに、上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、上記インゴットの切断始端部および切断終端部では、上記各一定値よりもそれぞれ大きくすることにより、上記切断中央部のそれより大きくするワイヤソーのインゴット切断方法である。
【０００９】
なお、発明が適用されるワイヤソーはどのような種類のものでもよい。例えば、インゴットをワイヤ列に押接して切断するものでも、反対にワイヤ列をインゴットに押接して切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴットが当接するものでも、ワイヤ列の下部に押し当てられるものでもよい。
切断用の砥液としては、例えば平均粒径１０〜５０μｍの砥粒を含む周知成分のものが採用することができる。
また、インゴットの切断始端部および切断終端部におけるワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの送り量（繰り出し量、引き戻し量）と、インゴットの切断中央部のワイヤ列の１サイクル当たりの送り量（繰り出し量、引き戻し量）とは、その送り量（繰り出し量、引き戻し量）が前者より後者の方が小さい。
【００１０】
請求項２の発明は、上記ワイヤ列によるインゴットの切断が、所定距離だけ上記ワイヤ列を繰り出した後、該繰り出し距離より短い距離を引き戻すという往復走行により切断するものとし、しかも上記ワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量との比率が常に一定である請求項１に記載のワイヤソーのインゴット切断方法である。
ワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量との比率は、限定されない。なお、通常は、繰り出し量の８０％が引き戻し量となる。具体的な一例を挙げれば、インゴットの切断始端部および切断終端部のワイヤ列の繰り出し量、引き戻し量が、繰り出し量３００〜６００ｍ、引き戻し量２４０〜５００ｍ、インゴットの切断中央部のワイヤ列の送り量が、繰り出し量２００〜３００ｍ、引き戻し量１６０〜２４０ｍである。
【００１１】
【作用】
この発明によれば、往復走行するワイヤ列にインゴットを相対的に押し付けて、その研削作用により、インゴットを多数枚のウェーハに切断する。この際、インゴットの切断始端部および切断終端部では、ワイヤ列の１サイクル当たりの送り量（繰り出し量、引き戻し量）を大きくするので、インゴットと砥粒との接触時間が比較的長くなって１サイクル当たりの研削量が増え、全体としてインゴットの切断時間が短縮化される。
【００１２】
また、インゴットとワイヤ列との接触長さが長いインゴットの切断中央部では、ワイヤ列の１サイクル当たりの送り量（繰り出し量、引き戻し量）を小さくする。これにより、ワイヤ列の繰り出し時には、研削で砕けていない粒の大きな砥粒を含む充分な量の砥液をインゴットの切断溝の前半部分に擦りつけて、この部分を良好に切断することができる。一方、ワイヤ列の引き戻し時には、未砕の砥粒を含む充分な量の砥液をこの切断溝の後半部分に擦りつけて良好に切断することができる。したがって、砥液切れを起こさず、円滑にインゴットの切断が行える。この結果、１サイクル当たりの研削量が増え、切断時間の短縮化が図れる。
【００１３】
特に、請求項２の発明によれば、往復走行するワイヤ列にインゴットを相対的に押し付けて、これを多数枚のウェーハに切断する。この際、ワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量との比率を一定に保っているので、ウェーハの切断を安定して行うことができ、しかもワイヤソーによる切断の制御を比較的行い易い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１はこの発明の第１実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法が適用されたワイヤソーの要部模式図であり、図２は同インゴットの切断中の要部拡大断面図であり、図３は同ワイヤ列の往復走行サイクルを示すグラフであり、図４は同インゴットの各部位におけるワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量を示すグラフである。
【００１５】
図１、図２において、１０はワイヤソーであり、このワイヤソー１０は、ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットＩを多数枚のウェーハにワイヤ切断する装置であり、多数本のワイヤを横一列に束ねたワイヤ列１１を有している。ワイヤ列１１は、逆三角配置された３本の溝ローラ１２間で、駆動モータにより往復走行される。溝ローラ１２の両側上方には、砥液をワイヤ列１１上に連続供給する一対の砥液供給部１３が配設されている。砥液は、高粘度でかつＳｉＣ製の平均粒径３０〜４０μｍの砥粒が混入されたものである。
【００１６】
なお、図３のグラフに示すように、ワイヤ列１１の繰り出し後の引き戻し量ｙは、ワイヤ列１１の繰り出し量ｘの約８０％である。また、図４のグラフに示すように、ワイヤ列１１の繰り出し量ｘは、従来の一定値の繰り出し量ｘ′に比べて、インゴットＩの切断始端部（図２の一点鎖線参照）や切断終端部（図２の二点鎖線参照）では比較的大きい。しかも、インゴットＩの切断中央部（図２の実線参照）では比較的小さい。
同様に、ワイヤ列１１の引き戻し量ｙも、従来の一定値の引き戻し量ｙ′に比較して、切断始端部や切断終端部では比較的大きく、切断中央部では比較的小さい。
図１、図２において１４はカーボンベッドである。ＩａはインゴットＩの切断溝である。また、図３において、ｉはワイヤ列１１の繰り出しおよび引き戻し間のアイドルタイムである。
【００１７】
次に、このワイヤソー１０を用いた第１実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法を説明する。
図１に示すように、ワイヤソー１０は、砥液を砥液供給部１３から供給しながら、３本の溝ローラ１３間でワイヤ列１１を往復走行させる。ワイヤ列１１の往復走行時に、上方からインゴットＩをワイヤ列１１へ押し付けることで、図２に示すように、インゴットＩが、順次、接触長さの短い切断始端部、接触長さの長い切断中央部、接触長さの短い切断終端部へと徐々に切断される。すなわち、ワイヤ列１１の往復走行時に、砥液中の遊離砥粒がワイヤ列１１の各ワイヤにより、切断溝Ｉａの底部に擦りつけられて徐々に削り取られ、最終的に多数枚のウェーハに切断される。
【００１８】
この際、ワイヤ列１１とインゴットＩとの接触長さに反比例して、ワイヤ列１１の往き返りの１サイクル当たりの送り量（繰り出し量ｘ、引き戻し量ｙ）を増減させる。すなわち、インゴットＩの切断始端部と切断終端部では、この接触長さが短くなるので、繰り出し量ｘ、引き戻し量ｙを従来に比べ大きくして、インゴットＩを切断する。これにより、各部位におけるワイヤ列１１の繰り出しと引き戻しの切り換え回数が減り、総アイドルタイムｉが短くなる。この結果、インゴットＩの全体的な切断時間が短縮される。これは、ワイヤ列１１の各サイクルにおける繰り出し速度や引き戻し速度が常に一定で、各回のアイドルタイムｉが一定していることから言える。
【００１９】
また、インゴットＩの切断中央部ではこの接触長さが長くなるので、ワイヤ列１１の往き返りの１サイクル当たりの送り量（繰り出し量ｘ、引き戻し量ｙ）を従来より小さい値で一定化させる。ワイヤ列１１の繰り出し時には、研削で未砕の粒が大きい遊離砥粒を含んだ充分な量の砥液を、インゴットＩの切断溝の前半部分に擦りつけ、ここを良好に切断することができる。一方、インゴットＩの切断溝Ｉａの後半部分は、砥液中の遊離砥粒が切断溝Ｉａの前半部分で砕けて細かくなり、この後半部分が良好に切断することができない。
【００２０】
【００２１】
次に、図５に基づいて、この発明の第２実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法を説明する。
図５はこの発明の第２実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法が適用されたインゴットの各部位におけるワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量を示すグラフである。
図５に示すように、第２実施例のワイヤソーのインゴット切断方法は、ワイヤ列１１の１サイクル当たりの送り量（繰り出し量ｘ，引き戻し量ｙ）を、インゴットＩの接触長さに完全に反比例させたものである。これにより、第１実施例のワイヤソーのインゴット切断方法に比べて、インゴットＩの切断中央部の切断効率が向上し、インゴットＩの切断時間がより短縮化される。
その他の構成、作用および効果は、第１実施例と同様であるので、説明を省略する。
この発明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあってもこの発明に含まれる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明によれば、ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、インゴットの切断始端部や切断終端部において比較的大きくする一方、インゴットの切断中央部では比較的小さくしたので、切断始端部、切断終端部、切断中央部における１サイクル当たりの研削量がともに増えてインゴットの切断時間を短縮することができる。特にインゴットの接触長さが長い中央部を切断する際には、砥液切れを起こさず、円滑にインゴットを切断することができる。
【００２３】
特に、請求項２に記載の発明によれば、ワイヤ列の往復走行が、所定距離だけワイヤ列を繰り出した後、繰り出し距離より短い距離だけ引き戻すものであり、しかも、このワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量との比率が常に一定であるので、安定したウェーハ切断を行うことができ、しかもワイヤソーによる切断制御を比較的行い易い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法が適用されたワイヤソーの要部模式図である。
【図２】 この発明の第１実施例に係るインゴットの切断中の要部拡大断面図である。
【図３】 この発明の第１実施例に係るワイヤ列の往復走行サイクルを示すグラフである。
【図４】 この発明の第１実施例に係るインゴットの各部位におけるワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量を示すグラフである。
【図５】 この発明の第２実施例に係るワイヤソーのインゴット切断方法が適用されたインゴットの各部位におけるワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量を示すグラフである。
【図６】 （ａ）従来手段により切断されたウェーハの拡大正面図である。
【図７】 （ａ）従来手段により切断されたインゴットの拡大正面図である。
【符号の説明】
１１ ワイヤ列、
Ｉ インゴット、
ｘ ワイヤ列の繰り出し量、
ｙ ワイヤ列の引き戻し量。

Claims (2)

1. 砥液を供給しながらワイヤソーのワイヤ列を所定量だけ往復走行させてインゴットを切断するワイヤソーのインゴット切断方法において、
   上記インゴットの切断開始から切断終了までの間上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量をそれぞれ異なる一定値として走行させた場合に比較して、
   上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、上記インゴットの切断中央部では、上記各一定値よりもそれぞれ小さくするとともに、
   上記ワイヤ列の往き返りの１サイクル当たりの繰り出し量、引き戻し量を、上記インゴットの切断始端部および切断終端部では、上記各一定値よりもそれぞれ大きくすることにより、上記切断中央部のそれより大きくするワイヤソーのインゴット切断方法。
2. 上記ワイヤ列によるインゴットの切断が、所定距離だけ上記ワイヤ列を繰り出した後、該繰り出し距離より短い距離を引き戻すという往復走行により切断するものとし、しかも上記ワイヤ列の繰り出し量と引き戻し量との比率が常に一定である請求項１に記載のワイヤソーのインゴット切断方法。

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