JP3804723B2 - Modification method of main roller and guide roller of wire saw device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体シリコン単結晶インゴット(以下、単にインゴットということがある)をスライスする工程で使用されるワイヤーソー装置に用いるメインローラ及びガイドローラの改質方法及び改質されたメインローラ及びガイドローラに関する。
【0002】
【関連技術】
従来、ワーク、例えば、半導体シリコン単結晶インゴットを切断又はスライスしてウェーハ状に切り出すためのワークの切断装置としては、図1に示すようなワイヤーソー装置が用いられている。
【0003】
図1において、ワイヤーソー装置12は3つのメインローラ14,16,18を三角形の各頂点位置に互いに平行、且つ回転自在に配置して構成され、これらのメインローラ14,16,18間には線径0.08〜0.25mm程度の特殊ピアノ線からなる1本のワイヤー20が所定のピッチで螺旋状に巻回されワイヤー列を形成している。該メインローラは複数本配設されればよく、その本数に特別の限定はないが、図示した3本又は4本が通常使用される。
【0004】
各メインローラ14,16,18にはワイヤー20を巻回するための溝が刻設されている。図2にメインローラ14の溝14aを図示した。同図(a)はメインローラ14が新品の場合の溝14aの形状を示すが、この場合、新品の溝14aの溝ピッチeは図示するごとく一定である。これに対して、同図(b)はメインローラ14に寿命が来た場合の溝14aを示すが、この場合、寿命のきた溝14aの溝ピッチは図示するごとく一定しない。
【0005】
そして、上方の2つのメインローラ14,16の間、即ち切断領域であって、且つこれらメインローラ14,16の上方には、ワークホルダー22に保持された円筒状半導体シリコンインゴット等のワークWがセットされている。該ワークWは、不図示の駆動手段によってワークホルダー22が上下動せしめられることによって、該ワークホルダー22と共に上下動する。
【0006】
下方のメインローラ18は駆動メインローラであって、これは駆動モータ24によって正逆転せしめられる。
【0007】
該メインローラ14,16の上方には、微細な砥粒を油性又は水溶性のクーラントで懸濁することによって作られた砥粒スラリー26を噴出するノズル28が設置されている。30は該メインローラ14,16間に設けられたスラリー溜りで、ノズル28から噴出したスラリー26を受ける作用を行う。スラリー26は不図示のスラリータンクに貯留されている。
【0008】
上記した複数のメインローラ14,16,18間に螺旋状に巻きつけられたワイヤー20を、ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けて、往復運動させながら移動させる。32はガイドローラで、該メインローラ14,16,18に巻回されたワイヤーをワイヤー送り出し側及び受け取り側においてガイドする作用を行う。
【0009】
このように移動するワイヤー20にワークWを所定の送り速度で圧接するとともに、この圧接部にスラリー26を供給することによって、複数のウェーハを同時に切り出すことができる。そして、このワイヤーソー装置12は、同時に多数のウェーハを切り出すことができるため、従来の内周刃スライサー等に代わって多用されるようになっている。
【0010】
現在、半導体シリコン単結晶インゴットのスライス加工には、φ200mm、φ300mmとその直径が大きくなるにつれて、ワイヤーソー装置がインゴットのスライス装置として導入されてきているのが一般的である。
【0011】
このワイヤーソー装置では、生産性の向上、安定操業を目指すことを目的として、砥粒、クーラント、ワイヤー、メインローラ及びガイドローラ等への検討がなされている。
【0012】
例えば、ワイヤーについては、ワイヤーの貯線量を増加させ、交換頻度を減少させるとか、メインローラ及びガイドローラにおいては、高密度ポリエチレンのものから金属ローラにポリテトラフルオロエチレンをコートしたもの、さらには、硬質ウレタン樹脂へと変化させ、メインローラ及びガイドローラの寿命向上により、メインローラの交換に要する交換時間の短縮を目指すことが行われている。
【0013】
こうした硬質ウレタン樹脂材質のメインローラ及びガイドローラを使用してインゴットを切断しても、切断されたウェーハのうねり(断面形状)値、或いは切断ウェーハの本質的品質であるソリ値は、図2(a)(b)に示したようにメインローラの溝形状が経時的に変動してしまうことに起因して、その硬質ウレタン樹脂の寿命によって悪化する傾向がある。一方では、たとえ新品のメインローラ及びガイドローラであっても、その使用初期から悪い傾向を示すものが存在している場合がある。
【0014】
こうした傾向のために、ひとつには、切断ウェーハのソリ値の管理の観点から、硬質ウレタン樹脂製のメインローラを交換する必要があり、硬質ウレタン樹脂の寿命に関して、バラツキが生ずることで、メインローラの交換作業への負担増加が問題となっている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、メインローラの材料である硬質ウレタン樹脂の品質を安定化させることで、硬質ウレタン製のメインローラ及びガイドローラの寿命を延ばして一定化させ、バラツキのないようにすることができるようにしたワイヤーソー装置におけるメインローラ及びガイドローラの改質方法及び改質されたメインローラ及びガイドローラを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソー装置のメインローラ及びガイドローラの改質方法は、メインローラ及びガイドローラを有するワイヤーソー装置において、前記メインローラ及びガイドローラを硬質ウレタン樹脂で構成し、前記硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラに対して、それぞれ研削加工を行い所定の寸法精度を出した後、最後の仕上げとして前記硬質ウレタン樹脂製メインローラ及びガイドローラの表面に対して低温酸素プラズマ処理を施し、かつ前記低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電によるものであって、該プラズマ発生部の酸素ガスの圧力範囲は、0.01〜0.5torrであり、処理温度は10〜40℃、処理時間は1〜2分としたことを特徴とする。
【0017】
上記硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラに対して、それぞれ最終の研削加工をおこない溝加工及び寸法精度などをだした後、最終の仕上げとして低温酸素プラズマ処理を硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラの表面に施すものである。
【0018】
上記低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電によるものであって、該プラズマ発生部の酸素ガスの圧力範囲は、0.01〜0.5torrであり、処理温度は10〜40℃、処理時間は1〜2分の条件で行われる。
【0019】
上記のように、低温酸素プラズマ処理を施された硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラは、表面が均一化され、バラツキの少ないものとされ、ワイヤーソー装置によるインゴットの切断を安定して行うことが可能となる。
【0020】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【0021】
製造例1
研削により所定の寸法精度に加工されたメインローラ及びガイドローラを、チャンバーに入れ、低温酸素プラズマ処理を行った。この低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電に依るもので、酸素ガスの圧力範囲は、0.01〜0.5torrであり、処理温度は、10〜40℃、処理時間は、1〜2分とした。
【0022】
実施例1
製造例1の条件で低温酸素プラズマ処理を施したメインローラを組み込んだ図1に示したワイヤーソー装置を用いてφ200mmインゴットのスライスを実施した結果、120インゴットの切断が可能であった。
【0023】
比較例1
比較のために、単に研削加工のみで低温酸素プラズマ処理を施さない硬質ウレタン樹脂製のメインローラを用いてφ200mmインゴットのスライスを行ったところ、10インゴット〜100インゴットで平均して60インゴットの切断しか得られなかった。
【0024】
したがって、本発明の低温酸素プラズマ処理を施した硬質ウレタン樹脂製のメインローラは従来の硬質ウレタン樹脂製のメインローラの約2倍の寿命を有することが確認できた。
【0025】
実施例2
また、製造例1の条件で低温酸素プラズマ処理を施した硬質ウレタン樹脂製のガイドローラを組み込んだ図1に示したワイヤーソー装置を使用してφ200mmインゴットのスライスを実施してみたところ、1溝/4インゴットの切断が可能であった。
【0026】
比較例2
一方、従来の硬質ウレタン樹脂製のガイドローラでは、平均して1溝/1インゴット程度で必ず1インゴット切断毎にガイドローラの溝状態を確認しなければならなかった。
【0027】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、メインローラ及びガイドローラの寿命が延びたことにより作業性が向上し、その上、切断されたウェーハのうねり(断面形状)値、或いは切断ウェーハの本質的品質であるソリ値を長期的に安定させることができ、さらには、メインローラ及びガイドローラの寿命が延びたことにより、ワイヤーソー装置によるインゴット切断作業のコストダウンにもつながるという大きな効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ワイヤーソー装置の概略斜視説明図である。
【図2】 メインローラの溝形状を示す部分断面図で、(a)は新品のメインローラの溝形状及び(b)は寿命のきたメインローラの溝形状を示す。
【符号の説明】
12:ワイヤーソー装置、14,16,18:メインローラ、20:ワイヤー、14a:溝、22:ワークホルダー、24:駆動モータ、26:砥粒スラリー、28:ノズル、30:スラリー溜り、32:ガイドローラ、W:ワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for modifying a main roller and a guide roller used in a wire saw device used in a process of slicing a semiconductor silicon single crystal ingot (hereinafter, sometimes simply referred to as an ingot), and a modified main roller and guide. Concerning Laura.
[0002]
[Related technologies]
Conventionally, a wire saw device as shown in FIG. 1 has been used as a workpiece cutting device for cutting or slicing a workpiece, for example, a semiconductor silicon single crystal ingot, into a wafer.
[0003]
In FIG. 1, the
[0004]
Each
[0005]
A work W such as a cylindrical semiconductor silicon ingot held by a
[0006]
The lower
[0007]
Above the
[0008]
The
[0009]
A plurality of wafers can be cut out simultaneously by pressing the workpiece W to the
[0010]
Currently, in the slicing processing of a semiconductor silicon single crystal ingot, a wire saw device is generally introduced as an ingot slicing device as the diameter becomes larger, such as φ200 mm and φ300 mm.
[0011]
In this wire saw apparatus, studies are made on abrasive grains, coolant, wires, main rollers, guide rollers, and the like for the purpose of improving productivity and stable operation.
[0012]
For example, for the wire, the wire storage dose is increased and the replacement frequency is decreased, or in the main roller and guide roller, a metal roller coated with polytetrafluoroethylene from a high-density polyethylene, It has been attempted to shorten the replacement time required for replacement of the main roller by changing to hard urethane resin and improving the life of the main roller and guide roller.
[0013]
Even if the ingot is cut using such a hard urethane resin main roller and guide roller, the waviness (cross-sectional shape) value of the cut wafer or the warp value that is the essential quality of the cut wafer is shown in FIG. a) As shown in (b), the groove shape of the main roller tends to fluctuate with time, which tends to deteriorate with the life of the hard urethane resin. On the other hand, even if it is a new main roller and a guide roller, there may exist a thing which shows a bad tendency from the use initial stage.
[0014]
Because of this tendency, for the first time, it is necessary to replace the main roller made of hard urethane resin from the viewpoint of the management of the warped value of the cut wafer. Increased burden on replacement work is a problem.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and by stabilizing the quality of the hard urethane resin that is the material of the main roller, the life of the main roller and the guide roller made of hard urethane is extended. An object of the present invention is to provide a method for modifying a main roller and a guide roller and a modified main roller and guide roller in a wire saw device that can be made constant and free from variations.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a method for modifying a main roller and a guide roller of a wire saw device according to the present invention is a wire saw device having a main roller and a guide roller, and the main roller and the guide roller are made of a hard urethane resin. Then, after grinding the respective main rollers and guide rollers made of hard urethane resin to give a predetermined dimensional accuracy, the final finish is applied to the surfaces of the main rollers and guide rollers made of hard urethane resin. and facilities cold oxygen plasma treatment, and the low-temperature oxygen plasma treatment are due to glow discharge vacuum oxygen gas, the pressure range of the oxygen gas in the plasma generating unit is an 0.01~0.5torr The treatment temperature is 10 to 40 ° C., and the treatment time is 1 to 2 minutes .
[0017]
The hard urethane resin main roller and guide roller are each subjected to final grinding and grooving and dimensional accuracy, and then subjected to low-temperature oxygen plasma treatment as a final finish. It is applied to the surface of the guide roller.
[0018]
The low-temperature oxygen plasma treatment is based on glow discharge in reduced-pressure oxygen gas, the pressure range of the oxygen gas in the plasma generation part is 0.01 to 0.5 torr, the treatment temperature is 10 to 40 ° C., Processing time is performed on the conditions for 1-2 minutes.
[0019]
As described above, the main roller and the guide roller made of hard urethane resin subjected to the low-temperature oxygen plasma treatment have a uniform surface and less variation, and stably cut the ingot by the wire saw device. It becomes possible.
[0020]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0021]
Production Example 1
The main roller and guide roller processed to a predetermined dimensional accuracy by grinding were placed in a chamber and subjected to a low-temperature oxygen plasma treatment. This low-temperature oxygen plasma treatment depends on glow discharge in reduced-pressure oxygen gas, the pressure range of oxygen gas is 0.01 to 0.5 torr, the treatment temperature is 10 to 40 ° C., and the treatment time is 1 ~ 2 minutes.
[0022]
Example 1
As a result of slicing a φ200 mm ingot using the wire saw device shown in FIG. 1 incorporating a main roller subjected to low-temperature oxygen plasma treatment under the conditions of Production Example 1, it was possible to cut 120 ingots.
[0023]
Comparative Example 1
For comparison, when a slicing of φ200 mm ingot was performed using a main roller made of a hard urethane resin that was simply ground and not subjected to low-temperature oxygen plasma treatment, only 60 ingots were cut on average from 10 to 100 ingots It was not obtained.
[0024]
Therefore, it was confirmed that the main roller made of hard urethane resin subjected to the low-temperature oxygen plasma treatment of the present invention has a life approximately twice that of the conventional main roller made of hard urethane resin.
[0025]
Example 2
Further, when slicing a φ200 mm ingot using the wire saw apparatus shown in FIG. 1 in which a guide roller made of hard urethane resin subjected to low-temperature oxygen plasma treatment under the conditions of Production Example 1 was incorporated, one groove was obtained. / 4 ingot could be cut.
[0026]
Comparative Example 2
On the other hand, with a conventional guide roller made of hard urethane resin, the groove state of the guide roller must be confirmed every time one ingot is cut with an average of about 1 groove / 1 ingot.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the workability is improved by extending the life of the main roller and the guide roller, and in addition, the waviness (cross-sectional shape) value of the cut wafer or the essential of the cut wafer is obtained. The warp value, which is the quality, can be stabilized for a long time, and the life of the main roller and guide roller can be extended, leading to a significant effect of reducing the cost of ingot cutting work by the wire saw device. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a wire saw device.
FIGS. 2A and 2B are partial cross-sectional views showing the groove shape of the main roller. FIG. 2A shows the groove shape of a new main roller, and FIG. 2B shows the groove shape of the main roller that has reached the end of its life.
[Explanation of symbols]
12: wire saw device, 14, 16, 18: main roller, 20: wire, 14a: groove, 22: work holder, 24: drive motor, 26: abrasive slurry, 28: nozzle, 30: slurry reservoir, 32: Guide roller, W: Workpiece.
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