JP4248895B2 - スラリ再生方法及びワイヤソーシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インゴットなどのワークを切断するワイヤソーシステムに係り、特に、リサイクルに適したワイヤソー砥粒及びスラリ再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産性向上の観点から、半導体インゴットの切断や、太陽電池用ソーラーセル等の生産にワイヤソーが使用される。
図２は、半導体材料、磁性材料、セラミック等のワーク２２を切断する一般的なワイヤソーの斜視図である。このようなワイヤソーは、一般に水性または油性の加工液に遊離砥粒を混合させたスラリを供給しながらワイヤ１８にワーク２２を押し当て、ワーク２２を切断する。
【０００３】
このワイヤソーに用いられる砥粒は、比較的高価であるにもかかわらず従来は使い捨てされていた。しかし、コスト削減及び環境保護の観点から、近年、使用済み砥粒の再利用が図られている。
【０００４】
このように、スラリに用いられる砥粒は再利用されているが、繰り返し使用されることにより、破砕砥粒やシリコンの切り屑等の比率が上昇し、切断精度が悪化する。そのため、使用済みスラリに対して破砕砥粒やシリコンの切り屑等の除去を行うと共に、新しい砥粒を補充して切断精度を維持している。
【０００５】
図９は砥粒のリサイクル方法の概念図である。図９に示すように、ワイヤソーで加工に用いられたスラリ１００は、分離装置１０２により液相６８と固相６６とに分離された後、回収された固相６６に対して所定の分級処理１０４を行い、使用可能な砥粒を回収する。回収された砥粒に２０％程度の新品砥粒１０６を加えたものを、回収された液相６８であるオイルに混合して再利用している。ここで、回収された砥粒に加える新品砥粒１０６の粒形状は、従来ブロッキーなものが切断精度が良いとされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このブロッキーな砥粒を使用後、リサイクルすると切断精度が低下する現象が発生していた。すなわち、このようなブロッキーな砥粒は、新品砥粒として１回目に使用する場合には切断精度は良いが、再生砥粒として使用する場合には、繰り返し使用するにつれて切断精度は悪化していた。
【０００７】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リサイクルして、長期間使用しても切断精度を維持できる粒形状の砥粒、および、スラリ再生方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法である。
【０００９】
また、本出願に係る第２の発明は、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加えて再生スラリを製造する工程と、該再生スラリをワイヤソーで使用する工程を、交互に複数回繰り返し、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲に維持することを特徴とするスラリ再生方法である。
【００１０】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記第１の範囲は、０．８５５以上で０．８７０未満であることを特徴とする上記第１または第２の発明に記載のスラリ再生方法である。
【００１１】
また、本出願に係る第４の発明は、前記所定量は、スラリを再生する際に除去した砥粒に相当する量であることを特徴とする上記第１〜第３の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１２】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記所定量は、重量比で５％〜５０％であることを特徴とする上記第１〜第３の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１３】
また、本出願に係る第６の発明は、前記第２の範囲は、０．８７０〜０．８８５であることを特徴とする上記第１〜第５の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１４】
更に、本出願に係る第７の発明は、スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、
ワークを切断するワイヤ列と、含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるスラリを前記ワイヤ列に供給するスラリ供給手段と、前記ワイヤ列に前記ワークを押圧するワーク支持手段と、前記ワイヤ列に供給された前記スラリを回収するスラリ回収手段と、前記スラリ回収手段により回収したスラリを再生するスラリ再生回路と、を備えるワイヤソーシステムであって、
前記スラリ再生回路は、前記回収したスラリから、使用可能な砥粒及び溶媒を回収する回収手段と、前記回収された砥粒及び溶媒を混合し再生スラリを調製する混合手段と、前記再生スラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の第１の範囲にある砥粒を所定量加え前記再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にする砥粒追加手段と、を備えることを特徴とするワイヤソーシステムである。
【００１５】
また、本出願に係る第８の発明は、スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にある使用済みスラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満にある第１の範囲の砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明者達は、再利用した砥粒で切断精度が悪化する原因を詳細に検討した結果、次の知見を得た。
【００２１】
加工に用いられた砥粒はワイヤやワークとの摩擦により、破砕、摩滅を繰り返し、丸みを帯びてくる。このように砥粒の角がとれて、形状が丸く変化することにより、切れ味が悪化し、切断精度が低下する現象が発生していた。
【００２２】
そこで、本発明者達は、砥粒の円形度に着目した。円形度を求めるために、まず図１に示すように、砥粒をカメラで撮像し、砥粒の投影面積や周囲長を算出する。
【００２３】
円形度は、砥粒の投影像の周囲長を分母に、砥粒投影像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を分子にした値である。
【式１】
で求められる。
【００２４】
すなわち、円形度は１以下の値であり、円形度が１に近いほど砥粒は丸みを帯びる。通常、スラリには無数の砥粒が含まれているため、スラリに含まれる各砥粒の円形度を全砥粒で平均した値を指標とする。以下では、この平均値を「平均円形度」と称す。実際には、スラリに含まれる全ての砥粒について円形度を算出することは不可能に近いため、スラリの中から一部のサンプルを取り出し、そのサンプルについての平均円形度を算出する。
【００２５】
新品砥粒時の平均円形度が０．８７１の新品砥粒を用いた場合には、１回目切断後の砥粒の平均円形度は０．８７８になった。この１回目切断後の砥粒から使用可能な砥粒を回収し、新品砥粒を約２０％添付した後の再生砥粒の平均円形度は０．８８５になった。更にこの再生砥粒を用いて切断した後の再生砥粒の平均円形度は０．８８８になった。
【００２６】
そして、砥粒の平均円形度が０．８９となった場合には、切断されたウェーハのＷａｒｐ−ｂｆが３０μｍ以上、かつ、ＴＴＶが２０μｍ以上となり、切断不可の状態となった。
【００２７】
より詳しくは、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の範囲内では良好な切断精度を得ることができるが、平均円形度が０．８７０未満及び０．８８５より大きい場合には切断精度の悪化がある。
【００２８】
良好な切断精度を得ることができる平均円形度の、このような具体的な範囲は、ＳＥＭ（scanning electron microscope：走査型電子顕微鏡）により観察した砥粒の円形度を水準としてワークを切断し、切断されたウェーハのＷａｒｐ−ｂｆとＴＴＶを調べる本発明者達の実験により判明した。
【００２９】
また、良好な切断精度を提供する砥粒には次の傾向が見られた。▲１▼形状、粒形が比較的揃っている。▲２▼針状粒子が少ない。▲３▼適度のカドがある。
そこで、本発明者達は上記の原因究明に基づき、砥粒の円形度に着目し、種々の実験を行い、その結果に基づいて本発明に想到するに至った。
【００３０】
すなわち、新品砥粒時の平均円形度が０．８７０〜０．８８３である従来の砥粒をリサイクルした場合には、再生時に約２０％の新品砥粒を加えた場合であっても、再生砥粒の平均円形度は０．８８５より大きくなり、切断精度が悪化する。一方、再生時に加える約２０％の新品砥粒を、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の砥粒にした場合には、長期間にわたって、再生砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５に維持することが可能になり、ウェーハ切断精度を長期間維持できることを本発明者達は見出した。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図２〜図６を用いて詳細に説明する。なお、本発明は遊離砥粒を含んだスラリを再利用する種々のワイヤソーに適用することができるが、一例として以下に示すワイヤソーに適用することができる。但し、以下は本発明の１実施の形態に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
図２は本発明を適用するワイヤソーの斜視図、図３は正面図、図４は側面図、図５は平面図、図６はスラリ再生回路の概念図である。
【００３３】
まず、図２〜図６を用いてワイヤソー装置の全体構造について説明する。図４の側面図に示すように、装置基台１１上にはコラム１２を立設している。コラム１２の前方（図４左側）には切断機構１３がブラケット１４を介して装設されている。この切断機構１３は、ブラケット１４に複数の加工用ローラ１５，１６，１７を回転自在に支持したものであり、それぞれの加工用ローラ１５，１６，１７は、所定間隔をおいて互いに平行に配置されている。
【００３４】
また、図３に示すように加工用ローラ１５，１６，１７の外周には、それぞれ環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａが所定ピッチで複数形成されている。なお、図３においては理解を容易にするために、ワイヤの記載を省略し、さらに環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａの数も実際よりも少なく描いてある。
【００３５】
加工用ローラ１５，１６，１７の各環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａには、１本の線材よりなるワイヤ１８が、各加工用ローラ１５〜１７を渡って連続的に螺旋状に巻きつけられている。図５に示すように、ブラケット１４にはワイヤ走行用モータ１９が配設されており、このワイヤ走行用モータ１９により図示しない伝達機構を介して加工用ローラ１５，１６，１７が回転駆動させられる。そして、これらの加工用ローラ１５，１６，１７の回転によって、ワイヤ１８が所定の走行速度で走行する。ワイヤ１８の走行は、一定量前進及び一定量後退を繰り返し、全体として歩進的に前進するように行われる。
【００３６】
一方、図６に示すスラリ供給タンク６４には、加工の際にワイヤ１８に供給されるスラリが貯蔵されている。ブラケット１４の上方にはスラリ供給タンク６４に接続されたスラリノズル２０が配設されている。スラリ供給タンク６４とスラリノズル２０はポンプ５７を介して接続され、このスラリノズル２０から加工用ローラ１５，１６間のワイヤ１８上に、スラリが供給される。ワイヤ１８に供給されたスラリは、ワーク２２を切断する際の砥液として機能する。
【００３７】
図４に示すように、スラリノズル２０の上方において、コラム１２にはワーク支持機構２１が上下動自在に支持され、その下部には硬脆材料よりなる複数の結晶構造を有するワーク２２がセットされる。コラム１２の正面側壁面には二本のガイドレール１２ａを垂直方向に向けて平行に設けており、このガイドレール１２ａにワーク支持機構２１が上下動自在に嵌合している。
【００３８】
また、コラム１２上にはワーク昇降用モータ２３を配設している。このワーク昇降用モータ２３の回転を制御することによって図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構２１を上下動させることができる。ワーク支持機構２１は、ガイドレール１２ａにならって正確に真直度良く上下動されるようになっている。
【００３９】
そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ１８を切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１７間で走行させながら、ワーク支持機構２１を切断機構１３に向かって下降させる。このとき、スラリノズル２０からワイヤ１８上へスラリを供給する。ワイヤ１８に対しワーク２２を押し付けて接触させることにより、ワーク２２がウェーハ状に同時にスライス加工される。
【００４０】
図６に示すように、加工用ローラ１５，１６，１７の下方にはスラリ回収パン５５が設けられている。このスラリ回収パン５５の下部には、スラリ回収パイプ５５ａが設けられており、スラリ回収パイプ５５ａの下流にはスラリ回収タンク４８が設けられている。そして、このスラリ回収タンク４８はスラリ再生回路５０に接続される。接続はポンプ４９を介して行われる。
【００４１】
スラリ回収パン５５に流れたスラリは、スラリ回収パイプ５５ａを通って、一旦、スラリ回収タンク４８に溜められる。スラリ回収タンク４８に溜まったスラリは、ポンプ４９によりスラリ再生回路５０に送られる。なお、スラリ回収パン５５は加工用ローラ１５，１６，１７間に配置しても良い。
【００４２】
次に、スラリ再生回路５０について図６を用いて説明する。本実施の形態のスラリ再生回路５０は、遠心分離機５２，５４と、濾過機５６と、新品砥粒供給装置５８と、新品オイル供給装置６０と、混合器６２と、ポンプ７２とからなる。新品砥粒供給装置５８には平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の砥粒が貯蔵されている。
【００４３】
遠心分離機５２は濾過機５６に接続され、濾過機５６は混合器６２と遠心分離機５４に接続されている。遠心分離機５２から送られてきたスラリを濾過機５６により、砥粒を含む固相６６と、オイルを含む液相６８に分離する。そして、濾過機５６により分離された固相６６は混合器６２に送られ、液相６８は遠心分離機５４に送られる。遠心分離機５４で精製された液相は混合器６２に送られ、固相６６と混合器６２で合流する。
【００４４】
更に、新しい砥粒を追加する新品砥粒供給装置５８と、オイルを追加する新品オイル供給装置６０が、混合器６２に接続されている。混合器６２はポンプ７２を介してスラリ供給タンク６４に接続されている。
【００４５】
次に、上記のように構成されたワイヤソーの動作について、図２〜図６を用いて説明する。
【００４６】
まず始めに、図２に示すように、ワーク２２を略Ｔ字型に構成された取付プレート４２の下面に接着し、取付プレート４２を係止部４３ａに取り付ける。取り付けは、取付プレート４２の係合腕４２ａを、水平前方に向かって配置された角柱状の係止部４３ａに載置して行う。取付プレート４２を背面板４３ｂに向かって押し付けることにより、取付プレート４２を所定の位置に位置決めする。そして、取付プレート４２に形成された貫通穴に固定ねじ４５をねじ込んで、背面板４３ｂにねじ止めし、ワーク支持機構２１に取付プレート４２を固定する。このようにして、ワーク２２がワーク支持機構２１に支持される。
【００４７】
その後、加工用ローラ１５，１６，１７を回転させ、３本のローラをわたって螺旋状に巻き付けられたワイヤ１８を線方向に走行させる。そして、ワーク昇降用モータ２３の回転により、ワーク支持機構２１を走行するワイヤ１８に向かって下降させ、ワーク２２を所定厚のウェーハ状に切断する。
【００４８】
ウェーハの切断の際には、図６に示すスラリ供給タンク６４内のスラリを、ポンプ５７によってスラリノズル２０に搬送し、スラリノズル２０からワイヤ１８に向かってスラリを供給する。スラリノズル２０からワイヤ１８に供給されたスラリは、ワーク２２の切粉とともに自重によりスラリ回収パン５５に落下する。スラリ回収パン５５により回収されたスラリは、スラリ回収パイプ５５ａを介してスラリ回収タンク４８に貯留される。そして、ポンプ４９により、スラリ回収タンク４８に流れ込んだスラリを、スラリ再生回路５０へと送り出す。
【００４９】
最初にウェーハを切断する際のスラリとしては、リサイクル砥粒を含まない、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒のスラリを使用している。
【００５０】
次に、スラリ再生回路５０の動作について説明する。スラリ再生回路５０では、まず、遠心分離機５２を用いて使用済みスラリから、砥粒として殆ど機能しない程度に砕かれた破砕砥粒を取り除く。本実施の形態では７μｍ以下の砥粒を取り除くが、このときの除去砥粒のサイズは切断されるウェーハの面精度やワイヤの太さ等によっても異なる。
【００５１】
７μｍ以下の砥粒が取り除かれたスラリを濾過機５６に送り、濾過機５６で液相６８と固相６６に分離する。液相６８にはオイル及び切削屑が含まれ、固相６６には砥粒が含まれる。次に、液相６８を精製する。精製は、遠心分離機５４で再生オイル７０と切削屑とに分離し、切削屑を除去することにより行う。
【００５２】
そして、精製された再生オイル７０と固相６６を混合器６２に搬送する。固相６６に含まれる回収砥粒に対して重量比で約２０％程度の新品砥粒７４を、新品砥粒供給装置５８から混合器６２に供給する。回収砥粒に対して重量比で約２０％程度が、スラリを再生する際に除去した砥粒の量に相当する。加える新品砥粒７４は、砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満のものを使用する。
また、所定量の新品のオイル７６を新品オイル供給装置６０から混合器６２に搬送する。
【００５３】
混合器６２に搬送された砥粒及びオイルを混合器６２で十分に攪拌、混合する。このようにして混合器６２で調製された再生スラリ７８は、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の範囲内になる。再生スラリ７８は、ポンプ７２によりスラリ供給タンク６４に移送される。そして、スラリ供給タンク６４から、ポンプ５７を介してノズル２０へ送られ、ワイヤ１８に再生スラリ７８が供給される。
【００５４】
なお、本実施の形態では図２に示すワイヤソーに本発明を適用する場合について説明したが、他の構成は全く同様で、ワイヤとワークの位置が上下逆になっているワイヤソーにも本発明を適用することができる。
【００５５】
また、本実施の形態のスラリは、炭化珪素を主成分とする遊離砥粒を用いているが、本発明の適用はこれに限るものではない。例えば、炭化珪素に代えて、窒化珪素や、窒化ホウ素、炭化ホウ素、アルミナ、酸化アルミニウム、ダイアモンド等を主成分にしても良い。
【００５６】
更に、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比を約２０％としたが５％〜５０％の範囲であれば、同様の効果を奏することができる。スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は、新品砥粒の平均円形度によっても異なる。例えば、０．８４０のように平均円形度が低い新品砥粒を加えるのであれば、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は小さくなり、逆に、例えば０．８８０のように平均円形度が高い新品砥粒を加えるのであれば、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は大きくなる。
【００５７】
また、本実施の形態のスラリ再生回路５０では、遠心分離機を２つ用いることにより、使用可能な砥粒とオイルを回収し、併せてシリコンの切削屑を除去した。しかし、砥粒とオイルの回収、及び、切削屑の除去の方法はこれに限られず、例えば以下の方法によりスラリを再生することもできる。
【００５８】
まず、使用済みスラリを加圧フィルターにより液相と固相とに分離する。分離された固相に対しては、液体サイクロンにより所定の分級処理を施し、７μｍ以下の砥粒を廃棄し、７μｍ以上の砥粒のみを回収する。なお、分級処理の方法は任意であり、篩等により分級することも可能である。ここで、固相にはシリコンの切削屑も含まれるため、液体サイクロン等を別途設けて分離廃棄する。なお、砥粒と切削屑との比重の差を利用して比重分離を行い、切削屑のみを廃棄することもできる。一方、分離された液相に対しては、濾過機により不純物を取り除き、オイルを回収する。このようにして使用可能な砥粒とオイルを回収し、併せてシリコンの切削屑を取り除くこともできる。
【００５９】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ワイヤソーの構成やスラリの再生方法などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６０】
［実施データ］
本発明の砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、図７を用いて以下に具体的に説明する。
【００６１】
図７は、本発明の新品砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、縦軸に平均円形度、横軸にリサイクル回数をとって示したグラフである。図７に示すように、新品砥粒時の平均円形度は０．８５６であり０．８７０以下である。しかし、１回目切断後〜１１回目切断後の円形度は０．８７０〜０．８８５の範囲で安定している。
【００６２】
前述のように、従来の砥粒は、０．８７１のように平均円形度が比較的大きい新品砥粒を使用していたため、数回のリサイクルを繰り返すことにより再生砥粒の平均円形度は０．８８８になり、切断精度が悪化した。しかし、本発明のように砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７未満の新品砥粒を用いた場合には、リサイクルを繰り返しても平均円形度は０．８７０〜０．８８５の範囲で安定し、良好な切断精度を長期間提供することができる。
【００６３】
図８は、砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７未満の新品砥粒を用いて、新品時の切断精度と、リサイクル時の切断精度とを比較したグラフである。なお、図８（ａ）〜（ｃ）の総てにおいて、横軸は切断されたワークから得られたウェーハのロットナンバーを意味し、単位は枚目であり、縦軸の単位はμｍである。
【００６４】
ここで、図８（ａ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの、中心厚みバラツキの程度の指標であるCen-Thkを求め、比較したグラフである。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの中心厚み（Cen-Thk）のバラツキに比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの中心厚み（Cen-Thk）のバラツキが少ない。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に均一に切断できることが分かる。
【００６５】
同様に、図８（ｂ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについて、ウェーハ裏面を基準としてウェーハ表面の最高点から最低点までの距離を算出し、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation）を求め比較したグラフである。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ）に比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ）の方が小さい。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に、平坦度の良好なウェーハに切断できることが分かる。
【００６６】
更に、図８（ｃ）は新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハについてWarp-bfを求め、比較したグラフである。ここで、反りの程度の指標であるWarp-bfとは、自由状態におけるウェーハ表面の最高点と最低点の高さの差をいう。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの反り（Warp-bf）に比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの反り（Warp-bf）の方が小さい。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に、反りの小さいウェーハに切断できることが分かる。
【００６７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明における砥粒はリサイクル後において、全ての項目で切断精度が新品砥粒を上回っている。すなわち、リサイクルに適した砥粒形状といえる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態においては、最初にウェーハを切断する際のスラリとして、リサイクル砥粒を含まない、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒のスラリを使用している。しかし、より好ましくは、最初の切断時には、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５のスラリを使用し、リサイクル時に平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒を加えてリサイクルすることが、より望ましい。
【００６９】
【発明の効果】
従来の砥粒は新品時に最大限の性能を発揮できるように砥粒形状を整えるが、その後、長期間のリサイクルで切断精度が悪化し、Ｗａｒｐ−ｂｆが３０μｍ以上、かつ、ＴＴＶが２０μｍ以上となる。一方、本発明の砥粒は新品時ではなく、リサイクル時に最大限の性能を発揮できるように砥粒形状を整える。そのため、長期間リサイクルを繰り返しても切断精度が悪化せず、Ｗａｒｐ−ｂｆが１０μｍ以下、ＴＴＶが１０μｍ以下となる。
【００７０】
なお、新品時には従来砥粒を使用し、再生する際に加える砥粒に本発明の砥粒を使用することにより、リサイクル後のみならず新品時から良好な切断精度を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】砥粒の円形度についての説明図である。
【図２】本発明を適用するワイヤソーの斜視図である。
【図３】本発明を適用するワイヤソーの正面図である。
【図４】本発明を適用するワイヤソーの側面図である。
【図５】本発明を適用するワイヤソーの平面図である。
【図６】スラリ再生回路の概念図である。
【図７】本発明の新品砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、縦軸に円形度、横軸にリサイクル回数をとって示したグラフである。
【図８】図８（ａ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハのCen-Thkを求め比較したグラフであり、図８（ｂ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation）を求め比較したグラフであり、図８（ｃ）は新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハのWarp-bfを求め比較したグラフである。
【図９】従来のスラリ再生方法の概念図である。
【符号の説明】
１１…装置基台
１２…コラム １２ａ…ガイドレール
１３…切断機構
１４…ブラケット
１５，１６，１７…加工用ローラ
１５ａ，１６ａ，１７ａ…環状溝
１８…ワイヤ
１９…ワイヤ走行用モータ
２０…スラリノズル
２１…ワーク支持機構
２２…ワーク
２３…ワーク昇降用モータ
４２…取付プレート ４２ａ…係合腕
４３ａ…係止部 ４３ｂ…背面板
４５…固定ねじ
４８…スラリ回収タンク
４９…ポンプ
５０…スラリ再生回路
５２…遠心分離機
５４…遠心分離機
５５…スラリー回収パン ５５ａ…スラリー回収パイプ
５６…濾過機
５７…ポンプ
５８…新品砥粒供給装置
６０…新品オイル供給装置
６２…混合器
６４…スラリ供給タンク
６６…固相
６８…液相
７０…再生オイル
７２…ポンプ
７４…新品砥粒
７６…新品オイル
７８…再生スラリ
１００…スラリ
１０２…分離装置
１０４…分級処理
１０６…新品砥粒。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インゴットなどのワークを切断するワイヤソーシステムに係り、特に、リサイクルに適したワイヤソー砥粒及びスラリ再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、生産性向上の観点から、半導体インゴットの切断や、太陽電池用ソーラーセル等の生産にワイヤソーが使用される。
図２は、半導体材料、磁性材料、セラミック等のワーク２２を切断する一般的なワイヤソーの斜視図である。このようなワイヤソーは、一般に水性または油性の加工液に遊離砥粒を混合させたスラリを供給しながらワイヤ１８にワーク２２を押し当て、ワーク２２を切断する。
【０００３】
このワイヤソーに用いられる砥粒は、比較的高価であるにもかかわらず従来は使い捨てされていた。しかし、コスト削減及び環境保護の観点から、近年、使用済み砥粒の再利用が図られている。
【０００４】
このように、スラリに用いられる砥粒は再利用されているが、繰り返し使用されることにより、破砕砥粒やシリコンの切り屑等の比率が上昇し、切断精度が悪化する。そのため、使用済みスラリに対して破砕砥粒やシリコンの切り屑等の除去を行うと共に、新しい砥粒を補充して切断精度を維持している。
【０００５】
図９は砥粒のリサイクル方法の概念図である。図９に示すように、ワイヤソーで加工に用いられたスラリ１００は、分離装置１０２により液相６８と固相６６とに分離された後、回収された固相６６に対して所定の分級処理１０４を行い、使用可能な砥粒を回収する。回収された砥粒に２０％程度の新品砥粒１０６を加えたものを、回収された液相６８であるオイルに混合して再利用している。ここで、回収された砥粒に加える新品砥粒１０６の粒形状は、従来ブロッキーなものが切断精度が良いとされていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このブロッキーな砥粒を使用後、リサイクルすると切断精度が低下する現象が発生していた。すなわち、このようなブロッキーな砥粒は、新品砥粒として１回目に使用する場合には切断精度は良いが、再生砥粒として使用する場合には、繰り返し使用するにつれて切断精度は悪化していた。
【０００７】
本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、リサイクルして、長期間使用しても切断精度を維持できる粒形状の砥粒、および、スラリ再生方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法である。
【０００９】
また、本出願に係る第２の発明は、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加えて再生スラリを製造する工程と、該再生スラリをワイヤソーで使用する工程を、交互に複数回繰り返し、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲に維持することを特徴とするスラリ再生方法である。
【００１０】
更に、本出願に係る第３の発明は、前記第１の範囲は、０．８５５以上で０．８７０未満であることを特徴とする上記第１または第２の発明に記載のスラリ再生方法である。
【００１１】
また、本出願に係る第４の発明は、前記所定量は、スラリを再生する際に除去した砥粒に相当する量であることを特徴とする上記第１〜第３の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１２】
更に、本出願に係る第５の発明は、前記所定量は、重量比で５％〜５０％であることを特徴とする上記第１〜第３の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１３】
また、本出願に係る第６の発明は、前記第２の範囲は、０．８７０〜０．８８５であることを特徴とする上記第１〜第５の発明の何れか１つに記載のスラリ再生方法である。
【００１４】
更に、本出願に係る第７の発明は、スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、
ワークを切断するワイヤ列と、含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるスラリを前記ワイヤ列に供給するスラリ供給手段と、前記ワイヤ列に前記ワークを押圧するワーク支持手段と、前記ワイヤ列に供給された前記スラリを回収するスラリ回収手段と、前記スラリ回収手段により回収したスラリを再生するスラリ再生回路と、を備えるワイヤソーシステムであって、
前記スラリ再生回路は、前記回収したスラリから、使用可能な砥粒及び溶媒を回収する回収手段と、前記回収された砥粒及び溶媒を混合し再生スラリを調製する混合手段と、前記再生スラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の第１の範囲にある砥粒を所定量加え前記再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にする砥粒追加手段と、を備えることを特徴とするワイヤソーシステムである。
【００１５】
また、本出願に係る第８の発明は、スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にある使用済みスラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満にある第１の範囲の砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明者達は、再利用した砥粒で切断精度が悪化する原因を詳細に検討した結果、次の知見を得た。
【００２１】
加工に用いられた砥粒はワイヤやワークとの摩擦により、破砕、摩滅を繰り返し、丸みを帯びてくる。このように砥粒の角がとれて、形状が丸く変化することにより、切れ味が悪化し、切断精度が低下する現象が発生していた。
【００２２】
そこで、本発明者達は、砥粒の円形度に着目した。円形度を求めるために、まず図１に示すように、砥粒をカメラで撮像し、砥粒の投影面積や周囲長を算出する。
【００２３】
円形度は、砥粒の投影像の周囲長を分母に、砥粒投影像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を分子にした値である。
【式１】
【００２４】
すなわち、円形度は１以下の値であり、円形度が１に近いほど砥粒は丸みを帯びる。通常、スラリには無数の砥粒が含まれているため、スラリに含まれる各砥粒の円形度を全砥粒で平均した値を指標とする。以下では、この平均値を「平均円形度」と称す。実際には、スラリに含まれる全ての砥粒について円形度を算出することは不可能に近いため、スラリの中から一部のサンプルを取り出し、そのサンプルについての平均円形度を算出する。
【００２５】
新品砥粒時の平均円形度が０．８７１の新品砥粒を用いた場合には、１回目切断後の砥粒の平均円形度は０．８７８になった。この１回目切断後の砥粒から使用可能な砥粒を回収し、新品砥粒を約２０％添付した後の再生砥粒の平均円形度は０．８８５になった。更にこの再生砥粒を用いて切断した後の再生砥粒の平均円形度は０．８８８になった。
【００２６】
そして、砥粒の平均円形度が０．８９となった場合には、切断されたウェーハのＷａｒｐ−ｂｆが３０μｍ以上、かつ、ＴＴＶが２０μｍ以上となり、切断不可の状態となった。
【００２７】
より詳しくは、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の範囲内では良好な切断精度を得ることができるが、平均円形度が０．８７０未満及び０．８８５より大きい場合には切断精度の悪化がある。
【００２８】
良好な切断精度を得ることができる平均円形度の、このような具体的な範囲は、ＳＥＭ（scanning electron microscope：走査型電子顕微鏡）により観察した砥粒の円形度を水準としてワークを切断し、切断されたウェーハのＷａｒｐ−ｂｆとＴＴＶを調べる本発明者達の実験により判明した。
【００２９】
また、良好な切断精度を提供する砥粒には次の傾向が見られた。▲１▼形状、粒形が比較的揃っている。▲２▼針状粒子が少ない。▲３▼適度のカドがある。
そこで、本発明者達は上記の原因究明に基づき、砥粒の円形度に着目し、種々の実験を行い、その結果に基づいて本発明に想到するに至った。
【００３０】
すなわち、新品砥粒時の平均円形度が０．８７０〜０．８８３である従来の砥粒をリサイクルした場合には、再生時に約２０％の新品砥粒を加えた場合であっても、再生砥粒の平均円形度は０．８８５より大きくなり、切断精度が悪化する。一方、再生時に加える約２０％の新品砥粒を、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の砥粒にした場合には、長期間にわたって、再生砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５に維持することが可能になり、ウェーハ切断精度を長期間維持できることを本発明者達は見出した。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図２〜図６を用いて詳細に説明する。なお、本発明は遊離砥粒を含んだスラリを再利用する種々のワイヤソーに適用することができるが、一例として以下に示すワイヤソーに適用することができる。但し、以下は本発明の１実施の形態に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
図２は本発明を適用するワイヤソーの斜視図、図３は正面図、図４は側面図、図５は平面図、図６はスラリ再生回路の概念図である。
【００３３】
まず、図２〜図６を用いてワイヤソー装置の全体構造について説明する。図４の側面図に示すように、装置基台１１上にはコラム１２を立設している。コラム１２の前方（図４左側）には切断機構１３がブラケット１４を介して装設されている。この切断機構１３は、ブラケット１４に複数の加工用ローラ１５，１６，１７を回転自在に支持したものであり、それぞれの加工用ローラ１５，１６，１７は、所定間隔をおいて互いに平行に配置されている。
【００３４】
また、図３に示すように加工用ローラ１５，１６，１７の外周には、それぞれ環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａが所定ピッチで複数形成されている。なお、図３においては理解を容易にするために、ワイヤの記載を省略し、さらに環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａの数も実際よりも少なく描いてある。
【００３５】
加工用ローラ１５，１６，１７の各環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａには、１本の線材よりなるワイヤ１８が、各加工用ローラ１５〜１７を渡って連続的に螺旋状に巻きつけられている。図５に示すように、ブラケット１４にはワイヤ走行用モータ１９が配設されており、このワイヤ走行用モータ１９により図示しない伝達機構を介して加工用ローラ１５，１６，１７が回転駆動させられる。そして、これらの加工用ローラ１５，１６，１７の回転によって、ワイヤ１８が所定の走行速度で走行する。ワイヤ１８の走行は、一定量前進及び一定量後退を繰り返し、全体として歩進的に前進するように行われる。
【００３６】
一方、図６に示すスラリ供給タンク６４には、加工の際にワイヤ１８に供給されるスラリが貯蔵されている。ブラケット１４の上方にはスラリ供給タンク６４に接続されたスラリノズル２０が配設されている。スラリ供給タンク６４とスラリノズル２０はポンプ５７を介して接続され、このスラリノズル２０から加工用ローラ１５，１６間のワイヤ１８上に、スラリが供給される。ワイヤ１８に供給されたスラリは、ワーク２２を切断する際の砥液として機能する。
【００３７】
図４に示すように、スラリノズル２０の上方において、コラム１２にはワーク支持機構２１が上下動自在に支持され、その下部には硬脆材料よりなる複数の結晶構造を有するワーク２２がセットされる。コラム１２の正面側壁面には二本のガイドレール１２ａを垂直方向に向けて平行に設けており、このガイドレール１２ａにワーク支持機構２１が上下動自在に嵌合している。
【００３８】
また、コラム１２上にはワーク昇降用モータ２３を配設している。このワーク昇降用モータ２３の回転を制御することによって図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構２１を上下動させることができる。ワーク支持機構２１は、ガイドレール１２ａにならって正確に真直度良く上下動されるようになっている。
【００３９】
そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ１８を切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１７間で走行させながら、ワーク支持機構２１を切断機構１３に向かって下降させる。このとき、スラリノズル２０からワイヤ１８上へスラリを供給する。ワイヤ１８に対しワーク２２を押し付けて接触させることにより、ワーク２２がウェーハ状に同時にスライス加工される。
【００４０】
図６に示すように、加工用ローラ１５，１６，１７の下方にはスラリ回収パン５５が設けられている。このスラリ回収パン５５の下部には、スラリ回収パイプ５５ａが設けられており、スラリ回収パイプ５５ａの下流にはスラリ回収タンク４８が設けられている。そして、このスラリ回収タンク４８はスラリ再生回路５０に接続される。接続はポンプ４９を介して行われる。
【００４１】
スラリ回収パン５５に流れたスラリは、スラリ回収パイプ５５ａを通って、一旦、スラリ回収タンク４８に溜められる。スラリ回収タンク４８に溜まったスラリは、ポンプ４９によりスラリ再生回路５０に送られる。なお、スラリ回収パン５５は加工用ローラ１５，１６，１７間に配置しても良い。
【００４２】
次に、スラリ再生回路５０について図６を用いて説明する。本実施の形態のスラリ再生回路５０は、遠心分離機５２，５４と、濾過機５６と、新品砥粒供給装置５８と、新品オイル供給装置６０と、混合器６２と、ポンプ７２とからなる。新品砥粒供給装置５８には平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の砥粒が貯蔵されている。
【００４３】
遠心分離機５２は濾過機５６に接続され、濾過機５６は混合器６２と遠心分離機５４に接続されている。遠心分離機５２から送られてきたスラリを濾過機５６により、砥粒を含む固相６６と、オイルを含む液相６８に分離する。そして、濾過機５６により分離された固相６６は混合器６２に送られ、液相６８は遠心分離機５４に送られる。遠心分離機５４で精製された液相は混合器６２に送られ、固相６６と混合器６２で合流する。
【００４４】
更に、新しい砥粒を追加する新品砥粒供給装置５８と、オイルを追加する新品オイル供給装置６０が、混合器６２に接続されている。混合器６２はポンプ７２を介してスラリ供給タンク６４に接続されている。
【００４５】
次に、上記のように構成されたワイヤソーの動作について、図２〜図６を用いて説明する。
【００４６】
まず始めに、図２に示すように、ワーク２２を略Ｔ字型に構成された取付プレート４２の下面に接着し、取付プレート４２を係止部４３ａに取り付ける。取り付けは、取付プレート４２の係合腕４２ａを、水平前方に向かって配置された角柱状の係止部４３ａに載置して行う。取付プレート４２を背面板４３ｂに向かって押し付けることにより、取付プレート４２を所定の位置に位置決めする。そして、取付プレート４２に形成された貫通穴に固定ねじ４５をねじ込んで、背面板４３ｂにねじ止めし、ワーク支持機構２１に取付プレート４２を固定する。このようにして、ワーク２２がワーク支持機構２１に支持される。
【００４７】
その後、加工用ローラ１５，１６，１７を回転させ、３本のローラをわたって螺旋状に巻き付けられたワイヤ１８を線方向に走行させる。そして、ワーク昇降用モータ２３の回転により、ワーク支持機構２１を走行するワイヤ１８に向かって下降させ、ワーク２２を所定厚のウェーハ状に切断する。
【００４８】
ウェーハの切断の際には、図６に示すスラリ供給タンク６４内のスラリを、ポンプ５７によってスラリノズル２０に搬送し、スラリノズル２０からワイヤ１８に向かってスラリを供給する。スラリノズル２０からワイヤ１８に供給されたスラリは、ワーク２２の切粉とともに自重によりスラリ回収パン５５に落下する。スラリ回収パン５５により回収されたスラリは、スラリ回収パイプ５５ａを介してスラリ回収タンク４８に貯留される。そして、ポンプ４９により、スラリ回収タンク４８に流れ込んだスラリを、スラリ再生回路５０へと送り出す。
【００４９】
最初にウェーハを切断する際のスラリとしては、リサイクル砥粒を含まない、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒のスラリを使用している。
【００５０】
次に、スラリ再生回路５０の動作について説明する。スラリ再生回路５０では、まず、遠心分離機５２を用いて使用済みスラリから、砥粒として殆ど機能しない程度に砕かれた破砕砥粒を取り除く。本実施の形態では７μｍ以下の砥粒を取り除くが、このときの除去砥粒のサイズは切断されるウェーハの面精度やワイヤの太さ等によっても異なる。
【００５１】
７μｍ以下の砥粒が取り除かれたスラリを濾過機５６に送り、濾過機５６で液相６８と固相６６に分離する。液相６８にはオイル及び切削屑が含まれ、固相６６には砥粒が含まれる。次に、液相６８を精製する。精製は、遠心分離機５４で再生オイル７０と切削屑とに分離し、切削屑を除去することにより行う。
【００５２】
そして、精製された再生オイル７０と固相６６を混合器６２に搬送する。固相６６に含まれる回収砥粒に対して重量比で約２０％程度の新品砥粒７４を、新品砥粒供給装置５８から混合器６２に供給する。回収砥粒に対して重量比で約２０％程度が、スラリを再生する際に除去した砥粒の量に相当する。加える新品砥粒７４は、砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満のものを使用する。
また、所定量の新品のオイル７６を新品オイル供給装置６０から混合器６２に搬送する。
【００５３】
混合器６２に搬送された砥粒及びオイルを混合器６２で十分に攪拌、混合する。このようにして混合器６２で調製された再生スラリ７８は、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の範囲内になる。再生スラリ７８は、ポンプ７２によりスラリ供給タンク６４に移送される。そして、スラリ供給タンク６４から、ポンプ５７を介してノズル２０へ送られ、ワイヤ１８に再生スラリ７８が供給される。
【００５４】
なお、本実施の形態では図２に示すワイヤソーに本発明を適用する場合について説明したが、他の構成は全く同様で、ワイヤとワークの位置が上下逆になっているワイヤソーにも本発明を適用することができる。
【００５５】
また、本実施の形態のスラリは、炭化珪素を主成分とする遊離砥粒を用いているが、本発明の適用はこれに限るものではない。例えば、炭化珪素に代えて、窒化珪素や、窒化ホウ素、炭化ホウ素、アルミナ、酸化アルミニウム、ダイアモンド等を主成分にしても良い。
【００５６】
更に、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比を約２０％としたが５％〜５０％の範囲であれば、同様の効果を奏することができる。スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は、新品砥粒の平均円形度によっても異なる。例えば、０．８４０のように平均円形度が低い新品砥粒を加えるのであれば、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は小さくなり、逆に、例えば０．８８０のように平均円形度が高い新品砥粒を加えるのであれば、スラリ再生時に加える新品砥粒の重量比は大きくなる。
【００５７】
また、本実施の形態のスラリ再生回路５０では、遠心分離機を２つ用いることにより、使用可能な砥粒とオイルを回収し、併せてシリコンの切削屑を除去した。しかし、砥粒とオイルの回収、及び、切削屑の除去の方法はこれに限られず、例えば以下の方法によりスラリを再生することもできる。
【００５８】
まず、使用済みスラリを加圧フィルターにより液相と固相とに分離する。分離された固相に対しては、液体サイクロンにより所定の分級処理を施し、７μｍ以下の砥粒を廃棄し、７μｍ以上の砥粒のみを回収する。なお、分級処理の方法は任意であり、篩等により分級することも可能である。ここで、固相にはシリコンの切削屑も含まれるため、液体サイクロン等を別途設けて分離廃棄する。なお、砥粒と切削屑との比重の差を利用して比重分離を行い、切削屑のみを廃棄することもできる。一方、分離された液相に対しては、濾過機により不純物を取り除き、オイルを回収する。このようにして使用可能な砥粒とオイルを回収し、併せてシリコンの切削屑を取り除くこともできる。
【００５９】
このように本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、ワイヤソーの構成やスラリの再生方法などに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６０】
［実施データ］
本発明の砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、図７を用いて以下に具体的に説明する。
【００６１】
図７は、本発明の新品砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、縦軸に平均円形度、横軸にリサイクル回数をとって示したグラフである。図７に示すように、新品砥粒時の平均円形度は０．８５６であり０．８７０以下である。しかし、１回目切断後〜１１回目切断後の円形度は０．８７０〜０．８８５の範囲で安定している。
【００６２】
前述のように、従来の砥粒は、０．８７１のように平均円形度が比較的大きい新品砥粒を使用していたため、数回のリサイクルを繰り返すことにより再生砥粒の平均円形度は０．８８８になり、切断精度が悪化した。しかし、本発明のように砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７未満の新品砥粒を用いた場合には、リサイクルを繰り返しても平均円形度は０．８７０〜０．８８５の範囲で安定し、良好な切断精度を長期間提供することができる。
【００６３】
図８は、砥粒の平均円形度が０．８５５以上で０．８７未満の新品砥粒を用いて、新品時の切断精度と、リサイクル時の切断精度とを比較したグラフである。なお、図８（ａ）〜（ｃ）の総てにおいて、横軸は切断されたワークから得られたウェーハのロットナンバーを意味し、単位は枚目であり、縦軸の単位はμｍである。
【００６４】
ここで、図８（ａ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの、中心厚みバラツキの程度の指標であるCen-Thkを求め、比較したグラフである。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの中心厚み（Cen-Thk）のバラツキに比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの中心厚み（Cen-Thk）のバラツキが少ない。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に均一に切断できることが分かる。
【００６５】
同様に、図８（ｂ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハから所定寸法の４角形を複数サンプリングし、各サンプルについて、ウェーハ裏面を基準としてウェーハ表面の最高点から最低点までの距離を算出し、ウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation）を求め比較したグラフである。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ）に比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ）の方が小さい。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に、平坦度の良好なウェーハに切断できることが分かる。
【００６６】
更に、図８（ｃ）は新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハについてWarp-bfを求め、比較したグラフである。ここで、反りの程度の指標であるWarp-bfとは、自由状態におけるウェーハ表面の最高点と最低点の高さの差をいう。同図に示すように、新品砥粒（Ｎ）を用いて切断したウェーハの反り（Warp-bf）に比し、リサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの反り（Warp-bf）の方が小さい。したがって、本発明の砥粒は新品時よりもリサイクル時に、反りの小さいウェーハに切断できることが分かる。
【００６７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明における砥粒はリサイクル後において、全ての項目で切断精度が新品砥粒を上回っている。すなわち、リサイクルに適した砥粒形状といえる。
【００６８】
なお、上記の実施の形態においては、最初にウェーハを切断する際のスラリとして、リサイクル砥粒を含まない、平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒のスラリを使用している。しかし、より好ましくは、最初の切断時には、砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５のスラリを使用し、リサイクル時に平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の新品砥粒を加えてリサイクルすることが、より望ましい。
【００６９】
【発明の効果】
従来の砥粒は新品時に最大限の性能を発揮できるように砥粒形状を整えるが、その後、長期間のリサイクルで切断精度が悪化し、Ｗａｒｐ−ｂｆが３０μｍ以上、かつ、ＴＴＶが２０μｍ以上となる。一方、本発明の砥粒は新品時ではなく、リサイクル時に最大限の性能を発揮できるように砥粒形状を整える。そのため、長期間リサイクルを繰り返しても切断精度が悪化せず、Ｗａｒｐ−ｂｆが１０μｍ以下、ＴＴＶが１０μｍ以下となる。
【００７０】
なお、新品時には従来砥粒を使用し、再生する際に加える砥粒に本発明の砥粒を使用することにより、リサイクル後のみならず新品時から良好な切断精度を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】砥粒の円形度についての説明図である。
【図２】本発明を適用するワイヤソーの斜視図である。
【図３】本発明を適用するワイヤソーの正面図である。
【図４】本発明を適用するワイヤソーの側面図である。
【図５】本発明を適用するワイヤソーの平面図である。
【図６】スラリ再生回路の概念図である。
【図７】本発明の新品砥粒をリサイクルするにつれて、円形度がどのように推移するか、縦軸に円形度、横軸にリサイクル回数をとって示したグラフである。
【図８】図８（ａ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハのCen-Thkを求め比較したグラフであり、図８（ｂ）は、新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハの平坦度（ＴＴＶ：Total Thickness Variation）を求め比較したグラフであり、図８（ｃ）は新品砥粒（Ｎ）とリサイクル砥粒（Ｒｅ）を用いて切断したウェーハのWarp-bfを求め比較したグラフである。
【図９】従来のスラリ再生方法の概念図である。
【符号の説明】
１１…装置基台
１２…コラム １２ａ…ガイドレール
１３…切断機構
１４…ブラケット
１５，１６，１７…加工用ローラ
１５ａ，１６ａ，１７ａ…環状溝
１８…ワイヤ
１９…ワイヤ走行用モータ
２０…スラリノズル
２１…ワーク支持機構
２２…ワーク
２３…ワーク昇降用モータ
４２…取付プレート ４２ａ…係合腕
４３ａ…係止部 ４３ｂ…背面板
４５…固定ねじ
４８…スラリ回収タンク
４９…ポンプ
５０…スラリ再生回路
５２…遠心分離機
５４…遠心分離機
５５…スラリー回収パン ５５ａ…スラリー回収パイプ
５６…濾過機
５７…ポンプ
５８…新品砥粒供給装置
６０…新品オイル供給装置
６２…混合器
６４…スラリ供給タンク
６６…固相
６８…液相
７０…再生オイル
７２…ポンプ
７４…新品砥粒
７６…新品オイル
７８…再生スラリ
１００…スラリ
１０２…分離装置
１０４…分級処理
１０６…新品砥粒。
Claims (8)
- ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、
スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、
含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法。 - ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、
スラリに含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、
含有される砥粒の平均円形度が第２の範囲にある使用済みスラリに、平均円形度が第２の範囲よりも小さい第１の範囲にある砥粒を所定量加えて再生スラリを製造する工程と、該再生スラリをワイヤソーで使用する工程を、交互に複数回繰り返し、
再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を第２の範囲に維持することを特徴とするスラリ再生方法。 - 前記第１の範囲は、０．８５５以上で０．８７０未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のスラリ再生方法。
- 前記所定量は、スラリを再生する際に除去した砥粒に相当する量であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のスラリ再生方法。
- 前記所定量は、重量比で５％〜５０％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載のスラリ再生方法。
- 前記第２の範囲は、０．８７０〜０．８８５であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載のスラリ再生方法。
- スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、
ワークを切断するワイヤ列と、
含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるスラリを前記ワイヤ列に供給するスラリ供給手段と、
前記ワイヤ列に前記ワークを押圧するワーク支持手段と、
前記ワイヤ列に供給された前記スラリを回収するスラリ回収手段と、
前記スラリ回収手段により回収したスラリを再生するスラリ再生回路と、
を備えるワイヤソーシステムであって、
前記スラリ再生回路は、前記回収したスラリから、使用可能な砥粒及び溶媒を回収する回収手段と、
前記回収された砥粒及び溶媒を混合し再生スラリを調製する混合手段と、
前記再生スラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の第１の範囲にある砥粒を所定量加え前記再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にする砥粒追加手段と、
を備えることを特徴とするワイヤソーシステム。 - スラリに含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にあるときに所望の好適な切断精度を発揮する場合において、ワイヤソーに使用された使用済みスラリを再生するスラリ再生方法であって、
含有される砥粒の平均円形度が０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にある使用済みスラリに平均円形度が０．８５５以上で０．８７０未満の第１の範囲にある砥粒を所定量加え、再生スラリに含まれる砥粒の平均円形度を０．８７０〜０．８８５の第２の範囲にすることを特徴とするスラリ再生方法。
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