JP4252193B2 - ワイヤソーおよびこれを用いた切断方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤソーに係わり、特に被切断物を均一な厚さに切断可能なワイヤソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハは、多結晶シリコンから例えばチョクラルスキー法により単結晶のインゴットを作り、ワイヤソーで所定の厚さに切断されて製造される。
【０００３】
図６に示すように、被切断物であるシリコンインゴットの切断に用いられる従来のワイヤソー４１は、１本のワイヤ４２を３個の多溝ローラ４３、４３ｒ、４３ｒに巻き付けて、ワイヤ列４４を構成し、ワイヤ列４４を往復運動させる。そこへ、スラリー（ＳｉＣ砥粒を分散させた加工液）を流しながら、シリコンインゴット４５をワイヤ列４４に押し付けて研磨切断するものである。
【０００４】
ワイヤソー４１は、シリコンインゴット４５がワイヤ列４４に押付けられてから、ワイヤ４２がたわみはじめ、ワイヤ４２の強度（反力）とワイヤたわみのバランスが保たれると一定状態になる。
【０００５】
しかし、ワイヤソー４１は、切断工程の開始直後（初期）において、ワイヤ４２のたわみがある程度大きくなるまでは、ワイヤ４２の反力が小さいことから、シリコンインゴット４５の送り量よりもワイヤ４２の切込み量は少なく（シリコンインゴット４５の送りがワイヤ４２のたわみに変わるため）、シリコンインゴット４５に対してワイヤ４２が通過する時間が長くなり、その分シリコンインゴット４５が多く除去される。この現象は、被切断物が円柱形状のシリコンインゴット４５などにおいて極端に現れる。
【０００６】
さらに、図７に示すように、シリコンインゴット４５のように円柱形状の場合は、切断終了部位で切断長さｌ_１が短くなるため、シリコンインゴット４５への切込みが速くなり、除去される量が少なくなる。
【０００７】
図８に示すように、結果として切断されたシリコンウェーハ４６は、切断はじめの部位４６ｓでは厚さが薄く、終了部位４６ｅでは厚くなる傾向となり、シリコンウェーハ４６の厚さが部位によって異なり、厚さのバラツキが大きくなり、均一な厚さ（平行度）のシリコンウェーハが得られなかった。
【０００８】
ワイヤのたわみを制御するワイヤソーとして、特開平４−１２２５６６号公報のワイヤソーがあるが、この開示のワイヤソーは、大きな被切断物を切断するために一対のたわみローラ間に大きな間隔を設ける必要があり、この間隔間にワイヤを支持する非駆動補助案内ローラを設け、非駆動補助案内ローラがワイヤに付加的なたわみを与え、大きな被切断物から小さな被切断物まで切断を可能にしたワイヤソーである。
【０００９】
このワイヤソーは、非駆動補助案内ローラを切断工程の進行に沿って切断方向に移動させるものでなく、シリコンウェーハの加工はじめ部位の厚さと終了部位との厚さを等しく切断し均一なシリコンウェーハを得るワイヤソーではない。
【００１０】
このため、加工はじめの部位と終了部位とで、厚さに差異がなく、均一な厚さを有するシリコンウェーハを製造できるワイヤソーおよびこれを用いた切断方法が要望されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、加工はじめの部位と終了部位とで、厚さに差異がなく、均一な厚さを有するシリコンウェーハを製造できるワイヤソーおよびこれを用いた切断方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、回転自在に設けられた複数個の多溝ローラと、これらの多溝ローラ間に張設されたワイヤ列と、このワイヤ列に被切断物を押圧し切断するワイヤソーにおいて、被切断物側でかつ、被切断物とこの被切断物を挟んで配置された一対の多溝ローラとの間に、各々進退自在に設けられ、被切断物に当接するワイヤ列を被切断物側から適宜押圧して、このワイヤ列のたるみを調整するたわみ調整手段を有し、このたわみ調整手段を進退させることにより、切断工程の開始時にはたわみ調整手段でワイヤ列をたわませ、切断工程の後期にはたわみ調整手段で被切断物側からワイヤ列を押圧し続けて、ワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断が行えることを特徴とするワイヤソーであることを要旨としている。
【００１３】
本願請求項２の発明では、上記たわみ調整手段はローラであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーであることを要旨としている。
【００１４】
本願請求項３の発明は、ワイヤ列に被切断物を押圧し、ワイヤ列を押圧してワイヤ列のたるみを調整するたわみ調整手段によりたわみを調整し、ワイヤ列を線方向に送りながらワイヤ列と被切断物間にスラリを供給して、被切断物を切断するするワイヤソー切断方法において、切断工程の開始時、調整手段によりワイヤ列を被切断物側から押圧して、ワイヤ列をたわませた後切断を開始し、切断工程の後期には、調整手段によりワイヤ列を被切断物側から押圧して、ワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断を行うことを特徴とするワイヤソー切断方法であることを要旨としている。
【００１５】
本願請求項４の発明では、上記たわみはローラにより行うことを特徴とする請求項３に記載のワイヤソー切断方法であることを要旨としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるワイヤソーの実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明に係わるワイヤソー１は、１本のワイヤ２を巻き付ける３個の多溝ローラ３、３ｄ、３ｄを有し、各多溝ローラ３、３ｄ、３ｄ間に、例えば２００μｍの直径を有するワイヤ２を巻き付けワイヤ列４を構成し、このワイヤ列４のワイヤ２をワイヤ駆動モータ３ａにより駆動されるドライブ側多溝ローラ３の駆動により往復運動させるようになっている。
【００１８】
また、ワイヤ列４に対向する上方には、送りモータ５ａを有し被切断物を送るフィードユニット５が設けられており、このフィードユニット５のカーボンベース６に接着された被切断物、例えばシリコンインゴット７を、ワイヤ列４に押し付けて研磨切断するようになっている。
【００１９】
さらに、フィードユニット５と２個の多溝ローラ３ｄ、３ｄ間の各々には、たわみ調整手段、例えばたわみ調整ローラユニット８が設けられている。
【００２０】
図２に示すように、このたわみ調整ローラユニット８は、ケーシング８ａと、このケーシング８ａにそれぞれ収納されたたわみ調整ローラ８ｂと、油圧シリンダ８ｃとを有している。
【００２１】
たわみ調整ローラ８ｂは油圧シリンダ８ｃに取付けられ上下に進退可能になっており、適宜ワイヤ列４に当接できるようになっている。従って、たわみ調整ローラ８ｂを油圧シリンダ８ｃによって上下に進退させることにより、ワイヤ列４との当接強度を調整し、ワイヤ列４のたわみを調整できるようになっている。
【００２２】
ワイヤ列４の上方にはインゴット７の切断時にスラリ９をワイヤ列４に供給しスラリポンプ１０ａを有するスラリ供給装置１０が設けられている。
【００２３】
さらに、ワイヤソー１には、コンピュータ１１が設けられており、このコンピュータ１１は記憶装置に記憶されたプログラムに従って、ワイヤ駆動モータ３ａ、送りモータ５ａ、油圧シリンダ８ｃ、スラリポンプ１０ａを制御し、一連の切断工程を自動的に行うようになっている。
【００２４】
次に、本発明に係わるワイヤソーを用いたシリコンインゴットの切断方法について説明する。
【００２５】
最初に、図１に示すように、シリコンインゴット７をカーボンベース６に接着する。次に、コンピュータ１１により油圧シリンダ８ｃを作動させ、図３に示すように、たわみ調整ローラ８ｂを降下させて、調整ローラ８ｂでワイヤ列４を押圧し、ワイヤ列４を所定量だけたわませる。
【００２６】
さらに、コンピュータ１１により、ワイヤ駆動モータ３ａを回転させてワイヤ列４を高速で動かし、スラリポンプ１０ａを作動させてスラリ９をワイヤ列４に供給し、送りモータ５ａを回転させてシリコンインゴット７をたわみ調整ローラ８ｂによりたわんだワイヤ列４に接近させる。次に油圧シリンダ８ｃを再び作動させ、たわみ調整ローラ８ｂを上昇させて、ワイヤ列４を押圧から開放して、このワイヤ列４をシリコンインゴット７の先端に接触させ、切断を開始し、切断を継続する。
【００２７】
この切断工程の初期（開始直後）において、ワイヤ列４がすでにたわみ調整ローラ８ｂによりたわまされているので、切断の中間工程におけるシリコンインゴット７の中央部位近傍７ｃの切断と同じワイヤ列４のたわみ状態で、切断開始直後から安定した切断ができる。
【００２８】
切断工程の後期において、図４に示すように、シリコンインゴット７の切断長さｌが短くなり、ワイヤ列４のワイヤたわみが急激に小さくなるため、再びたわみ調整ローラ８ｂを降下させて、調整ローラ８ｂでワイヤ列４を押圧し、ワイヤ列４を所定量だけたわませ、ワイヤ列４のたわみ量が急激に小さくならないように調整ローラ８ｂでワイヤ列４を押圧しながら切断を継続する。
【００２９】
この切断工程の後期においても、ワイヤ列４がたわみ調整ローラ８ｂによりたわまされているので、切断の中間工程におけるシリコンウェーハ７Ｗの中央部位近傍７ｃの切断と同じワイヤ列４のたわみ状態で、切断工程の後期も安定した切断ができる。
【００３０】
従って、ワイヤソー１によって切断されたシリコンウェーハ７Ｗは、図５に示すように、切断工程の初期切断部位７ｓおよび後期切断部位７ｅも、中期切断（中央）部位近傍７ｃと同一の厚さになり、均一な厚さ（平行度）のシリコンウェーハ７Ｗが得られる。
【００３１】
なお、切断工程終了後、ワイヤ列４を切断されたシリコンウェーハ７Ｗ間から抜取るが、シリコンウェーハ７Ｗ間に付着したスラリにより、ワイヤ列４が抜き難い場合には、油圧シリンダ８ｃを作動させ、たわみ調整ローラ８ｂを降下させて、ワイヤ列４を押えながらシリコンウェーハ７Ｗを引抜けば、ワイヤ列４のワイヤ２が多溝ローラ３ｄ、３ｄに食込んで多溝ローラ３ｄ、３ｄを傷つけることを防止できるばかりでなく、ワイヤ２が伸ばされるのを防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係わるワイヤソーおよびこれを用いた切断方法によれば、均一な厚さを有するシリコンウェーハを製造できるワイヤソーおよびこれを用いた切断方法を提供することができる。
【００３３】
すなわち、ワイヤソーは切断物とこの被切断物を挟んで配置された一対の多溝ローラとの間に、各々進退自在に設けられ、被切断物に当接するワイヤ列を適宜押圧して、このワイヤ列のたるみを調整するたわみ調整手段を有し、このたわみ調整手段を進退させることにより、切断工程の開始時にはたわみ調整手段でワイヤ列をたわませ、切断工程の後期にはたわみ調整手段でワイヤ列を押圧し続け、ワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断が行えるので、切断工程の初期切断部位および後期切断部位も、中期切断部位近傍と同一の厚さになり、均一な厚さ（平行度）のシリコンウェーハが得られる。
【００３４】
また、上記たわみ調整手段はローラであるので、ワイヤ列のたわみの調整を容易にできると共に、たわみ調整手段によりワイヤを破損させることがない。
【００３５】
また、ワイヤソー切断方法は、切断工程の開始時にワイヤ列をたわませた後切断を開始し、切断工程の後期にはワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断を行うので、切断工程の初期切断部位および後期切断部位も、中期切断部位近傍と同一の厚さになり、均一な厚さのシリコンウェーハが得られる。
【００３６】
また、上記たわみはローラにより行うので、ワイヤ列のたわみの調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるワイヤソーの概略図。
【図２】本発明に係わるワイヤソーに用いられるたわみ調整ローラユニットの説明図。
【図３】本発明のワイヤソー切断方法の切断工程を示す説明図。
【図４】本発明のワイヤソー切断方法の切断工程を示す説明図。
【図５】本発明のワイヤソー切断方法により切断されたシリコンウェーハの断面図。
【図６】従来のワイヤソーの概略図。
【図７】従来のワイヤソー切断方法の切断工程を示す説明図。
【図８】従来のワイヤソー切断方法により切断されたシリコンウェーハの断面図。
【符号の説明】
１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３ 多溝ローラ
３ｄ 多溝ローラ
４ ワイヤ列
５ａ 送りモータ
５ フィードユニット
６ カーボンベース
７ シリコンインゴット
８ たわみ調整ローラユニット
８ａ ケーシング
８ｂ たわみ調整ローラ
８ｃ 油圧シリンダ
９ スラリ
１０ スラリ供給装置
１０ａ スラリポンプ
１１ コンピュータ

Claims (4)

1. 回転自在に設けられた複数個の多溝ローラと、これらの多溝ローラ間に張設されたワイヤ列と、このワイヤ列に被切断物を押圧し切断するワイヤソーにおいて、
   被切断物側でかつ、被切断物とこの被切断物を挟んで配置された一対の多溝ローラとの間に、各々進退自在に設けられ、被切断物に当接するワイヤ列を被切断物側から適宜押圧して、このワイヤ列のたるみを調整するたわみ調整手段を有し、
   このたわみ調整手段を進退させることにより、
   切断工程の開始時にはたわみ調整手段でワイヤ列をたわませ、
   切断工程の後期にはたわみ調整手段で被切断物側からワイヤ列を押圧し続けて、ワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断が行えることを特徴とするワイヤソー。
2. 上記たわみ調整手段はローラであることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
3. ワイヤ列に被切断物を押圧し、ワイヤ列を押圧してワイヤ列のたるみを調整するたわみ調整手段によりたわみを調整し、ワイヤ列を線方向に送りながらワイヤ列と被切断物間にスラリを供給して、被切断物を切断するワイヤソー切断方法において、
   切断工程の開始時、調整手段によりワイヤ列を被切断物側から押圧して、ワイヤ列をたわませた後切断を開始し、
   切断工程の後期には、調整手段によりワイヤ列を被切断物側から押圧して、ワイヤ列のたわみを維持したままの状態で切断を行うことを特徴とするワイヤソー切断方法。
4. 上記たわみはローラにより行うことを特徴とする請求項３に記載のワイヤソー切断方法。

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