JP4390363B2 - ワイヤソー - Google Patents
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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切断方法およびその装置に関する。
【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、ワイヤソーにより所定の厚さに切断して製造される。
【０００３】
図１３に示すように、被切断物であるシリコンインゴット４０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４３ｄ、４３ｌ、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（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４０をワイヤ列４４に押し付けて研磨切断するものである。
【０００４】
切断に際して、多溝ローラ４３ｌ、４３ｒに巻き付けられるワイヤ４２には、ダンサーローラ４５により、所定の張力が与えられるが、切断工程中ワイヤの張力は厳密に調整されていない。
【０００５】
すなわち、ワイヤの張力をダンサーローラ４５に設けられたセンサによって検出し、ダンサーローラ４５におけるワイヤの張力を一定になるように調整しており、溝付ローラに巻付けられたワイヤの張力は一定になるが、図１３中矢印Ｒで示すように、ワイヤ列４４（ワイヤ４２）が右方向に走行している場合には、シリコンインゴット４０とワイヤ４２との接触抵抗により、図１４（ａ）に示すように、多溝ローラ４３ｌとシリコンインゴット４０間のワイヤ４２にはたわみが生じ、その張力Ｔｌは無負荷時の張力に比べて小さくなり、逆に図１４（ｂ）に示すように、多溝ローラ４３ｒとシリコンインゴット４０間のワイヤ列４４の張力Ｔｒは無負荷時の張力に比べて大きくなる。さらに、ワイヤ列４４が図１４中点線矢印Ｌで示すように、ワイヤ列４４（ワイヤ４２）が左方向に走行している場合には、図１４（ａ）に示すように、多溝ローラ４３ｌとシリコンインゴット４０間のワイヤ４２の張力Ｔｌは、無負荷時の張力に比べて大きくなり、また、ワイヤ列４４の走行方向により張力差ΔＴを発生させる。逆に図１４（ｂ）に示すように、多溝ローラ４３ｒとシリコンインゴット４０間のワイヤ列４４の張力Ｔｒは、無負荷時の張力に比べて小さくなり、同様に張力差ΔＴを発生させる。
【０００６】
従って、シリコンウェーハ４０との接触抵抗により、ワイヤ列４４にたわみを生じ、このたわみはシリコンインゴットの切断部位により切断精度に差異を生じさせ、また、シリコンインゴットの切断中に、溝付ローラ４３ｒ、４３ｌに多重に巻き付けられたワイヤ４２に微小な振動や横振れが生じるため、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生していた。
【０００７】
ワイヤのたわみを調整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。このワイヤソーの問題点として、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切断はじめの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。
【０００８】
また、シリコンウェーハのうねりを低減するワイヤソーとして、特開平６−８２３４号公報のワイヤソーがあるが、この開示のワイヤソーは、ワイヤに対しシリコンウェーハを押し当てる方向へシリコンウェーハを直線移動させる速度を、周期的に変化させるものであり、切断されたシリコンウェーハには周期的なうねりが発生するものである。このワイヤソーの問題点として、積極的に周期的なうねりを発生させるものであるため、次工程のラッピングやエッチング処理に負荷がかかり、生産性が低下し、コストアップにつながるおそれがある。
【０００９】
このため、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置が要望されていた。
【００１０】
【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、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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、被切断物とこの被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラとの間に設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサと、ワイヤを押圧してワイヤのたわみを調整するたわみ調整機構とを有し、このたわみ調整機構は、作動子と、この作動子の先端部に設けられ、ワイヤ列に当接する調整ローラと、前記作動子を介して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向および前記ワイヤ列と平行な水平方向に移動させる駆動手段とを有し、前記張力センサによりワイヤの張力を測定して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向に移動させる前記駆動手段を動作させて、ワイヤの張力を調整す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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００２０】
図１に示すように、本発明に係わるワイヤソー１は、１本または複数本のワイヤ２を巻き付ける３個の多溝ローラ３Ｄ、３Ｒ、３Ｌを有し、各多溝ローラ３Ｄ、３Ｒ、３Ｌ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をローラ駆動モータ３ｍにより駆動される多溝ローラ３Ｄの駆動により往復走行させるようになっている。
【００２１】
また、ワイヤ列４に対向する上方には、送りモータ５ｍ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。
【００２２】
シリコンインゴット７（フィーダユニット５）とこのシリコンインゴット７を挟んで配置される上記一対の多溝ローラ３Ｒ、３Ｌとの間に各々、ワイヤ列４（ワイヤ２）の張力を測定する張力センサ８Ｒ、８Ｌが設けられている。この張力センサ８Ｒ、８Ｌは常時ワイヤ列４に当接するセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１と、このセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１が取り付けられ、このセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１を介してワイヤ列４の押圧力を検出して、ワイヤ列４のたわみ（量）を検出するロードセンサ８Ｒ２、８Ｌ２とを有している。
【００２３】
さらに、センサローラ８Ｒ１、８Ｌ１とシリコンインゴット７との間の各々には、一対のたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌが設けられている。このたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌは、軸支されたＬ字形状の作動子９Ｒ１、９Ｌ１と、この作動子９Ｒ１、９Ｌ１の先端部に設けられ、ワイヤ列４に当接する調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２と、作動子９Ｒ１、９Ｌ１を介して作動子９Ｒ１、９Ｌ１を垂直方向に進退させる油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃと、この油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃと作動子９Ｒ１、９Ｌ１が取り付けられた取付板９Ｒ３、９Ｌ３を駆動ネジ９Ｒ４、９Ｌ４により水平方向に進退させる水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍとを有している。
【００２４】
従って、たわみ調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２は油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃの作動により、上下に進退され、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの作動により、ワイヤ４を押圧して、ワイヤ列４のたわみ（量）、すなわち、張力を調整できるようになっている。
【００２５】
ワイヤ列４の走行が、右方向、左方向と周期的にその方向を変える上述したワイヤソー１にあっては、一対のたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌと張力センサ８Ｒ、８Ｌを設けることが好ましいが、ワイヤ列４の走行が、常に一方向のワイヤソーにあっては、一個のたわみ調整手段と一個の張力センサを設ければよい。
【００２６】
ワイヤ列４の上方にはインゴット７の切断時にスラリ１０をワイヤ列４に供給し、スラリポンプ１１ｍを有するスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌが設けられている。
【００２７】
また、ダンシングローラ１２Ｒにより多溝ローラ３Ｄにワイヤ２を供給あるいは巻き取るワイヤ用ボビン１３Ｒは、ボビン用モータ１３Ｒｍによって駆動され、ダンシングローラ１２Ｌにより多溝ローラ３Ｌから送り出されるワイヤ２を巻き取りあるいは供給するワイヤ用ボビン１３Ｌは、ボビン用モータ１５Ｌｍによって駆動される。
【００２８】
さらに、ワイヤソー１には、図２に示すように、コンピュータ１６が設けられており、このコンピュータ１６は多溝ローラ３Ｄを駆動するローラ駆動モータ３ｍ、被切断物を送るフィードユニット５用の送りモータ５ｍ、油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃ、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍ、スラリポンプ１１ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍおよびセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１に接続され、メモリに記憶されたプログラムに従って、一連の切断工程を自動的に行うようになっている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、図３に示すような切断工程図に従って、切断を行う。
【００３１】
コンピュータ１６によりローラ駆動モータ３ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、ボビン用モータ１３Ｌｍを回転させて、多溝ローラ３Ｒ、３Ｌ間のワイヤ列４を走行させ、さらにスラリポンプ１１ｍを回転させてスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌからスラリ１０を噴出させてワイヤ列４に供給する。図３に示すように、以下、図中矢印Ｒ方向（右方向）にワイヤ列４を走行している状態について説明する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、さらに、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍを作動させて、作動子９Ｒ１、９Ｌ１に取付けられた調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２を水平方向に前進させ、一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｍｉｎを最小にすることにより、この調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２とシリコンインゴット７間の距離（ｌｃ＝ｌｍｉｎ／２）を以下の工程で一定になるように保つ。さらに、油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃを作動させて、たわみ調整ローラ９Ｒ、９Ｌを上昇させ、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２でワイヤ列４を押圧して（押し上げ）、ワイヤ列４の張力を最大にしてたわみ（量）を可能な限り（極限まで）小さくする。
【００３３】
次に被切断物を送るフィードユニット５用の送りモータ５ｍを作動させてシリコンインゴット７を送り（降下させ）、切断を開始する。
【００３４】
切断工程が進行すると、図３（ｂ）に示すように、コンピュータ１６、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘが増加し、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離ｗｘが増加し、これに伴い接触抵抗が増大するので、ワイヤ列４にたわみが生じ、切断領域に送込まれる直前のワイヤ列４の張力ＴＬが減少する。このワイヤ列４の張力ＴＬの減少を張力センサ８が検出し、張力情報としてコンピュータ１６に送り、コンピュータ１６、油圧シリンダ９Ｌｃの働きでたわみ調整ローラ９Ｌ２を上昇させ、調整ローラ９Ｌ２でワイヤ列４を押し上げ、ワイヤ列４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、シリコンインゴット７を介して反対側の切断領域から巻き取られるワイヤ列４の張力ＴＲとバランスさせる。
【００３５】
さらに、切断工程が進行すると、図３（ｃ）に示すように、コンピュータ１６、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離は最大値ｌｍａｘになり、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離も最大値ｗｍａｘになるので、これに伴い接触抵抗も最大になり、ワイヤ列４のたわみも最大になって、ワイヤ列４の張力ＴＬは最小になる。このワイヤ列４の張力ＴＬの減少を張力センサ８が検出し、油圧シリンダ９Ｒｃの働きでたわみ調整ローラ９Ｌ２を上昇させ、調整ローラ９Ｌ２でワイヤ列４を押し上げ、ワイヤ列４の張力を最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくする。ワイヤ列４の張力が最小の状態であって、調整ローラ９Ｌ２の働きで、ワイヤ列４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り小さくすることができる。
【００３６】
切断工程が進行すると、図３（ｄ）に示すように、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘを減少させ、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離ｗｘが減少するので、接触抵抗も減少して、ワイヤ列４のたわみも減少し、このワイヤ列４の張力を張力センサ８が検出して、調整ローラ９Ｌ２によるワイヤ列４への押圧力を緩めるが、張力ＴＬは最大の張力を維持する。
【００３７】
さらに、切断工程が進行し、図３（ｅ）に示すように切断最終工程付近では、水平駆動モータ９Ｌｍ、９Ｒｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘが小さな値ｌｍｉｎに減少し、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離がｗｍｉｎに減少し、これに伴い接触抵抗が減少するので、ワイヤ列４にたわみが生じず、ワイヤ列４は最大の張力を維持する。この図３（ｅ）に示す状態では、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２は距離ｌｘを減少させるために前進するが、調整ローラ９Ｌ２を上昇させワイヤ列４をさらに押圧することはない。
【００３８】
このような切断工程を経てシリコンインゴット７はシリコンウェーハに切断される。なお、切断工程中、ワイヤ列４の走行方向は周期的に変えられるが、上述して走行方向と逆走行の場合には、調整ローラ９Ｒ２が、調整ローラ９Ｌ２と同様な働きをする。
【００３９】
この切断工程において、ワイヤ列４は、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２の水平方向および垂直方向の動きにより、常にワイヤ列４の張力を最大にするようにして、たわみを可能な限り（極限まで）小さく維持するので、シリコンウェーハとの接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせることがなく、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなくなり、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生することもない。従って、均一な厚さのシリコンウェーハを製造することができる。
【００４０】
以下、本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置の他の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００４１】
なお、上述した実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態のワイヤソー２１は、１本のワイヤ２２を巻き付ける３個の多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌを有し、各多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌ間に、ワイヤ２２を巻き付けワイヤ列２４を構成している。
【００４３】
図５に示すように、多溝ローラ２３Ｎはモータ回転制御装置２５Ｎにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｎｍにより回転され、多溝ローラ２３Ｒはモータ回転制御装置２５Ｒにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｒｍにより回転され、さらに、多溝ローラ２３Ｌはモータ回転制御装置２５Ｌにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｌｍにより回転されるようになっており、ワイヤ列２４のワイヤ２２をローラ駆動モータ２３Ｎｍ、２３Ｒｍ、２３Ｌｍにより駆動される多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌの回転により往復走行させるようになっている。
【００４４】
また、図４に示すように、ワイヤ列２４に対向する上方には、送りモータ２６ｍを有しシリコンインゴット７を送るフィードユニット２６が設けられており、このフィードユニット２６にはシリコンインゴット７にかかる荷重を検出する荷重センサ、例えばロードセル２７が設けられている。シリコンインゴット７（フィーダユニット５）とこのシリコンインゴット７（フィーダユニット５）を挟んで配置される上記一対の多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌとの間に各々、ワイヤ列２４（ワイヤ２２）の張力を測定する張力センサ２８Ｒ、２８Ｌが設けられている。この張力センサ２８Ｒ、２８Ｌはシリコンインゴット７と反対側（下側）に設けられ、常時ワイヤ列２４に当接するセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１と、このセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１が取り付けられ、このセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１を介してワイヤ列２４の押圧力（反力）を検出して、ワイヤ列２４のたわみを検出するロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２とを有している。
【００４５】
さらに、図５に示すように、このコンピュータ１６はモータ回転制御装置２５Ｎを介してローラ駆動モータ２３Ｎｍ、モータ回転制御装置２５Ｒを介してローラ駆動モータ２３Ｒｍ、モータ回転制御装置２５Ｌを介してローラ駆動モータ２３Ｌｍ、送りモータ２６ｍ、ロードセル２７、ロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２、スラリポンプ１１ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍに接続され、メモリに記憶されたプログラムに従って、一連の切断工程を自動的に行うようになっている。
【００４６】
次に、本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態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。
【００４７】
最初に、図４および図５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。コンピュータ１６によりローラ駆動モータ２３Ｎｍ、２３Ｒｍ、２３Ｌｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍを同一回転数Ｎ０で回転させて、多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌ間のワイヤ列２４を走行させ、さらにスラリポンプ１１ｍを回転させてスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌからスラリ１０を噴出させてワイヤ列２４に供給する。図６に示すように、以下、図中矢印Ｒ方向（右方向）にワイヤ列２４を走行している状態について説明する。
【００４８】
次に図６（ａ）に示すように，シリコンインゴット７を送るフィードユニット２６用の送りモータ２６ｍを回転させてシリコンインゴット７を送り（降下させ）、切断を開始する。
【００４９】
切断が開始されると、図６（ｂ）に示すように、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触により接触抵抗が生じて、ワイヤ列２４にたわみが生じ、ワイヤ列２４の張力Ｔｌるが小さくなる。ワイヤ列２４にたわみが生じると張力センサ２８Ｒ、２８Ｌあるいはロードセル２７、特にワイヤ列２４が矢印Ｒ方向（右方向）に走行する場合には張力センサ２８Ｌがワイヤ列２４の張力ＴＬを検出し、コンピュータ１６、モータ回転制御装置２５Ｌを介してローラ駆動モータ２３Ｌｍを制御して多溝ローラ２３Ｌの回転数を僅かに（ΔＮ１）下げ、一方、モータ回転制御装置２５Ｒを介して多溝ローラ２３Ｒの回転数はそのまま保持される。多溝ローラ２３Ｌと多溝ローラ２３Ｒとの回転数に差を設け、ワイヤ列２４の張力を増大させ、たわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。
【００５０】
なお、必要に応じて、多溝ローラ２３Ｒの回転数を僅かに増減させてもよい。
【００５１】
さらに、切断工程が進行すると、図６（ｃ）に示すように、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離も最大値になるので、これに伴い接触抵抗も最大になり、ワイヤ列２４のたわみも最大になって、ワイヤ列２４の張力ＴＬは最小になる。このワイヤ列２４の張力ＴＬの減少を、ロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２あるいはロードセル２７が検出し、さらに上記同様に多溝ローラ２３Ｌと多溝ローラ２３Ｒとの回転数によりさらに大きな差（ΔＮ２）を設け、ワイヤ列２４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。なお、必要に応じて、多溝ローラ２３Ｒの回転数を増減させてもよい。
【００５２】
さらに、切断工程の進行に伴って、図６（ｄ）に示すように、図６（ｃ）に示す状態よりもシリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離が減少して、ワイヤ列２４の張力ＴＬも増加するので、この張力ＴＬをロードセンサ２８Ｌ２で検出し、図６（ｂ）とほぼ同様に多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｌとの回転数差をΔＮ１にし、ワイヤ列２４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。
【００５３】
さらに、切断工程が進行し、図６（ｅ）に示すように切断最終工程付近では、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離が減少し、これに伴い接触抵抗が減少するので、ワイヤ列２４にたわみが生じず、ワイヤ列２４は最大の張力を維持すると共に、ＴＬとＴＲはバランスを保つ。
【００５４】
切断工程全般に亘って、ロードセル２７によりワイヤ列２４にかかる荷重を検出することにより張力を検出し、両多溝ローラ２３Ｒ、多溝ローラ２３Ｌの回転数のバランスがとられる。
【００５５】
上記切断工程において、ワイヤ列２４は、張力センサ８Ｒ、８Ｌによりたわみ（張力）を検出して、多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｌの回転数の差をもうけて、常にワイヤ列２４の張力を最大にして、たわみを可能な限り小さく維持すると共に、ＴＬとＴＲをバランスさせるので、シリコンウェーハとの接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせ、このたわみに起因してシリコンインゴットの切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生することもない。
【００５６】
従って、均一な厚さのシリコンウェーハを製造することができる。
【００５７】
反矢印方向（左方向）にワイヤ列２４が走行する場合には、矢印方向（左方向）の走行とは逆に、主としてロードセンサ２８Ｒ２でワイヤ列２４の張力ＴＲを検出し、多溝ローラ２３Ｒの回転数を制御する。
【００５８】
なお、多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｒとの回転数の増加と減少の範囲は、多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌとの回転数との差によりワイヤ２２の走行に支障が発生しない範囲で増減する必要がある。また、多溝ローラ２３Ｎの回転数も多溝ローラ２３Ｒ、または多溝ローラ２３Ｌの回転数の増減に応じて制御するようにするのが好ましい。
【００５９】
【実施例】
（試験１）
（１）図１に示すような本発明に係わるワイヤソー（実施例１）を用い、直径８インチのシリコンインゴットを切断し、ワイヤの振動とシリコンウェーハの切断状態を調べた。
【００６０】
（２）結果：
▲１▼ 図７に切断開始から３００秒経過までの振動を示す。振幅、波長とも小さな振動であることがわかった。これに対し、図８に示すように、従来例は振幅、波長とも大きく、大きな振動が発生していることがわかった。
【００６１】
▲２▼ 図９に示すように、実施例１の各部位における厚さのばらつき、そりの程度は、共に従来例に比べて著しく改善されていることがわかった。
【００６２】
（試験２）
（１）図４および図１０に示すような本発明に係わるワイヤソー（実施例２）を用い、直径８インチのシリコンインゴットを切断してシリコンウェーハを製造し、切断工程における経時的なワイヤの走行速度と、シリコンウェーハに加わる荷重と、ワイヤ張力と、切断状態を調べた。
【００６３】
（２）結果：
▲１▼ 図１１（ａ）に示すように、実施例２における切断中のワイヤの走行速度は、図１０中の図中Ｒ方向に走行し加速、定速、減速を行い、さらに反対に図中Ｌ方向に同様の走行を行っている。
【００６４】
▲２▼ 図１１（ｂ）に示すように、切断中にシリコンインゴットに加わる力は、ワイヤの走行速度に大きな影響を受けていることがわかった。これはワイヤにはシリコンインゴットに加わる力と反対の力が作用していることを意味している。
【００６５】
▲３▼ 実施例２においては、ワイヤのたわみが可能な限り小さく（張力が最大に）保持されるので、図１０中左側のワイヤの張力ＴＬは図１１（ｃ）に示すように、張力は高い値で一定に保持されていることがわかった。
【００６６】
▲４▼ また、図１０中右側のワイヤの張力ＴＲも図１１（ｄ）に示すように、張力は高い値で一定に保持されていることがわかった。
【００６７】
▲５▼ 一方、たわみ調整機構を有しない従来例は、図１１（ｃ）に示すように、ワイヤが図１０中の図中Ｒ方向に走行する場合、張力センサ２８Ｌで検出される張力（ＴＬ）は、シリコンウェーハと接触抵抗によりワイヤがたわみ、張力が低下し、ワイヤが反対にＬ方向に走行すると、逆に張力が増大し、張力が安定せず、さらに相反する走行方向時の張力差ΔＴが発生することがわかった。
【００６８】
▲６▼ また、図１１（ｄ）に示すように、従来例では、張力センサ２８Ｒで検出される張力（ＴＲ）についても、（ＴＬ）と同様に張力が安定せず、さらに相反する走行方向時の張力差ΔＴが発生することがわかった。
【００６９】
▲７▼ 図１２に示すように、実施例２は、シリコンウェーハの厚さのばらつき度合が、切断方向、ワイヤ走行方向共、従来例に比べて小さいことがわかった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置によれば、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置を提供することができる。
【００７１】
すなわち、ワイヤソー切断方法において、ワイヤの張力を検出し、この張力情報に基づき、切断領域に送り込まれる直前のワイヤの張力と、切断領域から巻き取られるワイヤの張力とを調整するので、常にワイヤ列の張力を最大にして、たわみ（量）を可能な限り小さく維持し、被切断物との接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせず、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【００７２】
また、ワイヤの張力調整は、ワイヤに当接して進退自在に設けられた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できると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７３】
また、ワイヤの張力調整は、被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラの一方、または両方の多溝ローラの回転数を制御して行うので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７４】
また、被切断物とこの被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラとの間に各々設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサと、ワイヤを押圧してワイヤのたわみを調整するたわみ調整機構とを有し、この張力センサによりワイヤの張力を検出してたわみ調整機構を動作させて、ワイヤの張力を調整するワイヤソーであるので、常にワイヤ列の張力を最大にして、たわみを可能な限り小さく維持して、被切断物との接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせず、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【００７５】
また、たわみ調整機構は、作動子と、この作動子の先端部に設けられ、ワイヤ列に当接する調整ローラと、作動子を介して調整ローラを上下および水平方向に移動させる駆動手段とを有するので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７６】
また、被切断物を挟んで配置され、回転駆動装置を有し、かつ回転速度が制御される一対の多溝ローラと、この多溝ローラと被切断物間に設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサとを有し、張力センサによりワイヤの張力を測定して多溝ローラの回転数を制御し、ワイヤの張力を調整するので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７７】
また、張力センサはワイヤに当接するローラとこのローラに取付けられたロードセルを有するので、ワイヤ列のたわみの調整を容易にできると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７８】
また、被切断物が支持される支持部には、被切断物への押圧力を検出するロードセンサが設けられているので、ワイヤ列にかかる荷重を検出することにより張力を検出し、両多溝ローラの回転数のバランスがとれ、ワイヤ列のたわみの発生を防止し、切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【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制御回路図。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は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】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態の概略図。
【図５】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態に用いられる制御回路図。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態の切断工程を示す説明図。
【図７】本発明に係わるワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図８】従来のワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図９】本発明に係わるワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図１０】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験方法を説明する説明図。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験結果を示す説明図。
【図１２】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験結果を示す説明図。
【図１３】従来のワイヤソーの概略図。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、従来のワイヤソーに用いられるワイヤ列に生じる張力の説明図。
【符号の説明】
１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３Ｄ 多溝ローラ
３Ｒ 多溝ローラ
３Ｌ 多溝ローラ
３ｍ ローラ駆動モータ
４ ワイヤ列
５ フィードユニット
５ｍ 送りモータ
６ カーボンベース
７ シリコンインゴット
８Ｒ 張力センサ
８Ｌ 張力センサ
８Ｒ１ センサローラ
８Ｌ１ センサローラ
８Ｒ２ ロードセンサ
８Ｌ２ ロードセンサ
９Ｒ たわみ調整手段
９Ｌ たわみ調整手段
９Ｒ１ 作動子
９Ｌ１ 作動子
９Ｒ２ 調整ローラ
９Ｌ２ 調整ローラ
９Ｒｃ 油圧シリンダ
９Ｌｃ 油圧シリンダ
９Ｒ３ 取付板
９Ｌ３ 取付板
９Ｒ４ 駆動ネジ
９Ｌ４ 駆動ネジ
９Ｒｍ 水平駆動モータ
９Ｌｍ 水平駆動モータ
１０ スラリ
１１ｍ スラリポンプ
１１Ｒ スラリ供給装置
１１Ｌ スラリ供給装置
１２Ｒ ダンシングローラ
１２Ｌ ダンシングローラ
１３Ｒ ワイヤ用ボビン
１３Ｌ ワイヤ用ボビン
１３Ｒｍ ボビン用モータ
１３Ｌｍ ボビン用モータ
１６ コンピュータ
２１ ワイヤソー
２２ ワイヤ
２３Ｎ 多溝ローラ
２３Ｒ 多溝ローラ
２３Ｌ 多溝ローラ
２３Ｎｍ ローラ駆動モータ
２３Ｒｍ ローラ駆動モータ
２３Ｌｍ ローラ駆動モータ
２４ ワイヤ列
２５Ｎ モータ回転制御装置
２５Ｒ モータ回転制御装置
２５Ｌ モータ回転制御装置
２６ｍ 送りモータ
２６ フィードユニット
２７ ロードセル
２８Ｒ 張力センサ
２８Ｌ 張力センサ
２８Ｒ１ センサローラ
２８Ｌ１ センサローラ
２８Ｒ２ ロードセンサ
２８Ｌ２ ロードセンサ
【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切断方法およびその装置に関する。
【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、ワイヤソーにより所定の厚さに切断して製造される。
【０００３】
図１３に示すように、被切断物であるシリコンインゴット４０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４３ｄ、４３ｌ、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（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４０をワイヤ列４４に押し付けて研磨切断するものである。
【０００４】
切断に際して、多溝ローラ４３ｌ、４３ｒに巻き付けられるワイヤ４２には、ダンサーローラ４５により、所定の張力が与えられるが、切断工程中ワイヤの張力は厳密に調整されていない。
【０００５】
すなわち、ワイヤの張力をダンサーローラ４５に設けられたセンサによって検出し、ダンサーローラ４５におけるワイヤの張力を一定になるように調整しており、溝付ローラに巻付けられたワイヤの張力は一定になるが、図１３中矢印Ｒで示すように、ワイヤ列４４（ワイヤ４２）が右方向に走行している場合には、シリコンインゴット４０とワイヤ４２との接触抵抗により、図１４（ａ）に示すように、多溝ローラ４３ｌとシリコンインゴット４０間のワイヤ４２にはたわみが生じ、その張力Ｔｌは無負荷時の張力に比べて小さくなり、逆に図１４（ｂ）に示すように、多溝ローラ４３ｒとシリコンインゴット４０間のワイヤ列４４の張力Ｔｒは無負荷時の張力に比べて大きくなる。さらに、ワイヤ列４４が図１４中点線矢印Ｌで示すように、ワイヤ列４４（ワイヤ４２）が左方向に走行している場合には、図１４（ａ）に示すように、多溝ローラ４３ｌとシリコンインゴット４０間のワイヤ４２の張力Ｔｌは、無負荷時の張力に比べて大きくなり、また、ワイヤ列４４の走行方向により張力差ΔＴを発生させる。逆に図１４（ｂ）に示すように、多溝ローラ４３ｒとシリコンインゴット４０間のワイヤ列４４の張力Ｔｒは、無負荷時の張力に比べて小さくなり、同様に張力差ΔＴを発生させる。
【０００６】
従って、シリコンウェーハ４０との接触抵抗により、ワイヤ列４４にたわみを生じ、このたわみはシリコンインゴットの切断部位により切断精度に差異を生じさせ、また、シリコンインゴットの切断中に、溝付ローラ４３ｒ、４３ｌに多重に巻き付けられたワイヤ４２に微小な振動や横振れが生じるため、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生していた。
【０００７】
ワイヤのたわみを調整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。このワイヤソーの問題点として、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切断はじめの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。
【０００８】
また、シリコンウェーハのうねりを低減するワイヤソーとして、特開平６−８２３４号公報のワイヤソーがあるが、この開示のワイヤソーは、ワイヤに対しシリコンウェーハを押し当てる方向へシリコンウェーハを直線移動させる速度を、周期的に変化させるものであり、切断されたシリコンウェーハには周期的なうねりが発生するものである。このワイヤソーの問題点として、積極的に周期的なうねりを発生させるものであるため、次工程のラッピングやエッチング処理に負荷がかかり、生産性が低下し、コストアップにつながるおそれがある。
【０００９】
このため、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置が要望されていた。
【００１０】
【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、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【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、被切断物とこの被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラとの間に設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサと、ワイヤを押圧してワイヤのたわみを調整するたわみ調整機構とを有し、このたわみ調整機構は、作動子と、この作動子の先端部に設けられ、ワイヤ列に当接する調整ローラと、前記作動子を介して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向および前記ワイヤ列と平行な水平方向に移動させる駆動手段とを有し、前記張力センサによりワイヤの張力を測定して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向に移動させる前記駆動手段を動作させて、ワイヤの張力を調整す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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００２０】
図１に示すように、本発明に係わるワイヤソー１は、１本または複数本のワイヤ２を巻き付ける３個の多溝ローラ３Ｄ、３Ｒ、３Ｌを有し、各多溝ローラ３Ｄ、３Ｒ、３Ｌ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をローラ駆動モータ３ｍにより駆動される多溝ローラ３Ｄの駆動により往復走行させるようになっている。
【００２１】
また、ワイヤ列４に対向する上方には、送りモータ５ｍ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。
【００２２】
シリコンインゴット７（フィーダユニット５）とこのシリコンインゴット７を挟んで配置される上記一対の多溝ローラ３Ｒ、３Ｌとの間に各々、ワイヤ列４（ワイヤ２）の張力を測定する張力センサ８Ｒ、８Ｌが設けられている。この張力センサ８Ｒ、８Ｌは常時ワイヤ列４に当接するセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１と、このセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１が取り付けられ、このセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１を介してワイヤ列４の押圧力を検出して、ワイヤ列４のたわみ（量）を検出するロードセンサ８Ｒ２、８Ｌ２とを有している。
【００２３】
さらに、センサローラ８Ｒ１、８Ｌ１とシリコンインゴット７との間の各々には、一対のたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌが設けられている。このたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌは、軸支されたＬ字形状の作動子９Ｒ１、９Ｌ１と、この作動子９Ｒ１、９Ｌ１の先端部に設けられ、ワイヤ列４に当接する調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２と、作動子９Ｒ１、９Ｌ１を介して作動子９Ｒ１、９Ｌ１を垂直方向に進退させる油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃと、この油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃと作動子９Ｒ１、９Ｌ１が取り付けられた取付板９Ｒ３、９Ｌ３を駆動ネジ９Ｒ４、９Ｌ４により水平方向に進退させる水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍとを有している。
【００２４】
従って、たわみ調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２は油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃの作動により、上下に進退され、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの作動により、ワイヤ４を押圧して、ワイヤ列４のたわみ（量）、すなわち、張力を調整できるようになっている。
【００２５】
ワイヤ列４の走行が、右方向、左方向と周期的にその方向を変える上述したワイヤソー１にあっては、一対のたわみ調整手段９Ｒ、９Ｌと張力センサ８Ｒ、８Ｌを設けることが好ましいが、ワイヤ列４の走行が、常に一方向のワイヤソーにあっては、一個のたわみ調整手段と一個の張力センサを設ければよい。
【００２６】
ワイヤ列４の上方にはインゴット７の切断時にスラリ１０をワイヤ列４に供給し、スラリポンプ１１ｍを有するスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌが設けられている。
【００２７】
また、ダンシングローラ１２Ｒにより多溝ローラ３Ｄにワイヤ２を供給あるいは巻き取るワイヤ用ボビン１３Ｒは、ボビン用モータ１３Ｒｍによって駆動され、ダンシングローラ１２Ｌにより多溝ローラ３Ｌから送り出されるワイヤ２を巻き取りあるいは供給するワイヤ用ボビン１３Ｌは、ボビン用モータ１５Ｌｍによって駆動される。
【００２８】
さらに、ワイヤソー１には、図２に示すように、コンピュータ１６が設けられており、このコンピュータ１６は多溝ローラ３Ｄを駆動するローラ駆動モータ３ｍ、被切断物を送るフィードユニット５用の送りモータ５ｍ、油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃ、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍ、スラリポンプ１１ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍおよびセンサローラ８Ｒ１、８Ｌ１に接続され、メモリに記憶されたプログラムに従って、一連の切断工程を自動的に行うようになっている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、図３に示すような切断工程図に従って、切断を行う。
【００３１】
コンピュータ１６によりローラ駆動モータ３ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、ボビン用モータ１３Ｌｍを回転させて、多溝ローラ３Ｒ、３Ｌ間のワイヤ列４を走行させ、さらにスラリポンプ１１ｍを回転させてスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌからスラリ１０を噴出させてワイヤ列４に供給する。図３に示すように、以下、図中矢印Ｒ方向（右方向）にワイヤ列４を走行している状態について説明する。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、さらに、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍを作動させて、作動子９Ｒ１、９Ｌ１に取付けられた調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２を水平方向に前進させ、一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｍｉｎを最小にすることにより、この調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２とシリコンインゴット７間の距離（ｌｃ＝ｌｍｉｎ／２）を以下の工程で一定になるように保つ。さらに、油圧シリンダ９Ｒｃ、９Ｌｃを作動させて、たわみ調整ローラ９Ｒ、９Ｌを上昇させ、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２でワイヤ列４を押圧して（押し上げ）、ワイヤ列４の張力を最大にしてたわみ（量）を可能な限り（極限まで）小さくする。
【００３３】
次に被切断物を送るフィードユニット５用の送りモータ５ｍを作動させてシリコンインゴット７を送り（降下させ）、切断を開始する。
【００３４】
切断工程が進行すると、図３（ｂ）に示すように、コンピュータ１６、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘが増加し、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離ｗｘが増加し、これに伴い接触抵抗が増大するので、ワイヤ列４にたわみが生じ、切断領域に送込まれる直前のワイヤ列４の張力ＴＬが減少する。このワイヤ列４の張力ＴＬの減少を張力センサ８が検出し、張力情報としてコンピュータ１６に送り、コンピュータ１６、油圧シリンダ９Ｌｃの働きでたわみ調整ローラ９Ｌ２を上昇させ、調整ローラ９Ｌ２でワイヤ列４を押し上げ、ワイヤ列４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、シリコンインゴット７を介して反対側の切断領域から巻き取られるワイヤ列４の張力ＴＲとバランスさせる。
【００３５】
さらに、切断工程が進行すると、図３（ｃ）に示すように、コンピュータ１６、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離は最大値ｌｍａｘになり、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離も最大値ｗｍａｘになるので、これに伴い接触抵抗も最大になり、ワイヤ列４のたわみも最大になって、ワイヤ列４の張力ＴＬは最小になる。このワイヤ列４の張力ＴＬの減少を張力センサ８が検出し、油圧シリンダ９Ｒｃの働きでたわみ調整ローラ９Ｌ２を上昇させ、調整ローラ９Ｌ２でワイヤ列４を押し上げ、ワイヤ列４の張力を最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくする。ワイヤ列４の張力が最小の状態であって、調整ローラ９Ｌ２の働きで、ワイヤ列４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り小さくすることができる。
【００３６】
切断工程が進行すると、図３（ｄ）に示すように、水平駆動モータ９Ｒｍ、９Ｌｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘを減少させ、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離ｗｘが減少するので、接触抵抗も減少して、ワイヤ列４のたわみも減少し、このワイヤ列４の張力を張力センサ８が検出して、調整ローラ９Ｌ２によるワイヤ列４への押圧力を緩めるが、張力ＴＬは最大の張力を維持する。
【００３７】
さらに、切断工程が進行し、図３（ｅ）に示すように切断最終工程付近では、水平駆動モータ９Ｌｍ、９Ｒｍの働きで一対の調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２間の距離ｌｘが小さな値ｌｍｉｎに減少し、また、シリコンインゴット７とワイヤ列４の接触距離がｗｍｉｎに減少し、これに伴い接触抵抗が減少するので、ワイヤ列４にたわみが生じず、ワイヤ列４は最大の張力を維持する。この図３（ｅ）に示す状態では、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２は距離ｌｘを減少させるために前進するが、調整ローラ９Ｌ２を上昇させワイヤ列４をさらに押圧することはない。
【００３８】
このような切断工程を経てシリコンインゴット７はシリコンウェーハに切断される。なお、切断工程中、ワイヤ列４の走行方向は周期的に変えられるが、上述して走行方向と逆走行の場合には、調整ローラ９Ｒ２が、調整ローラ９Ｌ２と同様な働きをする。
【００３９】
この切断工程において、ワイヤ列４は、調整ローラ９Ｒ２、９Ｌ２の水平方向および垂直方向の動きにより、常にワイヤ列４の張力を最大にするようにして、たわみを可能な限り（極限まで）小さく維持するので、シリコンウェーハとの接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせることがなく、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなくなり、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生することもない。従って、均一な厚さのシリコンウェーハを製造することができる。
【００４０】
以下、本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置の他の実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００４１】
なお、上述した実施形態と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態のワイヤソー２１は、１本のワイヤ２２を巻き付ける３個の多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌを有し、各多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌ間に、ワイヤ２２を巻き付けワイヤ列２４を構成している。
【００４３】
図５に示すように、多溝ローラ２３Ｎはモータ回転制御装置２５Ｎにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｎｍにより回転され、多溝ローラ２３Ｒはモータ回転制御装置２５Ｒにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｒｍにより回転され、さらに、多溝ローラ２３Ｌはモータ回転制御装置２５Ｌにより回転数が制御されるローラ駆動モータ２３Ｌｍにより回転されるようになっており、ワイヤ列２４のワイヤ２２をローラ駆動モータ２３Ｎｍ、２３Ｒｍ、２３Ｌｍにより駆動される多溝ローラ２３Ｎ、２３Ｒ、２３Ｌの回転により往復走行させるようになっている。
【００４４】
また、図４に示すように、ワイヤ列２４に対向する上方には、送りモータ２６ｍを有しシリコンインゴット７を送るフィードユニット２６が設けられており、このフィードユニット２６にはシリコンインゴット７にかかる荷重を検出する荷重センサ、例えばロードセル２７が設けられている。シリコンインゴット７（フィーダユニット５）とこのシリコンインゴット７（フィーダユニット５）を挟んで配置される上記一対の多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌとの間に各々、ワイヤ列２４（ワイヤ２２）の張力を測定する張力センサ２８Ｒ、２８Ｌが設けられている。この張力センサ２８Ｒ、２８Ｌはシリコンインゴット７と反対側（下側）に設けられ、常時ワイヤ列２４に当接するセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１と、このセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１が取り付けられ、このセンサローラ２８Ｒ１、２８Ｌ１を介してワイヤ列２４の押圧力（反力）を検出して、ワイヤ列２４のたわみを検出するロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２とを有している。
【００４５】
さらに、図５に示すように、このコンピュータ１６はモータ回転制御装置２５Ｎを介してローラ駆動モータ２３Ｎｍ、モータ回転制御装置２５Ｒを介してローラ駆動モータ２３Ｒｍ、モータ回転制御装置２５Ｌを介してローラ駆動モータ２３Ｌｍ、送りモータ２６ｍ、ロードセル２７、ロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２、スラリポンプ１１ｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍに接続され、メモリに記憶されたプログラムに従って、一連の切断工程を自動的に行うようになっている。
【００４６】
次に、本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態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。
【００４７】
最初に、図４および図５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。コンピュータ１６によりローラ駆動モータ２３Ｎｍ、２３Ｒｍ、２３Ｌｍ、ボビン用モータ１３Ｒｍ、１３Ｌｍを同一回転数Ｎ０で回転させて、多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌ間のワイヤ列２４を走行させ、さらにスラリポンプ１１ｍを回転させてスラリ供給装置１１Ｒ、１１Ｌからスラリ１０を噴出させてワイヤ列２４に供給する。図６に示すように、以下、図中矢印Ｒ方向（右方向）にワイヤ列２４を走行している状態について説明する。
【００４８】
次に図６（ａ）に示すように，シリコンインゴット７を送るフィードユニット２６用の送りモータ２６ｍを回転させてシリコンインゴット７を送り（降下させ）、切断を開始する。
【００４９】
切断が開始されると、図６（ｂ）に示すように、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触により接触抵抗が生じて、ワイヤ列２４にたわみが生じ、ワイヤ列２４の張力Ｔｌるが小さくなる。ワイヤ列２４にたわみが生じると張力センサ２８Ｒ、２８Ｌあるいはロードセル２７、特にワイヤ列２４が矢印Ｒ方向（右方向）に走行する場合には張力センサ２８Ｌがワイヤ列２４の張力ＴＬを検出し、コンピュータ１６、モータ回転制御装置２５Ｌを介してローラ駆動モータ２３Ｌｍを制御して多溝ローラ２３Ｌの回転数を僅かに（ΔＮ１）下げ、一方、モータ回転制御装置２５Ｒを介して多溝ローラ２３Ｒの回転数はそのまま保持される。多溝ローラ２３Ｌと多溝ローラ２３Ｒとの回転数に差を設け、ワイヤ列２４の張力を増大させ、たわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。
【００５０】
なお、必要に応じて、多溝ローラ２３Ｒの回転数を僅かに増減させてもよい。
【００５１】
さらに、切断工程が進行すると、図６（ｃ）に示すように、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離も最大値になるので、これに伴い接触抵抗も最大になり、ワイヤ列２４のたわみも最大になって、ワイヤ列２４の張力ＴＬは最小になる。このワイヤ列２４の張力ＴＬの減少を、ロードセンサ２８Ｒ２、２８Ｌ２あるいはロードセル２７が検出し、さらに上記同様に多溝ローラ２３Ｌと多溝ローラ２３Ｒとの回転数によりさらに大きな差（ΔＮ２）を設け、ワイヤ列２４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。なお、必要に応じて、多溝ローラ２３Ｒの回転数を増減させてもよい。
【００５２】
さらに、切断工程の進行に伴って、図６（ｄ）に示すように、図６（ｃ）に示す状態よりもシリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離が減少して、ワイヤ列２４の張力ＴＬも増加するので、この張力ＴＬをロードセンサ２８Ｌ２で検出し、図６（ｂ）とほぼ同様に多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｌとの回転数差をΔＮ１にし、ワイヤ列２４の張力ＴＬを最大にしてたわみを可能な限り（極限まで）小さくすると共に、ＴＲとのバランスをとる。
【００５３】
さらに、切断工程が進行し、図６（ｅ）に示すように切断最終工程付近では、シリコンインゴット７とワイヤ列２４の接触距離が減少し、これに伴い接触抵抗が減少するので、ワイヤ列２４にたわみが生じず、ワイヤ列２４は最大の張力を維持すると共に、ＴＬとＴＲはバランスを保つ。
【００５４】
切断工程全般に亘って、ロードセル２７によりワイヤ列２４にかかる荷重を検出することにより張力を検出し、両多溝ローラ２３Ｒ、多溝ローラ２３Ｌの回転数のバランスがとられる。
【００５５】
上記切断工程において、ワイヤ列２４は、張力センサ８Ｒ、８Ｌによりたわみ（張力）を検出して、多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｌの回転数の差をもうけて、常にワイヤ列２４の張力を最大にして、たわみを可能な限り小さく維持すると共に、ＴＬとＴＲをバランスさせるので、シリコンウェーハとの接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせ、このたわみに起因してシリコンインゴットの切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断されたシリコンウェーハの厚みにバラツキが発生することもない。
【００５６】
従って、均一な厚さのシリコンウェーハを製造することができる。
【００５７】
反矢印方向（左方向）にワイヤ列２４が走行する場合には、矢印方向（左方向）の走行とは逆に、主としてロードセンサ２８Ｒ２でワイヤ列２４の張力ＴＲを検出し、多溝ローラ２３Ｒの回転数を制御する。
【００５８】
なお、多溝ローラ２３Ｒと多溝ローラ２３Ｒとの回転数の増加と減少の範囲は、多溝ローラ２３Ｒ、２３Ｌとの回転数との差によりワイヤ２２の走行に支障が発生しない範囲で増減する必要がある。また、多溝ローラ２３Ｎの回転数も多溝ローラ２３Ｒ、または多溝ローラ２３Ｌの回転数の増減に応じて制御するようにするのが好ましい。
【００５９】
【実施例】
（試験１）
（１）図１に示すような本発明に係わるワイヤソー（実施例１）を用い、直径８インチのシリコンインゴットを切断し、ワイヤの振動とシリコンウェーハの切断状態を調べた。
【００６０】
（２）結果：
▲１▼ 図７に切断開始から３００秒経過までの振動を示す。振幅、波長とも小さな振動であることがわかった。これに対し、図８に示すように、従来例は振幅、波長とも大きく、大きな振動が発生していることがわかった。
【００６１】
▲２▼ 図９に示すように、実施例１の各部位における厚さのばらつき、そりの程度は、共に従来例に比べて著しく改善されていることがわかった。
【００６２】
（試験２）
（１）図４および図１０に示すような本発明に係わるワイヤソー（実施例２）を用い、直径８インチのシリコンインゴットを切断してシリコンウェーハを製造し、切断工程における経時的なワイヤの走行速度と、シリコンウェーハに加わる荷重と、ワイヤ張力と、切断状態を調べた。
【００６３】
（２）結果：
▲１▼ 図１１（ａ）に示すように、実施例２における切断中のワイヤの走行速度は、図１０中の図中Ｒ方向に走行し加速、定速、減速を行い、さらに反対に図中Ｌ方向に同様の走行を行っている。
【００６４】
▲２▼ 図１１（ｂ）に示すように、切断中にシリコンインゴットに加わる力は、ワイヤの走行速度に大きな影響を受けていることがわかった。これはワイヤにはシリコンインゴットに加わる力と反対の力が作用していることを意味している。
【００６５】
▲３▼ 実施例２においては、ワイヤのたわみが可能な限り小さく（張力が最大に）保持されるので、図１０中左側のワイヤの張力ＴＬは図１１（ｃ）に示すように、張力は高い値で一定に保持されていることがわかった。
【００６６】
▲４▼ また、図１０中右側のワイヤの張力ＴＲも図１１（ｄ）に示すように、張力は高い値で一定に保持されていることがわかった。
【００６７】
▲５▼ 一方、たわみ調整機構を有しない従来例は、図１１（ｃ）に示すように、ワイヤが図１０中の図中Ｒ方向に走行する場合、張力センサ２８Ｌで検出される張力（ＴＬ）は、シリコンウェーハと接触抵抗によりワイヤがたわみ、張力が低下し、ワイヤが反対にＬ方向に走行すると、逆に張力が増大し、張力が安定せず、さらに相反する走行方向時の張力差ΔＴが発生することがわかった。
【００６８】
▲６▼ また、図１１（ｄ）に示すように、従来例では、張力センサ２８Ｒで検出される張力（ＴＲ）についても、（ＴＬ）と同様に張力が安定せず、さらに相反する走行方向時の張力差ΔＴが発生することがわかった。
【００６９】
▲７▼ 図１２に示すように、実施例２は、シリコンウェーハの厚さのばらつき度合が、切断方向、ワイヤ走行方向共、従来例に比べて小さいことがわかった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明に係わるワイヤソー切断方法およびその装置によれば、厚さに差異がなく、均一な厚さを有する被切断物を製造できるワイヤソー切断方法およびその装置を提供することができる。
【００７１】
すなわち、ワイヤソー切断方法において、ワイヤの張力を検出し、この張力情報に基づき、切断領域に送り込まれる直前のワイヤの張力と、切断領域から巻き取られるワイヤの張力とを調整するので、常にワイヤ列の張力を最大にして、たわみ（量）を可能な限り小さく維持し、被切断物との接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせず、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【００７２】
また、ワイヤの張力調整は、ワイヤに当接して進退自在に設けられた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できると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７３】
また、ワイヤの張力調整は、被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラの一方、または両方の多溝ローラの回転数を制御して行うので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７４】
また、被切断物とこの被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラとの間に各々設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサと、ワイヤを押圧してワイヤのたわみを調整するたわみ調整機構とを有し、この張力センサによりワイヤの張力を検出してたわみ調整機構を動作させて、ワイヤの張力を調整するワイヤソーであるので、常にワイヤ列の張力を最大にして、たわみを可能な限り小さく維持して、被切断物との接触抵抗により、ワイヤ列にたわみを生じさせず、たわみに起因して被切断物の切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【００７５】
また、たわみ調整機構は、作動子と、この作動子の先端部に設けられ、ワイヤ列に当接する調整ローラと、作動子を介して調整ローラを上下および水平方向に移動させる駆動手段とを有するので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７６】
また、被切断物を挟んで配置され、回転駆動装置を有し、かつ回転速度が制御される一対の多溝ローラと、この多溝ローラと被切断物間に設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサとを有し、張力センサによりワイヤの張力を測定して多溝ローラの回転数を制御し、ワイヤの張力を調整するので、容易かつ確実にワイヤ列のたわみの調整を行うことができると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７７】
また、張力センサはワイヤに当接するローラとこのローラに取付けられたロードセルを有するので、ワイヤ列のたわみの調整を容易にできると共に、たわみ調整によりワイヤを破損させることがない。
【００７８】
また、被切断物が支持される支持部には、被切断物への押圧力を検出するロードセンサが設けられているので、ワイヤ列にかかる荷重を検出することにより張力を検出し、両多溝ローラの回転数のバランスがとれ、ワイヤ列のたわみの発生を防止し、切断部位により切断精度に差異を生じさせることがなく、また、ワイヤ列の微小な振動や横振れにより、切断精度が低下して、切断された被切断物の厚みにバラツキが発生することもなく、均一な厚さの被切断物を製造することができる。
【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制御回路図。
【図３】図３（ａ）〜（ｅ）は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】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態の概略図。
【図５】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態に用いられる制御回路図。
【図６】図６（ａ）〜（ｅ）は本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態の切断工程を示す説明図。
【図７】本発明に係わるワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図８】従来のワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図９】本発明に係わるワイヤソーを用いた試験結果を示す説明図。
【図１０】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験方法を説明する説明図。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｄ）は本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験結果を示す説明図。
【図１２】本発明に係わるワイヤソーの他の実施形態を用いた試験結果を示す説明図。
【図１３】従来のワイヤソーの概略図。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、従来のワイヤソーに用いられるワイヤ列に生じる張力の説明図。
【符号の説明】
１ ワイヤソー
２ ワイヤ
３Ｄ 多溝ローラ
３Ｒ 多溝ローラ
３Ｌ 多溝ローラ
３ｍ ローラ駆動モータ
４ ワイヤ列
５ フィードユニット
５ｍ 送りモータ
６ カーボンベース
７ シリコンインゴット
８Ｒ 張力センサ
８Ｌ 張力センサ
８Ｒ１ センサローラ
８Ｌ１ センサローラ
８Ｒ２ ロードセンサ
８Ｌ２ ロードセンサ
９Ｒ たわみ調整手段
９Ｌ たわみ調整手段
９Ｒ１ 作動子
９Ｌ１ 作動子
９Ｒ２ 調整ローラ
９Ｌ２ 調整ローラ
９Ｒｃ 油圧シリンダ
９Ｌｃ 油圧シリンダ
９Ｒ３ 取付板
９Ｌ３ 取付板
９Ｒ４ 駆動ネジ
９Ｌ４ 駆動ネジ
９Ｒｍ 水平駆動モータ
９Ｌｍ 水平駆動モータ
１０ スラリ
１１ｍ スラリポンプ
１１Ｒ スラリ供給装置
１１Ｌ スラリ供給装置
１２Ｒ ダンシングローラ
１２Ｌ ダンシングローラ
１３Ｒ ワイヤ用ボビン
１３Ｌ ワイヤ用ボビン
１３Ｒｍ ボビン用モータ
１３Ｌｍ ボビン用モータ
１６ コンピュータ
２１ ワイヤソー
２２ ワイヤ
２３Ｎ 多溝ローラ
２３Ｒ 多溝ローラ
２３Ｌ 多溝ローラ
２３Ｎｍ ローラ駆動モータ
２３Ｒｍ ローラ駆動モータ
２３Ｌｍ ローラ駆動モータ
２４ ワイヤ列
２５Ｎ モータ回転制御装置
２５Ｒ モータ回転制御装置
２５Ｌ モータ回転制御装置
２６ｍ 送りモータ
２６ フィードユニット
２７ ロードセル
２８Ｒ 張力センサ
２８Ｌ 張力センサ
２８Ｒ１ センサローラ
２８Ｌ１ センサローラ
２８Ｒ２ ロードセンサ
２８Ｌ２ ロードセンサ
Claims (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、被切断物とこの被切断物を挟んで配置される一対の多溝ローラとの間に設けられ、ワイヤの張力を測定する張力センサと、ワイヤを押圧してワイヤのたわみを調整するたわみ調整機構とを有し、このたわみ調整機構は、作動子と、この作動子の先端部に設けられ、ワイヤ列に当接する調整ローラと、前記作動子を介して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向および前記ワイヤ列と平行な水平方向に移動させる駆動手段とを有し、前記張力センサによりワイヤの張力を測定して前記調整ローラを前記ワイヤに押圧する上下方向に移動させる前記駆動手段を動作させて、ワイヤの張力を調整することを特徴とするワイヤソー。
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