JP4816511B2 - 切断方法およびワイヤソー装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソーを用いて、シリコンインゴット、化合物半導体等のインゴットから多数のウエーハを切り出す切断方法とワイヤソー装置に関する。

近年、ウエーハの大型化が望まれており、この大型化に伴い、インゴットの切断には専らワイヤソーが使用されている。
ワイヤソーは、ワイヤ（高張力鋼線）を高速走行させて、ここにスラリを掛けながら、インゴット（ワーク）を押し当てて切断し、多数のウエーハを同時に切り出す装置である（特許文献１参照）。

ここで、図１２に一般的なワイヤソーの一例の概要を示す。
図１２（Ａ）の全体図に示すように、ワイヤソー１０１は、主に、インゴットを切断するためのワイヤ１０２、ワイヤ１０２を巻回した溝付きローラ１０３（ワイヤガイド）、ワイヤ１０２に張力を付与するための機構１０４、切断されるインゴットを送り出す機構１０５、切断時にスラリを供給する機構１０６で構成されている。

ワイヤ１０２は、一方のワイヤリール１０７から繰り出され、トラバーサ１０８を介してパウダクラッチ（定トルクモータ１０９）やダンサローラ（デッドウェイト）（不図示）等からなる張力付与機構１０４を経て、溝付きローラ１０３に入っている。ワイヤ１０２はこの溝付きローラ１０３に３００〜４００回程度巻掛けられた後、もう一方の張力付与機構１０４’を経てワイヤリール１０７’に巻き取られている。

また、溝付きローラ１０３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂（シェル部）を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ１０２が、駆動用モータ１１０によって予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。

ここで、溝付きローラ１０３についてさらに説明を加えておく。従来より使用されている溝付きローラ１０３の一例として、図１３に示すようなものが挙げられる。溝付きローラ１０３の両端には、溝付きローラの軸１２０を支持している軸受け１２１、１２１’が配設されている。例えば、軸受け１２１はラジアルタイプのものであり、このラジアルタイプの軸受け１２１側に溝付きローラ１０３が軸方向に伸びることが可能になっており、一方、軸受け１２１’はスラストタイプのものであり、このスラストタイプの軸受け１２１’側には伸びにくい構造になっている。すなわち、軸方向において、専ら一方向のみに溝付きローラが伸びることが可能な構造である。
また、軸受け１２１、１２１’の両方がラジアルタイプであり、軸方向において、前後に伸びることが可能な構造のものもある。

インゴットの切断時には、図１２（Ｂ）に示すようなインゴット送り機構１０５によって、インゴットは溝付きローラ１０３に巻回されたワイヤ１０２に送り出される。このインゴット送り機構１０５は、インゴットを送りだすためのインゴット送りテーブル１１１、ＬＭガイド１１２、インゴットを把持するインゴットクランプ１１３、スライスあて板１１４等からなっており、コンピュータ制御でＬＭガイド１１２に沿ってインゴット送りテーブル１１１を駆動させることにより、予めプログラムされた送り速度で先端に固定されたインゴットを送り出すことが可能である。

そして、図１２（Ａ）に示すように、溝付きローラ１０３、巻掛けられたワイヤ１０２の近傍にはノズル１１５が設けられており、切断時にスラリタンク１１６から、溝付きローラ１０３、ワイヤ１０２に例えばＧＣ（炭化ケイ素）砥粒を液体に分散させたスラリを供給できるようになっている。また、スラリタンク１１６にはスラリチラー１１７が接続されており、供給するスラリの温度を調整できるようになっている。

このようなワイヤソー１０１を用い、ワイヤ１０２にワイヤ張力付与機構１０４を用いて適当な張力をかけて、駆動用モータ１１０により、ワイヤ１０２を往復方向に走行させながらインゴットをスライスする。
現在、ワイヤには幅０．１３〜０．１８ｍｍのものを用い、それに２．５〜３．０ｋｇｆの張力をかけ、４００〜６００ｍ／ｍｉｎの平均速度、１〜２ｃ／ｍｉｎ（３０〜６０ｓ／ｃ）のサイクルで往復走行させてスライスするのが一般的である。

特開平９−２６２８２６号公報

従来では、上記のような一般的なワイヤソーを用いてインゴットの切断が行われてきたが、実際に切断されたウエーハの形状を調べてみると、ＢｏｗやＷａｒｐが生じてしまっていた。このＢｏｗやＷａｒｐは半導体ウエーハの切断における重要品質の一つであり、製品の品質要求が高まるにつれ、一層の低減が望まれている。

そこで、本発明者らがワイヤソーを用いたインゴットの切断方法について鋭意研究を行ったところ、上記ＢｏｗやＷａｒｐの発生原因は大別して、
・溝付きローラおよびインゴットの熱膨張
・ワーク送りの真直度
・切断中の（ウエーハ面外方向への）ワイヤのたわみ
の影響が重畳したものであることが分かった。そしてさらに、これらのうち、特に溝付きローラおよびインゴットの熱膨張による影響が大きく、これを改善すれば、ＢｏｗやＷａｒｐの改善効果を最も大きく得られることがわかった。

以下では、溝付きローラおよびインゴットの熱膨張によるＢｏｗやＷａｒｐへの影響について詳述する。
まず、切断中にインゴットは一定温度のままであり、溝付きローラのみが熱膨張する場合について述べる。溝付きローラはインゴットからの切断発熱によって生じるスラリ温度の上昇によって、またはワイヤからの熱伝導を介して熱膨張する。上述したような溝付きローラのそれを支持する軸受けの種類と組み合わせによって、図１４（Ａ）に示すように、軸方向の専ら一方向に熱膨張する場合と、図１４（Ｂ）に示すように、軸方向の両方向（前後方向）に均等に熱膨張するものとがある。したがって、インゴットにおける切断軌跡は、軸方向の専ら一方向に変位する場合（図１４（Ａ））と、軸方向の両方向（前後方向）に対称的な形状に変位する場合（図１４（Ｂ））がある。

次に、切断中に溝付きローラの熱膨張はなく、インゴットのみが熱膨張する場合を考える。切断中に例えば熱電対を使用して測定したインゴットの温度を熱膨張量に換算すると、図１４（Ｃ）に示すように、インゴットは軸方向の両方向に、その時々の切断負荷に応じて切断当初は熱膨張し、切断終了時近傍で熱収縮する。

そして、上記の溝付きローラの熱膨張およびインゴットの熱膨張・収縮が同時にインゴットに作り込まれた場合の切断軌跡を図１５（Ａ）、１５（Ｂ）に示す。
図１５（Ａ）は、溝付きローラが軸方向の専ら一方向に熱膨張する場合に対応した切断軌跡であり、図１５（Ｂ）は、溝付きローラが軸方向の両方向（前後方向）に均等に熱膨張する場合に対応した切断軌跡である。
このように、従来の切断方法およびワイヤソー装置では図１５（Ａ）、１５（Ｂ）のような切断軌跡となり、切断されたウエーハのほとんどにＢｏｗやＷａｒｐが形成されてしまっていた。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、例えば切断されたウエーハのＢｏｗやＷａｒｐを低減できるように、インゴットに作り込まれる切断軌跡を制御し、特には平坦になるようにして切断することができる切断方法およびワイヤソー装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててウエーハ状に切断する方法であって、前記インゴットを切断するときに、軸方向に変化するインゴットの変位量を測定し、該測定されたインゴットの軸方向の変位量に対応させて、前記溝付きローラの軸方向の変位量を制御することにより、前記軸方向に変化するインゴットの全長に対しての前記ワイヤの相対位置を制御しつつインゴットを切断することを特徴とする切断方法を提供する。

インゴットの熱膨張・収縮のそれ自体を制御するのは困難であるため、本発明の切断方法では、まず、インゴットを切断するときに、軸方向に変化するインゴットの変位量を測定する。そして、該測定されたインゴットの軸方向の変位量に対応させて、溝付きローラの軸方向の変位量を制御する。これによって、軸方向に変化するインゴットの全長に対してのワイヤの相対位置を制御しつつインゴットを切断することが可能となり、インゴットにおける切断軌跡を所望のように調整することができる。例えば、切断軌跡を平らなものとすることができ、切断後の各ウエーハにおいて、ＢｏｗやＷａｒｐを著しく低減することができる。

このとき、前記溝付きローラの軸中に冷却水を通し、該冷却水の温度および／または流量を調節することによって、前記溝付きローラの軸方向の変位量を制御することができる。
このように、溝付きローラの軸中に冷却水を通し、該冷却水の温度および／または流量を調節することによって、簡単かつ正確に溝付きローラの軸方向の変位量を制御することが可能である。

そして、前記インゴットの軸方向の変位量の測定を、熱電対または差動式変位計を用いて行うことが可能である。
このように、インゴットの軸方向の変位量の測定は、熱電対または差動式変位計を用いた簡単な方法で行うことができる。

また、前記測定されたインゴットの軸方向の変位量から、切り込み深さに対するインゴットの軸方向の変位量のプロファイルを作成し、該作成されたプロファイルに基づいて、前記溝付きローラの軸方向の変位量を制御するのが好ましい。
このように、測定されたインゴットの軸方向の変位量から、切り込み深さに対するインゴットの軸方向の変位量のプロファイルを作成し、該作成されたプロファイルに基づいて、溝付きローラの軸方向の変位量を制御すれば、実に簡便であり、手間をかけずに溝付きローラの軸方向の変位量の制御を行うことができる。

また、本発明は、ワイヤが複数の溝付きローラに巻掛けされ、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててウエーハ状に切断するワイヤソー装置であって、少なくとも、前記切断されるインゴットの軸方向の変位量を測定するインゴット変位量測定機構と、該インゴット変位量測定機構により測定されたインゴットの軸方向の変位量に対応するように、前記溝付きローラの軸方向の変位量を、溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度および／または流量にフィードバックして制御する溝付きローラ変位量制御機構を備えたものであることを特徴とするワイヤソー装置を提供する。

このように、本発明のワイヤソー装置では、切断されるインゴットの軸方向の変位量を測定するインゴット変位量測定機構を備えているので、インゴットの軸方向の変位量を測定でき、そして、インゴット変位量測定機構により測定されたインゴットの軸方向の変位量に対応するように、溝付きローラの軸方向の変位量を、溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度および／または流量にフィードバックして制御する溝付きローラ変位量制御機構を備えているので、インゴットの軸方向の変位量に対応して溝付きローラの軸方向の変位量を制御することができる。しかも、その制御は、溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度および／または流量にフィードバックして行われるので、簡単かつ正確に制御を行うことができる。

本発明の切断方法、ワイヤソー装置であれば、切断中に、制御が困難なインゴットの軸方向の変位量に対応して、溝付きローラの軸方向の変位量を制御することができるので、インゴットの全長に対しての溝付きローラに巻掛けされたワイヤの相対位置を制御することができる。すなわち、切断軌跡を制御することが可能であり、特には切断軌跡を平らなものとしてＢｏｗやＷａｒｐを低減することができる。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述したように、従来の切断方法やワイヤソー装置を用いてインゴットを切断すると、特に溝付きローラやインゴットの軸方向の熱膨張によって、図１５のように切断軌跡が軸方向に変化し、切断されたウエーハには大きなＢｏｗやＷａｒｐが生じてしまう。これに対し、切断軌跡の軸方向の変化をなくすため、例えばスラリをインゴット等にかけることによって、インゴットや溝付きローラの軸方向の変化を抑制する切断方法等が研究されてきた。

しかしながら、特にインゴットの軸方向の変化を抑制することは困難であるし、上記のようにスラリをかけて制御しようとしても、実際には少しは変化してしまうため、Ｂｏｗ等の防止対策としては不十分であることが本発明者らによって判明した。

そこで、本発明者らは、結局、溝付きローラ、インゴットの両方とも軸方向への変化をなくすことができないのであれば、逆に、双方を同じようにして軸方向へ変化させることによって切断軌跡を調整し、Ｂｏｗ等を低減することを考えた。そして、特にインゴットの軸方向の変化を制御するのは難しいので、このインゴットの軸方向の変位量に対応して溝付きローラの軸方向の変位量を制御し、それによって切断中にインゴットの全長に対してのワイヤの相対位置を適切に調整できれば良いことを見出して本発明を完成させた。

以下、本発明のワイヤソー装置、切断方法について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に、本発明のワイヤソー装置の一例を示す。
本発明のワイヤソー装置１は、まず、本体部として、従来のワイヤソー装置１０１と同様に、インゴットを切断するためのワイヤ２、ワイヤ２を巻回した溝付きローラ３（ワイヤガイド）、ワイヤ２に張力を付与するための機構４、切断されるインゴットを送り出す機構５、切断時にスラリを供給する機構６を有している。
ワイヤ２、ワイヤ張力付与機構４、インゴット送り機構５、スラリ供給機構６は、図１２の従来の切断方法に使用されるワイヤソー１０１と同様のものとすることができる。

なお、本発明では、軸方向において両方向（前後方向）に変化するインゴットの変位量に対応させて溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御させるため、溝付きローラ３は、軸受けの両方がラジアルタイプであり、軸方向において、前後に伸びることが可能な構造のものとすることができる。

そして、本発明のワイヤソー装置１では、さらに、切断の際にインゴットの軸方向の変位量を測定するためのインゴット変位量測定機構１１と、インゴット変位量測定機構１１により測定されたインゴットの軸方向の変位量に対応するように、溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度および／または流量にフィードバックして溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御する溝付きローラ変位量制御機構１２が備えられている。

このインゴット変位量測定機構１１としては、例えば熱電対１３を用いたものとすることができる。すなわち、インゴットに熱電対１３をインゴット軸方向の前側および後側に貼り付けておき、この熱電対１３により計測されたインゴットの温度を熱膨張量に換算して、インゴットの軸方向の変位量を算出、処理するコンピュータ１８を配設したものが挙げられる。図２（Ａ）に、インゴットに熱電対１３を貼り付けた場合の一例を示す。

また、この他、熱電対１３を用いるのではなく、差動式変位計１４を用いたものとすることができる。すなわち、熱膨張しにくいもの（例えばワイヤソー装置１の本体）等に変位計の支持部を取り付け、計測部をインゴットの軸方向の両側に配置してインゴットの軸方向の変位量を測定するものとしても良い。差動式変位計１４はコンピュータ１８と接続されており、測定されたデータを処理できるようになっている。図２（Ｂ）に、インゴットに対して差動式変位計を設置した場合の一例を示す。

このインゴット変位量測定機構１１は特に限定されず、切断の際に、正確かつ速やかに、インゴットの軸方向の変位量を測定できるものであれば良い。上記熱電対１３や差動式変位計１４を用いた機構とすれば、測定が簡単であるし、正確に行うことができて好ましい。

次に、溝付きローラ変位量制御機構１２について述べる。
この溝付きローラ変位量制御機構１２は、大きくわけて、溝付きローラ３の軸方向の変位量を測定する溝付きローラ変位量測定部１５と、溝付きローラ３の軸中に通す冷却水の温度、流量を調節する冷却水調節部１６からなる。

まず、溝付きローラ変位量測定部１５は、例えば渦電流センサ１７を溝付きローラ３の軸方向の両側に近接して配設することにより、軸方向の変位量を測定することが可能なものとすることができる。図２（Ｃ）に、溝付きローラ３に渦電流センサ１７を配設した場合の一例を示す。溝付きローラ３の軸方向の変位量を測定する手段は当然これに限定されないが、渦電流センサを用いれば非接触で精度高く測定を行うことができるので好ましい。

また、冷却水調節部１６には熱交換器やポンプが配設されており、溝付きローラ３の軸中に通す冷却水の温度、流量を調節できるようになっている。
ここで、冷却水調節部１６について、図３に示すような溝付きローラ３の断面図を用いて説明する。溝付きローラ３は、ワイヤ２が巻掛けされる溝を有する樹脂部（シェル）が最外層として形成されており、その内側にシェルガイド、さらに内側に軸心を有する構造となっている。本発明のワイヤソー装置１で用いられる溝付きローラ３では、軸芯部に、冷却水調節部１６により温度、流量が調節された冷却水が通る構造になっている。

そして、この溝付きローラ変位量制御機構１２には、溝付きローラ変位量測定部１５によって測定された溝付きローラ３の軸方向の変位量のデータに基づいて、冷却水調節部１６により冷却水の温度、流量が調節されるように、これらのデータをフィードバック処理するためのコンピュータが備えられている。さらに、この冷却水の温度、流量の調節にあたっては、インゴット変位量測定機構１１によって測定されたインゴットの軸方向の変位量が考慮されており、最終的に、このインゴットの変位量に対応して溝付きローラ３の軸方向の変位量が制御されるようにプログラムが組まれている。

なお、コンピュータ１８は、インゴット変位量測定機構１１における熱電対１３や差動式変位計１４と接続されていると同時に、溝付きローラ変位量制御機構１２におけるローラ変位量測定部１５、冷却水調節部１６とも接続されたものとすることができる。このようにすれば、インゴットや溝付きローラ３に関するデータを一括して処理することができて簡便かつ効率的であるし、各機構１１、１２に分けて設けるよりもスペースをとらずに済ますことができ、省スペースを図ることができる。
コンピュータの台数等は、それぞれの処理能力やスペース等に応じて適宜決定すれば良い。

このような本発明のワイヤソー装置１であれば、切断中におけるインゴットの変化に同期して溝付きローラ３を変化させることが可能である。すなわち、例えば、インゴットが切断の際に熱膨張して軸方向の両側に伸びても、冷却水の調節によって溝付きローラ３を軸方向の両側に伸ばすことができるものであるので、それによってインゴットを切断する各ワイヤの位置を溝付きローラ３の軸方向の両側にずらすことができる。このとき、インゴットの各切断位置における軸方向の変位量と同じ分だけ、各ワイヤの位置がずれるように、溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御するようプログラムを組んでおけば、インゴットの全長に対してのワイヤの相対位置は一定に調整されることになり、切断軌跡は平らなものとなる。その結果、Ｂｏｗ等が低減された優れたウエーハを得ることができる。

次に、上記ワイヤソー装置１を用い、本発明の切断方法を実施する手順について述べる。なお、以下では、切断軌跡が平らになるように溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御する方法について述べるが、これに限定されず、所望の切断軌跡になるように適宜変更することができる。

まず、インゴット送り機構５により、把持したインゴットを所定速度で下方に送り出すとともに、溝付きローラ３を駆動させて、ワイヤ張力付与機構４により張力が付与されたワイヤ２を往復方向に走行させる。なお、このときのワイヤ２に付与する張力の大きさや、ワイヤ２の走行速度等は適宜設定することができる。例えば、２．５〜３．０ｋｇｆの張力をかけて、４００〜６００ｍ／ｍｉｎの平均速度で１〜２ｃ／ｍｉｎ（３０〜６０ｓ／ｃ）のサイクルで往復方向に走行させることができる。切断するインゴット等に合わせて決めれば良い。
また、切断用スラリを溝付きローラ３およびワイヤ２に向けて噴射を開始し、インゴットの切断を行う。

このように切断を行っていると、切断による摩擦熱やスラリ等の影響によって熱膨張・収縮が生じ、インゴット自体においては、例えば図１４（Ｃ）のような軸方向変化および切断軌跡が形成されることになる。
一方、溝付きローラ３において、こちらもやはり熱膨張が生じて、例えば図１４（Ｂ）のような軸方向変化を起こし、インゴットの切断軌跡に影響を与える。
したがって、これらの変化が合わさって、図１５（Ｂ）に示すような切断軌跡となり、得られたウエーハにはＢｏｗ等が生じてしまう。

そこで、切断軌跡が平らになるようにするには、本発明の切断方法のように、図４のインゴットと溝付きローラの軸方向変化の関係に示すとおり、インゴットの軸方向の変位量に対応させて溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御する。すなわち、インゴットの熱膨張に合わせて溝付きローラ３も同様に熱膨張させ、インゴットが収縮する場合には溝付きローラ３も同様に収縮させる。このとき、溝付きローラ３の変位量の制御により、インゴットの全長に対してのワイヤの相対位置を調整し、一定になるようにする。上記インゴットの熱膨張による切断軌跡への影響、および溝付きローラ３の制御（溝付きローラ３の熱膨張の影響）の結果、最終的に得られる切断軌跡は、図５のように平らにすることができ、Ｂｏｗ等を低減できる。

以下、上記の切断中のインゴットや溝付きローラ３の軸方向の変化、制御についてより具体的に述べる。
まず、切断中におけるインゴットの軸方向の変位量をインゴット変位量測定機構１１により測定する。この測定は、熱電対１３や差動式変位計１４等を用いた測定方法とすることができる。正確かつ速やかにインゴットの変位量を測定することができれば良い。
なお、図６に熱電対１３を用いて測定したときの切り込み深さに対するインゴットの温度変化の一例を示す。切り込み深さが半分程度（１５０ｍｍ）になるまで温度が上昇していき、その後徐々に冷却していき、最後に急冷しているのが判る（すなわち、図１４（Ｃ）に示すように、一旦熱膨張した後、収縮していくことが判る。）。このような温度データと、インゴットの材料における線膨張係数を用いて切り込み深さにおけるインゴットの軸方向の変位量を算出できる。
この熱電対１３や、または差動式変位計１４等によって測定されたデータをコンピュータ１８で処理する。

一方、溝付きローラ３の方でも、溝付きローラ変位量制御機構１２の溝付きローラ変位量測定部１５により、例えば渦電流センサ１７を用いて溝付きローラ３の軸方向の変位量を測定する。この測定データもまた、コンピュータ１８で処理する。
そして、コンピュータ１８によって、インゴットの軸方向の変位量に対応するように、制御される溝付きローラ３の軸方向の変位量が決定される。すなわち、この場合、切断軌跡が平らになるようにするため、インゴットの各切断位置における軸方向の変位量と同じ分だけ、溝付きローラ３に巻掛けされた各ワイヤの位置がそれぞれ軸方向にずれるように、溝付きローラ３の軸方向の変位量が決定される。つまり、変化するインゴットの全長に対してのワイヤの相対位置が一定に調整されるような溝付きローラ３の変位量が導かれる。

決定された軸方向の変位量に基づき、実際に溝付きローラ３の変位量を制御するには、冷却水調節部１６によって行う。冷却水調節部１６により、溝付きローラ３の軸中（軸心）に通す冷却水の温度や流量を調節することで、溝付きローラ３の温度を調整し、軸方向の変位量を制御する。

なお、冷却水の温度および流量と、溝付きローラ３の軸方向の変位量の関係を、予め実験を行って求めておくと良い。
図７に、予備試験によって得られた冷却水の温度と、溝付きローラ３の変位量との関係を表すグラフを示す。図７の上部ラインは、溝付きローラ３が後方に伸びた量、下部ラインは前方に伸びた量である。冷却水の温度が上がるにつれ、溝付きローラ３が前方および後方の両側に伸びる量が増していることが判る。すなわち、溝付きローラ３を両側方向により伸ばしたいのであれば冷却水の温度を上げ、収縮したいのであれば冷却水の温度を下げれば良いことが判る。

冷却水の流量についても、同様にして予め適当な試験を行っておき、流量変化と溝付きローラ３の軸方向の変位量との関係を調べておくと良い。
さらには、冷却水の温度のみ、または流量のみを変化させた場合だけでなく、これらの変化を組み合わせた場合における溝付きローラ３の変化について予備試験を行っても良い。
そして、これらの予備試験の結果を基にして、溝付きローラ３の所望の変位量に対応する冷却水の温度や流量を決定する。
このように、溝付きローラ３の軸方向の変位量を、冷却水調節部１６にフィードバックして冷却水の温度や流量を調節することによって制御する。

以上のように、熱膨張によるインゴットの軸方向の時々刻々の変化に応じて溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御することができる。
ただし、インゴットの熱膨張量は、切断条件とインゴットの寸法に応じて極めて再現性が高いため、これを考慮して、インゴットの切り込み深さに対して上記方法で計測したインゴットの軸方向の変位量のプロファイルを作成し、コンピュータ１８等に記憶させ、そしてこのプロファイルに基づいて、溝付きローラ３の軸方向の変位量を制御することも可能である。このような制御方法であれば、極めて簡便に溝付きローラ３の制御を行うことができ、効率面において向上を図ることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例）
図１に示す本発明のワイヤソー装置１を用い、本発明の切断方法を実施した。以下の表１に示す切断条件で、ワイヤおよび溝付きローラにスラリをかけて直径３００ｍｍのシリコンインゴットを切断した。
インゴットの熱膨張量の測定にあたっては、図２（Ａ）に示すように、インゴット両端の切り込み深さ２８５ｍｍの位置に熱電対をエポキシ系接着剤で固定し、インゴットの温度を測定してシリコンの線熱膨張係数２．３×１０^−６／℃を乗じて求めた。
なお、切断中のインゴットの切り込み深さに対する温度変化は図６とほぼ同様であった。

そして、切断中は、溝付きローラ３の軸中に通す冷却水の温度を調節することにより、各切り込み深さにおいて、上記測定方法で得られたインゴットの軸方向の変位量と同じ割合で溝付きローラ３を軸方向に変位させた。すなわち、軸方向に変化するインゴットの変位量に合わせてワイヤの位置も溝付きローラ３の軸方向に相当量ずらし、切断軌跡が平らになるように、インゴットの全長に対してのワイヤの相対位置が一定になるよう制御しながら切断を行った。
なお、予備試験によって得られた冷却水の温度と、溝付きローラ３の変位量との関係は、図７に示す関係とほぼ同様であった。

図８に、実施例で切り出したウエーハの全数について実際に形状測定を行い、Ｂｏｗを測定した結果を示す（図８の下のグラフ）。なお、図８の上のグラフは、インゴットの軸方向の前、真中、後の位置で切り出したウエーハのＢｏｗ／Ｗａｒｐ形状の典型例を表している。図８に示すように、ウエーハのＢｏｗは−２〜＋２μｍの範囲に集中していることが判る。このように、実施例では、後述する比較例に比べて極めて小さなＢｏｗのウエーハを切り出すことができた。これは、図８の上のグラフからもわかるように、本発明のワイヤソー装置および切断方法によって、切断軌跡を比較的平らなものとすることができたためである。

（比較例１）
従来のワイヤソー装置（軸方向の前後に伸張可能なタイプ）を用い、切断中におけるインゴットや溝付きローラの熱膨張量を測定せず、さらにこれらを考慮せずに、冷却水の温度や流量を一定にして溝付きローラに通すこと以外については実施例１と同様にしてインゴットの切断を行った。

図９に、比較例１で切り出したウエーハの全数について実際に形状測定を行い、Ｂｏｗを測定した結果を示す。図９に示すように、ウエーハのＢｏｗは−５〜＋６μｍの範囲に集中しており、Ｂｏｗ値の絶対値が実施例（−２〜＋２μｍ）の３倍以上となっていることが判る。

（比較例２）
従来のワイヤソー装置（軸方向の専ら一方向に伸張可能なタイプ）を用いること以外については比較例１と同様にしてインゴットの切断を行った。
図１０に、比較例２で切り出したウエーハの全数について実際に形状測定を行い、Ｂｏｗを測定した結果を示す。図１０に示すように、ウエーハのＢｏｗは−２〜＋８μｍの範囲に集中しており、実施例（−２〜＋２μｍ）に比べてやはり広い範囲であり、絶対値が大きくなっていることが判る。なお、溝付きローラのタイプの違いにより、プラス側にＢｏｗが偏った結果となっている。

（比較例３）
従来のワイヤソー装置（軸方向の専ら一方向に伸張可能なタイプ）を用い、インゴットの軸方向の変位の抑制を図るために、切断中にインゴットにもスラリをかけること以外については比較例１と同様にしてインゴットの切断を行った。なお、インゴットにかけるスラリの温度は２３℃で一定とした。

図１１に、比較例３で切り出したウエーハの全数について実際に形状測定を行い、Ｂｏｗを測定した結果を示す。図１１に示すように、ウエーハのＢｏｗは−２〜＋４μｍの範囲に集中しており、実施例（−２〜＋２μｍ）に比べて範囲が広い結果が得られた。これは、インゴットにスラリをかけることで、熱膨張によるインゴットの軸方向の変化はやや低減されたものの、この変化を完全にゼロとするには至らず、結局のところ、切り出したウエーハのＢｏｗ等の改善も部分的にとどまってしまうからである。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明のワイヤソー装置の一例を示す概略図である。 （Ａ）熱電対が貼り付けられたインゴットの一例を示す説明図である。（Ｂ）差動式変位計が配設されたインゴットの一例を示す説明図である。（Ｃ）渦電流センサが配設された溝付きローラの一例を示す説明図である。 溝付きローラの断面の一例を示す説明図である。 本発明の切断方法におけるインゴットと溝付きローラの軸方向の変化の関係を示す説明図である。 本発明によるインゴット切断時における溝付きローラの熱膨張（前後方向）とインゴットの熱膨張・収縮を考慮したときの切断軌跡の一例を示す説明図である。 熱電対を用いて測定したときの切り込み深さに対するインゴットの温度の一例を示すグラフである。 予備実験によって得られた冷却水の温度と、溝付きローラ３の変位量との関係の一例を示すグラフである。 実施例で切り出したウエーハのＢｏｗ・Ｗａｒｐの測定結果を示すグラフである。 比較例１で切り出したウエーハのＢｏｗ・Ｗａｒｐの測定結果を示すグラフである。 比較例２で切り出したウエーハのＢｏｗ・Ｗａｒｐの測定結果を示すグラフである。 比較例３で切り出したウエーハのＢｏｗ・Ｗａｒｐの測定結果を示すグラフである。 従来の切断方法に使用されるワイヤソーの一例を示す概略図である。（Ａ）全体図、（Ｂ）インゴット送り機構の概略図。 溝付きローラの構造の一例を示す概略平面図である。 （Ａ）インゴット切断時における溝付きローラの熱膨張（一方向）と切断軌跡の一例を示す説明図である。（Ｂ）インゴット切断時における溝付きローラの熱膨張（前後方向）と切断軌跡の一例を示す説明図である。（Ｃ）インゴット切断時におけるインゴットの熱膨張・収縮と切断軌跡の一例を示す説明図である。 （Ａ）インゴット切断時における溝付きローラの熱膨張（一方向）とインゴットの熱膨張・収縮を考慮したときの切断軌跡の一例を示す説明図である。（Ｂ）インゴット切断時における溝付きローラの熱膨張（前後方向）とインゴットの熱膨張・収縮を考慮したときの切断軌跡の一例を示す説明図である。

符号の説明

１…本発明のワイヤソー装置、 ２…ワイヤ、 ３…溝付きローラ、
４、４’…ワイヤ張力付与機構、 ５…インゴット送り機構、
６…スラリ供給機構、
１１…インゴット変位量測定機構、 １２…溝付きローラ変位量制御機構、
１３…熱電対、 １４…差動式変位計、 １５…溝付きローラ変位量測定部、
１６…冷却水調節部、 １７…渦電流センサ、 １８…コンピュータ。

Claims (4)

1. ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててウエーハ状に切断する方法であって、
   前記インゴットを切断するときに、
   軸方向に変化するインゴットの変位量を測定し、該測定されたインゴットの軸方向の変位量から、切り込み深さに対するインゴットの軸方向の変位量のプロファイルを作成しておき、
   該作成されたプロファイルに基づいて、前記溝付きローラの軸方向の変位量を制御することにより、
   前記軸方向に変化するインゴットの全長に対しての前記ワイヤの相対位置を制御しつつインゴットを切断することを特徴とする切断方法。
2. 前記溝付きローラの軸中に冷却水を通し、該冷却水の温度および／または流量を調節することによって、前記溝付きローラの軸方向の変位量を制御することを特徴とする請求項１に記載の切断方法。
3. 前記インゴットの軸方向の変位量の測定を、熱電対または差動式変位計を用いて行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の切断方法。
4. ワイヤが複数の溝付きローラに巻掛けされ、該溝付きローラに切断用スラリを供給しつつ、前記ワイヤを走行させながらインゴットに押し当ててウエーハ状に切断するワイヤソー装置であって、
   少なくとも、前記切断されるインゴットの軸方向の変位量を測定するインゴット変位量測定機構と、
   該インゴット変位量測定機構により測定されたインゴットの軸方向の変位量から作成された、切り込み深さに対するインゴットの軸方向の変位量のプロファイルに基づいて、前記溝付きローラの軸方向の変位量を、溝付きローラの軸中に通す冷却水の温度および／または流量にフィードバックして制御する溝付きローラ変位量制御機構を備えたものであることを特徴とするワイヤソー装置。

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