JP5508395B2 - ワイヤーソー装置およびそれを操作するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤーソー装置およびそのようなワイヤーソー装置を操作するための方法に関する。より詳しくは、本発明は、シリコンインゴットからシリコンウェハーを切断するためのワイヤーソー装置に関する。

ソー切断されるべきピース、例えば半導体材料のインゴットまたはブロックから薄片、例えば半導体ウェハーを切断するためのワイヤーソー装置が、存在する。そのような装置では、延伸ワイヤーが、ワイヤー案内シリンダーによって案内されるだけでなく、張力もかけられる。これらのワイヤー案内シリンダーは一般に、合成樹脂の層で覆われ、非常に正確な形状および寸法を有する溝を刻まれる。ワイヤーは、ワイヤー案内シリンダーの周囲にらせん状に巻き付けられ、２つのワイヤー案内シリンダーの間にウェブまたはワイヤーウェブともまた呼ばれる、平行ワイヤーの少なくとも１つの層を形成する。ウェブでは、２つの連続したワイヤー間の距離が、薄片の厚さを確定する。ソー切断プロセスの間、ワイヤーは、かなりの速度で移動される。らせん状巻き付けのために、ワイヤーの層のすべてのワイヤーは、平行に移動して、ソー切断されるべきピースを保持する支持ビームの前進に直交する力を発生させる。ソー切断の間、ソー切断されるべきピースは、ワイヤーウェブを通って移動され、この移動の速度は、切断速度および／または所与の時間内に、例えば１時間内にソー切断できる有効切断面積を決定する。ウェブを通ってピースを移動させるための最大速度、およびまた所与の時間内の最大有効切断面積も、ワイヤー速度、ソー切断されるべき材料の硬度、および同様のものを包含するいくつかの要因によって制限される。

上記を考慮して、独立請求項１によるワイヤーソー装置が、提供される。さらなる利点、特徴、態様および詳細は、従属請求項、記述および図面から明らかである。

一実施形態によれば、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置が、提供される。ワイヤーソー装置は、少なくとも４つのワイヤー案内シリンダーを含み、半導体材料をソー切断するための少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにならびに第１および第２の作業領域を形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、ワイヤー案内装置にワイヤーを各々提供するための２つ以上のワイヤー管理ユニットとを包含し、ワイヤー案内シリンダーの各々は、隣接溝が４００μｍ以下の距離を有する複数の溝を有する。

別の実施形態によれば、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置が、提供される。ワイヤーソー装置は、半導体材料をソー切断するための少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、ワイヤー案内装置にワイヤーを提供するための少なくとも１つのワイヤー管理ユニット、典型的には２つ以上のワイヤー管理ユニットとを包含し、ワイヤー案内装置およびワイヤー管理ユニットまたは複数ワイヤー管理ユニットは、１２ｍ^２／時以上の有効切断面積速度が提供されるような少なくとも１つのワイヤーウェブを提供するように適合される。

さらなる実施形態によれば、半導体ウェハーのその場洗浄のための方法が、提供される。この方法は、洗浄流体を送るための少なくとも１つの導管を有するビームに半導体材料ブロックを貼り付けるステップと、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために半導体材料ブロックをソー切断し、少なくとも１つの導管と半導体ウェハー間の空間との間の流体連通が確立されるようにビームをさらにソー切断するステップと、半導体ウェハーを洗浄するために少なくとも１つの導管に洗浄流体を供給するステップとを包含する。

その上別の実施形態によれば、ソー切断後にビームから半導体ウェハーを取り外すための方法が、提供される。その方法は、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために半導体材料ブロックを所定のスライス面の方向にソー切断するステップと、前記半導体ウェハーが貼り付けられているビームを所定のスライス面の方向にソー切断するステップと、ビームを所定のスライス面に実質的に直交する方向にソー切断するステップとを包含する。

その上さらなる実施形態によれば、半導体ウェハーのその場処理のための方法が、提供される。その方法は、半導体材料ブロックをビームに貼り付けるステップと、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために半導体材料ブロックをソー切断するステップであって、そのソー切断するステップは、筐体中で実施される、ステップと、筐体内で半導体ウェハーを洗浄するために洗浄流体を供給するステップと、洗浄流体をウェハーボックスに集めるステップとを包含する。

実施形態はまた、開示される方法を実行するための機器にも向けられ、述べられる各方法ステップを行うための機器部品も包含している。これらの方法ステップは、ハードウェアー構成要素、適切なソフトウェアーによってプログラムされるコンピュータを手段として、その２つの任意の組合せによってまたは任意の他の方法で行われてもよい。さらに、本発明による実施形態はまた、述べられる機器が動作する方法にも向けられる。本発明は、機器のあらゆる機能を実行するための方法ステップを包含する。

本発明のベストモードを包含する、当業者への本発明の完全なおよび可能にする開示は、添付の図の参照を包含する明細書の残りでより詳しく説明される。

ある実施形態によるワイヤーソー装置の概略正面図を示す図である。 ある実施形態によるワイヤーソー装置の概略上面図を示す図である。 複数の溝を有するワイヤー案内シリンダーの概略図を示す図である。 別の実施形態によるワイヤーソー装置の概略正面図を示す図である。 図３で示される実施形態によるワイヤーソー装置の概略上面図を示す図である。 図４Ａで示される実施形態によるワイヤーソー装置の概略側面図を示す図である。 さらなる実施形態によるワイヤーソー装置の概略上面図を示す図である。 図５Ａで示される実施形態によるワイヤーソー装置の概略側面図を示す図である。 ある実施形態によるワイヤー案内シリンダーの概略側面図を示す図である。 さらなる実施形態によるワイヤーソー装置の概略正面図を示す図である。 ある実施形態によるノズル配置を示す図である。 ある実施形態によるモジュール式切断ヘッドの概略斜視図を示す図である。 ＡおよびＢは、ワイヤー破損検出ユニットの実施形態を示す図である。 ウェハーボックスおよびウェハーバスケットの実施形態を示す図である。 ある実施形態によるワイヤーソー装置の概略正面図を示す図である。 ある実施形態によるビームの詳細を示す図である。 ある実施形態による洗浄方法の流れ図である。 ある実施形態による取り外し方法の流れ図である。

今から本発明のさまざまな実施形態が、詳細に参照されることになり、それの１つまたは複数の例が、図で例示される。図面の次の記述内で、同じ参照番号は、同じ構成要素を参照する。一般に、個別の実施形態に関する相違点だけが、述べられる。各例は、本発明の説明のために提供され、本発明の制限としての意味はない。例えば、一実施形態の一環として例示されるまたは述べられる特徴は、その上さらなる実施形態を生み出すために他の実施形態に基づいてまたは併せて使用されてもよい。本発明は、そのような変更および変形を包含することが意図される。

さらに、次の記述では、ワイヤー管理ユニットは、ワイヤーソー装置の作業領域へのワイヤーの供給を取り扱う装置として理解される。典型的には、ワイヤー管理ユニットは、ワイヤーをワイヤー移動方向に運び、案内するためのワイヤー案内を包含し、その上にワイヤー管理ユニットは、ワイヤー張力の制御を提供する。さらに、ワイヤー管理ユニットによって提供されるワイヤーは、上述のようにワイヤーウェブを形成する。下記では、ワイヤーウェブは、単一ワイヤー管理ユニットによって形成されるウェブと考えられる。ワイヤーウェブは、ソー切断プロセスが行われる領域として定義される２つ以上の作業領域を含有してもよいことが理解されるべきである。

図１は、ある実施形態によるワイヤーソー装置１００の概略正面図を示す。ワイヤーソー装置１００は、４つのワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８を包含するワイヤー案内装置１１０を有する。ワイヤー管理ユニット１３０は、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８にワイヤーを提供する。ワイヤー管理ユニット１３０は、典型的には数百キロメートルのワイヤーを保持するワイヤーリザーバーが提供される供給コイル１３４を包含する。未使用のワイヤー２３０は、供給コイル１３４からワイヤー案内装置１１０に送られる。さらに、ワイヤー管理ユニット１３０は、使用済みワイヤー２４０が再度巻かれる巻き取りスプール１３８を包含する。図１で示される実施形態では、供給コイル１３４および巻き取りスプール１３８の回転軸は、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８の回転軸に平行である。したがって、偏向プーリーまたは類似の装置は、ワイヤーをワイヤー案内１１０に送るために必要とされない。ワイヤーについての角度がゼロ度であるために、ワイヤー破損の危険性が、低減できる。典型的には、ワイヤー管理ユニット１３０は、ワイヤー張力調整のための低慣性プーリー（図示されず）および張力アーム（図示されず）などのさらなる装置を包含する。いくつかの実施形態では、デジタル符号器が、張力アーム上に提供される。

図２は、ワイヤーソー装置１００の概略上面図を示す。そこでは、ワイヤーは、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４の周囲にらせん状に巻き付けられ、２つのワイヤー案内シリンダー間に平行ワイヤーの層２００を形成する。この層は典型的には、ワイヤーウェブ２００と呼ばれる。典型的には、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８は、合成樹脂の層で覆われ、非常に正確な形状および寸法を有する溝を刻まれる。溝間の距離、または溝のピッチは、ワイヤーの２つの隣接ストリングまたは線の間の間隔Ｄ１を決定する。この距離Ｄ１はまた、ワイヤーソー装置によって切断される薄片の最大厚さも決定する。しかしながら、例えばスラリーなどの第３の媒介物が使用される場合には、薄片は、距離Ｄ１よりも約１０μｍから４０μｍ薄いこともある。典型的には、ワイヤー太さは、１２０μｍと１４０μｍとの間であり、一方距離Ｄ１は、１２０μｍから３００μｍであり、典型的には２００μｍから２５０μｍの範囲である。一例として、溝は、３００μｍより下のピッチまたは距離を有することもある。したがって、ワイヤーの太さは、距離Ｄ１と同じ程度である。本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよいいくつかの実施形態によれば、溝のピッチまたは距離は、約１２０μｍから２００、典型的には１６０μｍ以下の隣接ワイヤー間の間隔をもたらす。上記の観点から、本明細書で述べられる実施形態は、非常に大きな切断面積および非常に大きな切断速度を提供することができる。

これは、図２ａに関してよりよく理解される可能性もある。そこでは、ワイヤー案内シリンダー１１２の一部が、示される。ワイヤー案内シリンダー１１２は、ワイヤーウェブを形成するワイヤー２００ｉを案内するように構成されている複数の溝１１２ｇを有する。ピッチ、すなわち溝の距離は、図２ＡではＰとして表示されるが、最大ウェハー厚さに対応するワイヤー間の距離または間隔は、Ｄ１として表示される隣接ワイヤー間の距離によって提供される。このように、溝のピッチおよびワイヤー太さは、ワイヤー間の間隔をもたらす。

本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよい異なる実施形態によれば、ピッチ、すなわち溝間の距離は、２２５μｍから４００μｍの範囲、例えば３００μｍ以下であってもよく、隣接ワイヤー間の距離は、１２０μｍから３００μｍの範囲、例えば２００μｍから２５０μｍまたは２２０μｍ以下でさえあってもよく、および／または結果として生じるウェハー厚さは、１００μｍから２５０μｍの範囲、例えば１８０μｍから２２０μｍまたは２００μｍ以下でさえあってもよい。それに関して、溝ピッチおよび溝形状は典型的には、ワイヤー太さおよびワイヤーの種類に適合され、ウェハー厚さに適合されることが留意されるべきである。したがって、溝の付いたワイヤー案内シリンダーを有するワイヤーソー装置は一般に、溝ピッチおよび溝形状によって特定のウェハー厚さおよびワイヤー直径のために適合される。溝ピッチ、ワイヤー太さおよび／またはウェハー厚さについての値は、今までのところではワイヤーソー装置の構成によってあらかじめ決定できる。

さらに、各ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８は、モーター１２２、１２４、１２６、１２８（図１で破線で示される）に結合される。図１および２で示される実施形態では、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８は、モーター１２２、１２４、１２６、１２８によって直接駆動される。図２で示されるように、各ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４は、対応するモーター１２２、１２４のモーターシャフト１２３、１２５に直接取り付けられてもよい。いくつかの実施形態では、モーターの１つまたは複数は、水冷される。

操作の間、例えばソー切断プロセスの間、モーター１２２、１２４、１２６、１２８は、ワイヤー案内シリンダーがそれらの縦軸の周囲を回転するようにワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８を駆動する。このように、ワイヤーウェブ２００中のワイヤーは、ワイヤー移送方向２１５、２２５に運ばれる。いくつかの実施形態では、ワイヤーの移送速度は、例えば２０ｍ／秒と同じ程度に比較的高い。一実施形態では、モーターの１つ、例えばモーター１２２は、マスターモーターとして働き、一方残りのモーター１２４、１２６、１２８は、スレーブモーターとして働く。言い換えれば、マスターモーター１２２は、スレーブモーター１２４、１２６、１２８がマスターモーター１１２に追随するようにスレーブモーター１２４、１２６、１２８の動作を制御する。このように、モーター１２２、１２４、１２６、１２８の動作の共時性は、改善され、ソー切断プロセスの間維持できる。

本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよいいくつかの実施形態によれば、２つ以上のスプールが、少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するために提供される。例えば、２つ、３つまたは４つのスプールでさえ、ワイヤーを提供するために使用できる。それによって、異なる実施形態によれば、例えば１００μｍから１７０μｍの範囲のより薄いウェハーをソー切断する方法が、提供できる。典型的には、より薄いウェハーはまた、２μｍ／秒から１２μｍ／秒の範囲の、典型的には約５μｍ／秒から７μｍ／秒の材料送り速度を有するなどの、より高い速度でもソー切断できる。

単一ワイヤーシステムと比較して、各ワイヤーへの負荷は、２つ以上のスプールを、それ故に２つ以上のワイヤーを有することによって低減できる。一般に、単一ワイヤーウェブについての負荷は、ワイヤー表面積に対するウェハー表面積の増加に起因して二重ワイヤーウェブと比較して増加する。負荷の増加は、切断速度の低下をもたらす。したがって、２つ以上のワイヤーを使用することは、切断速度を増加させることができ、例えば１２ｍ^２／時以上の有効切断面積または切断面積速度が、提供できるようになる。

さらにまた、他の実施形態と組み合わされてもよいその上さらなる実施形態によれば、切断面積が増加しながら、より細いワイヤー、例えば８０μｍから１２０μｍの太さを有するワイヤーが、使用できる。典型的には、ワイヤー太さは、ワイヤーを使用している間に減少する。このように、もし単一ワイヤーが、より大きな切断面積のために使用されるならば、ワイヤーは、ワイヤーの破損が生じるまで細くなることもある。したがって、ワイヤーウェブ、例えば連続的なワイヤーウェブを構築するために２つのワイヤーを使用することは、一方ではワイヤーへの負荷を低減し、それによってより高い切断速度を可能にし、他方では、より細いワイヤーを可能にし、それは、より小さなワイヤー距離およびそれによって切断面積の増加を可能にする。

上記の観点から、本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよいいくつかの実施形態は、１２０μｍまたは１００μｍ以下の太さを有するワイヤーを包含してもよく、例えばダイヤモンドワイヤーを包含してもよく、および／または１２０μｍ以下のワイヤーのために構成される溝を有してもよい。

図１に戻ると、ワイヤーソー装置１００は、ワイヤーがウェブ２００を形成するようにワイヤーを案内する４つのワイヤー案内シリンダー１１２、１１４、１１６、１１８を包含する。ソー切断されるべき材料、例えば半導体材料のブロック３０２、３０４、３０６、３０８は、ホルダーに貼り付けられる。例えば、シリコンインゴット３０２、３０４、３０６、３０８は、図１では示されないが後で説明される支持メカニズムに取り付けられてもよい。ブロック３０２、３０４、３０６、３０８をソー切断するために、ブロック３０２、３０４、３０６、３０８は、ウェブ２００の方へ下げられる。ワイヤーは、例えば１０ｍ／秒から２０ｍ／秒、典型的には１３ｍ／秒と１５ｍ／秒との間のかなりの速度でワイヤー移動方向２１５、２２５に運ばれる。ブロック３０２、３０４、３０６、３０８が、ウェブ２００の作業領域２１０、２２０でワイヤーウェブ２００に押し付けられるとき、移動するワイヤーは、半導体材料を摩耗させ、それ故に最大幅Ｄ１を有する薄片にブロック３０２、３０４、３０６、３０８をソー切断する。そのような薄片は例えば、半導体産業でウェハーとして使用できる。一度にソー切断されるべき材料と接触しているワイヤーウェブ中のワイヤーの全長は、有効ワイヤー切断長と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、有効ワイヤー切断長は、７００ｍ以上であり、特に有効ワイヤー切断長は、９００ｍより長いこともある。さらに、ソー切断されるべき材料がワイヤーウェブ中に下げられる速度は、材料送り速度と呼ばれることもある。いくつかの実施形態では、材料送り速度は、２μｍ／秒から１２μｍ／秒の範囲、典型的には約５μｍ／秒から７μｍ／秒である。

ワイヤー案内装置１１０の形状に起因して、ワイヤーウェブ２００は、第１の作業領域２１０および第２の作業領域２２０を包含する。ソー切断プロセスは、ソー切断装置１００の容量、すなわち半導体材料の量が改善されるように、両方の作業領域２１０、２２０で同時に実行できる。さらに、図示される実施形態では、各作業領域２１０、２２０は、半導体材料の２つのブロック３０２、３０４または２０６、３０８が各作業領域２１０または２２０で加工できるように十分に大きい。一実施形態では、ワイヤー移動方向２１５、２２５に沿った作業領域２１０、２２０でのウェブ２００の作業長さは、５００ｍｍから６００ｍｍの間である。

本明細書で述べられる実施形態によるワイヤーソー装置１００では、ワイヤー案内装置１１０および少なくとも１つのワイヤー管理ユニット１３０は、１２ｍ^２／時以上の有効切断面積または切断速度が提供されるようなワイヤーウェブ２００を提供するように適合される。いくつかの実施形態では、一切断でソー切断される全切断表面は、約１６０ｍ^２である。いくつかの実施形態では、単一切断内に得られるウェハー数は、５，０００以上である。いくつかの実施形態では、機械のフットプリントは、約１０から１４ｍ^２である。このように、本明細書で述べられる実施形態によるワイヤーソー装置は、従来のワイヤーソー装置と比較して改善された効率およびより高いスループットを提供する。

図３は、別の実施形態によるワイヤーソー装置１０２の概略正面図を示す。ワイヤーソー装置１０２は、上述のワイヤー管理ユニット１３０と似ているさらなるワイヤー管理ユニット１４０を包含する。第２のワイヤー管理ユニット１４０は、ワイヤー供給コイル１４４および巻き取りスプール１４８を包含する。ワイヤー供給コイル１４４は、未使用のワイヤー２３８を提供し、巻き取りスプール１４８は、使用済みワイヤー２４８を再度巻く。図４Ａで示されるように、第１の管理ユニット１３０は、第１のワイヤーウェブ２０４を形成するために第１のワイヤーを提供し、一方第２のワイヤー管理ユニット１４０は、第２のワイヤーウェブ２０８を形成するために第２のワイヤーを提供する。第１のウェブ２０４は、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４の前端側に置かれ、第２のウェブ２０８は、モーター１２２、１２４に隣接するワイヤー案内シリンダー１１２、１１４の後端側に置かれる。第１のウェブ２０４では、ワイヤーの２つの隣接ストリングまたは線は、距離Ｄ１だけ間隔をあけられ、一方第２のウェブ２０８では、ワイヤーの２つの隣接ストリングまたは線は、距離Ｄ２だけ間隔をあけられる。さらに、第１および第２のウェブ２０４、２０８は、距離ＤＷだけ間隔をあけられる。しかしながら、距離Ｄ１、Ｄ２、およびＤＷは、ワイヤー案内シリンダー１１２、１１４の溝によって規定される。これらの溝は、等距離であるので、距離Ｄ１およびＤ２は、同一とすることができ、またＤＷも、同一であるように選択されてもよい。さらに、ワイヤー案内シリンダーは、ワイヤー速度が第１および第２のウェブ２０４、２０８について同一であるように、第１および第２のウェブ２０４、２０８の両方を駆動する。さらに、第１および第２のウェブ２０４、２０８のワイヤー移送方向は、同一であることになる。第２のワイヤー管理ユニット１４０は、第１のワイヤー管理ユニット２０４に関して鏡映であるので、ワイヤー送り方向およびワイヤー再巻き方向は、逆にされる。さらに、第１のワイヤーウェブ２０４は、ワイヤー案内シリンダーの真ん中に送られる。上記を考慮すると、第１および第２のウェブ２０４、２０８は、同一の特性を有し、単一の連続的なウェブ２００のように見える。言い換えれば、複合ウェブ２００は、第１および第２のウェブ２０４、２０８によって形成され、ここで複合ウェブは、切断プロセスに関して単一ウェブとの差が存在しないように、その特性が連続的である。特に、複合ウェブ２００は、半導体材料のブロックを切断するために適合される。別々のワイヤーウェブ２０４、２０８から形成される複合ウェブ２００を包含する実施形態は、作業領域２１０、２２０での１つのウェブのワイヤー長が、図２で示されるような単一ワイヤーウェブと比較して半分だけの長さであるという点で有利である。ワイヤーリザーバーで同じ量のワイヤーを使用するとき、ソー切断のために利用できるワイヤー長は、２倍になる。

本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよいいくつかの実施形態によれば、両方が連続的なウェブを形成する、ウェブの第１の部分とウェブの第２の部分との間の距離ＤＷは、距離Ｄ１または距離Ｄ２と同じとすることができる。このように、第１および第２のウェブの隣接ワイヤー間の間隔は、例えば３００μｍ以下、典型的には２００μｍから２５０μｍであってもよい。

図４Ｂは、図４Ａで示される実施形態によるワイヤーソー装置の概略側面図を示す。そこでは、第１のワイヤーウェブ２０４および第２のワイヤーウェブ２０８は、ワイヤー案内シリンダー１１２上で１列に配置されることがわかる。さらに、この実施形態では、半導体材料の第１のまたは前方ブロック３０２Ｆは、第１のウェブ２０４の作業領域に置かれる。加えて、半導体材料の第２のまたは後方ブロック３０２Ｒは、第２のウェブ２０８の作業領域に置かれる。ソー切断プロセスの間に、前方ブロック３０２Ｆは、第１のウェブ２０４によって切断され、後方ブロック３０２Ｒは、後方ウェブ２０８によって切断される。典型的な実施形態では、ブロックの各々は、約２５０ｍｍの縦長さを有し、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの表面を有することになる。半導体材料の２つの連続したブロックの同じ配置はまた、他の位置３０４、３０６、および３０８についても選べることが理解されるべきである。結果として、図３で示されるソー切断装置は、半導体材料の８つのブロックを、つまり第１のウェブ２０４の作業領域２１０で２つの上側前方ブロック３０２Ｆ、３０４Ｆ、第１のウェブ２０４の作業領域２２０で２つの下側前方ブロック３０６Ｆ、３０８Ｆ、第２のウェブ２０８の作業領域２１０で２つの上側後方ブロック３０２Ｒ、３０４Ｒ、および第２のウェブ２０８の作業領域２２０で２つの下側後方ブロック３０６Ｒ、３０８Ｒを同時にソー切断するように適合される。そのような配置では、６，０００以上までのウェハーが、単一ソー切断プロセスで得られることもある。さらに、述べられた配置は、冗長性を増加させる。例えば、ワイヤー破損が、ワイヤーウェブ２０４、２０８の１つで起こるとき、残りのウェブはなお、半導体材料をソー切断するために使用できる。このように、バッチの半分だけが、完全なバッチの代わりに失われる。それ故に、効率およびスループットは、かなり改善される。

図５Ａは、さらなる実施形態によるワイヤーソー装置の概略上面図を示す。全体的な構成は、図４Ａおよび４Ｂで示される実施形態と似ている。しかしながら、第１および第２のウェブ２０４および２０８の縦長さは、幅Ｇのギャップがウェブの始めおよび終わりに提供されることで低減される。そこでは、ギャップＧは、ワイヤー案内シリンダー上のワイヤーウェブはないが溝はある領域として理解されるべきである。言い換えれば、ワイヤー案内シリンダー１１２上のギャップＧは、ワイヤーウェブを提供するために使用されない。結果として、第１および第２のワイヤーウェブ２０４、２０８の各々は、点線によってもまた表示されるように、図４Ａで示される配置と比較して低減された縦長さを有する。したがって、第１および第２のウェブ２０４、２０８の間の距離ＤＷは、ＤＷ＝２Ｇ＋Ｄ１と決定されてもよい。もちろん、距離ＤＷは、もし望むならば増加されてもよい。

そのような配置の効果は、図５Ｂを参照して今から述べられ、ここで図５Ｂは、図５Ａで示される実施形態によるワイヤーソー装置の概略側面図を示す。前方ブロック３０２Ｆおよび後方ブロック３０２Ｒの線影を付けられた領域は、第１および第２のウェブ２０４、２０８によって切断されないことになる半導体材料の部分を表示する。言い換えれば、半導体ブロック３０２Ｆ、３０２Ｒの前方および後方の端部は、ソー切断プロセスで無視されてもよい。半導体ブロックはしばしば、これらの部分に不純物およびハードスポットを含有するので、ワイヤー破損の危険性が、低減できる。さらに、ウェハーにする前のブロックの「クロッピング」、すなわち頭部および尾部を切り取ることは、省略されてもよい。それ故に、操作数が、低減できる。

図６は、ある実施形態によるワイヤー案内シリンダーの概略側面図を示す。そこでは、ワイヤー案内シリンダー１１２は、厳密にはシリンダー形でなく、二重円錐の形状を有する。各円錐は、小径端部により小さな直径ＤＳおよび大径端部に大きな直径ＤＬを有する。円錐は、後方円錐の小径端部および前方円錐の大径端部が互いに隣接するように配置される。ワイヤー案内シリンダー１１２の前方円錐は、第１のウェブ２０４を案内するように適合され、ワイヤー案内シリンダー１１２の後方円錐は、第２のウェブ２０８を案内するように適合される。小径ＤＳと大径ＤＬとの間の差ＤＤは、ワイヤーウェブの送り端部とワイヤーウェブの再巻き端部との間のワイヤー内の張力の損失が補償されるように選ばれる。例えば、そのような張力の損失は、ソー切断プロセスの間のワイヤーの損耗に起因して起こることもある。例えば、約１ｍｍの追加の長さが、張力損失を補償するために必要とされることもある。４つのワイヤー案内シリンダーを有するソー切断機、例えば図３で示されるようなソー切断装置では、１ｍｍの追加の長さは、４つのワイヤー案内シリンダー間に均等に分配されることになる。したがって、差ＤＤは、各シリンダーについて０．２５ｍｍであることになり、円錐の大径端部で合計１ｍｍの追加の長さになる。２つのワイヤー案内シリンダーだけを使用するソー切断機では、差ＤＤは、各シリンダーについて０．５ｍｍであることになり、また円錐の大径端部で合計１ｍｍの追加の長さにもなる。

図７は、さらなる実施形態によるワイヤーソー装置１０４の概略正面図を示す。上述のように、ワイヤー案内装置１１０は、ワイヤーウェブ２００の２つの作業領域２１０、２２０を形成するように適合される。ワイヤーソー装置１０４はさらに、第１のホルダー４１０および第２のホルダー４２０を包含する。第１および第２のホルダー４１０、４２０は各々、ソー切断されるべき材料のブロックを保持するように適合される。第１のホルダー４１０は、上側ブロック３０２、３０４を保持し、第２のホルダー４２０は、下側ブロック３０６、３０８を保持する。第１のホルダー４１０は、ウェブ２００の第１の作業領域２１０の上に置かれ、第２のホルダー４２０は、ウェブ２００の第２の作業領域２２０の上に置かれる。第１および第２のホルダー４１０、４２０は、ソー切断プロセスの間それらのそれぞれのブロックをウェブ２００へ前進させるように適合される。例えば、第１および第２のホルダー４１０、４２０は、それぞれの半導体ブロックがウェブ２００に接触するように下げられる。一実施形態では、第１のホルダー４１０の移動は、第２のホルダー４２０の移動から独立している。特に、第１および第２のホルダー４１０、４２０は、ワイヤーウェブ２００の対応する作業領域２１０、２２０に対して独立して移動できる。例えば、第１および第２のホルダー４１０、４２０は、別々に駆動し、制御することができる。ウェブ２００のワイヤーは、ブロック３０２、３０４、３０６、３０８の半導体材料だけでなくワイヤー案内シリンダーの表面被覆物もまた摩耗させるので、第１および第２のホルダー４１０、４２０のそのような独立した移動は、有用である。この摩耗に起因して、ワイヤー案内シリンダーの直径は、時間とともに減少する。結果として、上側作業領域２１０の面は、下がり、一方下側作業領域２２０の面は、上昇する。言い換えれば、ウェブ２００の上側および下側作業領域２１０、２２０は、反対方向に移動して互いに近づく。ソー切断プロセスを制御するため、特に上述の摩耗効果に注意するために、上側および下側ホルダー４１０、４２０は、独立して制御されてもよい。例えば、直径の減少効果を補償するために、上側ホルダー４１０は、より多く下げられ、下側ホルダーは、より少なく下げられてもよい。

上記の実施形態は、２つのワイヤー管理ユニットについて述べられたけれども、上側および下側ホルダー４１０、４２０の独立した制御はまた、単一ワイヤー管理ユニットだけを有するソー切断装置でも適用できることが当業者には理解されよう。

図８は、ある実施形態による上側作業領域２１０の詳細および特にノズル配置を示す。そこでは、作業領域２１０でのワイヤーは、作業領域２１０の始動側２０１から作業領域２１０の終了側２０２までワイヤー移動方向２１５に移動する。さらに、第１のノズル５１０は、始動側２０１の近辺に取り付けられる。第１のノズル５１０は、ワイヤーウェブ２００にスラリー５００を塗布するように適合される。典型的には、スラリー５００は、研磨粒子を含有し、ワイヤーが、それのためのキャリアーの役割を果たす。第１のノズル５１０は、ワイヤーが始動側２０１から終了側２０２までの実質的に第１の半分に沿ってワイヤー移動方向２１５に移動する前に、スラリー５００を塗布するように適合される。言い換えれば、第１のノズル５１０は、ワイヤーが半導体ブロック３０２を通って切断する前にスラリー５００を塗布するように適合される。第１のノズル５１０に加えて、第２のノズル５２０が、始動側２０１と終了側２０２との間に取り付けられる。また第２のノズル５２０も、ワイヤーウェブ２００にスラリー５００を塗布するために適合される。しかしながら、第２のノズル５２０は、ワイヤーが始動側２０１から終了側２０２までの実質的に第２の半分に沿ってワイヤー移動方向２１５に移動する前に、スラリーが塗布されるように置かれる。例えば、第２のノズル５２０は、ワイヤー案内シリンダー間のほぼ中間に置かれてもよい。別の実施形態では、第２のノズル５２０は、第１のブロック３０２と第２のブロック３０４との間に置かれる。このように、第２のノズル５２０は、ワイヤーが第１のブロック３０２を通って切断した後で、ワイヤーのこの部分が第２のブロック３０４を通って切断する前に、ウェブにスラリー５００を塗布することができる。第１のノズル５１０によって塗布されるスラリーは、第１のブロック３０２を切断することによって少なくとも部分的に使用されるので、第２のノズル５２０によるスラリー５００の追加の塗布は、ソー切断装置のソー切断特性を改善する。しかしながら、ワイヤーウェブ２００からの第２のノズル５２０の距離は、半導体材料３０２、３０４をソー切断するソー切断プロセスから独立している。例えば、第２のノズル５２０は、半導体ブロック３０２、３０４と一緒に下げられず、ウェブ２００に関して固定位置を維持する。一実施形態では、第２のノズル５２０とウェブとの間の距離ＤＮは、実質的に一定のままである。この文脈では、上述の摩耗効果に起因する距離ＤＮの変化は、無関係と考えられることになる。特に、第２のノズル５２０は典型的には、ソー切断されるべき材料を下げるように適合されるホルダーまたは類似のメカニズムに取り付けられないことになる。ワイヤーウェブからの第２のノズル５２０の距離は、ソー切断プロセスから独立しているので、スラリーは、一定の条件のもとでおよび一定の品質でウェブ２００に塗布できる。

図９は、ある実施形態によるモジュール式切断ヘッド７００の概略斜視図を示す。モジュール式切断ヘッド７００は、左部ホルダー７１０、右部ホルダー７２０、ならびに左部ホルダー７１０および右部ホルダー７２０を取り付けることができる支柱７３０を包含する。左部ホルダー７１０は、前方部７１２および後方部７１４を包含する。前方部７１４および後方部７１６は、ビームを介して結合される。左部ホルダー７１０のビームは、図７では隠されているが、右部ホルダー７２０のビーム７２６は、示されている。左部ホルダー７１０のビームは、ビーム７２６に類似して形成される。左部ホルダー７１０の前方部７１２は、上側穴７１７および下側穴７１８を包含する。同じように、左部ホルダー７１０の後方部７１４は、上側穴７１９および下側穴を包含する。左部ホルダー７１０の上側穴７１７、７１９は、互いに同軸上に整列している。同じように、左部ホルダー７１０の下側穴もまた、互いに同軸上に整列している。左部ホルダー７１０の穴は、ワイヤー案内シリンダーが前方部７１２と後方部７１４との間に取り付けできるように適合される。さらに、コネクタ７１５が、左部ホルダーの前方部７１２からビームに直交する方向に突き出る。右部ホルダー７２０は、左部ホルダーと非常に似ており、左部ホルダー７１０のコネクタ７１５の方へ突き出るコネクタ７２５を含有する。両方のコネクタ７１５、７２５は、左部および右部ホルダー７１０、７２０間に堅固な結合を一緒に形成するように適合される。さらに、支柱７３０は、左部および右部ホルダー７１０、７２０のビームと実質的に平行に延びる突出ビーム７３５を包含する。一実施形態では、ビーム７３５ならびに左部および右部ホルダー７１０、７２０のビームは、互いに堅固に固定されるように適合される。別の実施形態では、支柱７３０ならびに左部および右部ホルダー７１０、７２０の後方部は、互いに堅固に固定されるように適合される。さらに、支柱７３０は、プラットフォーム７４０上に取り付けられる。上述の実施形態では、左部ホルダー７１０および右部ホルダー７２０は、互いの間の、それ故にワイヤー移動方向２１５でのワイヤーウェブ２００の調節可能な長さを規定する。特に、左部ホルダー７１０と右部ホルダー７２０との間の横方向距離は、コネクタ７１５および７２５を使用して調節されてもよい。例えば、コネクタ７１５、７２５は、それ自体調節可能であってもよい。他の実施形態では、左部および右部ホルダー７１０、７２０の異なる組が、製造されてもよく、各組は、左部および右部ホルダー間の作業領域（複数可）について異なる長さを規定する。例えば、切断ヘッドモジュール方式は、４つのより小さなインゴットもしくは２つのより大きなインゴットが加工できる構成、または２つのより小さなインゴットもしくは２つのより大きなインゴットが加工できる構成を可能にすることもある。典型的には、適用できる構成は、ソー切断装置を注文するときに顧客によって選ばれることになり、装置の製造後には固定されたままとなることが、当業者には理解されよう。しかしながら、単一の一体的に鋳造された鉄ピースを利用する従来の設計と比較して、モジュール式切断ヘッドは、部品の事前製造およびより高い柔軟性もまた可能にする。

図１０Ａおよび１０Ｂは、ワイヤー破損検出ユニット８００の実施形態を示す。ワイヤー破損検出ユニット８００は、ワイヤーウェブに関して電気的にバイアスをかけることができる。ワイヤー破損検出ユニット８００は、複数のバイアス部８１０およびバイアス部間の複数の穴８２０を有する。一実施形態では、ワイヤー破損検出ユニット８００は、導電部８１０のフェンスを形成する複数のスリット８２０を備える導電プレートである。スリット８２０は、垂直スリット（図１０Ａ）かまたは水平スリット（図１０Ｂ）として形成されてもよい。典型的には、ワイヤー破損検出ユニット８００は、ワイヤー案内シリンダーとワイヤー管理ユニットとの間に置かれる。一実施形態では、ワイヤー破損検出ユニット８００は、接地電位８３０に接続される。この実施形態では、電圧は、ワイヤーウェブ２００に印加される。通常操作の間は、ワイヤーウェブ２００およびワイヤー破損検出ユニット８００は、接触しない。しかしながら、ワイヤー破損の場合には、ワイヤーの自由になった端部が、ワイヤー破損検出ユニット８００に触れることになり、それ故にワイヤーウェブ２００を接地する。この出来事は、検出でき、ワイヤー破損警報を出すことができる。別の実施形態では、電位は、ワイヤー破損検出ユニット８００に印加され、ワイヤーウェブ２００は、接地される。同じように、破損ワイヤーの自由になった端部とワイヤー破損検出ユニット８００との間の接触が、検出できる。しかしながら、切断領域の内部では、かなりの量のスラリーが、ウェブに塗布される。ワイヤー速度に起因しておよびソー切断プロセスに起因して、スラリーおよび摩耗材料の混合物が、ソー切断装置の内部に飛び散る。したがって、スラリーおよび摩耗材料は、ワイヤー破損検出ユニット８００上に蓄積することもあり、それ故にワイヤーとプレートとの間の電気接触を悪化させる。しかしながら、スラリーおよび／または摩耗材料は、作業領域と向かい合うワイヤー破損検出ユニット８００の表面が完全なプレートの場合ほどに汚染されないように穴８２０を通って抜け出ることができる。結果として、ワイヤー破損検出の信頼性および精度は、改善される。

図１１は、ウェハーボックス９００およびウェハーバスケット９３０、９４０の実施形態を示す。ウェハーボックス９００は、ノズル５１０、５２０によって塗布されるスラリー５００を集めるように適合され、いくつかの実施形態では、洗浄液体、例えば水、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）または当技術分野で周知の任意の他の適した洗浄液体もまた集めるように適合される。さらに、ウェハーボックス９００は、第１のドレイン管路１０および第２のドレイン管路９２０を包含する。第１のドレイン管路１０は、第１のバルブ９１５を包含し、第２のドレイン管路９２０は、第２のバルブを包含する。第１のドレイン管路９１０は、スラリー５００を導くように適合され、いくつかの実施形態では、ウェハーボックス９００中のスラリー５００が再循環できるようにスラリータンク（図示されず）に接続される。一実施形態では、スラリータンクは、数百リットル、例えば５００から９００リットルの間の容量を有し、車輪に取り付けられる。典型的には、スラリー５００は、再度使用できる前に再加工されることになる。第２のドレイン管路９２０は、洗浄液体、特に水、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）または当技術分野で周知の任意の他の適した洗浄液体を導くように適合される。典型的には、スラリーおよび洗浄液体は、例えば油性スラリーおよび洗浄液体として使用されている水の場合には混合しない。そのために、スラリーおよび洗浄液体は、分離でき、また別々に処理もされるべきである。例えば、第２のバルブ９２５は、スラリー５００が塗布されるソー切断プロセスの間は閉じられてもよい。ソー切断プロセスの間に塗布されるスラリーは、第１のバルブ９１５が開いているとき第１のドレイン管路９１０を介して排出されてもよい。スラリーが排出された後、第１のバルブ９１５が、閉じられ、第２のバルブ９２５が、開かれてもよい。それから、洗浄液体が、半導体材料のソー切断されたブロック３０２、３０４に塗布されてもよい。洗浄液体は、ウェハーボックス９００に集められ、第２のバルブ９２５が開いているとき第２のドレイン管路９２０を介して排出されてもよい。

本明細書で述べられるいくつかの実施形態によれば、洗浄は、その場で実施できる。それに関して、ウェハーボックスおよび／または筐体（例えば図１２を参照）が、ワイヤーソー装置で洗浄流体を案内するためおよび洗浄流体による構成要素の汚染を避けるために使用できる。その上さらなる実施形態によれば、その場洗浄は、２００μｍから４００μｍ、例えば３００μｍ以下の案内シリンダーでの隣接ワイヤーのための溝間の距離を有するワイヤーソー装置で実施される。小さなワイヤー溝間隔と関連して、ウェハーが薄くなっているため、ウェハー破損は、ますます重大になっている。したがって、別個の洗浄室での移送は、より高い割合のウェハーが損傷される結果になることもあり、スループットを低減する。その場洗浄はまた、ワイヤーがウェハー間から取り除かれた後、ウェハーが一緒に付着する確率を低減するようにも実施できる。これはさらに、ウェハーの遠隔洗浄を複雑にすることになり、薄いウェハーのその場洗浄と比較してウェハー破損または損傷のさらなる増加をもたらすこともある。したがって、本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよい、ワイヤーソー装置のいくつかの実施形態は、ウェハーボックス、その中のウェハーを洗浄するための筐体、スラリーおよび洗浄流体それぞれのための異なるドレイン管路、洗浄流体すすぎノズル、およびそれらの組合せから選択される群の少なくとも１つの要素、ならびに２００μｍから４００μｍの案内シリンダーでの隣接ワイヤーのための溝間の距離を持つワイヤー案内シリンダーを包含してもよい。

上記の観点から、本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよいいくつかの実施形態は、１２０μｍ以下の太さを有するワイヤーを包含してもよく、例えば、ダイヤモンドワイヤーを包含してもよく、および／または１２０μｍ以下のワイヤーのために構成される溝を有してもよい。

一実施形態では、ウェハーバスケット９３０、９４０は、ウェハーボックス９００内に提供される。ウェハーバスケットは、半導体材料のソー切断されたブロック３０２、３０４を収容するように適合される。ソー切断プロセスの後、ブロックは、ホルダー４１０にまだ結合されている複数のウェハーを含有する。以下でより詳細に述べられるように、本出願は、これらのウェハーをホルダー４１０からその場で取り外す方法を開示する。ウェハーバスケット９３０、９４０は、取り外された後ウェハーを保持するように適合される。典型的には、ウェハーバスケット９３０、９４０は、穴９３５、９４５を有し、それを通ってスラリーおよび／または洗浄液体が、ウェハーバスケット９３０、９４０の内部に入るおよび／または出ることができる。特に、そのような穴は、ウェハーバスケット９３０、９４０の前方および／または後方の壁ならびに側壁および底部に提供されてもよい。一実施形態では、ウェハーバスケット９３０、９４０は、長方形のボックスのエッジに追随する金属フレームによって形成される。さらに、ウェハーバスケット９３０、９４０は、ウェハーバスケット９３０、９４０がウェハーと一緒にウェハーボックス９００内から取り外すことができるように、ウェハーボックス９００中に取り外し可能に挿入される。一実施形態では、ウェハーボックス９００は、ソー切断装置の前方端部でモーターとは反対側に置かれる前方ドア（図示されず）を包含する。このように、ウェハーバスケットは、前方ドアを介してウェハーボックス９００内から容易に取り外すことができる。一実施形態では、ウェハーバスケット９３０、９４０は、ウェハーボックス９００内部のレール上に取り付けられる。

図１２は、ある実施形態によるワイヤーソー装置１０８の概略正面図を示す。そこでは、ワイヤーソー装置１０８は、半導体材料が半導体ウェハーにソー切断される作業領域を少なくとも部分的に取り囲む筐体１８０を包含する。さらに、ワイヤーソー装置１０８は、筐体１８０内に半導体ウェハーのその場洗浄のための洗浄手段を包含する。一実施形態では、洗浄手段は、図１３で示されるように導管４０５を備えるビーム４００を包含する。そこでは、ビーム４００の下部が、複数の導管４０５を有する。例えば、複数の実質的に平行な縦方向の導管４０５が、ビーム中に形成されてもよい。導管４０５の一端で、洗浄液体が、導管４０５に供給されてもよい。以下でより詳細に説明されるプロセスでは、導管４０５と隣接ウェハー間の空間との間の流体連通が、確立できる。このように、ウェハーは、スラリーおよび／または摩耗材料の残留物をウェハー表面から除去するために洗浄液体ですすぐことができる。洗浄液体は、ウェハーボックス９００に集められてもよく、洗浄されたウェハーは、ウェハーバスケット９３０、９４０に収容されてもよい。

さらなる実施形態では、筐体１８０内で半導体ウェハーをホルダー４１０、４２０および／またはビーム４００からその場分離するための分離手段もまた、提供される。一実施形態では、洗浄手段および分離手段は、ウェハー洗浄が行われた後に温水を導管４０５に供給することによってウェハーの取り外しが成し遂げられるという点で一体的である。温水は、ウェハーが例えばウェハーボックス９００の前方ドアを介して除去できるウェハーバスケット９３０、９４０に集められるように、ビーム４００からウェハーをはがす。別の実施形態では、ウェハーとビーム４００との間の結合は、以下でより詳細に説明されるようにワイヤーウェブ２００によって切断される。この場合もまた、取り外されたウェハーは、ウェハーバスケット９３０、９４０に集められることになる。

図１４は、ある実施形態による洗浄方法１１００の流れ図である。特に、その洗浄方法は、ワイヤーソー装置の筐体内での半導体ウェハーのその場洗浄のための方法である。方法１１００は、洗浄流体を送るための少なくとも１つの導管を有するビームに半導体材料ブロックを貼り付けるステップ１１１０を包含する。さらなるステップ１１２０では、半導体材料ブロックが、複数の半導体ウェハーを得るためにワイヤーソー装置でソー切断される。一層さらなるステップ１１３０では、ビームが、少なくとも１つの導管と半導体ウェハー間の空間との間の流体連通が確立されるようにソー切断される。例えば、ワイヤーウェブは、流体連通を提供するために少なくとも１つの導管中まで切断してもよい。別の実施形態では、ソー切断は、ワイヤーウェブが少なくとも１つの導管内に位置するとき停止される。なおさらなるステップ１１４０では、洗浄流体が、半導体ウェハーを洗浄するために少なくとも１つの導管に供給される。ある実施形態によれば、洗浄液体は、水である。別の実施形態では、洗浄液体は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。別法としてまたは追加として、当技術分野で周知の任意の他の適した洗浄液体が、単独かまたは他の洗浄液体との混合物で使用されてもよい。さらなる実施形態では、洗浄液体は、８から２０分の間、特に１０から１５分の間供給される。別の実施形態によれば、洗浄液体は、６ｌ／分から１２ｌ／分までの量で供給される。なお別の実施形態によれば、洗浄液体は、５０℃より下の温度を有する水である。

図１４では示されないさらなる実施形態では、取り外し液体がさらに、ステップ１１４０の後に少なくとも１つの導管に供給される。このように、半導体ウェハーは、ビームから引き離され、例えばウェハーバスケットに集められてもよい。さらなる実施形態によれば、取り外し液体は、７０℃以上、特に８０℃から９０℃の温度を有する温水である。なおさらなる実施形態では、取り外し液体は、８から２０分の間、特に１０から１５分の間供給される。一層さらなる実施形態では、取り外し液体は、６ｌ／分から１２ｌ／分までの量で供給される。さらなる実施形態では、半導体ウェハーは、ビームから取り外されている間ウェハーバスケットによって支持される。

図１５は、ある実施形態による取り外し方法１２００の流れ図である。特に、その取り外し方法は、ソー切断後にビームから半導体ウェハーを取り外すための方法である。方法１２００は、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために所定のスライス面の方向に半導体材料ブロックをソー切断するステップ１２１０を包含する。さらなるステップ１２２０では、半導体ウェハーが貼り付けられているビームが、所定のスライス面の方向にソー切断される。このステップ１２２０の後、ソー切断されたウェハーは、まだビームに貼り付けられている。ウェハーをビームから取り外すために、ビームは、ステップ１２３０で所定のスライス面に実質的に直交する方向にソー切断される。言い換えれば、切断方向は、ワイヤーウェブの面に直交する方向からワイヤーウェブの面にある方向に変更される。一実施形態では、ビームは、スライス面に直交して少なくとも１つの半導体ウェハーの厚さに切断される。各ウェハーは、ウェハーそれ自体ほどの厚さのバーだけによってビームに結合されるので、直交する切断は、このバーを通って切断するためにウェハー厚さの長さだけを有することで十分である。このように、ウェハーは、ビームから取り外される。さらなる実施形態では、半導体ウェハーは、ビームが切断される間ウェハーバスケットによって支持される。上述の方法は、導管を備えるおよび備えないビームについて行われてもよいことが、当業者には理解されよう。

上記の観点から、本明細書で述べられるいくつかの実施形態によれば、分離は、その場で実施できる。その上さらなる実施形態によれば、その場分離は、２００μｍから４００μｍの案内シリンダーでの隣接ワイヤーのための溝間の距離を有するワイヤーソー装置で実施される。小さなワイヤー溝間隔と関連して、ウェハーが薄くなっているため、ウェハー破損は、ますます重大になっている。したがって、さらなるウェハー分離室での移送は、より高い割合のウェハーが損傷される結果になることもあり、スループットを低減する。その場ウェハー分離はまた、ワイヤーがウェハー間から除去された後、ウェハーが一緒に付着する確率を低減するようにも実施できる。これはさらに、ウェハーの遠隔洗浄を複雑にすることになり、薄いウェハーのその場洗浄と比較してウェハー破損または損傷のさらなる増加をもたらすこともある。

前述の実施形態は、４つのワイヤー案内シリンダーを参照して述べられたが、上で開示された概念の大部分は、２つのワイヤー案内シリンダーだけでの実施形態にもまた同じように適用できることが、当業者には理解されよう。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態によれば、半導体材料の少なくとも１つのブロックをソー切断するためのワイヤーソー装置は、少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、ワイヤー案内装置にワイヤーを提供するために各々適合される少なくとも２つのワイヤー管理ユニットとを含み、少なくとも２つのワイヤー管理ユニットの第１のワイヤー管理ユニットは、第１のワイヤーウェブを形成するために第１のワイヤーを提供し、少なくとも２つのワイヤー管理ユニットの第２のワイヤー管理ユニットは、第２のワイヤーウェブを形成するために第２のワイヤーを提供し、第１および第２のワイヤーウェブは一緒に、複合ワイヤーウェブを形成し、複合ワイヤーウェブは、連続的であり、半導体材料の少なくとも１つのブロックを切断するために適合される。

それに関して、本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよい典型的な実施形態によれば、ワイヤーソー装置は、第１の巻き戻しスプールおよび第１の巻き付けスプールならびに第２の巻き戻しスプールおよび第２の巻き付けスプールを包含する。さらにまた、半導体材料の２つのブロックを保持するための第１のホルダーであって、第１の作業領域で２つのブロックをソー切断するように構成される第１のホルダー、および半導体材料の２つのさらなるブロックを保持するための第２のホルダーであって、第２の作業領域で２つのブロックをソー切断するように構成される第２のホルダーがある。当業者には理解できるように、各々が半導体材料のブロックを保持する、第１および第２のホルダーは、２つのサブホルダーが第１の作業領域でブロックをソー切断するように構成され、２つのサブホルダーが第２の作業領域でブロックをソー切断するように構成されるように、各々分離されてもよい。

その上さらなる実施形態によれば、半導体材料のブロックを保持するための１つまたは複数のホルダーは、操作の間ワイヤーウェブの表面に関して互いから独立して移動されてもよい。それによって、半導体材料の１つのブロックが、例えばソー切断できない半導体材料中の不純物のためにソー切断できない場合には、残りのホルダーが、半導体材料の切断のために移動できる。これは、問題が切断の間に生じる可能性がある場合に材料の損失を低減する。

一般に、本明細書で述べられるいくつかの実施形態によれば、例えば１２ｍ^２／時以上の大きな切断面積および大きな有効切断速度が、提供できる。それに関して、次の態様からなる群から選択される態様の１つまたは複数が、提供できる。すなわち、２つの作業領域は、例えば４つのワイヤー案内シリンダーによって提供でき、２つのワイヤー管理ユニットおよびそれによる２つのワイヤーは、ウェブを形成するために使用でき、すべてのワイヤー案内シリンダーは、典型的にはマスター−スレーブ様式でモーターによって駆動でき、ワイヤー案内シリンダーでの複数の溝の小さな溝距離は、ワイヤーの摩耗の低減に基づいて使用でき、高い切断速度は、ワイヤー当たりの面積の低減に基づいて実現できる。本明細書で述べられる他の実施形態と組み合わされてもよい、その上さらなる実施形態によれば、例えばダイヤモンドワイヤーが、ワイヤーソー装置のために使用できる。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい別の実施形態によれば、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置は、少なくとも１つのワイヤーウェブの少なくとも２つの作業領域を形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、ワイヤー案内装置にワイヤーを提供するための少なくとも１つのワイヤー管理ユニットと、半導体材料の少なくとも１つのブロックを各々保持するための少なくとも２つのホルダーとを含み、少なくとも２つのホルダーの各ホルダーは、少なくとも１つのワイヤーウェブの作業領域に対応し、少なくとも２つのホルダーは、少なくとも１つのワイヤーウェブの対応する作業領域に対して独立して移動できる。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいある実施形態によれば、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置は、少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置であって、ワイヤーウェブの作業領域でのワイヤーは、作業領域の始動側から作業領域の終了側までワイヤー移動方向に移動し、ワイヤー案内装置と、ワイヤーが作業領域の始動側から作業領域の終了側までの実質的に第１の半分に沿ってワイヤー移動方向に移動する前に、ワイヤーウェブにスラリーを提供するために始動側の近辺に取り付けられる第１のノズルと、ワイヤーが作業領域の始動側から作業領域の終了側までの実質的に第２の半分に沿ってワイヤー移動方向に移動する前に、ワイヤーウェブにスラリーを提供するために始動側と終了側との間に取り付けられる第２のノズルとを含み、ワイヤーウェブからの第２のノズルの距離は、半導体材料をソー切断するソー切断プロセスから独立している。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなお別の実施形態によれば、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置は、切断ヘッドと、少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置とを含み、ワイヤーウェブの作業領域でのワイヤーは、作業領域の始動側から作業領域の終了側までワイヤー移動方向に移動し、切断ヘッドは、ワイヤー案内装置の少なくとも第１のシリンダーを保持するための左部ホルダーおよびワイヤー案内装置の少なくとも第２のシリンダーを保持するための右部ホルダーを包含し、左部ホルダーおよび右部ホルダーは、ワイヤー移動方向に沿ってワイヤーウェブの調節可能な長さを規定する。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態では、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置は、少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、ワイヤー破損検出のためにバイアスをかけられるように適合されるワイヤー破損検出ユニットとを含み、ワイヤー破損検出は、複数のバイアス部およびバイアス部間に複数の穴を有する。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、ワイヤー破損検出ユニットは、複数の穴を備える導電プレートである。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなお別の実施形態では、複数の穴は、導電部のフェンスを形成する複数のスリットである。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい別の実施形態では、半導体材料をソー切断するためのワイヤーソー装置は、半導体材料をソー切断するための少なくとも１つのワイヤーウェブを形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置と、半導体材料がその中で半導体ウェハーにソー切断される筐体と、筐体内での半導体ウェハーのその場洗浄のための洗浄手段とを含む。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、洗浄手段は、筐体内での半導体ウェハーのその場洗浄のためのおよび筐体内での半導体ウェハーのその場分離のための洗浄および分離手段である。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一層さらなる実施形態では、ワイヤーソー装置は、スラリーおよび／または洗浄液体を集めるためのウェハーボックスを含んでもよい。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態では、ウェハーボックスは、洗浄液体およびスラリーがウェハーボックスから別々に除去できるように、洗浄液体のための少なくとも１つの出口バルブおよびスラリーのための少なくとも１つの出口バルブを包含する。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなお別の実施形態では、ワイヤーソー装置は、特にソー切断プロセスの間ウェハーが貼り付けられたビームからウェハーを取り外した後、ウェハーを保持するために適合されるウェハーバスケットを含む。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態では、ウェハーバスケットの側壁および／または底部壁は、スラリーおよび／または洗浄液体がそれを通ってウェハーバスケットから分注できる少なくとも１つの穴を含む。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態によれば、ウェハーバスケットは、ウェハーボックス内に収容される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一層さらなる実施形態では、ウェハーボックスは、ウェハーバスケットがそれを通ってウェハーボックスから取り外すことができる少なくとも１つのドアを含む。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいある実施形態によれば、半導体ウェハーのその場洗浄のための方法は、洗浄流体を送るための少なくとも１つの導管を有するビームに半導体材料ブロックを貼り付けるステップと、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために半導体材料ブロックをソー切断し、少なくとも１つの導管と半導体ウェハー間の空間との間の流体連通が確立されるようにビームをさらにソー切断するステップと、半導体ウェハーを洗浄するために少なくとも１つの導管に洗浄流体を供給するステップとを含む。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態では、ワイヤーウェブは、流体連通を提供するために少なくとも１つの導管中まで切断する。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい別の実施形態では、ソー切断は、ワイヤーウェブが少なくとも１つの導管内に位置するとき停止される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなお別の実施形態では、ビームは、平行に配置される複数のシリンダー形導管を含む。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいある実施形態によれば、洗浄液体は、水である。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、洗浄液体は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。なおさらなる実施形態では、洗浄液体は、単独でまたは適した他の洗浄液体との混合物で使用されてもよい、当技術分野で周知の別の洗浄液体であってもよい。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、洗浄液体は、８から２０分、特に１０から１５分の間供給される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい別の実施形態によれば、洗浄液体は、６ｌ／分から１２ｌ／分までの量で供給される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなお別の実施形態によれば、洗浄液体は、５０℃より下の温度を有する水である。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい別の実施形態では、取り外し液体がさらに、半導体ウェハーがビームから引き離されるように少なくとも１つの導管に供給される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態によれば、取り外し液体は、７０℃以上、特に８０℃から９０℃の温度を有する温水である。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいなおさらなる実施形態では、取り外し液体は、８から２０分、特に１０から１５分の間供給される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一層さらなる実施形態では、取り外し液体は、６ｌ／分から１２ｌ／分までの量で供給される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、半導体ウェハーは、ビームから取り外されている間ウェハーバスケットによって支持される。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいある実施形態によれば、ソー切断後にビームから半導体ウェハーを取り外すための方法は、ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために半導体材料ブロックを所定のスライス面の方向にソー切断するステップと、前記半導体ウェハーが貼り付けられているビームを所定のスライス面の方向にソー切断するステップと、ビームを所定のスライス面に実質的に直交する方向にソー切断するステップとを含む。

別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよい一実施形態では、ビームは、スライス面に直交して少なくとも１つの半導体ウェハーの厚さに切断される。別々にまたは本明細書で述べられる実施形態もしくは特徴のいずれかとの組合せで用いられてもよいさらなる実施形態では、半導体ウェハーは、ビームが切断される間ウェハーバスケットによって支持される。

前述のものは、本発明の実施形態を対象にするが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、本発明の範囲は、次に来る特許請求の範囲によって決定される。

Claims (14)

1. 半導体材料（３００）をソー切断するためのワイヤーソー装置（１００、１０２、１０４）であって、
   前記半導体材料をソー切断するための少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）を形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置（１１０）であって、前記ワイヤー案内装置は少なくとも１つの第１のワイヤー案内シリンダー（１１２）と第２のワイヤー案内シリンダー（１１４）とを含む、前記ワイヤー案内装置と、
   前記ワイヤー案内装置（１１０）にワイヤーを提供するためにそれぞれ適合される少なくとも２つのワイヤー管理ユニット（１３０、１４０）であって、前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットのうちの第１のワイヤー管理ユニット（１３０）は、前記第１のワイヤー案内シリンダーと前記第２のワイヤー案内シリンダーとに第１のワイヤーを提供することにより第１のワイヤーウェブ（２０４）を形成するよう前記第１のワイヤーを提供し、前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットのうちの第２のワイヤーの管理ユニット（１４０）は、前記第１のワイヤー案内シリンダーと前記第２のワイヤー案内シリンダーとに第２のワイヤーを提供することにより第２のワイヤーウェブ（２０８）を形成するように前記第２のワイヤーを提供する、前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットとを含み、
   前記ワイヤー案内装置および前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットは、１２ｍ^２／時以上の有効切断面積速度が提供されるような前記少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）を提供するように適合される、ワイヤーソー装置。
2. 前記ワイヤー案内装置は、各々が少なくとも４つのモーター（１２２、１２４、１２６、１２８）の１つに結合される少なくとも４つのワイヤー案内シリンダー（１１２、１１４、１１６、１１８）を含み、前記少なくとも４つのモーターの各々は、対応するワイヤー案内シリンダーを直接駆動するように適合され、前記少なくとも４つのモーターの１つのモーター（１２２）は、マスターモーターとして働き、前記少なくとも４つのモーターの残りのモーター（１２４、１２６、１２８）は、前記マスターモーターに追随するスレーブモーターとして働く、請求項１に記載のワイヤーソー装置。
3. 半導体材料（３００）をソー切断するためのワイヤーソー装置（１００、１０２、１０４）であって、
   少なくとも４つのワイヤー案内シリンダー（１１２、１１４、１１６、１１８）を含み、少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）を形成するためにワイヤーを案内するように適合されるワイヤー案内装置（１１０）であって、前記少なくとも１つのワイヤーウェブは前記半導体材料をソー切断するため第１の作業領域（２１０）および第２の作業領域（２２０）を含む、前記ワイヤー案内装置と、
   前記ワイヤー案内装置（１１０）の前記少なくとも４つのワイヤー案内シリンダー（１１２、１１４、１１６、１１８）にワイヤーを各々提供するように構成される２つ以上のワイヤー管理ユニット（１３０、１４０）であって、前記２つ以上のワイヤー管理ユニットのうちの第１のワイヤー管理ユニット（１３０）は、前記少なくとも４つのワイヤー案内シリンダーのうちの２つの間に第１のワイヤーウェブ（２０４）を形成するよう第１のワイヤーを提供し、前記２つ以上のワイヤー管理ユニットのうちの第２のワイヤーの管理ユニット（１４０）は、前記少なくとも４つのワイヤー案内シリンダーのうちの２つの間に第２のワイヤーウェブ（２０８）を形成するように第２のワイヤーを提供する、前記２つ以上のワイヤー管理ユニットとを含み、
   前記ワイヤー案内シリンダーの各々は、隣接溝が４００μｍ以下の距離を有する複数の溝を有する、ワイヤーソー装置。
4. 各々が前記ワイヤー案内装置にワイヤーを提供するために適合される少なくとも２つのワイヤー管理ユニット（１３０、１４０）を含み、前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットの第１のワイヤー管理ユニット（１３０）は、第１のワイヤーウェブ（２０４）を形成するために第１のワイヤーを提供し、前記少なくとも２つのワイヤー管理ユニットの第２のワイヤー管理ユニット（１４０）は、第２のワイヤーウェブ（２０８）を形成するために第２のワイヤーを提供し、
   前記第１および第２のワイヤーウェブ（２０４、２０８）は一緒に、複合ワイヤーウェブ（２００）を形成し、前記複合ワイヤーウェブ（２００）は、連続的であり、半導体材料の前記少なくとも１つのブロックを切断するために適合される、請求項１または３に記載のワイヤーソー装置。
5. 前記ワイヤー案内装置（１１０）は、少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）の少なくとも２つの作業領域（２１０、２２０）を形成するように適合され、
   半導体材料の少なくとも１つのブロック（３０２、３０４、３０６、３０８）を各々保持するための少なくとも２つのホルダー（４１０、４２０）をさらに含み、
   前記少なくとも２つのホルダーの各ホルダー（４１０、４２０）は、前記少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）の作業領域（２１０、２２０）に対応し、前記少なくとも２つのホルダー（４１０、４２０）は、前記少なくとも１つのワイヤーウェブ（２００）の対応する作業領域（２１０、２２０）に対して独立して移動できる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
6. 切断ヘッドをさらに含み、
   前記ワイヤーウェブ（２００）の作業領域（２１０）でのワイヤーは、前記作業領域の始動側（２０１）から前記作業領域の終了側（２０２）までワイヤー移動方向（２１５）に移動し、
   前記切断ヘッドは、前記ワイヤー案内装置（１１０）の少なくとも第１のシリンダー（１１２）を保持するための左部ホルダー（７１０）および前記ワイヤー案内装置の少なくとも第２のシリンダー（１１４）を保持するための右部ホルダー（７２０）を包含し、前記左部ホルダー（７１０）および前記右部ホルダー（７２０）は、前記ワイヤー移動方向（２１５）での前記ワイヤーウェブ（２００）の調節可能な長さを規定する、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
7. ワイヤー破損検出のためにバイアスをかけられるように適合されるワイヤー破損検出ユニット（８００）をさらに含み、前記ワイヤー破損検出（８００）は、複数のバイアス部（８１０）および前記バイアス部間の複数の穴（８２０）を有する、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
8. 前記半導体材料がその中で半導体ウェハーにソー切断される筐体（１８０）と、
   前記筐体（１８０）内での前記半導体ウェハーのその場洗浄のための洗浄手段（４００、４０５）とをさらに含む、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
9. スラリー（５００）および／または洗浄液体を集めるためのウェハーボックス（９００）をさらに含む、請求項８に記載のワイヤーソー装置。
10. 前記ソー切断プロセスの間貼り付けられていたビーム（４００）から前記ウェハーを取り外した後、前記ウェハーを保持するために適合されるウェハーバスケット（９３０、９４０）をさらに含む、請求項８または９に記載のワイヤーソー装置。
11. 半導体材料ブロックをビームに貼り付けるステップと、
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の前記ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために前記半導体材料ブロックをソー切断するステップであって、前記ソー切断するステップは、筐体中で実施される、ステップと、
    前記筐体内で前記半導体ウェハーを洗浄するために洗浄流体を供給するステップと、
    前記洗浄流体をウェハーボックスに集めるステップとを含む、半導体ウェハーのその場処理のための方法。
12. 前記半導体ウェハーが貼り付けられている前記ビームを所定のスライス面の方向にソー切断するステップと、
    前記ビームを前記所定のスライス面に実質的に直交する方向にソー切断するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の半導体ウェハーのその場処理のための方法。
13. 洗浄流体を送るための少なくとも１つの導管を有するビームに半導体材料ブロックを貼り付けるステップと、
    請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の前記ワイヤーソー装置を使って、複数の半導体ウェハーを得るために前記半導体材料ブロックをソー切断し、前記少なくとも１つの導管と前記半導体ウェハー間の空間との間の流体連通が確立されるように前記ビームをさらにソー切断するステップと、
    前記半導体ウェハーを洗浄するために前記少なくとも１つの導管に洗浄流体を供給するステップとを含む、半導体ウェハーのその場洗浄のための方法。
14. 前記半導体ウェハーが前記ビームから引き離されるように前記少なくとも１つの導管に取り外し液体を供給するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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