JP6835213B2 - ワークの切断方法及び接合部材 - Google Patents

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Description

本発明は、ワークの切断方法及び接合部材に関する。
従来、例えばシリコンインゴットや化合物半導体インゴット等のワークからウェーハを切り出す手段として、表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤを具備するワイヤソーが知られている。この固定砥粒方式のワイヤソーでは、例えば、特許文献１のように、複数のローラの周囲に切断用の固定砥粒ワイヤが多数巻掛けられることによりワイヤ列が形成されており、その固定砥粒ワイヤが軸方向に高速駆動され、かつ、加工液が適宜供給されながらワイヤ列に対してワークが切り込み送りされることにより、このワークが各ワイヤ位置で同時に切断されるようにしたものである。
ここで、図５に、一般的な固定砥粒ワイヤを用いたワイヤソーの一例の概要を示す。図５に示すように、この固定砥粒方式のワイヤソー１０１は、主に、ワイヤ（高張力鋼線）の表面に砥粒を固着した、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ１０２、固定砥粒ワイヤ１０２を巻掛けた溝付きローラ１０３、１０３’、溝付きローラ１０３、１０３’に巻き掛けられた固定砥粒ワイヤ１０２からなるワイヤ列１１１、固定砥粒ワイヤ１０２に張力を付与するための機構１０４、１０４’、切断されるワークＷを下方へと送り出す機構１０５、切断時に冷却液１０９（クーラントとも呼称する）を供給する機構１０６で構成されている。
固定砥粒ワイヤ１０２は、一方のワイヤリール１０７から送り出され、張力付与機構１０４を経て、溝付きローラ１０３に入っている。固定砥粒ワイヤ１０２は溝付きローラ１０３、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、１０３’は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられた固定砥粒ワイヤ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。
また、図５のワーク送り機構１０５は、図６のように、ワーク保持部１１２、ワークプレート１１３から構成されるワーク保持手段１１４を有しており、ワークプレート１１３には、ワークＷに貼り付けられた接合部材（ビーム）１２０を介してワークＷが接着される。
ワークＷの切断時には、ワーク送り手段１０５によってワークＷは保持されつつ相対的に押し下げられ、溝付きローラ１０３、１０３’に巻掛けられた固定砥粒ワイヤ１０２からなるワイヤ列１１１に対して送り出される。このとき、固定砥粒ワイヤ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により固定砥粒ワイヤ１０２を往復方向に走行させながら冷却液１０９を、ノズル１０８を介して供給しながら、ワーク送り手段１０５でワークＷを切り込み送りすることでワークＷをウェーハ状に切断する。また、ワークＷの切断が終了した後は、切断済みのワークを切断時と逆方向に相対的に移動させてワイヤ列１１１から切断済みワークを引き抜く。
特開２０１１−２０１９７号公報
図５、６に示すようなワイヤソーでは、溝付ローラ１０３に巻掛けられた１本の固定砥粒ワイヤ１０２に対しワークＷを押しつけて移動させて切断するため、切断終了後にワークＷはワイヤ列１１１の下側へ位置している。よって、ワークＷを取り出すためには、ワークＷを上方へ移動させることにより、ワイヤ１０２をウェーハ状となったワークＷの間隙を通過させて相対的に下側へ抜き取る必要がある。
その際、固定砥粒ワイヤを用いたワイヤソーの場合、図７に示すように、固定砥粒ワイヤ１０２とワークＷとの間にはクリアランスが生じない。そのため、固定砥粒ワイヤ１０２が抜けにくく、ワークＷに引っかかって固定砥粒ワイヤ１０２が浮き上がり、この状態で固定砥粒ワイヤ１０２を引き抜くと、切断面がダメージを受けて当該切断面にいわゆるソーマークが生じやすく、これによってＷａｒｐが悪化して品質を損なう。それだけでなく、固定砥粒ワイヤ１０２の浮き上がりが大きくなった場合には、ワイヤ断線に至ることがある。ワイヤ断線が発生した場合には、固定砥粒ワイヤ１０２を溝付ローラ１０３、１０３’に巻掛け直す手間が必要となり、また巻掛け直す分の固定砥粒ワイヤ１０２が余分に必要になるなど損失が大きい。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワーク切断後のワイヤ引き抜きにおいて、ワークに固定砥粒ワイヤが引っかかることに起因するソーマークの発生、及びワイヤ断線の発生を防止することができるワークの切断方法及び接合部材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを、複数の溝付ローラに巻掛けることによってワイヤ列を形成し、前記固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させながら、ワークに貼り付けられた接合部材を介してワーク保持手段で保持したワークを、前記ワイヤ列に対して切り込み送りすることによって、前記ワークが軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーによるワークの切断方法において、前記接合部材として、一部が砥石であるものを用いることで、前記ワークの切断終了後、かつ、前記ワイヤ列から前記ワークを引き抜く前に、前記固定砥粒ワイヤを、前記接合部材の前記砥石で摩耗させることを特徴とするワークの切断方法を提供する。
本発明のワークの切断方法であれば、ワイヤ列からワークを引き抜く前に、ワークとワーク保持手段の間に位置する接合部材の砥石によって固定砥粒ワイヤを摩耗させることができるため、ワークの引き抜き時の固定砥粒ワイヤの引っかかりの発生を防ぐことができる。そのため、本発明のワークの切断方法であれば、ワークに固定砥粒ワイヤが引っかかることに起因するソーマークの発生、及びワイヤ断線の発生を防止することができる。
また、前記接合部材の一部を構成する前記砥石として、ＷＡ（Ｗｈｉｔｅ Ａｌｕｎｄｕｍ）砥石を用いることが好ましい。
このように、ＷＡ砥石を用いることで固定砥粒ワイヤをより効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤの引っかかりの発生をより確実に防止しながら、ワーク引き抜きを行うことができる。
また、前記接合部材の一部を構成する前記ＷＡ砥石として、砥粒番手が＃１００〜＃１０，０００のものを用いることが好ましい。
このように、ＷＡ砥石の砥粒番手を＃１００〜＃１０，０００とすることで、固定砥粒ワイヤを特に効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤの引っかかりをより確実に防止できる。
また、上記目的を達成するために、本発明は、ワイヤソーのワーク保持手段に保持されるワークの、前記ワーク保持手段に保持される側の表面に貼り付けられる接合部材であって、該接合部材の一部が砥石からなるものであることを特徴とする接合部材を提供する。
このような本発明の接合部材は、ワークの切断時にワイヤソーのワーク保持手段とワークとの間に位置し、ワークの切断終了後で、ワークの引き抜き前に、砥石によってワイヤソーの固定砥粒を摩耗させることができる。そのため、本発明の接合部材は、ワークに固定砥粒ワイヤが引っかかることに起因するソーマークの発生、及びワイヤ断線の発生を防止することができるものとなる。
このとき、前記接合部材の一部を構成する前記砥石が、ＷＡ砥石であることが好ましい。
このようなものであれば、固定砥粒ワイヤをより効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤの引っかかりの発生をより確実に防止しながら、ワークの引き抜きを行うことができるものとなる。
また、前記接合部材の一部を構成する前記ＷＡ砥石が、砥粒番手が＃１００〜＃１０，０００のものであることが好ましい。
このようなものであれば、固定砥粒ワイヤを特に効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤの引っかかりをより確実に防止できる。
また、前記接合部材が、前記ワークに貼り付けられる側の層と、前記ワーク保持手段に保持される側の層とからなる積層体であり、前記ワークに貼り付けられる側の層が樹脂、カーボン、ソーダガラス、又は、シリコンからなり、前記ワーク保持手段に保持される側の層が砥石からなるものであることが好ましい。
ワークに貼り付けられる側の層が樹脂、カーボン、ソーダガラス、又は、シリコンであれば、ワークの表面にキズを生じさせにくいものとなるとともに、確実に固定砥粒ワイヤを砥石で摩耗させることができるものとなる。
本発明のワークの切断方法及び接合部材であれば、摩耗したワイヤでワークの引き抜きを行うことができるので、ワークとワイヤのクリアランスが確保され、ワイヤの引っかかりによるソーマークや断線が発生することなく、ワークの引き抜きを行うことができる。
本発明のワークの切断方法に用いることができるワイヤソーの一例を示した概略図である。 本発明のワークの切断方法におけるワークの保持方法の一例を説明する概略図である。 本発明のワークの切断方法を説明する概略図である。 実施例、比較例におけるワークの切断方法を説明する概略図である。 一般的なワイヤソーの一例を示した概略図である。 一般的なワイヤソーのワーク保持手段の一例を示した概略図である。 ワークの間隙に位置する固定砥粒ワイヤの状態を示す図である。
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、固定砥粒ワイヤを用いたワイヤソーの場合、切断後のワークと固定砥粒ワイヤとの間にはクリアランスが生じないため、固定砥粒ワイヤが抜けにくく、ワークに引っかかって固定砥粒ワイヤが浮き上がり、この状態でワイヤを抜くと、ワーク切断面がダメージを受けて当該切断面にソーマークが生じやすく、これによってＷａｒｐが悪化して品質を損なうという問題が有った。さらに、固定砥粒ワイヤの浮き上がりが大きくなった場合には、ワイヤ断線に至ることがあり、ワイヤ断線が発生した場合には、固定砥粒ワイヤを溝付ローラに巻掛け直す手間が必要となったり、巻掛け直す分の固定砥粒ワイヤが余分に必要になったりするなど損失が大きいという問題が有った。
そこで、本発明者はこのような問題を解決するべく鋭意検討を重ねた。その結果、ワークに貼り付ける接合部材として、その一部が砥石であるものを用いて固定砥粒ワイヤを摩耗させることで、固定砥粒ワイヤの引っかかりが発生することなくワークの引き抜きができることを知見し、本発明を完成させた。
まず、本発明のワークの切断方法に用いることができるワイヤソーについて、図１、２を参照して説明する。図１に示すように、ワイヤソー１は、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ２、固定砥粒ワイヤ２を巻き掛けた複数の溝付ローラ３、３’、溝付ローラ３、３’間に形成されたワイヤ列１１、固定砥粒ワイヤ２に張力を与えるための張力付与機構４、４’、切断するワークＷを保持しながらワイヤ列１１に切り込み送りすることができ、なおかつ、切り込み送りした方向とは逆方向に相対的にワークＷを移動させることもできるワーク送り機構５、切断時に冷却液９を供給するノズル８を備えた加工液供給機構６を具備している。
また、ワイヤソー１は、一組のワイヤリール７、７’を具備している。固定砥粒ワイヤ２は、一方のワイヤリール７から送り出され、張力付与機構４を経て、溝付きローラ３に入っている。固定砥粒ワイヤ２は溝付きローラ３、３’に３００〜４００回程度巻掛けられた後、もう一方の張力付与機構４’を経てワイヤリール７’に巻き取られている。固定砥粒ワイヤ２としては、例えば、ピアノ線の表面にダイヤモンド砥粒をニッケル電着したものを用いることができる。
また、溝付きローラ３、３’は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられた固定砥粒ワイヤ２が、駆動用モータ１０によって予め定められた周期で軸方向に往復走行できるようになっている。
このワイヤソー１では、ワークＷは、図２に示すように保持できる。即ち、ワーク送り機構５をワーク保持部１２とワークプレート１３から構成されたワーク保持手段１４を有するものとし、ワークＷに接合部材２０を接着し、この接合部材２０をワークプレート１３により保持する。そして、接合部材２０及びワークプレート１３を介して、ワーク保持部１２によりワークＷを保持することができる。
ここで、接合部材２０は本発明の接合部材である。即ち、図２のように、一部が砥石２１からなる接合部材である。
本発明の接合部材２０は、図２のように、ワークＷに貼り付けられる側の層と、ワーク保持手段１４に保持される側の層とからなる積層体とすることが好ましく、ワークＷに貼り付けられる側の層が樹脂２２であることが好ましく、ワーク保持手段に保持される側の層が砥石２１からなるものであることが好ましい。ワークＷに貼り付けられる側が樹脂であれば、ワークＷの側面にキズが生じにくい。ワークＷに貼り付けられる側の層は、樹脂２２のみならず、カーボン、ソーダガラス、又は、シリコンからなるものであってもよい。これらの材料も、ワークＷにキズが生じにくい。
次に、上記のようなワイヤソー１を用いたワークＷの切断方法を、図１〜３を参照して説明する。図１、２のように、ワイヤソー１では、固定砥粒ワイヤ２を、複数の溝付ローラ３、３’に巻掛けることによってワイヤ列１１を形成し、固定砥粒ワイヤ２をワイヤ軸方向に往復走行させながら、ワークＷに貼り付けられた接合部材２０を介してワーク保持手段１４で保持したワークＷを、ワーク送り機構５によってワイヤ列１１に対して切り込み送りすることによって、ワークＷを軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断する。
本発明では、上記のワークＷの切断終了後、かつ、ワイヤ列１１からワークＷを引き抜く前に、固定砥粒ワイヤ２を、接合部材２０の砥石２１で摩耗させる。具体的には、以下のように固定砥粒ワイヤ２を摩耗させることができる。ワイヤソー１による切断では、実際には、図３に示すように、ワークＷの直径に余裕を加えた量でワークＷを切込み送りするため、切断終了部付近でワークＷに接着する接合部材２０の一部も切断される。よって、上記余裕の切込み量で切断される部分の少なくとも一部が砥石２１である接合部材２０を用いることで、ワイヤ列１１は砥石２１に切り込み、この際に、固定砥粒ワイヤ２を摩耗させることができる。これにより、ワイヤ列１１からワークＷを引き抜く際のワークＷと固定砥粒ワイヤ２とのクリアランスが確保され、固定砥粒ワイヤ２の引っかかりの発生を防止しながら、ワークＷの引き抜きを行うことができる。よって、本発明のワークの切断方法であれば、ワークＷに固定砥粒ワイヤ２が引っかかることに起因するソーマークの発生、及びワイヤ断線の発生を防止することができる。
また、接合部材２０の一部を構成する砥石の種類はＷＡ砥石とすることが好ましい。このように、ＷＡ砥石を用いることで固定砥粒ワイヤ２を効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤ２の引っかかりの発生をより確実に防止できる。
さらに、接合部材２０の一部を構成するＷＡ砥石の砥粒番手は＃１００〜＃１０，０００であることが好ましい。このように、ＷＡ砥石の砥粒番手を＃１００〜＃１０，０００とすることで、固定砥粒ワイヤ２を特に効果的に摩耗させることができ、固定砥粒ワイヤ２の引っかかりの発生をより確実に防止できる。
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（実施例）
本発明のワークの切断方法を用いてワークの切断を行った。切断するワークとしては直径約３００ｍｍの円柱状のシリコン単結晶インゴットを用いた。また、切断用のワイヤとしては、下記の表１のような芯線にダイヤモンド砥粒を固着した固定砥粒ワイヤを用いた。
Figure 0006835213
また、接合部材の構成及びワークの切断条件を下記の表２に示す条件とした。
Figure 0006835213
表２のように、実施例では、接合部材として、高さ１０ｍｍの樹脂製接合部材と、砥粒番手が＃４，０００である高さ２０ｍｍのＷＡ砥石をエポキシ系接着剤で貼り合わせたものを使用した。図４に示すように、接合部材の高さは３０ｍｍとなるようにした。また、実施例におけるＷＡ砥石への切り込み量は５ｍｍとなるようにした。
その結果、引き抜き時の固定砥粒ワイヤの断線は発生せず、また、切り出されたウェーハの主表面にはソーマークは確認されなかった。
（比較例）
接合部材として、樹脂のみからなる従来の接合部材を用いたこと以外、実施例と同様な条件（表１、２、図４）で、シリコン単結晶インゴットの切断を行った。
その結果、引き抜き時の固定砥粒ワイヤの断線が発生し、また、切り出されたウェーハの主表面にはソーマークが確認された。
上記の実施例、比較例における結果を下記の表３にまとめる。
Figure 0006835213
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。

Claims (7)

  1. 表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを、複数の溝付ローラに巻掛けることによってワイヤ列を形成し、前記固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させながら、ワークに貼り付けられた接合部材を介してワーク保持手段で保持したワークを、前記ワイヤ列に対して切り込み送りすることによって、前記ワークが軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーによるワークの切断方法において、
    前記接合部材として、一部が砥石であるものを用いることで、前記ワークの切断終了後、かつ、前記ワイヤ列から前記ワークを引き抜く前に、前記固定砥粒ワイヤを、前記接合部材の前記砥石で摩耗させることを特徴とするワークの切断方法。
  2. 前記接合部材の一部を構成する前記砥石として、ＷＡ砥石を用いることを特徴とする請求項１に記載のワークの切断方法。
  3. 前記接合部材の一部を構成する前記ＷＡ砥石として、砥粒番手が＃１００〜＃１０，０００のものを用いることを特徴とする請求項２に記載のワークの切断方法。
  4. ワイヤソーのワーク保持手段に保持されるワークの、前記ワーク保持手段に保持される側の表面に貼り付けられる接合部材であって、
    該接合部材の一部が砥石からなるものであることを特徴とする接合部材。
  5. 前記接合部材の一部を構成する前記砥石が、ＷＡ砥石であることを特徴とする請求項４に記載の接合部材。
  6. 前記接合部材の一部を構成する前記ＷＡ砥石が、砥粒番手が＃１００〜＃１０，０００のものであることを特徴とする請求項５に記載の接合部材。
  7. 前記接合部材が、前記ワークに貼り付けられる側の層と、前記ワーク保持手段に保持される側の層とからなる積層体であり、前記ワークに貼り付けられる側の層が樹脂、カーボン、ソーダガラス、又は、シリコンからなり、前記ワーク保持手段に保持される側の層が砥石からなるものであることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の接合部材。
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