JP7302295B2 - 薄板の製造方法、マルチワイヤソー装置、及びワークの切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板の製造方法、マルチワイヤソー装置、及びワークの切断方法に関する。

マルチワイヤソー装置を用いてワークを切断し複数の薄板を形成する方法が知られている。例えば、結晶材料からウエハを製造する際に、上記の方法が用いられる。結晶材料のウエハを製造するプロセスは、例えば、円筒研削工程と、スライス工程と、ベベル工程と、ラップ工程と、ポリッシュ工程と、を備える。

円筒研削工程は、チョクラルスキー法などにより育成された結晶を、研削により円柱状に整える工程である。スライス工程は、円柱状に整形された結晶を薄くスライスし、ウエハ（ウエハ状の結晶）を得る工程である。

ベベル工程は、スライス工程により得られたウエハの外周部分を、研磨により面取りし、整形する工程である。ベベル工程を施すことにより、後に行うラップ工程や、ポリッシュ工程の際に、ウエハの割れやカケを抑制できる。

ラップ工程は、ウエハの表裏面を研磨する工程であり、ウエハの厚みを一定に整え、平坦性を得ることができる。ラップ工程では、ラップ盤による遊離砥粒を介した研磨や、固定砥粒を用いた平面研削盤などが使用される場合が多い。また、ポリッシュ工程は、必要に応じて実施され、ウエハの両面もしくは片面を鏡面に研磨し、仕上げる工程である。

上記の製造プロセスなどにより製造されるウエハは、最終的に、チップ状に裁断され、デバイス（例えば、集積回路、表面弾性波フィルタなど）に用いられる。デバイスの材料となるウエハの表面のマイクロクラック、キズ、よごれ、凹凸などは、デバイスの特性に悪影響を与えるため、ウエハは、可能な限り平坦に且つ清浄にポリッシュ工程を行う必要がある。ポリッシュ工程では、コロイダルシリカ、酸化セリウムなどの研磨材が用いられ、最終的な洗浄や検査は、クリーンルームで行われる場合が多い。

なお、結晶材料の種類や用途によって、上記の製造プロセスとは異なるプロセスによりウエハが製造されることもある。また、上記の各工程を行う順番も一様ではなく、上記工程以外に、洗浄やエッチング、エッジポリッシング、熱処理などの他の工程が加えられることもある。

ところで、上記のスライス工程において、結晶をウエハ状にスライスする際、複数のワイヤが列状に配置されたワイヤ列を有するワイヤソー装置（マルチワイヤソー装置）が広く用いられている。

マルチワイヤソー装置を用いた加工においては、従来からの課題の一つとして、ウエハの割れ不良が挙げられる。スライス精度（うねり）や、スライス厚み精度も重要な管理項目の一つではあるが、スライス工程後の加工にて修正が可能な場合が多い。一方、ウエハの割れ不良は、取り返しがつかない致命的な不良である。当然ながら、ウエハの厚みが薄くなるほど、ウエハが割れやすくなるところ、近年、ウエハのさらなる薄化が要求されている。

例えば、ニオブ酸リチウムや、タンタル酸リチウムからなるウエハは、携帯電話等に用いられるＳＡＷフィルタに用いられる。携帯電話には、各国での仕様に応じた通話用のＳＡＷフィルタを複数搭載したり、Wi-Fi、Bluetooth（登録商標）等の様々な周波数帯を利用した各種のデバイスチップを備える必要があり、ハイエンド機種の場合、総計で数十個のデバイスを搭載することも珍しくない。よって、実装スペースが限られる携帯電話では、デバイスサイズの小型化、低背化が求められ、ニオブ酸リチウムや、タンタル酸リチウムからなるウエハにおいても、薄化が要求されている。

なお、ウエハを薄化する方法としては、例えば、ウエハの裏面を砥石にて研削し（バックグラインド）、低背化する手法もあるが、多くのＳＡＷフィルタでは、バルクスプリアスを防止する目的で、ウエハ裏面のラップ盤による、遊離砥粒研磨で作られた粗さが、品質として重要であるため、ウエハの薄化を目的とする場合は、スライス工程において、薄いウエハを得ることが求められている。

これまで、マルチワイヤソー装置を用いたスライス工程において、ウエハの割れの発生を抑制することを目的として、いくつかの技術が提案されている。

例えば、下記の特許文献１では、スライス途中で圧接板をウエハに圧接し、ワーク余長部の割れを防止することで、余長部ワーク割れの連鎖を抑制する切断方法が提案されている。

また、特許文献２では、単結晶シリコンや、砒化ガリウムインゴットのワイヤソースライスに対し、ワイヤ群の形成する面と、インゴットの劈開面のなす角を、１０～４５°にする切断方法が提案されている。特許文献２によれば、インゴットの璧開面を、ワイヤソーを構成するワイヤ列により形成される面に対して非平行となるようにインゴットを切断装置の固定手段に固定し、切断することにより切断中のウエハの割れ及び落下を防止できるとしている。

特開平９－２７２１２２号公報 特開２００２－２８３３４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、薄い脆性のウエハを圧接で抑え込むことは非現実的であるし、ワークを圧接するシリンダー等の機構を組み込んだワークシートを、既存のマルチワイヤソー装置に組み込むことは、さらなる設置スペースが必要となるため、実現が非常に難しい。また、マルチワイヤソー装置を用いて得られたウエハの割れは、必ずしも、ワーク余長部で発生するものではなく、必ずしもウエハの割れの発生を十分に抑制できるとはいえない。

また、特許文献２に記載の技術は、切断中のワイヤがワークに接触している接線である、ウエハとインゴットの未スライス部分の境目に、ワイヤソーの運転振動波によるひずみが発生することから、この接線を劈開方向と平行から離すことで、割れを防止するものである。しかしながら、この方法も、薄い脆性のウエハにスライスする際には、効果を発揮しない。

さらに、本発明者は、４インチ砒化ガリウムのスライスに対し、劈開方向を４５°とする実験を行ったところ、ある程度の薄さになると、劈開方向に沿って割れが多発してしまうことを見出した。よって、劈開と振動波の観点だけでは、薄いウエハのスライスに対して不足であるといえる。

ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムからなるウエハの直径は、φ３～６インチが流通しており、これらのウエハの厚みは、通常、０．５ｍｍ以下である。また、これらのウエハは、ガラス質で、劈開性の強い結晶という特性が相まって、非常に割れやすく、スライスが難しい。

さらに、例えばシリコンウエハであれば、厚みこそ０．６～０．８ｍｍ（φ５～８インチ）のものが主流であるが、φ１２～１８インチへ向け、大口径化が進められており、相対的に、上記したワイヤソーを用いたスライス工程における割れのリスクは増大し続けている。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、マルチワイヤソー装置を用いてワークを切断して薄板を製造する際に生じるワークの割れを抑制することを目的とする。

本発明の態様では、所定の間隔で並ぶワイヤ列を有するマルチワイヤソー装置を用いて、ワークを切断して、複数の薄板を製造する方法であって、ワイヤ列の間隔が調整されたマルチワイヤソー装置を用いてワークを切断し、所定の厚さを有する複数の薄板と、所定の厚さよりも厚い厚さを有する薄板支持体と、を得ること、を備え、薄板支持体の数は、複数の薄板の数よりも少なく、かつ、１つ以上であり、薄板支持体の少なくとも一つは、複数の薄板と複数の薄板と間に挟まれて配置される、薄板の製造方法が提供される。

また、薄板の製造方法において、薄板支持体は、複数の薄板を挟んで、所定の間隔で複数配置される構成としてもよい。また、薄板支持体が、複数の薄板を挟んで、一定の間隔で複数配置される構成としてもよい。また、ワークが、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア、及び、シリコンから選択される少なくとも１つの結晶材料である構成としてもよい。また、薄板支持体の厚さが、３ｍｍ以上である構成としてもよい。また、ワークは、薄板支持体として切断される部分に、ダミーワークを含む構成としてもよい。

また、本発明の態様では、複数のワイヤが所定の間隔で並ぶワイヤ列によりワークを複数の薄板に切断するマルチワイヤソー装置であって、複数のローラと、複数のローラ間にワイヤを複数回巻き付けて形成されるワイヤ列と、ワークを保持するワーク保持部と、を備え、ワイヤ列は、第１の間隔と、第１の間隔よりも大きな第２の間隔と、で設けられ、第２の間隔の数は、第１の間隔の数より少なく、かつ、１つ以上であり、第２の間隔の少なくとも一つは、第１の間隔と第１の間隔と間に挟まれる位置に配置され、ワーク保持部は、ワイヤ列により、第１の間隔に対応する厚さを有する薄板と、第２の間隔に対応する厚さを有する薄板支持体とにワークが切断されるようにワークを保持する、マルチワイヤソー装置が提供される。

また、マルチワイヤソー装置において、ワイヤ列が、連続して配置される所定の数の第１の間隔を挟んで、第２の間隔が複数配置される構成としてもよい。また、ワイヤをローラ間に巻き付けてワイヤ列を形成するワイヤ巻き付け機構を備える構成としてもよい。

また、本発明の態様では、複数のローラに巻き付けられたワイヤを有するマルチワイヤソー装置を用いて、ワークを複数の薄板に切断する切断方法であって、ワイヤを、ローラの軸方向において、第１の間隔と、第１の間隔よりも大きな第２の間隔とで、複数のローラに巻き付けることと、ワークを、巻き付けられたワイヤにより、第１の間隔に対応する厚さを有する薄板と、第２の間隔に対応する厚さを有する薄板支持体とに切断することと、を備え、ワイヤは、第２の間隔が配置される数が、第１の間隔が配置される数より少なく、かつ、１以上であり、第２の間隔の少なくとも一つは、第１の間隔と第１の間隔との間に挟まれて配置されるように巻き付けられる、ワークの切断方法が提供される。

本発明の態様によれば、マルチワイヤソー装置を用いてワークを切断して薄板を製造する際に生じるワークの割れを抑制することができる。特に、ワークが脆性材料であり、厚さが薄い薄板を製造する際におけるワークの割れを抑制することができる。

本実施形態に係るマルチワイヤソー装置の概略図である。 従来のマルチワイヤソー装置におけるワイヤ列の一例を示す図である。 本実施形態に係るマルチワイヤソー装置におけるワイヤ列の一例を示す斜視図である。 図３に示すワイヤ列の上面図である。 従来のマルチワイヤソー装置を用い、切断が終了した時の薄板とスライスベッドとを示す模式図である。 薄板の厚みが薄い場合における、ワーク保持部に固定された切断後の薄板の状態を示す図である。 薄板に割れが生じる際における、切断後の薄板の状態を示す図である。 本実施形態のマルチワイヤソー装置により切断した薄板の状態を示す図である。

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先の側（方向）を＋側（方向）（例、＋Ｘ側（方向））と称し、その反対側（方向）を－側（方向）（例、－Ｘ側（方向））と称す。また、本実施形態では、Ｘ方向を左右方向、＋Ｘ方向を右方向、－Ｘ方向を左方向と称すこともある。また、本明細書において、数値等の範囲を「Ａ～Ｂ」と記載した場合、「Ａ以上、Ｂ以下」であることを意味する。

［実施形態］
図１は、本実施形態に係るマルチワイヤソー装置の概略図である。なお、本実施形態のマルチワイヤソー装置１において、後述するワイヤ列４及びワイヤ巻き付け機構以外の構成は、公知のマルチワイヤソー装置の構成を用いることができる。本実施形態のマルチワイヤソー装置１は、既存のマルチワイヤソー装置に適用可能である。したがって、本実施形態のマルチワイヤソー装置１は、低コストで容易に実施することができる。以下、本実施形態のマルチワイヤソー装置１の一例を説明する。

本実施形態に係るマルチワイヤソー装置１は、図１に示すように、複数のローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）と、複数のローラＲ間にワイヤ３を複数回巻き付けて形成される複数のワイヤ列４（ワイヤ群）と、ワークＷを保持するワーク保持部５と、を備える。マルチワイヤソー装置１は、切断対象であるワークＷ（例、円柱状の結晶）をワイヤ列４を用いて複数の薄板ＰＬ（例、ウエハ）に切断するワイヤソー装置である。

マルチワイヤソー装置１では、複数のローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）間に、１本のワイヤ３を繰り返し巻きつけ、互いに所定の間隔で平行に並ぶ複数のワイヤ３からなるワイヤ列４を形成し、張力付与機構９により張力をかけ、このワイヤ列４を切刃とし、ワークＷを切断する。ローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）は、ガイドローラである。なお、図１では、ガイドローラが２つのローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）である例を示しているが、ガイドローラは３つ以上のローラであってもよい。

ワークＷの切断は、ワイヤ列４をワークＷに対し相対的に移動させて、ワークＷを切断方向（図ではＺ方向）へ押し付けながら、各ワイヤ３（ワイヤ列４）を一方向あるいは往復方向へ走行させて行う。切刃としての切削能力はワイヤ３自身にはないため、マルチワイヤソー装置１による切断は、ワイヤ３とワークＷが接触する部分に砥粒を含む加工液を供給する方式（遊離砥粒方式）や、予めワイヤ３に砥粒を固着させたものを用いる方式（固定砥粒方式）が用いられる。本実施形態のマルチワイヤソー装置１においては、上記の切断方式のいずれも用いることができる。

遊離砥粒方式では、砥粒（例えば、ＧＣ（ＳｉＣ）、ダイヤ粉等の研磨剤）と、油又は水と、を混濁したスラリーをノズル６から噴射し、走行するワイヤ列４に付着させて共に加速し、ワークＷに衝突させることで切削力を得る。

一方、固定砥粒方式では、ワイヤ３自身に切削能力を持たせる目的で、ワイヤ３の表面にダイヤモンド粒を電着などで固定する。この方式の場合、上記のスラリーは不要であるが、冷却液を供給しながらスライスする。冷却液は、主成分として水を含み、任意に、錆止め剤や切削油を少量添加してもよい。また、遊離砥粒方式のスラリー、及び、固定砥粒方式の冷却液は、それぞれ、タンクに保存され、循環式とする場合が多い。

いずれの砥粒方式においても、ワイヤ３は繰り返し使用を続けると、切断に伴い、ワイヤ３自身も磨耗して、いつかは破断してしまう。そこで、ワイヤ列４の往復走行量に差をつけて、常に新線リール７から一定量を引き出し、摩耗し余ったワイヤ３を順次、回収リール８に巻き取る。

マルチワイヤソー装置１は、ワークＷを保持するワーク保持部５を備える。ワーク保持部５は、ワイヤ列４により、第１の間隔Ｇ１に対応する厚さを有する薄板ＰＬと、第２の間隔Ｇ２に対応する厚さを有する薄板支持体ＰＳとにワークＷが切断されるようにワークＷを保持する。ワーク保持部５は、例えばワークＷを接着固定するスライスベッド５ａと、ワークシート５ｂと、を備える。ワーク保持部５は、マルチワイヤソー装置１に対して脱着式になっており、マルチワイヤソー装置１からワーク保持部５を外し、個別に薄板ＰＬの取り外しを行うことができる。

ワークＷは、スライスベッド５ａ（台座）に接着固定される。スライスベッド５ａは、セラミックやレジン、ガラス製である。また、スライスベッド５ａは、ワークＷを切断（スライス）後に得られる薄板ＰＬを保持する役割を有する。

スライスベッド５ａは、ワークシート５ｂに接着又はビス留め等で固定される。ワーク保持部５は、ワークシート５ｂを介して、サドル１１にビス留め等で固定される。サドル１１は、不図示の駆動機構により、ワイヤ列４に向けて（ワイヤ列４に近づく方向に）移動可能である。ワークＷを保持したワーク保持部５が固定されたサドル１１を、ワイヤ列４に向けて移動させることにより、ワークＷは切断される。また、サドル１１は、不図示の駆動機構により、ワイヤ列４から離れる方向に移動可能である。

スライス工程では、まず、ワークＷを保持したワーク保持部５が固定されたサドル１１をワイヤ列４に向けて移動させる。次いで、ワークＷをワイヤ列４に押し当てて、ワークＷの切断が開始される。次いで、さらに、サドル１１を移動させて、ワイヤ列４がワークＷを完全に通過し、スライスベッド５ａを少し切り込んだ位置で切断が終了となる。

切断終了後、サドル１１をワイヤ列４に対して離れる方向へ移動させ、ワイヤ列４から、切断後の薄板ＰＬを引き抜く、又は、ワイヤ列４をワイヤカッターなどで切断、破棄した後、サドル１１からワークＷを保持したワーク保持部５（スライスベッド５ａ、ワークシート５ｂ含む）ごと取り外す。取り外したワーク保持部５は、洗油等で洗浄した後、薄板ＰＬ（ウエハ）をスライスベッド５ａから引き剥がす。なお、スライスベッド５ａは一度の切断（スライス）で破棄される消耗品である。ワーク保持部５については、後にさらに説明する。

なお、切断（スライス）の方式は、特に限定されず、ダウンカット方式を用いてもよいし、アップカット方式を用いてもよい。ダウンカット方式は、相対的に、ワークＷをワイヤ列４（切刃）に向かって下降する方向に移動して切断する方式である。一方、アップカット方式は、ワイヤ列４（切刃）を上方に備え、ワークＷが上昇し切断する方式である。なお、アップカット方式では、ワークＷの端材や欠片、異物を巻込みやすく、断線やワーク破壊などのトラブルが多いことから、現在では、ダウンカット方式（図１参照）が主流となっている。

図２は、従来のマルチワイヤソー装置におけるワイヤ列の一例を示す図である。従来のマルチワイヤソー装置では、ローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）にはワイヤ３を巻き付けるための溝（図示せず）が等間隔で複数形成されている。この溝を用いてローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）間にワイヤ３が複数回巻き付けられることにより、ワイヤ３が等間隔で平行にＸ方向に並ぶワイヤ列４ｘが形成される。

このワイヤ列４ｘに、ワークＷを切断方向（図１ではＺ方向）へ押し付けて切断することにより、図５に示すような、平行な薄板ＰＬを得ることができる。切断して得られる薄板ＰＬの厚さを変更するには、上記したローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）に形成される溝と溝との間隔（ピッチとも呼ばれる）を変更すればよい。薄板ＰＬの厚みは、ワークＷの材料や用途によるが、例えば、０．１ｍｍ～数ｍｍ程度の間で調整可能である。

次に、本実施形態のマルチワイヤソー装置１におけるワイヤ列４について説明する。図３は、本実施形態に係るマルチワイヤソー装置１におけるワイヤ列４の一例を示す斜視図である。図４は、図３に示すワイヤ列４の上面図である。本実施形態では、図３及び図４に示すように、ワイヤ列４の構成を、従来の構成から変更している。本実施形態のワイヤ列４は、複数のワイヤ３が所定の間隔で並んで形成され、複数のワイヤ３における前記所定の間隔は、第１の間隔Ｇ１と、第１の間隔Ｇ１よりも大きな第２の間隔Ｇ２と、に設定されている。また、第２の間隔Ｇ２の数は、第１の間隔Ｇ１の数より少なく、かつ、１つ以上に設定される。また、第２の間隔Ｇ２の少なくとも一つは、第１の間隔Ｇ１と第１の間隔Ｇ１と間に挟まれる位置に配置される。

なお、図３及び図４では、３つの第２の間隔Ｇ２が設けられたワイヤ列４を示しているが、第２の間隔Ｇ２の数、位置、間隔の寸法等の構成は、図示の例に限定されるものではない。また、ワイヤ列４における第１の間隔Ｇ１が設けられる数、位置、間隔の寸法等の構成も、図示の例に限定されない。第１の間隔Ｇ１及び第２の間隔Ｇ２（薄板支持体ＰＳ）等の構成（寸法、数等）は、切断対象であるワークＷの材質、大きさ、スライス後の厚み等により、適宜、調整することができる。

ワイヤ列４に設けられた第２の間隔Ｇ２の役割について説明する。本発明者は、従来のマルチワイヤソー装置を用いてワークＷを切断（スライス）する際に生じる薄板ＰＬの割れの発生を抑制するため、鋭意検討したところ、切断時における薄板ＰＬの割れ（割れ不良）（以下、「切断時の割れ」と略すこともある）の生じる新たなメカニズムを発見した。以下、「切断時の割れ」のメカニズムの一例について説明する。

図５は、従来のマルチワイヤソー装置（ダウンカット方式）を用い、切断（スライス）が終了した時の薄板ＰＬと薄板ＰＬを固定するスライスベッド５ａとを示す模式図である。図５は、切断後のワークＷ（薄板ＰＬ）を側面から俯瞰した図である。図５に示すように、切断後のワークＷ（薄板ＰＬ）は、スライスベッド５ａ（ワーク保持部５）から接着材を介し、吊下されている状態となる。なお、スライスベッド５ａには、切断の際のワイヤ列４による切り込みにより凹部が複数形成されている。

図６は、薄板ＰＬの厚みが薄い場合における、ワーク保持部５に固定された切断後の薄板ＰＬの状態を示す図である。図６に示すように、薄板ＰＬが薄い場合、複数の薄板ＰＬが束を形成して複数の薄板ＰＬからなる群ＧＲをなす。この理由の一つとして、切断後の薄板ＰＬ間には、切断の際に用いられる砥粒を含むスラリー、又は、切削液が介在するため、薄板ＰＬが薄い場合、表面張力により、薄板ＰＬ同士が吸着する力Ｆが働き、複数の薄板ＰＬ同士が群を形成すると考えられる。この吸着する力Ｆは、ワークＷの切断中から生じ、ワークＷの切断の終盤になるほど大きくなり、切断終了時に最大になると考えられる。

図７は、薄板ＰＬの割れが生じる際における、切断後の薄板ＰＬの状態を示す図である。図７に示すように、群ＧＲを形成する薄板ＰＬのうち、群ＧＲの端部に存在する薄板ＰＬが割れやすい。この原因の一つとして、薄板ＰＬが薄くなる場合、薄板ＰＬの剛性が低下し、弾性変形し易くなることや、切断が終了した後において、各薄板ＰＬとワーク保持部５との接着面積が切断前と比較して小さくなることにより、接着剤の保持力が弱くなると考えられる。また、図７に示すように、薄板ＰＬの群ＧＲの端部の薄板ＰＬは、特にしなり代が多く、吸着により、最も多く変形するため、薄板ＰＬの群ＧＲの外側に位置する薄板ＰＬが、弾性変形の限界を超えて、割れてしまう場合が多いと考えられる。

そこで、本実施形態のマルチワイヤソー装置１では、上述の図３及び図４に示したワイヤ列４の構成としたことにより、上述の図６及び図７に示した「切断時の割れ」を抑制することができた。

図８は、本実施形態のマルチワイヤソー装置１により切断した薄板ＰＬの状態を示す図である。本実施形態のマルチワイヤソー装置１によりワークＷを切断すると、所定の厚さＴ１（図５参照）を有する複数の薄板ＰＬと、所定の厚さＴ１よりも厚い厚さＴ２（図８参照）を有する薄板支持体ＰＳと、を得ることができる。薄板ＰＬは、第１の間隔Ｇ１に設定されたワイヤ列４の部分によって切断されることにより生成される。薄板支持体ＰＳは、第２の間隔Ｇ２に設定されたワイヤ列４の部分によって切断されることにより生成される。

厚い薄板ＰＬである薄板支持体ＰＳは、スライスベッド５ａに対する接着面が充分に大きいことに加えて、弾性変形が抑制された（例、弾性変形しない）厚みＴ２に調整されることで、切断終了時においても、垂直な姿勢を保つ。この薄板支持体ＰＳは、薄板ＰＬ同士が吸着して束となった群ＧＲをなす幅Ｌａ（図８参照）を規制することができる。この構成により、群ＧＲにおける端側に位置する薄板ＰＬ（図８に矢印で示す）であっても、一定の弾性変形量内で（所定値以下の弾性変形量に規制され）、割れに至らない。また、薄板支持体ＰＳは、何らかの原因で薄板ＰＬが倒れた場合に、薄板ＰＬの倒れ（薄板ＰＬの倒れの連鎖も含む）による薄板ＰＬの割れ（損傷）も防止できる。

なお、薄板支持体ＰＳの数、厚みＴ２、薄板支持体ＰＳ同士の間隔Ｌ３、すなわちワイヤ列４における第２の間隔Ｇ２の数、第２の間隔Ｇ２、第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２は、切断対象のワークＷの材質、大きさ、切断後の厚み等により、適宜、調整する。これらは、予備実験により、調整することができる。例えば、本実施形態において、ワークＷの材質は、特に限定されないが、ワークＷの材質が、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア、及び、シリコンから選択される結晶材料である場合に好適である。中でも、ワークＷの材質がニオブ酸リチウム及びタンタル酸リチウム等の脆性材料である場合、上記した薄板支持体ＰＳにより顕著な効果を奏するため、好適である。また、薄板ＰＬの厚さが薄い場合に、上記した薄板支持体ＰＳにより顕著な効果を奏するため、好適である。なお、複数の第２の間隔Ｇ２がある場合、複数の第２の間隔Ｇ２の寸法及び第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２は、同じでもよいし、異なっていてもよい。

具体的には、タンタル酸リチウムからなるワークＷでは、ウエハ径が６インチの場合、薄板ＰＬ（ウエハ）の厚みが０．２ｍｍ～０．４ｍｍ、特に０．２ｍｍ～０．３５ｍｍである場合に、上記した薄板支持体ＰＳにより顕著な効果を奏する。薄板ＰＬ（ウエハ）の厚みが上記範囲である場合、接着材の接着面積が小さいため保持力が小さく、かつ、ウエハ径が大きいため、少しの傾きで薄板ＰＬ（ウエハ）が倒れやすくなり、薄板ＰＬ（ウエハ）の割れが発生しやすくなる。また、この際の薄板支持体ＰＳ同士の間隔Ｌ３（第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２）は、薄板ＰＬ（ウエハ）の厚みが０．２ｍｍの場合、４０ｍｍ～８０ｍｍであるのが好ましい。この範囲に薄板支持体ＰＳ同士の間隔Ｌ３（第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２）を設けることで、薄板ＰＬ（ウエハ）の割れを効果的に抑制できる。なお、ウエハ割れを防止するには、薄板支持体ＰＳ同士の間隔Ｌ３（第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２）を４０ｍｍ以上にすることが好ましい。薄板ＰＬ（ウエハ）の厚みが０．３ｍｍの場合は、ウエハの厚みが０．２ｍｍに対し増加する分、接着剤の接着力も向上するため、薄板支持体ＰＳ同士の間隔Ｌ３（第２の間隔Ｇ２同士の間隔Ｌ２）は、薄板ＰＬ（ウエハ）の厚みが０．２ｍｍの時の条件より広く設定することができ、例えば、５０ｍｍ～９０ｍｍとすることができる。

薄板支持体ＰＳの厚さＴ２は、３ｍｍ以上であるのが好ましい。薄板支持体ＰＳの厚さＴ２２は、複数枚の薄板ＰＬが倒れた時に支えられる厚みであるのが好ましい。薄板支持体ＰＳの厚さＴ２が３ｍｍ未満の場合、複数枚の薄板ＰＬを支えることが困難な場合もある。また、薄板支持体ＰＳの厚さＴ２は３ｍｍを超えてもよいが、薄板支持体ＰＳの部分は、所望の厚みの薄板ＰＬではないため、ロスとなるので、薄板支持体ＰＳの厚さＴ２は少ないほうが好ましい。よって、薄板支持体ＰＳの厚さＴ２は、３ｍｍであるのがより好ましい。

第２の間隔Ｇ２を設置する方法としては、上記した所定のピッチ（間隔）で複数の溝が形成されたローラＲ（Ｒ１、Ｒ２、ガイドローラ）により、第２の間隔Ｇ２を設定する部分に該当する溝のワイヤ３を設置しないことで設定できる。例えば、ローラＲ１、Ｒ２（ガイドローラ）の溝の間隔（ピッチ）が０．４ｍｍであり、第２の間隔Ｇ２（の寸法）を３．２ｍｍとする場合、溝を８ピッチ分を空けて、次の溝にワイヤ３を設置することで第２の間隔Ｇ２を設定することができる。この際のワイヤ３の設置は、手動で行ってもよいし、自動でワイヤ３を複数のローラＲ（Ｒ１、Ｒ２）間に巻き付けてワイヤ列４を形成するワイヤ巻き付け機構を用いて実施してもよい。すなわち、本実施形態のマルチワイヤソー装置１は、ワイヤ３をローラＲ１、Ｒ２間に巻き付けてワイヤ列４を形成するワイヤ巻き付け機構を任意に備えてもよい。ワイヤ巻き付け機構を備える場合、容易にワイヤ列４を形成することができる。例えば、このようなワイヤ巻き付け機構は、公知のワイヤ巻き付け機構（特開２０１４－０８７９０１号公報に記載される方法（装置）等）を用いてワイヤの間隔を調整することにより実現することができる。例えば、公知のワイヤ巻き付け機構に用いられる制御プログラムにおけるワイヤ３の間隔を調整する制御の部分を改変することにより実現することができる。

なお、マルチワイヤソー装置１において、ワイヤ例４が、連続して配置される所定の数の第１の間隔Ｇ１を挟んで、第２の間隔Ｇ２が複数配置される構成としてもよい。また、マルチワイヤソー装置１において、ワイヤ列４が、連続して配置される一定の数の第１の間隔Ｇ１を挟んで、第２の間隔Ｇ２が複数配置される構成としてもよい。なお、第２の間隔Ｇ２同士に挟まれる、上記の所定の数の第１の間隔Ｇ１が複数存在する場合、第１の間隔Ｇ１の所定の数は、同一でなくてもよい。

以上のように、本実施形態のマルチワイヤソー装置１は、複数のワイヤ３が所定の間隔で並ぶワイヤ列４によりワークＷを複数の薄板ＰＬに切断するマルチワイヤソー装置であって、複数のローラＲ１、Ｒ２と、複数のローラＲ１、Ｒ２間にワイヤ３を複数回巻き付けて形成されるワイヤ列４と、ワークＷを保持するワーク保持部５と、を備え、ワイヤ列４は、第１の間隔Ｇ１と、第１の間隔Ｇ１よりも大きな第２の間隔Ｇ２と、で設けられ、第２の間隔Ｇ２の数は、第１の間隔Ｇ１の数より少なく、かつ、１つ以上であり、第２の間隔Ｇ２の少なくとも一つは、第１の間隔Ｇ１と第１の間隔Ｇ１と間に挟まれる位置に配置され、ワーク保持部５は、ワイヤ列４により、第１の間隔Ｇ１に対応する厚さを有する薄板ＰＬと、第２の間隔Ｇ２に対応する厚さＴを有する薄板支持体ＰＳとにワークＷが切断されるようにワークＷを保持する。なお、上記以外の構成は、任意の構成であり、あってもよいし、なくてもよい。本構成によれば、マルチワイヤソー装置１を用いてワークＷを切断して薄板ＰＬを製造する際に生じるワークＷの割れ（切断時の割れ）を抑制することができる。特に、ワークＷが脆性材料であり、厚さが薄い薄板ＰＬを製造する際におけるワークＷの割れを抑制することができる。

次に、本実施形態の薄板の製造方法及びワークの切断方法について説明する。なお、本実施形態の薄板の製造方法において、上記した本実施形態のマルチワイヤソー装置１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を適宜省略又は簡略化する。また、本実施形態の薄板の製造方法において、上記した本実施形態のマルチワイヤソー装置１の説明の構成は、本実施形態の薄板の製造方法及びワークの切断方法のいずれにも適用することができる。また、本実施形態の薄板の製造方法及びワークの切断方法の構成は、本実施形態のマルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法及びワークの切断方法のいずれにも適用することができる。

本実施形態の薄板の製造方法は、所定の間隔で並ぶワイヤ列４を有するマルチワイヤソー装置１を用いて、ワークＷを切断して、複数の薄板ＰＬを製造する方法であって、ワイヤ列４の間隔が調整されたマルチワイヤソー装置１を用いてワークＷを切断し、所定の厚さを有する複数の薄板ＰＬと、所定の厚さよりも厚い厚さＴを有する薄板支持体ＰＳと、を得ること、を備え、薄板支持体ＰＳの数は、複数の薄板ＰＬの数よりも少なく、かつ、１つ以上であり、薄板支持体ＰＳの少なくとも一つは、複数の薄板ＰＬと複数の薄板ＰＬと間に挟まれて配置される。なお、上記以外の構成は、任意の構成であり、あってもよいし、なくてもよい。本構成によれば、マルチワイヤソー装置を用いてワークを切断して薄板を製造する際に生じるワークの割れを抑制することができる。特に、ワークが脆性材料であり、厚さが薄い薄板ＰＬを製造する際におけるワークＷの割れを抑制することができる。本実施形態の薄板の製造方法は、上記したマルチワイヤソー装置１を用いて実施することができる。

また、本実施形態のワークの切断方法は、複数のローラＲ（Ｒ１，Ｒ２）に巻き付けられた複数のワイヤ３が所定の間隔で並ぶワイヤ列４を有するマルチワイヤソー装置１を用いて、ワークＷを複数の薄板ＰＬに切断する切断方法であって、ワイヤ３を、ローラＲ（Ｒ１，Ｒ２）の軸方向において、第１の間隔Ｇ１と、第１の間隔Ｇ１よりも大きな第２の間隔Ｇ２とで、複数のローラＲ（Ｒ１，Ｒ２）に巻き付けることと、ワークＷを、巻き付けられたワイヤ３により、第１の間隔Ｇ１に対応する厚さを有する薄板ＰＬと、第２の間隔に対応する厚さを有する薄板支持体ＰＳと、に切断することと、を備え、ワイヤ３（ワイヤ列４）は、第２の間隔Ｇ２が配置される数が、第１の間隔Ｇ１が配置される数より少なく、かつ、１以上であり、第２の間隔Ｇ２の少なくとも一つは、第１の間隔Ｇ１と第１の間隔Ｇ１との間に挟まれて配置されるように巻き付けられる。なお、上記以外の構成は、任意の構成であり、あってもよいし、なくてもよい。本構成によれば、マルチワイヤソー装置を用いてワークＷを切断して薄板を製造する際に生じるワークＷの割れを抑制することができる。特に、ワークＷが脆性材料であり、厚さが薄い薄板ＰＬを製造する際におけるワークＷの割れを抑制することができる。本実施形態のワークの切断方法は、上記したマルチワイヤソー装置１を用いて実施することができる。

なお、マルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法において、上記した薄板支持体ＰＳは、所望の厚さの薄板ＰＬではないため、見かけ上、歩留まり的には、不利な方向へ作用する場合もあるが、切断時の割れ防止の効果が大きいため、その不利を補って余りある。

加えて、薄板支持体ＰＳは、別途収集保管しておき、積層接着し、インゴット状へ整形したうえで、再度、マルチワイヤソー装置１により切断することで、多くを薄板ＰＬとして回収可能である。すなわち、マルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法において、ワークＷは薄板支持体ＰＳを含んでもよい。

また、ワークＷをマルチワイヤソー装置１で切断前に、薄板支持体ＰＳに該当する部分にダミーワークを用いる方法を実施すれば、薄板支持体ＰＳの部分の歩留まりをより改善できる。すなわち、マルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法において、ワークＷは、薄板支持体ＰＳとして切断される部分に、ダミーワークを含む構成としてもよい。また、ダミーワークは、薄板支持体ＰＳを含んでもよい。なお、ダミーワークの材質は、薄板ＰＬが形成される部分と同様の材質でもよいし、異なっていてもよい。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。なお、本発明は実施例によって何ら限定されるものではない。

［実施例１～３、比較例１］
本実施形態のマルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法を用いて、直径６インチのタンタル酸リチウムの単結晶のワークＷを切断し、複数の薄板ＰＬ、薄板支持体ＰＳ（実施例のみ）を得た。実施例１～３、比較例１における、製造条件、歩留まり、割れ不良等の集計結果を表１に示す。

以上の実施例及び比較例の結果から、本実施形態のマルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法によれば、マルチワイヤソー装置１を用いてワークＷを切断して薄板ＰＬを製造する際に生じるワークＷの割れを抑制することができ、特に、ワークＷが脆性材料であり、厚さが薄い薄板ＰＬを製造する際におけるワークＷの割れを抑制することができることが確認される。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、上述の実施形態などで説明した要件は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各部材の改良、構造の変更を行ってもよい。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

例えば、上述の実施形態では、タンタル酸リチウムの材質のワークＷにおいて切断後の厚さが０．３０ｍｍ未満の薄板ＰＬについて中心に説明したが、上記実施形態のマルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法において、ワークＷの材質、厚みは、特に限定されず、任意である。

例えば、上述の実施形態では、ワークＷの材質、割れやすさ、大きさ、厚みのバランスに関する一例を説明したが、上記実施形態のマルチワイヤソー装置１、薄板の製造方法、及びワークの切断方法の技術的思想が適用可能な範囲は、上述の実施形態の説明の範囲、及び、実施例の条件等に限定されず、上記以外においても適用可能であることは明白である。

１・・・マルチワイヤソー装置
３・・・ワイヤ
４・・・ワイヤ列
４ｘ・・・ワイヤ列（従来）
５・・・ワーク保持部
５ａ・・・スライスベッド
５ｂ・・・ワークシート
６・・・ノズル
７・・・新線リール
８・・・回収リール
１１・・・サドル
Ｇ１・・・第１の間隔
Ｇ２・・・第２の間隔
ＧＲ・・・薄板の群
Ｌ２・・・第２の間隔と第２の間隔との間隔
Ｌ３・・・薄板支持体と薄板支持体との間隔
Ｌａ・・・群を形成する薄板の幅
ＰＬ・・・薄板
ＰＳ・・・薄板支持体
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２・・・ローラ
Ｔ１・・・薄板の厚み
Ｔ２・・・薄板支持体の厚み
Ｗ・・・ワーク

Claims (9)

1. 所定の間隔で並ぶワイヤ列を有するマルチワイヤソー装置を用いて、ワークを切断して、複数の薄板を製造する方法であって、
   前記ワイヤ列の間隔が調整された前記マルチワイヤソー装置を用いて前記ワークを切断し、所定の厚さを有する前記複数の薄板と、前記所定の厚さよりも厚い厚さを有する薄板支持体と、を得ること、を備え、
   前記ワークは、円柱状の単結晶であり、
   前記薄板支持体の数は、前記複数の薄板の数よりも少なく、かつ、１つ以上であり、
   前記薄板支持体の少なくとも一つは、前記複数の薄板と前記複数の薄板と間に挟まれて配置される、薄板の製造方法。
2. 前記薄板支持体は、前記複数の薄板を挟んで、所定の間隔で複数配置される、請求項１に記載の薄板の製造方法。
3. 前記ワークは、砒化ガリウム、ガリウム燐、インジウム燐、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、サファイア、及び、シリコンから選択される少なくとも１つの結晶材料である、請求項１又は請求項２に記載の薄板の製造方法。
4. 前記薄板支持体の厚さは、３ｍｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の薄板の製造方法。
5. 前記ワークは、前記薄板支持体として切断される部分に、ダミーワークを含む、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の薄板の製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の薄板の製造方法に用いられる、複数のワイヤが所定の間隔で並ぶワイヤ列によりワークを複数の薄板に切断するマルチワイヤソー装置であって、
   複数のローラと、前記複数のローラ間に前記ワイヤを複数回巻き付けて形成される前記ワイヤ列と、前記ワークを保持するワーク保持部と、を備え、
   前記ワイヤ列は、第１の間隔と、前記第１の間隔よりも大きな第２の間隔と、で設けられ、
   前記第２の間隔の数は、前記第１の間隔の数より少なく、かつ、１つ以上であり、
   前記第２の間隔の少なくとも一つは、前記第１の間隔と前記第１の間隔と間に挟まれる位置に配置され、
   前記ワーク保持部は、前記ワイヤ列により、前記第１の間隔に対応する厚さを有する薄板と、前記第２の間隔に対応する厚さを有する薄板支持体とに前記ワークが切断されるように前記ワークを保持する、マルチワイヤソー装置。
7. 前記ワイヤ例は、連続して配置される所定の数の前記第１の間隔を挟んで、前記第２の間隔が複数配置される、請求項６に記載のマルチワイヤソー装置。
8. 前記ワイヤを前記ローラ間に巻き付けて前記ワイヤ列を形成するワイヤ巻き付け機構を備える、請求項６又は請求項７に記載のマルチワイヤソー装置。
9. 複数のローラに巻き付けられたワイヤを有するマルチワイヤソー装置を用いて、ワークを複数の薄板に切断する切断方法であって、
   前記ワイヤを、前記ローラの軸方向において、第１の間隔と、前記第１の間隔よりも大きな第２の間隔とで、複数の前記ローラに巻き付けることと、
   前記ワークを、巻き付けられた前記ワイヤにより、前記第１の間隔に対応する厚さを有する薄板と、前記第２の間隔に対応する厚さを有する薄板支持体とに切断することと、を備え、
   前記ワークは、円柱状の単結晶であり、
   前記ワイヤは、前記第２の間隔が配置される数が、前記第１の間隔が配置される数より少なく、かつ、１以上であり、
   前記第２の間隔の少なくとも一つは、前記第１の間隔と前記第１の間隔との間に挟まれて配置されるように巻き付けられる、ワークの切断方法。

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