JPH0970747A - Wire saw - Google Patents

Wire saw

Info

Publication number
JPH0970747A
JPH0970747A JP22642895A JP22642895A JPH0970747A JP H0970747 A JPH0970747 A JP H0970747A JP 22642895 A JP22642895 A JP 22642895A JP 22642895 A JP22642895 A JP 22642895A JP H0970747 A JPH0970747 A JP H0970747A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
cutting
cut
row
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22642895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kuboki
孝 久保木
Masayasu Kojima
正康 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP22642895A priority Critical patent/JPH0970747A/en
Publication of JPH0970747A publication Critical patent/JPH0970747A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent eccentric wear of a peripheral face of a wire and suppress waving of a face which is cut by providing a travelling base on a side where rotary central shafts of groove rollers on which a row of wires for cutting is stretched are positioned for the row of wires for cutting. SOLUTION: A travelling base 11 for material to be cut which fixes and moves a material to be cut 6 is provided on a side where rotary central shafts O2 , O3 of groove rollers 2, 3 on which a row of wire for cutting 5 is stretched are positioned for the row of wire 5. That is, the travelling base 11 for material to be cut which fixes and moves a workpiece 6 is provided inside a loop formed by winding and applying the groove rollers 1, 2, 3, and the material to be cut 6 is pressed against the row of wire 5 from the inner side of the loop. Consequently, since a side of a wire surface on which tensile residual stress is large is pressed against the material to be cut 6 and wears, the distribution of residual stress in the peripheral direction of wire becomes more symmetrical and the rotation of the wire 4 is likely to occur.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤと砥粒によ
り、半導体材料、セラミックスなどのような材料を多数
のウエハに高精度に切断するワイヤソーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire saw for cutting a material such as a semiconductor material or ceramics into a large number of wafers with high precision by means of a wire and abrasive grains.

【0002】[0002]

【従来の技術】ワイヤソーは、複数の溝ローラに所定の
ピッチでワイヤを巻掛けてワイヤ列を張設し、ワイヤを
走行させ、ワイヤ列に被切断材(以下ワークという)を
押し付ながら、ワイヤ列とワークの間に砥粒を含む加工
液(以下砥液という)を注ぎつつ、砥粒の研削作用によ
ってワークを多数のウエハに切断する装置である。
2. Description of the Related Art A wire saw is constructed by winding a wire around a plurality of groove rollers at a predetermined pitch to stretch a wire row, running the wire, and pressing a material to be cut (hereinafter referred to as a work) against the wire row. This is an apparatus for cutting a work into a large number of wafers by the grinding action of the abrasive grains while pouring a working liquid containing the abrasive grains (hereinafter referred to as an abrasive liquid) between the wire row and the work.

【0003】図3は、一般的なワイヤソーの切断加工部
の構成を例示したものである。回転自在の3個の溝ロー
ラ1、2、3がそれぞれ平行に、かつ立体的に設置され
ており、1本のワイヤ4は、各溝ローラの樹脂製の外周
面に所定ピッチで刻設された多数のワイヤガイド溝に巻
き付けられて切断用ワイヤ列5(以下単にワイヤ列とい
う)が形成されている。溝ローラを回転させると、所定
ピッチのワイヤ列5が走行する。走行するワイヤ列5に
は砥液供給装置8から砥液7が供給され、この状態でワ
ーク6をワイヤ列5に押し付けると、砥液中の砥粒の研
削作用によって切断が徐々に進行していく。ワーク6
は、ガラスなどで製作されたダミー板9を介して金属ベ
ース10に接着などの方法で固定されており、金属ベー
ス10はワーク移動台11にネジ12によって脱着自在
に取り付けられている。この移動台11をワイヤ列5の
方向に移動し、すべてのワイヤがワークを切断し、ダミ
ー板9まで切り進むと、切断が完了する。その後、ワー
ク移動台11を降下させて、ワーク6からワイヤ列5を
抜き取り、ワーク6を金属ベース10とともに取り外
し、ウエハをダミー板9から分離せしめてウエハを採取
する。切断されたウエハは、数回の研磨工程を経て製品
ウエハに仕上げられる。シリコンなどのエレクトロニク
ス基板となるウエハには極めて高い平坦度が要求され、
切断工程においても高低差10μm以下の平坦度が必要
とされている。
FIG. 3 exemplifies the structure of a cutting processing part of a general wire saw. Three rotatable groove rollers 1, 2 and 3 are installed in parallel and three-dimensionally, and one wire 4 is engraved at a predetermined pitch on the resin outer peripheral surface of each groove roller. Further, the cutting wire row 5 (hereinafter simply referred to as a wire row) is formed by being wound around a large number of wire guide grooves. When the groove roller is rotated, the wire row 5 having a predetermined pitch runs. Abrasive liquid 7 is supplied from the abrasive liquid supply device 8 to the traveling wire array 5, and when the work 6 is pressed against the wire array 5 in this state, the cutting gradually progresses due to the grinding action of the abrasive grains in the abrasive liquid. Go. Work 6
Is fixed to a metal base 10 by a method such as adhesion via a dummy plate 9 made of glass or the like, and the metal base 10 is detachably attached to a work moving base 11 with screws 12. When this moving table 11 is moved in the direction of the wire row 5 and all the wires cut the work and proceed to cut to the dummy plate 9, the cutting is completed. After that, the work moving table 11 is lowered, the wire row 5 is extracted from the work 6, the work 6 is removed together with the metal base 10, the wafer is separated from the dummy plate 9, and the wafer is sampled. The cut wafer is finished into a product wafer through several polishing steps. Wafers used as electronic substrates such as silicon require extremely high flatness,
Even in the cutting process, a flatness with a height difference of 10 μm or less is required.

【0004】ところで、ワイヤソーで切断されたウエハ
には、主としてワーク移動方向に反りが発生することが
知られている。
By the way, it is known that a wafer cut by a wire saw is mainly warped in the moving direction of the work.

【0005】図4は、ワイヤで切断されたウエハの断面
と、その形状不良を示す図であり、(a)はウエハ切断
断面におけるワイヤ走行方向及びワーク移動方向を示す
図である。同図(b)は、(a)に示すAA断面のウエ
ハ切断面の形状の例で、ウエハ切断面の垂直方向の倍率
を拡大して示している。ワイヤで切断されたウエハの断
面では、ワイヤ走行方向a−bはほぼ平坦であるが、ワ
ーク移動方向a´−b´には、図4(b)に示すような
反りが発生しやすい。
FIG. 4 is a view showing a cross section of a wafer cut by a wire and its shape defect, and FIG. 4A is a view showing a wire traveling direction and a work moving direction in the wafer cutting cross section. (B) of the figure is an example of the shape of the wafer cut surface of the AA cross section shown in (a), and shows the magnification in the vertical direction of the wafer cut surface in an enlarged manner. In the cross section of the wafer cut by the wire, the wire traveling direction a-b is almost flat, but the work moving direction a'-b 'is likely to be warped as shown in FIG. 4B.

【0006】図5は、ウエハ切断面に発生する代表的な
形状を示す図であるが、前述の図4(b)に示すウエハ
切断面の形状は、図5(a)に示すゆるやかな凹凸(以
下うねりという)と、図5(b)に示す細かいピッチの
凹凸(以下波うちという)が合成されたものと考えるこ
とができる。図5(a)のうねりは、切断時に長時間に
わたって徐々に形成されたもので、切断中に前記溝ロー
ラ表面の樹脂の温度が変化して、ワイヤガイド溝の位置
が少しづつ移動することが主たる原因と考えられてい
る。これを抑制するための方法としては、例えば、特開
昭62−251063号公報では溝ローラ軸の冷却方法
が、特開平7−1442号公報では温度制御した砥液を
溝ローラ表面に供給する方法がそれぞれ開示されてい
る。一方、図5(b)の波うちを形成する原因はワイヤ
の真円度不良と言われている。
FIG. 5 is a diagram showing a typical shape generated on the wafer cut surface. The shape of the wafer cut surface shown in FIG. 4B is the gentle unevenness shown in FIG. 5A. It can be considered that (hereinafter referred to as undulations) and fine pitch irregularities (hereinafter referred to as waviness) shown in FIG. 5B are synthesized. The waviness in FIG. 5A is formed gradually during cutting for a long time, and the temperature of the resin on the groove roller surface changes during cutting, and the position of the wire guide groove may move little by little. It is considered to be the main cause. As a method for suppressing this, for example, in JP-A-62-251063, a groove roller shaft cooling method is used, and in JP-A-7-1442, a temperature-controlled abrasive liquid is supplied to the groove roller surface. Are disclosed respectively. On the other hand, it is said that the cause of the corrugations in FIG. 5B is poor roundness of the wire.

【0007】図6は、真円度不良のワイヤによる波うち
発生の状態を示した図である。昭和55年度、精機学会
春期大会学術講演会論文集、745頁の報文によれば、
図6(a)に示すように断面が楕円形のワイヤ4が傾い
てワーク切断溝21に入ってきた場合には、ワイヤ断面
の長径cc方向の溝底21′の研削がより多く進み、切
断溝21が矢印Aの方向に傾くとされる。ところで、図
6(b)に示すように切断溝21が鉛直面からずれるに
つれて、前述の図3に示す溝ローラ2、3間のワイヤの
張力が増加するので、ワイヤには、図6(b)の矢印
B′で示す復元力が作用するようになる。この復元力は
ワイヤ断面の短径c′c′方向の溝底21´の研削を進
めることになる。すなわち、ワイヤの真円度不良による
切断溝のA方向への曲がりと、ワイヤの復元力による切
断溝のB方向への曲がりが交互に発生することによって
図5(b)に示す波うちが形成される。
FIG. 6 is a diagram showing a state of waviness caused by a wire having a poor roundness. According to the report on 745 pages of the Seiki Society Spring Conference Academic Lectures in 1980,
When the wire 4 having an elliptical cross section enters the workpiece cutting groove 21 as shown in FIG. 6 (a), the groove bottom 21 'in the major axis cc direction of the wire cross section is further ground and cut. It is assumed that the groove 21 is inclined in the direction of arrow A. By the way, as the cutting groove 21 shifts from the vertical plane as shown in FIG. 6B, the tension of the wire between the groove rollers 2 and 3 shown in FIG. 3 increases, so that the wire shown in FIG. The restoring force indicated by the arrow B'in FIG. This restoring force advances the grinding of the groove bottom 21 'in the direction of the short diameter c'c' of the wire cross section. That is, the bending of the cutting groove in the direction A due to the poor circularity of the wire and the bending of the cutting groove in the direction B due to the restoring force of the wire are alternately generated, so that the corrugation shown in FIG. 5B is formed. To be done.

【0008】図7は、ワークの切断溝内におけるワイヤ
と砥粒との切断作用を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the cutting action of the wire and the abrasive grains in the cutting groove of the work.

【0009】ワイヤソーに使用されるワイヤは、極めて
真円度が高いダイスを用いて伸線されるので、新品状態
ではワイヤ断面の真円度は極めて良好である。ところ
が、同図に示すように切断加工において、砥粒20を介
してワーク切断溝21の底部21′に接触するのはワイ
ヤ表面のおよそ半分であり、この部位がワイヤよりもは
るかに硬い砥粒20との摺動によって僅かに摩耗する。
Since the wire used in the wire saw is drawn by using a die having a very high roundness, the roundness of the wire cross section is very good in a new state. However, as shown in the figure, in the cutting process, it is approximately half of the wire surface that contacts the bottom portion 21 'of the work cutting groove 21 via the abrasive grain 20, and this portion is much harder than the wire. Sliding with 20 causes slight wear.

【0010】図8は、ワーク6に形成された多数の切断
溝を通過するワイヤの状態を示しす図である。走行する
ワイヤ4は、同図に示す端側の切断溝21−1を通過し
て複数の溝ローラを1回周回した後、次の切断溝21−
2に入り、次々に隣の切断溝を通過しながら、最終的に
は最後の端部切断溝21−nを通過してワークの切断域
外に出る。ワイヤ表面の特定部位が集中的に擦られる場
合には徐々に真円度が悪化していくことになる。ワイヤ
ソーによる切断においては、ワイヤの摩耗は本質的に避
け難い。したがって、ワイヤの真円度を保つにはワイヤ
全周を極力均等に摩耗させる必要があり、図8におい
て、ワイヤが切断溝21−1に入ってから切断溝21−
nを抜けるまでにワイヤが周方向に回転することが条件
となる。
FIG. 8 is a view showing a state of the wire passing through a large number of cutting grooves formed in the work 6. The running wire 4 passes through the cutting groove 21-1 on the end side shown in the same drawing and goes around the plurality of groove rollers once, and then the next cutting groove 21-
2 and then pass through the adjacent cutting grooves one after another, and finally pass through the last end cutting groove 21-n and go out of the cutting area of the work. When a specific portion of the wire surface is rubbed intensively, the roundness gradually deteriorates. In cutting with a wire saw, wear of the wire is essentially unavoidable. Therefore, in order to keep the roundness of the wire, it is necessary to wear the entire circumference of the wire as evenly as possible. In FIG.
The condition is that the wire rotates in the circumferential direction before passing through n.

【0011】ワイヤを周方向に回転させる装置は、例え
ば実開昭59−14136号公報に開示されている。
An apparatus for rotating a wire in the circumferential direction is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-14136.

【0012】図9は同公報に開示されているワイヤを周
方向に強制的に回転させる装置を示す図である。同図に
示すように、溝ローラ1と2の間にワイヤ列を挟む一対
のワイヤ回転ローラ22、23を設け、それぞれのロー
ラを支持しているワイヤ24を矢印25、26のように
互いに反対方向に移動させることによって、ワイヤに周
方向の回転を付与する方法である。しかしながら、この
方法はワイヤの走行速度が毎分100m程度の低速度の
場合に適用し得るものである。最近における毎分400
m以上の高速走行で切断能率を向上させたワイヤソーに
対しては、ワイヤ回転ローラ22、23の軸方向移動を
頻繁かつ高速に行うことが必要となり、ワイヤ列張力の
不安定化にともなう断線の恐れがある。また、ワイヤの
張力が大きい場合には、このような回転ローラではワイ
ヤに周方向の回転を付与し難いという致命的な欠点もあ
る。
FIG. 9 is a view showing an apparatus for forcibly rotating a wire in the circumferential direction disclosed in the publication. As shown in the figure, a pair of wire rotating rollers 22 and 23 sandwiching a wire row are provided between the groove rollers 1 and 2, and wires 24 supporting the respective rollers are opposite to each other as indicated by arrows 25 and 26. In this method, the wire is rotated in the circumferential direction by moving the wire in the direction. However, this method can be applied when the traveling speed of the wire is a low speed of about 100 m / min. 400 per minute recently
For a wire saw whose cutting efficiency has been improved by running at a high speed of m or more, it is necessary to frequently and rapidly move the wire rotating rollers 22 and 23 in the axial direction, which causes disconnection due to instability of the wire row tension. There is a fear. Further, when the tension of the wire is large, there is a fatal defect that it is difficult to impart circumferential rotation to the wire with such a rotating roller.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、前記ワイヤ回転ローラ
の如き付加的装置を用いることなしに、切断中にワイヤ
に周方向の自転を生ぜしめ、ワイヤ周面全体を均等に摩
耗させることによってウエハ切断面の波うちを抑制する
ことが可能なワイヤソーを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances and allows a wire to rotate in the circumferential direction during cutting without using an additional device such as the wire rotating roller. An object of the present invention is to provide a wire saw capable of suppressing the waviness of the wafer cut surface by causing the entire circumference of the wire to be evenly worn.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】ワイヤソーに用いられる
直径0.2mm以下の極めて細いワイヤは剛性に乏し
く、簡単に捻られるものである。図3において、ワイヤ
は、溝ローラ1と3、溝ローラ1と2の少なくとも一方
の間において、ワイヤ列1ピッチ分づつずらしながら溝
ローラのワイヤガイド溝にスパイラル状に巻き付けら
れ、ワイヤガイド溝を乗り換える毎にワイヤには捩りが
加わる。その結果、剛性に乏しいワイヤは周方向に少し
づつ回転しながら走行する。これをワイヤの周方向の自
転と称することにする。本発明者らは、このワイヤの自
転が何らかの原因によって阻害されることによってワイ
ヤの真円度不良が発生するとの考察のもとに実験、検討
を繰り返した結果、次のような知見を得た。
An extremely thin wire having a diameter of 0.2 mm or less used for a wire saw has poor rigidity and can be easily twisted. In FIG. 3, the wire is spirally wound around the wire guide groove of the groove roller while being shifted by one pitch of the wire row between at least one of the groove rollers 1 and 3, and the groove rollers 1 and 2. The wire is twisted every time it changes. As a result, the wire having poor rigidity runs while rotating little by little in the circumferential direction. This will be referred to as rotation of the wire in the circumferential direction. The present inventors repeated experiments and studies under the consideration that rotation of the wire is hindered by some cause to cause poor roundness of the wire, and as a result, the following findings were obtained. .

【0015】1)ワイヤを溝ローラに巻掛けた際、ワー
ク切断時にワイヤがワークと接するワイヤの外周面は、
ワイヤの製造時に残留した応力の大きさに影響され、従
来のワイヤソーでは、残留応力の小さい面がワークと接
することになる。
1) When the wire is wound around a groove roller, the outer peripheral surface of the wire which is in contact with the work when cutting the work is
In the conventional wire saw, the surface having a small residual stress is in contact with the work due to the influence of the magnitude of the residual stress during the manufacture of the wire.

【0016】2)従って、ワイヤの残留応力の小さい外
周面が摩耗し、その面の残留応力はますます小さくな
り、ワイヤの残留応力の小さい外周面がワークに接する
傾向はますます強くなる。
2) Therefore, the outer peripheral surface of the wire having a small residual stress is worn, the residual stress of the surface becomes smaller, and the outer peripheral surface of the wire having a smaller residual stress tends to contact the work piece.

【0017】3)ワイヤを周方向で均一に摩耗させるた
めには、走行中にワイヤを自転させる必要があり、その
ためのには溝ローラにワイヤを巻掛けた際、ワイヤの残
留応力の大きい外周面にワークが接するようにワークを
ワイヤに押付けなければならない。
3) In order to evenly wear the wire in the circumferential direction, it is necessary to rotate the wire during running. For that purpose, when the wire is wound around a groove roller, the outer circumference of the wire is large in residual stress. The work must be pressed against the wire so that it contacts the surface.

【0018】この発明は、このような知見に基づきなさ
れたもので、その要旨は、「外周に所定ピッチのワイヤ
ガイド溝を刻設した複数のローラにワイヤを巻掛けてロ
ーラ間で切断用ワイヤ列を張設するための複数の溝ロー
ラと、ワイヤ列に被切断材を押し付けるための被切断材
移動台と、被切断材とワイヤ列の間に砥粒を含む加工液
を供給するための砥液供給装置とを具備したワイヤソー
において、移動台が、前記切断用ワイヤ列に対して、切
断用ワイヤ列を張設している溝ローラの回転中心軸が位
置する側に設置されていることを特徴とするワイヤソ
ー」にある。
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and its gist is to "wind a wire around a plurality of rollers having wire guide grooves of a predetermined pitch on the outer circumference and cut the wires between the rollers. A plurality of groove rollers for tensioning the row, a work moving base for pressing the work on the wire row, and a machining liquid containing abrasive grains between the work and the wire row In a wire saw including a polishing liquid supply device, a moving table is installed on a side where a rotation center axis of a groove roller stretching the cutting wire row is located with respect to the cutting wire row. The wire saw is characterized by

【0019】溝ローラは、ワイヤ列形成のために必要で
あるから、溝ローラの数は最低2本あればよく、とくに
限定しない。好ましくは3本か4本である。
Since the groove rollers are necessary for forming the wire row, the number of groove rollers may be at least two and is not particularly limited. It is preferably three or four.

【0020】ワイヤの切断中の自転はワイヤの製造時に
残留した応力分布によって大きく影響を受けるので、ま
ず、この点について説明する。ワイヤソーにおいては、
切断能率および切断精度の向上のためにワイヤは強い張
力下で使用される。従って、断線防止のためにワイヤの
引張強さは3000MPa前後の極めて高強度のものが
必要とされている。そのために、炭素含有量が0.8%
前後の高炭素鋼が使用されるとともに、冷間ダイス伸線
による加工硬化を利用して高強度化されている。
Since the rotation of the wire during the cutting of the wire is greatly affected by the stress distribution remaining during the manufacture of the wire, this point will be described first. In a wire saw,
The wire is used under high tension to improve the cutting efficiency and the cutting accuracy. Therefore, in order to prevent wire breakage, the tensile strength of the wire is required to be extremely high, around 3000 MPa. Therefore, the carbon content is 0.8%
The front and rear high carbon steels are used, and the strength is increased by utilizing the work hardening by cold die wire drawing.

【0021】図10は、ワイヤの縦断面の残留応力の径
方向の分布を示す図である。同図に示すようにワイヤの
表面近傍には大きな引張残留応力σt が形成され、芯部
にはそれと釣り合う圧縮残留応力σc が形成される。
FIG. 10 is a diagram showing the radial distribution of residual stress in the longitudinal section of the wire. As shown in the figure, a large tensile residual stress σt is formed in the vicinity of the surface of the wire, and a compressive residual stress σc is formed in the core, which balances with the tensile residual stress σt.

【0022】この残留応力分布は、図10に示すような
軸芯に対して対称形になるのはまれである。
This residual stress distribution rarely becomes symmetrical with respect to the axis as shown in FIG.

【0023】図11は、ワイヤの残留応力が径方向で非
対称に分布した例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the residual stress of the wire is distributed asymmetrically in the radial direction.

【0024】通常、同図(a)のように一方の表面Yの
引張残留応力σt が反対側の表面Xの引張り残留応力σ
t よりも大きくなる。このようなワイヤを短く切断する
と、図11(b)に示すようにワイヤの長手方向に曲が
り、表面Xの側が曲がりの外側にくる。残留応力分布の
対称性がくずれたものほど曲率半径ρが小さくなる。な
お、ワイヤが新品状態での残留応力分布が軸に対して完
全に対称形であったとしても、切断加工時の偏摩耗によ
ってその対称性がくずれるので、ワイヤの長手方向の曲
がりを防止することは現実には不可能と考えられる。
Usually, as shown in FIG. 3A, the tensile residual stress σt on one surface Y is equal to the tensile residual stress σt on the opposite surface X.
is greater than t. When such a wire is cut into short pieces, it bends in the longitudinal direction of the wire as shown in FIG. 11B, and the surface X side comes to the outside of the bend. The radius of curvature ρ becomes smaller as the residual stress distribution becomes less symmetrical. Even if the residual stress distribution of a new wire is completely symmetrical with respect to the axis, it is possible to prevent the wire from bending in the longitudinal direction because the symmetry is broken due to uneven wear during cutting. Is considered impossible in reality.

【0025】ところで、このように長手方向に曲がろう
とするワイヤを溝ローラに巻き付けると、ワイヤ自体の
曲がり方向と一致するように溝ローラに巻き付く。
By the way, when the wire which is going to bend in the longitudinal direction is wound around the groove roller, it is wound around the groove roller so as to coincide with the bending direction of the wire itself.

【0026】図12は、ワイヤを溝ローラに巻掛けた時
のワイヤ周面とローラとの位置関係を示す図である。同
図に示すように引張残留応力σt が小さい表面Xが各溝
ローラへの巻き付き部において外側にくる。これは、巻
き付けに必要な曲げエネルギが最小になることによるも
ので、この状態が最も安定しており、溝ローラを周回す
るワイヤのループの外側に常にワイヤ表面Xが位置した
状態にある。図12の状態でワーク6を切断すると、ワ
イヤ表面Xの側が砥粒にこすられて走行し、表面Xの側
が摩耗する。このように、引張残留応力が小さいワイヤ
の表層部位(X側)が摩耗する結果、表面Xの側の引張
残留応力σt は小さくなり、ワイヤ4はさらに小さいρ
で曲がろうとする。すなわち、図12における表面Yと
Xの位置関係を保持しようとする傾向はより強くなり、
前述のワイヤの自転は期待できなくなる。
FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship between the wire peripheral surface and the roller when the wire is wound around the groove roller. As shown in the figure, the surface X having a small tensile residual stress σt comes to the outside at the winding portion around each groove roller. This is because the bending energy required for winding is minimized, and this state is the most stable, and the wire surface X is always located outside the loop of the wire that surrounds the groove roller. When the work 6 is cut in the state of FIG. 12, the wire surface X side is rubbed by the abrasive grains to run, and the surface X side is worn. As described above, as a result of the abrasion of the surface layer portion (X side) of the wire having a small tensile residual stress, the tensile residual stress σt on the surface X side becomes small, and the wire 4 has a smaller ρ.
I'm about to turn. That is, the tendency to maintain the positional relationship between the surfaces Y and X in FIG. 12 becomes stronger,
The aforementioned wire rotation cannot be expected.

【0027】このように、前述の図3に示す従来のワイ
ヤソーによる切断においてワイヤの自転が阻害されるの
は、ワイヤの残留応力の非対称性にあり、それが切断加
工によってますます著しくなることによる。これは、図
12に示すように、ワイヤ列5を張設している溝ローラ
2、3の回転中心O2 、O3 が位置する側とは反対側か
らワーク6を押し当てる構造に原因がある。従って、こ
れとは逆に、ワイヤ列5に対して溝ローラ2、3の回転
中心O2 、O3 が位置する側からワークを押し当てて切
断することによって、引張残留応力の大きいワイヤの周
面(Y側)が摩耗し、ワイヤ周方向での残留応力の差が
小さくなるため、ワイヤの自転作用を保持し続けること
ができる。
As described above, in the cutting by the conventional wire saw shown in FIG. 3, the rotation of the wire is hindered by the asymmetry of the residual stress of the wire, which becomes more remarkable by the cutting process. . This is due to the structure in which the work 6 is pressed from the side opposite to the side where the rotation centers O 2 and O 3 of the groove rollers 2 and 3 on which the wire row 5 is stretched are located, as shown in FIG. is there. Therefore, conversely, the work is pressed against the wire row 5 from the side where the rotation centers O 2 and O 3 of the groove rollers 2 and 3 are located to cut the work, so that the circumference of the wire having large tensile residual stress is cut. Since the surface (Y side) is worn and the difference in residual stress in the wire circumferential direction is reduced, the rotation of the wire can be maintained.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の1実施態様を示
す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of the present invention.

【0029】この例では、溝ローラは1、2、3の3個
を使用しており、各ローラの外表面は樹脂からなってい
る。ワイヤガイド溝のピッチは、0.4〜3mm程度
で、ウエハの用途により決定される。このローラを取囲
むように1本の直径0.2mm以下の細いワイヤ4が巻
掛けされており、100〜1000m/分程度の速度で
走行させる。被切断材6を固定して移動させる被切断材
移動台11は、切断用ワイヤ列5に対して、そのワイヤ
列5を張設している溝ローラ2、3の回転中心軸O2
3 が位置する側に設置されている。すなわち、同図の
場合、ワイヤループの内側になる。
In this example, three groove rollers 1, 2, and 3 are used, and the outer surface of each roller is made of resin. The pitch of the wire guide groove is about 0.4 to 3 mm and is determined by the application of the wafer. A thin wire 4 having a diameter of 0.2 mm or less is wound around the roller so as to run at a speed of about 100 to 1000 m / min. The cutting material moving table 11 for fixing and moving the cutting material 6 includes a rotation center axis O 2 of the groove rollers 2 and 3 which stretches the cutting wire row 5 with respect to the cutting wire row 5,
It is installed on the side where O 3 is located. That is, in the case of the same figure, it is inside the wire loop.

【0030】図3に示す従来のワイヤソーとの違いは、
ワーク6を固定、移動させる被切断材移動台11が、溝
ローラ1、2、3を巻掛けして形成されたループの内側
に設置されている点であって、ワークはループの内側か
らワイヤ列5に押し付けられる。
The difference from the conventional wire saw shown in FIG.
The material moving base 11 for fixing and moving the work 6 is installed inside the loop formed by winding the groove rollers 1, 2, and 3. The work is a wire from the inside of the loop. Pressed against row 5.

【0031】この構造により、図12で言えば、引張残
留応力σt が大きいワイヤ表面Yの側がワークに押し付
けられて摩耗するので、ワイヤ周方向での残留応力の分
布がより対称的となり、ワイヤの自転が発生し易い状況
になる。
With this structure, in FIG. 12, the wire surface Y side having a large tensile residual stress σt is pressed against the work and is worn, so that the distribution of the residual stress in the wire circumferential direction becomes more symmetrical, and the wire A situation in which rotation easily occurs.

【0032】図2は、本発明の実施態様の他の例であ
る。上記ワイヤソーとの違いは、溝ローラ2、3にそれ
ぞれ補助ローラ2′、3′を付加した点にある。このよ
うな補助ローラを設けた構成にするとワイヤ列5に対す
るワイヤ列を張設している溝ローラの回転中心軸が位置
する側はワイヤループの外側になり、被切断材移動台1
1を従来のワイヤソーと同じようにワイヤループの外側
に設置することができる。
FIG. 2 is another example of the embodiment of the present invention. The difference from the wire saw is that auxiliary rollers 2'and 3'are added to the groove rollers 2 and 3, respectively. With such a configuration in which the auxiliary roller is provided, the side on which the rotation center axis of the groove roller that stretches the wire row with respect to the wire row 5 is located is the outside of the wire loop, and the workpiece moving base 1
1 can be placed outside the wire loop in the same way as a conventional wire saw.

【0033】補助ローラ2′、3′には必ずしもワイヤ
ガイド溝を設ける必要はない。この場合においても、引
張残留応力σt が大きい側のワイヤ表面がワーク6に当
接して摩滅するので、ワイヤの残留応力分布が円周方向
で対称になるように矯正される効果がある。
It is not always necessary to provide wire guide grooves in the auxiliary rollers 2'and 3 '. Even in this case, the wire surface on the side where the tensile residual stress σt is large comes into contact with the work 6 and is worn away, so that there is an effect that the residual stress distribution of the wire is corrected so as to be symmetrical in the circumferential direction.

【0034】上記構成のワイヤソー以外に、ワイヤ列に
対して切断用ワイヤ列を調設している溝ローラの回転中
心が位置する側に被切断材移動台を設けてワークをワイ
ヤ列に押し付けるという条件を満たすものであれば他の
構成であっても差し支えない。また、往復式、一方向式
などのワークに対する走行方式の如何に関わらず適用で
きることは言うまでもない。
In addition to the wire saw having the above structure, a workpiece moving base is provided on the side on which the center of rotation of the groove roller in which the cutting wire row is arranged with respect to the wire row is located, and the work is pressed against the wire row. Other configurations may be used as long as they satisfy the conditions. Further, it goes without saying that the present invention can be applied regardless of a traveling method for a work such as a reciprocating type and a one-way type.

【0035】[0035]

【実施例】図2に示す構成のワイヤソーにより、下記条
件で同一のワイヤを用いてシリコンインゴット5本の切
断を実施した。切断後、使用した部位のワイヤ50ヶ所
を10cm切り取ってワイヤの曲率半径ρ(図11(b)
参照)とワイヤ断面の真円度α(最小径/最大径)を調
査した。また、切断したウエハの波打ち高Wさを測定し
た。
EXAMPLE Five silicon ingots were cut using the same wire under the following conditions with the wire saw having the structure shown in FIG. After cutting, cut off 50 cm of the used wire by 10 cm to obtain a radius of curvature ρ of the wire (Fig. 11 (b)).
And the roundness α (minimum diameter / maximum diameter) of the wire cross section. Further, the waving height W of the cut wafer was measured.

【0036】被切断材 材質 : シリコン(インゴット) 直径 : 200mm 長さ : 200mm ワイヤソー ワイヤ直径 : 0.16mm ワイヤ走行速度 : 600m/分 溝ローラ直径 : 150mm 補助ローラ直径 : 80mm 切断速度 : 0.4mm/分 砥液 : SiC砥粒(平均粒径25μm )とラッピン
グオイルを混合 切断したウエハーの厚さは0.9mmで、インゴット1本
につき190枚であった。この切断を5回繰り返した。
Material to be cut Material: Silicon (Ingot) Diameter: 200 mm Length: 200 mm Wire saw Wire diameter: 0.16 mm Wire running speed: 600 m / min Groove roller diameter: 150 mm Auxiliary roller diameter: 80 mm Cutting speed: 0.4 mm / Separation Abrasive: SiC abrasive grains (average particle size 25 μm) and lapping oil were mixed and cut, and the thickness of the cut wafer was 0.9 mm, and 190 wafers per ingot. This cutting was repeated 5 times.

【0037】また、従来例として、図3に示す構成のワ
イヤソーを用いた以外は上記と同じ条件で切断を実施し
た。
Further, as a conventional example, cutting was carried out under the same conditions as above except that a wire saw having the structure shown in FIG. 3 was used.

【0038】図13は本発明例の測定結果を示す。FIG. 13 shows the measurement result of the example of the present invention.

【0039】図14は従来例の測定結果を示す。FIG. 14 shows the measurement results of the conventional example.

【0040】なお、ウエハーの波打ち高さは全ウエハの
平均値を示す。また、真円度も平均値を示す。図14に
示す従来のワイヤソーでは、ワイヤの使用回数の増加と
ともに曲率半径ρおよび真円度αが減少し、波打ち高さ
Wが次第に大きくなっている。すなわち、ワイヤ周面の
同一側のみが選択的に摩滅することが切断精度の悪化に
つながっている。これに対し、本発明例の場合は、図1
3からワイヤの使用回数が増えるに従い曲率半径ρは大
きくなり、ワイヤ周面での残留応力の差が小さくなって
いることが分かる。真円度が1回目で少し悪くなってい
るのは、切断初期はワイヤの摩耗が少ないのでワイヤ周
面での残留応力の差が小さくならないからであり、使用
回数が増えるに従い真円度は良くなっている。従って、
波打ちも切断回数が増えるに従い小さくなっており、従
来例の結果とは全く逆になった。
The waviness height of the wafer is an average value of all the wafers. The roundness also shows an average value. In the conventional wire saw shown in FIG. 14, the radius of curvature ρ and the roundness α decrease as the number of times the wire is used increases, and the corrugation height W gradually increases. That is, selective wear of only the same side of the wire peripheral surface leads to deterioration of cutting accuracy. On the other hand, in the case of the example of the present invention, FIG.
It can be seen from 3 that the radius of curvature ρ increases as the number of times the wire is used increases, and the difference in residual stress on the wire peripheral surface decreases. The reason why the roundness is a little worse at the first time is that the wear of the wire is small at the initial stage of cutting, and the difference in residual stress on the wire peripheral surface does not become small. As the number of times of use increases, the roundness improves. Has become. Therefore,
The waviness also became smaller as the number of cuttings increased, which was completely opposite to the result of the conventional example.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明のワイヤソーによれば、新品ワイ
ヤが不可避的に有する残留応力の径方向非対称性を切断
加工時に自動的に矯正し、ワイヤの自転を効果的に生ぜ
しめてワイヤ周面の偏摩耗を防止し、それによって切断
された面の波打ちを抑制することができる。切断精度を
悪化させることなしに同一のワイヤを繰り返して使用す
ることができるので、ランニングコストの低減にもつな
がる。さらに、切断精度が向上することによる後工程の
研磨工数が短縮できるという波及効果もある。シリコン
に代表されるエレクトロニクス用ウエハ材料の需要は増
加の一途をたどっており、本発明のワイヤソーは工業的
に極めて大きな効果を奏する。
According to the wire saw of the present invention, the radial asymmetry of the residual stress inevitably possessed by a new wire is automatically corrected during the cutting process to effectively cause the rotation of the wire to effectively prevent the wire from rotating. Uneven wear can be prevented, and thereby waviness of the cut surface can be suppressed. Since the same wire can be repeatedly used without deteriorating the cutting accuracy, the running cost can be reduced. Further, there is also a ripple effect that the number of polishing steps in the subsequent process can be shortened by improving the cutting accuracy. The demand for electronic wafer materials represented by silicon is ever increasing, and the wire saw of the present invention exerts an extremely great effect industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のワイヤソーの切断加工部の例を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cutting processing part of a wire saw according to the present invention.

【図2】本発明のワイヤソーの切断加工部の他の例を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing another example of the cutting processing part of the wire saw of the present invention.

【図3】従来のワイヤソーの代表的な加工部の構成を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a typical processed portion of a conventional wire saw.

【図4】ワイヤソーで切断されたウエハの断面とその形
状不良を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of a wafer cut by a wire saw and its shape defect.

【図5】ウエハ切断面に発生する代表的な形状を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a typical shape generated on a wafer cut surface.

【図6】真円度不良のワイヤによる波うち形成の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of corrugation formation by a wire having a poor roundness.

【図7】ワークの切断溝内におけるワイヤと砥粒との切
断作用を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a cutting action between a wire and abrasive grains in a cutting groove of a work.

【図8】ワークに形成された多数の切断溝を通過するワ
イヤの状態を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state of a wire passing through a large number of cutting grooves formed on a work.

【図9】ワイヤに周方向回転を強制的に付与する方法の
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for forcibly imparting circumferential rotation to a wire.

【図10】ワイヤの残留応力の径方向分布図である。FIG. 10 is a radial distribution diagram of residual stress of a wire.

【図11】非対称の残留応力分布を有するワイヤの説明
図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a wire having an asymmetric residual stress distribution.

【図12】非対称の残留応力分布を有するワイヤを溝ロ
ーラに巻き付けた時のワイヤ周面と溝ローラの位置関係
を示す図である。である。
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship between a wire peripheral surface and a groove roller when a wire having an asymmetric residual stress distribution is wound around the groove roller. It is.

【図13】本発明のワイヤソーでの連続切断結果を示す
図である。
FIG. 13 is a diagram showing a result of continuous cutting with the wire saw of the present invention.

【図14】従来のワイヤソーでの連続切断結果を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a result of continuous cutting with a conventional wire saw.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3 溝ローラ 2′3′補助溝ローラ 4 ワイヤ 5 切断用ワイヤ列 6 被切断材(ワーク) 7 砥液 8 砥液供給装置 9 ダミー板 10 金属ベース 11被切断材移動台 12固定ネジ 20砥粒 21ワークの切断溝 21´切断溝底部 1, 2, 3 Groove roller 2'3 'Auxiliary groove roller 4 Wire 5 Cutting wire row 6 Cutting material (workpiece) 7 Abrasive liquid 8 Abrasive liquid supply device 9 Dummy plate 10 Metal base 11 Moving material moving table 12 Fixed Screw 20 Abrasive grain 21 Work cutting groove 21 'Cutting groove bottom

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外周に所定ピッチのワイヤガイド溝を刻設
した複数のローラにワイヤを巻掛けてローラ間で切断用
ワイヤ列を張設するための複数の溝ローラと、ワイヤ列
に被切断材を押し付けるための被切断材移動台と、被切
断材とワイヤ列の間に砥粒を含む加工液を供給するため
の砥液供給装置とを具備したワイヤソーにおいて、移動
台が、前記切断用ワイヤ列に対して、切断用ワイヤ列を
張設している溝ローラの回転中心軸が位置する側に設置
されていることを特徴とするワイヤソー。
1. A plurality of groove rollers for winding a wire around a plurality of rollers having wire guide grooves engraved with a predetermined pitch on the outer periphery to stretch a cutting wire row between the rollers, and a wire row to be cut. In a wire saw having a material moving base for pressing a material and a grinding liquid supply device for supplying a working liquid containing abrasive grains between the material to be cut and a wire row, the moving base is used for the cutting. A wire saw, wherein the wire saw is installed on the side where the rotation center axis of the groove roller, which stretches the cutting wire array, is located with respect to the wire array.
JP22642895A 1995-09-04 1995-09-04 Wire saw Pending JPH0970747A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22642895A JPH0970747A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Wire saw

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22642895A JPH0970747A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Wire saw

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0970747A true JPH0970747A (en) 1997-03-18

Family

ID=16844969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22642895A Pending JPH0970747A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Wire saw

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0970747A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007281176A (en) * 2006-04-06 2007-10-25 Sumco Techxiv株式会社 Slicing method of semiconductor ingot
JP2008036766A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Towa Corp Cutting device and cutting method
JP2008036765A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Towa Corp Cutting device and cutting method
JP2008100298A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Seiko Epson Corp Multi-wire saw apparatus, and method for adjusting multi-wire saw apparatus
EP2906382B1 (en) 2012-09-07 2018-11-07 Bekaert Binjiang Steel Cord Co., Ltd. A shaped sawing wire with subsurface tensile residual stresses
CN117140315A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 四川盛杰机电设备有限责任公司 Slotless reel control system and cutting equipment thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007281176A (en) * 2006-04-06 2007-10-25 Sumco Techxiv株式会社 Slicing method of semiconductor ingot
JP2008036766A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Towa Corp Cutting device and cutting method
JP2008036765A (en) * 2006-08-04 2008-02-21 Towa Corp Cutting device and cutting method
JP2008100298A (en) * 2006-10-17 2008-05-01 Seiko Epson Corp Multi-wire saw apparatus, and method for adjusting multi-wire saw apparatus
EP2906382B1 (en) 2012-09-07 2018-11-07 Bekaert Binjiang Steel Cord Co., Ltd. A shaped sawing wire with subsurface tensile residual stresses
EP2906382B2 (en) 2012-09-07 2023-11-01 Bekaert Binjiang Steel Cord Co., Ltd. A shaped sawing wire with subsurface tensile residual stresses
CN117140315A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 四川盛杰机电设备有限责任公司 Slotless reel control system and cutting equipment thereof
CN117140315B (en) * 2023-10-30 2024-01-30 四川盛杰机电设备有限责任公司 Slotless reel control system and cutting equipment thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7311101B2 (en) End supporting plate for single crystalline ingot
KR950015116B1 (en) Method for producing seamless wire loops
JP7102422B2 (en) A method for cutting multiple wafers from wire saws, wire guide rolls, and ingots at the same time.
JP2010167509A (en) Fixed-abrasive grain saw wire and cutting method
JP2008229752A (en) Cutting method with wire saw
CN110625835A (en) Silicon wafer forming processing method
WO2015059868A1 (en) Semiconductor wafer manufacturing method
JPH0970747A (en) Wire saw
JP2010110865A (en) Wire saw machine
JP2018176301A (en) Cutting method for workpiece
JP3273163B2 (en) Multi wire saw
CN112372489A (en) Method and device for rapidly processing guide groove on surface of guide roller for wafer cutting
TW200301179A (en) Grooved rollers for a linear chemical mechanical planarization system
JP5271611B2 (en) Polishing apparatus and polishing method
JP3070430B2 (en) Cutting method and apparatus using multi-wire saw
JP3202590B2 (en) How to cut wire saws and cylindrical workpieces
JP6627002B1 (en) Work cutting method and work cutting device
JP3501350B2 (en) Method of manufacturing wire groove of groove roller for wire saw
TW201738022A (en) Method for manufacturing wire saw apparatus and wire saw apparatus
JPH087272A (en) Production of magnetic disk substrate
JP3810125B2 (en) Method for cutting wire saw and cylindrical workpiece
EP4029670A1 (en) Device and method for cutting a solid substrate
JP2003291056A (en) Wire cutting method for any object, cutting wire, and manufacturing method for wire
JP2006205661A (en) Substrate manufacturing method
JP2000094298A (en) Wire saw