JPH10249699A - マルチワイヤーソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤーにかかる負荷を小さくすることで、ワ
イヤーの破損を防止するとともに、スライス速度を速く
することを可能とし、かつウエハ板厚のばらつきを小さ
くしたマルチワイヤーソーを提供する。 【解決手段】所定の間隔を存して配置された複数個のガ
イドローラ２，３，４の外側に１本のワイヤー１が一定
の間隔で螺旋状に掛け回され、２個のガイドローラ３，
４間に掛け渡された多条ワイヤー１ａに対して半導体イ
ンゴット１０を装着したステージ部５を前進させること
により、多条ワイヤー１ａによって半導体インゴット１
０を薄くスライスするマルチワイヤーソーにおいて、ス
テージ部５の前進時、このステージ部５を多条ワイヤー
１ａに対してスライス方向に揺動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の間隔を存し
て配置された複数個のガイドローラ群の外側に１本のワ
イヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、任意の２個
のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤーに対して
ワークを装着したステージ部を前進させることにより、
この多条ワイヤーによってワークを薄くスライスするマ
ルチワイヤーソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマルチワイヤーソーの一例を図６
及び図７に示す。

【０００３】このマルチワイヤーソー（以下、従来技術
１のマルチワイヤーソーという）は、ワイヤー５１を掛
け回すための溝（図示省略）が形成された３本の円柱形
状のガイドローラ５２，５３，５４を、所定の間隔を存
して配置し、１本のワイヤー５１をその３本のガイドロ
ーラ５２，５３，５４に螺旋状に掛け回していくこと
で、各ガイドローラ５２，５３，５４間に多数本のワイ
ヤーを平行に張設した状態（ガイドローラ５３，５４間
に張設された多数本のワイヤー部分を、以下、多条ワイ
ヤー５１ａという。）としたものである。このワイヤー
５１は、図示は省略しているが、その一端が供給リール
に連結され、他端が回収リールに連結されている。

【０００４】また、３本のガイドローラ群５２，５３，
５４の内部には、ワークである半導体インゴット６０を
取り付けるためのステージ部５５が配置されており、こ
のステージ部５５の両側にスラリーノズル５６，５６が
配置されている。

【０００５】半導体インゴット６０は、通常、ガラス又
はカーボンで形成された捨て板５７に接着剤で接着し、
この捨て板５７をビス止めによりホルダ５８に固定し又
は捨て板５７の両側を挟み込んでホルダ５８に固定し、
このホルダ５８をステージ部５５に装着することで、半
導体インゴット６０をステージ部５５に取り付けてい
る。又は、半導体インゴット６０を捨て板５７に接着剤
で接着し、この捨て板５７を別のアルミ等の金属板やカ
ーボン板等（図示省略）に接着剤で接着し、この金属板
等をビス止めによりホルダ５８に固定し又は金属板等の
両側を挟み込んでホルダ５８に固定し、このホルダ５８
をステージ部５５に装着することで、半導体インゴット
６０をステージ部５５に取り付けている。

【０００６】そして、スラリーノズル５６，５６から砥
粒とオイルの混合物であるスラリー５６ａ，５６ａを噴
射させながら、半導体インゴット６０を取り付けたステ
ージ部５５を、対向する多条ワイヤー５１ａに向けて前
進（図面では矢符Ｘ方向へ降下）させ、半導体インゴッ
ト６０のスライスを開始する。

【０００７】スライスは、捨て板５７に多条ワイヤー５
１ａが若干（数ｍｍ）入ってくると終了する（図７に示
す状態）。この後、捨て板５７及び半導体インゴット６
０から多条ワイヤー５１ａを引き抜き、次にステージ部
５５からホルダ５８を引き抜く。そして、ウエハ（半導
体インゴット６０をスライスした個々のもの）に付着し
たスラリー５６ａを軽由等で落とした後、接着剤を剥が
すために専用の溶液に浸して、ウエハを捨て板５７から
剥離する。

【０００８】このように、従来技術１のマルチワイヤー
ソーは、スライス時、多条ワイヤー５１ａと半導体イン
ゴット６０を固定しているホルダ５８とは常に平行関係
となっている。そのため、角形（四角柱）インゴットを
スライスする場合、多条ワイヤー５１ａ（すなわち、ワ
イヤー５１）にかかる張力は、スライスの最初から最後
まで同じ値であり、半導体インゴット６０の径（幅）が
大きくなればその張力も半導体インゴット６０の径
（幅）に比例して大きくなる。また、丸形（円柱）イン
ゴットをスライスする場合、多条ワイヤー５１ａ（すな
わち、ワイヤー５１）にかかる張力は、スライスの最初
と最後が小さく、中程（直径付近）で最大となる。

【０００９】一方、ガイドローラ５２，５３，５４側を
一体的に揺動させ、多条ワイヤー５１ａの半導体インゴ
ット６０に対する入線において傾きを持たせるように構
成したマルチワイヤーソー（例えば、特公平６−３５１
０７号公報参照）も提供されている（これを従来技術２
のマルチワイヤーソーという）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
１のマルチワイヤーソーでは、角形（四角柱）インゴッ
トをスライスする場合、ワイヤー５１に最初から最後ま
で大きな張力がかかり、丸形（円柱）インゴットをスラ
イスする場合、中程（直径付近）でワイヤー５１に大き
な張力がかかるが、このような大きな張力がかかると、
ワイヤー５１が断線して半導体インゴット６０を破損し
てしまうといった問題があった。また、ワイヤー５１の
磨耗も激しく、スライスされるウエハ板厚にばらつきを
生じるといった問題もあった。

【００１１】また、従来技術２のマルチワイヤーソーで
は、揺動角度が高々±１０°程度であるため、ワイヤー
に対する負荷があまり変わらないといった問題があっ
た。また、重量物であるガイドローラ（ワークローラ）
側を動かす必要があることから、構造的に大掛かりにな
るとともに、ワイヤ−とワーク（半導体インゴット）と
の角度制御も難しいといった問題があった。

【００１２】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたもので、その目的は、ワイヤーにかかる負荷を
小さくすることで、ワイヤーの破損を防止するととも
に、スライス速度を速くすることを可能とし、かつウエ
ハ板厚のばらつきを小さくしたマルチワイヤーソーを提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載のマルチワイヤーソーは、所
定の間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の
外側に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回さ
れ、任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワ
イヤーに対してワークを装着したステージ部を前進させ
ることにより、多条ワイヤーによってワークを薄くスラ
イスするマルチワイヤーソーにおいて、ステージ部の前
進時、このステージ部を多条ワイヤーに対してスライス
方向に揺動させる揺動手段を備えた構成とする。すなわ
ち、ワークを前進させながらスライス方向に揺動させる
ことで、スライス時にかかるワイヤーへの負荷を減らす
ことが可能となる。

【００１４】また、本発明の請求項２記載のマルチワイ
ヤーソーは、請求項１記載のものにおいて、多条ワイヤ
ーがワークに接触する最大接触長を設定し、多条ワイヤ
ーによるワークへの実接触長が最大接触長となったと
き、実接触長が最大接触長を超えないように揺動手段を
制御してステージ部を揺動させるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明のマルチワイヤーソーを示
しており、正面から見た概略図である。

【００１７】図において、１はワイヤー、２，３，４は
ガイドローラ、５はステージ部、６はスラリーノズル、
６ａはスラリー、７は捨て板、８はホルダ、１０は半導
体インゴットであり、これらの構成は、図６に示した従
来のマルチワイヤーソーのものと同様であるので、ここ
では詳細な説明を省略する。

【００１８】本発明では、ステージ部５を多条ワイヤー
１ａに向けて矢符Ｘ方向に降下（前進）させる降下機構
部（図示省略）を設けている他に、ステージ部５を矢符
Ｘ方向と直交する矢符Ｙ方向（スライス方向）に揺動さ
せる揺動機構部（図示省略）を設けたものである。

【００１９】ステージ部５は、多条ワイヤー１ａの中心
垂直線Ｌ上であって、半導体インゴット１０の正面１０
ａの中心点Ｐを紙面に対して垂直方向に通る中心線を揺
動中心として、半円状に±４５°の範囲で揺動できるよ
うになっている。この揺動機構部により、ステージ部５
に固定された半導体インゴット１０は降下しながら多条
ワイヤー１ａに対する傾きを変えることができるように
なっている（図２ないし図４参照）。

【００２０】ここで、捨て板７は、半導体インゴット１
０の幅１００ｍｍよりも狭い７０ｍｍ幅、厚み１５ｍｍ
のガラス板で形成されている。

【００２１】次に、上記構成のマルチワイヤーソーによ
るスライスのプロセスを図５（ａ）〜（ｏ）を参照して
説明する。なお、各図（ａ）〜（ｏ）の下部に記載され
ている数値は、中心垂直線Ｌ１に対して反時計回りを正
の方向（＋Ｙ方向）とする揺動角度を示しており、半導
体インゴット１０の中心点Ｐとステージ部５の中心点Ｑ
とを結んだ線が中心垂直線Ｌと一致する場合を０°〔例
えば、同図（ｄ）〕としている。ただし、この図は模式
図であるので、実際にはもっと多数回の揺動を行ってい
る。

【００２２】また、スライス時の揺動制御は、多条ワイ
ヤー１ａが半導体インゴット１０に接触する最大接触長
ｔ１を予め設定（本実施形態では７０ｍｍとする。）
し、多条ワイヤー１ａによる半導体インゴット１０への
実際の接触長（実接触長）が最大接触長ｔ１（＝７０ｍ
ｍ）となったとき、実接触長が最大接触長ｔ１を超えな
いように揺動機構部を制御するものとする。

【００２３】スライスの開始時には、同図（ａ）に示す
ように、半導体インゴット１０を４５°に傾け、半導体
インゴット１０の先端角部１０ｂが多条ワイヤー１ａに
ほとんど接触するところまで、あらかじめ降下させてお
く。この状態で、スラリーノズル６，６から温度制御さ
れたスラリーを多条ワイヤー１ａに向けて噴射し、ガイ
ドローラ２，３，４に掛け回されたワイヤー１の回転を
開始する。そして、半導体インゴット１０の降下を開始
してスライスを開始する。

【００２４】この状態でスライスが始まると、多条ワイ
ヤー１ａは半導体インゴット１０の先端角部１０ｂのス
ライスを行うこととなり、多条ワイヤー１ａに対する負
荷はほとんどかからない。従って、従来のようなワイヤ
ー５１の入りが一定にならないことによる板厚のばらつ
き（この初期のワイヤー１の入り方によって、この後の
ワイヤー１の進行に重大な影響を与える。）に対する影
響が極めて少なくなる。また、ワイヤー１への負荷がか
からないので、いわゆるウエハのエッジ割れが無くなる
ものである。

【００２５】この状態でスライスを進行させ、半導体イ
ンゴット１０に対する多条ワイヤー１ａの接触長（実接
触長）が最大接触長ｔ１（＝７０ｍｍ）になるまで半導
体インゴット１０を降下（図中Ｘ方向：以下同じ）する
〔同図（ｂ）〕。

【００２６】そして、実接触長が最大接触長ｔ１に達す
ると、この後半導体インゴット１０を降下させながら、
半導体インゴット１０の傾斜角度を徐々に元に戻してい
き〔同図（ｃ）〕、角度０°〔同図（ｄ）〕からさらに
角度をマイナス側へと振っていく〔同図（ｅ）〕。そし
て、−４５°まで振れたあと〔同図（ｆ）〕は、また逆
に戻って（角度をプラス側へと振って）、半導体インゴ
ット１０の傾斜角度を徐々に元に戻していき、角度０°
〔同図（ｇ）〕からさらに角度をプラス側へと振ってい
く〔同図（ｈ），（ｉ）〕。

【００２７】このような同図（ａ）から同図（ｉ）まで
の揺動を１サイクルとして、このプロセスを多数回繰り
返しながらスライスを進行し〔同図（ｊ）〜（ｎ）〕、
最終的には同図（ｏ）の状態まで（すなわち、捨て板７
に多条ワイヤー１ａが数ｍｍ程度入り込む状態まで）ス
ライスを行って動作を終了する。

【００２８】これらの各サイクル〔同図（ａ）〜
（ｏ）〕において、半導体インゴット１０に対する多条
ワイヤー１ａの実接触長は、最大でも最大接触長ｔ１
（＝７０ｍｍ）とし、ワイヤー１に余計な負荷がかから
ないようにする。

【００２９】これらの制御は、図示は省略しているが中
央演算処理装置で行い、スライス初期の半導体インゴッ
ト１０の傾き、及び先端角部１０ｂの位置関係を初期値
として入力し、降下速度と揺動角度とを制御しながら、
スライスを進行する。

【００３０】具体的には、本実施形態で行った半導体イ
ンゴット（角形インゴット）１０のスライスの場合、半
導体インゴット１０の傾斜角度を当初４５°として降下
を開始し、スライスを進行させながら多条ワイヤー１ａ
の実接触長を自動的に計算し、その計算長が７０ｍｍと
なったとき、半導体インゴット１０の角度を徐々に戻し
て、−４５°まで角度を振っていく。降下速度は、基本
的には６５０μｍ／ｍｉｎの一定で行っている。

【００３１】本発明のマルチワイヤーソーは、このよう
な機構を持たせたことで、多条ワイヤー１ａの最大接触
長ｔ１は７０ｍｍとなり、従来の１００ｍｍに比べてワ
イヤー１にかかる張力が３０％減り、ワイヤー１への負
担が大幅に減っている。そのため、ワイヤー１の断線と
いった問題が減少するとともに、スライス速度も従来よ
り速くすることができる。具体的には、スライス速度を
従来の５００μｍ／ｍｉｎから６５０μｍ／ｍｉｎに速
度アップできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明のマルチワイヤーソーは、所定の
間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の外側
に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、
任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤ
ーに対してワークを装着したステージ部を前進させるこ
とにより、多条ワイヤーによってワークを薄くスライス
するマルチワイヤーソーにおいて、ステージ部の前進
時、このステージ部を多条ワイヤーに対してスライス方
向に揺動させる揺動手段を備えた構成とするとともに、
多条ワイヤーがワークに接触する最大接触長を設定し、
多条ワイヤーによるワークへの実接触長が最大接触長と
なったとき、実接触長が最大接触長を超えないように揺
動手段を制御するように構成したので、スライス時にワ
イヤーにかかる負荷を減らすことができる。その結果、
ワイヤーの断線による破損を防止でき、スライス速度の
速度アップが図れ、ウエハ板厚の面内ばらつきを減少さ
せることができるものである。また、ワークを取り付け
たステージ部を揺動させる構成としたので、ガイドロー
ラ側を揺動させる従来のものに比べて構造的に簡単化で
き、かつワイヤ−とワークとの角度制御も比較的簡単に
行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチワイヤーソーを正面から見た概
略図である。

【図２】本発明のマルチワイヤーソーの揺動動作を説明
するための図である。

【図３】本発明のマルチワイヤーソーの揺動動作を説明
するための図である。

【図４】本発明のマルチワイヤーソーの揺動動作を説明
するための図である。

【図５】（ａ）〜（ｏ）は本発明のマルチワイヤーソー
によるスライスのプロセスを説明するための図である。

【図６】従来のマルチワイヤーソーを正面から見た概略
図である。

【図７】従来のマルチワイヤーソーを正面から見た概略
図である。

【符号の説明】

１ ワイヤー １ａ 多条ワイヤー ２，３，４ ガイドローラ ５ ステージ部 １０ 半導体インゴット（ワーク）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔を存して配置された複数個の
   ガイドローラ群の外側に１本のワイヤーが一定の間隔で
   螺旋状に掛け回され、任意の２個のガイドローラ間に掛
   け渡された多条ワイヤーに対してワークを装着したステ
   ージ部を前進させることにより、前記多条ワイヤーによ
   って前記ワークを薄くスライスするマルチワイヤーソー
   において、 前記ステージ部の前進時、このステージ部を前記多条ワ
   イヤーに対してスライス方向に揺動させる揺動手段を備
   えたことを特徴とするマルチワイヤーソー。
2. 【請求項２】 前記多条ワイヤーが前記ワークに接触す
   る最大接触長を設定し、前記多条ワイヤーによる前記ワ
   ークへの実接触長が前記最大接触長となったとき、実接
   触長が最大接触長を超えないように前記揺動手段を制御
   して前記ステージ部を揺動させることを特徴とする請求
   項１記載のマルチワイヤーソー。