JPH10264143A

JPH10264143A - ワイヤソーおよびインゴット切断方法

Info

Publication number: JPH10264143A
Application number: JP9454197A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Matagawa; 敏又川; Makoto Funayama; 誠舟山; Tatsunobu Kobayashi; 達宜小林
Original assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Silicon Corp; Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-06
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JP3672146B2

Abstract

(57)【要約】【課題】切断時間が短縮され、かつ、切断されたウ
ェーハの表面平坦度が良好なワイヤソーおよびこれを用
いたインゴット切断方法を提供する。【解決手段】インゴット２９の切断時には、制御部１
５の揺動方向切換手段１５ａにより、常にワイヤ列１１
の走行方向が、インゴット２９の切断残部の頂上部２９
ａから麓部２９ｂへ向かう。これで非研削側の法面とワ
イヤ列１１の間に隙間Ｓができ、切断時には砥液供給装
置１２からワイヤ列１１上へ供給した砥液ａ１の余剰分
ａ１′が、頂上部２９ａで削られ隙間Ｓに残る。このた
め、次に非研削側の法面を削るとき、揺動手段１４で揺
動角度を変更したワイヤ列１１に、隙間Ｓ内の砥液ａ
１′が十分に付着するので、短時間でインゴット２９を
切断でき、ウェーハの表面平坦度も良好になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワイヤソーおよび
インゴット切断方法、詳しくは切断時間の短縮や、切断
されたウェーハの表面平坦度（ＴＴＶ：ＴｏｔａｌＴ
ｈｉｃｋｎｅｓｓＶａｒｉａｔｉｏｎ）が良好なワイヤ
ソーおよびこれを用いたインゴット切断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーは、ラッピングオイルに遊離
砥粒を混入したスラリー状の砥液を、走行するワイヤ列
にかけながら、このワイヤを単結晶シリコン棒などのイ
ンゴット（ワーク）に相対的に押し付けて、その砥粒の
研削作用により、ワークをウェーハに切断する装置であ
る。この場合、ワイヤ列は所定速度で走行しながら、一
定のサイクルで往復駆動されている。また、ワイヤとワ
ークとは、切断時、切断面を含む平面内でこのワーク中
心軸を中心として相対的に揺動させられている。ワイヤ
列による切断能力の向上には、砥液の供給方法も重要と
なる。これは、ワイヤ速度の上昇による切断能力の向上
に、ワイヤ速度に見合う砥液量の砥液を供給する必要が
あるからである。ワイヤ速度に見合った供給量を確保す
るには、砥液をワイヤ列に乗せて切断部位へ持ち込む方
法が有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のワイヤソーの揺動による切断方法によっては、以下
の課題が生じていた。すなわち、インゴットの切断作業
中において、ワイヤ列が一往復するときに削られる研削
量を細かく測定してみると、切断開始時、切断中期、切
断終了時でそれぞれ研削量にばらつきがあった。また、
これを原因として、切断時間が長くなるとともに、切断
されたウェーハの表面平坦度が悪くなることが判明し
た。そこで、発明者は鋭意研究を重ねた結果、インゴッ
ト切断中におけるワイヤ列の走行方向と、ワイヤ列の揺
動方向に何らかの因果関係があることを見出した。ま
た、本発明者らはその後の追跡研究により、従来のワイ
ヤソーでは、（１）インゴット切断時におけるワイヤ列
の走行方向とその揺動方向がばらばらである点、（２）
インゴットの切断縁が略円弧状である切断残部の頂上部
から麓部へ向かう際にはインゴットの研削量が大きく、
これと反対方向の場合にはインゴットの研削量が小さい
点を発見し、この発明を完成させた。

【０００４】

【発明の目的】そこで、この発明は、ワイヤソーによる
インゴット切断での切断時間を短縮するワイヤソーおよ
びインゴット切断方法を提供することを、その目的とし
ている。また、切断されたウェーハの平面平坦度が良好
なワイヤソーおよびインゴット切断方法を提供すること
を、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、砥液
を供給しながらワイヤ列を往復動させることにより、円
柱状のインゴットをその軸線に対して略垂直に切断する
ワイヤソーにおいて、上記インゴットの切断面内で、そ
のインゴットの略中心部を支点として、上記インゴット
および上記ワイヤ列を相対的に揺動させる揺動手段と、
上記インゴット切断時の上記ワイヤ列の走行方向を、常
時、上記インゴットの切断縁が略円弧状である切断残部
の頂上部から麓部へ方向づける揺動方向切換手段とを有
するワイヤソーである。

【０００６】なお、この発明が適用されるワイヤソーに
は品種の限定がなく、例えばインゴットをワイヤ列に押
接して切断するタイプでも、反対にワイヤ列をインゴッ
トに押接してい切断するタイプでもよい。また、ワイヤ
列の上側にインゴットが当接するタイプでも、ワイヤ列
の下側に押し当てられるタイプでもよい。ただし、後者
のワイヤ列の下側に押接されるタイプの方が、ワイヤ列
の上面に砥液を乗せて、良好にウェーハの切断溝内へ持
ち込める。また、砥液を供給する装置は、制御部により
砥液供給量が調整されるものでも、制御部とは別系統
（手動による弁開閉を含む）で制御されるものでもよ
い。

【０００７】請求項２の発明は、ワイヤ列に乗せて砥液
をインゴットの切断部付近に供給しながら、インゴット
の軸線と略垂直な切断面内でこのワイヤ列を往復動させ
るとともに、この切断面内で、インゴットの略中心部を
支点にして、ワイヤ列およびインゴットを相対的に揺動
させることにより、上記インゴットを多数枚のウェーハ
に切断するインゴット切断方法であって、インゴット切
断時の上記ワイヤ列の走行方向を、常時、上記インゴッ
トの切断縁が略円弧状である切断残部の頂上部から麓部
へ向かう方向としたインゴット切断方法である。

【０００８】

【作用】請求項１および請求項２に記載のワイヤソーお
よびインゴット切断方法では、インゴットの切断縁を略
円弧状としてワイヤ列によりインゴットを切断する際、
ワイヤ列の走行方向を、常に、略円弧状の切断残部の頂
上部から麓部へ向かうように制御する。このため、ワイ
ヤ列を一方向へ傾けて往復動させるインゴット切断中に
は、必ず、切断残部の非研削側の法面とワイヤ列との間
に、ほぼ揺動角に等しい隙間ができる。

【０００９】インゴット切断時には、ワイヤ列に乗った
砥液の余剰分が、ハツリ作用により切断残部の頂上部で
削り取られて、この隙間に残る。これにより、その後、
ワイヤ列を他方向へ傾けて、切断残部の非研削側の法面
を削る際に、揺動角度を変更したワイヤ列の法面当接部
分に、この隙間内の砥液が十分に付着する。したがっ
て、ワイヤ列の一往復当たりの研削量が良好な状態で安
定し、切断時間が短縮されるとともに、切断されたウェ
ーハも表面平坦度が良好になる。要するに、この発明で
は、ワイヤをインゴットに対して相対的に揺動させて切
断する際、ワイヤの走行方向の進入側ではインゴット切
断面との間に所定の空隙を保持し、ワイヤ走行方向の退
出側ではその切断面とワイヤが摺接して研削・切断を行
うものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
参照して説明する。図１はこの発明の一実施例に係るワ
イヤソーを示す模式図、図２はワイヤ列によりインゴッ
トを切断している状態を示す要部要部拡大断面図であ
る。図１において、１０はワイヤソーであり、このワイ
ヤソー１０は、多数本のワイヤからなるワイヤ列１１へ
砥液ａを供給する砥液供給装置１２と、ワイヤ列１１を
往復動させる往復動手段１３と、ワイヤ列１１を揺動さ
せる揺動手段１４と、これらを制御する制御部１５とを
備えている。

【００１１】砥液供給装置１２は、内蔵するスラリーポ
ンプにより圧送された砥液ａを、一対の砥液ノズル１６
を介して、ワイヤ列１１上に吐出して乗せる。往復動手
段１３は、主に、駆動部となるワイヤ供給回収用モータ
１７と、第１のワイヤリール１８と、第２のワイヤリー
ル１９と、それぞれ外周面に多数条のワイヤ溝が刻設さ
れた２本の溝ローラ２０と、大小のウエイト２１、２２
とを有している。

【００１２】第１、第２のワイヤリール１８、１９と２
本の溝ローラ２０は、図示のように、多数個のガイドロ
ーラを介して、長尺なワイヤ列１１により連結されてい
る。ワイヤ供給回収用モータ１７の出力軸には、駆動用
リール２３が固着されている。ワイヤ供給回収用モータ
１７により駆動用リール２３を右または左へ回転すると
（以下、図１にて時計回り方向への回転を右とする）、
動力伝達ベルト２４を介して、第１、第２のワイヤリー
ル１８、１９が回転して、ワイヤ列１１が導出された
り、巻き取られたりする。

【００１３】揺動手段１４は、一対の溝ローラ２０の端
部が軸着されて、外周部にプーリが形成された揺動円板
２５と、駆動部となる揺動用モータ２６と、を有してい
る。揺動用モータ２６によりその出力軸に固着された駆
動用プーリ２７を回転すると、タイミングベルト２８を
介して、その回転力が揺動円板２５へ伝達され、これに
より揺動円板２５が右または左へ所定角度だけ揺動す
る。揺動円板２５は、その中心軸を中心として円板表面
を含む平面内で図１にて時計回り方向または反時計回り
方向に所定角度範囲で揺動する。このときの揺動角αは
２°に設定したが（図２も参照）、もちろんこれに限定
する必要はない。なお、図３に別タイプの揺動手段を開
示している。

【００１４】図３は、この発明における上記ワイヤソー
１０とは別形態の揺動手段の模式図であり、同図におい
て、４０は別タイプの揺動手段１４Ａである。この揺動
手段１４Ａは、揺動円板２５の中心軸を中心にして、３
本の溝ローラ２０を正三角形に配置したものである。そ
の制御は、揺動手段１４の場合と同様である。すなわ
ち、揺動用モータ２６により揺動円板２５を揺動させる
ことで、３本の溝ローラ２０に架けられたワイヤ列１１
が、右または左へ揺動角αだけ揺動する。次いで、図１
を参照しながら制御部１５を詳細に説明する。

【００１５】制御部１５は、主に、砥液供給装置１２の
ワイヤ列１１への供給量と、往復動手段１３によるワイ
ヤ列１１の往復動速度と、揺動手段１４によるワイヤ列
１１の揺動角度とを制御する。しかも、制御部１５に
は、インゴット２９切断時のワイヤ列１１の走行方向
を、常時、インゴット２９の切断縁が円弧状である切断
残部の頂上部２９ａから麓部２９ｂ（図２参照）へ方向
づける揺動方向切換手段１５ａが組み込まれている。図
１、図２において、３０はインゴット２９を固定するカ
ーボンベッドである。

【００１６】次に、この発明の一実施例に係るワイヤソ
ー１０を用いたインゴット切断方法を説明する。図４
（ａ）はインゴットの切断残部の一方の法面側を切断し
ている状態を示す要部拡大断面図である。図４（ｂ）は
インゴットの切断残部の他方の法面側を切断している状
態を示す要部拡大断面図である。図５は、間とワイヤ列
のワイヤ線速との関係を示すグラフである。図６は、時
間と、ワイヤ列の揺動角度との関係を示すグラフであ
る。

【００１７】予め、インゴット２９切断時のワイヤ列１
１の走行方向を、インゴット２９の切断縁が円弧状であ
る切断残部の頂上部２９ａから麓部２９ｂにセットして
おく。図１に示すように、ワイヤ供給回収用モータ１７
により第１、第２のワイヤリール１８、１９を回転する
ことで、両リール１８、１９からワイヤ列１１が導入さ
れたり、巻き取られたりする。これにより、ワイヤ列１
１が２分間毎に３００ｍ／ｍｉｎの速度で右または左へ
走行する（図５のグラフ参照）。

【００１８】しかも、制御部１５の揺動方向切換手段１
５により、走行方向の切り換えに同期して、揺動用モー
タ２６により揺動円板２５を対応する方向へ回転するの
で、対向配置された一対の溝ローラ２０が、角度α（２
°）だけ反対方向へ同時回動することにより、揺動方向
が切り換わる（図５、図６のグラフ参照）。インゴット
２９は、砥液供給装置１２からワイヤ列１１上に供給さ
れた砥液ａを間において、走行中のワイヤ列１１に当接
されることにより、徐々に切断される。以下、図４を参
照して、インゴット２９の切断状況をさらに詳細に説明
する。

【００１９】インゴット２９の切断時においては、前述
したように走行方向の切り換えに同期して、溝ローラ２
０の傾斜方向を反転させることにより、ワイヤ列１１の
走行方向は、常に、インゴット２９の切断残部の頂上部
２９ａから麓部２９ｂへ向かうように制御される。これ
により、図４に示すように、ワイヤ列１１を一方向へ傾
けて往復動させるインゴット２９の切断中においては、
必ず、切断残部の非研削側の法面とワイヤ列１１の間
に、ほぼ揺動角に等しい隙間Ｓができる。

【００２０】図４（ａ）において、インゴット２９の切
断時には、同図右側の砥液ノズル１６からワイヤ列１１
へ砥液ａ１が供給される。その後、砥液ａ１の余剰分ａ
１′がハツリ作用により切断残部の頂上部２９ａで削り
取られ、この隙間Ｓに残る。このため、その後、図４
（ｂ）に示すように、ワイヤ列１１を反対側へ傾けて、
切断残部の非研削側の法面を削る際に、揺動手段１４の
揺動用モータ２６により揺動角度を変更したワイヤ列１
１の法面当接部分に、この隙間Ｓ内の砥液ａ１′を十分
に付着できる。したがって、ワイヤ列１１の一往復当た
りの研削量は良好な状態で安定し、この結果、短時間で
インゴット２９が切断でき、しかも切断されたウェーハ
も表面平坦度が良好になって、良品のウェーハが得られ
る。

【００２１】なお、図４（ｂ）中、ａ２は揺動方向切り
換え後、同図左側の砥液ノズル１６から吐出された砥液
であり、またａ２′はこの砥液ａ２の余剰分である。こ
の発明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を
逸脱しない範囲での設計変更などがあってもこの発明に
含まれる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、インゴット切断時のワイヤ列の走行方向を、常
に、切断残部の頂上部から麓部へ向かうようにしたの
で、ワイヤ列に乗った砥液の余剰分は、研削する度に切
断残部の非研削側の法面とワイヤ列の隙間に溜まる。し
たがって、その後、非研削側の法面を削る際には、ワイ
ヤ列に隙間内の砥液が十分に付着し、この結果、ワイヤ
列の一往復当たりの研削量が大きな値で安定し、切断時
間を短縮できるとともに、切断されたウェーハの表面平
坦度も小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るワイヤソーを示す模
式図である。

【図２】この発明の一実施例に係るワイヤ列によりイン
ゴットを切断している状態を示す要部拡大断面図であ
る。

【図３】この発明における別形態の揺動手段の模式図で
ある。

【図４】（ａ）はこの発明の一実施例に係るインゴット
の切断残部の一方の法面側を切断している状態を示す要
部拡大断面図である。（ｂ）この発明の一実施例に係るインゴットの切断残部
の他方の法面側を切断している状態を示す要部拡大断面
図である。

【図５】この発明の一実施例に係るワイヤソーでの切断
における時間とワイヤ列のワイヤ線速との関係を示すグ
ラフである。

【図６】この発明の一実施例に係るワイヤソーでの切断
における時間とワイヤ列の揺動角度との関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１０ワイヤソー、１１ワイヤ列、１２砥液供給装置、１３往復動手段、１４、１４Ａ揺動手段、１５制御部、１５ａ揺動方向切換手段、２９インゴット、ａ砥液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林達宜東京都千代田区大手町１丁目５番１号三菱マテリアルシリコン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥液を供給しながらワイヤ列を往復動さ
せることにより、円柱状のインゴットをその軸線に対し
て略垂直に切断するワイヤソーにおいて、上記インゴットの切断面内で、そのインゴットの略中心
部を支点として、上記インゴットおよび上記ワイヤ列を
相対的に揺動させる揺動手段と、上記インゴット切断時の上記ワイヤ列の走行方向を、常
時、上記インゴットの切断縁が略円弧状である切断残部
の頂上部から麓部へ方向づける揺動方向切換手段とを有
するワイヤソー。
【請求項２】ワイヤ列に乗せて砥液をインゴットの切
断部付近に供給しながら、インゴットの軸線と略垂直な
切断面内でこのワイヤ列を往復動させるとともに、この
切断面内で、インゴットの略中心部を支点にして、ワイ
ヤ列およびインゴットを相対的に揺動させることによ
り、上記インゴットを多数枚のウェーハに切断するイン
ゴット切断方法であって、インゴット切断時の上記ワイヤ列の走行方向を、常時、
上記インゴットの切断縁が略円弧状である切断残部の頂
上部から麓部へ向かう方向としたインゴット切断方法。