JPH11114799A - 切断方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インゴットなどの棒状の被加工物を薄板に切
断した際のこの薄板の平坦度精度を向上させる。 【解決手段】 ワイヤ２を走行させかつ回転してワイヤ
２の走行を案内する円筒形のワイヤガイド３と、インゴ
ット１と走行中のワイヤ２とが接触して相互に加圧する
ようにインゴット１を上下移動させるテーブル５と、研
磨材６をワイヤ２に対して吐出する固定式ノズル１１
と、インゴット１の近傍に設置されかつ切断中のワイヤ
２の張力を検出する歪ゲージ７ａを備えた張力検出ロー
ラ７と、歪ゲージ７ａによる張力検出結果に基づいて切
断中のワイヤ２の張力を調整する制御部８と、制御部８
により制御されてインゴット１の近傍のワイヤ２に張力
を与える加圧ローラ１２とからなり、前記張力検出結果
に基づいて制御部８により切断中のワイヤ２の張力を最
適に制御してインゴット１を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
おいて、特に、インゴットをウェハ状に切断する際の平
坦度精度を向上させる切断方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】半導体製造工程において、引き上げによっ
て形成したインゴット（被加工物）をウェハ（薄板）状
に切断する代表的な方法として、円形ブレード内周に電
着されたダイヤモンドを用いて切断する内周刃方法と、
張力をかけた細いワイヤを走行させ、そこに砥粒を含む
研磨材（加工液）を塗布して切断するワイヤソー方法と
が知られている。

【０００４】前記ワイヤソー方法においては、ワイヤソ
ーと呼ばれる切断装置が用いられる。このワイヤソーで
は、ワイヤ走行手段である円筒形のワイヤガイドに細い
ワイヤが２４０〜２５０周程度巻き付けられ、その１本
１本のワイヤによってインゴットをウェハ状に切り出し
ている。

【０００５】なお、ワイヤソーにおいては、インゴット
の近傍では、特に、切断中のワイヤの張力は制御されて
おらず、ワイヤガイドの入口側と出口側とで張力の調整
を行っている。つまり、インゴットの実際の切断箇所で
は、ワイヤの張力は制御されていない。

【０００６】また、前記ワイヤソーは、ワイヤに研磨材
を供給するノズルとして固定式ノズルだけを有してい
る。

【０００７】ここで、インゴットは棒状であるため、切
断面の形状は円形を成す。したがって、インゴットをワ
イヤソーによってウェハ状に切断する際、切断面におけ
る切断位置によって径方向の切断長が異なる。

【０００８】そこで、ワイヤソーにおいては、インゴッ
トの最大直径部を避けた両側の位置に研磨材を吐出する
固定式ノズルが設けられており、この固定式ノズルから
ワイヤに砥粒を含む研磨材を塗布している。

【０００９】また、このワイヤソーは、切断位置によっ
てインゴットの送り速度やワイヤの走行速度を変化させ
る機能を有している。

【００１０】なお、インゴットを切断するワイヤソーに
ついては、例えば、株式会社工業調査会、１９９３年１
１月２０日発行、「超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブッ
ク＜１９９４年版＞、電子材料１１月号別冊（１９９３
年別冊）」、３３頁に記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術のワイヤソーでは、インゴットの切断箇所近傍におけ
る切断中のワイヤの張力は制御されていないため、切断
時の抵抗変動によって張力も変動する。

【００１２】その結果、インゴットをウェハに切断した
際の平坦度精度が悪化することが問題とされる。

【００１３】また、前記ワイヤソーは、インゴットの径
方向の切断位置に応じて適切な量の研磨材をインゴット
に供給する機構を有していない。

【００１４】つまり、固定式ノズルの使用においては、
インゴットの径方向の端部（切断開始及び終了位置）
と、中央部（切断中間付近）とでは、実際に切断に寄与
する研磨材の量に変化を生じており、したがって、切断
長に対して研磨材の量が少なすぎると切断抵抗が増大し
て平坦度精度が悪化し、また、研磨材の量が多すぎると
必要以上に研磨が進行して少ない場合と同様に平坦度精
度が悪化するという問題が起こる。

【００１５】また、インゴット切断後、インゴットを上
昇させてワイヤとインゴットとを分離させる際に、研磨
材が乾燥し、これにより、研磨材がウェハとワイヤとに
固着することがある。

【００１６】その結果、インゴットを持ち上げた際に、
隣接するウェハ間にワイヤが引っ掛かり、ウェハとワイ
ヤとが分離できないことがある。

【００１７】これにより、インゴットとウェハとを分離
しようとすると、ワイヤが切れるなどの問題が発生す
る。

【００１８】本発明の目的は、インゴットなどの棒状の
被加工物を薄板に切断した際のこの薄板の平坦度精度を
向上させる切断方法および装置を提供することにある。

【００１９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２１】すなわち、本発明の切断方法は、細いワイ
ヤを用いて棒状の被加工物を切断するものであり、前記
ワイヤを走行させる工程と、砥粒を含む研磨材を前記ワ
イヤまたは前記被加工物もしくはその両者に供給して前
記被加工物の切断箇所に前記研磨材を供給する工程と、
前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
一方もしくは両者を移動させて前記被加工物を切断する
工程と、切断中の前記被加工物の近傍の前記ワイヤの張
力を検出し、この張力検出結果に基づいて切断中の前記
ワイヤの張力を制御する工程とを有し、切断中の前記ワ
イヤの張力を制御して前記被加工物を切断することによ
り、前記被加工物から薄板を製造するものである。

【００２２】これにより、切断時のワイヤへの抵抗の変
動に応じて被加工物の近傍の切断中のワイヤの張力を調
整できる。

【００２３】その結果、ワイヤの張力の変動による切断
後の薄板の平坦度精度の悪化を防止でき、これにより、
切断後の薄板の平坦度精度の向上を図ることができる。

【００２４】なお、本発明の切断方法は、前記ワイヤを
走行させる工程と、砥粒を含む研磨材を収容した研磨材
供給槽から前記研磨材をオーバーフローさせ、前記研磨
材の液面を前記ワイヤより上昇させて前記ワイヤまたは
前記被加工物もしくはその両者に前記研磨材を供給する
ことにより、前記被加工物の切断箇所に前記研磨材を供
給する工程と、前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが
接触して相互に加圧するように前記被加工物と前記ワイ
ヤのうち何れか一方もしくは両者を移動させて前記被加
工物を切断する工程とを有し、前記研磨材供給槽から前
記研磨材をオーバーフローさせて前記研磨材中に前記被
加工物の切断箇所を浸した状態で前記被加工物を切断し
て薄板を製造するものである。

【００２５】また、本発明の切断装置は、細いワイヤを
用いて棒状の被加工物の切断を行うものであり、前記ワ
イヤを走行させるワイヤ走行手段と、前記被加工物を保
持する被加工物保持手段と、前記被加工物と走行中の前
記ワイヤとが接触して相互に加圧するように前記被加工
物と前記ワイヤのうち何れか一方もしくは両者を移動さ
せる移動手段と、砥粒を含む研磨材を前記ワイヤまたは
前記被加工物もしくはその両者に対して供給する研磨材
供給手段と、前記被加工物の近傍に設置されかつ切断中
の前記ワイヤの張力を検出する張力検出手段と、前記張
力検出手段による張力検出結果に基づいて切断中の前記
ワイヤの張力を調整する制御部と、前記制御部により制
御されて前記被加工物の近傍の切断中の前記ワイヤに張
力を与える張力付与手段とを有するものである。

【００２６】さらに、本発明の切断装置は、細いワイヤ
を用いて棒状の被加工物の切断を行うものであり、前記
ワイヤを走行させるワイヤ走行手段と、前記被加工物を
保持する被加工物保持手段と、前記被加工物と走行中の
前記ワイヤとが接触して相互に加圧するように前記被加
工物と前記ワイヤのうち何れか一方もしくは両者を移動
させる移動手段と、砥粒を含む研磨材を収容しかつ前記
研磨材の液面が前記ワイヤより上昇するように前記研磨
材をオーバーフローさせて前記ワイヤまたは前記被加工
物もしくはその両者に前記研磨材を供給する研磨材供給
槽とを有し、前記研磨材供給槽から前記研磨材をオーバ
ーフローさせて前記研磨材中に前記被加工物の切断箇所
を浸した状態で前記被加工物の切断を行うものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２８】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１による切断装置（ワイヤソー）の構造の一例を示す
構成概念図、図２は図１に示すワイヤソーの要部の構造
の一例を示す要部斜視図、図３は本発明の実施の形態１
の切断装置における張力検出手段と張力付与手段の構造
の一例を示す要部構成概念図である。

【００２９】本実施の形態１の切断装置は、ワイヤソー
と呼ばれるものであり、半導体製造工程において、引き
上げによって形成したシリコンからなる棒状のインゴッ
ト１（被加工物）をウェハ（薄板）状に切断するもので
あり、張力（テンション）をかけた細いワイヤ２を走行
させて、そこに砥粒を含む研磨材６（加工液）を塗布し
て切断を行うものである。

【００３０】前記ワイヤソーの構成について説明する
と、ワイヤ２を走行させかつ回転してワイヤ２の走行を
案内するとともにワイヤ２に張力を掛ける円筒形のワイ
ヤガイド３（ワイヤ走行手段）と、インゴット１を保持
する被加工物保持手段であるインゴット保持手段４（ビ
ームともいう）と、インゴット１と走行中のワイヤ２と
が接触して相互に加圧するようにインゴット保持手段４
を介してインゴット１を上下移動させるテーブル５（移
動手段）と、砥粒を含む研磨材６をワイヤ２に対して吐
出して供給する固定式ノズル１１（研磨材供給手段）
と、インゴット１の近傍に設置されかつ切断中のワイヤ
２の張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段
による張力検出結果に基づいて切断中のワイヤ２の張力
を調整する制御部８と、制御部８により制御されてイン
ゴット１の近傍の切断中のワイヤ２に張力を与える張力
付与手段とから構成される。

【００３１】さらに、図３に示すように、本実施の形態
１のワイヤソーでは、前記張力検出手段が、ワイヤ２の
走行を案内する張力検出ローラ７に設けられた歪ゲージ
７ａであり、かつ、前記張力付与手段が、ワイヤ２の走
行を案内しかつワイヤ２への加圧が可変自在に設置され
た加圧ローラ１２である。

【００３２】すなわち、本実施の形態１のワイヤソー
は、切断中のインゴット１の近傍のワイヤ２の張力を張
力検出ローラ７が有する歪ゲージ７ａによって検出し、
この張力検出結果に基づいて制御部８により加圧ローラ
１２を移動させ、これにより、加圧ローラ１２からの加
圧の大きさを調整しながら切断中のワイヤ２の張力を制
御するものであり、その結果、ワイヤ２の張力を最適に
制御してインゴット１を切断し、インゴット１から高い
平坦度精度の薄板すなわちウェハを製造するものであ
る。

【００３３】なお、図３において、インゴット１の近傍
のワイヤ２の張力を大きくする際には、制御部８により
加圧ローラ１２を向かって右方向に所定距離移動させ
る。

【００３４】これにより、ワイヤ２は加圧ローラ１２に
よって押圧され、その結果、ワイヤ２の張力（テンショ
ン）は、大きくなる。

【００３５】一方、インゴット１の近傍のワイヤ２の張
力を小さくする際には、制御部８により加圧ローラ１２
を向かって左方向に所定距離移動させる。

【００３６】これにより、加圧ローラ１２はワイヤ２か
ら離れる方向に移動するため、加圧ローラ１２からワイ
ヤ２が受ける圧力が減り、その結果、ワイヤ２の張力
（テンション）は、小さくなる。

【００３７】なお、本実施の形態１においては、インゴ
ット１を下降（移動）させて、インゴット１とワイヤ２
とが相互に加圧する場合を説明するが、インゴット１を
固定として、ワイヤ２を移動（上昇もしくは下降）させ
てもよく、さらに、インゴット１とワイヤ２とが加圧し
あうように両者を移動させてもよい。

【００３８】また、本実施の形態１のワイヤソーで用い
る研磨材６は、砥粒を含む加工液であり、例えば、鉱物
油中に砥粒としてＳｉＣを含ませたものである。

【００３９】さらに、ワイヤ２は、例えば、ピアノ線な
どのばね鋼材に亜鉛と銅のメッキ処理を行ったものであ
る。

【００４０】前記ワイヤソーの主要部は、図１に示すよ
うに、大きく分けて、インゴット１の切断が行われる切
断室９と、ワイヤ２の送り出しおよび巻取りが行われる
ワイヤ室１０とに分けられる。

【００４１】ここで、ワイヤ室１０内には、ワイヤ２の
送り出しおよび巻き取りを行うワイヤリール１０ａと巻
き取りボビン１０ｂ、ワイヤ２の走行中の上下動を案内
するロングローラ１０ｃ、ワイヤ２が均等に巻き取られ
るようにワイヤ２の走行を上下に振り分けるトラバーサ
１０ｄ，１０ｅ、ワイヤ２に掛かるテンションの強弱を
調節する可動式のテンションコントローラ１０ｆ，１０
ｇ、ワイヤ２のテンションを検知可能なセンサ（例え
ば、図３に示す歪ゲージ７ａ）が組み込まれたテンショ
ンセンシングプーリ１０ｈ，１０ｉ、ワイヤ２の走行を
案内する複数のプーリ１０ｊなどが設けられている。

【００４２】したがって、本実施の形態１のワイヤソー
は、インゴット１の近傍、すなわちワイヤガイド３に巻
き取られたワイヤ２の切断中の張力を張力検出ローラ７
と加圧ローラ１２とによって調整する機能と、ワイヤガ
イド３への入口側と出口側においてテンションコントロ
ーラ１０ｆ，１０ｇによりワイヤ２の張力を調整する
（この場合は、ワイヤ２の走行前に調整する）機能とを
有している。

【００４３】なお、ワイヤガイド３への前記入口側と前
記出口側は、ワイヤ２を順送りする際と逆送りする際と
で反対になるため、ワイヤガイド３に対して何れの側も
入口側もしくは出口側になり得る。

【００４４】また、本実施の形態１のワイヤソーには、
図２に示すように、研磨材６をワイヤ２に対して吐出し
て供給する横形の固定式ノズル１１がインゴット１の両
側に設置されている。さらに、その固定式ノズル１１に
は、研磨材６を吐出させるためのスリット状の細長い孔
がワイヤ２に向けた方向にそれぞれに設けられている。

【００４５】これにより、固定式ノズル１１においてワ
イヤ２に向けて研磨材６を吐出させた際には、この研磨
材６は、図２に示すようにカーテン状（層状）に吐出さ
れる。

【００４６】ただし、固定式ノズル１１に設けられる研
磨材吐出用の孔形状は、スリット状の細長い孔に限定さ
れるものではなく、例えば、ワイヤ２に向けて細かい小
孔が複数設けられていてもよい。

【００４７】なお、固定式ノズル１１からワイヤ２に向
けて吐出された研磨材６はワイヤ２に付着した後、その
状態でワイヤ２によって切断位置まで送られ、インゴッ
ト１の切断に至る。

【００４８】また、図３に示すビームとも呼ばれるイン
ゴット保持手段４は、例えば、ポリ系樹脂によって形成
され、切断を行う際には、インゴット１はエポキシ系の
接着剤などによってインゴット保持手段４に固定され
る。

【００４９】これにより、インゴット保持手段４は切断
時にインゴット１を保持するとともに、切断後のインゴ
ット１がウェハ毎にばらけないように切断後もインゴッ
ト１を保持するものである。

【００５０】また、本実施の形態１のワイヤソーには、
４つの円筒形のワイヤガイド３が設置されており、４つ
のワイヤガイド３のうち、例えば、下側に設置された２
つのワイヤガイド３がモータ駆動による回転式のもの
で、この下側の２つのワイヤガイド３の駆動によってワ
イヤ２を所定方向（順送りまたは逆送り）に走行させ
る。

【００５１】これに対し、切断時のテンションが掛かる
上側の２つのワイヤガイド３は、フリーに回転すること
ができるように取り付けられている。

【００５２】さらに、ワイヤガイド３は、例えば、基材
がステンレス鋼によって形成され、その表面がポリウレ
タンなどによって形成されている。

【００５３】また、表面のポリウレタンには、一本一本
のワイヤ２を案内するワイヤ２よりも少し幅広の溝が形
成されている。例えば、長さが２８０ｍｍの１本のイン
ゴット１から２５０枚のウェハを形成する際には、それ
ぞれのワイヤガイド３に、少なくとも２５１個の前記溝
が等間隔で形成されていなければならない。

【００５４】この場合、例えば、厚さ８５０μｍのウェ
ハを形成できる。

【００５５】なお、切断中、ワイヤ２は、順送りと逆送
りとが複数回繰り返される。

【００５６】すなわち、所定の送り速度（例えば、１０
ｍ／秒程度）で、所定長さ（例えば、３００ｍ程度）順
送りされ、その後、同じ送り速度で、所定長さ（例え
ば、２００ｍ程度）逆送りされ、この順送りと逆送りと
を所定時間（例えば、両者で１分程度）ずつ複数回繰り
返してインゴット１を切断していく。

【００５７】次に、図１〜図３を用いて、本実施の形態
１の切断方法について説明する。

【００５８】本実施の形態１の切断方法は、図１に示す
ワイヤソーを用いたインゴット１の切断方法である。

【００５９】まず、インゴット１をエポキシ系の接着剤
などによってインゴット保持手段４に固定し、さらに、
テーブル５の下部にこのインゴット保持手段４を取り付
ける。

【００６０】これにより、インゴット１が所定の位置に
セットされる。

【００６１】その後、４つのワイヤガイド３のうち、モ
ータ駆動を有する下側の２つのワイヤガイド３を駆動さ
せ、ワイヤ２を所定の送り速度（例えば、１０ｍ／秒）
でかつ所定の方向（例えば、図３における時計方向であ
り、ここでは、この時計方向を順送り方向とし、かつ、
その反対の反時計方向を逆送り方向とする）に走行させ
る。

【００６２】また、これと同時に、インゴット１の両側
に配置された固定式ノズル１１から、所定量の研磨材６
をワイヤ２に向けて吐出し、ワイヤ２に研磨材６を付着
させる。

【００６３】さらに、テーブル５を所定の送り速度で下
降（移動）させ、インゴット１と走行中のワイヤ２との
接触を開始する。

【００６４】この際、研磨材６はワイヤ２に付着した状
態で、インゴット１の切断箇所１６まで運ばれる。つま
り、ワイヤ２によって搬送された研磨材６をインゴット
１の切断箇所１６に供給する。

【００６５】続いて、インゴット１と走行中のワイヤ２
とが接触した後、相互に加圧するようにインゴット１を
所定の送り速度で下降させていく。これにより、インゴ
ット１の切断を進行させる。

【００６６】ここで、本実施の形態１のワイヤソーにお
いては、切断中のインゴット１の近傍のワイヤ２の張
力、すなわち、ワイヤガイド３に巻き取られたワイヤ２
の張力を張力検出ローラ７の歪ゲージ７ａによって検出
する（定期的もしくは常時検出する）。

【００６７】さらに、歪ゲージ７ａの張力検出結果の情
報を制御部８に送り、この情報に基づき、制御部８によ
って加圧ローラ１２を移動させる。

【００６８】つまり、切断中のワイヤ２の張力が所定値
より大きくなった場合、制御部８によって加圧ローラ１
２をワイヤ２から離れる方向に（図３において向かって
左方向）移動させる。

【００６９】これにより、加圧ローラ１２からワイヤ２
が受ける圧力が減り、その結果、ワイヤ２の張力は、小
さくなる。

【００７０】また、切断中のワイヤ２の張力が所定値よ
り小さくなった場合、制御部８によって加圧ローラ１２
をワイヤ２に押し当てる方向（図３において向かって右
方向）に移動させる。

【００７１】これにより、ワイヤ２の張力が増える。

【００７２】したがって、制御部８によって加圧ローラ
１２からのワイヤ２への圧力の大きさを調整しながら切
断中のワイヤ２の張力を制御し、その結果、ワイヤ２の
張力を最適に制御してインゴット１を切断する。

【００７３】なお、切断が進行して、インゴット１の中
央付近を切断する際には、インゴット１の端部を切断す
る場合より、切断面積が広いため、切断抵抗が増加す
る。

【００７４】しかし、制御部８によって、加圧ローラ１
２がワイヤ２に掛ける圧力の大きさを調整することによ
り、切断抵抗の大きさに係わらずワイヤ２の張力を最適
に制御でき、これにより、インゴット１から高い平坦度
精度の薄板すなわちウェハを製造する。

【００７５】なお、この状態で、所定長さ（例えば、３
００ｍ程度）のワイヤ２を順送りした後、次に、ワイヤ
２の送り方向を逆方向に変える。

【００７６】つまり、ワイヤ２の送り速度を、同じ送り
速度とし、かつ所定長さ（例えば、２００ｍ程度）逆送
りさせる。

【００７７】この順送りと逆送りとを所定時間（例え
ば、両者で１分程度）ずつ複数回繰り返してインゴット
１を切断していく。

【００７８】その結果、インゴット１を切断して薄板す
なわちウェハを製造できる。

【００７９】本実施の形態１の切断方法および装置によ
れば、以下のような作用効果が得られる。

【００８０】すなわち、切断中のインゴット１の近傍の
ワイヤ２の張力を検出し、この張力検出結果に基づいて
切断中のワイヤ２の張力を制御してインゴット１を切断
することにより、切断時のワイヤ２への抵抗の変動に応
じてインゴット１の近傍の切断中のワイヤ２の張力を調
整できる。

【００８１】これにより、ワイヤ２の張力の変動による
切断後のウェハ（薄板）の平坦度精度の悪化を防止でき
る。

【００８２】したがって、切断後の前記ウェハの平坦度
精度の向上を図ることができる。

【００８３】さらに、前記ウェハの平坦度精度の向上を
図ることができるため、このウェハを用いて製造する半
導体チップまたは半導体装置の歩留りを向上できる。

【００８４】また、切断中のインゴット１の近傍のワイ
ヤ２の張力を制御するため、ワイヤガイド３に加わる張
力がほぼ一定となり、これにより、ワイヤガイド３の遍
摩耗を防止することができる。

【００８５】その結果、ワイヤガイド３の長寿命化を図
ることができる。

【００８６】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２の切断装置（ワイヤソー）における張力検出手段と
張力付与手段の構造の一例を示す要部構成概念図であ
る。

【００８７】本実施の形態２の切断装置は、棒状のイン
ゴット１をウェハ状に切断するワイヤソーと呼ばれるも
のであり、実施の形態１のワイヤソーとほぼ同じ構造を
有するものであるが、実施の形態１のワイヤソーに対し
ての変更箇所は、ワイヤソーにおける張力検出手段が、
ワイヤガイド３に設けられた歪ゲージ７ａであるととも
に、張力付与手段が、２つのワイヤガイド３の設置距離
を可変自在に設置された直線ガイド部材１３である。

【００８８】すなわち、本実施の形態２のワイヤソー
は、切断中のインゴット１の近傍のワイヤ２の張力をワ
イヤガイド３に設けられた歪ゲージ７ａによって検出
し、この張力検出結果に基づいて制御部８により、直線
ガイド部材１３上でこれに支持された２つのワイヤガイ
ド３の設置距離（軸間距離）を可変するものである。

【００８９】ここで、直線ガイド部材１３は、リニアガ
イドとも呼ばれ、隣接する２つのワイヤガイド３を回転
かつ水平移動自在に支持するガイド部材である。したが
って、制御部８からの制御により、直線ガイド部材１３
上で２つのワイヤガイド３の設置距離（軸間距離）を自
在に可変できる。

【００９０】なお、本実施の形態２では、４つのワイヤ
ガイド３のうち、図４に示すように、上方の２つのワイ
ヤガイド３が直線ガイド部材１３によって支持されてい
る場合を説明するが、直線ガイド部材１３によって支持
されるワイヤガイド３は、隣接する２つのワイヤガイド
３であれば、何れの位置のワイヤガイド３であってもよ
い。

【００９１】さらに、複数の直線ガイド部材１３を取り
付けて、３つ以上のワイヤガイド３における各々の軸間
距離を可変にしてもよい。

【００９２】したがって、本実施の形態２のワイヤソー
は、切断中に、制御部８により２つのワイヤガイド３の
設置距離（軸間距離）を調整してワイヤ２の張力を制御
するものであり、その結果、ワイヤ２の張力を最適に制
御してインゴット１を切断することにより、インゴット
１から高い平坦度精度のウェハを製造できる。

【００９３】ここで、ワイヤ２の張力を大きくする際に
は、直線ガイド部材１３によって２つのワイヤガイド３
の設置距離（軸間距離）を長くする。

【００９４】一方、ワイヤ２の張力を小さくする際に
は、直線ガイド部材１３によって２つのワイヤガイド３
の設置距離（軸間距離）を短くする。

【００９５】なお、本実施の形態２のワイヤソーにおけ
るその他の構造および切断方法については、実施の形態
１で説明したものと同様であるため、その重複説明は省
略する。

【００９６】また、本実施の形態２の切断装置（ワイヤ
ソー）および切断方法によって得られる作用効果につい
ては、実施の形態１で説明したものと同様であるため、
その重複説明は省略する。

【００９７】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３による切断装置（ワイヤソー）の構造の一例を示す
要部構成概念図である。

【００９８】本実施の形態３の切断装置は、棒状のイン
ゴット１をウェハ状に切断するワイヤソーと呼ばれるも
のであり、実施の形態１のワイヤソーとほぼ同じ構造を
有するものであるが、実施の形態１のワイヤソーのよう
な歪ゲージ７ａ（張力検出手段）および加圧ローラ１２
（張力付与手段）を有しておらず、さらに、固定式ノズ
ル１１も設置されていない。

【００９９】すなわち、本実施の形態３のワイヤソー
は、切断中のワイヤ２の張力を制御する機能は有してい
ない。

【０１００】本実施の形態３のワイヤソーの構造につい
て説明すると、ワイヤ２を走行させかつ回転してワイヤ
２の走行を案内するとともにワイヤ２に張力を掛ける円
筒形のワイヤガイド３（ワイヤ走行手段）と、インゴッ
ト１を保持する被加工物保持手段であるインゴット保持
手段４（ビームともいう）と、インゴット１と走行中の
ワイヤ２とが接触して相互に加圧するようにインゴット
保持手段４を介してインゴット１を上下移動させるテー
ブル５（移動手段）と、砥粒を含む研磨材６を収容し、
かつ研磨材６の液面がワイヤ２より上昇するように研磨
材６をオーバーフローさせてワイヤ２に研磨材６を供給
する研磨材供給槽１４とからなり、研磨材供給槽１４か
ら研磨材６をオーバーフローさせて研磨材６中にインゴ
ット１の切断箇所１６を浸した状態でインゴット１の切
断を行うものである。

【０１０１】すなわち、本実施の形態３のワイヤソー
は、研磨材供給槽１４に収容した研磨材６をオーバーフ
ローさせ、この際、研磨材６の液面を１０〜３０ｍｍ程
度上昇させて、この液面の上昇範囲にインゴット１の切
断箇所１６を浸して切断を行うものである。

【０１０２】ここで、４個のワイヤガイド３の周囲に
は、研磨材供給槽１４からオーバーフローした研磨材６
を受けるとともに、その後、再び研磨材供給槽１４に供
給する循環槽１５が設置されている。

【０１０３】これにより、本実施の形態３のワイヤソー
においては、研磨材供給槽１４から溢れ出た研磨材６を
再び研磨材供給槽１４に戻して常時循環させている。

【０１０４】なお、本実施の形態３のワイヤソーにおけ
るその他の構造については、実施の形態１で説明したも
のと同様であるため、その重複説明は省略する。

【０１０５】次に、本実施の形態３の切断方法について
説明する。

【０１０６】本実施の形態３の切断方法は、実施の形態
１の切断方法とほぼ同じであるが、実施の形態１の切断
方法に対しての変更箇所は、インゴット１への研磨材６
の供給方法である。

【０１０７】すなわち、本実施の形態３による研磨材６
の供給方法は、インゴット１をウェハ状に切断するにあ
たり、研磨材６を収容した研磨材供給槽１４に対して、
例えば、３０〜８０リットル／分程度の流量で循環槽１
５側から研磨材６を供給する。

【０１０８】これにより、研磨材供給槽１４に収容され
た研磨材６の液面を１０〜３０ｍｍ程度上昇させる。

【０１０９】その際、研磨材供給槽１４からオーバーフ
ローした研磨材６を常時循環させて、繰り返して研磨材
供給槽１４に供給する。

【０１１０】これにより、インゴット１の切断箇所１６
には、常時、新しい研磨材６が供給される。

【０１１１】この状態、つまり、研磨材供給槽１４から
研磨材６を常にオーバーフローさせた状態で、インゴッ
ト１を下降（移動）させ、研磨材供給槽１４の上方に１
０〜３０ｍｍ程度上昇した研磨材６中にインゴット１を
浸していく。

【０１１２】さらに、ワイヤ２とインゴット１とを接
触、かつ相互に加圧させて切断を開始する。

【０１１３】続いて、徐々にインゴット１を下降させる
ことにより、インゴット１が研磨材供給槽１４中に浸っ
ていく。

【０１１４】その後、さらに、インゴット１を下降さ
せ、ワイヤ２がインゴット保持手段４に到達した所で切
断を終了する。

【０１１５】切断終了時点では、インゴット１は、完全
に研磨材供給槽１４内に浸った状態となる。

【０１１６】なお、本実施の形態３におけるその他の切
断方法については、実施の形態１で説明したものと同様
であるため、その重複説明は省略する。

【０１１７】本実施の形態３の切断方法および装置によ
れば、以下のような作用効果が得られる。

【０１１８】すなわち、研磨材供給槽１４から研磨材６
をオーバーフローさせて研磨材６中にインゴット１の切
断箇所１６を浸した状態でインゴット１を切断すること
により、切断中、常時、インゴット１の切断箇所１６に
研磨材６を供給できる。

【０１１９】これにより、インゴット１の切断位置に係
わらず適切な量の研磨材６を供給でき、その結果、切断
後のウェハ（薄板）の平坦度精度を向上できる。

【０１２０】その結果、このウェハから製造される半導
体チップまたは半導体装置の歩留りを向上できる。

【０１２１】なお、インゴット１の切断開始および終了
位置すなわち断面の端部の切断においても、適切な量の
研磨材６が供給されるため、ウェハのエッジが削れた形
状となること、すなわち、ウェハのダレ形状の発生を抑
制できる。

【０１２２】その結果、ウェハの平坦度精度を向上でき
る。

【０１２３】また、研磨材供給槽１４から研磨材６をオ
ーバーフローさせて研磨材６中にインゴット１の切断箇
所１６を浸した状態でインゴット１を切断することによ
り、切断終了後でもウェハが研磨材供給槽１４内の研磨
材６中に浸されているため、ウェハやワイヤ２に付着し
た研磨材６が乾燥して固着することを防止できる。

【０１２４】これにより、切断後、ウェハとワイヤ２と
を分離する際に、ワイヤ２が隣接するウェハ間に挟まれ
ることなく、両者を滑らかに分離できる。

【０１２５】その結果、ワイヤ２の切断を防止すること
ができ、ワイヤ２の長寿命化を図ることができるととも
に、ウェハの損傷を防ぐことができる。

【０１２６】また、研磨材供給槽１４からオーバーフロ
ーした研磨材６を循環させて、繰り返して研磨材供給槽
１４に研磨材６を供給することにより、インゴット１の
切断箇所１６には、常時、新しい研磨材６を供給でき
る。

【０１２７】これにより、切断後のウェハの平坦度精度
をさらに向上できるとともに、研磨材６の使用量を低減
できる。

【０１２８】また、研磨材供給槽１４から研磨材６をオ
ーバーフローさせて研磨材６中にインゴット１を浸して
切断することにより、ウェハの切断箇所１６に対して研
磨材６がほぼ全体に亘って供給される。

【０１２９】したがって、ワイヤ２の送りに対して研磨
材６が磨滅して発生する研磨代のウェハ入口側と出口側
との差による平坦度精度悪化を防ぐことができる。

【０１３０】その結果、ウェハの平坦度精度を向上でき
る。

【０１３１】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態１〜３に基づき具体的に説明したが、本
発明は前記発明の実施の形態１〜３に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
ることは言うまでもない。

【０１３２】例えば、前記実施の形態１，２におけるワ
イヤ２の張力制御については、ワイヤガイド３に巻き取
られたワイヤ全ての張力を一括で制御する場合を説明し
たが、巻き取られたワイヤ一本一本に対して、張力検出
手段と張力付与手段とを設けてもよい。

【０１３３】これにより、インゴット１切断中のワイヤ
ガイド３に巻き取られたワイヤ一本一本の張力を制御す
ることができ、ウェハの平坦度をさらに高精度にでき
る。

【０１３４】また、実施の形態３で説明したワイヤソー
は、固定式ノズル１１（図３参照）が設置されていない
場合であるが、図５に示すワイヤソーにおいても、前記
固定式ノズル１１が設置されていてもよい。

【０１３５】さらに、実施の形態１，２または３で説明
した切断方法および装置は、実施の形態１または２で説
明したワイヤ２の張力検出手段と張力付与手段と、これ
に実施の形態３で説明した研磨材供給槽１４と循環槽１
５とを組み合わせたものであってもよい。

【０１３６】すなわち、前記切断方法および装置は、前
記張力検出手段と前記張力付与手段とを、さらに研磨材
供給槽１４と循環槽１５とを兼ね備えたものであっても
よい。

【０１３７】また、前記実施の形態１〜３においては、
研磨材６の供給にあたり、研磨材６をワイヤ２に塗布す
る場合を説明したが、研磨材６は、インゴット１に直接
塗布してもよく、さらに、ワイヤ２とインゴット１との
両者に塗布してもよい。

【０１３８】なお、前記実施の形態１〜３においては、
被加工物がシリコンからなるインゴット１の場合につい
て説明したが、前記インゴット１は、ガリヒソからなる
ものであってもよく、また、棒状の形状を成すものであ
れば、水晶などの被加工物、もしくは、他の金属被加工
物などであってもよい。

【０１３９】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０１４０】（１）．切断中の被加工物の近傍のワイヤ
の張力を検出し、この張力検出結果に基づいて切断中の
ワイヤの張力を制御して被加工物を切断することによ
り、ワイヤの張力の変動による切断後の薄板の平坦度精
度の悪化を防止できる。したがって、切断後の薄板の平
坦度精度の向上を図ることができる。

【０１４１】（２）．薄板の平坦度精度の向上を図るこ
とができるため、薄板がウェハである場合には、このウ
ェハを用いて製造する半導体チップまたは半導体装置の
歩留りを向上できる。

【０１４２】（３）．切断中の被加工物の近傍のワイヤ
の張力を制御するため、ワイヤ走行手段に加わる張力が
ほぼ一定となり、これにより、ワイヤ走行手段の遍摩耗
を防止できる。その結果、ワイヤ走行手段の長寿命化を
図ることができる。

【０１４３】（４）．研磨材供給槽から研磨材をオーバ
ーフローさせて研磨材中に被加工物の切断箇所を浸した
状態で被加工物を切断することにより、被加工物の切断
位置に係わらず適切な量の研磨材を供給できる。その結
果、切断後の薄板の平坦度精度を向上できる。

【０１４４】（５）．被加工物の切断開始および終了位
置すなわち断面の端部の切断においても、適切な量の研
磨材が供給されるため、薄板のダレ形状の発生を抑制で
きる。その結果、薄板の平坦度精度を向上できる。

【０１４５】（６）．研磨材供給槽から研磨材をオーバ
ーフローさせて研磨材中に被加工物の切断箇所を浸した
状態で被加工物を切断することにより、切断終了後に薄
板やワイヤに付着した研磨材が乾燥して固着することを
防止できる。これにより、切断後、薄板とワイヤとを分
離する際に、ワイヤが隣接する薄板間に挟まれることな
く、両者を滑らかに分離できる。その結果、ワイヤの切
断を防止することができ、かつワイヤの長寿命化を図れ
るとともに、薄板の損傷を防ぐことができる。

【０１４６】（７）．研磨材供給槽からオーバーフロー
した研磨材を循環させて、繰り返して研磨材供給槽に供
給することにより、被加工物の切断箇所には、常時、新
しい研磨材を供給できる。これにより、切断後の薄板の
平坦度精度をさらに向上できるとともに、研磨材の使用
量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による切断装置（ワイヤ
ソー）の構造の一例を示す構成概念図である。

【図２】図１に示すワイヤソーの要部の構造の一例を示
す要部斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１の切断装置における張力
検出手段と張力付与手段の構造の一例を示す要部構成概
念図である。

【図４】本発明の実施の形態２の切断装置（ワイヤソ
ー）における張力検出手段と張力付与手段の構造の一例
を示す要部構成概念図である。

【図５】本発明の実施の形態３による切断装置（ワイヤ
ソー）の構造の一例を示す要部構成概念図である。

【符号の説明】

１ インゴット（被加工物） ２ ワイヤ ３ ワイヤガイド（ワイヤ走行手段） ４ インゴット保持手段（被加工物保持手段） ５ テーブル（移動手段） ６ 研磨材 ７ 張力検出ローラ ７ａ 歪ゲージ（張力検出手段） ８ 制御部 ９ 切断室 １０ ワイヤ室 １０ａ ワイヤリール １０ｂ 巻き取りボビン １０ｃ ロングローラ １０ｄ，１０ｅ トラバーサ １０ｆ，１０ｇ テンションコントローラ １０ｈ，１０ｉ テンションセンシングプーリ １０ｊ プーリ １１ 固定式ノズル（研磨材供給手段） １２ 加圧ローラ（張力付与手段） １３ 直線ガイド部材（張力付与手段） １４ 研磨材供給槽 １５ 循環槽 １６ 切断箇所

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物を切
   断する切断方法であって、 前記ワイヤを走行させる工程と、 砥粒を含む研磨材を前記ワイヤまたは前記被加工物もし
   くはその両者に供給して前記被加工物の切断箇所に前記
   研磨材を供給する工程と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させて前記被加工物を切断する
   工程と、 切断中の前記被加工物の近傍の前記ワイヤの張力を検出
   し、この張力検出結果に基づいて切断中の前記ワイヤの
   張力を制御する工程とを有し、 切断中の前記ワイヤの張力を制御して前記被加工物を切
   断することにより、前記被加工物から薄板を製造するこ
   とを特徴とする切断方法。
2. 【請求項２】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物を切
   断する切断方法であって、 前記ワイヤを走行させる工程と、 砥粒を含む研磨材を収容した研磨材供給槽から前記研磨
   材をオーバーフローさせ、前記研磨材の液面を前記ワイ
   ヤより上昇させて前記ワイヤまたは前記被加工物もしく
   はその両者に前記研磨材を供給することにより、前記被
   加工物の切断箇所に前記研磨材を供給する工程と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させて前記被加工物を切断する
   工程とを有し、 前記研磨材供給槽から前記研磨材をオーバーフローさせ
   て前記研磨材中に前記被加工物の切断箇所を浸した状態
   で前記被加工物を切断して薄板を製造することを特徴と
   する切断方法。
3. 【請求項３】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物を切
   断する切断方法であって、 前記ワイヤを走行させる工程と、 砥粒を含む研磨材を収容した研磨材供給槽から前記研磨
   材をオーバーフローさせ、前記研磨材の液面を前記ワイ
   ヤより上昇させて前記ワイヤまたは前記被加工物もしく
   はその両者に前記研磨材を供給することにより、前記被
   加工物の切断箇所に前記研磨材を供給する工程と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させて前記被加工物を切断する
   工程と、 切断中の前記被加工物の近傍の前記ワイヤの張力を検出
   し、この張力検出結果に基づいて切断中の前記ワイヤの
   張力を制御する工程とを有し、 前記研磨材供給槽から前記研磨材をオーバーフローさせ
   て前記研磨材中に前記被加工物の切断箇所を浸した状態
   で、かつ切断中の前記ワイヤの張力を制御して前記被加
   工物を切断することを特徴とする切断方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の切断方法であっ
   て、前記研磨材供給槽からオーバーフローした前記研磨
   材を循環させて、繰り返して前記研磨材供給槽に前記研
   磨材を供給することを特徴とする切断方法。
5. 【請求項５】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物の切
   断を行う切断装置であって、 前記ワイヤを走行させるワイヤ走行手段と、 前記被加工物を保持する被加工物保持手段と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させる移動手段と、 砥粒を含む研磨材を前記ワイヤまたは前記被加工物もし
   くはその両者に対して供給する研磨材供給手段と、 前記被加工物の近傍に設置され、かつ切断中の前記ワイ
   ヤの張力を検出する張力検出手段と、 前記張力検出手段による張力検出結果に基づいて切断中
   の前記ワイヤの張力を調整する制御部と、 前記制御部により制御されて前記被加工物の近傍の切断
   中の前記ワイヤに張力を与える張力付与手段とを有する
   ことを特徴とする切断装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の切断装置であって、前記
   張力検出手段が、前記ワイヤの走行を案内する張力検出
   ローラに設けられた歪ゲージであるとともに、前記張力
   付与手段が、前記ワイヤの走行を案内しかつ前記ワイヤ
   への加圧が可変自在に設置された加圧ローラであること
   を特徴とする切断装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載の切断装置であって、前記
   張力検出手段が、前記ワイヤ走行手段に設けられた歪ゲ
   ージであるとともに、前記張力付与手段が、少なくとも
   ２つの前記ワイヤ走行手段の設置距離を可変自在に設置
   された直線ガイド部材であることを特徴とする切断装
   置。
8. 【請求項８】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物の切
   断を行う切断装置であって、 前記ワイヤを走行させるワイヤ走行手段と、 前記被加工物を保持する被加工物保持手段と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させる移動手段と、 砥粒を含む研磨材を収容し、かつ前記研磨材の液面が前
   記ワイヤより上昇するように前記研磨材をオーバーフロ
   ーさせて前記ワイヤまたは前記被加工物もしくはその両
   者に前記研磨材を供給する研磨材供給槽とを有し、 前記研磨材供給槽から前記研磨材をオーバーフローさせ
   て前記研磨材中に前記被加工物の切断箇所を浸した状態
   で前記被加工物の切断を行うことを特徴とする切断装
   置。
9. 【請求項９】 細いワイヤを用いて棒状の被加工物の切
   断を行う切断装置であって、 前記ワイヤを走行させるワイヤ走行手段と、 前記被加工物を保持する被加工物保持手段と、 前記被加工物と走行中の前記ワイヤとが接触して相互に
   加圧するように前記被加工物と前記ワイヤのうち何れか
   一方もしくは両者を移動させる移動手段と、 砥粒を含む研磨材を収容し、かつ前記研磨材の液面が前
   記ワイヤより上昇するように前記研磨材をオーバーフロ
   ーさせて前記ワイヤまたは前記被加工物もしくはその両
   者に前記研磨材を供給する研磨材供給槽と、 前記被加工物の近傍に設置され、かつ切断中の前記ワイ
   ヤの張力を検出する張力検出手段と、 前記張力検出手段による張力検出結果に基づいて切断中
   の前記ワイヤの張力を調整する制御部と、 前記制御部により制御されて前記被加工物の近傍の切断
   中の前記ワイヤに張力を与える張力付与手段とを有する
   ことを特徴とする切断装置。