JPH11216672A

JPH11216672A - インゴット切断方法およびインゴット切断装置

Info

Publication number: JPH11216672A
Application number: JP2298998A
Authority: JP
Inventors: Shinji Naito; 伸二内藤; Toru Matsuzaki; 融松崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストにて、半導体インゴットからスライ
スされる半導体ウェハのそり量を低減する。【解決手段】ワイヤガイド５にて駆動されて走行する
ワイヤ６に、研磨材タンク１０から砥粒吹き出しノズル
４ａ、砥粒吹き出しノズル４ｂを介して研磨材３を供給
しつつ半導体インゴット７を押し当てることでスライス
を行うインゴット切断装置において、半導体インゴット
７の直下に配置され、切断屑を含む研磨材３を回収する
研磨材回収ボックス１とは別個に、砥粒吹き出しノズル
４ａ、４ｂから供給され、ワイヤ６の間から落下した切
断屑を含まない、純度の高い未使用の研磨材３を回収す
る研磨材回収ボックス２ａおよび研磨材回収ボックス２
ｂを配置し、研磨材回収ボックス２ａおよび２ｂに回収
された研磨材３を、配管１２ａ、ポンプ１２ｂを介し
て、研磨材タンク１０に還流させて再利用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インゴット切断技
術に関し、特に、半導体装置の製造プロセスに用いられ
る半導体ウェハの製造工程等に適用して有効な技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、株式会社工業調査会、１９９
３年１１月２０日発行、「電子材料」１９９３年別刷、
Ｐ３３〜Ｐ４０、等の文献にも記載されているように、
半導体装置の製造プロセスにて使用される半導体ウェハ
は、Ｓｉ等の半導体単結晶のインゴットを切断（スライ
ス）することによって製造される。このようなインゴッ
トからウェハに切り出すスライス工程では、切断代（カ
ーフ）ロスの低減による素材歩留向上および切断スピー
ド向上のため、ドーナツ状の内刃式のスライス装置か
ら、ワイヤソー装置に移行しつつある。

【０００３】このワイヤソー装置としては、たとえば、
図６に例示される構成のものが考えられる。すなわち、
ワイヤガイドに所定のピッチで複数条に張架されて往復
走行するワイヤに、砥粒吹き出しノズルから研削砥粒を
滴下供給しつつＳｉインゴットを押し当てることでスラ
イスしていくものである。この時、従来の装置では、イ
ンゴット切断に使用した研削砥粒は、切断中のインゴッ
トの下部に配置された回収ボックスに回収され、砥粒吹
き出しノズルに還流されて再度循環使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術のように、回収した砥粒を切断部に再循環させて使用
しながらインゴットを切断すると、切り出したウェハの
そり量が悪化してしまうという技術的課題があることが
本発明者によって見いだされた。

【０００５】すなわち、図５の測定例から判るように循
環を繰り返す( 切断インゴット本数を増やす) ほどウェ
ハのそり量が増大（悪化）することが判明した。

【０００６】この原因は、たとえば図４の研磨材の粘性
とそり量との関係の測定結果から推測すると、従来技術
では、砥粒をワイヤーに滴下したときに切断に使用され
ずそのまま落ちた未使用砥粒と、切断に使用された使用
済砥粒を一緒に回収して循環使用するために、切断中に
発生した切断屑が砥粒に混入し、砥粒の粘性率を変化さ
せてしまうことが原因と考えられる。

【０００７】この技術的課題を回避するためには、たと
えば、砥粒等の研磨材を使い捨て、にすることが考えら
れるが、半導体ウェハの製造コストが高くなる、という
他の技術的課題を生じる。

【０００８】本発明の目的は、インゴットからスライス
される板状物のそり量を低減することが可能なインゴッ
ト切断技術を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、インゴットのスライ
スによる板状物の製造工程の原価を低減することが可能
なインゴット切断技術を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、半導体インゴットか
らスライスされる半導体ウェハのそり量を低減すること
が可能なインゴット切断技術を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、半導体インゴットの
スライスによる半導体ウェハの製造工程の原価を低減す
ることが可能なインゴット切断技術を提供することにあ
る。

【００１２】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。

【００１３】

【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。

【００１４】本発明は、研磨材を供給しつつインゴット
に対して切断工具を摺動させることによってインゴット
の切断して板状物を得るインゴット切断方法において、
使用済の研磨材を、インゴットの切断屑を含む第１の使
用済研磨材と、切断屑を含まないか、または前記切断屑
の含有率が所望の値以下の第２の使用済研磨材とに分別
して回収し、第２の使用済研磨材を研磨材として再利用
するものである。

【００１５】また、本発明は、インゴット切断装置とし
て、切断対象のインゴットを支持する支持手段と、イン
ゴットに対して切断工具を摺動させる工具駆動手段と、
切断工具の摺動方向に交差する方向に切断工具に対して
インゴットを相対的に移動させるインゴット送り手段
と、切断工具に研磨材を供給する研磨材供給手段と、イ
ンゴットの切断屑を含む第１の使用済研磨材を回収する
第１の回収手段と、切断屑を含まないか、または前記切
断屑の含有率が所望の値以下の第２の使用済研磨材を回
収する第２の回収手段とを備えた構成とし、第１の使用
済研磨材と第２の使用済研磨材とを分別して回収するこ
とにより、第２の使用済研磨材を研磨材として再利用可
能にしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態であるイン
ゴット切断方法が実施されるインゴット切断装置の構成
の一例を示す概念図であり、図２は、その変形例を示す
概念図、図３は、その一部を取り出して例示した斜視図
である。

【００１８】本実施の形態のインゴット切断装置は、所
定の間隔で軸を平行にして配置された複数のワイヤガイ
ド５と、このワイヤガイド５に所定のピッチで平行に複
数条に張架されたワイヤ６とを備えている。個々のワイ
ヤガイド５の表面には、ワイヤ６が案内される溝５ａが
周方向に形成され、この溝５ａの軸方向の間隔によっ
て、複数条に張架されるワイヤ６の前記ピッチが決ま
る。

【００１９】複数のワイヤガイド５のうちのいくつか
は、図示しないモータに駆動され、ワイヤ６を往路また
は復路方向に、所定の時間間隔で交互に走行させる動作
を行う。

【００２０】複数のワイヤガイド５に張架されたワイヤ
６の外側には、当該ワイヤ６の走行経路に直交する方向
に移動する送りテーブル９が設けられ、この送りテーブ
ル９には、たとえばカーボンベース７ａを介して、半導
体シリコン（Ｓｉ）等の半導体インゴット７の側面が固
定されている。そして、送りテーブル９をワイヤ６に接
近する方向に移動させ、半導体インゴット７の側面を走
行中の複数のワイヤ６に押し当ててスライスすることに
より、ワイヤ６のピッチに応じた厚さで、複数の半導体
ウェハを切り出す動作が行われる。

【００２１】送りテーブル９に固定された半導体インゴ
ット７の両側におけるワイヤ６の走行経路上には、砥粒
吹き出しノズル４ａおよび砥粒吹き出しノズル４ｂが配
置されている。この砥粒吹き出しノズル４ａおよび砥粒
吹き出しノズル４ｂは、配管１０ａを介して研磨材タン
ク１０に接続され、半導体インゴット７に向かって走行
して摺接するワイヤ６に対して研磨材３の供給が行われ
る構成となっている。配管１０ａの途中に設けられた図
示しないバルブ等により、研磨材タンク１０から、砥粒
吹き出しノズル４ａおよび砥粒吹き出しノズル４ｂのい
ずれに研磨材３を供給するかの制御が可能になってい
る。研磨材タンク１０には、補充タンク１１から、随
時、研磨材３の補充が行われる。

【００２２】研磨材３は、たとえば、所望の粒度の研削
砥粒を、所望の粘度の潤滑油等に混ぜて構成されてい
る。

【００２３】本実施の形態の場合には切断中の半導体イ
ンゴット７の下方に配置された研磨材回収ボックス１の
他に、砥粒吹き出しノズル４ａおよび砥粒吹き出しノズ
ル４ｂの下方に配置された研磨材回収ボックス２ａおよ
び研磨材回収ボックス２ｂが設けられている。なお、図
３では、研磨材回収ボックス１および研磨材回収ボック
ス２ａ、研磨材回収ボックス２ｂの図示は省略されてい
る。

【００２４】切断中の半導体インゴット７の下方に配置
された研磨材回収ボックス１には、切断中に半導体イン
ゴット７から発生して落下したＳｉ等の半導体の切断屑
や、ワイヤ６に付着していた研磨材３のうち、切断中に
当該ワイヤ６から落下した研磨材３が一緒に捕捉され
る。

【００２５】また、研磨材回収ボックス２ａおよび研磨
材回収ボックス２ｂの各々には、砥粒吹き出しノズル４
ａおよび砥粒吹き出しノズル４ｂからワイヤ６に供給さ
れた研磨材３のうち、当該ワイヤ６に付着せずに、ワイ
ヤ６の間から下方に落下した、切断屑等を含まない未使
用の純度の高い研磨材３が捕捉される。

【００２６】この研磨材回収ボックス２ａおよび研磨材
回収ボックス２ｂは、配管１２ａ、ポンプ１２ｂを介し
て、研磨材タンク１０に接続されており、回収された研
磨材３は、配管１２ａおよびポンプ１２ｂを介して研磨
材タンク１０に還流され、再利用される。

【００２７】以下、本実施の形態のインゴット切断方法
および装置の作用の一例を、説明する。

【００２８】まず、ワイヤガイド５を作動させることに
よってワイヤ６を、たとえば、図１の左側（右側）から
右側（左側）へと交互に所定の時間間隔にて一方向に走
行させ、同時に、その時点でのワイヤ６の走行方向で、
半導体インゴット７よりも上流側に位置する砥粒吹き出
しノズル４ａ（４ｂ）から、走行中のワイヤ６に対して
研磨材３を供給する。この時、研磨材３は走行中のワイ
ヤ６に付着して切断部位に供給されるが、一部はワイヤ
６の隙間から下方に落下して、研磨材回収ボックス２ａ
（２ｂ）に捕捉される。従って、この研磨材回収ボック
ス２ａおよび２ｂには、切断に使用されずに、削り屑等
の異物が殆ど含まれない状態の純度の高い研磨材３が溜
まる。

【００２９】この状態で、送りテーブル９をワイヤ６に
接近する方向に移動させることにより、送りテーブル９
に保持されている半導体インゴット７の側面を走行中の
ワイヤ６に押し当てると、表面に研磨材３が付着した複
数条のワイヤ６との摩擦によって半導体インゴット７の
切断動作が開始され、切断溝がカーボンベース７ａに到
達して切断が完了するまで、この切断動作が継続され
る。この切断中に半導体インゴット７とワイヤ６との摺
動部から発生した切断屑およびワイヤ６から剥落した研
磨材３などは、半導体インゴット７の下方に位置する研
磨材回収ボックス１に捕捉される。

【００３０】また、切断中に上述のようにして研磨材回
収ボックス２ａおよび２ｂに捕捉された純度の高い研磨
材３は、配管１２ａ、ポンプ１２ｂを介して、研磨材タ
ンク１０に還流し、配管１０ａを介して、再び、砥粒吹
き出しノズル４ａおよび砥粒吹き出しノズル４ｂに供給
されることで再利用される。

【００３１】このため、本実施の形態の場合には、半導
体インゴット７の切断動作を行うワイヤ６には、切断屑
等の異物を含まない純度の高い、物性の安定な研磨材３
が供給されるとともに、再利用を反復しても、切断屑等
の異物が混入することがなく、たとえば、Ｓｉ等の切断
屑が研磨材３に混入することに起因する研磨材３の粘性
等の物性の変動等に起因して、切断中の半導体ウェハの
そり量が増大することが確実に防止され、平坦度等の品
質の高い半導体ウェハを得ることができる。

【００３２】また、上述のように、本実施の形態のイン
ゴット切断方法および装置によれば、切断中にワイヤ６
に供給された研磨材３のうち、切断屑等の異物を含まな
い比較的純度の高い研磨材３を研磨材回収ボックス２ａ
および２ｂにて捕捉することにより、切断屑等の異物を
含む状態で研磨材回収ボックス１に捕捉される研磨材３
とは別個に回収され、再利用されるので、研磨材３の消
費量を低減でき、半導体インゴット７の切断コストを低
減できる。

【００３３】すなわち、低コストで、そり変形等のない
平坦度等の高い高品質の半導体ウェハを得ることができ
る。

【００３４】たとえば、一例として、研磨材３のコスト
を概算すると、１本の半導体インゴット７のスライスに
要する研磨材３の量は、約１２０リットルであり、その
中に含まれる研削砥粒の量は約６１Ｋｇ（５９０￥／Ｋ
ｇ）、潤滑油の量は約５９リットル（５６０￥／Ｋｇ、
比重約0.９）、であり、１回のスライス作業で廃棄され
る研磨材３の量は約４７リットルである。また、新しい
研磨材３を追加する割合は、４７リットル／１２０リッ
トル≒４０％とする。

【００３５】すなわち、スライスされた半導体ウェハの
そり量の増大の対策として、研磨材３の全量を使い捨て
にする場合には、１本の半導体インゴット７のスライス
作業当たり、６１×５９０＋５９×0.９×５６０＝３５
５９０＋２９７３６≒６５０００￥、かかるのに対し
て、本実施の形態のように、一部を再利用する場合に
は、６５０００×0.４≒２６０００￥となり、１本の半
導体インゴット７のスライス作業当たり、６５０００−
２６０００＝３９０００￥のコスト低減になる。

【００３６】なお、本実施の形態の変形例として、たと
えば、図２に例示されるように、研磨材回収ボックス２
ａおよび２ｂの各々に、研磨材３は通過させるが、切断
屑等の異物は通過させない機能を有するフィルタ８ａお
よびフィルタ８ｂを設置し、切断屑等の異物を除去する
ことにより、回収して再利用される研磨材３の純度を、
より確実に維持する構成としてもよい。この図２の場合
には、研磨材回収ボックス２ａおよび２ｂを介して回収
されて再利用される研磨材３の純度をより確実に維持で
き、低コストで、そり変形等のない平坦度等の高い高品
質の半導体ウェハを得ることができる、という効果が得
られる。

【００３７】以上本発明者によってなされた発明を実施
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態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いうまでもない。

【００３８】たとえば、切断対象物としては、上述の実
施の形態に例示した半導体インゴット等に限らず、たと
えば石英等、比較的高硬度の素材等を精密かつ高いスル
ープットにてスライスする技術分野等に広く適用するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】本願におい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。

【００４０】本発明のインゴット切断方法によれば、イ
ンゴットからスライスされる板状物のそり量を低減する
ことができる、という効果が得られる。

【００４１】また、本発明のインゴット切断方法によれ
ば、インゴットのスライスによる板状物の製造工程の原
価を低減することができる、という効果が得られる。

【００４２】また、本発明のインゴット切断方法によれ
ば、半導体インゴットからスライスされる半導体ウェハ
のそり量を低減することができる、という効果が得られ
る。

【００４３】また、本発明のインゴット切断方法によれ
ば、半導体インゴットのスライスによる半導体ウェハの
製造工程の原価を低減することができる、という効果が
得られる。

【００４４】本発明のインゴット切断装置によれば、イ
ンゴットからスライスされる板状物のそり量を低減する
ことができる、という効果が得られる。

【００４５】また、本発明のインゴット切断装置によれ
ば、インゴットのスライスによる板状物の製造工程の原
価を低減することができる、という効果が得られる。

【００４６】また、本発明のインゴット切断装置によれ
ば、半導体インゴットからスライスされる半導体ウェハ
のそり量を低減することができる、という効果が得られ
る。

【００４７】また、本発明のインゴット切断装置によれ
ば、半導体インゴットのスライスによる半導体ウェハの
製造工程の原価を低減することができる、という効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるインゴット切断方
法が実施されるインゴット切断装置の構成の一例を示す
概念図である。

【図２】本発明の一実施の形態であるインゴット切断方
法が実施されるインゴット切断装置の構成の変形例を示
す概念図である。

【図３】本発明の一実施の形態であるインゴット切断方
法が実施されるインゴット切断装置の一部を取り出して
例示した斜視図である。

【図４】スライスされる板状物のそり量と研磨材の粘性
との関係の一例を示す線図である。

【図５】スライスされる板状物のそり量と切断インゴッ
ト数の関係の一例を示す線図である。

【図６】考えられる従来のインゴット切断装置の構成の
一例を示す概念図である。

【符号の説明】

１研磨材回収ボックス２ａ研磨材回収ボックス２ｂ研磨材回収ボックス３研磨材４ａ砥粒吹き出しノズル４ｂ砥粒吹き出しノズル５ワイヤガイド５ａ溝６ワイヤ７半導体インゴット７ａカーボンベース８ａフィルタ８ｂフィルタ９送りテーブル１０研磨材タンク１０ａ配管１１補充タンク１２ａ配管１２ｂポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨材を供給しつつインゴットに対して
切断工具を摺動させることによって前記インゴットの切
断して板状物を得るインゴット切断方法であって、使用
済の前記研磨材を、前記インゴットの切断屑を含む第１
の使用済研磨材と、前記切断屑を含まないか、または前
記切断屑の含有率が所望の値以下の第２の使用済研磨材
とに分別して回収し、前記第２の使用済研磨材を前記研
磨材として再利用することを特徴とするインゴット切断
方法。
【請求項２】請求項１記載のインゴット切断方法にお
いて、前記研磨材は、研磨砥粒を潤滑油に混ぜたもので
あることを特徴とするインゴット切断方法。
【請求項３】請求項１または２記載のインゴット切断
方法において、前記第２の使用済研磨材を、前記切断屑
を分離することが可能なフィルタを通過させた後に回収
して、前記研磨材として再利用することを特徴とするイ
ンゴット切断方法。
【請求項４】請求項１記載のインゴット切断方法にお
いて、前記切断工具がワイヤであり、所定のピッチで互
いに平行に張架された複数条のワイヤを前記インゴット
に同時に摺動させることによって、前記ピッチの値に応
じた任意の厚さの複数の前記板状物を前記インゴットか
ら同時に切り出すことを特徴とするインゴット切断方
法。
【請求項５】請求項４記載のインゴット切断方法にお
いて、前記インゴットは、略円柱状の半導体単結晶であ
り、前記板状物は半導体ウェハであることを特徴とする
インゴット切断方法。
【請求項６】切断対象のインゴットを支持する支持手
段と、前記インゴットに対して切断工具を摺動させる工
具駆動手段と、前記切断工具の摺動方向に交差する方向
に前記切断工具に対して前記インゴットを相対的に移動
させるインゴット送り手段と、前記切断工具に研磨材を
供給する研磨材供給手段と、前記インゴットの切断屑を
含む第１の使用済研磨材を回収する第１の回収手段と、
前記切断屑を含まないか、または前記切断屑の含有率が
所望の値以下の第２の使用済研磨材を回収する第２の回
収手段とを備え、第１の使用済研磨材と前記第２の使用
済研磨材とを分別して回収することにより、前記第２の
使用済研磨材を前記研磨材として再利用可能にしたこと
を特徴とするインゴット切断装置。
【請求項７】請求項６記載のインゴット切断装置にお
いて、前記研磨材は、研磨砥粒を潤滑油に混ぜたもので
あることを特徴とするインゴット切断装置。
【請求項８】請求項６または７記載のインゴット切断
装置において、前記第２の回収手段には、前記切断屑を
分離することが可能なフィルタを備えたことを特徴とす
るインゴット切断装置。
【請求項９】請求項６記載のインゴット切断装置にお
いて、前記切断工具がワイヤであり、所定のピッチで互
いに平行にワイヤガイドに張架された複数条のワイヤを
前記インゴットに同時に摺動させることによって、前記
ピッチの値に応じた任意の厚さの複数の前記板状物が前
記インゴットから同時に切り出されることを特徴とする
インゴット切断装置。
【請求項１０】請求項９記載のインゴット切断装置に
おいて、前記インゴットは、略円柱状の半導体単結晶で
あり、前記板状物は半導体ウェハであることを特徴とす
るインゴット切断装置。