JPS60242958A - 硬脆材料の加工法 - Google Patents

硬脆材料の加工法

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JPS60242958A
JPS60242958A JP9811284A JP9811284A JPS60242958A JP S60242958 A JPS60242958 A JP S60242958A JP 9811284 A JP9811284 A JP 9811284A JP 9811284 A JP9811284 A JP 9811284A JP S60242958 A JPS60242958 A JP S60242958A
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JP
Japan
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thin metal
abrasive grains
metal wire
ingot
wire
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JP9811284A
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English (en)
Inventor
Makoto Wakasugi
信 若杉
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Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硬脆材料のインゴットからウエノ・−を得る
際の加工法に関する。
〔従来技術と問題点〕
硬脆材料のインゴットからウェハーを得るために採用さ
れて来た従来の加工法についての一例を以下に示す。
■ インゴットよりダイヤモンドホイールをツールとし
たスライシングマシンや一金属ストリップと遊離砥粒を
ツールとしたプレードソーにて中間ウェハーを切断する
■ 切断された中間ウエノ・−を面ラッピングして完成
ウエノ・−とする。ランピングの順序は−例えば粗ラン
プで#1000G(、中間ラップで#2000GC−仕
上げラップで#4000F(J−の如くである。
前記従来技術による加工法の欠点はランピング工程が粗
・中・仕上げと3工程あるため−特に完成品のコストダ
ウンのニーズから量産性を目的としたウェハーの大型化
−薄型化を進めるに従って加工条件が厳しくなり一表面
に引き傷やウエノ・−の欠は等が増加しウエノ・−製造
の歩留りを低下させることである。又、スライシングマ
シンやプレードソーで切断した直後の中間ウエノ・−は
厚さ方向に数10μmから画数JOμmの範囲でくさび
状になるためにくさび形状を平行になるまで面うノブ修
正する分だけ原材料費も増加してしまう。
更にラッピング工程が3工程あるとその分だけラッピン
グマシンの台数も多く準備せねばならず一研摩用砥粒も
沢山消費することになる。
この様に従来ラッピング工程が使われて来た理由は一従
来の加工法では中間ウェハーを切断する°際の加工変質
層が大きいことと厚みのバラツキが大きいためである。
つまり加工変質層を取り除くためにラッピング工程が必
要であり一厚みのバラツキを小さくするためにラッピン
グ工程が必要であったわけである。
以下図面に従って従来技術を具体的忙説明する。
第1図は硬脆材料のインゴットの斜視図であり概略円柱
状になっている。1はインゴットであり−インゴットの
材料としては、酸化物単結晶(例えば人工水晶−タンタ
ル酸リチウム−ニオブ酸リチウム−〇〇G−サファイヤ
単結晶フェライト磁石等)−半導体単結晶(例えばシリ
コン、ゲルマニウム等)−磁器(例えばアルミナセラミ
ック、チタン酸バリウム−ガラス等)等がある。
バーの斜視図であり−2は中間ウェハーである。
中間ウェハー2は各種デバイス(例えばIC−振動子−
フィルター−メモリー等)の基板となるため一表裏面の
いずれか一方又は両方とも平坦度及び加工変質層の無い
ことが要求され、三工程のラッピング工程を必要として
いた。又デバイスノコストダウンのニーズから量産性を
目的とした平面サイズの大型化、厚さの薄型化が進めら
れているため厚さ精度や加工時間等の加工条件が厳しく
なってきており−ウエハー製造の歩留りが低下していた
したがって従来技術は−ラノピング工程、平面サイズの
大型化、厚さの薄型化により一うノビングマシンの多数
使用−ウニバー材料や研摩用砥粒の大量消費1歩留りの
低水準等一作業面、コスト面で問題があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は硬脆材料のインゴットをウェハーにする
際の効率の良い加工法を見出すことであ、る。
〔発明の構成〕
上記目的を満たすための本発明の要旨は硬脆材料を金属
細線と遊離砥粒を使って加工することによって一ラップ
工程を省略した加工法であることを特徴とする。
〔°発明の実施例〕
本発明の一実施例による方法を第3図〜第6図に従って
説明する。
、第3図は硬脆材料のインゴットを加工用基準台(以下
基台と略記する)に取付けた状態を示す斜視図である。
第3図に於て、6は硬脆材料より成るインゴットであり
前記のインゴット1と同様の材料より成る。5はガラス
等より成る板材である。
インゴット6と板材5はラック等の接着剤4により接着
されている。6は1台でありインゴットの切断される方
向を決めるための基準となる台であり一板材5とネジ止
メ等め方法で方向と位置を定めて固定される。
第4図は一第3図の状態に固定されたインゴット6がメ
カニカルワイヤーソーに取りつけられた状態の機械正面
から見た斜視図である。
第4図に於て−7は駆動軸で、上方に2個備えられてお
り外周部に金属細線8が案内されてピンチを決めるため
の複数の溝を掘った高分子材料製多溝滑車9が圧入嵌合
している。10は従動軸で一下方に2個備えられてあり
従動軸10の外周部にも多溝滑車9が圧入嵌合している
。11は遊離砥粒11aを金属細線8及びワークである
インゴット乙に供給するノズルである。従動軸10の下
方にワークであるインゴット6がセットされる。ソー゛
りすなわちインゴット3はメカニカルワイヤーソーに組
み込まれていて一上下にスライドするスライダー12上
に位置決め固定される。ノズル11より砥粒が供給され
金属細線8が矢印8aの方向に往復運動しスライダー1
2により加圧力が加えられることによりインゴット6が
スライスされる。
第5図はインゴット6がスライスされた状態を示す側面
図である。
第5図に於て13はインゴット6からスライスされた中
間ウェハーで第2図に示す中間ウェハー2と同様のもの
であり、接着剤4で板材5に強固に固着されている。板
材5は部分的に溝入れされるまでスライスされる。
ここでの加工条件の】例を示す。
遊離砥粒はGC#1200とラッピングオイル等の切削
油を混合したものを使用する。金属細線8はφ0.1 
mmのピアノ線を使用する。多溝滑車9のピッチは0.
6 mmを使用する。金属細線80ストロークは片側8
00mm−サイクルは60サイクル−スピードは平均1
00m/分を使用する。
この様な条件で切断したウェハーは外径3インチのシリ
コノウ−nバーが約5時間で切断でき−厚さ精度は0.
46 mm±0.005mm−加工変質層は片側最大で
0.05 mmであった。又平均値では0.02mmで
あった。
上記加工変質層の量は従来技術による加工法と比べて後
述の理由により極めて小さく・ものである。
例えばダイヤモンドホイールによる加工法では平均0.
1 mmであり、ブレートン−では平均0.05mmで
ある。この理由はダイヤモンドホイールでは固定砥粒に
よる研削だから加工変質層が大きいのは当然であるがプ
レードソーではツールが金属薄板であるために遊離砥粒
が切断面に十分廻り切らず金属薄板で無理矢理切断して
(・る様な状態だからである。
板材5は金属細線8で途中まで溝入れされているが、中
間ウーしバー16とは接着剤4を介して互いに固着され
たままである、 次にこの中間ウェハーを再び第5図で説明した場合より
も太い金属細線と細かい遊離砥粒とを用いてメカニカル
ワイヤーソーにて中間ウェハーの厚さ寸法を減らす方向
で加工する。
この加工状態を第6図に示す。
第6図は第5図の次工程の加工の途中の状態を示す拡大
側面図である。
第6図に示した金属細線171は第5図の工程で使用し
た金属細線8より太い。令弟5図の工程で使用した金属
細線8の線径をφa mm又遊離砥粒の平均粒径をφb
 mmとすると第6図で使用する金属細線140線径φ
Cは次の範囲に設定される。すなわち φa+3×φb≦φC≦φa−1−5Xφb又第6図の
加工工程で使用する遊離砥粒の平均粒径をφdとすれば
、φd≦φb / 5に設定される。
通常メカニカルワイヤーソーでツールとして使用される
金属細線の径は細い方は金属細線に張力を約2 kg以
上かげる必要があるので加工中断線しないためには80
μmφ以上必要である。又太も・方は機械の剛性及び多
溝滑車の材質(プラスチックス)上の制約及び高価な原
材料を効率良く利用するという観点から300μmφ以
下にするのがよtl。
メカニカルワイヤーノー加工により得られた中間ウェハ
ーの加工変質層は、加工の際使用する砥粒の平均粒径の
2倍以内であるから次の工程で使用する金属細線の線径
はφa+φ3Xb以上とする。
又いくら太くても良い訳ではなく前述の如く太い方にも
制限がありφ2+φ5Xbが太い方の限界である。又砥
粒の平均粒径についてはφbは実用上GC120’0#
が加ニスピードを犠牲にせず尚且つ加工変質層を一定値
以下に抑える上で必要である。GC1200#の平均粒
径φbは約15μmである。従ってφd≦φb / 5
にすれば加工変質層は6μm以下となるので実用上表面
を化学エツチングすれば容易に除去出来るオーダーであ
る。
実際に使用した条件の1例をあげろと以下の如くである
。金属細線16の線径φCはφ0.24 mm−遊離砥
粒の平均粒径はφ2μmであり−1−1:4000のF
O相当である。多溝滑車のピッチは0.6mm−金属細
線140ストロークは片側800 mm−サイクルは4
0サイクル、スピードは平均80m/分である。切断時
間は約3時間であり一厚さ精度はQ、 354 mm±
0.003mm−加工変質層は片側最大でO,OO6m
mであった。加工変質層がランプによらずに十分小さな
値に抑えることが出来たが、その理由はツールが金属−
線であるため切断表面に遊離砥粒が十分に廻ること及び
金属細線の移動速度を早く出来るので被加工物に加えら
れる切断荷重を小さく出来るからである。
又ウェハー表面に傷が発生し、なくなったが−その理由
は一ラップの如く−ウエハーの稜線部のチッピング破片
がいつまでも切断面付近に留まらずに、常に金属細線と
純粋な研摩砥粒のみで加工されるからで゛ある。
更に厚みバラツキが少なく、クサビ形状にならないよう
になったが、その理由は金属細線の新線が常に供給され
るためスライシングマシンの様にツールの目づまりをお
こしたりブレードソーの様にツールの厚みが加工中に減
少することがほとんど無いからである。
〔発明の効果〕
本発明によれば以下の様な効果が生ずる。
第1蹟材料歩留りが向上する。すなわち切断にダイヤモ
ンド外周刃を使った場合は−0,35mmのウェハーを
得るのにピンチ2 mmで切断しなければならないから
材料歩留りは2.0 / 0.6で3倍強向上する。マ
ルチブレードソーを使用した場合はピッチ]、 mmで
切断しなければならないので1.0 / 0.6で約7
0%向上する。
第2に加工中の割れ欠は等がほとんどないので加工歩留
りも著しく向上する。なぜなら割れ欠けはほとんど全て
ランプ工程に起因しランプでの荷重のかたよりやキャリ
ヤーどの接触により発生するからである。
第3にバッチ処理であり−ウエハーを1枚ずつ手作業に
てならべる工程がなくなるしワックスはかしがなくなる
ので工数も大巾に削減出来てコストダウンに寄与すると
ころ大である。
尚数ミクロン程度の加工変質層を除去するKはエツチン
グによれば簡単に出来ミラーポリシュを必要としない−
バルク波の振動子フィルター等の用途には十分役立つも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図−第2図は従来技術を説明するための図面で、第
1図は−インゴットの斜視図−第2図は一中間つエバー
の斜視図−第3図より第6図は本発明を説明するための
図面で、第3図は−インゴットを基台に取付けた状態を
示す斜視図−第4図は一メカニカルワイヤーソーの正面
斜視図−第5図は一中間スライスされたインゴットの側
面図、第6図は一仕上げスライス中のウェハーの側面図
である。 1−3・・・・・・インゴット。 113・・・・・・中間ウェハー− 8−14・・・・・・金属細線− φa・・・・・スライス時の金属細線外径−φC・・・
・・・仕上時の金属細線外径、特許出願人 シチズン時
計株式会社 第1図 第2図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化物単結晶−半導体革結晶一磁器等の硬脆材料の加工
    法に於て、前記硬脆材料を一金属細線と遊離砥粒にて所
    定ピッチにスライスする際−まずφaなる金属細線と平
    均粒径がφbなるGC砥粒にてスライスし一次にφ(a
    +3Xb )≦φC〈φ(a+5Xb )なる金属細線
    と平均粒径がφb15以下のFO砥粒にてスライスした
    面を加工除去し−ランピング工程を経ずに完成ウェハー
    とすることを特徴とする硬脆材料の加工法。
JP9811284A 1984-05-16 1984-05-16 硬脆材料の加工法 Pending JPS60242958A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0236530A (ja) * 1988-07-26 1990-02-06 Naoetsu Denshi Kogyo Kk 半導体ウエハ積層体及びその製造方法並びにディスクリート素子用基板の製造方法
JPH05185420A (ja) * 1992-01-14 1993-07-27 Shin Etsu Handotai Co Ltd ワイヤーソーによるワークの切断方法及び切断装置
KR100942144B1 (ko) * 2007-12-12 2010-02-16 주식회사 실트론 더블 쏘우 와이어 잉곳 절단장치
CN101797713A (zh) * 2010-04-08 2010-08-11 南京航空航天大学 硅片的磨削/电解复合多线切割加工方法
CN104175409A (zh) * 2014-08-28 2014-12-03 西安华晶电子技术股份有限公司 一种硅片带电多线切割方法及带电多线切割装置

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