JP2005276851A

JP2005276851A - ワイヤソー

Info

Publication number: JP2005276851A
Application number: JP2004083250A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nabeya; 幸一鍋谷
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2005-10-06

Abstract

【課題】切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソーを提供する。
【解決手段】本ワイヤソーは、被加工物をスライスベース１０を介して保持するワークプレート６と、このワークプレート６の上表面に加工液を供給する加工液供給部８ａと、上表面６ａに設けられた加工液供給口６ｂと、この加工液供給口６ｂに連通しかつワークプレート６を貫通し加工液を被加工物Ｗに供給する貫通流路６ｃと、この貫通流路６ｃから供給される加工液を被加工物Ｗにむらなく供給するための整流板９を有する。
【選択図】図２

Description

本発明はワイヤソーに係わり、特に被加工物の上方の加工液供給口に加工液を整流する整流板を設けたワイヤソーに関する。

近年、ウェーハの大口径化および高平坦化に伴い、単結晶インゴットの切断にはワイヤソーが一般的に使用されている。このワイヤソーは所定ピッチのワイヤ列に被加工物を押し付け、砥粒を含む加工液を注ぎながら、ワイヤと被加工物を相対運動させ、研削作用によって多数のウェーハを同時に切断する装置である。

ワイヤソーの利点は、インゴットから一度に多数のウェーハを同時に切断することができるため生産性が高く、また同時切断により切断後のウェーハをほぼ同一形状に製造できるところにある。これに対して、このワイヤソーを用いる問題点としては、切断後のウェーハの反りが大きいことである。ワイヤソーでは、切断中、ワイヤを巻き掛ける溝付ローラのベアリング部において発生する摩擦熱や、インゴットをワイヤに押し付けた際に発生する摩擦熱の影響を受けて温度上昇する。この温度上昇により、インゴット及び装置各部は熱膨張し、ワークプレートが撓んで被加工物の切断面に角度誤差が生じたり、ワークプレートが伸長して被加工物にうねりや反りが生じたりする。

被加工物の熱変形を間接的に防止する方法として、被加工物に温度制御媒体を直接注ぎ、温度制御を行う方法が特許文献１に提案されており、また、特許文献２には全幅に渡って開口された加工液供給口を有する加工液供給手段により被加工物の外周に加工液を供給し、被加工物外周面を介して被加工物とワイヤの圧接部に加工液を供給するワイヤソーが提案されている。

しかしながら、特許文献１の方法は、加工液の流れムラが被加工物を切断するワイヤに走行方向以外の不規則な力を与えてしまうため、加工液を被加工物に供給する際に、加工液の流れムラが生じてしまい、切断されたウェーハに極端な厚さムラが生じてしまう問題がある。また、特許文献２の装置は、全幅に渡って開口された加工液供給口から加工液を供給するため、特許文献１と同様に加工液の流れムラが被加工物を切断するワイヤに走行方向以外の不規則な力を与えてしまうため、切断されたウェーハに極端な厚さバラツキが生じてしまう問題がある。
ＷＯ００／４３１６２号公報特開平１１−２７７３９５号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、走行するワイヤを複数個の溝付ローラに巻き掛けて形成されたワイヤ列に加工液を供給しながら被加工物を押圧することにより被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソーにおいて、前記被加工物をスライスベースを介して保持するワークプレートと、このワークプレートの上表面に加工液を供給する加工液供給部と、前記上表面に設けられた加工液供給口と、この加工液供給口に連通しかつワークプレートを貫通し加工液を前記加工物に供給する貫通流路と、この貫通流路から供給される加工液を被加工物にむらなく供給するための整流板を有することを特徴とするワイヤソーが提供される。これにより、切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソーが実現される。

本発明に係わるワイヤソーによれば、切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソーを提供することができる。

以下、本発明に係わるワイヤソーの一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係わるワイヤソーの一実施形態の正面状態を示す概念図であり、図２は本発明に係わるワイヤソーの被加工物上部の供給口近傍を拡大して示す断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係わるワイヤソー１は、回転自在に設けられた３個の溝付ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｂ）とこれらの溝付ローラ２間に張設されたワイヤ３ａからなるワイヤ列３を有するローラ機構部４と、ワイヤ３ａに押圧されて切断される被加工物（例えば単結晶インゴット）Ｗを保持するワーク保持機構部５と、ワークプレート６が取り付けられるワーク送り機構部（図示せず）を具備し、ワーク保持機構部５は上記ワーク送り機構部に移動可能に取り付けられており、ローラ機構部４及びワーク送り機構部は装置架台（図示せず）に取り付けられている。

３個の溝付ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｂ）のうち、溝付ローラ２ａはローラ駆動モータ（図示せず）により駆動されるドライブローラであり、他の溝付ローラ２ｂ、２ｂはドリブンローラであり、ワイヤ列３のワイヤ３ａをドライブローラである溝付ローラ２ａの駆動により往復運動させるようになっている。

また、単結晶インゴットＷの切断時、溝付きローラ２ｂ、２ｂ及び被加工物Ｗの上部に加工液を供給する加工液供給装置７が設けられている。この加工液供給装置７には、加工液供給管７ｐを介して溝付きローラ２ｂ、２ｂに加工液を供給するローラ側加工液供給口７ｂ、７ｂが設けられ、さらに、加工液供給流路８を介して被加工物Ｗの上部に加工液を供給するワーク側加工液供給口７ａが設けられている。

加工液供給流路８は、加工液供給管８ｐ、ワークプレート６の上表面６ａに対向して開口しこの上表面６ａに加工液を供給する加工液供給部としての分岐管体８ａ、上表面６ａ、ワークプレート６の上部例えば上表面６ａに設けられたプレート側加工液供給口６ｂ、ワークプレート６を貫通して設けられた複数の貫通流路６ｃにより形成され、この貫通流路６ｃの下方には、上記ワーク側加工液供給口７ａが設けられている。

このワーク側加工液供給口７ａには、被加工物Ｗの長手方向に沿って延び、断面形状がＬ字状の整流板９が設けられており、この整流板９の水平面部９ａには、被加工物Ｗの長手方向に沿い、被加工物Ｗが取り付けられるスライスベース１０間に形成される加工液流出用スリット９ｂが設けられている。

なお、このスリットは、本実施形態のように長辺側が開放され、スライスベースにより閉塞されたスリットでもよく、また、水平面部に設けられた完全長方形状のスリットでもよく、さらに、水平面部の長辺端部とスライスベース間にスリットが形成されるように単に整流板から離間して配置してもよく、さらに、本実施形態では３辺が平板状の整流板を用いた例で説明するが、水平面部の両短辺側に立上りが設けられた整流板を用い、両短辺側から加工液が流れるのを防止するようにした整流板にスリットを形成するようにしてもよい。

本実施形態のワイヤソー装置は、上記構造を有するので、図２及び図３に示すように、被加工物Ｗの切削工程時、加工液は、加工液供給装置７から加工液供給管７ｐを介してローラ側加工液供給口７ｂ、７ｂから溝付きローラ２ｂ、２ｂに供給され、さらに、加工液供給流路８を形成する加工液供給管８ｐ、分岐管体８ａ、ワークプレート６の上表面６ａ、プレート側加工液供給口６ｂ、貫通流路６ｃを介して、ワーク側加工液供給口７ａから被加工物Ｗの上部に供給される。従って、ワークプレート６は加工液により温度制御され、さらに、ワーク側加工液供給口７ａから被加工物Ｗの上部に供給される加工液は、整流板９に一旦貯えられた後、スリット９ｂからカーテン状に供給される。このため、加工液が被加工物Ｗにむらなく供給されて、被加工物Ｗは均一に温度制御され、ウェーハは反り及び厚さむらがなく、均一に切断される。

図１に示すような本発明に係わるワイヤソーを用い、長さ約５００ｍｍのシリコンインゴットを、切断時間約１０時間、水溶性加工液（＃８００砥粒）、加工液供給量８０〜１００Ｌ／ｍｉｎ、ワイヤ線径０．１４ｍｍ、ワイヤ線速７５０ｍ／ｍｉｎの加工条件で切断を行い、この切断工程時、ワークプレートに温度測定子を貼り付けワークプレートの温度及び、切断後の被加工物の厚さを測定した。なお、具体的には、上記温度制御においては、ワークプレート６の中央部、被加工物の厚さの測定については切断後の被加工物の中心厚さをそれぞれ測定した（実施例）。

また、上記ワークプレートに加工液を供給しない場合（比較例１）、上記ワークプレートに加工液を供給するが整流板を用いない場合（比較例２）について、実施例における試験と同様の加工条件にて切断を行い、ワークプレートの温度測定（比較例１）及び切断後の厚さバラツキ（比較例２）測定を行った。なお、測定場所は実施例と同様である。

図４に（ａ）実施例と、（ｂ）比較例１とのワークプレート中央部の加工時間による温度変化を示す。

図５に（ａ）実施例と、（ｂ）比較例２との切断後の被加工物の中心厚さのバラツキを示す。図５の横軸はインゴットをヘッドからテールまで順に切断して製造されたウェーハのヘッドから距離を示し、縦軸は当該ウェーハの中心厚さを示す。

結果：図４からもわかるように、実施例は経時的に温度上昇が起きないのに対して、比較例１では経時的に温度変化が生じることが確認された。

図５からもわかるように、実施例では切断後の厚さのバラツキは比較的少なくインゴットが全体的に厚さバラツキなく切断できたことが確認できる。これに対して、整流板が存在しない比較例２の場合は、インゴット中央部付近（ワイヤソー中央部付近）に大きい厚さバラツキが生じていることが確認された。これは、ワークプレートに供給した加工液がしっかりと整流されていない状態で流れてしまうため、被加工物を切断するワイヤに走行方向以外の不規則な力を与えてしまい、結果として比較例２に示すような厚さバラツキを生じてしまう。

以上より、本発明のワイヤソーは、ワークプレートの温度変化による加工中の形状変化を抑制することにより切断後のうねりを抑制することができ、また、整流板を設けることで、切断後の厚さバラツキを大幅に抑制できることが確認できた。

本発明のワイヤソーの一実施形態の正面状態を示す概念図。本発明のワイヤソーの被加工物上部の供給口近傍を拡大して示す断面図。本発明のワイヤソーに用いられる整流板の取り付け状態を示す斜視図。（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１の切断時のワークプレート中央部の温度の経時変化図。（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例２のインゴットの各切断位置におけるウェーハの中央部の厚さ分布図。

符号の説明

１ワイヤソー
２ローラ
２ａドライブローラ
２ｂドリブンローラ
３ワイヤ列
３ａワイヤ
４ローラ機構部
５ワーク保持機構部
６ワークプレート
６ａ上表面
６ｂプレート側加工液供給口
６ｃ貫通流路
７加工液供給装置
７ａワーク側加工液供給口
７ｂローラ側加工液供給口
８加工液供給流路
８ａ分岐管体
８ｐ加工液供給管
９整流板
９ａ水平面部
９ｂ加工液流出用スリット
１０スライスベース
Ｗ被加工物

Claims

走行するワイヤを複数個の溝付ローラに巻き掛けて形成されたワイヤ列に加工液を供給しながら被加工物を押圧することにより被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソーにおいて、前記被加工物をスライスベースを介して保持するワークプレートと、このワークプレートの上表面に加工液を供給する加工液供給部と、前記上表面に設けられた加工液供給口と、この加工液供給口に連通しかつワークプレートを貫通し加工液を前記加工物に供給する貫通流路と、この貫通流路から供給される加工液を被加工物にむらなく供給するための整流板を有することを特徴とするワイヤソー。