JP2011083833A

JP2011083833A - Wire saw device and method of manufacturing semiconductor substrate using the same

Info

Publication number: JP2011083833A
Application number: JP2009236164A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawamura; 聡川村; Takaaki Nishizawa; 孝昭西澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-13
Also published as: JP5460226B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire saw device with a reduced breakage ratio of a wire. SOLUTION: The wire saw device S1 includes the wire 3 having abrasive grains fixed to its surface, a slicing board 2 for adhering a workpiece disposed on the wire 3, a base plate 10 for holding the slicing board 2, a device fixing unit 11 for fixing the base plate 10 and a supply nozzle 4 for supplying a working fluid to a part to be cut of the workpiece 1. It has a protruding part where part of the slicing board 2, the base plate 10 or the device fixing unit 11 is located outside an end of the workpiece 1 in a running direction of the wire 3. A distance d from an interface e between the workpiece 1 and the slicing board 2 to the protruding part is specified to be a distance free from splash of the working fluid. COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体材料等からなる被加工物に対し、ワイヤーを用いて切断等の加工が可能なワイヤーソー装置およびこれを用いた半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a wire saw device capable of processing a workpiece made of a semiconductor material or the like using a wire, and a method of manufacturing a semiconductor substrate using the wire saw device.

例えば太陽電池素子などの半導体基板を作製する場合、まず、インゴットを所定の寸法に切断してブロックにする。そして、このブロックを接着剤にてスライス台に接着した後、ワイヤーソー装置などを用いて複数枚に切断して半導体基板を得る。 For example, when manufacturing a semiconductor substrate such as a solar cell element, first, an ingot is cut into a predetermined size to form a block. And after bonding this block to a slicing stand with an adhesive, it is cut into a plurality of sheets using a wire saw device or the like to obtain a semiconductor substrate.

ワイヤーソー装置によるスライス方法には、砥粒を含む切削液を供給することによってワイヤーのラッピング作用で切断する方法（遊離砥粒タイプ）と、初めから砥粒をワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーで切断する方法（固着砥粒タイプ）がある。固着砥粒タイプにおいては、ワイヤーまたは被加工物の冷却不足に伴うワイヤーの断線が多く発生し、シリコン等の半導体基板を作製する方法には不向きであった。 The slicing method using a wire saw device includes a method of cutting with a lapping action of a wire by supplying a cutting fluid containing abrasive grains (free abrasive grain type), and an abrasive fixed wire in which abrasive grains are fixed to the wire from the beginning. There is a method of cutting (fixed abrasive grain type). In the fixed abrasive type, wire breakage due to insufficient cooling of the wire or workpiece occurs frequently, which is unsuitable for a method of manufacturing a semiconductor substrate such as silicon.

このため、ワイヤー表面に砥粒が固着された砥粒固着ワイヤーにより被加工物を切断する方法において、被加工物の切断部分とその近傍に水または水溶性の加工液を噴射しながら切断加工を行うワイヤーソー装置が提案されている（下記の特許文献１を参照）。 For this reason, in a method of cutting a workpiece with an abrasive fixing wire in which abrasive grains are fixed to the surface of the wire, cutting is performed while spraying water or a water-soluble processing liquid on the cutting portion of the workpiece and in the vicinity thereof. The wire saw apparatus to perform is proposed (refer the following patent document 1).

特開２０００−２９６４５５号公報JP 2000-296455 A

しかしながら、固着砥粒タイプにおいてワイヤーの断線が発生することがあった。そこで、確実にワイヤーの断線率を低減することのできるワイヤーソー装置および半導体基板の製造方法が望まれてきた。 However, wire breakage may occur in the fixed abrasive type. Therefore, a wire saw device and a method for manufacturing a semiconductor substrate that can reliably reduce the disconnection rate of the wire have been desired.

本発明の一形態に係るワイヤーソー装置は、表面に砥粒が固着されたワイヤーと、
前記ワイヤーの上に設置される被加工物を接着するスライス台と、
前記スライス台を保持するベースプレートと、
前記ベースプレートを固定する装置固定体と、
前記被加工物の切断部分に加工液を供給する供給ノズルと、を備え、
前記ワイヤーの走行方向において、前記被加工物の端部より外側に、前記スライス台、前記ベースプレートまたは前記装置固定体の一部を位置させた突出部を有し、前記被加工物と前記スライス台との界面から前記突出部までの距離が、前記加工液の跳ねを受けない距離に設定されていることを特徴とする。 A wire saw device according to an aspect of the present invention includes a wire having abrasive grains fixed on a surface thereof,
A slicing table for bonding a workpiece to be placed on the wire;
A base plate for holding the slice table;
A device fixing body for fixing the base plate;
A supply nozzle for supplying a processing liquid to the cut portion of the workpiece,
In the traveling direction of the wire, the workpiece and the slicing table are provided outside the end portion of the workpiece with a protruding portion in which a part of the slicing table, the base plate, or the device fixing body is positioned. The distance from the interface to the protrusion is set to a distance that does not receive the bouncing of the machining fluid.

また、本発明の一形態に係るワイヤーソー装置は、複数の列をなす表面に砥粒が固着されたワイヤーと、
前記ワイヤーの上に設置される被加工物の切断部分に加工液を供給する供給ノズルと、
前記被加工物と前記供給ノズルとの間に位置して、かつ前記ワイヤーの上方に前記被加工物に対して間隔をとって位置する加工液受け部材と、
を備えたことを特徴とする。 Moreover, the wire saw device according to an aspect of the present invention includes a wire in which abrasive grains are fixed to a surface forming a plurality of rows,
A supply nozzle for supplying a processing liquid to a cut portion of a workpiece to be installed on the wire;
A working fluid receiving member positioned between the workpiece and the supply nozzle and positioned above the wire and spaced from the workpiece;
It is provided with.

さらに、本発明の一形態に係る半導体基板の製造方法は、上記のいずれかのワイヤーソー装置を用いて、半導体からなる被加工物を切断して半導体基板を得ることを特徴とする。 Furthermore, a method for manufacturing a semiconductor substrate according to one embodiment of the present invention is characterized in that a semiconductor substrate is obtained by cutting a workpiece made of a semiconductor using any of the wire saw devices described above.

上述のワイヤーソー装置および半導体基板の製造方法により、切断領域に入り込まない加工液が被加工物の壁面にぶつかり、その後、ワイヤー進行方向の反対かつ上方に跳ね返った加工液がワイヤー走行面に落下した際に、加工液の整流作用および供給量の悪化を低減することができる。これにより、加工液の供給量不足によるワイヤーの断線を十分に低減することができる。 By the above-described wire saw device and semiconductor substrate manufacturing method, the processing liquid that does not enter the cutting region collides with the wall surface of the workpiece, and then the processing liquid that bounces upward and opposite to the wire traveling direction falls on the wire running surface. In this case, it is possible to reduce the rectifying action of the machining fluid and the deterioration of the supply amount. Thereby, the disconnection of the wire due to the insufficient supply amount of the machining fluid can be sufficiently reduced.

本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining typically one embodiment of the wire saw device concerning the present invention. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining typically one embodiment of the wire saw device concerning the present invention. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining typically one embodiment of the wire saw device concerning the present invention. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ線断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which illustrates typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on this invention, (a) is a schematic sectional drawing, (b) is the JJ sectional view taken on the line in (a). 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は概略断面図であり、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ部分拡大断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which illustrates typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on this invention, (a) is a schematic sectional drawing, (b) and (c) are partial expanded sectional views, respectively. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する部分拡大平面図である。1 is a partially enlarged plan view schematically illustrating an embodiment of a wire saw device according to the present invention. 本発明に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which explains typically one embodiment of the wire saw device concerning the present invention.

以下に、本発明に係るワイヤーソー装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各種実施形態間において、同一部材については同一符号を付し、説明を省略するものとする。 Embodiments of a wire saw device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, between various embodiment, the same code | symbol shall be attached | subjected about the same member and description shall be abbreviate | omitted.

＜実施形態１＞
図１に示すように、ワイヤーソー装置Ｓ１は、表面に砥粒が固着され平均直径Dのワイヤー３が、複数の溝を表面に有するメインローラ５に巻きつけられてなり、ワイヤー３の上部には加工液を供給する供給ノズル４を備えている。 <Embodiment 1>
As shown in FIG. 1, the wire saw device S 1 is formed by winding abrasive grains on the surface and winding a wire 3 having an average diameter D around a main roller 5 having a plurality of grooves on the surface. Is provided with a supply nozzle 4 for supplying a machining fluid.

このようなワイヤーソー装置Ｓ１により、複数のメインローラ５間を走行するワイヤー３に切断対象である被加工物１を押し当て切断することによって、基板を製造する。 With such a wire saw device S1, a substrate is manufactured by pressing and cutting the workpiece 1 to be cut against the wire 3 traveling between the plurality of main rollers 5.

被加工物１は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなるインゴットまたはインゴットの端部等を切断して形成されるブロックが用いられる。ここで、単結晶シリコンのインゴットを用いる場合、そのインゴットは例えば円柱状であり、そのサイズは、例えば直径８インチ，長さ１ｍ〜１．５ｍである。また、多結晶シリコンのインゴットを用いる場合、そのインゴットは例えば直方体状であり、複数本のシリコンブロックを取り出すことができる大きさを有しており、シリコンブロックは断面形状が矩形（正方形状を含む）であって、そのサイズは、例えば１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍである。 As the workpiece 1, for example, an ingot made of single crystal silicon or polycrystalline silicon or a block formed by cutting an end of the ingot or the like is used. Here, when a single crystal silicon ingot is used, the ingot has, for example, a cylindrical shape, and its size is, for example, 8 inches in diameter and 1 m to 1.5 m in length. When using an ingot of polycrystalline silicon, the ingot has a rectangular parallelepiped shape, for example, and has a size that allows a plurality of silicon blocks to be taken out. The silicon block has a rectangular cross section (including a square shape). ) And the size is, for example, 156 mm × 156 mm × 300 mm.

このような被加工物１は、カーボン材、ガラスまたは樹脂等の材質からなるスライス台２上に接着剤などによって接着される。この接着剤としては、熱硬化型二液性のエポキシ系、アクリル系、アクリレート系またはワックスなどを用いる。スライス後、基板をスライス台２から剥離しやすくするために、温度を上げることで接着力が低下する接着剤を用いる。そして、スライス台２とベースプレート１０とを接着またはクランプ等で保持し、ベースプレート１０はネジまたはクランプにより装置固定体１１に固定され、被加工物１を装置内に１本または複数本配置する。一般的にスライス台２は１０〜３０ｍｍの厚さを有し、ベースプレート１０は１０〜３０ｍｍの厚さを有している。 Such a workpiece 1 is bonded onto a slicing base 2 made of a material such as a carbon material, glass or resin by an adhesive or the like. As the adhesive, a thermosetting two-component epoxy, acrylic, acrylate or wax is used. After the slicing, in order to make it easy to peel the substrate from the slicing base 2, an adhesive whose adhesive strength is lowered by raising the temperature is used. Then, the slicing base 2 and the base plate 10 are held by bonding or clamping, and the base plate 10 is fixed to the device fixing body 11 by screws or clamps, and one or a plurality of workpieces 1 are arranged in the device. In general, the slice table 2 has a thickness of 10 to 30 mm, and the base plate 10 has a thickness of 10 to 30 mm.

ワイヤー３は、供給リール７から供給され、巻取リール８に巻き取られる。ワイヤー３は、供給リール７と巻取リール８との間において、複数のメインローラ５に巻かれ、メインローラ５間に複数本に張られ、複数の列を形成している。また、ワイヤー３は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は１００μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以上１３０μｍ以下である。本実施形態において、ワイヤー３は、周囲にダイヤモンドもしくは炭化珪素からなる砥粒がニッケルまたは銅・クロムによるメッキにて固着された砥粒固着ワイヤーである。この場合、砥粒の平均粒径は５μｍ以上３０μｍ以下とした方がよく、砥粒を含めたワイヤー３の平均直径Ｄは１１０μｍ以上２１０μｍ以下となり、より好ましくは１１０μｍ以上１７０μｍ以下である。 The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and taken up on the take-up reel 8. The wire 3 is wound around a plurality of main rollers 5 between the supply reel 7 and the take-up reel 8 and is stretched between the main rollers 5 to form a plurality of rows. Moreover, the wire 3 consists of a piano wire which has iron or an iron alloy as a main component, for example, and a wire diameter is 100 micrometers or more and 150 micrometers or less, More preferably, they are 100 micrometers or more and 130 micrometers or less. In the present embodiment, the wire 3 is an abrasive fixed wire in which abrasive grains made of diamond or silicon carbide are fixed by plating with nickel, copper, or chromium. In this case, the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and the average diameter D of the wire 3 including the abrasive grains is 110 μm or more and 210 μm or less, more preferably 110 μm or more and 170 μm or less.

ワイヤー３には、供給ノズル４の複数の開口部からワイヤー３および被加工物１を冷却するクーラント液の役割を果たす加工液が供給される。加工液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤または油性溶剤からなり、水で上記溶剤を希釈してもよい。供給ノズル４に供給する加工液の供給流量は、被加工物１の大きさおよび本数によって適宜設定される。また、加工液を循環させて使用してもよく、その際に加工液中に含まれる砥粒および切屑等を除去して使用される。供給ノズル４より供給された加工液は被加工物１の切断部分とその近傍に供給される。 The wire 3 is supplied with a machining fluid serving as a coolant fluid that cools the wire 3 and the workpiece 1 from a plurality of openings of the supply nozzle 4. The processing liquid is made of a water-soluble solvent such as glycol or an oily solvent, for example, and the solvent may be diluted with water. The supply flow rate of the processing liquid supplied to the supply nozzle 4 is appropriately set according to the size and number of the workpieces 1. Moreover, you may circulate and use a processing liquid, and it removes the abrasive grain, chip, etc. which are contained in a processing liquid in that case, and is used. The machining fluid supplied from the supply nozzle 4 is supplied to the cut portion of the workpiece 1 and the vicinity thereof.

メインローラ５は、例えば、エステル系、エーテル系もしくは尿素系のウレタンゴム、またはニューライト等の樹脂からなり、その直径は１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度、長さが２００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下程度である。メインローラ５の表面には、供給リール７から供給されたワイヤー３を所定間隔に配列させるための複数の溝が設けられている。これら溝の間隔とワイヤー３の直径との関係によって、基板の厚みが定まり、基板の厚みは２５０μｍ以下に形成される。 The main roller 5 is made of, for example, an ester-based, ether-based or urea-based urethane rubber, or a resin such as neurite, and has a diameter of about 150 mm to 500 mm and a length of about 200 mm to 1000 mm. A plurality of grooves for arranging the wires 3 supplied from the supply reel 7 at predetermined intervals are provided on the surface of the main roller 5. The thickness of the substrate is determined by the relationship between the interval between the grooves and the diameter of the wire 3, and the thickness of the substrate is 250 μm or less.

ワイヤー３の下方には、切断時に発生する被加工物の切屑や加工液の回収を目的としてディップ槽６が設けられる。 Below the wire 3, a dip tank 6 is provided for the purpose of collecting chips and machining fluid of the workpiece generated during cutting.

供給リール７および巻取リール８は、スチール等からなるボビン形状の表面に砥粒固着ワイヤー３が巻きつけられている。また、ワイヤーソー装置Ｓ１は、供給リール７および巻取リール８を所定の速度で回転させるためのモーターと、ワイヤー３を所定の位置に巻きつけるために案内するトラバーサとを有する。 The supply reel 7 and the take-up reel 8 have an abrasive grain fixing wire 3 wound around a bobbin-shaped surface made of steel or the like. Further, the wire saw device S1 includes a motor for rotating the supply reel 7 and the take-up reel 8 at a predetermined speed, and a traverser for guiding the wire 3 to be wound around a predetermined position.

複数のガイドローラ９は、ワイヤー３を供給リール７からメインローラ５へ、さらにメインローラ５から巻取リール８へと案内する役割を有する。それぞれのガイドローラ９は、ワイヤー３が走行する溝を有する。このようなガイドローラ９は、例えば、エステル系、エーテル系または尿素系のウレタンゴムからなり、特にエーテル系のウレタンゴムを使用することにより、同様の硬度を用いたエステル系のものよりもガイドローラ９の磨耗を低減することができる。 The plurality of guide rollers 9 serve to guide the wire 3 from the supply reel 7 to the main roller 5 and from the main roller 5 to the take-up reel 8. Each guide roller 9 has a groove in which the wire 3 travels. Such a guide roller 9 is made of, for example, an ester-based, ether-based, or urea-based urethane rubber, and in particular, by using an ether-based urethane rubber, the guide roller 9 is more than the ester-based roller using the same hardness. 9 wear can be reduced.

また、ワイヤーソー装置Ｓ１は、供給リール７および巻取リール８に巻きつけるワイヤー３の張力を調整する手段とワイヤー３に加えられている張力を検出するセンサとを備えている。 The wire saw device S 1 includes means for adjusting the tension of the wire 3 wound around the supply reel 7 and the take-up reel 8 and a sensor for detecting the tension applied to the wire 3.

また、図２に示すように、ワイヤーソー装置Ｓ１は、ワイヤー３の走行方向において、被加工物１の端部１ａより外側にあるスライス台２またはベースプレート１０または装置固定体１１の突出部の下面が、被加工物１とスライス台２との界面ｅから上に５０ｍｍ以上離れている。すなわち、図２に示すワイヤーソー装置Ｓ１の場合、界面ｅと装置固定体１１の突出部１１ａの下面との距離ｄが加工液の跳ねを受けない距離の５０ｍｍ以上に設定されている。 As shown in FIG. 2, the wire saw device S 1 has a lower surface of the protruding portion of the slicing base 2, the base plate 10, or the device fixing body 11 outside the end portion 1 a of the workpiece 1 in the traveling direction of the wire 3. However, it is 50 mm or more away from the interface e between the workpiece 1 and the slice table 2. That is, in the case of the wire saw device S1 shown in FIG. 2, the distance d between the interface e and the lower surface of the protruding portion 11a of the device fixing body 11 is set to 50 mm or more, which is a distance at which the machining liquid is not splashed.

通常、砥粒固着ワイヤーに用いられる加工液は粘度が低い。このため、被加工物１の切断領域に入り込まない加工液が被加工物１の壁面にぶつかり、その後、上方に高く跳ね返って装置部材にぶつかり、そして、加工液がまとまった状態でワイヤー走行面に落下した衝撃によりワイヤー３表面の加工液が失われ、加工液の整流作用および供給量が阻害される。その結果、ワイヤー３および被加工物１の冷却不足となりワイヤー３が断線することが分かった。また、供給ノズル４から供給される加工液は、場所によって、噴出圧力や供給量に若干のばらつきが存在するため、被加工物１の一部でより顕著に跳ね返りが発生する。 Usually, the working fluid used for the abrasive fixing wire has a low viscosity. For this reason, the machining fluid that does not enter the cutting area of the workpiece 1 collides with the wall surface of the workpiece 1, then bounces upwards and collides with the device member, and the machining fluid collects on the wire running surface. The machining fluid on the surface of the wire 3 is lost due to the dropped impact, and the rectification action and supply amount of the machining fluid are hindered. As a result, it was found that the wire 3 and the workpiece 1 were insufficiently cooled, and the wire 3 was disconnected. Further, the processing liquid supplied from the supply nozzle 4 has a slight variation in the ejection pressure and the supply amount depending on the location, and therefore, rebounding occurs more remarkably in a part of the workpiece 1.

しかし、上記構成により、上方に跳ね返った加工液が被加工物１よりも上部に存在する装置部材と接触することが回避される。このため、上方に跳ね返った加工液がまとまってワイヤー走行面に落下することが低減され、上方に跳ね返った加工液は周囲に散って落下する。このことから、加工液の整流作用及び供給量の悪化を低減することができ、加工液の供給量不足によるワイヤーの断線の悪化（特に跳ね返った加工液が装置部材と接触する可能性の高い切断後半時における悪化）を十分に低減することができる。 However, with the above-described configuration, it is possible to prevent the machining fluid that has bounced upward from coming into contact with an apparatus member that exists above the workpiece 1. For this reason, it is reduced that the machining fluid which bounced upward gathers and falls to a wire running surface, and the machining fluid which bounces upward falls scattered around and falls. From this, it is possible to reduce the rectifying action and the deterioration of the supply amount of the machining fluid, and the deterioration of the wire breakage due to the shortage of the supply amount of the machining fluid (particularly the cutting where the bouncing machining fluid is likely to contact the device member) (Deterioration in the second half) can be sufficiently reduced.

また、図２に示すように、スライス台２においてワイヤー３の走行方向において被加工物１の端部１ａがスライス台２の端部２ａと面一の端面に位置するようにするとよい。これにより、上方に跳ね返った加工液がスライス台２に接触することがないため、加工液の整流作用及び供給量の悪化を低減することができる。 In addition, as shown in FIG. 2, the end 1 a of the workpiece 1 may be positioned on the same end surface as the end 2 a of the slicing base 2 in the traveling direction of the wire 3 in the slicing base 2. Thereby, since the machining fluid which bounces upward does not contact the slicing base 2, the rectification action of the machining fluid and the deterioration of the supply amount can be reduced.

また図２に示すように、ベースプレート１０も、ワイヤー３の走行方向において被加工物１の端部１ａをベースプレート１０の端部１０ａと面一に位置させてもよい。この構成により、上方に跳ね返った加工液がベースプレート１０に接触することがないため、加工液の整流作用および供給量の悪化を低減することができる。 As shown in FIG. 2, the base plate 10 may also place the end 1 a of the workpiece 1 flush with the end 10 a of the base plate 10 in the traveling direction of the wire 3. With this configuration, the machining fluid that bounces upward does not come into contact with the base plate 10, so that the rectifying action and the deterioration of the supply amount of the machining fluid can be reduced.

以上のように、本実施形態のワイヤーソー装置Ｓ１は、表面に砥粒が固着されたワイヤー３と、ワイヤー３の上に設置される被加工物１を接着するスライス台２と、スライス台２を保持するベースプレート１０と、ベースプレート１０を固定する装置固定体１１と、被加工物１の切断部分に加工液を供給する供給ノズル４と、を備え、ワイヤー３の走行方向において、被加工物１の端部１ａより外側に、スライス台２、ベースプレート１０または装置固定体１１の一部を位置させた突出部を有し、被加工物１とスライス台２との界面ｅから突出部１１ａまでの距離ｄが、加工液の跳ねを受けない距離に設定されている。 As described above, the wire saw device S1 of the present embodiment includes the wire 3 having abrasive grains fixed to the surface, the slicing base 2 for bonding the workpiece 1 placed on the wire 3, and the slicing base 2 A base plate 10 that holds the base plate 10, a device fixing body 11 that fixes the base plate 10, and a supply nozzle 4 that supplies a processing liquid to a cut portion of the workpiece 1. Outside the edge 1a of the slicing base 2, the base plate 10 or a part of the apparatus fixed body 11 is located, and a protrusion part 11a is located from the interface e between the workpiece 1 and the slicing base 2. The distance d is set to a distance at which the machining fluid is not splashed.

なお、被加工物１をスライス台２に設置する際に、またはスライス台２をベースプレート１０に設置する際に、位置ズレ等を生じる場合があるが、スライス台２および／またはベースプレート１０の端部が被加工物１の端部１ａよりも若干外側に位置しても本発明の効果に影響はない。例えば、外側に位置する長さが５ｍｍ以下であればスライス台２および／またはベースプレート１０の端部と被加工物１の端部１ａはほぼ同じとみなすことができる。 When the workpiece 1 is installed on the slicing table 2 or when the slicing table 2 is installed on the base plate 10, misalignment or the like may occur, but the end of the slicing table 2 and / or the base plate 10 may be generated. Even if it is located slightly outside the end 1a of the workpiece 1, the effect of the present invention is not affected. For example, if the length located outside is 5 mm or less, the end portion of the slicing base 2 and / or the base plate 10 and the end portion 1a of the workpiece 1 can be regarded as substantially the same.

＜実施形態２＞
図３に示すワイヤーソー装置Ｓ２のように、被加工物１の端部１ａがスライス台２の端部２ａよりも外側に位置するように構成してもよい。これにより、上方に跳ね返った加工液がスライス台２に接触することがないため、加工液の整流作用及び供給量の悪化を低減することができる。 <Embodiment 2>
You may comprise so that the edge part 1a of the to-be-processed object 1 may be located outside the edge part 2a of the slice stand 2 like wire saw apparatus S2 shown in FIG. Thereby, since the machining fluid which bounces upward does not contact the slicing base 2, the rectification action of the machining fluid and the deterioration of the supply amount can be reduced.

さらに、ベースプレート１０の端部１０ａよりも外側に位置させるようにしてもよい。このような構成により、上方に跳ね返った加工液がベースプレート１０に接触することがないため、加工液の整流作用および供給量の悪化を低減することができる。 Further, the base plate 10 may be positioned outside the end portion 10a. With such a configuration, the machining fluid that has bounced upward does not come into contact with the base plate 10, so that the rectifying action of the machining fluid and the deterioration of the supply amount can be reduced.

なお、図３において、被加工物１の端部１ａと、スライス台の端部２ａまたはベースプレート１０の端部１０ａのいずれか一方とが面一であってもよい。また、実施形態１と同様に、スライス台２の端部２ａまたはベースプレート１０の端部１０ａが被加工物１の端部１ａよりも若干外側に位置しても本発明の効果に影響はない。例えば、外側に位置する長さが５ｍｍ以下であれば、スライス台２の端部２ａおよび／またはベースプレート１０の端部１０ａと被加工物１の端部１ａは、ほぼ面一とみなすことができる。 In FIG. 3, the end 1a of the workpiece 1 and either the end 2a of the slicing base or the end 10a of the base plate 10 may be flush with each other. Similarly to Embodiment 1, even if the end 2a of the slicing base 2 or the end 10a of the base plate 10 is located slightly outside the end 1a of the workpiece 1, the effect of the present invention is not affected. For example, if the length located outside is 5 mm or less, the end 2a of the slicing base 2 and / or the end 10a of the base plate 10 and the end 1a of the workpiece 1 can be regarded as substantially flush. .

＜実施形態３＞
図４に示すワイヤーソー装置Ｓ３のように、スライス台２およびベースプレート１０におけるワイヤー３の列方向の幅を、被加工物１の幅よりも広く設計することにより、ワイヤー３の走行方向の幅を被加工物１と同じかそれより狭くしてもよい。これにより、被加工物１が位置しない部分にスライス台２をベースプレート１０に取り付ける機構、および／またはベースプレート１０を装置固定体１１に取り付ける機構を設けることができるため、被加工物１を容易に装置内に固定することができる。 <Embodiment 3>
As in the wire saw device S3 shown in FIG. 4, the width of the wire 3 in the row direction in the slicing base 2 and the base plate 10 is designed to be wider than the width of the workpiece 1, so It may be the same as or narrower than the workpiece 1. Accordingly, a mechanism for attaching the slicing base 2 to the base plate 10 and / or a mechanism for attaching the base plate 10 to the apparatus fixing body 11 can be provided at a portion where the workpiece 1 is not located. Can be fixed inside.

＜実施形態４＞
ワイヤー３の列幅は被加工物１の幅とほぼ同じに形成されるが、図５（ａ）に示すワイヤーソー装置Ｓ４のように、ワイヤー３の列幅を被加工物１の幅よりも狭くしてもよい。これにより、ワイヤー３の部分的なたわみおよび断線を防止できる。また、ワイヤー３の列幅よりも外側に位置する部分Ａにおいては、図５（ｂ）に示すように、スライス台２やベースプレート１０の端部（２ａ、１０ａ）が被加工物１の端部１ａよりも外側に位置しても構わない。 <Embodiment 4>
The row width of the wires 3 is formed to be approximately the same as the width of the workpiece 1, but the row width of the wires 3 is made larger than the width of the workpiece 1 as in the wire saw device S 4 shown in FIG. It may be narrowed. Thereby, the partial bending and disconnection of the wire 3 can be prevented. Moreover, in the part A located outside the row width of the wires 3, as shown in FIG. 5 (b), the end portions (2a, 10a) of the slicing base 2 and the base plate 10 are the end portions of the workpiece 1. It may be located outside of 1a.

＜実施形態５＞
図６（ａ）に示すワイヤーソー装置Ｓ５のように、被加工物１と供給ノズル４との間のワイヤー３の上方に、被加工物１と、間隔をとって加工液受け部材１２とを、有する構成としてもよい。上記構成により、上方に跳ね返った加工液の多くは加工液受け部材１２の上に落下することになるため、上方に跳ね返った加工液がまとまってワイヤー走行面に落下することが低減され、加工液の整流作用及び供給量の悪化を低減することができ、加工液の供給量不足によるワイヤーの断線の悪化、特に切断後半時における悪化を十分に低減することができる。 <Embodiment 5>
Like the wire saw device S5 shown in FIG. 6 (a), the workpiece 1 and the machining fluid receiving member 12 are spaced above the wire 3 between the workpiece 1 and the supply nozzle 4. It is good also as a structure which has. With the above configuration, since most of the machining fluid that bounces upward falls on the machining fluid receiving member 12, it is possible to reduce the machining fluid that bounces upward and collects and falls on the wire running surface. The deterioration of the rectifying action and the supply amount can be reduced, and the deterioration of the wire breakage due to the insufficient supply amount of the machining fluid, particularly the deterioration in the latter half of the cutting can be sufficiently reduced.

ここで、加工液受け部材１２で回収した加工液はディップ槽６に送るようにしてもよく、また、別途回収機構を設けて再度利用するようにしても構わない。また、加工液受け部材１２の上に落下した加工液を回収する回収溝１２ａは、図６（ｂ）に示すように、被加工物１側に設けてもよく、図６（ｃ）に示すように、供給ノズル４側に設けても構わない。 Here, the processing liquid recovered by the processing liquid receiving member 12 may be sent to the dip tank 6 or may be reused by providing a separate recovery mechanism. Further, the recovery groove 12a for recovering the processing liquid dropped on the processing liquid receiving member 12 may be provided on the workpiece 1 side as shown in FIG. 6B, as shown in FIG. As such, it may be provided on the supply nozzle 4 side.

また、図７に示すように、加工液受け部材１２のワイヤー３の列方向の幅ｇは、ワイヤー３の列幅ｈ以上を有することによって、上方に跳ね返った加工液がまとまってワイヤー３の走行面に落下することがより低減されるとともに、加工液の装置内への飛散を低減することができる。 Further, as shown in FIG. 7, the width g of the machining liquid receiving member 12 in the row direction of the wires 3 is equal to or larger than the row width h of the wires 3, so that the machining fluid bounced upwards is collected and the wire 3 travels. While falling to the surface is further reduced, scattering of the machining fluid into the apparatus can be reduced.

また、加工液受け部材１２と被加工物１との間隔ｋを１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることにより、跳ね返った加工液をより効率よく回収することができる。 Moreover, the bounced machining fluid can be more efficiently collected by setting the distance k between the machining fluid receiving member 12 and the workpiece 1 to 10 mm or more and 50 mm or less.

また、加工液受け部材１２とワイヤー３との間隔は適宜設定すればよいが、ワイヤー３が接触しない程度に近くに設ければよく、例えば、２０ｍｍ程度の間隔を有する。 Moreover, what is necessary is just to set the space | interval of the process liquid receiving member 12 and the wire 3 suitably, but should just provide it as close as the wire 3 does not contact, for example, has a space | interval of about 20 mm.

さらに、図８に示すように、供給ノズル４の先端にワイヤー方向に延びる延長部材４ａを有することにより、加工液が整流された状態でワイヤー３の表面に加工液が保持されやすく、安定して被加工物１の切断領域に加工液が持ち込まれる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, by having the extending member 4 a extending in the wire direction at the tip of the supply nozzle 4, the processing liquid is easily held on the surface of the wire 3 in a rectified state, and stably. The machining fluid is brought into the cutting area of the workpiece 1.

＜スライス方法＞
次に、本実施形態のワイヤーソー装置を用いたスライス方法について説明する。ワイヤー３は供給リール７から供給され、ガイドローラ９によりメインローラ５に案内され、ワイヤー３をメインローラ５に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラ５を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー３の長手方向にワイヤー３を走行させることができる。そして、高速に走行しているワイヤー３は、被加工物１を切断し、巻取リール８に巻きつけられる。また、メインローラ１５の回転方向を変化させることによりワイヤー３を往復運動させる。このとき、供給リール７からワイヤー３を供給する長さの方が巻取リール８からワイヤー３を供給する長さよりも長くし、新線をメインローラ５に供給するようにする。 <Slicing method>
Next, a slicing method using the wire saw device of this embodiment will be described. The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and is guided to the main roller 5 by the guide roller 9. The wire 3 is wound around the main roller 5 and arranged at a predetermined interval. The wire 3 can be run in the longitudinal direction of the wire 3 by rotating the main roller 5 at a predetermined rotational speed. The wire 3 traveling at high speed cuts the workpiece 1 and is wound around the take-up reel 8. Further, the wire 3 is reciprocated by changing the rotation direction of the main roller 15. At this time, the length for supplying the wire 3 from the supply reel 7 is longer than the length for supplying the wire 3 from the take-up reel 8, and the new line is supplied to the main roller 5.

被加工物１の切断は、高速に走行しているワイヤー３に向かって供給ノズル４から加工液を供給しながら被加工物１を下降させて、ワイヤー３に被加工物１を相対的に押圧することによりなされる。被加工物１は、例えば厚さ２００μｍ以下の複数枚の基板に分割される。このとき、ワイヤー３の張力、ワイヤー３が走行する速度（走行速度）、被加工物を下降させる速度（フィード速度）は適宜制御されている。例えば、ワイヤー３の最大走行速度は、５００ｍ／分以上１０００ｍ／分以下に設定し、最大フィード速度は３５０μｍ／分以上１１００μｍ／分以下に設定する。このとき、ワイヤー３が往復運動する際に、ワイヤーの走行速度が変化するのに合わせて、フィード速度も変化する。 For cutting the workpiece 1, the workpiece 1 is lowered while supplying the machining liquid from the supply nozzle 4 toward the wire 3 that is traveling at a high speed, and the workpiece 1 is relatively pressed against the wire 3. It is done by doing. The workpiece 1 is divided into a plurality of substrates having a thickness of 200 μm or less, for example. At this time, the tension of the wire 3, the speed at which the wire 3 travels (travel speed), and the speed at which the workpiece is lowered (feed speed) are appropriately controlled. For example, the maximum traveling speed of the wire 3 is set to 500 m / min or more and 1000 m / min or less, and the maximum feed speed is set to 350 μm / min or more and 1100 μm / min or less. At this time, when the wire 3 reciprocates, the feed speed also changes as the traveling speed of the wire changes.

そして、被加工物１をスライスすると同時に、スライス台２も２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度に切断され、基板はスライス台２に接着された状態で次工程の洗浄工程に投入される。 At the same time as slicing the workpiece 1, the slicing table 2 is also cut to about 2 mm or more and 5 mm or less, and the substrate is put into the slicing table 2 and put into the next cleaning step.

洗浄工程では、洗浄液としてアルカリ液または中性液を用い、基板に付着した水溶性クーラントや汚れが洗浄され、その後洗剤を水で洗い流す。そして熱風やエアーなどにより、基板の表面を完全に乾燥させて、スライス台２から剥離することで基板が完成する。 In the cleaning process, an alkaline liquid or a neutral liquid is used as a cleaning liquid, and water-soluble coolant and dirt adhering to the substrate are cleaned, and then the detergent is washed away with water. Then, the surface of the substrate is completely dried by hot air or air and peeled off from the slicing table 2 to complete the substrate.

このように、上記装置構成により、粘度計を用いて測定した加工液の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下のものを使用しても、加工液の供給量不足によるワイヤー３の断線を低減することができるため、使用できる加工液の種類が多く生産性を向上させることができる。 As described above, the apparatus configuration described above reduces the disconnection of the wire 3 due to a shortage of the supply amount of the working fluid even when the viscosity of the working fluid measured using a viscometer is 10 mPa · s or more and 30 mPa · s or less. Therefore, there are many types of working fluids that can be used, and productivity can be improved.

また、ワイヤー３の走行速度が５００ｍ／分以上と高速に設定すると跳ね返る加工液が多くなるが、上記装置構成を有することにより加工液の供給量不足によるワイヤー３の断線を低減することができる。このため、装置の設定条件の幅が広くなり生産性を向上させることができる。 Further, when the traveling speed of the wire 3 is set to a high speed of 500 m / min or more, the machining fluid that rebounds increases, but by having the above-described apparatus configuration, it is possible to reduce the disconnection of the wire 3 due to an insufficient supply amount of the machining liquid. For this reason, the range of apparatus setting conditions is widened, and productivity can be improved.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、インゴットを切断することなく、そのままスライス工程を行っても構わない。また、ワークは太陽電池素子等の半導体材料に限定されるものではなく、例えばその他の金属またはセラミックス等でもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention. For example, the slicing process may be performed as it is without cutting the ingot. The workpiece is not limited to a semiconductor material such as a solar cell element, and may be other metal or ceramics, for example.

以下に、より具体的な実施例について説明する。 Hereinafter, more specific examples will be described.

まず、被加工物であり、サイズが１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体状の多結晶からなるシリコンブロックを２本用意した。そして、ガラス板からなるスライス台にエポキシ系接着剤を塗布し、２本の多結晶シリコンブロックをそれぞれスライス台に設置した状態でエポキシ系接着剤を硬化させて、多結晶シリコンブロックをスライス台に接着固定した。 First, two silicon blocks made of a rectangular parallelepiped polycrystal having a size of 156 mm × 156 mm × 300 mm were prepared. Then, an epoxy adhesive is applied to a slicing table made of a glass plate, the epoxy adhesive is cured with two polycrystalline silicon blocks placed on the slicing table, and the polycrystalline silicon block is used as a slicing table. Bonded and fixed.

次に、スライス台に接着したシリコンブロックを、ベースプレートを介して装置固定体に設置した。スライス台とベースプレートの厚みはそれぞれ２０ｍｍであり、ワイヤーの走行方向においてスライス台とベースプレートの端部はシリコンブロックの端部と面一とした。 Next, the silicon block adhered to the slicing base was placed on the apparatus fixed body via the base plate. The thicknesses of the slicing base and the base plate were each 20 mm, and the ends of the slicing base and the base plate were flush with the ends of the silicon block in the wire running direction.

次に、ダイヤモンドの砥粒をＮｉメッキで固着したワイヤー（線径＝１２０μｍ、砥粒粒径＝１４μｍ、平均直径Ｄ＝１４８μｍ）３を双方向に走行させながら、スライス台に接着したシリコンブロックをスライスして、平均厚み２００μｍのシリコン基板を作製した。 Next, a silicon block adhered to a slicing base while a wire (wire diameter = 120 μm, abrasive particle diameter = 14 μm, average diameter D = 148 μm) 3 in which diamond abrasive grains are fixed by Ni plating is run in both directions. A silicon substrate having an average thickness of 200 μm was prepared by slicing.

ここで、ワイヤーの走行方向においてシリコンブロックの端部より外側にある装置固定体の突出部が、シリコンブロック１とスライス台２との界面から上に、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍ、７０ｍｍそれぞれ離れている条件を条件１〜４（ただし、条件１は比較例）とした。 Here, the protruding portion of the device fixing body located outside the end of the silicon block in the wire traveling direction is 40 mm, 50 mm, 60 mm, and 70 mm away from the interface between the silicon block 1 and the slicing base 2. The conditions were conditions 1 to 4 (where condition 1 was a comparative example).

また、条件１に対して、シリコンブロックと供給ノズルとの間に位置して、かつワイヤーの上方に位置する加工液受け部材を設け、シリコンブロックから加工液受け部材までの距離を７、１０、３０、５０、６０ｍｍとした条件を条件５〜９とした。 Further, for condition 1, a machining liquid receiving member is provided between the silicon block and the supply nozzle and above the wire, and the distance from the silicon block to the machining liquid receiving member is set to 7, 10, Conditions 5 to 9 were set to 30, 50, and 60 mm.

これら条件１〜９において、ワイヤー３の断線率を評価した。ここで、断線率はシリコンブロックの切断加工作業を２００回行なって、ワイヤーの断線があった回数をカウントして算出した。 In these conditions 1 to 9, the disconnection rate of the wire 3 was evaluated. Here, the disconnection rate was calculated by performing the silicon block cutting operation 200 times and counting the number of times the wire was disconnected.

表１に示すように、条件１〜９の結果から、条件２〜９において、ワイヤーの断線率が、比較例である条件１に比べて大きく改善することが判明した。特に、条件４，６，７においては断線率が０％であった。 As shown in Table 1, from the results of Conditions 1 to 9, it was found that in Conditions 2 to 9, the wire breakage rate was greatly improved as compared with Condition 1 as a comparative example. In particular, in the conditions 4, 6, and 7, the disconnection rate was 0%.

１：被加工物
２：スライス台
３：ワイヤー
４：供給ノズル
１０：ベースプレート
１１：装置固定体
１２：加工液受け部材 1: Workpiece 2: Slicing base 3: Wire 4: Supply nozzle 10: Base plate 11: Device fixed body 12: Work fluid receiving member

Claims

表面に砥粒が固着されたワイヤーと、
前記ワイヤーの上に設置される被加工物を接着するスライス台と、
前記スライス台を保持するベースプレートと、
前記ベースプレートを固定する装置固定体と、
前記被加工物の切断部分に加工液を供給する供給ノズルと、を備え、
前記ワイヤーの走行方向において、前記被加工物の端部より外側に、前記スライス台、前記ベースプレートまたは前記装置固定体の一部を位置させた突出部を有し、前記被加工物と前記スライス台との界面から前記突出部までの距離が、前記加工液の跳ねを受けない距離に設定されていることを特徴とするワイヤーソー装置。 A wire with abrasive grains fixed on its surface;
A slicing table for bonding a workpiece to be placed on the wire;
A base plate for holding the slice table;
A device fixing body for fixing the base plate;
A supply nozzle for supplying a processing liquid to the cut portion of the workpiece,
In the traveling direction of the wire, the workpiece and the slicing table are provided outside the end portion of the workpiece with a protruding portion in which a part of the slicing table, the base plate, or the device fixing body is positioned. The distance from the interface to the projection is set to a distance that does not receive the bouncing of the machining liquid.

前記被加工物と前記スライス台との界面から前記突出部までの距離が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーソー装置。 The wire saw device according to claim 1, wherein a distance from an interface between the workpiece and the slicing base to the protruding portion is 50 mm or more.

前記ワイヤーの走行方向において、前記被加工物の端部が前記スライス台の端部よりも外側に位置するか面一であること特徴とする請求項１または２に記載のワイヤーソー装置。 3. The wire saw device according to claim 1, wherein an end portion of the workpiece is positioned outside or flush with an end portion of the slicing base in a traveling direction of the wire.

前記ワイヤーの走行方向において、前記被加工物の端部が前記ベースプレートの端部よりも外側に位置するか面一であること特徴とする請求項３に記載のワイヤーソー装置。 The wire saw device according to claim 3, wherein an end portion of the workpiece is positioned outside or flush with an end portion of the base plate in a traveling direction of the wire.

表面に砥粒が固着された複数の列をなすワイヤーと、
前記ワイヤーの上に設置される被加工物の切断部分に加工液を供給する供給ノズルと、
前記被加工物と前記供給ノズルとの間に位置して、かつ前記ワイヤーの上方に前記被加工物に対して間隔をとって位置する加工液受け部材と、
を備えたことを特徴とするワイヤーソー装置。 A plurality of rows of wires with abrasive grains fixed to the surface;
A supply nozzle for supplying a processing liquid to a cut portion of a workpiece to be installed on the wire;
A working fluid receiving member positioned between the workpiece and the supply nozzle and positioned above the wire and spaced from the workpiece;
A wire saw device comprising:

前記加工液受け部材の前記ワイヤーの列方向の幅は、前記ワイヤーの列幅以上であることを特徴とする請求項５に記載のワイヤーソー装置。 The wire saw device according to claim 5, wherein a width of the machining liquid receiving member in a row direction of the wires is equal to or greater than a row width of the wires.

前記加工液受け部材と前記被加工物との間隔が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５または６に記載のワイヤーソー装置。 The wire saw device according to claim 5 or 6, wherein an interval between the processing liquid receiving member and the workpiece is 10 mm or more and 50 mm or less.

前記供給ノズルの先端に前記ワイヤー方向に延びる延長部材を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のワイヤーソー装置。 The wire saw device according to any one of claims 1 to 7, further comprising an extending member extending in the wire direction at a tip of the supply nozzle.

請求項１乃至８のいずれかに記載のワイヤーソー装置を用いて、半導体からなる被加工物を切断して半導体基板を得ることを特徴とする半導体基板の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: using a wire saw device according to claim 1 to cut a workpiece made of a semiconductor to obtain a semiconductor substrate.