JP2016174173A - ワークピースから特に均一な厚さの多数のスライスを同時に切り出すための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
質物質)の相互作用に基づくこととが切断研削の特徴である。
たは、複数のストランドもしくはファイバから構成されるとともに異なる材料から構成されるストランデッドワイヤーであってもよく、場合によっては金属、合金またはプラスチックの付加的なコーティングを担持してもよい。
ッドの反対の第2の端面24へと減少する。
少数のスライスへとワークピースを切断するのに非常に好適である。ピルグリムステップ法は、たとえば円筒状の半導体ロッドといった、切断の間に変動するワイヤー係合長さを有するワークピースを切断するのに特に好適である。
が引き戻されている際に、ワイヤーは、以前に生成された切断面の如何なる凹凸上にもワイヤー部分が引っ掛かるのを防止するように、少なくともゆっくりその長手方向に移動し続ける。
ヤーが入る側上においてワークピースの周辺部にて広くなっており、ワイヤーの延在方向において、ワイヤー係合長さに沿って反対のワイヤー出口側へとウェッジ形状またはファンネル形状になるようにテーパする。
グリムステップ)ごとに多少オーバーラップする場合、各々の場合において、カーフには両側にてスラリーが効果的に供給され、スラリーが搬送される必要があるのはロッドの中心までとなる。また、このオーバーラッピングによって、ワイヤー入口側において、各々の場合におけるスラリーファンネルによって引き起こされるカーフの広がりが低減され、これにより、ウェハのテーパが低減される。得られたウェハはもはやウェッジ形状ではないが、ワイヤーの両方の延在方向において中心からそれらの周辺にわずかに厚さが減少するわずかにサドルの形状をまだ有している。最小厚さは、最も大きなワイヤー係合長さの周辺領域、すなわち、円筒がちょうど半分切られれた際の周辺領域において発生する。最も大きなワイヤー係合長さの周辺領域における最小厚さのゾーンは、図2において27および29により示される。ピルグリムステップ法に従った切断ラッピングの場合のワイヤーの正味の運動と、このプロセスにおいてワイヤーが経験する厚さの減少とによって、ワイヤー入口側上のウェハのテーパ27は、ワイヤー出口側上のテーパ29より多少厚いが、両者は、単方向のワイヤー運動を伴う比較の切断のウェッジ形状よりもかなり小さい。
リッドとの材料除去係合状態になるまでグリッド上にさらにロッドがフィードされる結果、摩滅によって薄くなり、切込ウェッジの形成が抑制される。
点にのみ作用し、切り込みがなされるとすぐに消滅する。したがって、切断面は、切り込みの領域において、横断方向の力なしで、切断によって作り出される切断平面から偏向するワイヤーとともに延在し、したがってその領域において曲げられる。隣接したワイヤー部分にかかる傾きの下方向の力がほぼ同じであるので、得られたスライスの前面および後面は互いに実質的に平行であり、切込領域において前面および後面について均一な曲率を有する。得られたスライスはこのように実質的に一定の厚さであるが、湾曲または反った形状(「切込波部」)を有する。
に第2の長さだけ動かされ、第2の長さは第1の長さ未満であり、当該第3の方法は、切断動作の開始から第1の切断深さの達成まで、切断手段の供給された硬質物質は第1の平均粒径を有し、第1の切断深さの達成の後、切断動作の終了まで、切断手段の供給された硬質物質は第2の平均粒径を有し、第1の平均粒径は第2の平均粒径未満であることを特徴とする。
re)」,「ひだ付きワイヤー(crimped wire)」)ある振幅の多数の波形形状の横方向のワイヤーの変形を有する。
直である多数の溝を有する少なくとも2つのワイヤーガイドローラに巻回される。2つのガイドローラ間に存在するワイヤー部分は、ワイヤーグリッドを構成する。したがって、グリッドは、1つの平面において互いに平行に延在するワイヤーの多数の部分を含む。
本発明に従った第1の方法の説明
第1の方法は、ワイヤー供給において、したがって、ワイヤーグリッドにおいて、ワイヤーの長手方向の張力が増加されると、カーフの幅が減少するという所見に基づく。カーフ幅の減少の効果は、平坦なワイヤーには小さく、構造が設けられたワイヤーには強い。平坦なワイヤーの場合には、ワイヤー張力が増加すると、ワイヤーの横断方向における自然な運動(振動)は、恐らくより高い周波数へシフトされる。より高い周波数は、次いで、粘着性のソーイングスラリーにおいてより大きな減衰を経験し、この結果、振動の振幅、したがって作り出されるカーフの幅が低減される。
たは加工径が低減され、これにより、カーフ幅が低減し、切断スライスの厚さが増加する。
ワイヤーの破断の危険性をさらに低減するために、切断動作の後半において一定にされ得る。これは、切断の後半のワイヤー破断の修復は特に要求が高いからである。さらに、ロッドからの切抜は常に、摩耗したワイヤーによりなされる。したがって、切込ウェッジに対応する「切抜ウェッジ」の問題は存在しない。
、貫通点16’(切抜)に対応し、貫通点は、ソーイングワイヤーがワークピースに入る点またはワークピースから出る点である。
本発明に従った第2の方法は、ワイヤーを囲むスラリー膜の厚さ、したがってカーフの厚さが、ピルグリムステップの第1および第2の長さにわたって、ワイヤーの長手方向の運動の平均速度が実質的に小さいことによって低減されるという点において、低減されたカーフ厚さを達成することを可能にする。
同様に好ましくは、第1および第2の速度は等しくない。更に、好ましくは、第1および第2の速度は時間に関して各々変動可能である。
本発明に従った第3の方法は、スラリーにおいて平均粒径がより小さく、かつ、他のパラメータが同じままであることで、スラリー膜の平均厚さ、したがって、カーフの幅も低減されるという点で、カーフ厚さの低減を達成することを可能にする。
おいて数えられたすべての粒子の総数に対して、パーセント(計測頻度(count frequency);C.F.)でプロットされている。
「切込ウェッジ」がなくてより薄いカーフ、したがって一様により厚いウェハを達成するための本発明に従った第4の方法は、切開の間のスラリー速度の一時的な低減に基づく。
粘性が小さいスラリー、すなわちより流動性があるスラリーは、より薄いスラリー膜を作り出し、したがってより大きな局所的なウェハ厚みを作り出す。この効果は、消費されたスラリーにおける低減された平均粒子径の効果を重ね、これにより同様に膜厚さの低減が得られる。
いては60℃で測定されたスラリー膜に対するせん断速度の関数として、ワイヤーソーにおけるスラリー供給の新しいスラリーの測定された動的粘度(dynamic viscosity(D.
V.)(記号η))(切断前,「PRE」,曲線31、33および35)と、使用されたスラリー(切断後,「POST」,曲線32、34および36)の測定された動的粘度とを示す。使用されたスラリーにおける固体の割合は、ワイヤーおよびワークピースからの摩耗砕片の付加的な割合により、材料の除去を行う硬質物質のみを含んでいる新しいスラリーにおける固体の割合より常にいくぶん高いが、新しいスラリーと比較して使用されたスラリーの粘性の減少は、25℃および30℃においてはっきり明白である。
プ体積に起因して切開の時点では2mm/minまでであった。切開の間に、温度は3〜8分間で30℃および35℃に増加された。これは、温度の上昇が効果的であった6mmと15mmとの間の切込深さに対応した。その後、25℃の平均温度のスラリーが再び供給された。加熱されたスラリーが供給される時間の短さと、マシンフレーム、フィードデバイスおよびロッド、ならびにワイヤーガイドローラの有効な内部冷却の大きな熱質量とにより、異なる熱膨張によって引き起こされる負の影響が存在しないと分かった。しかしながら、カーフにおける粘性の低減によって、得られたウェハについて切込ウェッジがもはや最小厚さに決定的でないように、スラリー膜の厚さを低減することと、切開領域におけるウェハの厚さを増加させることとが可能であった。
1 ワイヤー
2 溝
3 ワイヤー供給側上のワイヤーガイドローラ
4 ワイヤー送出側上のワイヤーガイドローラ
5 左のワイヤーガイドローラの軸
6 右のワイヤーガイドローラの軸
7 左のワイヤーガイドローラの回転の方向
8 右のワイヤーガイドローラの回転の方向
9 ワイヤー供給
10 ワイヤー送出
11 ワイヤー部分
12 ロッドのワイヤー供給側(の端面)
13 カーフ
14 ロッド軸
15 半導体ロッド
16 切断開始側上の直径方向の切断線A−A’およびB−B’の貫通点
16’ 切断終了側上の直径方向の切断線A−A’およびB−B’の貫通点
17 カーフのワイヤー入口側
18 カーフのワイヤー出口側
19 ワイヤー供給側上のスラリーノズルストリップ
20 ワイヤー送出側上のスラリーノズルストリップ
21 スラリーノズル
22 ワイヤー供給側上のスラリーカーテン
23 ワイヤー送出側上のスラリーカーテン
24 ロッドのワイヤー送出側(の端面)
25 ワイヤーグリッド
26 識別溝(切断ウェハ:識別切欠部)
27 最長の係合長さの領域における切断線D−D’に沿ったワイヤー入口側上の縁部に近い厚さの減少
28 ソーイングイン領域での厚さのウェッジ形状(「切込ウェッジ」)の減少
29 最長の係合長さの領域における切断線C−C’に沿ったワイヤー出口側上の縁部に
近い厚さの減少
30 切断線A−A’およびB−B’に沿った中心厚さ
31 25℃でのせん断速度の関数としての新しいスラリーの動的粘度
32 25℃でのせん断速度の関数としての使用されたスラリーの動的粘度
33 30℃でのせん断速度の関数としての新しいスラリーの動的粘度
34 30℃でのせん断速度の関数としての使用されたスラリーの動的粘度
35 60℃でのせん断速度の関数としての新しいスラリーの動的粘度
36 60℃でのせん断速度の関数としての使用されたスラリーの動的粘度
37 新しいスラリーの粒径分布
38 使用されたスラリーの粒径分布
39 小さな粒径を有する使用されたスラリーの粒度分布の局所極大
D マイクロメートルでの局所厚さ
z グリッド上へのワークピースのフィードの方向の長さ(単位はミリメートル)
D.V. 動的粘度(単位はmPas(ミリパスカル秒))
S.R. 1/s(s=秒)におけるせん断速度dv/dh(v=速度、h=液体膜における高さ)
η 動的粘度の記号(ギリシャ文字のイータ)
PRE 前(新しいスラリー)
POST 後(使用されたスラリー)
C.F. 粒子計測頻度(単位はパーセント)
P.S. 粒径(単位はマイクロメートル(μm))
Claims (29)
- ソーイングワイヤーを含みワイヤーソーによって液体切断手段の存在下で、直径を有する円筒状のワークピースから多数のスライスを同時に切り出すための方法であって、前記ソーイングワイヤーは回転可能なワイヤーガイドローラ同士の間に平行方向に配置される多数のワイヤー部分から構成されるワイヤーグリッドにわたり、長手方向の張力を有する前記ワイヤー部分は、前記ワイヤーガイドローラの回転の結果、回転の第1の方向と、回転の前記第1の方向と反対である回転の第2の方向との間で連続的に交互に前記ワークピースに対して相対運動を示し、前記ワイヤーは、前記第1の方向における回転の間に第1の長さだけ動かされ、前記第2の方向における回転の間に第2の長さだけ動かされ、前記第2の長さは前記第1の長さ未満である方法において、第1の切断深さでの前記ワークピースへの前記ワイヤー部分の切り込みの時点で、長手方向のワイヤー張力部分は、第2の切断深さを伴う第2の時点よりも大きく、前記第2の時点は、前記切り込みの時点の後であって、前記ワークピースにおける前記ワイヤー部分の係合長さlが>0である時点であることを特徴とする、方法。
- 前記ワークピースの直径の≦2%の切断深さの場合、前記ワイヤー部分の係合長さlが前記ワークピースの直径と等しい際には、前記長手方向の張力は、前記ワイヤーの張力に対して≦80%増加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ワークピースの直径の≦5%の切断深さの場合、前記ワイヤー部分の係合長さlがワークピースの直径と等しい際には、前記長手方向の張力は、前記ワイヤーの張力に対して≦50%増加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの0%と5%との間であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 第1のワイヤー張力は第2のワイヤー張力の1.2倍と1.8倍との間であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- ソーイングワイヤーを含みワイヤーソーによって液体切断手段の存在下で、直径を有する円筒状のワークピースから多数のスライスを同時に切り出すための方法であって、前記ソーイングワイヤーは2つの回転可能なワイヤーガイドローラ同士の間に平行方向に配置される多数のワイヤー部分から構成されるワイヤーグリッドにわたり、長手方向の張力を有する前記ワイヤー部分は、前記ワイヤーガイドローラの回転の結果、回転の第1の方向と、回転の前記第1の方向と反対である回転の第2の方向との間で連続的に交互に前記ワークピースに対して相対運動を示し、前記ワイヤーは、前記第1の方向における方向の直接的に連続する反転の各対の間の回転の間、各場合において、各場合における第1の長さだけ第1の速度で動かされ、前記第2の方向における回転の間、各場合において、各場合における第2の長さだけ第2の速度で動かされ、前記第2の長さは前記第1の長さよりも短い方法において、切断動作の開始の際、前記第1および第2の速度から形成される、2つの連続的な方向の変更の間の前記ワイヤーの第1の平均速度と、前記切断動作の終わりの際、前記第1および第2の速度から形成される、2つの連続的な方向の変更の間の前記ワイヤーの第2の平均速度とが選択され、前記第1の平均速度は前記第2の平均速度未満であることを特徴とする、方法。
- 前記第1または第2の長さは、カーフの切開深さにより変化する、請求項6に記載の方法。
- 前記ワークピースとの前記ワイヤーグリッドの最初の接触と、第1の切断深さまでとの間、前記ワイヤーの運動は、前記第1の平均速度で行われ、前記第1の切断深さの達成の後、前記切断動作の終了までは、前記ワイヤーの運動は、前記第2の平均速度で行われる、請求項6または7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の平均速度は6m/sと20m/sとの間である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの0%と2%との間である、請求項6〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの0%と5%との間である、請求項6〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の平均速度は、前記第2の平均速度の10%と90%との間である、請求項6〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の平均速度は前記第2の平均速度の40%と80%との間である、請求項6〜10のいずれか1項に記載の方法。
- ソーイングワイヤーを含みワイヤーソーによって液体切断手段の存在下で、直径を有する円筒状のワークピースから多数のスライスを同時に切り出すための方法であって、前記ソーイングワイヤーは2つの回転可能なワイヤーガイドローラ同士の間に平行方向に配置される多数のワイヤー部分から構成されるワイヤーグリッドにわたり、長手方向の張力を有する前記ワイヤー部分は、前記ワイヤーガイドローラの回転の結果、回転の第1の方向と、回転の前記第1の方向と反対である回転の第2の方向との間で連続的に交互に前記ワークピースに対して相対運動を示し、前記ワイヤーは、前記第1の方向における回転の間に第1の長さだけ動かされ、前記第2の方向における回転の間に第2の長さだけ動かされ、前記第2の長さは前記第1の長さ未満である方法において、切断動作の開始から第1の切断深さの達成まで、前記切断手段の供給された硬質物質は第1の平均粒径を有し、前記第1の切断深さの達成の後、前記切断動作の終了まで、前記切断手段の前記供給された硬質物質は第2の平均粒径を有し、前記第1の平均粒径は前記第2の平均粒径未満であることを特徴とする、方法。
- 前記第1の切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの2%である、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの5%である、請求項14に記載の方法。
- 前記第1の粒径は前記第2の粒径の50%と80%との間である、請求項14〜16のいずれか1項に記載の方法。
- ソーイングワイヤーを含みワイヤーソーによって液体切断手段の存在下で、直径を有する円筒状のワークピースから多数のスライスを同時に切り出すための方法であって、前記ソーイングワイヤーは2つの回転可能なワイヤーガイドローラ同士の間に平行方向に配置される多数のワイヤー部分から構成されるワイヤーグリッドにわたり、長手方向の張力を有する前記ワイヤー部分は、前記ワイヤーガイドローラの回転の結果、回転の第1の方向と、回転の前記第1の方向と反対である回転の第2の方向との間で連続的に交互に前記ワークピースに対して相対運動を示し、前記ワイヤーは、前記第1の方向における回転の間
に第1の長さだけ動かされ、前記第2の方向における回転の間に第2の長さだけ動かされ、前記第2の長さは前記第1の長さ未満である方法において、切断動作の開始から第1の切開深さまで、第1の粘性を有する懸濁液が前記ワイヤーグリッドに供給され、前記第1の切断深さから前記切断動作の終了まで、第2の粘性を有する懸濁液が前記ワイヤーグリッドに供給され、前記第1の粘性は前記第2の粘性未満であるように選択されることを特徴とする、方法。 - 前記切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの0%と2%との間である、請求項18に記載の方法。
- 前記切断深さは、前記ワークピースにおけるワイヤー部分の最も大きな係合長さの0%と5%との間である、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の粘性は前記第2の粘性の40%と95%との間である、請求項18〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の粘性は、前記懸濁液の温度を第1の温度に調節することにより達成され、前記第2の粘性は、前記懸濁液の温度を第2の温度に調節することにより達成され、前記第1の温度は前記第2の温度より高いように選択される、請求項18〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第2の温度は20℃と40℃との間にあるように選択される、請求項22に記載の方法。
- 前記第1の温度は、前記第2の温度を下回る5℃と15℃との間にあるように選択される、請求項22または23のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の粘性は、前記懸濁液における硬質物質の第1の平均粒径の選択によって達成され、前記第2の粘性は、前記懸濁液における前記硬質物質の第2の平均粒径の選択によって達成され、前記第1の平均粒径は前記第2の平均粒径未満であるように選択される、請求項18〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の粘性は、前記懸濁液における硬質物質の第1の濃度の選択によって達成され、前記第2の粘性は、前記懸濁液における前記硬質物質の第2の濃度の選択によって達成され、前記第1の濃度は前記第2の濃度未満であるように選択される、請求項18〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の粘性は第1のキャリア液の選択によって達成され、前記第2の粘性は第2のキャリア液の選択によって達成され、前記第1のキャリア液の粘性は前記第2のキャリア液の粘性未満である、請求項18〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1の平均粒径は、前記第2の平均粒径についての値の50%と95%との間にあるように選択される、請求項25に記載の方法。
- 前記ワイヤーは第1の直径を有するモノフィラメントの鋼ワイヤーであり、前記モノフィラメントの鋼ワイヤーには、前記ワイヤーの横断方向における塑性変形の結果、ジグザグの形態にある多数の突起および窪みが設けられ、そのエンベロープカーブは、前記ワイヤーの長手方向に垂直な平面において、第2の直径を有し、前記第2の直径は前記第1の直径より大きい、請求項1〜28のいずれか1項に記載の方法。
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