JP2516717B2 - ワイヤソ―及びその切断方法 - Google Patents
ワイヤソ―及びその切断方法Info
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Description
被加工物を切断してウエーハを形成するワイヤソー及び
その切断方法に関する。
のワイヤ列に半導体インゴット等の被加工物を押し当
て、ワイヤをその線方向に送りながら、被加工物とワイ
ヤの間に砥粒を含む加工液を供給することにより、ラッ
ピング作用で被加工物を切断してウエーハを形成するも
のであり、一定の厚さのウエーハを多数枚同時に得るこ
とができる。この加工液は、例えば特開昭61−125
768号公報に開示されているようなノズルから切断部
に流し当てられる。
インチのシリコン半導体インゴットで6時間である。こ
の間、切断条件を一定に保つことにより、ウエーハの面
精度を高くする必要がある。
る摩擦熱やローリング装置の軸受で発生する摩擦熱によ
り、切断中にローリング装置の温度が変動して、熱膨張
でワイヤ列のピッチが変動し、ウエーハ表面にうねりが
生じる。半導体集積回路の微細化が進んでいる今日、ウ
エーハ表面のうねりは、半導体装置の歩留まりを大きく
低下させる。
度が一定に制御される。しかし、上記特開昭61−12
5768号公報のワイヤソーでは、ローリング装置の軸
受で発生する摩擦熱による温度変動を低減することはで
きない。そこで、図7に示すようなローリング装置の構
成が提案されている(特開昭62−251063号公
報)。
を形成し、軸芯1を回転自在に支持する軸受6−1及び
軸受6−2に流路を形成し、さらに、主油路2と軸受6
−1との間及び主油路2と軸受6−2との間にそれぞれ
潤滑油路3−1及び潤滑油路3−2を形成して、オイル
タンクからオイル供給口7へオイルを供給し、軸受6−
1、潤滑油路3−1、主油路2、潤滑油路3−2及び軸
受6−2を通ってオイル排出口8からオイルを排出させ
ている。そして、オイルタンク内のオイル温度が設定値
になるように制御している。
受6−1を通るときに、軸受6−1で発生した摩擦熱を
オイルが吸熱するので、温度が上昇し、これが軸受6−
2を通るので、軸受6−2での吸熱効率と軸受6−1で
の吸熱効率が一般に異なる。両者の差は、オイル供給口
7に供給されるオイル温度やオイル流量によっても変化
する。吸熱量の差により、軸芯1の一端から他端へ向け
て温度勾配が生じ、熱膨張率が軸芯1の長手方向に沿っ
て不均一となり、スリーブ9の表面に形成したワイヤ溝
のピッチが一定でなくなり、好ましくない。また、軸受
6−1及び軸受6−2での流路抵抗は、軸受のスチール
ボールが密に配置されかつスチールボールが高速回転し
ているので、比較的大きい。このため、軸受6−1でオ
イルが停滞して吸熱量が大きくなり、前記差がさらに大
きくなる原因となる。
トの場合、軸芯1の長さは例えば1000mmもあり、
流路が長くなって構成が複雑になる。しかも、長い主油
路2を形成することは、軸芯1の回転中心が偏心する原
因となる。この偏心は、ウエーハの面精度を低下させる
原因となる。
るために合成樹脂が用いられ、断熱材であるので、主油
路2にオイルを通しても切断用ワイヤを冷却することは
できない。
み、簡単な構成で、ローラ両端部を軸支する2つのロー
ラ軸支装置の温度を互いに等しくかつほぼ一定に保持す
ることが可能なワイヤソー及びその切断方法を提供する
ことにある。
るワイヤソー及びその切断方法を、実施例図中の対応す
る構成要素の符号を引用して説明する。
おいて、ローラ14a〜18aに巻き掛けられたワイヤ
Wに被加工物10を押し当てた状態でワイヤWをその線
方向に走行させ、切断部付近に砥粒を含む加工液32を
流し当て、さらに、この加工液32をローラ14a〜1
8aの軸支部14b、14c、16b、16c、18
b、18cにも流し当てる。
するために、例えば図1に示す如く、加工液流出孔が切
断部付近及びローラ軸支装置14b、14c、16b、
16c、18b、18cに対応して配置されたノズル2
0〜29と、ローラ14a〜18aの下方に配置され、
ノズル20〜29から流出した加工液32を受ける容器
30と、加工液32が貯蔵されたタンク34と、タンク
34内の加工液32をノズル20〜29に供給し、容器
30内の加工液32をタンク34に回収させる加工液循
環手段44、46、48、50、52、54、56〜6
0とを備えている。
16c、18b及び18cで多量の摩擦熱が発生し、ロ
ーラの熱膨張により切断位置がローラ軸方向に変化し
て、切断により形成されたウエーハの面精度を低下させ
る原因となるが、上記方法及び装置発明では、加工液3
2をローラ軸支装置14b、14c、16b、16c、
18b、18cに流し当てるので、ローラ軸支装置の温
度を互いに等しくかつ一定に保持することが可能とな
り、ウエーハの面精度を高くすることが可能となる。ま
た、ローリング装置の構成を従来のように複雑にする必
要がなく、しかも、ローラ軸支装置14b、14c、1
6b、16c、18b、18cに流し当てる冷却媒体と
して、ワイヤWに流し当てる加工液32を用いるので、
ワイヤに流し当てた液とローラ軸支装置に流し当てた液
との混合が問題とならず、構成が簡単である。
示す如く、ノズル20〜29は、ローラ14a〜18a
の軸に沿って配置された管に、ワイヤW及びローラ軸支
装置14b、14c、16b、16c、18b、18c
に対応した位置に加工液流出孔が形成された構成となっ
ている。
する全ノズルの構成が簡単になる。
3に示す如く、ノズル20〜29は、ローラ14a〜1
8aの軸に沿って配置された管に、ワイヤWに対応した
位置に加工液流出孔が形成された切断部用ノズル20、
22と、切断部用ノズル20、22とは独立に、加工液
流出孔をローラ軸支装置14b、14c、16b、16
c、18b、18cに対応させて配置されたローラ軸支
部用ノズル24〜29とを有している。また、加工液循
環手段は、切断部用ノズル20、22から流出し切断部
から流下した加工液32の温度が第1設定温度になるよ
うに切断部用ノズル20、22に供給する加工液32の
流量を制御する第1手段31a、44〜46、56、6
2と、ローラ軸支部用ノズル24〜29から流出しロー
ラ軸支装置から流下した加工液32の温度が第2設定温
度になるようにローラ軸支部用ノズル24〜29に供給
する加工液32の流量を制御する第2手段31b、31
c、48〜55、58、60、64、65とを有してい
る。
置の温度を互いに独立により一定に保持することが可能
となり、したがって、切断により形成されるウエーハの
表面のうねりをより低減することが可能となる。
する。
ソーの要部構成を示す。
であり、そのオリエンテーションフラット面がワークホ
ルダ12に接着されている。ワークホルダ12は、不図
示の機構で昇降駆動される。被加工物10の下方には、
軸方向を互いに平行にして、ローリング装置14、16
及び18が配置されている。ローリング装置14は、ロ
ーラ14aの両端部がローラ軸支装置14b及び14c
で回転自在に支持され、ローリング装置16は、ローラ
16aの両端部がローラ軸支装置16b及び16cで回
転自在に支持され、ローリング装置18は、ローラ18
aの両端部がローラ軸支装置18b及び18cで回転自
在に支持されている。
70aの両端に小径部70b及び70cが形成され、大
径部70aに合成樹脂製のスリーブ72が被着されてい
る。また、ローラ軸支装置14bは、ホルダ74b内
に、小径部70bを回転自在に支持する軸受76bが配
置され、ホルダ74bが支持板78bに固定されてい
る。同様に、ローラ軸支装置14cは、ホルダ74c内
に、小径部70cを回転自在に支持する軸受76cが配
置され、ホルダ74cが支持板78cに固定されてい
る。スリーブ72の外周面には、リング状の溝が一定ピ
ッチで多数形成されており、この溝に沿ってワイヤWが
巻掛けられている。ローリング装置16及び18は、ロ
ーリング装置14と同一構成である。
には、ノズル20及び22がローリング装置14及び1
6に沿って配置されている。ノズル20及び22は、管
に加工液流出孔が多数穿設された構成となっている。
0がワイヤWに接触すると、ローラ14a、16a及び
18aが連動回転され、かつ、ワイヤWの張力が一定に
保持されてワイヤWがその線方向に走行される。また、
ノズル20及び22から、砥粒を含む加工液がワイヤW
に吹き当てられる。この状態でワークホルダ12を下降
させると、被加工物10はワイヤWのピッチで切断さ
れ、同時に同一厚さの多数枚のウエーハが形成される。
切断の際、被加工物10とワイヤWとの摩擦で発生した
熱は、加工液に吸収される。
回転速度は比較的大きく、例えば1800rpmであ
り、ローラ軸支装置14b、14c、16b、16c、
18b及び18cで多量の摩擦熱が発生する。ウエーハ
の面精度を高くするには、切断時にこれらローラ軸支装
置での温度を一定かつ互いに等しくして、ローラ14a
及び14bの温度を一定かつ軸方向に沿って均一にする
必要がある。そこで、本実施例では以下のような構成と
している。
ーラ軸支装置14b、14c、16b、16c、18b
及び18cの上方に配置している。また、ローリング装
置14〜18の下方には、加工液回収用の受け皿30を
配置している。受け皿30には、ノズル20及び22か
ら流下した加工液とノズル24、26及び28から流下
した加工液とノズル25、27及び29から流下した加
工液とを分けるために、仕切板30b及び30cを設け
て、受け皿30を受容部31aとその両側の受容部31
b、31cとに分割している。
る。加工液32内には、ヒータ35及び熱交換器36の
コイルチューブ36aが浸漬されている。コイルチュー
ブ36a内には冷却媒体が可変容量型ポンプ36bで循
環され、この冷却媒体は冷凍機38で冷却される。ま
た、加工液32は、攪拌機40で攪拌されてその温度が
均一にされる。この温度は、温度センサ42で検出され
る。タンク34内の加工液32は、可変容量型ポンプ4
4で汲み上げられ、往路管46を通ってノズル20及び
22に供給され、また、可変容量型ポンプ48で汲み上
げられ、往路管50を通ってノズル24、26及び28
に供給され、さらに、可変容量型ポンプ52で汲み上げ
られ、往路管54を通ってノズル25、27及び29に
供給される。往路管46、50及び54にはそれぞれ流
量計47、51及び55が介装されている。ノズル20
及び22から流出した加工液は、切断部付近の各ワイヤ
Wに当てられ(図1及び図2)、被加工物10とワイヤ
Wの間に入ってラッピング作用し、かつ、被加工物10
とワイヤWとの間で発生した摩擦熱を吸熱する。ノズル
24、26及び28から流出した加工液は、それぞれロ
ーラ軸支装置14b、16b及び18bに当てられ(図
1及び図2)、軸受で発生した摩擦熱を吸熱し、同様
に、ノズル25、27及び29から流出した加工液は、
それぞれローラ軸支装置14c、16c及び18cに当
てられ、軸受で発生した摩擦熱を吸熱する。
れ、受容部31a、31b及び31c内の加工液はそれ
ぞれ復路管56、58及び60を通ってタンク34内に
戻される。復路管56、58及び60内の液温は、それ
ぞれ温度センサ62、64及び65で検出される。
サ42、62、64及び65、流量計47、51及び5
5の検出信号は制御装置66に供給され、制御装置66
は、ドライバ67を介し可変容量型ポンプ36b、4
4、48及び52の供給流量を制御し、冷凍機38、ヒ
ータ35及び攪拌機40をオン・オフ制御する。また、
制御装置66にはキーボード68から各種設定値が入力
され、制御装置66はこれら設定値及び各種検出値等を
ディスプレイ装置69に表示させる。
ラ軸支装置14b、14c、16b、16c、18b及
び18cの温度が切断開始後にできるだけ短時間で定常
状態になるように、加工液32の温度が設定される。そ
して、温度センサ42で検出された温度がこの設定温度
TSになるように、ヒータ35に電力が供給され又は冷
却コイルチューブ38に冷却水が供給される。好ましい
設定温度TSは、ワイヤソーシステム及び使用条件によ
り異なり、例えば28度である。
た温度Taと温度センサ42で検出された温度Tとの差
を求める。この差と往路管46を通る流量との積から復
路管56を通る加工液の吸熱量Qaを求め、同様にして
復路管58を通る加工液の吸熱量Qb及び復路管60を
通る加工液の吸熱量Qbcを求める。そして、全吸熱量
Qa+Qb+Qcを打ち消すべく、冷却コイルチューブ
38に供給する冷却水の流量又は温度を制御して、加工
液32の温度を設定温度に保つ。一方、温度センサ6
2、64及び65で検出された温度Ta、Tb及びTc
がそれぞれ設定温度T0、T1及びT1になるように、
可変容量型ポンプ44、48及び52による加工液供給
流量を制御する。
するための設定温度T0及びT1は、実験の結果、タン
ク34内の加工液32の設定温度TS=28°Cの下
で、T0=30.0°C、T1=29〜29.5°Cで
あることが判明した。
4b、14c、16b、16c、18b及び18cを互
いに同一温度かつ所定の温度に保ち、ローラ14a、1
6a及び18aの温度を一定かつ軸方向に沿って均一に
することができ、切断時の温度変動によるワイヤWのピ
ッチの変動を、すなわち被加工物10を切断して得られ
るウエーハの表面のうねりを、低減することができる。
例のワイヤソーのノズルからの加工液流出状態を示す。
の一方のローラ軸支装置に対向して互いに90゜離れた
ノズル241〜244を配置し、ローリング装置16の
一方のローラ軸支装置に対向して互いに90゜離れたノ
ズル261〜264を配置し、ローリング装置18の一
方のローラ軸支装置に対向して互いに90゜離れたノズ
ル281〜284を配置している。ローリング装置14
〜18の他方のローラ軸支装置に対しても同様である。
他の点は、上記第1実施例と同様である。
支装置外周の温度分布を第1実施例よりも均一にするこ
とができ、したがって、被加工物10を切断して得られ
るウエーハの表面のうねりを第1実施例よりも低減する
ことができる。
例のワイヤソーのローリング装置断面及びその付近の概
略を示す。
操作弁80bを介しノズル20の一端と接続し、ノズル
25を、手動操作弁80cを介しノズル20の他端と接
続し、図3の構成要素48〜55を省略している。そし
て、図3の温度センサ64及び65で検出された温度を
表示し、操作者はこの表示を目視し、定状状態で目標温
度になるように、手動操作弁80b及び80cの開度を
調整する。他の点は、上記第1実施例と同一である。
りも劣るが、第1実施例よりも構成が簡単であり、被加
工物10の寸法が毎回同一の場合には、操作は煩雑でな
く有効である。
ソー及びその切断方法では、加工液をローラ軸支装置に
流し当てるので、ローラ両端部を軸支する2つのローラ
軸支装置の温度を互いに等しくかつ一定に保持すること
が可能となって、ウエーハの面精度を高くすることがで
き、また、ローラの構成を従来のように複雑にする必要
がなく、しかも、ローラ軸支装置に流し当てる冷却媒体
として、ワイヤに流し当てる加工液を用いるので、ワイ
ヤに流し当てた液とローラ軸支装置に流し当てた液との
混合が問題とならず、構成が簡単であるという優れた効
果を奏する。
沿って配置された管に、ワイヤ及びローラ軸支装置に対
応した位置に加工液流出孔が形成されたノズルを用いて
いるので、切断部及びローラ軸支装置に対する全ノズル
の構成が簡単になるという効果を奏する。
切断部用ノズルとローラ軸支部用ノズルとを備え、さら
に、切断部から流下した加工液の温度が第1設定温度に
なるように切断部用ノズルへの供給流量を制御する手段
と、ローラ軸支装置から流下した加工液の温度が第2設
定温度になるようにローラ軸支部用ノズルへの供給流量
を制御する手段とを備えているので、切断部及びローラ
軸支装置の温度を互いに独立により一定に保持すること
が可能となり、したがって、切断により形成されるウエ
ーハの表面のうねりをより低減することが可能となると
いう効果を奏する。
ング装置断面及びその付近の概略図である。
からの加工液流出状態を示す図である。
成図である。
ロック図である。
からの加工液流出状態を示す図である。
ング装置断面及びその付近の概略図である。
る。
ーラ軸支装置 20、22、24〜29、241〜244、261〜2
64、281〜284ノズル 30 受け皿 30b、30c 仕切板 31a、31b、31c 受容部 32 加工液 34 タンク 35 ヒータ 36 熱交換機 36a 冷却コイルチューブ 36b、44、48、52 可変容量型ポンプ 38 冷凍機 40 攪拌機 42、62、64、65 温度センサ 46、50、54 往路管 47、51、55 流量計 56、58、60 復路管 70a 大径部 70b 小径部 72 スリーブ 74b、74c ホルダ 76b、76c 軸受 78b、78c 支持板 80b、80c 手動操作弁 W ワイヤ
Claims (4)
- 【請求項1】 ローラ(14a〜18a)に巻き掛けら
れたワイヤ(W)に被加工物(10)を押し当てた状態
で該ワイヤをその線方向に走行させ、切断部付近に砥粒
を含む加工液(32)を流し当てる切断方法において、 切断時に該加工液をローラ軸支装置(14b、14c、
16b、16c、18b、18c)にも流し当てること
を特徴とする切断方法。 - 【請求項2】 ローラ(14a〜18a)に巻き掛けら
れたワイヤ(W)に被加工物(10)を押し当てた状態
で該ワイヤをその線方向に走行させ、切断部付近に砥粒
を含む加工液(32)を流し当てるワイヤソーにおい
て、 加工液流出孔が切断部付近の該ワイヤ及びローラ軸支装
置(14b、14c、16b、16c、18b、18
c)に対応して配置されたノズル(20〜29)と、 該ローラの下方に配置され、該ノズルから流出した該加
工液を受ける容器(30)と、 該加工液が貯蔵された
タンク(34)と、 該タンク内の該加工液を該ノズルに供給し、該容器内の
加工液を該タンクに回収させる加工液循環手段(44、
46、48、50、52、54、56〜60)と、 を有することを特徴とするワイヤソー。 - 【請求項3】 前記ノズル(20〜29)は、前記ロー
ラ(14a〜18a)の軸に沿って配置された管に、前
記ワイヤ(W)及び前記ローラ軸支装置(14b、14
c、16b、16c、18b、18c)に対応した位置
に加工液(32)流出孔が形成されたものであることを
特徴とする請求項2記載のワイヤソー。 - 【請求項4】 前記ノズル(20〜29)は、 前記ローラ(14a〜18a)の軸に沿って配置された
管に、前記ワイヤ(W)に対応した位置に加工液(3
2)流出孔が形成された切断部用ノズル(20、22)
と、 該切断部用ノズルと独立に、加工液流出孔を前記ローラ
軸支装置(14b、14c、16b、16c、18b、
18c)に対応させて配置された軸支部用ノズル(24
〜29)とを有し、 前記加工液循環手段は、該切断部用ノズルから流出し切
断部から流下した該加工液の温度が第1設定温度になる
ように該切断部用ノズルに供給する該加工液の流量を制
御する第1手段(31a、44〜46、56、62)
と、該軸支部用ノズルから流出し該軸支部から流下した
該加工液の温度が第2設定温度になるように該軸支部用
ノズルに供給する該加工液の流量を制御する第2手段
(31b、31c、48〜55、58、60、64、6
5)とを有することを特徴とする請求項2記載のワイヤ
ソー。
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JP3316693A JP2516717B2 (ja) | 1991-11-29 | 1991-11-29 | ワイヤソ―及びその切断方法 |
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US07/982,553 US5269285A (en) | 1991-11-29 | 1992-11-27 | Wire saw and slicing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2516717B2 true JP2516717B2 (ja) | 1996-07-24 |
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