JP3695124B2 - ワイヤーソー装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク、例えば、半導体シリコン単結晶インゴット（以下、単にインゴットということがある）をスラリーを供給しつつワイヤーによって切断又はスライスしてウェーハを切り出すにあたり、当該スラリーの供給を安定して行うことができかつ切断中のウェーハの割れを防止することができるようにしたワイヤーソー装置及び当該ワイヤーソー装置に用いられるワークプレートに関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、ワーク、例えば、半導体シリコン単結晶インゴットを切断又はスライスしてウェーハ状に切り出すためのワークの切断装置としては、図５〜図７に示すようなワイヤーソー装置が用いられている。図５はワイヤーソー装置の概略全体説明図、図６は図５の要部の概略側面図及び図７は図６の断面的説明図である。
【０００３】
図５において、ワイヤーソー装置１２は３つのメインローラ１４，１６，１８を三角形の各頂点位置に互いに平行、且つ回転自在に配置して構成され、これらのメインローラ１４，１６，１８間には線径０．０８〜０．２５ｍｍ程度の特殊ピアノ線からなる１本のワイヤー２０が所定のピッチで螺旋状に巻回されワイヤー列を形成している。該メインローラは複数本配設されればよく、その本数に特別の限定はないが、図示した３本又は４本が通常使用される。
【０００４】
そして、上方の２つのメインローラ１４，１６の間、即ち切断領域であって、且つこれらメインローラ１４，１６の上方には、ワークホルダー２２に保持された円筒状半導体シリコンインゴット等のワークＷがセットされている。該ワークＷは、不図示の駆動手段によってワークホルダー２２が上下動せしめられることによって、該ワークホルダー２２と共に上下動する。
【０００５】
下方のメインローラ１８は駆動メインローラであって、これは駆動モータ２４によって正逆転せしめられる。
【０００６】
該メインローラ１４，１６の上方には、微細な砥粒を油性又は水溶性のクーラントで懸濁することによって作られた砥粒スラリー２６を噴出するノズル２８が設置されている。３０は該メインローラ１４，１６間に設けられたスラリー溜りで、ノズル２８から噴出したスラリー２６を受ける作用を行う。スラリー２６は不図示のスラリータンクに貯留されている。
【０００７】
上記した複数のメインローラ１４，１６，１８間に螺旋状に巻きつけられたワイヤー２０を、ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けて、往復運動させながら移動させる。
【０００８】
このように移動するワイヤー２０にワークＷを所定の送り速度で圧接するとともに、この圧接部即ちワーク切断部にスラリー２６を供給することによって、複数のウェーハを同時に切り出すことができる。そして、このワイヤーソー装置１２は、同時に多数のウェーハを切り出すことができるため、従来の内周刃スライサー等に代わって多用されるようになっている。
【０００９】
ところで、このワイヤーソー装置１２でワークＷを切断すためには、ワークＷを支持装置３２を介してワークホルダー２２に支持させておく必要がある。
【００１０】
この支持装置３２は、ワークプレート３４を備えている（図６及び図７）。このワークプレート３４の下面には当て板３６が接着剤によって接着され、この当て板３６にワークＷが接着される。このワークプレート３４の両端部には側方に突出した凸条段部３４ａ，３４ｂが設けられている。
【００１１】
３８はワークプレートホルダーで、該ワークプレート３４の凸条段部３４ａ，３４ｂを受け入れ可能な形状の溝４０ａ，４０ｂを有している。
【００１２】
このようなワイヤーソー用ワーク支持装置３２を介してワークホルダー２２によって支持されたワークＷは、ワイヤーソー装置１２における切断ワイヤー２０に押し付けられて切断される。
【００１３】
このワイヤーソー装置１２においては、図５に示すごとく、スラリー２６をワイヤー２０に直接供給し、ワーク、例えばインゴットＷの切断を行っている。該スラリー２６の供給位置は、ワーク、例えばインゴットＷ切断の進行とともにワイヤー２０によるワークＷの切断位置が変化してしまうことに起因してノズル２８とワーク切断部の距離が変化してしまい、安定したスラリー供給を行うのが難しい。
【００１４】
このスラリー２６の供給が不安定になると、ワイヤー２０によるワーク（インゴット）Ｗの切れ味が変動するため、スライスされたウェーハにはうねりや反りなどという好ましくないウェーハ性状が発現してしまうという問題がある。
【００１５】
また、ワイヤー２０にスラリー２６を直接供給するために、ワークＷの切断部に到達する前にスラリー２６がワイヤー２０の間から下方に落下してしまいスラリー２６がワークＷの切断に有効に利用されないという無駄が生じていた。
【００１６】
さらに、スラリー２６をワイヤー２０に直接供給すると、スラリー２６の流れが切断中のワークＷに衝突することになるが、その時、ワークＷの切断が進行してワークＷがウェーハ状となっている場合には切断中のウェーハにスラリー２６が当たることによって切断中のウェーハ（特にワークの両端部に位置するウェーハ）が振動して隣接するウェーハ同士が互いに接触することによるウェーハ割れが生起してしまう不都合もある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、ワーク切断部へのスラリーの供給を安定して行うことを可能とし、スラリーの有効利用を図り、ワイヤーによる切断効率を向上させ、ワーク切断時間の短縮化、スラリー供給量の低減ならびにスラリー供給用ポンプ能力の削減を図ることができるとともにワーク切断中のウェーハの割れを大幅に削減することができるようにしたワイヤーソー装置及び当該ワイヤーソー装置に用いられるワークプレートを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソー装置は、両端部が軸受部によって回転自在に支承されるとともに互いに所定間隔をおいて配置された複数本のメインローラと、該メインローラ間に所定のピッチ幅で巻回されたワイヤーによって形成されたワイヤー列と、円筒状ワークの上面に固着された当て板及び該当て板に固着されたワークプレートを介してワークを支持するワーク支持手段とを有し、該メインローラを回転させることによって該ワイヤー列を走行させて切断領域にある一対のメインローラ間に巻回されたワイヤーにワークを押し当ててこのワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給することによって該ワークをウェーハ状に切断するワイヤーソー装置において、上記スラリーをスラリー供給手段によってワーク外周面に供給し、該ワーク外周面を介して上記ワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給するように構成し、前記スラリー供給手段が、スラリー供給機構を具備したワークプレートであり、かつ前記スラリー供給機構を具備したワークプレートが、その内部に形成された中空状のスラリー受け部と、該ワークプレートの外面部に開穿され該スラリー受け部にスラリーを導入するためのスラリー導入口と、該ワークプレートの外側両面に設けられ該スラリー受け部からスラリーをワーク外周面に供給するためのスラリー供給口とを有し、該スラリー導入口を介してスラリーを該スラリー受け部に導入し、該導入されたスラリーを該スラリー供給口からワーク外周面に供給するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
前記スラリー供給手段としては、種々の態様が考えられ、例えば別体として設けられたスラリー供給手段からワーク外周面に直接スラリーを供給する構成も可能である。
【００２０】
上記したように構成すれば、ワークの上方に位置するワークプレートを利用してスラリーの供給を行うことができるので、別体としてスラリー供給機構を設ける必要がないという有利さがある。
【００２１】
本発明のワイヤーソー装置によるワークの切断方法は、メインローラ間に巻回されかつ走行するワイヤーにワークを押し当てこのワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給することによって該ワークをウェーハ状に切断するワークの切断方法において、上記スラリーをワーク外周面に供給し、該ワーク外周面を介して上記ワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給するようにしたものである。
【００２２】
本発明のワークプレートは、内部に形成された中空状のスラリー受け部と、ワークプレートの外面部に開穿され該スラリー受け部にスラリーを導入するためのスラリー導入口と、該ワークプレートの外側両面に設けられ該スラリー受け部からスラリーをワーク外周面に供給するためのスラリー供給口とを有するものであり、上記したワイヤーソー装置に好適に用いられるものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面中、図１〜図４に基いて説明する。図１は本発明のワークプレートをインゴットに当て板を介して固着した状態を示す斜視説明図、図２は図１の上面図、図３は図１の側面図及び図４は図１の正面図である。図１〜図４において図５〜図７と同一又は類似部材は同一符号で示す。
【００２４】
本発明のワイヤーソー装置の基本的構成は、図５〜図７に示した従来のワイヤーソー装置と変わるところはないので、その構成についての再度の説明は避け、本発明の特徴点についてのみ説明する。
【００２５】
図１〜図４に示すごとく、本発明の特徴はワークプレート３４がスラリー２６を供給できる構造を有している点にある。すなわち、該ワークプレート３４は、その内部に中空状のスラリー受け部４０を有している。４２はスラリー導入口で、該スラリー受け部４０と連通して該ワークプレート３４の外面部に開穿されている。該スラリー導入口４２は該スラリー受け部４０にスラリー２６をスラリー供給源（図示せず）から導入する作用を行う。
【００２６】
４４，４４はスラリー供給口で、該スラリー受け部４０と連通しかつ下方に開口して該ワークプレート３４の外側両面に設けられている。該スラリー供給口４４，４４はスラリー受け部４０からスラリー２６をワーク（インゴット）Ｗの外周面に供給する作用を果す。
【００２７】
上記したワークプレート３４を用い、ワイヤーソー装置１２によってインゴットＷを切断又はスライスする場合について説明する。まず、従来と同様に、当て板３６をインゴットＷの上面に接着し、該当て板３６の上面に本発明のワークプレート３４を接着する（図１〜図４に示した状態）。
【００２８】
図１〜図４の状態において、スラリー供給源（図示せず）からスラリー導入口４２を介してスラリー受け部４０にスラリー２６を導入する。該スラリー受け部４０に一旦導入されたスラリー２６は該スラリー受け部４０の両側に形成されたスラリー供給口４４，４４から下方に流下しインゴットＷの外周面にスラリー２６を直接かけ、該スラリー２６が該外周面をつたわってワイヤー２０とインゴットＷとが互いに圧接しているインゴット切断部Ａに流動供給される。
【００２９】
該インゴット切断部Ａに達したスラリー２６は安定した供給量を維持してワイヤー２０とインゴットＷの圧接部に供給されるので、ワイヤー２０の切れ味は安定し、切れ味の不安定に起因する反りやうねりなどのウェーハの好ましくない性状の発現を抑制することができる。
【００３０】
上述したごとく、インゴットＷの外周面にスラリー２６を直接かけることにより、このスラリー２６は続いてインゴットＷの外周面を伝わって下方に流れ、インゴット切断部Ａに供給されるが、このようにスラリー２６を流下させると、最初にインゴットＷの外周面にかけられたスラリー２６のほとんど１００％がそのままインゴットＷの外周面を伝わってインゴット切断部Ａに供給されるので、ワイヤー２０の上面にスラリー２６を供給する従来方法（図５）に比較してスラリー２６は効率よく無駄なく切断作業に利用できることとなる。
【００３１】
また、ワイヤー２０が通過切断した後のインゴットＷ部分は既に多数の部分ウェーハとなっているが、その既切断部の部分ウェーハ部間の間隙部分にスラリー２６が入り込むことにウェーハ部分の振動を防ぐことができそれによってウェーハ割れを防止できる利点がある。
【００３２】
このようにスラリー２６の有効利用を実現することにより、ワイヤー２０によるインゴットＷの切断効率を向上させることができ、インゴットＷの切断時間の短縮化、スラリー供給量の低減並びにスラリー供給用ポンプ能力の削減を図ることができる。
【００３３】
図示した実施の形態では、ワークプレート３４を改造し、該ワークプレート３４の両側からスラリー２６をインゴットＷの外周面に流下供給する構成について説明したが、インゴットＷの外周面にスラリー２６を供給する方法としては種々の態様が適用できることは勿論で、例えば、図５に示したノズル２８を上方に移動してインゴットＷの外周面にスラリー２６を供給できる位置に設置し、該ノズル２８からインゴットＷの外周面にスラリー２６を直接かける構成を採用し、上記した実施の形態と同様の作用効果を達成することもできる。
【００３４】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【００３５】
（実施例１）
切断条件
シリコンウェーハの直径：８″
シリコンウェーハの厚さ：８６０μｍ
スライス枚数：２８０枚
ワイヤー速度：５００ｍ／ｍｉｎ
ワイヤーテンション：２．５ｋｇ・ｆ
ワイヤー線径：０．１８ｍｍφ
砥粒：ＧＣ^# ６００（ＳｉＣ）
【００３６】
上記した切断条件によって、円筒状半導体シリコン単結晶インゴット（直径８インチ）を、図５に示したタイプのワイヤーソー装置のワークプレートを図１〜図４に示した形状のものに変更したワイヤーソー装置を用いて切断して５ロット（１ロットは１４０枚）のウェーハを切り出した。このとき切断時間は６時間でスラリー供給量は５０リットル／ｍｉｎであった。切り出した各ロットのウェーハ１４０枚から１４枚を抜き取り、厚さ（切断方向及びワイヤー方向）、粗さ及び反りを測定し、測定結果を表１に示した。切断中のウェーハの割れは０枚であった。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表中の厚さは、ウェーハ面内の切断方向及びワイヤー方向で各１１点ずつウェーハ厚さを測定し、各方向毎に最大値と最小値の差（ＴＶ１１）を求め、そのＴＶ１１値を１ロット内（１４枚）の全数について測定し、算出した平均値と標準偏差によって示した。
【００３９】
表中の粗さは、Ｒｍａｘ(Peak to Valley)であり、東京精密（株）製の接触式表面粗さ計（商品名：サーフコム）を用いて測定した。表中の反りは、黒田精工（株）製の反り測定装置（ナノメトロ３３０Ｆ）で測定した。
【００４０】
比較例
ワークプレートを従来の形状とした従来のワイヤーソー装置を用い、スラリーも従来と同様にワイヤーに供給した以外は実施例１の切断条件と同様にして５ロット（１ロットは１４０枚）のウェーハを切り出した。このとき切断時間は７時間でスラリー供給量は１００〜６０リットル／ｍｉｎであった。切り出した各ロットのウェーハ１４０枚から１４枚を抜き取り、実施例１と同様に厚さ（切断方向及びワイヤー方向）、粗さ及び反りを測定し、その測定結果を表２に示した。切断中のウェーハの割れは６枚であった。
【００４１】
【表２】

【００４２】
表１及び表２の結果から明らかなごとく、切断されたウェーハの厚さの均一性、表面の粗さ及び反りの点において、実施例１（本発明方法）のウェーハが比較例（従来方法）のウェーハよりも格段に優れていることがわかる。また、本発明方法によれば切断時間が従来方法に比較して短縮され、その上スラリー供給量も大幅に低減でき、したがってスラリー供給ポンプ能力の削減ができることがわかった。さらに上述したようにウェーハ割れも本発明方法によれば大幅に減少することを確認した。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、ワーク切断部へのスラリーの供給を安定して行うことができかつスラリーの有効利用を図ることができることにより、ワイヤーによる切断効率を向上させ、ワーク切断時間の短縮化、スラリー供給量の低減並びにスラリー供給ポンプ能力の削減を図ることができ、その上ワーク切断中のウェーハの割れを大幅に減少することができるという大きな効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のワークプレートをインゴットに当て板を介して固着した状態を示す斜視説明図である。
【図２】 図１の上面図である。
【図３】 図１の側面図である。
【図４】 図１の正面図である。
【図５】 ワイヤーソー装置の概略全体説明図である。
【図６】 図５の要部の概略側面図である。
【図７】 図６の断面的説明図である。
【符号の説明】
１２：ワイヤーソー装置、１４，１６，１８：メインローラ、２０：ワイヤー、２２：ワークホルダー、２４：駆動モータ、２６：スラリー、２８：ノズル、３０：スラリー溜り、３２：支持装置、３４：ワークプレート、３４ａ，３４ｂ：凸条段部、３６：当て板、３８：ワークプレートホルダー、４０：スラリー受け部、４０ａ，４０ｂ：溝、４２：スラリー導入口、４４，４４：スラリー供給口、Ａ：インゴット切断部、Ｗ：ワーク（インゴット）。

Claims (1)

1. 両端部が軸受部によって回転自在に支承されるとともに互いに所定間隔をおいて配置された複数本のメインローラと、該メインローラ間に所定のピッチ幅で巻回されたワイヤーによって形成されたワイヤー列と、円筒状ワークの上面に固着された当て板及び該当て板に固着されたワークプレートを介してワークを支持するワーク支持手段とを有し、該メインローラを回転させることによって該ワイヤー列を走行させて切断領域にある一対のメインローラ間に巻回されたワイヤーにワークを押し当ててこのワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給することによって該ワークをウェーハ状に切断するワイヤーソー装置において、上記スラリーをスラリー供給手段によってワーク外周面に供給し、該ワーク外周面を介して上記ワークとワイヤーの圧接部にスラリーを供給するように構成し、前記スラリー供給手段が、スラリー供給機構を具備したワークプレートであり、かつ前記スラリー供給機構を具備したワークプレートが、その内部に形成された中空状のスラリー受け部と、該ワークプレートの外面部に開穿され該スラリー受け部にスラリーを導入するためのスラリー導入口と、該ワークプレートの外側両面に設けられ該スラリー受け部からスラリーをワーク外周面に供給するためのスラリー供給口とを有し、該スラリー導入口を介してスラリーを該スラリー受け部に導入し、該導入されたスラリーを該スラリー供給口からワーク外周面に供給するようにしたことを特徴とするワイヤーソー装置。

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