JP5263536B2 - ワークの切断方法 - Google Patents
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Description
図9に示すように、このワイヤソー101は、主に、ワークWを切断するためのワイヤ102(高張力鋼線)、ワイヤ102を巻掛けた溝付きローラ103、ワイヤ102に張力を付与するための機構104、104’、切断されるワークWを下方へと送り出す機構105、切断時にGC(炭化ケイ素)砥粒等を液体に分散させたスラリ109を供給する機構106で構成されている。
また、溝付きローラ103は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ102が、駆動用モータ110によって予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
この固定砥粒ワイヤによる切断では、図9に示したワイヤソーの鋼線ワイヤの代わりに固定砥粒ワイヤを装着し、スラリを砥粒が含まない冷却水に変えることで、ワイヤソーをそのまま使用することができる。このスラリを使用しない固定砥粒ワイヤによるワークの切断が口径の大きいインゴットに対しても実用化した暁には、従来の内周刃スライスと同等の手軽さになると期待されている。
電着ダイヤモンドワイヤは、電着工程を必要とするためワイヤを製造する際の生産性は低いが、ダイヤモンドがニッケル電着によってワイヤ素線にしっかりと固定されているためワイヤ寿命が長いという特長がある。一方、レジンボンドダイヤモンドワイヤは、逆に、ワイヤを製造する際の生産性は高いが、ワイヤ寿命が短いという特徴がある。
ここで、固定砥粒ワイヤのドレッシング方法は、大別して、固定砥粒ワイヤをワイヤソーに装着する前の段階でドレッシングを行う方法と、ワイヤをワイヤソーに装着後、実際のワークの切断を開始する前にドレッシングを行う方法の二通りが考えられる。
後者として、例えば、ワークの加工中にダイヤモンドワイヤーのドレッシングツールをワークを加工していない部分に押圧接触させてドレッシングを行う切断加工方法(特許文献1参照)や、ドレッシングストーンをワイヤ列に押し当てて固定砥粒ワイヤをドレッシングする方法(特許文献2参照)などが知られている。
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、低コストで簡単にウェーハの厚さむらを抑制でき、ドレッシングによる生産性の低下を抑制することができるワークの切断方法を提供することを目的とする。
このように、前記固定砥粒ワイヤとして、電着ダイヤモンドワイヤを用いれば、ワークをより精度良く、高速で切断することができるし、電着ダイヤモンドワイヤの寿命が長いので製造コストを削減することができる。
このように、上記した本発明のワークの切断方法を用いて切断した半導体ウェーハであれば、厚さむらが抑制され切断精度が向上された半導体ウェーハであるので、デバイス作製工程において有利に用いることができるものである。
従来よりシリコンインゴットや化合物半導体インゴット等のワークをウェーハ状に切断する手段としてワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、GC(炭化ケイ素)砥粒等を液体に分散させたスラリを鋼線などのワイヤに掛けながらワークを切断する構成が一般的であるが、近年、砥粒を含むスラリを使用せず、ダイヤモンド砥粒等をワイヤの表面に固着した固定砥粒ワイヤを使用した構成のワイヤソーが使用されるようになってきており、特に大口径のワークに対する実用化のための様々な研究が行われている。
図7は、ドレッシングの行われていない未使用の電着ダイヤモンドワイヤを有したワイヤソーを用いて直径300mmのインゴットをウェーハ状に切断した際の、ウェーハの厚さを測定した結果であり、図3に示すように、ワークWの切り始めから切り終りまでの厚さをワークの送り方向に沿って測定したものである。また、このウェーハの厚さをワイヤ走行方向に沿って測定したものを図8に示す。
また、異なる直径のワークを切断する場合でも同様の傾向を示し、すなわち切断開始からワークの直径の約8.4%前後の深さ付近までの厚さむらが極めて大きくなる。
図2に示すように、ワイヤソー1は、主に、ワークWを切断するための固定砥粒ワイヤ2、この固定砥粒ワイヤ2を巻掛けした溝付きローラ3、固定砥粒ワイヤ2に張力を付与するためのワイヤ張力付与機構4、4’、切断するワークWを保持して切り込み送りするワーク送り機構5等で構成されている。
このように巻掛けられた固定砥粒ワイヤ2に張力を付与し、駆動モータ10によって軸方向へ予め設定した反転サイクル時間、走行速度で往復走行させることができるようになっている。
まず、ワーク送り機構5によってワークWを保持する。このワークWの保持は、特に限定されることはないが、例えば、図1に示すようにして行うことができる。すなわち、ワーク送り機構5をワークプレート13、ワーク保持部12で構成し、ワークWに接合部材14を接着し、この接合部材14をワークプレート13により保持する。そして、これらの接合部材14、ワークプレート13を介して、ワーク保持部12によりワークWを保持するようにする。
次に、この当て板11を切断することによって固定砥粒ワイヤ2のドレッシングを行う。この際、まず固定砥粒ワイヤ2を軸方向に往復走行させる。そして、ワーク送り機構5によってワークWを切り込み送りして固定砥粒ワイヤ2を当て板11に押し当て、当て板11を切断していく。
ここで、ドレッシングの際の固定砥粒ワイヤ2の走行速度や、往復走行の反転サイクル時間、ワイヤ張力等の条件は固定砥粒ワイヤ2のドレッシングを行う長さや使用する当て板などに応じて適宜決定することができる。
またこの際、固定砥粒ワイヤ2の新線供給を行わないようにしてドレッシングを行えば、必要な長さ分のドレッシングを十分確実に行うことができるし、ワークを切断する際にドレッシングした部分の固定砥粒ワイヤ2の位置合わせを容易に行うことができる。
もちろん、ワークWの切断を行う前に、全ての固定砥粒ワイヤ2を予めドレッシングするようにしても良い。
このようにしてワークWの切断を行えば、ワークWの切断開始前にドレッシングによって固定砥粒ワイヤ2の切れ味を向上でき、特に大口径のワークWを切断する場合であっても、切断するワークWの厚さむらを確実に抑制することができる。
このように、固定砥粒ワイヤ2として、電着ダイヤモンドワイヤを用いれば、ワークをより精度良く、高速で切断することができるし、電着ダイヤモンドワイヤの寿命が長いので製造コストを削減することができる。
もちろん、固定砥粒ワイヤ2として、レジンボンドダイヤモンドワイヤを用いても良い。
図2に示すような、ワイヤにダイヤモンド砥粒を固着した固定砥粒ワイヤを有したワイヤソーを用いて、本発明のワークの切断方法に従って、直径300mmのシリコン単結晶インゴットをウェーハ状に切断し、その切断したウェーハの厚さむら(TTV)について評価した。使用したワイヤソーはスラリーを供給する鋼線ワイヤを用いる従来のものを特に改造することなく、未使用の固定砥粒ワイヤを巻掛けし直したものを用いた。また、使用した固定砥粒ワイヤの仕様を表1に示す。また、ワークの切断条件を表2に示す。ここで、ウェーハの厚さは触針式厚さ計で測定した。
切断したウェーハ面内の厚さを5点サンプリング測定した平均値及び標準偏差の結果を表4に示す。表4に示すように、厚さむらは13.2μmと後述する比較例の37.2μmと比べ大幅に改善されていることが分かる。
このように、本発明のワークの切断方法は、低コストで簡単にウェーハの厚さむらを抑制でき、ドレッシングによる生産性の低下を抑制できることが確認できた。
ワークに砥粒を含有した当て板を接着することなく、未使用の固定砥粒ワイヤをドレッシングしないままワークを切断した以外、実施例と同様な条件でインゴットを切断し、実施例と同様な方法でウェーハの厚さむらを評価した。
その結果を表4に示す。表4に示すように、厚さむらは37.2μmと実施例と比べ大幅に悪化していることが分かる。
また、ウェーハの厚さをインゴットの長さ方向に20枚置きに、インゴットの送り方向に沿って測定した結果と、固定砥粒ワイヤの走行方向に沿って測定した結果をそれぞれ図7、8に示す。特に、図7に示すように、切断開始点から25mm深さまでの厚さむらが極めて大きくなっていることが分かる。
4、4’…ワイヤ張力付与機構、 5…ワーク送り機構、 6…冷却水供給機構、
7、7’…ワイヤリール、 8…ノズル、 9…冷却水、 10…駆動用モータ、
11…当て板、 12…ワーク保持部、 13…ワークプレート、
14…接合部材、 15…タンク、 16…温度調整機構。
Claims (4)
- 複数の溝付きローラに巻掛けされ、表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させ、ワークを前記往復走行する固定砥粒ワイヤに押し当てて切り込み送りし、前記ワークをウエーハ状に切断するワイヤソーによるワークの切断方法であって、
前記切断するワークの切断開始位置に砥粒を含有した当て板を接着し、前記往復走行する固定砥粒ワイヤに前記当て板を押し当てて切り込み送りし、前記当て板を切断することによって前記固定砥粒ワイヤをドレッシングした後、前記ワークを切断することを特徴とするワークの切断方法。 - 前記当て板を切断することによって前記固定砥粒ワイヤをドレッシングする際に、前記固定砥粒ワイヤの往復走行のサイクル時間及び走行速度を調整することによって、少なくとも前記ワークを切断開始点から前記ワークの直径の9%の深さまで切断するのに必要な長さの前記固定砥粒ワイヤをドレッシングすることを特徴とする請求項1に記載のワークの切断方法。
- 前記固定砥粒ワイヤとして、電着ダイヤモンドワイヤを用いることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のワークの切断方法。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のワークの切断方法を用いて切断した半導体ウェーハ。
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