JP6183074B2 - 反りの低減が可能なマルチワイヤー加工方法及びマルチワイヤー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、炭化珪素単結晶インゴット、シリコン単結晶インゴット、サファイアインゴット、ガーネットインゴット等の各種のインゴットを始めとする種々のブロック状の加工対象物を切断（スライス）し、基板（ウェハ）等の板状体の多数枚を同時に切り出すマルチワイヤー加工方法であり、スライス時に発生する板状体の反りを低減することができるマルチワイヤー加工方法及びマルチワイヤー加工装置に関する。

例えば、半導体材料として広く利用されている単結晶シリコンウェハの製造過程では、シリコン単結晶インゴットを製造した後、このインゴットからウェハを切り出すスライス工程が必須である。そして、このスライス工程では、従来、内周スライサに依るウェハ切断加工が行われてきたが、この方法はウェハを一枚ずつスライスして切り出すために能率が悪く、近年では多数枚のウェハを同時にスライスして切り出すことができるマルチワイヤーソーによるマルチワイヤー加工技術が開発され、実用化された。

このマルチワイヤー加工技術については、対向して平行に配設された一対の多溝滑車（ワークローラー）を有し、これら多溝滑車の多数の溝内に互いに平行に多数のソーワイヤーを配列し、これら多数のソーワイヤーを高速で走行させ、この高速で走行するソーワイヤーに加工対象物を押し付けると共にこれら加工対象物とソーワイヤーの摺動部に遊離砥粒やクーラントを供給して加工対象物の切断加工を行なう方法や、ソーワイヤーとしてその表面に砥粒を固定した固定砥粒ワイヤーを用い、遊離砥粒を用いずにクーラントだけを用いる方法が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。

これらのマルチワイヤー加工方法において、理想的な条件でスライスすることができれば、用いるソーワイヤーの直径程度の切り代で、かつ、切断面が完全に平坦な板状体を切り出せるはずである。しかしながら、実際には、様々な要因が複雑に原因して、完全に平坦な板状体を切り出すことはできず、切り出された板状体には厚みのバラつきと反りという二つの問題が発生する。

そこで、例えば、特許文献２においては、ワーク（加工対象物）をスライス加工する際に、スライス加工用ワイヤ（ソーワイヤー）の走行停止時にワークの指示方向を調節してワイヤー走行方向とスライス開始面との間の平行出しを行い、これによってマルチワイヤーソーでスライスされて切り出されたウェハの厚みのバラつきを低減する方法が開示されている。しかしながら、この特許文献２を始めとして、上記の特許文献１〜４においては、切り出されたウェハの反りの問題については触れられていない。

特開2000‐094,297号公報 特開2011‐79,135号公報 特開2012-682号公報 特開2009‐102,196号公報

ところで、マルチワイヤー加工方法でスライスされたウェハは、ラップとポリッシュの研磨工程を経て、ベアウェハ製品としてユーザーに提供される。そして、切り出されたウェハにおける厚みのバラつきと反りは上記の研磨工程で改善されるが、これら厚みのバラつきと反りが大きいと研磨工程での負荷が大きくなって時間とコストが嵩むことから、スライス工程では切り出されたウェハの厚みのバラつきと反りを極力小さくすることが求められている。特に、厚みのバラつきは研磨工程で両面研磨プロセスを採用することによって効果的に低減できるが、反りについては研磨工程での低減が難しい。例えば研磨工程で両面研磨プロセスを採用した場合、両面研磨プロセス途中においてはウェハが上下定盤に挟まれて反りの程度が小さく見えるが、上下定盤を外すと再び大きな反りとして現れる。従って、厚みのバラつきは研磨工程で挽回できるが、反りについては、研磨工程では挽回し難いので、スライス工程で極力小さくする必要がある。

そして、マルチワイヤー加工方法で切り出されたウェハの反りの問題については、原因が明確でない場合が多い。原因の可能性としては、例えば、加工時の発熱による加工装置内部品の熱膨張、加工時の摩耗による加工装置内部品の変形、インゴットに残留する歪等々、様々な要因が考えられるが、これら様々な要因が複雑に絡み合って反りを発生させているので、反りの要因やその影響力、本質的な反りのメカニズムを解明するのは容易ではない。

しかし、たとえ反りのメカニズムが解明できなくても、工業的には反りを低減して真直ぐにスライスすることが求められており、特にウェハを電子デバイスに加工して利用するユーザーからは強く求められている。すなわち、ウェハの表面に電子デバイス等を作製する場合、化学気相成長法等の方法でウェハ表面に薄いエピタキシャル膜を形成するが、その際に、ウェハは、雰囲気ガスが制御された成長室の中で、サセプタと呼ばれる発熱体に載せて高温に加熱される。そして、この際にウェハの反りが大きいと、サセプタとの接触（密着性）が不均一になり、ウェハ表面の温度が不均一になって、エピタキシャル膜の品質が低下し、良質な電子デバイス等の作製が困難になる。従って、ウェハの反りは、その原因の如何に拘らず、可及的に小さくすることが求められる。

ここで、加工対象物の材料が柔らかく、切り出される板状体の大きさに比べて比較的薄くスライスする場合には、反りの問題はさほど深刻ではない。例えば、５インチ角のポリシリコンを０．１５mm厚さにスライスしてウェハを得る場合には、切り出されたウェハは柔軟に曲がるために反りは容易に矯正される。このため、ウェハが地面と垂直なスライス直後の状態で反りが大きくみえても、これを水平な定盤上に載置し地面と水平にすれば、ウェハの反りは弾性変形により自然に低減し解消される。

これに対して、加工対象物の材料が硬く、ウェハの大きさに比べて比較的厚くスライスする場合には、反りは深刻な問題となる。例えば、６インチφの炭化珪素単結晶インゴットを０．５mm厚さにスライスして炭化珪素単結晶ウェハを得る場合についてみると、ウェハは、その剛性が大きいために、反りが容易には矯正されない。そして、反りが大きいウェハを定盤上に載置して地面と水平にしても、反りは低減しない。

そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、図１に示すマルチワイヤー加工装置を用い、炭化珪素単結晶インゴット（ＳｉＣインゴット）をスライスして切り出された炭化珪素単結晶ウェハ（ＳｉＣウェハ）の反りに関する多くのデータを蓄積し、スライス途中でのソーワイヤーの変位（たわみ）との関係を詳細に調べた。このマルチワイヤー加工装置において、ＳｉＣインゴット１とソーワイヤー２とは図１中のＸＹＺ座標系に示す配置関係にあり、ソーワイヤー２はＸ方向に走行し、また、ＳｉＣインゴット１はＺ方向にゆっくりとソーワイヤー２に対して押し付けられて切断される。そして、このＸＹＺ座標系内においてスライスして切り出されたＳｉＣウェハの表面は、スライス直後には理想的にはＸＺ面を形成するはずであるが、実際には、スライス途中にソーワイヤー２にたわみ（複雑な変位）が発生する。そして、本発明者らは、このソーワイヤー２のたわみとＳｉＣウェハの反りとの関係を検討する中で、ＳｉＣウェハの反りがソーワイヤー２のたわみに起因して発生し、また、このたわみのＺ方向変位成分はＳｉＣウェハの反りに影響しないが、Ｙ方向変位成分についてはＳｉＣウェハの反りに影響を及ぼすことを突き止めた。

なお、図１において、符号３はワークローラーであり、符号４はダイヤモンドスラリー又は加工液であり、符号５はインゴットの移動方向、すなわちソーワイヤー切断方向（Ｚ方向）である。また、ＳｉＣウェハの反りの測定は、測定機として市販の表面粗さ測定機又は輪郭形状測定機を用い、スライスして切り出されたＳｉＣウェハの表面に沿って触針式プローブを走査させて行った。

すなわち、上記のマルチワイヤー加工装置を用いて得られた反りのデータを解析したところ、プローブをＺ方向に走査して測定した反りは大きくなるが、それに対してプローブをＸ方向に走査して測定した反りは無視できる程度に小さいことが明らかになった。具体的には、プローブをＺ方向に走査して測定された反りの大きさが数１０μmから１００μm程度までの大きさであるのに対して、プローブをＸ方向に走査して測定した反りの大きさは１０μm以下であった。従って、プローブをＺ方向に走査して測定される反り（ウェハ表面形状のＹ方向の変位）のみに着目し、その際に求められる反りを低減させることが結果的にＳｉＣウェハの反りを防止する上で効果的であることが判明した。そして、同じマルチワイヤー加工装置で１つのＳｉＣインゴットから同時にスライスして切り出された複数のＳｉＣウェハの反りについては、互いに類似した傾向があることが判明し、また、同じマルチワイヤー加工装置を用いて同じ条件でスライスし切り出すことにより、実質的に同じ方法及び条件で製造された複数のＳｉＣインゴットから切り出されたＳｉＣウェハの反りについても、互いに類似した傾向があることが判明した。更に、複数のＳｉＣウェハから得られた複数の反りのデータにおける平均的な反りのデータ（例えば、平均値や中央値等）に対応して反り防止の対策を採ることが効果的であることも判明した。

そこで、本発明者らは、上記の知見に基づいて、マルチワイヤー加工装置を用いて加工対象物をスライスし板状体を切り出す際に、切り出された板状体に生じる反りの大きさを可及的に低減させることについて鋭意検討した結果、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみについて、スライスして切り出された板状体やスライス中のソーワイヤー等から、ソーワイヤーの走行方向と切断方向とが形成する平面に対して垂直な方向の変位成分（Ｙ方向変位成分）の変位量変化情報を取得し、この変位量変化情報に基づいて、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーに対して前記Ｙ方向変位成分の変位量を低減させるように加工対象物を移動させることにより、目的を達成できることを突き止めた。

従って、本発明の目的は、反りが発生するメカニズムの如何にかかわらず、加工対象物を工業的に簡便かつ容易にスライスし、切り出される板状体の反りを可及的に低減することができるマルチワイヤー加工方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、反りが発生するメカニズムの如何にかかわらず、加工対象物を工業的に簡便かつ容易にスライスし、切り出される板状体の反りを可及的に低減することができるマルチワイヤー加工装置を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）ブロック状の加工対象物をマルチワイヤーソーで切断して複数の板状体に加工するマルチワイヤー加工方法において、ソーワイヤーの走行方向をＸ方向とし、ソーワイヤーが加工対象物を切断するソーワイヤー切断方向をＺ方向とし、また、ＸＺ面に垂直な方向をＹ方向として、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量をソーワイヤーから取得し、この取得されたＹ方向変位量の変化情報に応じて前記加工対象物をソーワイヤーのたわみのＹ方向に移動させ、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させながら前記加工対象物を切断するに際し、前記Ｙ方向変位量の変化情報が、複数のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分を測定して得られた複数のＹ方向変位量の平均値又は中央値に基づく情報であることを特徴とするマルチワイヤー加工方法である。

（２）前記Ｙ方向変位量の変化情報が、ｎ枚の板状体を挟むｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報を取得し、これらｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報から得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の平均値又は中央値である前記(1)に記載のマルチワイヤー加工方法である。

（３）ブロック状の加工対象物が炭化珪素単結晶インゴットであり、また、板状体が炭化珪素単結晶基板であることを特徴とする前記(1)又は(2)に記載のマルチワイヤー加工方法である。

（４）インゴットが炭化珪素単結晶インゴットであり、また、基板が炭化珪素単結晶基板であることを特徴とする前記(3)に記載のマルチワイヤー加工方法である。

（５）ブロック状の加工対象物をマルチワイヤーソーで切断して複数の板状体に加工するマルチワイヤー加工装置において、ソーワイヤーの走行方向をＸ方向とし、ソーワイヤーが加工対象物を切断するソーワイヤー切断方向をＺ方向とし、また、ＸＺ面に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記加工対象物を切断して板状体に加工するマルチワイヤー加工中に、前記ソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量をソーワイヤーから検知するＹ方向たわみ成分検知手段と、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の変化情報に応じて前記加工対象物をソーワイヤーのたわみのＹ方向に移動させ、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させながら加工対象物のＹ方向位置を制御する際に、前記Ｙ方向変位量の変化情報として複数のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分を測定して得られた複数のＹ方向変位量の平均値又は中央値に基づく情報を使用する加工位置制御手段を備えていることを特徴とするマルチワイヤー加工装置である。
（６）前記Ｙ方向変位量の変化情報が、ｎ枚の板状体を挟むｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報を取得し、これらｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報から得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の平均値又は中央値であることを特徴とする請求項５に記載のマルチワイヤー加工装置である。

本発明によれば、反りが発生するメカニズムの如何にかかわらず、工業的に簡便かつ容易に加工対象物をスライスし、切り出される板状体の反りを低減し、反りの小さな板状体が得られる。

図１は、本発明方法を実施する際に使用するマルチワイヤー加工装置におけるインゴット（加工対象物）とワイヤーとの配置関係を、ＸＹＺ座標系で説明するための説明図である。

図２は、スライスして切り出された６インチφウェハ（板状体）の表面形状を触針式プローブで走査して測定された反りのデータである。

図３は、一個のインゴット（加工対象物）から同時にスライスして切り出された２５枚の６インチφウェハ（板状体）の内の３枚について、その表面形状を触針式プローブで走査して測定された反りのデータである。

図４は、一個のインゴット（加工対象物）から同時にスライスして切り出された２５枚の６インチφウェハ（板状体）の全てについて、そのウェハの表面形状を触針式プローブで走査して測定された反りのデータの平均値データある。

図５は、一個のインゴット（加工対象物）から同時にスライスして切り出された２５枚の６インチφウェハ（板状体）の全てについて、そのウェハの表面形状を触針式プローブで走査して測定された反りのデータの中央値データある。

図６は、本発明方法を実施する際に使用するマルチワイヤー加工装置におけるインゴット（加工対象物）とワイヤーとワイヤーたわみ変位Ｙ方向成分検知手段（デジタルカメラ等）とインゴットＹ方向位置制御手段（アクチュエーター等）の配置関係を、ＸＺ面内で説明するための説明図である。

本発明のマルチワイヤー加工方法は、ブロック状の加工対象物をマルチワイヤーソーで切断して複数の板状体に加工するマルチワイヤー加工方法において、ソーワイヤーの走行方向をＸ方向とし、ソーワイヤーが加工対象物を切断するソーワイヤー切断方向をＺ方向とし、また、ＸＺ面に垂直な方向をＹ方向としたとして、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量をマルチワイヤー加工中のソーワイヤーから取得し、この取得されたＹ方向変位量の変化情報に応じて前記加工対象物をソーワイヤーのたわみのＹ方向に移動させ、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させながら、前記加工対象物を例えばＺ方向に移動させて切断する際に、前記Ｙ方向変位量の変化情報が、複数のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分を測定して得られた複数のＹ方向変位量の平均値又は中央値に基づく情報であることにより実現される。
なお、以下の説明において、上記の「Ｙ方向変位成分を測定して得られたＹ方向変位量の情報」を『Ｙ方向変位成分の変位量変化情報』と言うことがある。

本発明において、マルチワイヤー加工の加工対象物については、それが板状体を製造するためのブロック状のものであれば特に制限されるものではないが、好適には、電子デバイスに加工して用いられるウェハを製造するための炭化珪素単結晶インゴット（ＳｉＣインゴット）、シリコン単結晶インゴット、サファイアインゴット、ガーネットインゴット等の各種のインゴットであり、特に切り出されたウェハについて反りの問題が発生し易い炭化珪素単結晶ウェハ（ＳｉＣウェハ）を製造するためのＳｉＣインゴットである。
以下に、インゴットからウェハをスライスして切り出す場合を例にして、本発明のマルチワイヤー加工方法を説明する。

また、本発明において、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報は、予めマルチワイヤー加工により切り出されたウェハの表面をソーワイヤー切断方向（Ｚ方向）に走査し測定して得られたウェハの反りのデータとして取得されるか、あるいは、マルチワイヤー加工中にソーワイヤーから例えばその画像情報として取得される。

ここで、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報として前者の「ウェハの反りのデータ」を用いる場合、このウェハの反りのデータは次のようにして取得する。
予め１つのインゴットから切り出された複数のウェハの各々について、測定機として表面粗さ測定機や輪郭形状測定器等を用い、その表面をソーワイヤー切断方向（Ｚ方向）に沿って触針式プローブを走査し測定して表面形状を反りのデータ（曲線）として取得する。

ここで、図２は、６インチφＳｉＣウェハの表面形状を触針式プローブを走査して測定された反りのデータの一例である。この反りのデータの測定には、表面粗さ測定機〔(株)ミツトヨ社製：サーフテストSV-3100S8システム〕を使用した。また、この例では、プローブを６インチφＳｉＣウェハの切り始めの点から切り終わりの点までＺ方向に走査した。このＳｉＣウェハの反りの最大値は、Ｚ＝４５mmの位置での山の高さＹ＝１１５μm（０．１１５mm）であった。

また、図３は、図２と同じ６インチφＳｉＣインゴットからスライスしたＳｉＣウェハ２５枚の内から、例として選んだ３枚のＳｉＣウェハについて、図２の場合と同様にして得られた反りのデータである。３枚各々反りの大きさは異なるが、３例とも表面形状は、全てにおいて凸型の二つ山が存在する。具体的にＺ＝１００mmの位置での山の高さを読み取ると、左から、Ｙ＝９２μm(０．０９２mm)、Ｙ＝７３μm(０．０７３mm)、Ｙ＝７５μm(０．０７５mm)であった。また、その他の２２枚のＳｉＣウェハも、それぞれ反りの大きさは異なるが、表面形状は類似している。

そこで、次に、１つのインゴットから切り出された全てのウェハの反りのデータを解析し、全てのウェハを代表する平均的な反りのデータ（曲線）を導出する。
例えば、１つのＳｉＣインゴットから切り出されたＳｉＣウェハが２５枚であり、各々のＳｉＣウェハのＺ＝１００mmでの山の高さＹ(μm)は、Ｙ(μm)＝９３、９２、９１、９１、９１、９０、９０、８９、８９、８４、７９、７５、７５、７５、７４、７４、７３、７３、７２、７２、７１、７１、７１、７０、及び７０であった。これらのデータの平均値は７９．８μmであるから、このＳｉＣインゴットにおけるＺ＝１００mmでの山の高さＹ(μm)の平均値は７９．８μmとなる。同様にしてＺ＝０〜１５０mmの範囲でそれぞれ山の高さＹ(μm)の平均値を求め、得られたＺ＝０〜１５０mmの範囲での各山の高さＹ(μm)の平均値から形成される曲線が全ＳｉＣウェハ２５枚を代表する反りのデータの平均値曲線となり、その一例を示すと図４の通りである。

他方、これらの２５点のデータの中央値は７５μmであるから、このＳｉＣインゴットにおけるＺ＝１００mmでの山の高さＹ(μm)の中央値は７５μmとなる。同様にしてＺ＝０〜１５０mmの範囲で中央値を求め、得られたＺ＝０〜１５０mmの範囲での各山の高さＹ(μm)の中央値から形成される曲線が全ＳｉＣウェハ２５枚を代表する反りのデータの中央値曲線となり、その一例を示すと図５の通りである。

以上のようにして取得されたウェハの反りのデータ、好ましくはその平均値又は中央値をマルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報として用いる場合、このウェハの反りのデータをマルチワイヤー加工装置のインゴット移動手段にその制御機構として組み込み、インゴットのマルチワイヤー加工時に、このマルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報に応じて、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させる方向、すなわちソーワイヤーのたわみのＹ方向にインゴットを移動させる。この際に、ウェハの反りのデータの平均値曲線を用い、図１の配置でインゴットをＺ方向（ソーワイヤー切断方向）に移動させて切断する際に、図４に従ってインゴットをＹ方向に移動させると、また、ウェハの反りのデータの中央値曲線を用い、図１の配置でインゴットをＺ方向（ソーワイヤー切断方向）に移動させて切断する際に、図５に従ってインゴットをＹ方向に移動させると、いずれの場合も平均的に誤差が抑制されて、ウェハの反りが低減される。

また、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報として後者の「ソーワイヤーから取得される情報」を用いる場合には、デジタルカメラ等の手段でスライス中にソーワイヤーの画像を取得し、この取得した画像を解析してソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化を経時的に取得し、マルチワイヤー加工中にインゴットをＹ方向に移動させるインゴット移動手段の制御情報とする。そして、この際に、ｎ枚のウェハを切り出す時はウェハを挟むｎ＋１本のソーワイヤーの画像を取得し、これらｎ＋１本のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の平均値又は中央値を算出し、これらＹ方向変位成分の平均値又は中央値に相当するだけインゴットをＹ方向に移動させると、いずれの場合も平均的に誤差が抑制されて、ウェハの反りが低減される。

本発明のマルチワイヤー加工方法は、電気抵抗が比較的大きいインゴットをスライス加工する場合に一般的に採用されるマルチワイヤーソー加工技術に適用されるだけでなく、電気抵抗が比較的小さいインゴットをスライス加工する場合に採用されるマルチワイヤー放電加工技術（ワイヤーカット放電加工技術；特開平9‐248,719号、特開2000‐94,221号等の各公報参照）に対しても適用することができる。例えば、キャリア濃度が１×１０¹⁷cm^-3以上のＳｉＣインゴットは、その電気抵抗が小さいので、このマルチワイヤー放電加工によりスライスしてウェハ化される。

マルチワイヤー放電加工技術では、ソーワイヤーとして、放電加工に耐え得る導電性と保持に耐え得る引張り強度とを備えたワイヤーが用いられ、具体的にはピアノ線等の鋼線、真鍮線、タングステン線、モリブデン線、等の金属ワイヤーを例示することができる。

そして、マルチワイヤーソー加工技術では、ソーワイヤーとしては、機械加工に耐え得る引張り強度を備えていればよく、具体的にはピアノ線等の鋼線、真鍮線、タングステン線、モリブデン線、等の金属ワイヤーや、カーボンファイバー等を例示することができ、また、砥粒については、インゴットより高い硬度を備えている必要があり、具体的には例えばダイヤモンド、ＣＢＮ、Ｂ₄Ｃ等の砥粒を例示することができる。

更に、ソーワイヤーとしてワイヤー本体表面に砥粒が固定された固定砥粒ワイヤーを用いる場合、ワイヤー本体に砥粒を固着するための固定手段としては、機械加工に耐えうる強度を備えていればよく、具体的には例えばＮi、Ｔi等の固定剤を用いた電気メッキ、金属ハンダ、樹脂等の方法を例示することができる。ここで、特に高硬度のＳｉＣインゴットの切断加工に用いる固定砥粒ワイヤーとして好ましいのは、ピアノ線の表面にダイヤモンド砥粒を金属ハンダあるいは電気メッキで固定したダイヤモンド固定砥粒ワイヤーである。

マルチワイヤー放電加工技術に本発明のマルチワイヤー加工方法を適用する際のソーワイヤーの走行速度は、放電でソーワイヤーが損耗して細くなるのを補うために必要な新線の繰出し速度に相当し、ウェハ一枚当たり、通常１m/分以上１０m/分以下、好ましくは２m/分以上８m/分以下の速度である。この放電加工時のソーワイヤー走行速度が１m/分より遅いとワイヤーコストが大きくなるという問題が生じる虞があり、反対に、１０m/分より速くなると損耗によりソーワイヤーが断線するという問題が生じる虞がある。

マルチワイヤーソー加工技術に本発明のマルチワイヤー加工方法を適用する際のソーワイヤー走行速度は、通常１００m/分以上、好ましくは４００m/分以上２０００m/分以下であるのがよい。ソーワイヤー走行速度が１００m/分より遅いと、スライス能率の低下という問題が生じる虞が生じる。

更に、本発明において、Ｚ方向へのインゴットの移動速度（ソーワイヤーによるインゴットの切断速度）は、遅いほど切断精度が上がり、また、速いほど切断効率が上がるが、両者のバランスから、通常０．０２mm/分以上１０mm/分以下、好ましくは０．０４mm/分以上２mm/分以下の範囲がよい。また、押付け圧力については特に規定しないが、インゴットの移動速度が好ましい範囲になるような条件で、ソーワイヤーにテンションを掛けると、ソーワイヤーがインゴットに押し付けられるので、ソーワイヤーを引っ張るテンションを規定すると、このテンションは、大きいほど切断精度が上がるが、大きすぎると断線を生じる虞があり、そこで、テンションの範囲としては通常１００〜４０００MPaの範囲に設定するのがよい。

以下、実施例及び比較例に基づき、本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例及び比較例に制限されるものではない。

〔実施例１（参考例）〕
同じ装置を用いて同じ成長条件で昇華再結晶法（改良レイリー法）により合計７個の炭化珪素単結晶インゴット（ＳｉＣインゴット）を作製した。これらのＳｉＣインゴットは、いずれも窒素濃度が５．８×１０¹⁸cm^-3以上１．２×１０¹⁹cm^-3以下で、キャリア濃度が１×１０¹⁸cm^-3以上２×１０¹⁸cm^-3以下で、比抵抗が０．００８Ωcm以上０．０１７Ωcm以下であって、直径が１５０mmφであった。

先ず、上で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、直径０．２mmφの真鍮線を用い、５m/分で新線を繰り出し、インゴットを１mm/時でＺ方向に移動させる条件で、ＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させることなく、従来と同様のマルチワイヤー放電加工技術の手法で、１０枚の厚さ０．８mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出した。得られた各ＳｉＣウェハについて、表面粗さ測定機〔(株)ミツトヨ社製：サーフテストSV-3100S8システム〕を用い、プローブをウェハの切り始め切断開始点から切り終わり切断終点までＺ方向に走査し、ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、１２５、１１０、９６、１０２、１０６、１２１、１２３、１３１、１３６、及び１３３であり、９６〜１３６μmと大きかった。

上記の１０枚のＳｉＣウェハから得られた反りのデータを用い、その平均値曲線を導出し、マルチワイヤー加工中におけるワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。

次に、上で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上記のワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（平均値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を実施し、上記と同様に１０枚の厚さ０．８mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出し、上記と同じ表面粗さ測定機を用い、同じ条件で各ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、２５、２６、２１、３２、２７、３１、２９、３３、３５、及び３５であり、全て３５μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例２（参考例）〕
上記の実施例１で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、９枚のＳｉＣウェハを切り出した以外は、上記実施例１と同様にして各ＳｉＣウェハの反りを測定し、その中央値曲線を導出してマルチワイヤー加工中におけるワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。
その時の９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、１２４、１１１、９７、１１２、１２３、１２１、１３３、１３８、及び１３１であって、９７〜１３８μmと大きかった。

次に、上記の実施例１で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上で得られたワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（中央値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を実施し、また、各ＳｉＣウェハの反りを測定した。
得られた９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、２９、２８、２６、２７、３４、３０、２４、３１、及び３７であり、全て３７μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例３〕
上記の実施例１で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、５枚のＳｉＣウェハを切り出す際に６本のワイヤー（直径０．２mmφの真鍮線）を使用し、実施例１と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を行う際に、スライス中に各ワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を平均値として求め、得られた変位量変化情報（平均値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして５枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた５枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、２９、２７、３４、３１、及び３３であり、全て３４μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔実施例４〕
上記の実施例１で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、４枚のＳｉＣウェハを切り出す際に５本のワイヤー（直径０．２mmφの真鍮線）を使用し、実施例１と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を行う際に、スライス中に各ワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を中央値として求め、得られた変位量変化情報（中央値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして４枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた４枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、２６、３４、３０、及び３７であり、全て３７μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔比較例１〕
上記の実施例１で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、ワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報に基づくＳｉＣインゴットのＹ方向移動を行わなかったこと以外は、上記各実施例１〜４と同じ条件で、マルチワイヤー放電加工を実施し、５枚のＳｉＣウェハを切り出して反りを測定した。
得られた反りの値は、１２７、１０７、１３９、１０１、及び１１３であり、全て１００μm以上の反りの大きなウェハであった。

〔実施例５（参考例）〕
同じ装置を用いて同じ成長条件で昇華再結晶法（改良レイリー法）により合計１４個の炭化珪素単結晶インゴット（ＳｉＣインゴット）を作製した。これらのＳｉＣインゴットは、いずれも窒素濃度が２．９×１０¹⁸cm^-3以上５．８×１０¹⁸cm^-3以下で、キャリア濃度が５×１０¹⁷cm^-3以上１×１０¹⁸cm^-3以下で、比抵抗が０．０１７Ωcm以上０．０３４Ωcm以下であって、直径が１５０mmφであった。

先ず、上で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、直径０．１６mmφのピアノ線を用い、２０m/分で新線を繰り出し、ソーワイヤーを６００m/分で走行させ、インゴットを１mm/時でＺ方向に移動させる条件で、ＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させることなく、従来と同様のマルチワイヤーソー加工技術の手法で、１０枚の厚さ０．７４mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出した。得られた各ＳｉＣウェハについて、実施例１と同様に表面粗さ測定機を用いてウェハの切断開始点から切断終点までＺ方向に走査し、ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、１２３、１１１、９７、１１２、１２６、１２５、１２４、１３３、１３５、及び１３１であり、９７〜１３５μmと大きかった。

上記の１０枚のＳｉＣウェハから得られた反りのデータを用い、その平均値曲線を導出し、マルチワイヤー加工中におけるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。

次に、上で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上記のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（平均値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤーソー加工を実施し、上記と同様に１０枚の厚さ０．７４mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出し、上記と同じ表面粗さ測定機を用い、同じ条件で各ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、２６、２５、２４、３３、２６、２１、２５、３１、３４、及び３２であり、全て３４μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例６（参考例）〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、９枚のＳｉＣウェハを切り出した以外は、上記実施例５と同様にして各ＳｉＣウェハの反りを測定し、その中央値曲線を導出してマルチワイヤー加工中におけるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。
その時の９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、１２５、１２１、９６、１１４、１２９、１１５、１１３、１３８、及び１３７であって、９６〜１３８μmと大きかった。

次に、上記の実施例５で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上で得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（中央値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤーソー加工を実施し、また、各ＳｉＣウェハの反りを測定した。
得られた９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、３５、２９、２８、２３、３４、３５、２７、２４、及び３６であり、全て３６μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例７〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、５枚のＳｉＣウェハを切り出す際に６本のソーワイヤー（直径０．１６mmφのピアノ線）を使用し、実施例５と同様の条件でマルチワイヤー加工を行う際に、スライス中に各ソーワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を平均値として求め、得られた変位量変化情報（平均値）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして５枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた５枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、２３、２４、３３、３０、及び３２であり、全て３３μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔実施例８〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、４枚のＳｉＣウェハを切り出す際に５本のソーワイヤー（直径０．１６mmφのピアノ線）を使用し、実施例５と同様の条件でマルチワイヤー加工を行う際に、スライス中に各ソーワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を中央値として求め、得られた変位量変化情報（中央値）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして４枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた４枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、２９、３５、３６、及び３０であり、全て３６μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔比較例２〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、ソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報に基づくＳｉＣインゴットのＹ方向移動を行わなかったこと以外は、上記各実施例５〜８と同じ条件で、マルチワイヤーソー加工を実施し、５枚のＳｉＣウェハを切り出して反りを測定した。
得られた反りの値は、１２９、１１７、１３７、１００、及び１４１であり、全て１００μm以上の反りの大きなウェハであった。

〔実施例９（参考例）〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つについて、ソーワイヤーとして直径０．２３mmφのダイヤモンド固定砥粒ワイヤーを用い、１０m/分で新線を繰り出し、ソーワイヤーを１０００m/分で走行させ、インゴットを５mm/時でＺ方向に移動させる条件で、ＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させることなく、従来と同様のマルチワイヤー放電加工技術の手法で、１０枚の厚さ０．６７mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出した。得られた各ＳｉＣウェハについて、実施例５と同様に表面粗さ測定機を用いてウェハの切断開始点から切断終点までＺ方向に走査し、ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、９９、１１５、１２０、１３２、１３６、１２７、１１４、１３１、１３０、及び１１３であり、９９〜１３６μmと大きかった。

上記の１０枚のＳｉＣウェハから得られた反りのデータを用い、その平均値曲線を導出し、マルチワイヤー加工中におけるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。

次に、上で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上記のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（平均値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を実施し、上記と同様に１０枚の厚さ０．６７mmの６インチφＳｉＣウェハを切り出し、上記と同じ表面粗さ測定機を用い、同じ条件で各ＳｉＣウェハの反りを測定した。その結果、得られた１０枚のＳｉＣウェハの反りの値は、２７、２８、２２、３３、２８、２９、２７、３２、３０、及び３１であり、全て３３μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例１０（参考例）〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、９枚のＳｉＣウェハを切り出した以外は、上記実施例９と同様にして各ＳｉＣウェハの反りを測定し、その中央値曲線を導出してマルチワイヤー加工中におけるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報とした。
その時の９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、１１５、１２４、１２９、１１３、９７、１０７、１１９、１３７、及び１３９であって、９７〜１３９μmと大きかった。

次に、上記の実施例５で得られたＳｉＣインゴットの１つについて、上で得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報（中央値曲線）に基づいてＳｉＣインゴットを図１のＹ方向に移動させたこと以外は、上記と同様の条件でマルチワイヤー放電加工を実施し、また、各ＳｉＣウェハの反りを測定した。
得られた９枚のＳｉＣウェハの反りの値は、３２、２７、２６、２９、３１、３５、２３、３４、及び３４であり、全て３５μm以下であって、効果的に反りの低減を達成することができた。

〔実施例１１〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、５枚のＳｉＣウェハを切り出す際に６本のソーワイヤー（直径０．２３mmφのダイヤモンド固定砥粒ワイヤー）を使用し、実施例９と同様の条件でマルチワイヤー加工を行う際に、スライス中に各ソーワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を平均値として求め、得られた変位量変化情報（平均値）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして５枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた５枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、３２、３０、３３、３１、及び３４であり、全て３４μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔実施例１２〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、４枚のＳｉＣウェハを切り出す際に５本のソーワイヤー（直径０．２３mmφのダイヤモンド固定砥粒ワイヤー）を使用し、実施例５と同様の条件でマルチワイヤー加工を行う際に、スライス中に各ソーワイヤーの画像を取得し、この画像をパーソナルコンピューターで解析してソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報を中央値として求め、得られた変位量変化情報（中央値）に基づいてＳｉＣインゴットをＹ方向に移動させながら、スライスして４枚のＳｉＣウェハを切り出した。

得られた４枚のＳｉＣウェハについて、上記の実施例１と同様にして反りを測定した結果、反りの値は、３２、３０、３３、及び３５であり、全て３５μm以下であって、反りの小さなウェハが得られた。

〔比較例３〕
上記の実施例５で作製したＳｉＣインゴットの１つを用い、ソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分の変位量変化情報に基づくＳｉＣインゴットのＹ方向移動を行わなかったこと以外は、上記各実施例９〜１２と同じ条件で、マルチワイヤー加工を実施し、５枚のＳｉＣウェハを切り出して反りを測定した。
得られた反りの値は、１２０、１３９、１２７、１０６、及び１４３であり、全て１００μm以上の反りの大きなウェハであった。

１…インゴット（加工対象物）、２…ワイヤー、３…ワークローラー、４…ダイヤモンドスラリー又は加工液、５…インゴットの移動方向〔切断方向（Ｚ方向）〕、６…インゴットをＹ方向に制御移動させるアクチュエーター、７…デジタルカメラ。

Claims (6)

1. ブロック状の加工対象物をマルチワイヤーソーで切断して複数の板状体に加工するマルチワイヤー加工方法において、ソーワイヤーの走行方向をＸ方向とし、ソーワイヤーが加工対象物を切断するソーワイヤー切断方向をＺ方向とし、また、ＸＺ面に垂直な方向をＹ方向として、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量をマルチワイヤー加工中のソーワイヤーから取得し、この取得されたＹ方向変位量の変化情報に応じて前記加工対象物をソーワイヤーのたわみのＹ方向に移動させ、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させながら前記加工対象物を切断するに際し、前記Ｙ方向変位量の変化情報が、複数のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分を測定して得られた複数のＹ方向変位量の平均値又は中央値に基づく情報であることを特徴とするマルチワイヤー加工方法。
2. 前記Ｙ方向変位量の変化情報が、ｎ枚の板状体を挟むｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報を取得し、これらｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報から得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の平均値又は中央値であることを特徴とする請求項１に記載のマルチワイヤー加工方法。
3. ブロック状の加工対象物がインゴットであり、また、板状体が基板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチワイヤー加工方法。
4. インゴットが炭化珪素単結晶インゴットであり、また、基板が炭化珪素単結晶基板であることを特徴とする請求項３に記載のマルチワイヤー加工方法。
5. ブロック状の加工対象物をマルチワイヤーソーで切断して複数の板状体に加工するマルチワイヤー加工装置において、ソーワイヤーの走行方向をＸ方向とし、ソーワイヤーが加工対象物を切断するソーワイヤー切断方向をＺ方向とし、また、ＸＺ面に垂直な方向をＹ方向としたとき、前記加工対象物を切断して板状体に加工するマルチワイヤー加工中に、前記ソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量をソーワイヤーから検知するＹ方向たわみ成分検知手段と、マルチワイヤー加工中に生じるソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の変化情報に応じて前記加工対象物をソーワイヤーのたわみのＹ方向に移動させ、前記ＸＺ面からのＹ方向変位量を低減させながら加工対象物のＹ方向位置を制御する際に、前記Ｙ方向変位量の変化情報として複数のソーワイヤーのたわみのＹ方向変位成分を測定して得られた複数のＹ方向変位量の平均値又は中央値に基づく情報を使用する加工位置制御手段を備えていることを特徴とするマルチワイヤー加工装置。
6. 前記Ｙ方向変位量の変化情報が、ｎ枚の板状体を挟むｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報を取得し、これらｎ＋１本のソーワイヤーの画像情報から得られたソーワイヤーのたわみのＹ方向変位量の平均値又は中央値であることを特徴とする請求項５に記載のマルチワイヤー加工装置。

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