JP6627002B1 - ワークの切断方法及びワークの切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーガイドの使用初期から良好かつ安定したＷａｒｐ値を得ることができるワークの切断方法を提供する。【解決手段】ワイヤーガイド１０２は、外表面に、回転方向に沿って所定のピッチで形成された複数の溝を有し、対向する溝壁１０７が第１の開き角度（θ１）を有する溝上部１０５と、該溝上部１０５の下に位置し、対向する溝壁１０７が第２の開き角度（θ２）を有する溝下部１０６と、前記溝の下端に位置する溝底部１０８とを備え、前記第１の開き角度（θ１）と前記第２の開き角度（θ２）とが、θ１＞θ２の関係にあり、ワイヤー１０１と前記ワイヤーガイド１０２を用い、前記ワイヤー１０１を、前記ワイヤーガイド１０２の前記溝下部１０６の前記溝壁１０７に接し、かつ、前記溝底部１０８に接触しない状態で設置し、前記ワイヤー１０１が前記溝底部１０８に接触しない状態で、前記ワークの切断を開始するワークの切断方法。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの切断方法及びワークの切断装置に関する。

近年、ウェーハの大型化（大直径化）が望まれており、この大型化に伴い、インゴットの切断には専らワイヤーソーが使用されている（例えば、特許文献１）。ワイヤーソーは、ワイヤー（高張力鋼線）を高速走行させて、ここにスラリーを掛けながら、ワーク（例えば、シリコン、ガラス、セラミックス等の脆性材料のインゴットが挙げられる。以下、単にインゴットと言うこともある）を押しあてて切断し、多数のウェーハを同時に切り出す切断装置である。

ここで、図９に、ワイヤーソーの一般例の概要を示す。図９に示すように、ワイヤーソー１００は、主に、インゴット（ワーク）１０４を切断する為のワイヤー１０１、ワイヤー１０１を複数のワイヤーガイド１０２に巻掛けることで形成したワイヤー列１１１、ワイヤー１０１に張力を付与する為の張力付与機構（不図示）、切断されるインゴット（ワーク）１０４を送り出すインゴット送り手段（不図示）等を具備している。

ワイヤー１０１は、一方のワイヤーリール１０３から繰り出され、張力付与機構を経て、ワイヤーガイド１０２に入る。ワイヤー１０１はこのワイヤーガイド１０２に３００〜４００回程度巻き回された後、もう一方の張力付与機構を経てワイヤーリール１０３’に巻き取られる。

ワイヤーガイド１０２は、鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン等の樹脂を圧入し、その表面に一定のピッチで溝を切ったローラーであり、巻回されたワイヤー１０１が、駆動用モーター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。図１０に、ワイヤーガイド１０２の溝内におけるワイヤー１０１の設置状態を示す。

半導体ウェーハの切断における重要品質の１つとして、ワーク形状に係るパラメータであるＷａｒｐ（又は、Ｗａｒｐ値ということもある）による評価が行われている。このＷａｒｐの定義を、図１１に示す。Ｗａｒｐは、ウェーハのセンターライン面からのズレに関する形状パラメータであり、吸着固定しないウェーハの仮想中央面と基準平面との面内最大距離である。図中のＢｏｗは、Ｗａｒｐと類似の評価であるが、ウェーハの中心と基準平面との距離の形状パラメータである。なお、測定方法は、ＪＥＩＤＡ−４３−１９９９、ＡＳＴＭ Ｆ１５３０−９４により規定されている。

製品の品質要求が高まるにつれ、Ｗａｒｐ値の一層の低減が望まれている。Ｗａｒｐの悪化の原因は、溝付きローラ及びワークの熱膨張、ワーク送りの真直度、切断中のワイヤーのたわみの影響等が重畳したものであることが知られており、それを解決するための手段として、特許文献２に記載されるような方法が取られていた。

特許文献２には、インゴットを切断するときに、軸方向に変化するインゴットの変位量を測定し、それに対応させて溝付きローラ軸方向の変位量を制御（溝付きローラに流れる冷却水温度・流量調整等）することで、軸方向に変化するインゴットの全長に対してのワイヤーの相対位置を制御しながら切断する方法が開示されている。

特開平０９−２６２８２６号公報 特開２００８−２１３１１０号公報

上記ワイヤーソーに使用されるワイヤーガイドの溝の横断面形状は、Ｖ字、Ｕ字等が知られており、溝の開き角度も４０度〜１１０度等、様々なものが用いられている。一般に、溝の開き角度が大きくなるとワイヤーの引き渡し等の作業性に優れ、狭くなるとワイヤーの保持効果が良好となる傾向がある。ワークのＷａｒｐ値を安定させる点では、ガイド溝の開き角度が狭いことが望ましい。

ワイヤーガイドは、その使用期間中、ワークを切断しているうちに、少しずつ溝部がワイヤーにより切削され変形していく。本発明者が、ワイヤーソーを用いたワークの切断における、切断後のワークのＷａｒｐ値の推移について鋭意調査したところ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）の切断において、ワークのＷａｒｐ値が、平均値、バラツキ共に大きくなることを見出した。

切断したワークの歩留まり向上のためには、ワイヤーガイドの使用初期（使用開始直後）から良好で安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることが必要である。ワイヤーガイドの使用初期に切断速度を落とすことで、ある程度、安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることができるが、ごく初期では、なお不安定であり、しかも切断速度を落としたのでは、生産能力（スループット）が低下するという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、生産能力（スループット）の低下を抑制しながら、ワイヤーガイドの使用初期（使用開始直後）から良好かつ安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることができ、ワイヤーガイドのライフに依存しないワークの品質を得ることができる、ワークの切断方法及びワークの切断装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、互いの回転軸方向が平行となるように複数設置した円筒状のワイヤーガイドにワイヤーを螺旋状に巻掛けてワイヤー列を形成し、前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する方法であって、前記ワイヤーガイドは、外表面に、回転方向に沿って所定のピッチで形成された複数の溝を有し、未使用の前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にある、前記未使用のワイヤーと前記未使用のワイヤーガイドを用い、前記未使用のワイヤーを、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝壁に接し、かつ、前記溝底部に接触しない状態で設置し、前記ワイヤーが前記溝底部に接触しない状態で、前記ワークの切断を開始するワークの切断方法を提供する。

このようなワークの切断方法によれば、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を安定させることができる。

このとき、前記溝底部の横断面形状が、円弧状、Ｖ字状又は平坦であるワイヤーガイドを用いるワークの切断方法とすることができる。

これにより、低コストでワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との接触を防止することができる。

このとき、前記ワークの切断の進行に伴い、前記ワイヤーが前記溝壁を切削するワークの切断方法とすることができ、さらに、前記ワークの切断の進行に伴い、前記ワイヤーが前記溝底部に接触し、前記溝底を切削するワークの切断方法とすることができる。

これにより、ワイヤーの横方向の振動が抑制された状態を、より安定して維持することができる。

このとき、前記未使用のワイヤーガイドとして、前記複数の溝における前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）、及び／又は、第２の開き角度（θ_２）を、前記ワイヤーの進行方向に向けて変化させたものを用いるワークの切断方法とすることができる。

これにより、より安定してワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との接触を防止することができる。

このとき、互いの回転軸方向が平行となるように所定間隔を隔てて配置され、外表面にそれぞれ所定のピッチで溝が形成された複数の円筒状のワイヤーガイドと、前記ワイヤーガイドの溝に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられたワイヤーにより形成されるワイヤー列と、を具備し、前記ワイヤーガイドを回転させることで前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する切断装置であって、前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあるものであり、前記ワイヤーと前記ワイヤーガイドは、前記ワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、前記ワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記ワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記ワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にあり、前記ワイヤーが前記溝下部の前記溝壁に接するように設置されたときに、前記ワイヤーと前記ワイヤーガイドの前記溝底部とが接触しないものであるワークの切断装置を提供することができる。

このようなワークの切断装置によれば、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を安定させることができるものとなる。

このとき、前記ワイヤーガイドの前記溝底部の横断面形状が、円弧状、Ｖ字状又は平坦であるワークの切断装置とすることができる。

これにより、低コストでワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との接触を防止可能なものとなる。

このとき、前記ワイヤーガイドは、前記複数の溝における前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）、及び／又は、第２の開き角度（θ_２）が、前記ワイヤーの進行方向に向けて変化したものであるワークの切断装置とすることができる。

これにより、より安定してワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との接触を防止可能なものとなる。

以上のように、本発明のワークの切断方法によれば、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を良好なものとし、かつ、安定させることが可能となる。また、本発明のワークの切断装置によれば、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を良好なものとし、かつ、安定させることが可能なものとなる。

ワイヤーガイドの溝の横断面構造の説明図である。 本発明に係るワークの切断装置における、ワイヤーのワイヤーガイド溝内での設置状態の一例を示す。 本発明に係るワイヤーのワイヤーガイド溝内での設置状態の他の例を示す。 本発明に係るワイヤーのワイヤーガイド溝内での設置状態の他の例を示す。 比較例１におけるワイヤーのワイヤーガイド溝内での設置状態を示す。 比較例２におけるワイヤーのワイヤーガイド溝内での設置状態を示す。 ウェーハのＷａｒｐ値の推移を示す。 図７におけるワイヤーガイドライフ初期の拡大図を示す。 ワイヤーソーの一般例の概要を示す。 ワイヤーガイドの溝内におけるワイヤーの設置状態の従来例を示す。 Ｗａｒｐの定義を示す図面である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

上述のように、生産能力（スループット）の低下を抑制しながら、ワイヤーガイドの使用初期（使用開始直後）から良好で、かつ、安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることができ、ワイヤーガイドのライフに依存しないワークの品質を得ることができる、ワークの切断方法及びワークの切断装置が求められていた。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、互いの回転軸方向が平行となるように複数設置した円筒状のワイヤーガイドにワイヤーを螺旋状に巻掛けてワイヤー列を形成し、前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する方法であって、前記ワイヤーガイドは、外表面に、回転方向に沿って所定のピッチで形成された複数の溝を有し、未使用の前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にある、前記未使用のワイヤーと前記未使用のワイヤーガイドを用い、前記未使用のワイヤーを、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝壁に接し、かつ、前記溝底部に接触しない状態で設置し、前記ワイヤーが前記溝底部に接触しない状態で、前記ワークの切断を開始するワークの切断方法により、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を良好なものとし、かつ、安定させることができることを見出し、本発明を完成した。

また、本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、互いの回転軸方向が平行となるように所定間隔を隔てて配置され、外表面にそれぞれ所定のピッチで溝が形成された複数の円筒状のワイヤーガイドと、前記ワイヤーガイドの溝に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられたワイヤーにより形成されるワイヤー列と、を具備し、前記ワイヤーガイドを回転させることで前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する切断装置であって、前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあるものであり、前記ワイヤーと前記ワイヤーガイドは、前記ワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、前記ワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記ワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記ワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にあり、前記ワイヤーが前記溝下部の前記溝壁に接するように設置されたときに、前記ワイヤーと前記ワイヤーガイドの前記溝底部とが接触しないものであるワークの切断装置により、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から、ワークのＷａｒｐ値を良好なものとし、かつ、安定させることが可能なものとなることを見出し、本発明を完成した。

以下、図面を参照して説明する。

本発明者が、鋭意調査した結果、ワイヤーソー運転（ワークの切断）時の、ワイヤーガイドライフ初期（ワークの切断開始から一定期間）において、ワークのＷａｒｐ値が、平均値、バラツキ共に大きくなる原因は、ワイヤーの側面方向の遊びでワイヤーが振動することによるものと推測された。そこで、ワイヤーの側面方向の遊びによるワイヤーの振動を防止可能な、ワークの切断装置の構造を検討した。その結果、ワイヤーとワイヤーガイドの溝が一定の関係にあるようにワイヤーをワイヤーガイドの溝内に設置してから、ワイヤーソーの運転を開始することにより、切断速度（生産能力）の低下を抑制しつつ、ワイヤーガイドライフ初期（ワイヤーガイドの使用初期）から終期にかけて、Ｗａｒｐ値が安定することを見出し、本発明を完成した。

まず、本発明に係るワークの切断装置であるワイヤーソーについて説明する。ワイヤーソーは、互いの回転軸方向が平行となるように所定間隔を隔てて配置され、外表面にそれぞれ所定のピッチで溝が形成された複数の円筒状のワイヤーガイドと、前記ワイヤーガイドの溝に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられたワイヤーにより形成されるワイヤー列とを備えている。運転（ワークの切断）時には、ワイヤーガイドを回転させることでワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する。

まず、ワイヤーガイドの溝の横断面構造について、図１を用いて、本明細書で使用する用語を定義しながら説明する。図１に示すワイヤーガイドは、本発明のワークの切断方法及びワークの切断装置に用いるワイヤーガイドの、未使用の状態における典型例でもある。

ワイヤーガイドの溝の横断面形状は、図１に示すように、少なくとも、ワイヤーガイドの外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備えている。つまり、断面視（横断面）において、開き角度を２つ以上有する、二段階以上の構造である。例えば、二段階の構造の場合、溝上部が一段目溝、溝下部が二段目溝となり、溝の深さ方向に形状が変化するものである。

ここで、溝上部の第１の開き角度（θ_１）と、第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部とは、θ_１＞θ_２の関係にある。このような関係にあるワイヤーガイドを使用することで、ワイヤーの引き渡し等の作業性の向上と、ワイヤーの保持効果とを両立することができる。

さらに、本発明に係るワークの切断装置において、図１，２に示すように、ワイヤー１０１とワイヤーガイド１０２は、ワイヤーガイド１０２の溝の溝間口の溝幅、すなわち、溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、ワイヤー１０１のワイヤー径（φ_０）以上であり、ワイヤーガイド溝の溝下部の溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、ワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にあり、ワイヤーが溝上部１０５の下部に位置する溝下部１０６の溝壁１０７に接するように設置されたときに、例えば、図２に示すように、ワイヤー１０１は、溝上部１０５の下に位置する溝下部１０６の側壁１０７に接し、かつ、ワイヤー１０１とワイヤーガイド１０２の溝底部１０８とが接触しないものである。つまり、未使用のワイヤーガイド１０２の溝内に未使用のワイヤー１０１を設置したときに、ワイヤー１０１は溝下部１０６に嵌った状態で、ワイヤーガイド１０２の溝底部１０８に接触せずに浮いた状態にある。

このようにワイヤー１０１をワイヤーガイド１０２の溝内に設置すると、ワイヤーガイド１０２の溝下部内でのワイヤーの横方向の遊びが少なくなり、その結果、ワイヤー１０１の横方向の振動を抑制することができ、切断速度を低下せずとも、ワークの切断装置の使用開始直後から（使用期間の初期から）、Ｗａｒｐ値を安定して低くできる切断装置となる。

なお、上述のようにワイヤー１０１をワイヤーガイド１０２の溝内に設置して、ワイヤーソーの運転を開始した場合、ワークの切断（ワイヤーソーの運転）の進行に伴い、ワイヤー１０１はワイヤーガイド１０２の溝の側壁１０７を削りながら、溝底部１０８に近づいていく。そして、ワークの切断（ワイヤーソーの運転）開始から一定の時間が経過したときに、ワイヤー１０１がワイヤーガイド１０２の溝底部１０８に接触し、溝底部１０８を削っていく。この場合、溝の側壁１０７との溝底部１０８を削り、ワイヤー形状に合わせた溝形状を自成しながら進んでいくため、ワイヤー１０１の横方向の振動は抑制された状態がより安定的に維持され、したがって、Ｗａｒｐ値の悪化は起こらない。

但し、ワイヤーガイドライフの終期まで、ワイヤー１０１がワイヤーガイド１０２の溝底部に接触しないような構造に設計することによっても、本発明の効果が発揮されることは言うまでもない。本発明者の調査によれば、使用する材質にもよるが、ワイヤー１０１は使用に伴い、概ね１割程度、ワイヤー径が細くなる傾向がある。このようなことを加味して、溝形状とワイヤー径（φ_０）の関係を設定することが可能である。

ここで、ワイヤーガイド１０２の溝底部１０８の横断面形状は、特に限定されず、円弧状、Ｖ字状又は平坦な形状とすることができる。このようなワイヤーガイド１０２にワイヤー１０１を設置した例を図２−４に示す。なお、図２で説明した事項については、以下の図３−６の説明では適宜省略する。また、図３−６では、１つの溝についてのみ示す。

上述のような形状の溝は、比較的容易（低コスト）かつ高精度で作製でき、低コストでワイヤー１０１とワイヤーガイド１０２の溝底部との接触を防止できる。特に、図３のように溝底部１０８の横断面形状を円弧状とし、その曲率半径Ｒを、ワイヤーの半径未満としたり、図２のように溝底部１０８の横断面形状をＶ字状（すなわち、Ｒ＝０ともいえる）とすれば、より確実に、設置時からワイヤーガイドライフの初期における、ワイヤー１０１とワイヤーガイド１０２の溝底部１０８との接触を防止できるため、好ましい。さらに、図４に示すように、溝下部１０６の溝幅の最小値がワイヤー径未満とし、溝底部１０８にワイヤーを接触させないようにできれば、溝底部１０８は平坦であってもよい。

また、ワイヤーガイドは、複数の溝における溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）、及び／又は、第２の開き角度（θ_２）を、ワイヤーの進行方向に向けて変化したものとすることができる。上述したように、ワイヤーは使用により線幅が１０％程度細くなる傾向がある。このため、ワイヤーにおける切断処理歴が長い部分では、未使用の部分や切断処理歴の短い部分より細くなる。このように、使用中のワイヤーの線幅は、ワイヤーの部分によって異なることがあるため、ワイヤーガイドを、複数の溝の形状を上記のようにワイヤーの進行方向に向けて変化したものとすれば、ワイヤーガイドライフの初期における、ワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との非接触状態を、安定して実現できるものとなる。

ワイヤーガイド１０２の溝における、溝上部の第１の開き角度（θ_１）は、６０〜１１０°とすることが好ましい。このような範囲に設定すれば、ワイヤーの引き渡し作業の作業性がより優れた切断装置となる。また、溝下部の第２の開き角度（θ_２）は、２０〜６０°とすることが好ましい。このような範囲に設定すれば、より安定してワイヤーを保持して、低いＷａｒｐ値のものを製造可能な切断装置となる。

ワイヤーガイド１０２の溝にワイヤーを設置する場合には、使用開始時に、ワイヤーの上部が溝下部の上端（溝間口）よりも上部に位置するような関係となるように、ワイヤーと溝の形状を設定することが好ましい。このようにすると、ワイヤーガイド１０２の長寿命化が可能となる。

また、溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）である、溝下部の溝間口（溝上部と溝下部との境界部）の溝幅と、ワイヤー径（φ_０）は、Ｗ_{０,ｍａｘ}／φ_０＝１．０１〜１．３０となるように設定することが好ましい。このような関係とすることで、より確実にワイヤーを溝下部内に設置でき、ワイヤーの横方向振動をより確実に防止できるものとなる。

さらに、溝底部の曲率半径Ｒと、ワイヤー径（φ_０）は、Ｒ／φ_０を０．５未満の範囲となるように設定することが好ましい。このような関係とすることで、切断初期において、ワイヤーとワイヤーガイド１０２の溝底部１０８との非接触状態を、より安定して確実に実現できるものとなる。

ワイヤーガイド１０２としては、鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン（エステル系、エーテル系）等の樹脂を圧入したものを好適に用いることができる。また、ワークの切断装置としては、遊離砥粒型、固定砥粒型のいずれの装置であっても適用可能である。

上述のワイヤーガイド溝の溝形状の図示例として、溝上部と溝下部との接続部で、頂点を有する形状が示されているが、滑らかに接続されていてもよい。

次に、本発明に係るワークの切断方法について説明する。上述のワークの切断装置を用いてワークを切断することにより、生産能力（スループット）の低下を抑制しながら、ワイヤーガイドの使用初期（使用開始直後）から良好で、かつ、安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることができ、ワイヤーガイドのライフに依存しないワークの品質を得ることができる。

まず、ワークの切断の開始前に、切断装置の設定を行う。互いの回転軸方向が平行となるように複数設置した円筒状のワイヤーガイドにワイヤーを螺旋状に巻掛けてワイヤー列を形成する。

上述したように、未使用のワイヤーガイド１０２における溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁１０７が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部１０５と、該溝上部１０５の下に位置し、対向する溝壁１０７が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部１０６と、溝の下端に位置する溝底部１０８とを備え、第１の開き角度（θ_１）と第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にある。また、未使用のワイヤーガイドの溝下部１０６の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、未使用のワイヤー１０１のワイヤー径（φ_０）以上であり、未使用のワイヤーガイド１０２の溝下部１０６の溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、未使用のワイヤー１０１のワイヤー径（φ_０）未満の関係（Ｗ_{０,ｍｉｎ}＜φ_０≦Ｗ_{０,ｍａｘ}）にある。このような関係にある、未使用のワイヤー１０１と未使用のワイヤーガイド１０２とを使用し、未使用のワイヤー１０１が、未使用のワイヤーガイド１０２の溝下部１０６の溝壁１０７に接し、かつ、溝底部１０８に接触しない状態で設置し、ワイヤーが溝底部１０８に接触しない状態で、ワークの切断を開始することで、生産能力（スループット）の低下を抑制しながら、ワイヤーガイド１０２の使用初期（使用開始直後）から良好かつ安定したワーク形状（Ｗａｒｐ値）を得ることができ、ワイヤーガイド１０２のライフに依存しないワークの品質を得ることができる。

上述のようにワイヤーをワイヤーガイド溝内に設置して、ワイヤーソーの運転を開始すると、運転開始直後は、ワイヤーが溝下部の側壁により支持（保持）された状態であり、ワークの切断（ワイヤーソーの運転）の進行に伴い、ワイヤーはワイヤーガイド溝の側面を削りながら溝底部に近づいていき、ワイヤー径に応じた最適溝形状を自成しながら切断が進行していく。そして、ワークの切断（ワイヤーソーの運転）開始から一定の時間が経過すると、ワイヤーはワイヤーガイドの溝底部に接触し、溝底部を削っていく。このようにワイヤーがワイヤーガイドの溝底部に接触した場合であっても、溝を削りながら進んでいくため、ワイヤーの横方向の振動は抑制されたままであり、したがって、Ｗａｒｐ値の悪化は起こらない。

また、装置について説明したように、ワイヤーガイドとして、複数の溝の形状を上記のようにワイヤーの進行方向に向けて変化したものを使用してワークを切断すれば、ワイヤーガイドライフの初期における、ワイヤーとワイヤーガイドの溝底部との非接触状態を、安定して実現できる。また、切断速度を落とす必要もないため、生産能力の低下を抑制できる。

以下、実施例を挙げて本発明について詳細に説明するが、これは本発明を限定するものではない。

（実施例）
未使用（新品）のワイヤーガイドとして、溝上部の第１開き角度（θ_１）が９０度、溝下部の第２開き角度（θ_２）が４０度、溝下部の深さが１３０μｍ、溝下部の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が１４０μｍ、溝底部の曲率半径Ｒが０．０３０ｍｍの、各溝形状パラメータを有するものを使用した。このようなワイヤーガイドに、０．１３ｍｍのワイヤー径（φ_０）を有する未使用（新品）のワイヤーを設置すると、ワイヤーは、ワイヤーガイドの溝下部の溝壁に接し、かつ、溝底部に接触しない状態で設置された（図３参照）。

次に、直径が２００ｍｍのシリコン単結晶インゴットを切断対象のワークとして用い、ワイヤーソー装置を用いて切断加工を行い、切断して得たシリコンウェーハの形状測定を行い、Ｗａｒｐ値を算出した。

（比較例１）
未使用（新品）のワイヤーガイドとして、溝の横断面形状がＶ溝１段であり、溝の開き角度が９０度、ワイヤーガイド外表面での溝幅が０．６ｍｍ（６００μｍ）のものを使用した点を除いて、実施例１と同じ条件で切断加工、及び、切断して得たシリコンウェーハの形状測定を行った。比較例１で用いたワイヤーガイドにワイヤーを設置すると、図５に示すような状態となった。ワイヤーを溝内に設置した時点で、ワイヤーは溝内で横方向に、いわゆる遊びを有していた。

（比較例２）
未使用（新品）のワイヤーガイドとして、溝上部の第１開き角度（θ_１）が９０度、溝下部の第２開き角度（θ_２）が４０度、溝下部の深さが１３０μｍ、溝下部の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が１９０μｍ、溝底部の曲率半径Ｒが０．０６５ｍｍの、各溝形状パラメータを有するものを使用した。このようなワイヤーガイドに、０．１３ｍｍのワイヤー径（φ_０）を有する新品のワイヤーを設置すると、ワイヤーとワイヤーガイドの溝底部が接触した状態となった（図６参照）。ワイヤーを溝内に設置した時点で、ワイヤーは溝内で横方向に、いわゆる遊びを有していた。これ以外は、実施例１と同じ条件で切断加工、及び、切断して得たシリコンウェーハの形状測定を行った。

なお、参考のため、切断加工条件（上述の条件も含む）の代表値を、表１に示す。

図７に、ウェーハのＷａｒｐ値の推移を示す。横軸は、ワイヤーガイドのライフの初期から一定期間の処理バッチを抽出した。縦軸はＷａｒｐ値を示す。プロットは、１０バッチごとのＷａｒｐ値の平均値を１プロットとした。また、実施例と比較例１，２を比較するために、比較例１の切断加工初期から３０バッチの平均値を基準の１として、相対値で比較した。図７に示すように、比較例１ではＷａｒｐ値が低く安定するまでの切断加工処理バッチが最も多くなることがわかる。

図８は、図７における、ワイヤーガイドライフ初期の３プロット（３０バッチ分）の範囲を拡大した図である。図８に示すように、実施例ではごく初期からＷａｒｐ値が低く安定する結果が得られた。また、比較例２では、図７に示すように、比較例１よりは早い段階で安定化したものの、図８に示すようにごく初期ではＷａｒｐ値が高くばらつく結果となった。図８に示したごく初期の３０バッチ分のデータをもとに、ワイヤーガイドライフ初期（３０バッチ）の比較を行ったところ、実施例においては、Ｗａｒｐ値、ばらつきともに、比較例１，２より安定して高品質なものが得られた。

以上に述べた実施例、比較例１，２の条件と、評価結果を、表２にまとめた。

図７に示されるように、実施例においては、使用開始時から、ワイヤーガイドの溝下部内にワイヤーが適切に嵌まり込み、ワイヤーの遊びがなくなるため、Ｗａｒｐ値が最初から安定するものと考えられる。一方、実施例と比較例１，２すべてにおいて、最終的にはロット間やロット内のＷａｒｐ値が低く安定する。これは、ワイヤーガイド溝の側面（側壁）及び溝底面が、ワイヤーの走行により、徐々に溝底部に向かって研削され、溝の側面（側壁）及び溝底面形状がワイヤー形状になじんでいくためであると考えられる。比較例２においては、ワイヤーガイドの溝下部内にワイヤーが設けられるものの、溝底部に接触するように設置されているため、ワイヤーの遊びを排除できず、実施例に比べ、ごく初期の数十バッチでＷａｒｐ値が乱れたものと思われる。

既に述べたように、ワイヤーは使用することで摩耗し細くなるため、溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）とワイヤー径（φ）との比は、使用状態によって変わる。ワイヤーをワイヤーガイド溝に設置するときに、ワイヤーライフのごく初期における溝底部とワイヤーとの非接触状態をより安定して維持するためには、ワイヤー径（φ）の変動を加味して、未使用のワイヤーガイド溝の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）との関係を設定することが好ましい。そこで、実施例と比較例２について、未使用のワイヤーガイドの溝の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）とワイヤー径（φ）との比（溝間口／ワイヤー径＝Ｗ_{０,ｍａｘ}／φ）、及び、未使用のワイヤーガイドの溝の溝底部の曲率半径（Ｒ）とワイヤー径（φ）との比（溝間口／ワイヤー径＝Ｒ／φ）を調査した。その結果を表３に示す。

表３に示すように、ワイヤー径（φ_０）を基準としたときに、ワイヤーガイドの溝の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）は、１．０１〜１．３０の範囲に設定し、溝の溝底部の曲率半径Ｒは、０．５未満の範囲に設定することが好ましいことがわかった。

例えば、既に述べたようにワイヤーガイドとして、複数の溝の形状を上記のようにワイヤーの進行方向に向けて徐々に溝の溝間口の溝幅（Ｗ_{０,ｍａｘ}）を狭くなるように変化させる場合に、上記の範囲内で設定することが有効である。

以上のとおり、本発明の実施例によれば、ワイヤーガイド使用開始直後からＷａｒｐを安定して良好なレベルとでき、ワイヤーガイドライフに依存しないワーク形状品質を得ることが可能となるとともに、切断速度（生産能力）を落すことなくワーク形状品質を維持できることがわかった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１００…ワイヤーソー、 １０１…ワイヤー、 １０２…ワイヤーガイド、
１０３，１０３’…ワイヤーリール、 １０４…インゴット（ワーク）、
１０５…溝上部、 １０６…溝下部、 １０７…側壁、 １０８…溝底部、
１１１…ワイヤー列。

Claims (8)

1. 互いの回転軸方向が平行となるように複数設置した円筒状のワイヤーガイドにワイヤーを螺旋状に巻掛けてワイヤー列を形成し、前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する方法であって、
   前記ワイヤーガイドは、外表面に、回転方向に沿って所定のピッチで形成された複数の溝を有し、
   未使用の前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、
   前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあり、
   前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にある、前記未使用のワイヤーと前記未使用のワイヤーガイドを用い、
   前記未使用のワイヤーを、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝壁に接し、かつ、前記溝底部に接触しない状態で設置し、
   前記ワイヤーが前記溝底部に接触しない状態で、前記ワークの切断を開始することを特徴とするワークの切断方法。
2. 前記溝底部の横断面形状が、円弧状、Ｖ字状又は平坦であるワイヤーガイドを用い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。
3. 前記ワークの切断の進行に伴い、前記ワイヤーが前記溝壁を切削す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。
4. 前記ワークの切断の進行に伴い、前記ワイヤーが前記溝底部に接触し、前記溝底を切削することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワークの切断方法。
5. 前記未使用のワイヤーガイドとして、前記複数の溝における前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）、及び／又は、第２の開き角度（θ_２）を、前記ワイヤーの進行方向に向けて、徐々に小さくなるように変化させたものを用いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワークの切断方法。
6. 互いの回転軸方向が平行となるように所定間隔を隔てて配置され、外表面にそれぞれ所定のピッチで溝が形成された複数の円筒状のワイヤーガイドと、
   前記ワイヤーガイドの溝に所定のピッチで螺旋状に巻き掛けられたワイヤーにより形成されるワイヤー列と、
   を具備し、
   前記ワイヤーガイドを回転させることで前記ワイヤーを軸方向に走行させながら、ワークを前記ワイヤー列に押し当てて、同時に複数箇所でウェーハ状に切断する切断装置であって、
   未使用の前記ワイヤーガイドにおける前記溝の横断面形状は、少なくとも、ワイヤーガイド外表面側に位置し、対向する溝壁が第１の開き角度（θ_１）を有する溝上部と、該溝上部の下に位置し、対向する溝壁が第２の開き角度（θ_２）を有する溝下部と、前記溝の下端に位置する溝底部とを備え、
   前記第１の開き角度（θ_１）と前記第２の開き角度（θ_２）とが、θ_１＞θ_２の関係にあるものであり、
   未使用の前記ワイヤーと前記未使用のワイヤーガイドは、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）が、前記未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）以上であり、前記未使用のワイヤーガイドの前記溝下部の前記溝幅の最小値（Ｗ_{０,ｍｉｎ}）が、前記未使用のワイヤーのワイヤー径（φ_０）未満の関係にあり、
   前記未使用のワイヤーが前記溝下部の前記溝壁に接するように設置されたときに、前記未使用のワイヤーと前記未使用のワイヤーガイドの前記溝底部とが接触しないものであることを特徴とするワークの切断装置。
7. 前記未使用のワイヤーガイドの前記溝底部の横断面形状が、円弧状、Ｖ字状又は平坦であることを特徴とする請求項６に記載のワークの切断装置。
8. 前記未使用のワイヤーガイドは、前記複数の溝における前記溝下部の溝幅の最大値（Ｗ_{０,ｍａｘ}）、及び／又は、第２の開き角度（θ_２）が、前記ワイヤーの進行方向に向けて、徐々に小さくなるように変化したものであることを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれか一項に記載のワークの切断装置。

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