JPH10249700A - ワイヤソーによるインゴットの切断方法及び装置 - Google Patents

ワイヤソーによるインゴットの切断方法及び装置

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JPH10249700A
JPH10249700A JP9063051A JP6305197A JPH10249700A JP H10249700 A JPH10249700 A JP H10249700A JP 9063051 A JP9063051 A JP 9063051A JP 6305197 A JP6305197 A JP 6305197A JP H10249700 A JPH10249700 A JP H10249700A
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慶一郎 浅川
Hiroshi Oishi
弘 大石
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の反りを付けたウェーハを、簡単な設備
構成の装置でインゴットから切り出す。 【解決手段】 複数本のグルーブローラ１，２にわたっ
て所定のピッチ幅で周回されたワイヤ５にスラリーを供
給しながら、ワイヤ５にインゴット９を押し当ててウェ
ーハ状に切断する際、インゴット断面の半分が切断され
るまで、インゴット９を把持するホルダー１０をグルー
ブローラ１，２の軸方向と平行な一方向に移動させ、残
りの半分が切断される過程でホルダー１０を逆方向に移
動させる。 【効果】 ホルダー１０の移動軌跡に一致した反りがウ
ェーハに付けられるため、ホルダー１０の移動制御で反
り量が自由に調整される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反り量を自在に調節で
きるワイヤソーでインゴットを切断する方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】引上げ法等で製造したインゴットは、ト
ップ及びテールを切断分離した後、外径研削，オリエン
テーションフラット加工等の工程を経て所定厚みのウェ
ーハにスライスされる。スライシングには、内周刃を備
えたスライサーが知られているが、最近ではウェーハの
大径化に伴ってピアノ線等のワイヤソーによる切断が採
用されるようになってきた。ワイヤソー切断装置は、一
般的には図１に示すように３本のグルーブローラ１〜３
を備えており、そのうちの１本が駆動モータ４に連結さ
れている。グルーブローラ１〜３を周回するワイヤ５
は、一方のワイヤリール６から巻き出され、他方のワイ
ヤリール７に巻き取られる。ワイヤ５には、引っ張られ
た状態でローラ１〜３を周回するようにテンショナー８
で張力が付与される。
【０００３】スライスされるインゴット９は、ホルダー
１０に把持されてグルーブローラ１と２の間に配置さ
れ、ワイヤ５による複数のウェーハにスライスされる。
このとき、スライシング作業を円滑に行わせるため、ワ
イヤ５にスラリー１１が供給される。スラリー１１は、
スラリータンク１２から供給管１３を経てノズル１４か
らワイヤ５に供給された後、パン１５で回収され、スラ
リータンク１２に返送される。また、スラリー１１を冷
却するため、熱交換器１６とスラリータンク１２との間
でスラリー１１を循環させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ウェーハは、半導体製
造工程でＣＶＤ，エピタキシ等を施すと反りが発生する
ため、インゴットをスライスしてウェーハが得られる段
階で予め所定の反りを与えておくと、最終的な反りが軽
減される。この場合、ＣＶＤ膜等を凹面に析出させる。
ウェーハに付ける反りの大きさを制御する方法として
は、グルーブローラが回転する際の摩擦熱を利用して軸
受け部を熱膨張させ、或いは軸受け部を温度調節して熱
膨張させ、グルーブローラを軸方向に変位させることが
特開平８−３２３７４１号公報で紹介されている。
【０００５】しかし、この方法では、グルーブローラの
軸方向変位量を軸受け部の熱膨張に依存しているため、
高精度の温度管理が必要となる。また、一対のグルーブ
ローラを同じ変位量で軸方向に移動させることから、ロ
ーラも高精度にセッティングしなければならず、位置合
わせに長時間を要している。その結果、操作性が悪く、
また必要な反り量を付けたウェーハの歩留りも低下す
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、インゴットを軸方向に往復移動させながら
スライスすることにより、面倒な温度管理や位置調整を
必要とすることなく、所定の反り量を付けたウェーハを
高歩留りで製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のインゴット切断
方法は、その目的を達成するため、複数本のグルーブロ
ーラにわたって所定のピッチ幅で周回されたワイヤにス
ラリーを供給しながら、ワイヤにインゴットを押し当て
てウェーハ状に切断する際、インゴット断面の半分が切
断されるまで、インゴットを把持するホルダーをグルー
ブローラの軸方向と平行な一方向に移動させ、残りの半
分が切断される過程でホルダーを逆方向に移動させるこ
とを特徴とする。ホルダーの移動距離は、ウェーハに付
けようとする反り量に一致させる。また、熱膨張に起因
したグルーブローラの軸方向変位量を検出し、該軸方向
変位量を取り込んでホルダーの移動距離を修正すると、
反り量の制御が一層正確になる。
【０００７】この方法に使用されるワイヤソー切断装置
は、インゴットの両側に平行配置され、周回されるワイ
ヤが嵌り込む溝が刻設されたグルーブローラと、インゴ
ットが固着されたホルダーと、ホルダー及びインゴット
を垂直方向に移動させる昇降機構と、ホルダーに嵌め合
わされた送りネジと、送りネジに回転力を伝える駆動モ
ータと、送りネジの回転でピッチ送りされるホルダーを
案内するガイドと、インゴットのスライシングに応じて
ホルダーの移動距離を演算し、制御信号を駆動モータに
出力する制御機構とを備え、インゴットのスライシング
に応じて送りネジの回転速度を調整し回転方向を切り替
えることを特徴とする。グルーブローラの熱膨張による
変位の影響を打ち消すためには、熱膨張によるグルーブ
ローラの変位を検出する変位センサを備え、変位センサ
で検出された変位量を制御機構に入力し、グルーブロー
ラの変位を相殺するようにホルダーの移動軌跡を演算す
る。
【０００８】
【実施の形態】本発明に従ったワイヤソー切断装置は、
インゴットをグルーブローラの軸方向に往復移動させる
以外は、図１の設備構成と基本的に同じであるため、以
下の説明においては図１を適宜参照しながら説明する。
スライスされるインゴット９は、図２に示すように接着
用のグラファイト板１７を介してホルダー１０に固着さ
れている。ホルダー１０は、矢印で示すＸ方向に沿って
往復動可能であり、また昇降機構１８により垂直なＺ方
向に移動する。また、グルーブローラ１，２の側面に対
向して変位センサ１９が設けられている。ホルダー１０
のＸ方向往復動には、たとえば図３に示す機構が採用さ
れる。この機構では、ホルダー１０に送りネジ２０を嵌
め合わせ、ボールネジ２０の端部を従動ギア２１に固着
する。そして、駆動モータ２２からの動力で駆動ギア２
３を介して従動ギア２１を回転させると、ホルダー１０
は、送りネジ２０によってガイド２４に沿ってピッチ送
りされる。
【０００９】たとえば、駆動モータ２２にサーボモータ
を使用するとき、変位センサ１９で検出したグルーブロ
ーラ１，２の位置信号ｓ1 及び変位センサ２５で検出し
たインゴット９の位置信号ｓ2 を制御機構２６に入力
し、グルーブローラ１，２の熱による変位を相殺してホ
ルダー１０の移動量を演算する。そして、クローズドル
ープ制御による出力信号ｓ3 をドライバ２７に出力し、
ドライバ２７から制御信号ｓ4 をサーボモータ（駆動モ
ータ２２）に出力する。その結果、プログラムに従った
所定量だけホルダー１０を移動させる。或いは、ステッ
ピングモータを用いたオープンリール方式でホルダー１
０を移動制御することもできる。このようにして、スラ
イシングの進行状況に応じて駆動モータ２２の回転速度
及び回転方向を制御するとき、所定の反りが付けられた
ウェーハがインゴット９から切り出される。この機構に
より、ワイヤ５でインゴット９のほぼ半分が切断される
までホルダー１０を一方向に移動させ、残りの半分が切
断されるときにホルダー１０を逆方向に移動させる。そ
の結果、ホルダー１０は、図４（ａ）に示す移動軌跡を
取る。したがって、インゴット９から切り出されたウェ
ーハは、図４（ｂ）に示すようにホルダー１０の移動軌
跡に対応した反りが付けられた形状になる。このように
ホルダー１０を介してインゴット９を往復移動させてい
るので、装置の複雑化を招くことなく、反りを付けたウ
ェーハが得られる。また、ウェーハの反り量は、ホルダ
ー１０の移動軌跡によって容易に調整することができ
る。
【００１０】インゴット９の切断中、ワイヤ５との摩擦
によりグルーブローラ１，２が加熱し、熱膨張により軸
方向に変位することがある。熱膨張に起因したグルーブ
ローラ１，２の変位は、ウェーハの形状に悪影響を及ぼ
す。この影響は、グルーブローラ１，２の変位量を変位
センサ１９で検出し、その変位量を取り込んでホルダー
１０の移動軌跡を修正することにより抑制される。具体
的には、変位センサ１９で検出された現在の変位量を設
定変位量と比較し、変位量差に相当する制御信号を駆動
モータ２２に出力し、熱膨張に起因したグルーブローラ
１，２の変位が打ち消されるようにホルダー１０を移動
させる。このようにしてウェーハに付けた所定の反り量
は、ＣＶＤ，エピタキシ等による最終的な反りを緩和
し、フォトリソグラフィーにおける転写精度の悪化や真
空チャックによる把持状態の不安定化等が防止され、高
品質のデバイスが高い歩留りで製造される。
【００１１】
【実施例】１．１００ｍｍのピッチａで溝を付けたグル
ーブローラ１，２を周回するように、直径０．１８ｍｍ
のピアノ線をワイヤ５として往復走行方式により平均線
速度５００ｍ／分，新線供給速度１００ｍ／分で送り、
ＧＣ＃６００の砥粒をラッピングオイルに混合したのス
ラリー１１を流量７０リットル／分でワイヤ５に供給し
ながら、直径２００ｍｍのインゴット９をワイヤソー切
断した。切断開始からインゴット９が直径の半分に当る
１００ｍｍの深さまで切断されるまでは、所要時間が２
００分であった。この段階では、ホルダー１０を図２中
左方向に０．２５μｍ／分の平均速度で移動させた。残
りの半分が切断されるまでは、更に２００分かかった。
この段階では、過程ではホルダー１０を図２中右方向に
０．２５μｍ／分の平均速度で移動させた。得られたウ
ェーハの形状を測定したところ、図４（ｂ）に示すよう
に反り量ｄ＝５０μｍの反りが付けられていた。この反
り量ｄは、ホルダー１０の移動軌跡に正確に対応してい
た。また、ホルダー１０の移動軌跡を変えてインゴット
を切断したところ、移動軌跡に対応して反り量ｄを１０
〜１００μｍの範囲で調整することができた。
【００１２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ワイヤソー切断中にインゴットを往復動させること
により、簡単な設備構成でインゴットから切り出される
ウェーハに必要とする反り量を付けている。このように
して反りが付けられたウェーハを使用してＣＶＤ，エピ
タキシ等を施すと、最終的な反りが緩和され、高品質の
デバイスが作製される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用されるワイヤソー切断装置
【図２】 ホルダーを往復動可能にしたワイヤソー切断
装置の要部
【図３】 ホルダーの往復動機構
【図４】 ホルダーの移動軌跡（ａ）とウェーハに付け
た反り（ｂ）
【符号の説明】
１〜３：グルーブローラ ４：駆動モータ ５：ワ
イヤ ６，７：ワイヤリール ８：テンショナー
９：インゴット １０：ホルダ １１：スラリー
１２：スラリータンク １３：供給管 １４：
ノズル １５：パン １６：熱交換器 １７：グ
ラファイト板 １８：昇降機構 １９：変位センサ ２０：送りネジ ２１：従動ギ
ア ２２：駆動モータ ２３：駆動ギア ２４，２５：ガイド ２６：制御
装置 ２７：ドライバ ｓ1 ：変位センサで検出したグルーブローラの位置信号 ｓ2 ：変位センサで検出したインゴットの位置信号 ｓ3 ：オープンループ制御による出力信号 ｓ4 ：プログラムに従った所定量だけホルダーを移動さ
せる制御信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数本のグルーブローラにわたって所定
    のピッチ幅で周回されたワイヤにスラリーを供給しなが
    ら、ワイヤにインゴットを押し当ててウェーハ状に切断
    する際、インゴット断面の半分が切断されるまで、イン
    ゴットを把持するホルダーをグルーブローラの軸方向と
    平行な一方向に移動させ、残りの半分が切断される過程
    でホルダーを逆方向に移動させることを特徴とするワイ
    ヤソーによるインゴットの切断方法。
  2. 【請求項２】 ウェーハに付けようとする反り量にホル
    ダーの移動距離を一致させる請求項１記載のワイヤソー
    によるインゴットの切断方法。
  3. 【請求項３】 グルーブローラの熱膨張に起因した軸方
    向変位量を検出し、該軸方向変位量を取り込んでホルダ
    ーの移動距離を修正する請求項１記載のワイヤソーによ
    るインゴットの切断方法。
  4. 【請求項４】 インゴットの両側に平行配置され、周回
    されるワイヤが嵌り込む溝が刻設されたグルーブローラ
    と、インゴットが固着されたホルダーと、ホルダー及び
    インゴットを垂直方向に移動させる昇降機構と、ホルダ
    ーに嵌め合わされた送りネジと、送りネジに回転力を伝
    える駆動モータと、送りネジの回転でピッチ送りされる
    ホルダーを案内するガイドと、インゴットのスライシン
    グに応じてホルダーの移動距離を演算し、制御信号を駆
    動モータに出力する制御機構とを備え、インゴットのス
    ライシングに応じて送りネジの回転速度を調整し回転方
    向を切り替えるインゴットの切断装置。
  5. 【請求項５】 熱膨張によるグルーブローラの変位を検
    出する変位センサを備え、変位センサで検出された変位
    量を制御機構に入力し、グルーブローラの変位を相殺す
    るようにホルダーの移動軌跡を演算する請求項４記載の
    インゴットの切断装置。
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