JPH11235653A - ワイヤーソー装置及びワークの切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】スラリーの反転流が切断中のウェーハに直接か
かることを防ぐことによって、切断中のウェーハの割れ
の発生を大幅に軽減できるワイヤーソー装置及びワーク
の切断方法を提供する。 【解決手段】複数本のメインローラ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、
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、メインローラを回転させることによっ
て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スラリーを供給しなが
らワークを押し当ててウェーハ状に切断するワイヤーソ
ー装置において、該ワークプレートの側縁部が該当て板
の側面から外方に突出しないように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワーク、例えば、
半導体シリコンインゴットを切断又はスライスしてウェ
ーハを切り出すにあたり、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ワ
ークの切断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ワーク、例えば、半導体シリコン
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３に示すような
ワイヤーソー装置が用いられている。

【０００３】図３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０．０
８〜０．２５ｍｍ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２
８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
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を切断するためには、ワークＷを支持装置を介し
てワークホルダー２２に支持させておく必要がある。こ
のための支持装置が図４〜図７に示されている。

【００１０】この支持装置３２は、長手方向に沿って一
対の帯状凸部３４ａ，３４ａが形成されたワークプレー
ト３４を備えている。このワークプレート３４の中央部
にはワークプレート３４より幅の狭い当て板３６（従来
は、カーボン板）が接着され、この当て板３６にワーク
Ｗが接着される。そして、このワークプレート３４は、
このワークプレート３４と同じ長さを持ち、かつ、前記
一対の帯状凸部３４ａ，３４ａ間に嵌合可能な帯状凸部
３８ａを有する第１アダプタプレート３８にボルト止め
される。

【００１１】この第１アダプタプレート３８は断面がＴ
字状に構成されている。そして、この第１アダプタプレ
ート３８のＴ字状断面形状と相補的な形状の溝４０ａを
有する第２アダプタプレート４０に取り付けられる。な
お、第１アダプタプレート３８の一端にはストッパ片３
８ｂが付設され、このストッパ片３８ｂの部分で第１ア
ダプタプレート３８は第２アダプタプレート４０にボル
ト止めされる（図５）。

【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】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のワイヤソー用ワーク支持装置３２においては、当て
板３６の横幅ａがワークプレート３４の横幅ｂよりも狭
く形成されており、該ワークプレート３４の両側縁部が
当て板３６の両側面よりも外方に突出した形状となって
いる（図８）。

【００１４】このような構造のワーク支持装置３２によ
って支持されたワークＷをワイヤーソー装置１２によっ
てスライスする場合には、ワイヤー２０に付着したスラ
リー２６の流れはワークプレート３４の外方に突出した
両側縁部の下面に衝突し、その衝突したスラリー２６の
流れが下方に反転して切断中のワークＷに当たる。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ってウェーハ割れが生
起してしまう。

【００１５】本発明者等は、上記したウェーハ割れにつ
いての検討を進めたところ、当て板とワークプレートと
の横幅を調整することによってウェーハ割れを防止する
ことができることを見出し、本発明を完成したものであ
る。

【００１６】本発明は、スラリーの反転流が切断中のウ
ェーハに直接かかることを防ぐことによって、上述した
従来技術に比べて切断中のウェーハの割れの発生を大幅
に軽減できるようにしたワイヤーソー装置及びワークの
切断方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【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、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
イヤーにスラリーを供給しながらワークを押し当ててウ
ェーハ状に切断するワイヤーソー装置において、該ワー
クプレートの側縁部が該当て板の側面から外方に突出し
ないように構成したことを特徴とする。

【００１８】具体的には、当て板の横幅をワークプレー
トの横幅と同じかそれよりも大とし、該ワークプレート
の側縁部が該当て板の側面から突出しないように両者を
互いに固着させるものである。

【００１９】上記ワークとしては、円筒状半導体シリコ
ンインゴットをあげることができる。この場合、上記当
て板の横幅としては、円筒状半導体シリコンインゴット
の直径の１／２以上とするのが好ましい。

【００２０】従来の当て板の材質はカーボン板である
が、その場合シリコンに比べて非常に切れにくくワイヤ
ーが蛇行して切断中のウェーハにキズが発生し易いとい
う問題があった。しかし、当て板の材質として、ガラス
板、カーボン繊維を固めた樹脂成型板、あるいはＳｉＣ
及び／又はアルミナを骨材とした成型板等の切れ易い材
質にすることにより、切断中のウェーハのキズの発生を
減らすことができるという有利さがある。

【００２１】本発明の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スラリーを供給
しながらワークを押し当ててウェーハ状に切断するワー
クの切断方法において、切断中のウェーハにスラリーの
反転流が直接かからないようにワイヤーに供給されたス
ラリーの流れを誘導することにより切断中のウェーハの
割れを防止するようにしたことを特徴とする。

【００２２】上記スラリーの流れを誘導する手法として
は、ワークが該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支持され、
該ワークプレートの側縁部が該当て板の側面から少なく
とも突出しないように形成し、スラリーの流れが該当て
板及び該ワークプレートの側面によって上方に誘導逃散
されるようにする。

【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及び図２に基づいて説明する。図１は本発
明装置の一つの実施の形態の要部の説明図である。図２
は、本発明装置の他の実施の形態の図１と同様の図面で
ある。なお、当て板とワークプレートとの相対的形状を
除いてワイヤーソー装置の基本的構成及び機能は図３〜
７によって説明したものと同様であるので、再度の説明
は省略する。

【００２４】図１において、図８と同一又は類似部材は
同一符号で示されている。図１において、ワーク、例え
ば、円筒状半導体シリコンインゴットＷの上面に接着等
によって固着された当て板３６及び該当て板３６に固着
されたワークプレート３４を介してワークＷは前記した
ワークホルダー２２（図３）によって支持されている。

【００２５】本発明の特徴的構成は、当て板３６の横幅
ａをワークプレート３４の横幅ｂと同一（図１の図示
例）又はより大きくし（図２の図示例）、該ワークプレ
ート３４の側縁部が該当て板３６の側面から外方に突出
しないように互いに接着等によって固着することであ
る。

【００２６】図１に示すように、該当て板３６の横幅ａ
がワークプレート３４の横幅ｂと同一である場合には、
両者の側面が面一になるように互いに接着等によって固
着される。なお、符号ｅは当て板３６の中心部の厚さで
ある。

【００２７】一方、図２に示すように、該当て板３６の
横幅ａがワークプレート３４の横幅ｂよりも大きい場合
には、ワークプレート３４の側面が当て板３６の側面よ
りも内方にひっこんだ状態で互いに接着等によって固着
される。

【００２８】このような構成とすることにより、図１及
び図２に示すごとく、ワイヤー２０にスラリー供給管２
８から供給されたスラリー２６は該当て板３６及びワー
クプレート３４の側面に沿って上方に誘導逃散せしめら
れ、切断中のウェーハにスラリー２６の反転流が直接か
からないように挙動する。

【００２９】図８に示した従来構造においては、ワーク
プレート３４の側縁部が当て板３６の側面から外方に張
り出し又は突出しており、そのため図８に示したように
ワイヤー２０に供給されたスラリー２６は外方に張り出
したワークプレート３４の側縁部の下面に衝突して反転
し、切断中のウェーハにスラリー２６が直接かかり、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）を振動させ隣接するウェーハ同士が互いに接触する
ことによってウェーハ割れを誘起させていたものであ
る。

【００３０】本発明の構成によれば、上記したワークプ
レート３４の側縁部の外方への張り出し又は突出は存在
しないため、ワイヤー２０に供給されたスラリー２６は
ワークプレート３４の側縁部の下面に衝突することはな
くなり、当て板３６及びワークプレート３４の側面にガ
イドされて上方へスムーズに誘導逃散せしめられるので
切断中のウェーハにスラリー２６の反転流が直接衝突す
ることもなく、したがって、スラリーの衝突に起因する
切断中のウェーハの割れの発生も大幅に軽減される。

【００３１】当て板３６の横幅ａはワーク又はウェーハ
Ｗの直径ｄの１／２以上とするのが好適である。当て板
３６の横幅ａがワーク又はウェーハＷの直径ｄの１／２
に満たないと切断されたウェーハＷのスラリー２６の反
転流に起因する振動防止、換言すればウェーハ割れの防
止が充分に行われない不利がある。

【００３２】本発明で用いられる当て板３６の材質とし
ては、従来と同様にカーボン板を用いることもできる
が、この場合シリコンに比べて非常に切れにくくワイヤ
ー２０が蛇行して切断中のウェーハにキズが発生し易い
というという問題がある。本発明の当て板の材質とし
て、ガラス板、カーボン繊維を固めた樹脂成型板、ある
いはＳｉＣ及び／又はアルミナを骨材とした成型板等の
切れ易い材質とすれば、切断中のウェーハのキズの発生
を減らすことができるという利点がある。

【００３３】

【実施例】以下に本発明の実施例をあげて説明する。 （実施例１）切断条件 当て板の横幅：１６０ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図
１及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：カーボン板 ワークプレートの横幅：１６０ｍｍ 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 切断速度：５００μｍ／ｍｉｎ、ワイヤー速度：５００
ｍ／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） スラリー供給量：１００リットル／ｍｉｎ〜６０リット
ル／ｍｉｎ

【００３４】上記した切断条件によって、円筒状半導体
シリコンインゴット（直径８インチ）をワイヤーソー装
置を用いて切断してウェーハを切り出した。この実験で
は、当て板とワークプレートの横幅を同一とし、側面を
面一として接着したので、スラリーの反転流が切断中の
ウェーハに直接かかることはなかった（図１の状態）。
そのため、ウェーハの割れの発生枚数は０枚であった。
一方、当て板として従来のカーボン板を用いたため、ウ
ェーハのキズの発生は防げず、１４枚のウェーハにキズ
が発生した。

【００３５】（実施例２）切断条件 当て板の横幅：１６０ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図
１及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：ガラス板 ワークプレートの横幅：１６０ｍｍ 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 切断速度：５００μｍ／ｍｉｎ、ワイヤー速度：５００
ｍ／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） スラリー供給量：１００リットル／ｍｉｎ〜６０リット
ル／ｍｉｎ

【００３６】上記した切断条件によって、実施例１と同
様にウェーハを切り出した。実施例１と同様に当て板と
ワークプレートの横幅を同一とし、側面を面一として接
着したので、スラリーの反転流が切断中のウェーハに直
接かかることはなかった。そのため、ウェーハの割れの
発生は０枚であった。一方、当て板として従来のカーボ
ン板に代えてガラス板を用いたところ、ウェーハのキズ
の発生は皆無であった。

【００３７】（比較例１）切断条件 当て板の横幅：６０ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図１
及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：カーボン板 ワークプレートの横幅：１６０ｍｍ

【００３８】上記した切断条件を変えた以外は実施例１
と同様の条件でウェーハを切り出した。この実験では、
当て板の横幅がワークプレートの横幅よりも小であるの
で、当て板の上面からワークプレートの側縁部が側方に
張り出した状態で両者を接着してあり、スラリーの反転
流が切断中のウェーハに直接かかってしまった（図８の
状態）。その結果、ウェーハの割れの発生は６枚となっ
た。一方、当て板として従来のカーボン板を用いたた
め、ウェーハのキズの発生は防げず、７枚のウェーハに
キズが発生した。

【００３９】（実施例３）切断条件 当て板の横幅：１２０ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図
１及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：カーボン板 ワークプレートの横幅：１２０ｍｍ シリコンウェーハの直径：６”、シリコンウェーハの厚
さ：３５０μｍ スライス枚数：５６０枚 切断速度：５００μｍ／ｍｉｎ、ワイヤー速度：５００
ｍ／ｍｉｎ ワイヤーテンシヨン：２．５ｋｇ・ｆ ワイヤー線径：０．１６ｍｍφ 砥粒：ＧＣ^#１０００（ＳｉＣ） スラリー供給量：１００リットル／ｍｉｎ〜６０リット
ル／ｍｉｎ

【００４０】上記した切断条件によって、直径６インチ
のシリコンウェーハを切り出した。実施例１と同様に当
て板とワークプレートの横幅を同一とし、側面を面一と
して接着したので、スラリーの反転流が切断中のウェー
ハに直接かかることはなかった。そのため、ウェーハの
厚さが３５０μｍと薄く割れ易いにもかかわらず、ウェ
ーハの割れの発生は６枚であった。一方、当て板として
従来のカーボン板を用いたため、ウェーハのキズの発生
は防げず、２８枚のウェーハにキズが発生した。

【００４１】（実施例４）切断条件 当て板の横幅：１２０ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図
１及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：ガラス板 ワークプレートの横幅：１２０ｍｍ シリコンウェーハの直径：６”、シリコンウェーハの厚
さ：３５０μｍ スライス枚数：５６０枚 切断速度：５００μｍ／ｍｉｎ、ワイヤー速度：５００
ｍ／ｍｉｎ ワイヤーテンション：２．５ｋｇ・ｆ ワイヤー線径：０．１６ｍｍφ 砥粒：ＧＣ^#１０００（ＳｉＣ） スラリー供給量：１００リットル／ｍｉｎ〜６０リット
ル／ｍｉｎ

【００４２】上記した切断条件によって、実施例３と同
様にウェーハを切り出した。実施例３と同様に当て板と
ワークプレートの幅を同一とし、側面を面一として接着
したので、スラリーの反転流が切断中のウェーハに直接
かかることはなかった。そのため、ウェーハの厚さが３
５０μｍと薄く割れ易いにもかかわらず、ウェーハの割
れの発生は３枚であった。一方、実施例２と同様に当て
板として従来のカーボン板に代えてガラス板を用いたと
ころ、ウェーハのキズの発生は皆無であった。

【００４３】（比較例２）切断条件 当て板の横幅：４５ｍｍ、当て板厚さ（中心部）（図１
及び図２の符号ｅ）：１５ｍｍ 当て板の材質：カーボン板 ワークプレートの横幅：１２０ｍｍ

【００４４】上記した切断条件を変えた以外は、実施例
３と同様の条件でウェーハを切り出した。この実験で
は、当て板の横幅がワークプレートの横幅よりも小であ
るので、当て板の上面からワークプレートの側縁部が側
方に張り出した状態で両者を接着してあり、スラリーの
反転流が切断中のウェーハに直接かかってしまった（図
８の状態）。その結果、ウェーハの厚さが３５０μｍと
薄く割れ易いこともあり、ウェーハの割れの発生は２２
０枚となり、大量であった。一方、当て板として従来の
カーボン板を用いたため、ウェーハのキズの発生は防げ
ず、１２枚のウェーハにキズが発生した。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、ワ
ークプレートの側縁部が当て板の側方に突出又は張り出
すことを解消することによって、スラリーがワークプレ
ートの側縁部下面に当たって反転し切断中のウェーハに
当たることを防ぎ、従来に比べてウェーハの割れを大幅
に軽減できるという効果がある。本発明のこの効果は、
特に薄いウェーハの場合はより大きくなる。また、更に
当て板の材質をガラス板、カーボン繊維を固めた樹脂成
型板あるいはＳｉＣ、アルミナを骨材とした成型板等の
切れ易い材質にすることでワイヤーの蛇行を防ぎキズの
発生を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明装置の一つの実施の形態の要部の正面
説明図である。

【図２】 本発明装置の他の実施の形態の図１と同様の
図面である。

【図３】 ワイヤーソー装置の全体斜視図である。

【図４】 ワーク支持装置の側面図である。

【図５】 ワーク支持装置の正面図である。

【図６】 ワークに当て板及びワークプレートを取りつ
けた状態を示す斜視図である。

【図７】 ワークに当て板ワークプレート及び第１アダ
プタプレートを取りつけた状態を示す斜視図である。

【図８】 従来のワイヤーソー装置の要部の１例を示す
正面説明図である。

【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，３８ａ：帯状凸部、３６：当て板、３８：第１
アダプタプレート、４０：第２アダプタプレート、４０
ａ：溝、Ｗ：ワーク。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、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スラリーを供
   給しながらワークを押し当ててウェーハ状に切断するワ
   イヤーソー装置において、該ワークプレートの側縁部が
   該当て板の側面から外方に突出しないように構成したこ
   とを特徴とするワイヤーソー装置。
2. 【請求項２】 前記当て板の横幅を前記ワークプレート
   の横幅と同一又はそれよりも大としたことを特徴とする
   請求項１記載のワイヤーソー装置。
3. 【請求項３】 前記ワークが円筒状半導体シリコンイン
   ゴットであることを特徴とする請求項１又は２記載のワ
   イヤーソー装置。
4. 【請求項４】 前記当て板の横幅が前記円筒状半導体シ
   リコンインゴットの直径の１／２以上であることを特徴
   とする請求項３に記載のワイヤーソー装置。
5. 【請求項５】 前記当て板の材質がガラス板、カーボン
   繊維を固めた樹脂成型板あるいはＳｉＣ及び／又はアル
   ミナを骨材とした成型板であることを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか１項に記載のワイヤーソー装置。
6. 【請求項６】 メインローラ間に巻回されかつ走行する
   ワイヤーにスラリーを供給しながらワークを押し当てて
   ウェーハ状に切断するワークの切断方法において、切断
   中のウェーハにスラリーの反転流が直接かからないよう
   にワイヤーに供給されたスラリーの流れを誘導すること
   により切断中のウェーハの割れを防止するようにしたこ
   とを特徴とするワークの切断方法。
7. 【請求項７】 前記ワークが該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
   して支持され、該ワークプレートの側縁部が該当て板の
   側面から外方に突出しないように形成することにより、
   ワイヤーに供給されたスラリーの流れが該当て板及び該
   ワークプレートの側面によって上方に誘導逃散されるよ
   うにしたことを特徴とする請求項６記載のワークの切断
   方法。