JPH02262955A - Siインゴットのワイヤソーによる切断法 - Google Patents

Siインゴットのワイヤソーによる切断法

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JPH02262955A
JPH02262955A JP1017596A JP1759689A JPH02262955A JP H02262955 A JPH02262955 A JP H02262955A JP 1017596 A JP1017596 A JP 1017596A JP 1759689 A JP1759689 A JP 1759689A JP H02262955 A JPH02262955 A JP H02262955A
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JP
Japan
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wire
ingot
cutting
machining fluid
less
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JP1017596A
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English (en)
Inventor
Yamato Sakou
左光 大和
Nobuo Yasunaga
安永 暢男
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/025Use, recovery or regeneration of abrasive mediums

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は加工液あるいは砥粒と反応するSiインゴッ
トをワイヤを用いて切断する方法に関するものである。
従来の技術 従来のSiのインゴットの切断法は内周刃で切断してい
るが、直径が6インチまでは反りが15μm以下で切断
可能であるが、8インチ以上では内周刃の剛性が保てず
、反りが15μmを越え品質上好ましくない、ダイヤモ
ンドの固定砥粒で切断するため、加工変質層は30μm
を越える。
また従来の遊離砥粒によるワイヤソーの81インゴツト
の切断法(例えば563M密工学会秋季大会学術講演会
 高能率・高精度マルチワイヤソーの開発)は、ワイヤ
送り速度を400m/minから1200m/minの
高速度にしなければ、Oy7mm/minの高切断速度
が得られない、ワイヤ送り速度を高速度にすればワイヤ
の摩耗やリールの摩耗が激しい問題点がある。また砥粒
は直接Siインゴット表面のシリコン酸化膜に当たる為
、垂直荷重が高く、このため加工変質層が深い問題点が
ある。
発明が解決しようとする課題 上記問題に鑑み、本願発明はワイヤソーを用いて高切断
速度でSiインゴットを切断する方法を提供することを
目的とする。
課題を解決するための手段 本発明はSiインゴットを切断する方法において、ワイ
ヤを用い、砥粒を加工液に加えた遊離砥粒を用いるとと
もに、前記加工液のPHをアルカリの加工液の場合はP
H9以上、酸の加工液の場合はPH6からPH3、前記
加工液の温度は前記アルカリの加工液の場合は30℃か
ら80℃、前記酸の加工液の場合は25℃から65℃と
することにより、高切断速度でSiインゴットの切断を
可能とするものである。
作用 以下本発明について詳細に説明する0本発明による被切
断物はSlの加工液あるいは砥粒と反応するインゴット
で、直径が3から10インチで長さが300から200
0mmの81単結晶の円柱である。
ワイヤソーの機構を第1図に示す、テーブル9上に固定
されたSiインゴット1を、テーブル9を方向8に押し
あげることによりワイヤ2に接触させる。ワイヤ2は加
工液がアルカリの場合はピアノ線でもよく、前記加工液
が酸の場合はアモルファス線を用いる。ワイヤの線径は
0.08mmから0.25mmを用いる。前記ワイヤ2
には右巻き取りリール3と左巻き取りリール4により一
定の張力Tをかけ、かつ右巻き取りリール3で巻き取り
、左巻き取りリール4に巻きつけられたワイヤがなくな
れば反転し、左巻き取りリール4で巻き取る。
加工液7はアルカリの場合はPH9以上を用い、KOH
かNaOHが適しており、温度は30℃〜80℃がよい
、酸の場合はPH6から3が良く、HFにHNO3を加
えた加工液が適しており、温度は25℃から65℃がよ
い。加工液7はノズル6によりSiインゴット1上に供
給する。
第2図に第1図のワイヤ送り方向から見たSiインゴッ
ト1の切断の図を示す0本発明の最も特徴とするところ
は、加工液7にSiまたはSiの酸化物と化学反応を起
こすアルカリまたは酸と砥粒を懸濁した溶液を使用する
点にある。砥粒l。
は例えばSiCでもよく、アルミナでもよい。砥粒サイ
ズは#300から#2000がよい。
第2図に示すように、加工液7は既に切断された満12
の中に供給され、満12の底にいたる。
加工液7に含まれるアルカリまたは酸により満12の底
のSiまたはSiの酸化物は反応し、反応生成物11を
作る0反応生成物は加工液7に゛より生成するが、Si
またはSiの酸化物と化学反応を起こすB a CO*
、Ca COs等の砥粒を用いて反応生成物11を作る
ことも可能である。
この反応生成物とワイヤの間に砥粒1oが入り、Siイ
ンゴット1は押し上げ方向8に押し上げられる為、張力
Tにより張られたワイヤ2より反力を受け、砥粒lOは
反応生成物11に押しつけられる。同時にワイヤ2は第
2図の紙面直角方向に送られている為、砥粒1oはSi
の母材よりはるかに脆くなった反応生成物11を容易に
削る。
反応生・酸物11は脆く、容易に削れるため、第3図に
示す様にワイヤ2がSiインゴット1に接している切断
中14で押し上げ荷重15をvlった垂直荷重Wは2g
/mm以下でも、Siインゴット1の上昇速度(切断速
度という)は0.5mm/ m i nから2.0mm
/mi nの高い値が得られる。垂直荷重Wは0.2g
/mm〜2g/1mとするのが望ましい。
第2図の加工変質層18は15#Lm以下である。この
時のワイヤの送り速度は500 m/min以下であり
、低速でSiインゴットの切断ができる。
また前記垂直荷重Wが低いため、水平分力13も低く、
張力Tによりワイヤに作用する応力は20kg/mm2
の低い値でもワイヤの直線性が良く、もちろん高い応力
は破断応力の300kg/mm2まで使用でき、第4図
に示すように切断後の81ウエハ16を平面上にaいて
最も低いところと最も高いところの差である反り17は
10JLm以下である。
第1図では一木のワイヤでSiインゴットを切断してい
る図を示したが、アイドラリール5をインゴットの長さ
に対応させて多段に配置することにより、同時に複数枚
の切断が可能である。
加工液はアルカリの場合はPH9以上でSiまたはSi
の酸化物との反応が進む、アルカリはKOHかNaOH
の水溶液が好ましく、30℃未満では切断速度が0.5
mm/min以下となり、80℃超ではSiウェハの表
面が荒れる。Sの場合はPH6超では切断速度が0.5
mm/min以下となり、PH3未満ではアモルファス
線を用いても腐食がおこり断線する。酸の種類はHFに
HNO3を加えた水溶液が好ましく、25℃未満では切
断速度が0.5mm/mi n以下となり、65℃超で
はSiウェハの表面が荒れる。但し酸を溶液に用いる場
合は耐蝕性のある塩化ビニール等を機器に用いる。
切断速度は2.0mm/mi nを越えると反りが10
JLmを越える。垂直荷重Wは0.2g/mm以下では
切断速度が0.5mm/min以下となり、2 g /
 m mでは加工変質層が15pmを越える。ワイヤ張
力Tによる応力は300kg/mm2越えると断線する
し、20 k g / m m 2未満であると反りが
10gmを越える。従ってウェハの反りを優先すれば高
い応力が適し、ワイヤー寿命を優先すれば低い応力が適
している。砥粒サイズは#300以下では切断面が荒れ
、# 2000以上では垂直荷重Wが増加し、反りは1
5JLm以上になる。ワイヤ線径は0.08mmφ以下
では、反りを151Lm以下にするために張力Tを上げ
応力を300 k g/mm2とする必要があり、断線
する。0.25mmφ以上では切断による切り代が多く
実用性にとぼしい。
実施例 実施例1 5inのSiインゴットを以下の条件で切断した。即ち
加工液はKOH水溶液でPH12、温度50℃、垂直筒
ff1Wは1g7mm、砥粒はGCの#800、ワイヤ
は線径が0.12mmφのピアノ線で張力は1.0kg
(応力88.4kg/mm2)である、その結果、切断
速度2.0mm/ m i n、反り5.8.gm、加
工変質層91LmのSiウェハを得られた。
実施例2 8inのSiインゴットを以下の条件で切断した。即ち
加工液はKOH水溶液でPH14、温度45℃、垂直荷
重Wは2 g / m m、砥粒はGCの#600、ワ
イヤは線径が0.18mmφのピアノ線で張力は1.5
kg(応力58.9kg/mm2)である、その結果、
切断速度1.5mm/ m E n、反り9.5gm、
加工変質層13gmのSiウェハを得られた。
実施例3 1oinのSiインゴットを以下の条件で切断した。即
ち加工液はKOH水溶液でPH13、温度60℃、垂直
荷重Wは2g/mm、砥粒はGCの#600、ワイヤは
線径が0.20mmφピアン線で張力は2.okg(応
力63.7kg/mm2)である、その結果、切断速度
1.3mm/min、反り14.5JLm、加工変質層
12.57Lmc7)Siウェハを得られた。
実施例4 5inのSiインゴットを以下の条件で切断した。即ち
加工液はHF+HNO3水溶液でPH5、温度60℃、
垂直荷重Wは1.5g/mm、砥粒はアルミナの#10
00.ワイヤは線径が0.18mmφのアモルファス線
で張力は1.5kgc応力58 、9 k g/mm2
)である、その結果、切断速度1.8mm/min、反
り12.5μm、加工変質層5μmのSiウェハを得ら
れた。
実施例5 5inのSiインゴットを以下の条件で切断した。即ち
加工液は水、温度25℃、垂直荷重Wは1.5g/mm
、砥粒はBaCO3(7)#1000゜ワイヤは線径が
0.18mmφのピアノ線で張力は1.5kg(応力5
8.9kg/mm2) である、その結果、切断速度1
.8mm/min、反り12.51Lm、加工変質層5
JLmのSiウェハを得られた。
実施例6 8inのSiインゴットを以下の条件で切断した。即ち
加工液は、KOH水溶液でPH13、温度50℃、垂直
荷重は2g/mm、砥粒はGCの#600、ワイヤは線
径が0.2mmφピアノ線で、張力は5kg(応力15
9 、2 kg/+am2)である。その結果、切断速
度1 、5 mm/win、反り5JLm、加工変質層
13 、gmのSiウェハが得られた。
発明の効果 従来直径8インチのSiインゴットは内周刃では反りを
15gm以下で切断できなかったが、本発明により、1
0インチインゴットでも反りを15gm以下にすること
が可能になった。このためシリコンウェハからデバイス
を作る時の焦点合わせが高精度で可能であり、記憶容量
は現在のLMよりはるかに高い64M対応が可ス七にな
った・
【図面の簡単な説明】
第1図はワイヤソーの機構の説明図、第2図は砥粒を介
してワイヤでアルカリまたは酸で脆くなったSiインゴ
ツト面を切断している状態を説明する図、第3図は垂直
荷重を説明するための図、第4図はSiウェハの反りを
説明するための図である。 l・・・Siインゴット、2・・・ワイヤ、3・・・右
捲取すリール、4・・・左捲取すリール、5・・・アイ
ドラリール、6・・・ノズル、7・・・加工液、8・・
・押上方向。 9・・・テーブル、10・・・砥粒、11・・・反応生
成物。 12・・・溝、13・・・水平分力、14・・・切断線
巾。 15・・・押上荷重、16・・・Siウェハ、17・・
・反り、18・・・加工変質層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Siインゴットを砥粒を添加した加工液を使用してワイ
    ヤソーで切断する方法において、前記加工液のPHをア
    ルカリの加工液の場合はPH9以上、酸の加工液の場合
    はPH6からPH3、前記加工液の温度を前記アルカリ
    の加工液の場合は30℃から80℃、前記酸の加工液の
    場合は25℃から65℃とすることを特徴とするSiイ
    ンゴットのワイヤソーによる切断法。
JP1017596A 1988-12-15 1989-01-30 Siインゴットのワイヤソーによる切断法 Pending JPH02262955A (ja)

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