JPH068234A - ワイヤソー及びその切断方法 - Google Patents

ワイヤソー及びその切断方法

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JPH068234A
JPH068234A JP444792A JP444792A JPH068234A JP H068234 A JPH068234 A JP H068234A JP 444792 A JP444792 A JP 444792A JP 444792 A JP444792 A JP 444792A JP H068234 A JPH068234 A JP H068234A
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    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
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    • B23DPLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、半導体インゴット等の被加工物を切
断してウエーハを形成するワイヤソー及びその切断方法
に関し、ウエーハのうねりを低減することを目的とす
る。 【構成】ワイヤに対し被加工物を押し当てる方向へ被加
工物を直線移動させる速度(切断速度)を、周期的に変
化させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体インゴット等の
被加工物を切断してウエーハを形成するワイヤソー及び
その切断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤソーは、互いに平行な一定ピッチ
のワイヤ列に半導体インゴット等の被加工物を押し当
て、ワイヤをその線方向に送りながら、被加工物とワイ
ヤの間に砥粒を含む加工液を供給することにより、ラッ
ピング作用で被加工物を切断してウエーハを形成するも
のであり、一定の厚さのウエーハを多数枚同時に得るこ
とができる。一回の切断に要する時間は例えば、直径5
インチのシリコン半導体インゴットで6時間である。こ
の間、切断条件を一定に保つことにより、ウエーハの面
精度を高くする必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この切断条件
を一定に保つことは容易でなく、ウエーハ表面にうねり
が生じる。回路の微細化が進んでいる今日、ウエーハ表
面のうねりは、半導体装置の歩留まりを大きく低下させ
る。
【0004】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、切断されて形成されたウエーハのうねりを低減する
ことができるワイヤソー及びその切断方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
るワイヤソー及びその切断方法を、実施例図中の対応す
る構成要素の符号を引用して説明する。
【0006】このワイヤソー切断方法は、例えば図1及
び図4に示す如く、互いに平行なワイヤ12の列に被加
工物40を押し当て、ワイヤ12をその線方向に送りな
がら、被加工物40とワイヤ12との間に砥粒を含む加
工液を供給することにより、ラッピング作用で被加工物
40を切断するものであって、ワイヤ12に対し被加工
物40を押し当てる方向へ被加工物40を直線移動させ
る速度、すなわち切断速度を、例えば図2、図5又は図
6に示す如く周期的に変化させる。
【0007】この方法を実施するためのワイヤソーは、
モータ54と、モータ54の回転により、ワイヤ12に
対し被加工物40を押し当てる方向へ被加工物40を直
線移動させる直線移動装置42〜52と、設定パターン
に基づいてモータ54の回転速度を周期的に変化させる
制御装置56及び58とを備えている。
【0008】切断速度を従来のように一定にしても、切
断時間が例えば6時間と長いので、温度等の切断条件が
変化して、切断されたウエーハの表面にうねりが生ず
る。これに対し、上記本発明のように切断速度を例えば
1時間の周期で変化させると、図3(A)に示す如く、
切断されたウエーハ40aの表面Sには、この周期でう
ねりが生ずる。このうねりの振幅は、従来よりも小さ
い。これは、切断時間が1周期、例えば1時間のときに
できるうねりが複数回繰り返されると考えることができ
る。
【0009】本発明の第1態様では、上記設定パターン
は、例えば図2又は図5に示す如く、同一基本パターン
の繰り返しである。
【0010】この構成の場合、パターンの設定が容易と
なる。
【0011】本発明の第2態様では、上記設定パターン
は、同一基本パターンの繰り返しに対し、ワイヤ12が
被加工物40に同時に接触している長さが長くなるほど
モータ回転速度が遅くなるように修正したものである。
【0012】この構成の場合、切断抵抗のパターンが各
周期でほぼ同一になり、切断されたウエーハの表面に形
成されるうねりの振幅を各周期でほぼ同一にすることが
できるので、うねりをより小さくすることができる。
【0013】本発明の第3態様では、上記繰り返し回数
は4〜8である。
【0014】繰り返し回数が小さ過ぎると本案の効果も
小さくなり、繰り返し回数が大き過ぎると平均切断速度
が小さくなって切断に要する時間が長くなる。繰り返し
回数の好ましい範囲は、4〜8程度である。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【0016】[第1実施例]図3は、ワイヤソーの概略
構成を示す。
【0017】互いに同一構成のローリング装置10A、
10B及び10Cは、軸を互いに平行にして配置され、
これらのローラ表面に一定ピッチで形成されたリング状
溝に、ワイヤ12が巻掛けられている。ローリング装置
10A、10B及び10Cは、不図示の機構で連動回転
される。
【0018】ワイヤ12の始端側は、張力調節機構20
を介してワイヤ巻取りドラム22に巻掛けられている。
ワイヤ巻取りドラム22は、トルクモータ24で回転駆
動される。張力調節機構20とワイヤ巻取りドラム22
との間のワイヤ12の張力は、トルクモータ24に印加
する電圧により調節され、張力調節機構20とローリン
グ装置10Cとの間のワイヤ12の張力は、張力調節機
構20により一定に調節される。
【0019】同様に、ワイヤ12の終端側は、張力調節
機構30を介してワイヤ巻取りドラム32に巻掛けられ
ている。ワイヤ巻取りドラム32は、トルクモータ34
で回転駆動される。ローリング装置10Cと張力調節機
構30の間のワイヤ12の張力は、張力調節機構30に
より一定に調節され、張力調節機構30とワイヤ巻取り
ドラム32との間のワイヤ12の張力は、トルクモータ
34に印加する電圧により調節される。
【0020】被加工物40は、例えば半導体インゴット
であり、そのオリエンテーションフラット面がワークホ
ルダ12に接着されている。ワークホルダ12は、図1
に示す装置で昇降駆動される。
【0021】ワークホルダ42の一端部には、ワークホ
ルダ42の上面に垂直に軸44Aの一端部が固着されて
いる。軸44Aは、軸方向を垂直にして固設されたガイ
ドシリンダ46Aに貫通して、上下方向に案内される。
同様に、ワークホルダ42の他端部には、ワークホルダ
42の上面に垂直に軸44Bの一端部が固着されてい
る。軸44Bは、軸方向を垂直にして固設されたガイド
シリンダ46Bに貫通して、上下方向に案内される。ワ
ークホルダ42の中央部には、ワークホルダ42の上面
に垂直に送りねじ48の一端部が固着されている。送り
ねじ48は、固定側に軸支されたギア50の螺孔に螺入
されている。ギア50は、減速器52を介してモータ5
4で回転駆動される。
【0022】スピードコントローラ56は、プログラム
設定器58に設定された回転速度パターンに従ってモー
タ54の回転速度を制御する。
【0023】次に、上記の如く構成されたワイヤソーの
動作を説明する。
【0024】被加工物40が下降され、被加工物40が
ワイヤ12に接触され、溝付きローラ張力調節機構20
が回転されてワイヤ12がその線方向に走行され、ま
た、砥粒を含む加工液がワイヤ12に流し当てられる。
この状態で被加工物40を下降させると、ラッピング作
用により被加工物40が切断され、多数枚のウエーハが
同時に形成される。
【0025】図2は、切断開始後の時間tに対する切断
速度、すなわち被加工物40の加工速度のパターンを示
す。プログラム設定器58には、このパターンに対応し
たモータ回転速度パターンが設定されている。この例で
は、切断速度は、1時間の周期で、0μ/mから600
μ/mまで上昇した後、この速度が一定時間保持され、
600μ/mから0μ/mまで下降する。このような基
本パターンが、1つの被加工物40の切断に対し6回繰
り返される。
【0026】切断速度を従来のように一定にしても、切
断時間が長いので、温度等の切断条件が変化して、切断
されたウエーハの表面にうねりが生ずる。これに対し、
上記のように切断速度を1時間の周期で変化させると、
図3(A)に示す如く、切断されたウエーハ40aの表
面Sには、1時間の周期でうねりが生ずる。このうねり
の振幅は、従来よりも小さい。これは、切断時間が1時
間のときにできるうねりが6回繰り返されると考えるこ
とができる。
【0027】次工程で遊離砥粒を用いてウエーハ40a
にラップ処理を施すと、定盤にウエーハ40aの表面S
の凸部が当たってこの部分が除去され、図3(B)に示
す如く、表面が平らなウエーハ40bが得られる。次
に、混酸液等のエッチング液中にウエーハ40bを所定
時間浸漬させると、ウエーハ40bの表面近傍の加工歪
層が除去される。
【0028】従来法で切断されたウエーハと本実施例で
切断されたウエーハとに対し同一条件でラップ処理及び
エッチング処理を施した場合、最終的なうねりの大きさ
は、従来40〜60μmであったのが、20μm以下と
なった。ただし、うねりの大きさの定義は、ウエーハの
直径線の一端から他端までの表面高さ曲線を測定し、該
一端と該他端を結ぶ直線を基線とし、表面高さ曲線の基
線に対する凸側最大高さaと凹側最大高さb(a>0、
b>0)の和a+bとする。うねりの測定には、Perthe
n社のPertometer型式S6Pを用いた。
【0029】図2では基本パターンが6回繰り返されて
いるが、繰り返し回数が小さ過ぎると本案の効果も小さ
くなり、繰り返し回数が大き過ぎると平均切断速度が小
さくなって切断に要する時間が長くなる。繰り返し回数
の好ましい範囲は、4〜8程度であることがわかった。
【0030】[第2実施例]図5は、第2実施例の、切
断開始後の時間tに対する切断速度のパターンを示す。
この例では、切断速度を200〜540μm/minの
範囲で周期的に変化させており、平均切断速度は第1実
施例よりも速くなっている。
【0031】他の点は、上記第1実施例と同一である。
【0032】[第3実施例]図6は、第3実施例の、切
断開始後の時間tに対する切断速度のパターンを示す。
この例では、各周期での最大切断速度を、切断直径d
(ワイヤ12が被加工物40に同時に接触している長さ
d)が長くなるほど遅くすることにより、切断抵抗のパ
ターンを各周期でほぼ同一にしている。
【0033】このようにすれば、ウエーハ40aの表面
Sに形成されるうねりの振幅を各周期でほぼ同一にする
ことができるので、上記第1及び第2実施例よりもうね
りを小さくすることができる。
【0034】他の点は、上記第1実施例と同一である。
【0035】なお、f(t)=f(t+T)なる周期T
のパターンに、切断直径dが長くなるほど値が小さくな
る関数g(d)を乗じたパターンf(t)g(d)を、
モータ回転速度のパターンとしてプログラム設定器58
に設定してもよい。
【0036】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るワイヤ
ソー及びその切断方法では、ワイヤに対し被加工物を押
し当てる方向へ被加工物を直線移動させる速度を、周期
的に変化させるので、切断されたウエーハの表面にはこ
の周期でうねりが形成され、うねりの振幅を従来よりも
低減することができるという効果を奏し、半導体装置の
歩留まり向上に寄与するところが大きい。
【0037】本発明の上記第1態様では、設定パターン
が同一基本パターンの繰り返しであるので、パターンの
設定が容易であるという効果を奏する。
【0038】本発明の上記第2態様では、設定パターン
が、同一基本パターンの繰り返しに対し、ワイヤが被加
工物に同時に接触している長さが長くなるほどモータ回
転速度が遅くなるように修正したものであるので、切断
抵抗のパターンが各周期でほぼ同一になり、切断された
ウエーハの表面に形成されるうねりの振幅を各周期でほ
ぼ同一にすることができ、うねりをより小さくすること
ができるという効果を奏する。
【0039】本発明の上記第3態様では、上記繰り返し
回数が4〜8であるので、本案の効果が充分得られ、か
つ、平均切断速度が小さくなって切断に要する時間が長
くなり過ぎるのを避けることができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のワイヤソーの被加工物昇降装
置構成図である。
【図2】本発明の第1実施例の、切断開始後の時間に対
する切断速度の変化を示す線図である。
【図3】切断後及びラップ処理後のウエーハ表面形状を
示す断面図である。
【図4】本発明の実施例のワイヤソーの概略構成図であ
る。
【図5】本発明の第2実施例の、切断開始後の時間に対
する切断速度のパターンを示す線図である。
【図6】本発明の第3実施例の、切断開始後の時間に対
する切断速度のパターンを示す線図である。
【符号の説明】
10、10A、10B、10C ローリング装置 10 ワイヤ 20、30 張力調節機構 22、32 ワイヤ巻取りドラム 24、34 トルクモータ 40 被加工物 40a、40b ウエーハ 42 ワークホルダ 44A、44B 軸 46A、46B ガイドシリンダ 48 送りねじ 50 ギア 52 減速器 54 モータ 56 スピードコントローラ 58 プログラム設定器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに平行なワイヤ(12)の列に被加
    工物(40)を押し当て、該ワイヤをその線方向に送り
    ながら、該被加工物と該ワイヤとの間に砥粒を含む加工
    液を供給することにより、ラッピング作用で被加工物を
    切断するワイヤソー切断方法において、 該ワイヤに対
    し該被加工物を押し当てる方向へ該被加工物を直線移動
    させる速度を周期的に変化させることを特徴とするワイ
    ヤソー切断方法。
  2. 【請求項2】 互いに平行なワイヤ(12)の列に被加
    工物(40)を押し当て、該ワイヤをその線方向に送り
    ながら、該被加工物と該ワイヤとの間に砥粒を含む加工
    液を供給することにより、ラッピング作用で被加工物を
    切断するワイヤソーにおいて、 モータ(54)と、 該モータの回転により、該ワイヤに対し該被加工物を押
    し当てる方向へ該被加工物を直線移動させる直線移動装
    置(42〜52)と、 設定パターンに基づいて該モータの回転速度を周期的に
    変化させる制御装置(56、58)と、 を有することを特徴とするワイヤソー。
  3. 【請求項3】 前記設定パターンは、同一基本パターン
    の繰り返しであることを特徴とする請求項2記載のワイ
    ヤソー。
  4. 【請求項4】 前記設定パターンは、同一基本パターン
    の繰り返しに対し、前記ワイヤ(12)が前記被加工物
    (40)に同時に接触している長さが長くなるほどモー
    タ(54)回転速度が遅くなるように修正したものであ
    ることを特徴とする請求項2記載のワイヤソー。
  5. 【請求項5】 前記繰り返し回数は、4〜8であること
    を特徴とする請求項3又は4記載のワイヤソー。
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