JPH08323741A - ワイヤーソー装置及びワークの切断方法 - Google Patents

ワイヤーソー装置及びワークの切断方法

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JPH08323741A
JPH08323741A JP7134962A JP13496295A JPH08323741A JP H08323741 A JPH08323741 A JP H08323741A JP 7134962 A JP7134962 A JP 7134962A JP 13496295 A JP13496295 A JP 13496295A JP H08323741 A JPH08323741 A JP H08323741A
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23D57/0053—Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts of drives for saw wires; of wheel mountings; of wheels
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク、例えばシリコン半導体単結晶インゴ
ットをウェーハ状に切断する際にソリの大きさを自在に
制御することができるようにしたワイヤーソー装置及び
ワークの切断方法を提供する。 【構成】 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
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
置によるワークの切断方法において、ワークの切断中に
該メインローラを軸方向に変位させることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワーク、例えばシリコ
ン半導体単結晶インゴットをウェーハ状に切断する際に
ソリの大きさを自在に制御することができるようにした
ワイヤーソー装置及びその装置を用いたワークの切断方
法に関する。
【０００２】
【関連技術】例えば、半導体製造分野においては、単結
晶引上装置によって引き上げられたシリコン半導体単結
晶インゴットを内周刃スライサーによって軸直角方向に
薄く切断することによって複数のシリコン半導体ウェー
ハを得ている。
【０００３】ところで、近年の半導体ウェーハの大口径
化の傾向は、従来からの内周刃スライサーによるインゴ
ットの切断を困難にしている。又、内周刃スライサーに
よる切断方法は、ウェーハを１枚ずつ切り出すために非
効率で生産性が悪いという問題がある。
【０００４】そこで、ワイヤーソー（特に、マルチワイ
ヤーソー）による切断方法が近年注目されつつあるが、
この切断方法は、複数本のメインローラ間に螺旋状に巻
回されたワイヤーにワークを押圧し、該ワークとワイヤ
ーとの接触部にスラリーを供給しながらワイヤーを移動
させることによってワークをウェーハ状に切断する方法
であって、これによれば、一度に多数枚（例えば数１０
０枚）のウェーハを切り出すことができる。
【０００５】上記ワイヤーソーによる切断方法において
は、メインローラを支承する軸受部に摩擦熱が発生して
熱膨張が起こるという問題がある。
【０００６】一方、バイポーラ集積回路を形成するため
のエピタキシャルウェーハは、Ｎ型の不純物であるアン
チモンを高濃度にドープしたＮ型のシリコン単結晶棒を
スライスし、さらに鏡面研磨して得られたシリコンウェ
ーハ（厚さ６００〜７００μｍ）の表面に、Ｎ型の不純
物を含むエピタキシャル層をＣＶＤ法（ケミカルベーパ
ディポジション法）により所定の厚さに成長させたもの
である。またパワーＩＣでは、ボロンを高濃度にドープ
したＰ型ウェーハの表面に、リンまたはアンチモン等Ｎ
型の不純物を含むエピタキシャル層を所定の厚さに成長
させたエピタキシャルウェーハを使用する。
【０００７】このようなエピタキシャル層の成長方法に
おいては、そのエピタキシャル層中にリンまたはアンチ
モン等を高濃度に含有させたＮ型不純物の格子定数が、
ボロンをドープした部分のそれよりも大きく、エピタキ
シャルウェーハが表面のエピタキシャル層を凸側にした
状態で反ってしまうという問題があった。このソリはＩ
Ｃ製造工程が進む程増大する傾向がある。このソリのた
めエピタキシャルウェーハの搬送工程上、または、後工
程であるフォトリソグラフィ工程上不都合が生じてい
た。例えば、エピタキシャルウェーハを真空吸着するこ
とができず、また、露光装置にセットできないという不
都合があった。
【０００８】そこで、予めエピタキシャル層を成長させ
る表面側を凹状または凸状にしてスライスしておくこと
により、そのエピタキシャルウェーハのソリ量を制御す
ることができると考えられている。
【０００９】従来はソリを付与したウェーハを内周刃ス
ライサーで切り出す方法が考えられているが、しかし、
前述したごとく、内周刃スライサーによる切断方法は非
効率であるという問題があった。一方、ワイヤーソーに
よれば、生産性は向上するがウェーハにソリを持たせる
手段は全く開発されていなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の問題点に鑑みなされたもので、ワーク、例えば
シリコン半導体単結晶インゴットをウェーハ状に切断す
る際にソリの大きさを自在に制御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を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【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
装置によるワークの切断方法において、ワークの切断中
に該メインローラを軸方向に変位させることを特徴とす
る。
【００１２】上記メインローラを変位させることによっ
て、ワークをソリを持ったウェーハ状に切断することが
可能となる。
【００１３】上記メインローラの変位は、該メインロー
ラの回転の摩擦熱によって加熱された該メインローラの
軸受部の熱膨張によって行なうことができる。
【００１４】上記メインローラの変位量は変位検出手段
によって測定され、その測定された変位量が、あらかじ
め定められた所定の変位量となるように軸受部の温度を
調節することにより熱膨張を制御するのが好適である。
【００１５】上記メインローラの軸受部の温度を測定
し、その測定した温度と熱膨張の関係から、該メインロ
ーラの変位量があらかじめ決められた所定の変位量とな
るように該軸受部の温度を調節するのが好ましい。
【００１６】上記軸受部に対する温度調節手段として
は、該軸受部に制御バルブを介して冷却水を供給するの
が好適である。
【００１７】本発明装置は、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、ワークの切断中に各メイン
ローラを軸方向に変位させる軸方向変位手段を設けたこ
とを特徴とする。
【００１８】前記軸方向変位手段が、各メインローラの
一方の軸受部の温度を調節するために設けられた温度調
節手段であり、各メインローラの軸方向変位を検出する
変位検出手段を有する構成とするのが好適である。
【００１９】前記軸方向変位手段が、各メインローラの
一方の軸受部の温度を調節するために設けられた第１温
度調節手段であり、各メインローラの他方の軸受部の温
度を調節するために設けられた第２温度調節手段と、各
メインローラの軸方向変位を検出する変位検出手段とを
有する構成とすることができる。
【００２０】前記軸方向変位手段が、各メインローラの
一方の軸受部の温度を調節するために設けられた温度調
節手段であり、該一方の軸受部の温度を検出する温度検
出手段を有する構成とするのが好ましい。
【００２１】前記軸方向変位手段が、各メインローラの
一方の軸受部の温度を調節するために設けられた第１温
度調節手段であり、各メインローラの他方の軸受部の温
度を調節するために設けられた第２温度調節手段と、少
なくとも該一方の軸受部の温度を検出する温度検出手段
とを有する構成とすることもできる。
【００２２】上記各メインローラの一方の軸受部に軸方
向変位手段を設け、他方の軸受部に軸方向の変位を吸収
する手段を設ける構成を採用することもできる。軸方向
変位を吸収する手段としては、例えば他方の軸受部にお
いてメインローラの軸をスライド可能に取りつけるよう
にすればよい。また、該他方の軸受部の支持部のフレー
ムの剛性を低下させて、フレームのたわみによってメイ
ンローラの軸方向の変位を吸収してもよい。
【００２３】上記軸受部に対する温度調節手段として
は、該軸受部に制御バルブを介して冷却水を供給するの
が好適である。上記ワークとしては、半導体単結晶イン
ゴットを挙げることができる。
【００２４】
【作用】一般に、ワイヤーソーのメインローラに冷却水
を流さないとメインローラ軸受部に摩擦による発熱が認
められ、メインローラが軸方向に熱膨張し、結果として
切断ウェーハの厚さ精度及びソリ（断面形状）に悪影響
を及ぼすこととなる。
【００２５】従って、一般のワイヤーソーにおいては、
メインローラ両端部を支承する２つのメインローラ軸受
部の温度を互いに等しくかつほぼ一定に保持するため
に、メインローラ軸受部に冷却水を供給しているのが通
常である。この場合、片側づつ一本の冷却水供給口から
複数本のメインローラ軸受部に対して冷却水が供給さ
れ、全ての軸受部は供給された冷却水の温度にまで均一
に冷却される。各軸受部は均一の冷却により均一の温度
となり、各メインローラの熱膨張は生じないため、上記
した切断ウェーハの厚さ精度やソリに対する悪影響が排
除される。
【００２６】本発明においては、従来は切断ウェーハに
悪影響を及ぼすものと考えられてきたメインローラ軸受
部の発熱現象を利用することに着目し、切断ウェーハの
ソリ度合いを制御するため、複数本の各メインローラの
軸受部の両端部に、冷却水供給量が独立に制御できる制
御バルブを設け、複数本のメインローラの一方の軸受部
のそれぞれに冷却水を一定量供給し、複数本のメインロ
ーラの他方の軸受部のそれぞれには、冷却水量を該一方
の軸受部への供給量よりも少なく乃至は供給しない状態
とする構成を採用する。
【００２７】メインローラの軸受部に供給する冷却水の
流量の設定は、ワイヤーソー装置を空運転させメインロ
ーラの軸方位変位を検出し、この検出値に基づいて行
う。この冷却水供給量の差によるメインローラの膨張、
即ち、軸方向変位を、エピタキシャルウェーハの要求品
質のソリの値に基づき、例えばソリが最大１０μｍであ
るならば、軸方向変位が最大１０μｍに制御出来るよう
に制御バルブの開度を調整し冷却水供給量を制御する。
【００２８】冷却水の供給量とメインローラの軸方向変
位との間には一定の相関があり、従って、メインローラ
の軸方向変位又は軸受部の温度を検出し、この検出値に
基づいて冷却水供給量を調整することができる。この結
果、一度に多数枚のウェーハを切り出しても、ウェーハ
のソリは要求品質を満足出来る結果となる。
【００２９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。
【００３０】図１は本発明に係るワイヤーソー装置の構
成の１例を示すブロック図、図２はワイヤーソー本体の
要部の斜視説明図、図３はメインローラ端部の破断側面
説明図及び図４はワークの切断作業状態を示す断面説明
図である。
【００３１】ワイヤーソー本体１は３つのメインローラ
２，３，４を三角形の各頂点位置に互いに平行、且つ回
転自在に配して構成され、これらのメインローラ２，
３，４間には線径０．０８〜０．２５ｍｍ程度の特殊ピ
アノ線からなる１本のワイヤー５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。
【００３２】そして、上方の２つのメインローラ２，３
の間、即ち切断領域であって、且つこれらメインローラ
２，３の上方には、ワークホルダー６に保持された単結
晶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６が
上下動せしめられることによって、該ワークホルダー６
と共に上下動する。
【００３３】下方のメインローラ４は駆動メインローラ
であって、これは駆動モータ７によって正逆転せしめら
れる。
【００３４】図３に示される如く、該メインローラ２
は、鋳鉄製の芯金８に中空の樹脂製円筒９を圧入して構
成され、芯金８は軸受部１０を介して本体フレーム１１
に回転自在に支承されている。
【００３５】該樹脂製円筒９の外周には所定のピッチ
（所望のウェーハ厚さ＋切り代）でリング状溝１２が形
成されており、この溝１２に前記ワイヤー５が嵌まり込
んでいる。尚、図３には、メインローラ２の一端部の構
成について図示したが、メインローラ２の他端部及び他
のメインローラ３，４の両端部の構成もメインローラ２
のそれと同様である。
【００３６】また、図３に示すように、メインローラ２
の樹脂製円筒９の端面には、金属製（ＳＳ４１、ＳＵＳ
３１６等）のリング状の測定板１３が結着されており、
前記本体フレーム１１側には渦電流式の非接触変位計１
４が前記測定板１３に近接して取り付けられている。
【００３７】さらに、図２に示すように、前記メインロ
ーラ２，３の上方にはスラリー（砥液）１５（図４）を
噴出すべきノズル１６が設置されており、両メインロー
ラ２，３間には、ノズル１６から噴出したスラリー１５
を受けるスラリー溜り１７が設けられている。スラリー
１５は、ラップ砥粒と研削液の混合液であって、不図示
のスラリータンクに貯留されている。
【００３８】そして、図３に示すように、上記本体フレ
ーム１１及び軸受部１０には、冷却水を導入及び排出す
る冷却水パイプ２０が設けられている。２２は、該冷却
水パイプ２０の導入側に設けられた制御バルブで、供給
する冷却水の供給量を調整することによって、メインロ
ーラ２，３，４の回転により発熱する各軸受部１０の温
度調節を行うものである。
【００３９】該軸受部１０を冷却して排出された冷却水
は、図１に示すように冷却装置２４において再冷却さ
れ、冷却水タンク２６に貯留される。該冷却水タンク２
６に貯留された冷却水は、必要に応じて冷却水パイプ２
０及び制御バルブ２２を介して軸受部１０に供給され
る。
【００４０】２８はＣＰＵで、変位検出手段１４から入
力される前記測定板１３の変位、すなわちメインローラ
２の軸方向変位の検出信号に応じて制御バルブ２２の開
閉を調節し、軸受部１０への冷却水の供給量を調節する
作用を行う。この軸受部１０への冷却水の供給量の調節
により、軸受部１０の温度調節が行われ、従って、メイ
ンローラ２の軸方向変位の調節を行うことができる。
【００４１】次に、上記したワイヤーソー装置の作用を
説明する。ワイヤーソー本体１において、ワークホルダ
ー６に保持されたワークＷが下降してこれがメインロー
ラ２，３間、即ち切断領域に張設されたワイヤー５に押
圧される。そして、この状態で駆動モータ７が駆動され
て駆動メインローラ４が交互に正逆転せしめられると同
時に、ノズル１６からスラリー１５がワークＷとワイヤ
ー５との接触部に供給される。
【００４２】この状態において、図４に示すように、ワ
ークＷは、往復移動するワイヤー５とスラリー１５によ
るラッピング作用によって所定の厚さに切断され、ワー
クＷからは複数枚のウェーハが一度に切り出される。
【００４３】以下に、各メインローラ２，３，４の一方
の軸受部１０の温度調節を行ない、他方の軸受部１０を
基準温度に維持する例について説明する。
【００４４】上記ワイヤーソー装置によるワークＷの切
断においては、各メインローラ２，３，４の他方の軸受
部１０には所定量の冷却水を供給することによって一定
の温度に保つ。一方の軸受部には各メインローラが該軸
受部の熱膨張によって、あらかじめ定められた所定量軸
方向に変位するように、冷却水の供給量を制御する。一
定の温度に保たれている他方の軸受部は、スライド機構
等軸方向変位を吸収する機構が設けられており、ここで
軸方向変位は吸収される。
【００４５】例えば、ワークＷの切断開始時には、一方
の軸受部１０及び他方の軸受部１０への冷却水の供給量
を同一として、各メインローラ２，３，４の軸方向変位
を生起させず、次いで、一方の軸受部１０への冷却水供
給量を徐々に減少し、切断作業の中間時点において、そ
の供給量を最小にし、又は供給量を零にして、各メイン
ローラ２，３，４の軸方向変位量を最大にし、その後、
一方の軸受部１０への冷却水供給量を徐々に増大し、切
断作業の終了時点に再び一方の軸受部１０及び他方の軸
受部１０への冷却水の供給量を同一とする。
【００４６】このように、冷却水の供給を調節すること
によって、各メインローラ２，３，４の軸方向変位量を
作業開始時には０とし、切断作業の中間時点において、
軸方向変位量を最大とし、そして、切断作業終了時に
は、軸方向変位量を０に戻し、中央部が湾曲したウェー
ハ、即ちソリを有するウェーハを得ることができる。
【００４７】図１に示した実施例では、軸受部１０近傍
のメインローラの軸方向変位を変位検出手段１４によっ
て検出した例を示したが、図５に示す如く、軸受部１０
の温度を温度検出手段３０によって直接検出することに
よって、冷却水の供給量を調節するように構成すること
もできる。
【００４８】この温度検出手段３０は、一方の軸受部だ
けに設けてもよいし、又は両端部の軸受部に設けてもよ
い。前者の場合には、他方の軸受部は基準温度に冷却さ
れているから、予めその基準冷却温度を測定しておくこ
とによって、該一方の軸受部への冷却水の供給量を設定
すればよい。後者の場合には、一方の軸受部及び他方の
軸受部の温度を検出することができるから、両者の差か
ら該一方の軸受部への冷却水の供給量を設定することが
できる。
【００４９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、メインロ
ーラの軸受部の温度の調節を行うことによって、具体的
には、冷却水の供給量を調節するという簡単な操作によ
って、ワーク、例えばシリコン半導体単結晶インゴット
をウェーハ状に切断する際にソリの大きさを自在に制御
す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】本発明に係るワイヤーソー装置の構成の１例を
示すブロック図である。
【図２】ワイヤーソー本体の要部の斜視説明図である。
【図３】メインローラ端部の破断側面図である。
【図４】ワークの切断作業状態を示す断面的説明図であ
る。
【図５】本発明に係る切断装置の構成の他の例を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
１ ワイヤーソー本体 ２，３，４ メインローラ ５ ワイヤー ６ ワークホルダー ７ 駆動モータ ８ 芯金 ９ 円筒 １０ 軸受部 １１ 本体フレーム １２ 溝 １３ 測定板 １４ 非接触変位計、変位検出手段 １５ スラリー １６ ノズル １７ スラリー溜り ２０ 冷却水パイプ ２２ 制御バルブ ２４ 冷却装置 ２６ 冷却水タンク ２８ ＣＰＵ ３０ 温度検出手段 Ｗ ワーク

Claims (15)

    【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
    装置によるワークの切断方法において、ワークの切断中
    に該メインローラを軸方向に変位させることを特徴とす
    るワイヤーソー装置によるワークの切断方法。
  2. 【請求項２】 上記メインローラを変位させることによ
    って、ワークをソリを持ったウェーハ状に切断すること
    を特徴とする請求項１記載のワイヤーソー装置によるワ
    ークの切断方法。
  3. 【請求項３】 上記メインローラの変位は、該メインロ
    ーラの回転の摩擦熱によって加熱された該メインローラ
    の軸受部の熱膨張によるもの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によるワークの切
    断方法。
  4. 【請求項４】 上記メインローラの変位量は変位検出手
    段によって測定され、その測定された変位量が、あらか
    じめ定められた所定の変位量となるように軸受部の温度
    を調節することにより熱膨張を制御することを特徴とす
    る請求項３記載のワイヤーソー装置によるワークの切断
    方法。
  5. 【請求項５】 上記メインローラの軸受部の温度を測定
    し、その測定した温度と熱膨張の関係から、該メインロ
    ーラの変位量があらかじめ決められた所定の変位量とな
    るように該軸受部の温度を調節することを特徴とする請
    求項３記載のワイヤーソー装置によるワークの切断方
    法。
  6. 【請求項６】 上記軸受部に対する温度調節手段が該軸
    受部に制御バルブを介して冷却水を供給することである
    ことを特徴とする請求項４又は５記載のワイヤーソー装
    置によるワークの切断方法。
  7. 【請求項７】 前記ワークが半導体単結晶インゴットで
    あることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載
    のワイヤーソー装置による切断方法。
  8. 【請求項８】 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、ワークの切断中に各メインローラを軸方
    向に変位させる軸方向変位手段を各メインローラに設け
    たことを特徴とするワイヤーソー装置。
  9. 【請求項９】 前記軸方向変位手段が、各メインローラ
    の一方の軸受部の温度を調節するために設けられた温度
    調節手段であり、各メインローラの軸方向変位を検出す
    る変位検出手段を有することを特徴とする請求項８記載
    のワイヤーソー装置。
  10. 【請求項１０】 前記軸方向変位手段が、各メインロー
    ラの一方の軸受部の温度を調節するために設けられた第
    １温度調節手段であり、各メインローラの他方の軸受部
    の温度を調節するために設けられた第２温度調節手段
    と、各メインローラの軸方向変位を検出する変位検出手
    段とを有することを特徴とする請求項８記載のワイヤー
    ソー装置。
  11. 【請求項１１】 前記軸方向変位手段が、各メインロー
    ラの一方の軸受部の温度を調節するために設けられた温
    度調節手段であり、該一方の軸受部の温度を検出する温
    度検出手段を有することを特徴とする請求項８記載のワ
    イヤーソー装置。
  12. 【請求項１２】 前記軸方向変位手段が、各メインロー
    ラの一方の軸受部の温度を調節するために設けられた第
    １温度調節手段であり、各メインローラの他方の軸受部
    の温度を調節するために設けられた第２温度調節手段
    と、少なくとも該一方の軸受部の温度を検出する温度検
    出手段とを有することを特徴とする請求項８記載のワイ
    ヤーソー装置。
  13. 【請求項１３】 上記各メインローラの一方の軸受部に
    軸方向変位手段を設け、他方の軸受部に軸方向の変位を
    吸収する手段を設けたことを特徴とする請求項８〜１２
    のいずれか１項記載のワイヤーソー装置。
  14. 【請求項１４】 上記軸受部に対する温度調節手段が該
    軸受部に制御バルブを介して冷却水を供給することであ
    ることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項記載
    のワイヤーソー装置。
  15. 【請求項１５】 前記ワークが半導体単結晶インゴット
    であることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項
    記載のワイヤーソー装置。
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