JPH09262829A - ワイヤーソー装置 - Google Patents

ワイヤーソー装置

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JPH09262829A
JPH09262829A JP8099048A JP9904896A JPH09262829A JP H09262829 A JPH09262829 A JP H09262829A JP 8099048 A JP8099048 A JP 8099048A JP 9904896 A JP9904896 A JP 9904896A JP H09262829 A JPH09262829 A JP H09262829A
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悦男 木内
Kazuo Hayakawa
和男 早川
Kohei Toyama
公平 外山
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MIMASU HANDOTAI KOGYO KK
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    • B28D5/007—Use, recovery or regeneration of abrasive mediums
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ワイヤーソーによる切断時に割れの発生を低
減するワイヤーソー装置を提供する。 【解決手段】 ワイヤーソー装置において、切断用スラ
リー供給部とワークとの間に、スラリー供給部から供給
された過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止す
る手段として、邪魔板を設けたことを特徴とするワイヤ
ーソー装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体インゴット
等の脆性材料の円柱形あるいは角形等のワークを切断し
てウエーハを形成するワイヤーソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤーソーは、複数のローラー間に螺
旋状に巻回され、ワークに対して互いに平行で一定ピッ
チの列となっているワイヤーに半導体インゴット等の円
柱形ワークあるいは合成石英インゴット等の角形ワーク
を押圧し、該ワークとワイヤーとの間に砥粒を含む加工
液（以下切断用スラリーまたは単にスラリーと称す）を
供給しながらワイヤーを線方向に移動させて該ワークを
ウエーハ状に切断するものであって、一定の厚さのウエ
ーハを多数（例えば数１００枚）同時に切断することが
できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ワ
イヤーソーによるワークの切断においては、スラリーを
スラリー供給部、例えばノズルより供給し、スラリーが
ワイヤーに粘性付着した状態でワークの切断加工部に供
給されるが、切断速度をかせぐためにはスラリーの供給
量が多い方が好ましいものの、スラリー供給量を多くし
て切断を行った場合には、特にワークの切断が完了する
直前にウエーハの割れが発生しやすくなるという問題が
ある。
【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ワイヤーソーによる切断時に、ウエーハの割れの
発生を低減するワイヤーソー装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため本
発明の請求項１に記載した発明は、ワイヤーソー装置に
おいて、切断用スラリー供給部とワークとの間に、スラ
リー供給部から供給された過剰なスラリーがワークに振
りかかるのを防止する手段を設けたことを特徴とする。
このように、過剰なスラリーがワークに振りかかるのを
防止する手段を設けることによって、切断中にすでに切
断されたワーク部分が振動してウエーハの割れが生じる
のを防止することができる。
【０００６】そして、前記過剰なスラリーがワークに振
りかかるのを防止する手段としては、邪魔板を用いるの
が有効であり（請求項２）、またこの過剰なスラリーが
ワークに振りかかるのを防止する手段が、ワイヤーに対
してスラリー供給部と同じ側（請求項３）、あるいはワ
イヤーに対してスラリー供給部と反対側（請求項４）、
に設けることができ、好ましくはワイヤーに対して両側
に設けられているのが望ましい（請求項５）。
【０００７】さらに、前記過剰なスラリーがワークに振
りかかるのを防止する手段は、ワイヤーと接触するよう
に設けられているのが、完全にスラリーがワークに振り
かかるのを防止するには好ましく（請求項６）、またこ
れは、その位置及び設置高さが変更可能なように設けら
れているのが望ましい（請求項７）。そして、前記過剰
なスラリーがワークに振りかかるのを防止する手段の高
さは、少なくともワーク外径の２倍以上とすると、切断
中ワークが移動する範囲のすべてでスラリーが振りかか
るのを防止することができる（請求項８）。
【０００８】以下、本発明につき更に詳述する。本発明
者らはワイヤーソー装置によるワーク切断時にウエーハ
の割れが生じる原因を調査、検討した結果、ワイヤーソ
ーによるワークの切断においては、スラリーをスラリー
供給ノズルより供給し、スラリーがワイヤーに粘性付着
した状態でワークの切断加工部に供給されるが、切断速
度をかせぐためにはスラリーの供給量が多い方が好まし
いものの、こうした条件で切断を行った場合には、供給
されるスラリーの一部はワークの切断加工部に達する前
にワイヤーから飛散する現象が発生することがわかっ
た。飛散したスラリーの多くはワークやワークを支持す
る支持部材に当たるが、このように飛散したスラリーが
すでにワークの切断が終了した部分に振りかかった時に
は、切断が終了した部分に振動が生じ、特に、ワークの
切断が完了する直前には切断が終了した部分の振動が大
きくなり、その結果としてウエーハの割れが発生すると
いうことを発見し、邪魔板を用いて過剰のスラリーがワ
ークに振りかかるのを防止することが割れの発生を低減
することに有効であることを確認して本発明を完成させ
た。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。ここで、図１はワイヤーソー概要図であ
り、図２は本発明の実施形態におけるワイヤーソーの断
面を示す概略図である。また、図３は従来のワイヤーソ
ーによるワーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示
す概略図である。図４は本発明のワイヤーソーによるワ
ーク切断時の研磨スラリーの飛散の様子を示す概略図で
ある。
【００１０】まず、図１はワイヤーソーの概略の構成を
示す概要図である。このワイヤーソーは、それぞれトル
クモーター２４、３４で駆動される２つのワイヤー巻き
取りドラム２２と３２に巻かれたワイヤー１２が、３本
のローラー１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの間で螺旋状に巻か
れており、２本のローラー１０Ａと１０Ｂとの間ではワ
イヤー１２は一定のピッチで互いに平行となっていて、
この部分でワークが切断されるようになっている。ま
た、例えば下方のローラー１０Ｃに接続される駆動モー
ター７で該ローラー１０Ｃを回転駆動することによっ
て、ワイヤー１２を所定速度で移動できるようになって
いる。そして、ワイヤー１２がワイヤー巻き取りドラム
２２から他方のワイヤー巻き取りドラム３２へ、もしく
はその逆方向に、張力調節機構２０、３０を介して所定
の線速で巻き取られる時に、図示しない切断用スラリー
供給装置からスラリーをワイヤー１２を介してワーク切
断部に供給しつつ、ワークホルダー４２に保持されたワ
ーク４０を２本のローラー１０Ａと１０Ｂとの間のワー
ク切断部に押圧することによって、ワーク４０が切断さ
れる。
【００１１】また、図２は図１のワイヤーソーをＡ方向
から見た本発明の実施形態を示した断面概略図である。
スラリータンク６０に貯留された切断用スラリー６２は
ポンプ６６で増圧され、スラリー供給配管６４を通って
スラリー供給ノズル５０Ａあるいは５０Ｂからワイヤー
１２に供給され、ワーク４０の切断に供せられる。ワー
ク４０の切断部やワイヤー１２等から飛散したスラリー
はワイヤーソーカバー７０の底部に集められ、スラリー
回収配管７２によってスラリータンク６０に回収され、
再びスラリー供給配管６４を通ってワーク４０の切断部
に供給される循環系を形成している。
【００１２】切断用スラリーは、２本のローラー１０Ａ
と１０Ｂの中心線の直上にあるスラリー供給ノズル５０
Ａ、５０Ｂから供給されるが、ワークの切断時にはワイ
ヤー１２がローラー１０Ａからローラー１０Ｂの方向に
送られているときには、 スラリーはスラリー供給ノズル
５０Ａから供給され、その逆方向に送られているときに
はスラリー供給ノズル５０Ｂから供給される。スラリー
供給ノズル５０Ａと５０Ｂとは、ローラー１０Ａあるい
は１０Ｂの長手方向に多数のノズルが配置されており、
スラリーの流れがカーテン状になるようになっている。
【００１３】ローラー１０Ａあるいは１０Ｂとワーク４
０との間には、ワイヤーに対してスラリー供給部５０
Ａ、５０Ｂと同じ側に邪魔板８０Ａと８０Ｂが、スラリ
ー供給部と反対側に邪魔板８２Ａと８２Ｂがそれぞれ設
けられており、スラリー供給ノズル５０Ａまたは５０Ｂ
からワイヤー１２に供給された過剰のスラリーがワーク
へ飛散して、振りかかるのを邪魔板により有効に防止さ
れる。
【００１４】図３は、従来のワイヤーソーによるワーク
切断時のスラリーの飛散の様子を示す概略図である。ロ
ーラー１０Ａまたは１０Ｂの直上にあるスラリー供給ノ
ズル５０Ａまたは５０Ｂからワイヤー１２に供給された
スラリーの一部は、ワイヤー１２に粘性付着してワーク
切断部に達するが、過剰なスラリーは、飛散スラリー５
２となってワーク４０またはワークホルダー４２に振り
かかる。ワーク４０の切断が進行し切断終了に近づいた
ときには、ほぼウエーハ形状となった切断済みのワーク
に飛散スラリー５２が振りかかると、切断済のワークの
振動が大きくなり割れの原因となっている。これに対し
て、本発明による邪魔板を設けることによって、図４に
示すように、飛散スラリー５２がワーク４０に振りかか
るのを邪魔板８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８２Ｂにより完
全に防止される。
【００１５】邪魔板は、図４のようにワイヤーの両側に
設けることが好ましいが、８０Ａと８０Ｂのようにワイ
ヤーに対してスラリー供給部と同じ側のみ、または、８
２Ａと８２Ｂのようにワイヤーに対してスラリー供給部
の反対側のみに設けることも可能である。この場合、ワ
ーク４０を切断中、完全に飛散スラリー５２がワーク４
０に振りかかるのを防止するためには、少なくともワー
ク４０が移動する範囲である、その外径の２倍以上の高
さにわたって、邪魔板を設置するのが好ましい。
【００１６】また、邪魔板８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８
２Ｂはワイヤー１２と接触するように設けられているこ
とが好ましい。飛散スラリー５２がワーク４０に振りか
かるのを完全に防止するためである。さらに、スラリー
の飛散防止状態の調整や、ワイヤーのセット時の利便性
を考慮すると邪魔板の位置及び高さが変更可能なよう
に、邪魔板は着脱自在に設けられていることが好まし
い。この邪魔板の位置の変更は手動式でもよいが、ワー
ク４０の切断の進行とともに、ワークと連動して動くよ
うにした、モーターを用いた自動式でもよい。また、邪
魔板のワイヤーと接触する部分にはワイヤーのピッチに
合わせた溝を形成することも可能であり、この溝の形成
は、邪魔板をワイヤーソーで一部切断することによって
形成することができる。
【００１７】邪魔板の材質は硬質の樹脂であることが好
ましく、比較的安価なポリ塩化ビニル、ポリエチレン、
ポリプロピレン等が使用可能である。耐久性を重視すれ
ばポリイミド焼結体、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐ
ＥＥＫ）、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレー
ト（ＰＥＴ）、ポリアミド、ポリアミドイミド等のエン
ジニアリングプラスチックが使用可能である。また、切
断状況が目視で確認できるようにするため、この邪魔板
は、透明であることが好ましい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例、比較例をあげる。 （実施例）塩化ビニル製の邪魔板をワイヤーの両側に設
けた本発明のワイヤーソーを用いて直径が約２００ｍｍ
の半導体シリコン単結晶インゴットの切断を行った。ワ
イヤーの線速を５００ｍ／分、スラリーの流量を１２０
ｌ／分として、インゴット１０本の切断を行い約２５０
０枚のウエーハを切り出した。この時の割れ発生率は
０．５％であった。
【００１９】（比較例）実施例で用いたワイヤーソーか
ら邪魔板を取り除き、実施例と同様にして直径が約２０
０ｍｍの半導体シリコン単結晶インゴットの切断を行っ
た。インゴット５本の切断を行い約１０００枚のウエー
ハを切り出した。この時の割れ発生率は３．５％であっ
た。
【００２０】比較例では割れ発生率が３．５％もあるの
に対して、実施例では０．５％と大幅に低減され、切断
歩留、生産性が改善された。
【００２１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００２２】例えば、上記実施形態では、過剰なスラリ
ーがワークに振りかかるのを防止する手段として、邪魔
板を使用する場合につき例を挙げて説明したが、本発明
はこれには限定されず、過剰なスラリーがワークに振り
かかるのを防止することができるものであれば、どのよ
うな形状のものでも良い。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤー
ソーは、切断用スラリー供給部とワークとの間に過剰な
スラリーがワークに振りかかるのを防止する手段を設け
ることにより、切断時のウエーハ割れ発生率が低減さ
れ、切断歩留、生産性の改善を図ることができる。よっ
て、本発明の産業界における利用価値は、すこぶる高
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤーソーの概要図である。
【図２】本発明のワイヤーソーの断面を示す概略図であ
る。
【図３】従来のワイヤーソーによるワーク切断時の研磨
スラリーの飛散の様子を示す概略図である。
【図４】本発明のワイヤーソーによるワーク切断時の研
磨スラリーの飛散の様子を示す概略図である。
【符号の説明】
７…駆動モーター、 １０A 、１０B 、１０C …ローラー、 １２…ワイヤー ２０、３０…張力調節機構、 ２２、３２…ワイヤー巻き取りドラム、 ２４、３４…トルクモーター、 ４０…円筒形ワーク、 ４２…ワークホルダー、 ５０A 、５０B …スラリー供給ノズル、 ５２…飛散スラリー、 ６０…スラリータンク、 ６２…スラリー、 ６４…スラリー供給配管、 ６６…スラリーポンプ、 ７０…ワイヤーソーカバー、 ７２…スラリー回収配管、 ８０Ａ、８０Ｂ、８２Ａ、８２Ｂ…邪魔板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 外山 公平 福島県西白河郡西郷村大字小田倉字大平 150 信越半導体株式会社白河工場内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤーソー装置において、切断用スラ
    リー供給部とワークとの間に、スラリー供給部から供給
    された過剰なスラリーがワークに振りかかるのを防止す
    る手段を設けた、ことを特徴とするワイヤーソー装置。
  2. 【請求項２】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段が、邪魔板である、ことを特徴とす
    る請求項１に記載のワイヤーソー装置。
  3. 【請求項３】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段が、ワイヤーに対してスラリー供給
    部と同じ側に設けられている、こと特徴とする請求項１
    または請求項２のいずれか一項に記載のワイヤーソー装
    置。
  4. 【請求項４】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段が、ワイヤーに対してスラリー供給
    部と反対側に設けられている、ことを特徴とする請求項
    １ないし請求項３のいずれか一項に記載のワイヤーソー
    装置。
  5. 【請求項５】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段が、ワイヤーに対して両側に設けら
    れている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４の
    いずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
  6. 【請求項６】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段が、ワイヤーと接触するように設け
    られている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５
    のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
  7. 【請求項７】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段は、その位置及び設置高さが変更可
    能なように設けられている、ことを特徴とする請求項１
    ないし請求項６のいずれか一項に記載のワイヤーソー装
    置。
  8. 【請求項８】 前記過剰なスラリーがワークに振りかか
    るのを防止する手段の高さは、少なくともワーク外径の
    ２倍以上とする、ことを特徴とする請求項１ないし請求
    項７のいずれか一項に記載のワイヤーソー装置。
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