JPH10138230A

JPH10138230A - ワイヤソー

Info

Publication number: JPH10138230A
Application number: JP30860796A
Authority: JP
Inventors: Seishi Harada; 晴司原田; Narikazu Suzuki; 成和鈴木
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1996-11-06
Filing date: 1996-11-06
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のワイヤソーに比べて、さらに切断制度
を向上することが可能なワイヤソーを提供する。【解決手段】ワイヤ１１を収容するワイヤボビン１２
と、ワイヤボビン１２から供給されたワイヤ１１を巻き
掛ける少なくとも２つのローラ２４を設け、２つのロー
ラ２４の間にワイヤ列１４を形成し、ワイヤ１１を長手
方向に送り、加工液を供給しつつ被加工物をワイヤ列１
４に押し付けて切断する構成のワイヤソーにおいて、ワ
イヤボビン１１に温度制御装置１５を設定し、ワイヤボ
ビン１２に収容したワイヤ１１の温度をワイヤボビン１
２を介して温度制御装置１５によって制御する構成にし
たことを特徴とするワイヤソー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤソーに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーは、長尺の被加工物を薄板状
に切断する切断装置である。ワイヤソーによれば、所定
の厚さの薄板を多数枚同時にスライスできるので、切断
効率を大幅に向上できる。

【０００３】半導体分野では、インゴットからウエーハ
をスライスする際に、ワイヤソーが用いられる。ワイヤ
ソーによれば、一本のインゴットから、例えば１８０枚
程度のウエーハを同時にスライスすることが可能であ
る。

【０００４】ワイヤソーは、平行に配置したローラ対を
有し、その間に所定のピッチでワイヤ列を形成する構成
になっている。そして、ローラを回転させてワイヤをそ
の長手方向に送り、被加工物をワイヤ列に押し付けて切
断を行う。その際、被加工物とワイヤの間には、砥粒を
含む加工液が適宜供給される。

【０００５】さて、シリコン半導体インゴットの一回の
切断には、例えば５インチのインゴットでも数時間ほど
必要である。このため、切断精度つまりウエーハの面精
度を向上するためには、切断条件を長時間一定に維持し
なければならない。

【０００６】従来、切断条件を長時間一定に保つため
に、種々のワイヤソーや切断方法が提案されている。そ
の例として、特開平５−１５４８３１号公報、特開平５
−１４７０２３号公報、特開平５−１４６９６８号公報
等がある。

【０００７】特開平５−１５４８３１号公報のワイヤソ
ー用ローラ軸支装置は、軸支装置を冷却し、その加熱を
抑える構成になっている。

【０００８】特開平５−１４７０２３号公報のワイヤソ
ー及びその切断方法は、ローラ支持装置にも加工液を流
し当て、その温度を制御する構成になっている。

【０００９】特開平５−１４６９６８号公報のワイヤソ
ーは、ローラの案内溝に合成樹脂を取り付け、加熱によ
る溝ピッチの変動を低減する構成になっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワイヤソー
の動作時に発生する熱の原因としては、次のような摩擦
熱が考えられる。それは、ワイヤと被加工物の間に生じ
る摩擦熱、ワイヤとローラの間に生じる摩擦熱、ローラ
の支持機構の摩擦熱等である。

【００１１】これらの熱の影響で、ワイヤ列のピッチが
微妙に変化したり、ワイヤが局部的に伸縮して、切断誤
差が生じるのである。このような切断誤差は、多数のワ
イヤ列を有し、一度の切断枚数が多いワイヤソーの場合
に、より大きな問題になっていた。

【００１２】前記公報のワイヤソー及び切断方法によれ
ば、これらの摩擦熱に起因する切断誤差をある程度は抑
えることが可能であった。しかしながら、従来のワイヤ
ソーにおいては、依然として次の問題点があった。

【００１３】ここで従来のワイヤソーで切断したシリコ
ンウエーハの切断精度を示す図３〜５を参照する。図３
は“中心厚さ”のばらつき、図４は“ＴＴＶ（Total Th
ickness Value ；面内厚さ）”のばらつき、図５は“そ
り”のばらつきを示している。なお、図の横軸の数字
は、インゴットの一端から数えた枚数を示している。

【００１４】図３〜図５から分るように、従来のワイヤ
ソーでは、被加工物の両端部の切断精度が極端に悪いと
いう問題点があった。

【００１５】さらに、高集積化に対応した高精度のウエ
ーハを低コストで提供するために、インゴットの切断精
度をより向上することも求められている。

【００１６】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明は、従来のワイヤソーに比べて、さらに切断精度を向
上することが可能なワイヤソーを提供することを目的と
している。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願第１発明は、ワイヤ
（１１）を収容するワイヤボビン（１２）と、ワイヤボ
ビン（１２）から供給されたワイヤ（１１）を巻き掛け
る少なくとも２つのローラ（２４）を設け、２つのロー
ラ（２４）の間にワイヤ列（１４）を形成し、ワイヤ
（１１）を長手方向に送り、加工液を供給しつつ被加工
物をワイヤ列（１４）に押し付けて切断する構成のワイ
ヤソーにおいて、ワイヤボビン（１１）に温度制御装置
（１５）を設定し、ワイヤボビン（１２）に収容したワ
イヤ（１１）の温度をワイヤボビン（１２）を介して温
度制御装置（１５）によって制御する構成にしたことを
特徴とするワイヤソーを要旨としている。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明によるワイヤソーの実施例を示す
概略図である。

【００１９】ワイヤソー１０は、ワイヤ１１を収容する
ワイヤボビン１２と、ワイヤボビン１２から供給された
ワイヤ１１を巻き掛ける少なくとも２つのローラ２４を
備えている。２つのローラ２４はローラ対１３を形成し
ている。

【００２０】ワイヤボビン１２は、ローラ対１３の一方
側と他方側に１個づつ設けられている。一方側のワイヤ
ボビン１２がワイヤ１１を供給する場合には、他方側は
ワイヤ対１３から送られるワイヤ１１の回収動作を行
う。各ワイヤボビン１２は、駆動モータ２２によって所
定速度で駆動される。

【００２１】ローラ対１３の下方には、メインローラ２
６が配置されている。メインローラ２６は駆動モータ４
０に連結されており、所定速度で駆動される。ワイヤ１
１は、３つのローラ（メインローラ２６とローラ対１
３）に巻き掛けられる。

【００２２】ローラ対１３の上方には、加工液供給手段
２３が配置されている。加工液供給手段２３からは、砥
粒を含む加工液が適宜供給される。ローラ対１３の間に
は箱状の回収容器３２が配置されている。回収容器３２
には、温度センサ３９が設けられている。加工液の温度
は、回収された加工液の温度やローラ２４付近のワイヤ
１１の温度に基づいて、温度調整手段（図示せず）によ
って所望の温度に調整される。

【００２３】ローラ対１３と各ワイヤボビン１２の間に
は、ワイヤ１１の張力を制御するための張力調整機構１
９が設けられている。

【００２４】ローラ対１３の間には、多数のワイヤ列１
４が互いに平行に一定のピッチで形成されている。ロー
ラ対１３を構成する２つのローラ２４及びメインローラ
２６は円筒状であり、その外周にはワイヤ１１を案内す
るための案内溝（図示せず）が形成されている。案内溝
には、断熱及びワイヤの破損防止のために、必要に応じ
て合成樹脂をライニングする。

【００２５】ワイヤ列１４の上方には、インゴット等の
被加工物２０を設定する保持部２１が配置されている。
保持部２１は、ワイヤ列１４が形成する平面に対して垂
直に移動可能である。ワイヤ１１を長手方向に送りつつ
保持部２１を移動し、被加工物２０をワイヤ列１４に押
し付けて切断する構成になっている。

【００２６】ローラ２４には、温度センサ３８と冷却手
段（図示せず）が設置されており、ローラ及びその周辺
のワイヤの温度を制御できる構成になっている。各ロー
ラの温度制御は、両端部と中央部の温度差が生じないよ
うに、また、切断終了まで温度が変化しないように行わ
れる。メインローラ２６の温度制御も同様にできる。

【００２７】各ワイヤボビン１２には、図２に示すよう
に、温度制御装置１５が設けられており、ワイヤボビン
１２に収容したワイヤ１１の温度を適宜制御できる構成
になっている。

【００２８】温度制御装置１５は、ヒータ線３６を有す
る加熱手段１６、水冷方式の冷却手段１７、温度センサ
ー２８、及びこれらを制御する制御手段２５から構成さ
れている。制御手段２５は、ローラ２４（メインローラ
２６）の温度センサ３８、回収した加工液の温度センサ
３９にも接続されている。

【００２９】ワイヤボビン１２は全体的に糸巻状であ
り、ワイヤの脱落を防止する大径部２７が両端に形成さ
れている。両端の大径部２７の内側には、温度センサ２
８が埋め込まれている。温度センサ２８は制御手段２５
に接続されている。

【００３０】冷却手段１７は、冷却パイプ３７、冷却機
３１、水槽３２、ポンプ３３によって構成されている。
冷却パイプ３７は、ワイヤボビン１２の中心軸上に配置
されている。冷却手段１７は、制御手段２５によって制
御される。

【００３１】ワイヤボビン１２の内壁には、ヒータ線３
６が配置されている。ヒータ線３６は加熱機３５で加熱
される。加熱機３５は制御手段２５によってコントロー
ルされる。

【００３２】ワイヤボビン１２に収容したワイヤの温度
は、好ましくはワイヤ列１４におけるワイヤの温度とほ
ぼ等しくなるように調整される。そのためには、ローラ
２４に設けた温度センサ３８で検出したワイヤ１１の温
度を参考にして、ワイヤボビン１２に収容したワイヤ１
１の温度を制御すれば良い。その際、回収加工液用の温
度センサ３９で検出した温度も、経験的な仕方で参考に
することができる。例えば、砥粒温度と同一になるよう
に、ワイヤ温度を制御することができる。

【００３３】このような温度制御を制御手段２５の指示
で行うことによって、被加工物２０が直接接するワイヤ
１１自体の温度管理を行い、ワイヤ１１全体の温度を一
定に保つことが本発明のポイントである。

【００３４】このように、ワイヤ１１全体の温度を管理
することによって、ワイヤ列１４の両端付近における切
断条件を、ワイヤ列１４の内側における切断条件と大体
同一にすることができる。

【００３５】また、ワイヤ１１の温度管理がワイヤボビ
ン１２を介して行われるので、ワイヤボビン自体も温度
管理されることになり、全体的な温度管理及びワイヤ送
りの安定化が画られる。

【００３６】図２では、ヒータ線１６が円筒部のみに設
けられているが、ヒータ線１６は大径部２７まで部分的
に伸びていても良い。同様に、温度センサー２８の設置
位置も変更可能であり、ワイヤボビン１２の円筒部表面
近くに埋め込んでも良い。

【００３７】また、加熱手段１６を、温水方式で構成す
ることもできる。その場合、冷却手段と加熱手段を一つ
にまとめることも可能である。

【００３８】さて、図１に示した本発明のワイヤソーを
用いて、シリコンインゴットからシリコンウエーハを切
り出し、図３〜図５を得た場合と同様にしてウエーハの
切断精度を測定した。なお、ワイヤボビン部でのワイヤ
温度は、温度センサ３８の温度を参考にして制御した。

【００３９】その結果、“厚さ”のばらつきは、従来の
ワイヤソーでは±１５μｍ以内が９７．８％であった
（図３参照）。これに対して、本発明の実施例では±１
５μｍ以内が１００％と良好な結果が得られた。図６〜
８を参照。

【００４０】また、“ＴＴＶ”のばらつきは、従来例で
は２５μｍ以内が９７．３％であった（図４参照）のに
対して、本発明の実施例では２５μｍ以内が９９．６％
と良好であった。

【００４１】また、“そり”のばらつきは、従来例では
２０μｍ以内が８６．９％であったのに対して、本発明
の実施例では２０μｍ以内が９８．８％と良好であっ
た。

【００４２】砥粒（加工液）温度は実施例、従来例とも
２８℃に設定した。また、ワイヤ温度を測定したとこ
ろ、従来例では１５〜３５℃であり、実施例では２５〜
３２℃であった。

【００４３】このように、本発明のワイヤソーによれ
ば、ワイヤの温度変化を小さく抑えることができ、従っ
てウエーハを高精度で切断できることが確認された。

【００４４】

【発明の効果】本発明のワイヤーは、ワイヤボビン（１
２）に温度制御装置を設定しワイヤボビン（１２）に収
容したワイヤ（１１）の温度をワイヤボビン（１２）を
介して温度制御装置（１５）によって制御する構成にな
っているので、ワイヤ列（１４）に供給するワイヤ（１
１）の温度を制御することができる。

【００４５】従って、ワイヤ（１１）全体の温度を適切
に管理することが可能であり、特に被加工物（２０）の
両端付近の切断精度を向上することができる。

【００４６】また、ワイヤボビン（１２）を介してワイ
ヤ（１１）の温度管理を行うため、ワイヤボビン（１
２）自体も温度管理され、従って、全体的な温度管理及
びワイヤ送りの安定化を画ることができる。

【００４７】なお、本発明は前述の実施例に限定されな
い。例えば、被加工物を上方に移動して切断を行う構成
にしても良い。また、ローラの数は３個に限定されな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤソーの実施例を示す概略図。

【図２】図１のワイヤボビン及び温度制御装置を示す概
略図。

【図３】従来のワイヤソーによって切断したウエーハの
精度を示すグラフ。

【図４】従来のワイヤソーによって切断したウエーハの
精度を示すグラフ。

【図５】従来のワイヤソーによって切断したウエーハの
精度を示すグラフ。

【図６】本発明のワイヤソーによって切断したウエーハ
の精度を示すグラフ。

【図７】本発明のワイヤソーによって切断したウエーハ
の精度を示すグラフ。

【図８】本発明のワイヤソーによって切断したウエーハ
の精度を示すグラフ。

【符号の説明】

１０ワイヤソー１１ワイヤ１２ワイヤボビン１４ワイヤ列１５温度制御装置１６加熱手段１７冷却手段２８温度センサ２４ローラ２５制御手段２６メインローラ３８温度センサ３９温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ（１１）を収容するワイヤボビン
（１２）と、ワイヤボビン（１２）から供給されたワイ
ヤ（１１）を巻き掛ける少なくとも２つのローラ（２
４）を設け、２つのローラ（２４）の間にワイヤ列（１
４）を形成し、ワイヤ（１１）を長手方向に送り、加工
液を供給しつつ被加工物（２０）をワイヤ列（１４）に
押し付けて切断する構成のワイヤソーにおいて、ワイヤ
ボビン（１１）に温度制御装置（１５）を設定し、ワイ
ヤボビン（１２）に収容したワイヤ（１１）の温度をワ
イヤボビン（１２）を介して温度制御装置（１５）によ
って制御する構成にしたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】ローラ（２４）又はその近傍に温度セン
サ（３８）を設置し、その検出結果を参考にして、ワイ
ヤボビン（１２）に収容したワイヤ（１１）の温度を制
御する構成にしたことを特徴とする請求項１記載のワイ
ヤソー。
【請求項３】回収した加工液の温度を検出する温度セ
ンサ（３９）を設け、その検出結果を参考にして、ワイ
ヤボビン（１２）に収容したワイヤ（１１）の温度を制
御する構成にしたことを特徴とする請求項１記載のワイ
ヤソー。
【請求項４】温度制御装置（１５）がヒータ線（３
６）を利用した加熱手段（１６）、水冷方式の冷却手段
（１７）、ワイヤボビン（１２）に設置した温度センサ
（２８）を有することを特徴とする請求項１記載のワイ
ヤソー。