(57)【要約】【課題】ワークをワイヤソーで精度良く切断して、良好なＷａｒｐ形状のウェーハとすることができる切断方法を提供することを目的とする。【解決手段】複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回されたワイヤによって形成されるワイヤ列に、ワークホルダに保持された円柱状のワークを押圧し、ワークとワイヤとの接触部にスラリを供給しながらワイヤを走行させることによって、ワークをウェーハ状に切断する切断方法において、ワイヤ列によって形成される平面に対してワークの軸方向を傾斜させて切断するものであって、ワークの傾斜を、ワイヤ列平面から離れる側が、ワイヤガイドの軸方向に伸びる側になるように傾斜させてから切断するワークの切断方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回されたワイヤによって形成されるワイヤ列に、ワークホルダに保持された円柱状のワークを押圧し、前記ワークとワイヤとの接触部にスラリを供給しながら前記ワイヤを走行させることによって、前記ワークをウェーハ状に切断する切断方法において、前記ワイヤ列によって形成される平面に対して前記ワークの軸方向を傾斜させて切断するものであって、前記ワークの傾斜を、前記ワイヤ列平面から離れる側が、前記ワイヤガイドの軸方向に伸びる側になるように傾斜させてから切断することを特徴とするワークの切断方法。
【請求項２】
前記ワークの軸方向の傾斜角度を、予め切断したワークの切断軌跡に依って設定することを特徴とする請求項１に記載のワークの切断方法。
【請求項３】
前記ワークの軸方向の傾斜角度を、絶対値で０．００３〜０．２度に調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワークの切断方法。
【請求項４】
前記ワークの軸方向の傾斜を、前記ワークを保持するためのワークホルダを傾斜させることによって調整することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のワークの切断方法。
【請求項５】
前記ワークの軸方向の傾斜を、前記ワークとワークホルダの間に挿入する部材の傾斜によって調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のワークの切断方法。
【請求項６】
前記ワークの軸方向の傾斜を、前記ワークホルダが取り付けられたワーク保持部を傾斜させることによって調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のワークの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤソーによってワークをウェーハ状に切断する切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソーとは、複数本のワイヤガイド（溝付きローラ）間に螺旋状に巻回されたワイヤ列にワークを押圧し、ワークとワイヤとの接触部に油性又は水溶性のクーラントに遊離砥粒を混入したスラリ状の砥液を供給することにより、遊離砥粒の研削作用によって多数枚のウェーハに切断する装置である。具体的には、ワイヤ列の往復走行時に、供給された砥液中の遊離砥粒を、各ワイヤによりワイヤ溝（ワークの切断溝）の奥部に押しつけながら溝底部のワークを削り取ることによって切断する。
【０００３】
このようにワークは、往復走行するワイヤによりワイヤ溝（ワークの切断溝）の奥部に遊離砥粒が擦りつけられることにより、ウェーハ状に切断される。この際に発生する摩擦により、切断部が発熱することによって、ワークは切断中に熱膨張し、また、ワイヤガイドはワイヤとの摩擦熱やワイヤガイドを支承するベアリング部で発生する摩擦熱等による熱膨張により軸方向に伸び、このためワイヤガイドに螺旋状に巻回されたワイヤ列とワークとの相対位置が切断中に変化していた。
【０００４】
これらワークの熱膨張や、ワイヤガイドの軸方向の伸びによるワイヤ列とワークとの相対位置の変化は、ワイヤによりワークに描かれる切断軌跡を湾曲させ、この切断軌跡の湾曲が、ウェーハ加工後の形状測定においてＷａｒｐとして検出される問題があった。
【０００５】
上記のような問題への対策として、ワイヤガイドの軸方向の伸びに対しては、特許文献１に、メインローラ（ワイヤガイド）軸受部に冷却水を循環させることにより、メインローラ（ワイヤガイド）の軸方向の伸びを制御する方法が開示されている。また、ワークの熱膨張に関しては、特許文献２に、ワークに温度制御媒体を供給することによりワークの温度を制御する方法が開示されている。
【０００６】
上記の特許文献で開示されている対策によって、ワイヤガイドの軸方向の伸びと、ワークの熱膨張を抑制し、ワイヤガイドに螺旋状に巻回されたワイヤ列とワークとの相対位置が切断中に変化するのを防ぐことで、切断されたウェーハのＷａｒｐに多少の改善はみられるが、その改善量が十分ではなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３２３７４１号公報
【特許文献２】特許第３７３４０１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ワークをワイヤソーで精度良く切断して、良好なＷａｒｐ形状のウェーハにすることができる切断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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回されたワイヤによって形成されるワイヤ列に、ワークホルダに保持された円柱状のワークを押圧し、前記ワークとワイヤとの接触部にスラリを供給しながら前記ワイヤを走行させることによって、前記ワークをウェーハ状に切断する切断方法において、前記ワイヤ列によって形成される平面に対して前記ワークの軸方向を傾斜させて切断するものであって、前記ワークの傾斜を、前記ワイヤ列平面から離れる側が、前記ワイヤガイドの軸方向に伸びる側になるように傾斜させてから切断することを特徴とするワークの切断方法を提供する（請求項１）。
【００１０】
このように、ワークを軸方向に傾斜させて切断することで、ワークがワイヤに接して押圧されると切断開始の切り込みが入る前に傾斜に沿ってワイヤの位置がずれるため、ずれた位置からワークの切断が開始する。切断が進むうちに、ワイヤーが元の位置に戻ろうとする力が働き、ワークの切断軌跡が湾曲しようとする。一方、ワイヤガイドは、切断が進むうちに熱を持ち、熱膨張により軸方向に伸びるため、ワイヤにはワイヤガイドが軸方向に伸びる向きに力が働き、ワイヤガイドの伸びと同じ方向に向かって切断軌跡が湾曲しようとする。
本発明では、この二つの要因による湾曲を互いに逆向きに生じさせるように、ワークの傾斜を、ワイヤ列平面から離れる側がワイヤガイドの軸方向に伸びる側になるように傾斜させて切断することで、上記二つの要因による切断軌跡の湾曲が相殺されて直線的な切断を行うことができる。これにより、Ｗａｒｐ形状の良好なウェーハに切断することができる。
また、ワーク軸を本発明で設定した方向に傾斜させるだけで本発明の効果を発揮することができるため、特別な装置等は不要であり、低コストで良好な切断を行うことができる。
【００１１】
このとき、前記ワークの軸方向の傾斜角度を、予め切断したワークの切断軌跡に依って設定することが好ましい（請求項２）。
このように、予め切断したワークの切断軌跡によって、装置特性によるワイヤガイドの伸び量や伸びる方向、又は、切断軌跡の湾曲の大きさを把握することができるため、これを用いて次の切断をすることにより効果的な傾斜角度を設定することができる。
【００１２】
このとき、前記ワークの軸方向の傾斜角度を、絶対値で０．００３〜０．２度に調整することが好ましい（請求項３）。
このような傾斜角度の範囲に調整することで、より効果的に切断軌跡の湾曲を防止することができ、Ｗａｒｐ形状の良好なウェーハにすることができる。
【００１３】
このとき、前記ワークの軸方向の傾斜を、前記ワークを保持するためのワークホルダを傾斜させることによって調整するか（請求項４）、又は、前記ワークとワークホルダの間に挿入する部材の傾斜によって調整するか（請求項５）、又は、前記ワークホルダが取り付けられたワーク保持部を傾斜させることによって調整する（請求項６）ことが好ましい。
このように、上記のような方法でワークの軸方向の傾斜を調整することで、本発明の実施のために特別な装置は不要であり、容易に傾斜を調整することができるため、簡便な方法によって低コストで良好なＷａｒｐ形状のウェーハに切断することができる。
もちろん、これらの方法は組み合わせて用いてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明のワークの切断方法によれば、本発明で規定した向きにワークを傾斜させて切断することで、ワイヤガイドの軸方向の伸びによるワークの切断軌跡の湾曲と、逆向きの切断軌跡の湾曲を生じさせて、二つの要因による湾曲を相殺することでワークを直線的に切断することができる。つまり、ワークを軸方向に傾斜させて切断することで、意図的にワイヤがずれた位置から切断を開始させて、切断中にワイヤが元の位置に戻ろうとする力による切断軌跡の湾曲をワイヤガイドの軸方向の伸びる側とは反対方向に発生させる。これにより、切断軌跡の湾曲が防止された良好な切断を行うことができ、Ｗａｒｐの改善されたウェーハにすることができる。また、装置は基本的には従来のものを用いることができ、特別な装置等は不要であるため、低コストで良好な切断を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ワイヤソーでワークを切断する際に、特に、一端が伸縮可能なスラストタイプのワイヤガイドでは一方向への伸びが大きく、ワイヤ列とワークの熱膨張による相対位置の変化が大きくなるため、ワイヤによりワークに描かれる切断軌跡を湾曲させ、この切断軌跡の湾曲が、ウェーハ加工後の形状測定においてＷａｒｐとして検出される問題があった。また、このような熱起因の湾曲を冷却水を用いる等の前述の方法を用いることによりある程度は防止できても、切断されたウェーハのＷａｒｐの改善は不十分であった。
【００１６】
発明者らは、切断されたウェーハのＷａｒｐ形状について鋭意研究を重ねた結果、上述のような切断の際の熱起因の湾曲以外に、切断の際にワークがわずかでも傾斜した状態で切断されると、ワークの切断開始部において、ワイヤが円柱状ワークの表面を軸方向へ横滑りした後にワークへ切り込みを開始し、その後切断の進行に伴って、ワイヤの位置が横滑りする前の位置へ戻ることにより切断軌跡の湾曲が発生していることを見出した。
【００１７】
本発明者らは、このような知見から、ワイヤ列平面に対してワークを軸方向に傾斜させて切断することで、意図的にワイヤガイドの軸方向の伸びる側にワイヤを横滑りさせて切りこみを開始して、切断中にワイヤが元の位置に戻る前にワイヤガイドが軸方向に伸びることで、伸びたワイヤガイドによるワイヤの位置とワークの切断位置が同位置になり、切断が湾曲せずに直線的に進行するため、二つの要因による切断軌跡の湾曲を相殺することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１８】
以下、本発明のワークの切断方法について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
尚、図１は本発明のワークの切断方法の実施態様の一例として、ワイヤソー装置にワークを傾斜させて保持した状態を表す側面図（Ａ）と、その切断軌跡を表す図（Ｂ）である。
また、図６は、ワークの軸方向の傾斜による切断軌跡への影響を表す説明図である。図７は、ワイヤガイドの軸方向の伸びによるワークの切断軌跡への影響を表す説明図である。
【００１９】
まず、図４は本発明の切断方法を適用することができるワイヤソー装置の一例を示す模式図である。図５はワイヤソー装置でワークを切断する際の説明図である。
本発明の切断方法は、ワークを保持する部分以外は特別な装置等は不要であるため、ワイヤソー装置としては、基本的には従来のものを使用することができる。
【００２０】
図４に示すワイヤソー装置は、ワーク１４を切断するためのワイヤ１３、一端側が固定され、ワイヤ１３を巻回するワイヤガイド１２、ワイヤガイド１２を駆動させる駆動モータ１１、ワイヤ１３に張力を付与するための機構１５、切断されるワーク１４を保持して送り出す機構１０、切断時にスラリを供給するスラリノズル１６を有している。
また、図５に示すように、ワーク送り機構１０には、ワーク保持部１７、ワークホルダ１８が取り付けられており、切断するワーク１４とワークホルダ１８との間にはスライスベース１９が挿入されている。
【００２１】
本発明では、上記のような構造のワイヤソー装置を用いてワーク１４を切断する際に、図１（Ａ）に示すように、ワイヤ列１３によって形成される平面に対してワーク１４の軸方向を傾斜させて切断するものであって、ワーク１４の傾斜を、ワイヤ列１３平面から離れる側が、ワイヤガイド１２の軸方向に伸びる側になるように傾斜させてから切断する。
【００２２】
このようにワークを傾斜させて切断することで、ワークがワイヤに押圧されると切り込みが入る前にワイヤがずれて、ワイヤガイドのワイヤが並んでいる位置からずれた位置が切断開始位置となる。これにより、切断が進行するにつれてワイヤが元の位置に戻ろうとする力により、ワイヤがずれた位置から元の位置に向かって切断軌跡が湾曲するようになる（図６参照）。
一方、ワイヤガイドは切断が進むと熱を持ち軸方向に伸びるため、そのワイヤガイドから出ているワイヤも同じ方向に移動して、ワークの切断軌跡がワイヤガイドの伸びる側に向かって湾曲するようになる（図７参照）。
本発明では、このような二つの要因による湾曲が互いに逆方向になるように傾斜を調整しているため、二つの湾曲は相殺されて、切断が直線的に進行する。これにより、切断されるウェーハのＷａｒｐの改善を、特別な装置等を用いることなく本発明の方法で傾斜させて保持するのみで達成することができるため、低コストで良好な切断を行うことができる。
【００２３】
また、このときワークの軸方向の傾斜角度を、予め切断したワークの切断軌跡に依って設定することが好ましい。
このように、予め切断したワークの切断軌跡により、切断軌跡の湾曲している向きや、その度合いを調べることができるため、傾斜角度を容易に設定することができ、次の切断時により効率的に良好な切断を行うことができる。従って、予めダミーのワークを切断して軌跡を調べた後、製品の切断をするのが好ましい。
【００２４】
図２は、ワークの傾斜角度０．００３度に調整して、つまりワイヤ列平面とわずかに傾けてワークを保持して切断したウェーハの形状を測り、ワークの切断軌跡を表した図である。
図２に示す切断軌跡において、切断初期にウェーハ位置の目盛０の方に向かって切断軌跡が湾曲しているのがわかる。このため、ワイヤガイドの軸方向は、横軸（ウェーハ位置）の目盛０の側に向って伸びていることがわかる。
これにより、ワークの傾斜を、横軸の目盛０の側（ワイヤガイドの軸方向が伸びる側）をワイヤ列平面から離れる側になるようにさらに傾斜角度を設定することができる。
【００２５】
また、ワーク１４の軸方向の傾斜角度を、絶対値で０．００３〜０．２度に調整することが好ましい。
ワイヤガイドの伸び等を考慮すると、このような範囲で傾斜角度を調整することで、ワークの切断軌跡の湾曲をより効果的に防止することができ、より良好なＷａｒｐ形状のウェーハにすることができる。
【００２６】
また、このときワーク１４の軸方向の傾斜を、ワーク１４を保持するワークホルダ１８を傾斜させるか、又は、ワーク１４とワークホルダ１８の間に挿入する部材（例えばスライスベース１９）の傾斜によるか、又は、ワークホルダ１８が取り付けられたワーク保持部１７の角度調整機構によって、調整することが好ましい。また、より微細に調整するため、これらの方法を組み合わせて用いてもよい。
このように、特別な装置を用いること無く、簡便な方法でワークの傾斜を調整することができるため低コストで良好な切断を行うことができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２８】
（実施例１）
まず、図４に示すワイヤソー装置を用い、表１に示す切断条件で直径３００ｍｍ、軸方向の長さ３００ｍｍのシリコンインゴット（ワーク）を切断した。スラリ供給温度は切断開始から切断終了まで２３℃で一定となるように制御した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
ワークの固定は、金属製ワークホルダの上面に樹脂製スライスベースを接着して固定し、さらに樹脂製スライスベースの上にワークを接着して固定した。ワイヤソー装置へワークをセットする際は、これら接着により固定された金属製ワークホルダ、樹脂製スライスベース及びワークが一体となったものを上下反転させて、ワークホルダが上に位置し、ワークが釣り下げ保持された姿勢で、ワークホルダをワイヤソー装置のワーク保持部で固定保持した（図５参照）。
【００３１】
ワークホルダへの樹脂製スライスベース及びワークの接着に際しては、ワークプレート表面とワーク軸が平行になるように、ワークホルダ及び樹脂製スライスベースの形状精度と、ワークホルダ、樹脂製スライスベース及びワークの平行度を調整して接着を行った。
そのワークホルダに接着したワークをわずかに傾けてワイヤソー装置に固定保持して、ワイヤ列によって形成される面とワーク軸との傾斜角度を測定した結果はワイヤガイドの軸方向に伸びる側がワイヤ列平面から離れる側に０．００３度（１１秒）傾いていた。
【００３２】
この状態で切断したワークの、切断後のウェーハ全体のＷａｒｐの平均値は７．４μｍであった。Ｗａｒｐ測定データからワーク送り方向断面のＷａｒｐ形状を１枚目、５枚目、１０枚目…と５枚目以降は５枚おきに抜き出したものを図２に示す。切断初期の切断軌跡の湾曲が比較的抑えられていることが分かる。
実施例１では、ワイヤ列によって形成される面に対して、ワーク軸を比較的平行に近くしたことにより、切断開始部でワイヤの横滑りが発生することがなくなり、ワイヤのずれ起因の切断軌跡の湾曲によるＷａｒｐ悪化は抑制されていたが、依然ワイヤガイド軸方向の伸びによる切断軌跡の湾曲がみられていた。
【００３３】
（実施例２）
上記実施例１に使用したワイヤソー装置では、図２に示す切断軌跡より、ワイヤガイドの軸方向の伸びは、ワイヤガイドの一方の端面（図２の横軸目盛２８０側）を基準位置として、もう一方の端面の方向（図２の横軸目盛０側）に向かって発生していることがわかる。
【００３４】
そこで、ワイヤガイド軸方向の伸びにより形成される切断軌跡の湾曲を、ワイヤの横滑りによる切断軌跡の湾曲で効果的に相殺できるように、ワーク軸の傾斜を、ワイヤ列平面から離れる側がワイヤガイドの軸方向の伸びる側になるように、０．１度傾斜させて、図１（Ａ）に表わされるようにワークを保持した。傾斜角度以外の条件は実施例１と同様として、直径３００ｍｍ、軸方向の長さ３００ｍｍのシリコンインゴットを切断した。ワーク軸の傾斜はワークホルダの厚さを長手方向に傾斜させることにより調整した。
【００３５】
この状態で切断したワークの、切断後のウェーハのＷａｒｐ測定データからワーク送り方向断面のＷａｒｐ形状を、１枚目、５枚目、１０枚目…と５枚目以降は５枚おきに抜き出したものを図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）に示すように、特に切断初期での切断軌跡の湾曲がほとんど無く、ウェーハ全体のＷａｒｐの平均値は、実施例１でわずかに傾斜させて切断したものよりも改善して６．３μｍとなった。
なお、単結晶シリコンウェーハでは、品質項目としてウェーハの面方位の規格があるため、本発明のようにワーク軸を意図的に傾斜させて切断を行った場合には、切断されたウェーハの面方位がワーク軸を傾斜させた分だけずれることが懸念されるが、これについては、ワーク軸を傾斜させる分だけワークの方位を事前にずらしておくことで影響を排除することが可能である。
【００３６】
（比較例）
図３（Ａ）に示すように、ワイヤ列によって形成される面に対して、ワーク軸を０．０５度（３分）実施例１、２とは逆の向きに傾斜している以外は、実施例１、２と同様の条件で直径３００ｍｍ、軸方向の長さ３００ｍｍのシリコンインゴットを切断した。ワーク軸の傾斜角度は、ワークホルダとワークの傾斜角度を調整せずに接着した場合の接着後の傾斜角度を複数回調査し、最大値を採用した。
【００３７】
上記の傾斜状態で切断したワークの、切断後のウェーハ全体のＷａｒｐの平均値は９．２μｍだった。Ｗａｒｐ測定データからワーク送り方向断面のＷａｒｐ形状を１枚目、５枚目、１０枚目…と５枚目以降は５枚おきに抜き出したものを図３（Ｂ）に示す。
ワークの傾斜により切断開始部でのワイヤの横滑りが発生して、ワイヤガイドの軸方向の伸びによる湾曲と同じ方向に湾曲が生じたため、ワークの切断軌跡が大きく湾曲し、Ｗａｒｐの悪化を引き起こしている。
【００３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例におけるワークの切断の際の切断前のワークの状態を示す側面図（Ａ）と、その切断軌跡を表わす図（Ｂ）である。
【図２】ワークの軸方向とワイヤ列平面をわずかに傾けた状態でワークを切断した際の切断軌跡を表す図である。
【図３】比較例におけるワークの切断の際の切断前のワークの状態を示す状態図（Ａ）と、その切断軌跡を表わす図（Ｂ）である。
【図４】本発明のワークの切断方法に用いることができるワイヤソー装置の模式図である。
【図５】本発明のワークの切断方法に用いることができるワイヤソー装置でワークを切断する際の説明図である。
【図６】ワークの軸方向の傾斜による切断軌跡への影響を表す説明図である。
【図７】ワイヤガイドの軸方向の伸びによるワークの切断軌跡への影響を表す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ワーク送り機構、  １１…駆動モータ、
１２…ワイヤガイド（溝付きローラ）、  １３…ワイヤ、
１４…ワーク、  １５…張力付与機構、  １６…スラリノズル、
１７…ワーク保持部、  １８…ワークホルダ、  １９…スライスベース。
【図１】
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【図２】
2010005773.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010005773.tif 000008
【図６】
2010005773.tif 000009
【図７】
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