(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のピッチで平行な多数の固定砥粒付きのワイヤに冷却液を供給しながら、走行する多数のワイヤにワークを接触させ、ワークを多数の薄いウェーハとして切断するマルチワイヤソーにおいて、切断の開始時に、冷却液を供給しないまま、ワイヤを低速度で走行させて、ワイヤをワークの切断開始位置に食い込ませ、ワークの切断開始位置に切り込みを形成した後に、冷却液の供給を開始すると共にワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度としてワークの切断を継続する、ことを特徴とする薄ウェーハ加工方法。
【請求項２】
角状のワークを切断域のワイヤに対して１〜３度傾けた状態で、ワークの切断開始位置にワイヤを点接触させる、ことを特徴とする請求項１記載の薄ウェーハ加工方法。
【請求項３】
ワークの切り込み開始端に案内部材をワークの一部として一体的に固着しておき、切断の開始時に、ワイヤと案内部材とを点接触させ、冷却液を供給しないまま、ワイヤを低速度で走行させて、ワイヤを案内部材に食い込ませ、案内部材の切断開始位置に切り込みを形成した後に、冷却液を供給を開始すると共にワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度として案内部材に続いてワークの切断を継続する、ことを特徴とする請求項１記載の薄ウェーハ加工方法。
【請求項４】
案内部材の硬度をワークの硬度よりも小さい材質とする、ことを特徴とする請求項３記載の薄ウェーハ加工方法。
【請求項５】
多数のワイヤの切断作用域をミストで満たした加工室内に置き、少なくとも切断の開始時に、加工室内のミストによってワイヤの冷却や潤滑を行う、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の薄ウェーハ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチワイヤソーにおいて、ワークを多数の薄いウェーハとして切断加工する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチワイヤソーは、シリコンインゴットやシリコンブロックなどのワークを走行状態の平行な多数のワイヤに接触させ、ワークを多数の薄いウェーハとして切断するときに用いられる。切断の工程において、多数のワイヤに冷却液（クーラント）またはスラリなどの加工液が供給される。
【０００３】
ワイヤは、複数のメインローラ間に多重に巻き掛けられ、ワークに向き合う切断域で平行となっている。切断域でのワイヤの間隔は、多溝付きのメインローラの溝ピッチによって規制されているため、切断後のウェーハの厚さは、メインローラの溝ピッチとワイヤ径とによって決定される。
【０００４】
太陽電池などのウェーハ切断工程では、薄厚化が進んでおり、薄厚化が進むにつれて、ワイヤどうしの間隔が狭くなっている。切断加工の際に、冷却液や加工液が切断域のワイヤに部分的に付着すると、ワイヤは、冷却液や加工液の表面張力によって部分的に寄り合うため、その寄り合う部分のワイヤの間隔は、規定の間隔よりも部分的に狭まったり、拡がったりする。このようなワイヤ寄りの現象は、ワイヤの切断域、特に、メインローラ間の中間位置で現れやすい。
【０００５】
上記のワイヤ寄りは、冷却液などの加工液の粘性にもよるが、一般にワイヤピッチ０．５ｍｍ以下で現れはじめ、特に０．３ｍｍ以下で起きやすい。このようなワイヤ寄りが起きたままワークに切り込みが開始されると、切断初期に、ワークに不揃いの切り込み溝が形成され、ワイヤは、不揃いの切り込み溝に倣って、切断を続行することになる。したがって、ウェーハの厚みにばらつきが発生し、切断加工後の製品に不揃いが起きる。
【０００６】
一方、特許文献１は、ワイヤソーにおいて、走行状態の多数のワイヤに被削材（ワーク）を接触させて、ワークを多数の薄いウェーハとして切断する過程で、切り始めにワイヤの横振れを防止するために、被削材（ワーク）にガイド板を仮固定しておき、切り始めにガイド板を切り込んで多数のワイヤのピッチを安定させ、安定後に被削材（ワーク）を切り込んで行く、ことを開示している。その技術は、冷却液などの加工液と直接関係ないため加工液の表面張力に起因するワイヤ寄りの解決手段となり得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３０１６８８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、マルチワイヤソー、特に、固定砥粒付きのワイヤを用いたマルチワイヤソーにおいて、多数のワイヤに部分的に付着した冷却液の表面張力に起因するワイヤ寄りを未然に防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題の下に、本発明の薄ウェーハ加工方法は、所定のピッチで平行な多数の固定砥粒付きのワイヤに冷却液を供給しながら、走行する多数のワイヤにワークを接触させ、ワークを多数の薄いウェーハとして切断するマルチワイヤソーにおいて、切断の開始時に、冷却液を供給しないまま、ワイヤを低速度で走行させて、ワイヤをワークに食い込ませ、ワークの切断開始位置に切り込みを形成した後に、冷却液の供給を開始すると共にワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度としてワークの切断を継続している（請求項１）。
【００１０】
また、本発明の薄ウェーハ加工方法は、角状のワークを切断域のワイヤに対して１〜３度傾けた状態で、ワークの切断開始位置にワイヤを点接触させている（請求項２）。
【００１１】
本発明の薄ウェーハ加工方法は、ワークの切り込み開始端に案内部材をワークの一部として一体的に固着しておき、切断の開始時に、ワイヤと案内部材とを点接触させ、冷却液を供給しないまま、ワイヤを低速度で走行させて、ワイヤを案内部材に食い込ませ、案内部材の切断開始位置に切り込みを形成した後に、冷却液を供給を開始すると共にワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度として案内部材に続いてワークの切断を継続している（請求項３）。
【００１２】
さらに、本発明の薄ウェーハ加工方法において、案内部材の硬度は、ワークの硬度と等しくてもよいが、好ましくはワークの硬度よりも小さい材質とする（請求項４）。
【００１３】
また、本発明の薄ウェーハ加工方法は、多数のワイヤの切断作用域をミストで満たした加工室内に置き、少なくとも切断の開始時に、加工室内のミストによってワイヤの冷却や潤滑を行っている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の薄ウェーハ加工方法によると、切断の開始時に、冷却液が供給されないから、ワイヤ寄りの現象が起きず、また初期にワイヤが低速度で走行するから、ワークやワイヤへの発熱の影響を小さくできるとともに、ワイヤがワークに振れ方向の力を受けないため、ワークは互いに規定のピッチのままワークに食い込み、安定した等ピッチの切り込みを形成する。よって、加工初期にワイヤピッチにずれが発生せず、薄ウェーハの厚みの加工精度が向上する（請求項１）。
【００１５】
角状のワークが１〜３度傾けた状態で、ワイヤがワークの切断開始位置に点接触していると、切断の開始時に、ワイヤがワークに対して速やかに食い込み、切断の開始時に、冷却液が供給されないことによるワークやワイヤへの発熱の影響をより小さくできる（請求項２）。
【００１６】
ワークの切り込み端に案内部材がワークの一部として一体的に固着されており、ワイヤが案内部材に対して点接触していると、切断の開始時に、ワイヤが案内部材に対して速やかに食い込み、切断の開始時に、冷却液が供給されないことによるワークやワイヤへの発熱の影響をほぼ無くすることができる（請求項３）。
【００１７】
案内部材の硬度がワークの硬度よりも小さい材質であれば、より一層ワイヤが案内部材に対して速やかに食い込み、切断能率がよくなり、ワイヤの磨耗も少なくできる（請求項４）。
【００１８】
多数のワイヤの切断作用域がミストで満たした加工室内に置かれておれば、少なくとも切断の開始時に、ワイヤが加工室内のミストに触れて冷却され、また切断面もミストによって潤滑されるため、滑らかな切削性が確保できる（請求項５）。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の薄ウェーハ加工方法の第１の実施形態において、ワークの加工時のマルチワイヤソーの要部の側面図である。
【図２】本発明の薄ウェーハ加工方法の第２の実施形態において、ワークの加工時のマルチワイヤソーの要部の側面図である。
【図３】本発明の薄ウェーハ加工方法の第３の実施形態において、ワークの切り込み開始前のマルチワイヤソーの要部の側面図である。
【図４】本発明の薄ウェーハ加工方法の第３の実施形態において、ワークの切り込み続行時のマルチワイヤソーの要部の側面図である。
【図５】本発明の薄ウェーハ加工方法の第４の実施形態において、ワークの切り込み開始時のマルチワイヤソーの要部の側面図である。
【図６】メインローラの溝とワイヤとの関係の一部の断面図である。
【図７】ワークの加工軌跡の正面図であり、Ａは本発明による加工軌跡、Ｂは従来の技術による加工軌跡である。
【図８】ワークの一部として用いられる案内部材の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の薄ウェーハ加工方法の第１の実施形態を示している。図１において、マルチワイヤソー１は、一例として３本の平行な溝付きのメインローラ２の外周に、多重に巻き掛けられた固定砥粒付きのワイヤ３を走行させ、ワイヤ３の切断域に円柱、角柱またはその他の形状のシリコンインゴットやシリコンブロックなどのワーク４を押し当てることによって、各ワイヤ３の位置でワーク４を切り込んで行く。なお、ワーク４は、ベースプレート６に保持され、加工時に加工送り方向に移動する。
【００２１】
図６に示すように、メインローラ２は、外周面にＶ字形で環状の多数の溝２ａを形成しており、多数の溝２ａのピッチＰは、ワイヤ３の所定の間隔、すなわちワーク４の切断加工後のウェーハ５の厚みｔに対応するように設定される。
【００２２】
ワイヤ３は、ワーク４に向き合う切断域、すなわち上側域で２本のメインローラ２の対応する溝２ａに納まって平行な状態となって、メインローラ２の軸の中心線に対して直交しているが、ワーク４に向き合わない非切断域、すなわち左下側域または右下側域で一方のメインローラ２の溝２ａから他方のメインローラ２の溝２ａへと１ピッチ分だけ変位した状態として巻き掛けられている。
【００２３】
第１の実施形態の薄ウェーハ加工方法は、切断の開始時に、ワイヤ３に対してワーク４の切断開始位置の面を線接触させ、ノズル８から冷却液７を供給しないまま、ワイヤ３を低速度で走行させ、ワイヤ３をワーク４に食い込ませて、ワーク４の切断開始位置に切り込みを形成した後に、定常加工に移行し、ワイヤ３の上方に設けられている１または２以上のノズル８からクーラントなどの冷却液７の供給を開始すると共に、ワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度としてワーク４の切断を継続する。定常加工時に、マルチワイヤソー１は、冷却液７を供給しながら、ワイヤ３の切断域にワーク４を接触させることによって、ワーク４を薄く一定の厚みｔで切断し、図７のＡのように、多数の薄いウェーハ５として加工する。
【００２４】
切断の開始時に、冷却液７が供給されていないため、ワイヤ３の間で冷却液７の表面張力によるワイヤ寄りの現象は起きず、各ワイヤ３は、ワーク４に等間隔のもとに食い込み、安定な加工軌跡を形成する。このため、切断後のウェーハ５の厚みｔは、図７のＡのように、ワーク４の切断開始時点から、所定の寸法となる。このようにして、各ウェーハ５の厚みｔの加工精度が向上する。これによって、一層薄い加工が可能となる。
【００２５】
これに対して、切断の開始時に、冷却液７が供給され、隣り合うワイヤ３間でその表面張力によって部分的にワイヤ寄りが起きると、多数のワイヤ３は、ワイヤ寄りを起こしたままワーク４の切断を開始し、その後もワイヤ寄り状態のワイヤ間隔を維持する傾向にあるため、切断後のウェーハ５の厚みｔは、図７のＢのように、一定の寸法とならなず、不揃いとなる。
【００２６】
上記のように、切断の開始時に、冷却液７が供給されないから、ワイヤ寄りの現象は起きず、また初期にワイヤ３が低速度で走行するから、ワイヤ３やワーク４への発熱は小さく抑えられる。ワイヤ３は、振れ方向の力を受けないまま互いに規定のピッチＰを維持しながらワーク４に食い込み、安定した等ピッチＰの切り込みを形成する。よって、加工初期にワイヤ３のピッチＰにずれが発生せず、ウェーハ５の厚みｔの加工精度が向上する。
【００２７】
図２は、本発明の薄ウェーハ加工方法の第２の実施形態を示している。図２において、角状のワーク４は、角状例えば四角柱であり、ワイヤ３の切断域に対して１〜３度傾けた状態で、ベースプレート６に保持されている。このため、ワイヤ３にもっとも近いワーク４の位置（図２の右下角部）が切断開始位置となる。
【００２８】
この第２の実施形態でも、本発明の薄ウェーハ加工方法は、切断の開始時に、ワイヤ３に対してワーク４の切断開始位置（図２の右下角部）を点接触させ、第１の実施形態と同様に、ノズル８から冷却液７を供給しないまま、ワイヤ３を低速度で走行させ、ワイヤ３をワーク４に食い込ませ、ワーク４の切断開始位置に切り込みを形成した後に、定常加工に移行し、ワイヤ３の上方に設けられている１または２以上のノズル８からクーラントなどの冷却液７の供給を開始すると共に、ワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度として、ワーク４の切断を継続する。
【００２９】
第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の作用効果が得られるが、特に、角状のワークが１〜３度傾けた状態に設定され、ワイヤ３がワーク４の切断開始位置に点接触するため、切断の開始時に、ワイヤ３がワーク４の切断開始位置に対して速やかに食い込み、切断の開始時に、冷却液７が供給されないことによるワーク４やワイヤ３への発熱の影響をより小さくできる。
【００３０】
次に、図３および図４は、本発明の薄ウェーハ加工方法の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態において、ワーク４は、ワイヤ３と向き合う切り込み開始端、すなわちワーク４の下側でワイヤ３に直交する方向に長い案内部材４ａをワーク４の一部として有している。案内部材４ａは、切断の開始時に、ワーク４に代わってワイヤ３に最初に当接する部分であり、ワーク４の硬度と等しい同質のシリコンでもよいが、好ましくはワーク４の硬度よりも小さい硬度の材質、例えば樹脂、カーボン、接着剤により構成されている。
【００３１】
例えばシリコンまたは樹脂などの材料製の案内部材４ａは、適当な接着剤によりワーク４に予め固着され、切断の終了後に分離処理により各ウェーハ５から取り外される。また、案内部材４ａとしての接着剤は、ワーク４に所定の厚みの塗膜により形成され、切断の終了後に分離処理により各ウェーハ５から引き剥がされる。
【００３２】
案内部材４ａの断面形状、すなわちメインローラ２の軸に直交する面での断面形状は、図３および図４に示すように、台形とするか、または図８に例示するように、切り込み易さや放熱効率の観点から、直角三角形、正三角形、凹または凸形状、長方形の２部材、かまぼこ形状もしくは２山形状、あるいはこれらの形状の組み合わせとするが、多数のワイヤ３に対して下端で面接触する形状でもよいが、案内部材４ａに対する多数のワイヤ３の食い込み具合を考慮するならば、好ましくは下端で多数のワイヤ３に点接触する形状、三角形、２山形状、あるいは図３および図４のように、下端に鋭角を有する断面形状とする。なお、接着剤の塗膜は、通常、塗布によって平坦な膜となるが、塗膜を中高に盛り上げることによって半円柱形状あるいは点接触する三角形に近い形状とすることもできる。
【００３３】
図３のように、本発明の薄ウェーハ加工方法は、切断の開始時に、ワイヤ３に対して案内部材４ａの鋭角部分を軽く点接触させ、ノズル８から冷却液７を供給しないまま、ワイヤ３を低速度で走行させて、ワイヤ３を案内部材４ａの鋭角部分に食い込ませ、その後に、図４のように、定常加工に移行し、ワイヤ３の上方に設けられている１または２以上のノズル８からクーラントなどの冷却液７の供給を開始すると共に、ワイヤ速度を上昇させ、定常時の速度として、案内部材４ａに続いてワーク４の切断を継続する。この定常加工時に、マルチワイヤソー１は、冷却液７を供給しながら、ワイヤ３の切断域にワーク４を接触させることによって、ワーク４を薄く一定の厚みｔで切断し、多数の薄いウェーハ５として加工する。
【００３４】
切断の開始時に、冷却液７が供給されていないため、ワイヤ３の間で表面張力によるワイヤ寄りの現象は起きず、各ワイヤ３は、案内部材４ａに等間隔のもとに食い込み、安定な加工軌跡を形成する。このため、切断後のウェーハ５の厚みｔは、図７のＡのように、ワーク４の切断開始時点から、所定の寸法となる。このようにして、各ウェーハ５の厚みｔの加工精度が向上する。これによって、一層薄い加工が可能となる。
【００３５】
これに対して、切断の開始時に、冷却液７が供給され、隣り合うワイヤ３間でその表面張力によって部分的にワイヤ寄りが起きると、多数のワイヤ３は、ワイヤ寄りを起こしたまま案内部材４ａの切断を開始し、その後も、ワイヤ寄り状態のワイヤ間隔を維持して、ワーク４の切断を継続するため、切断後のウェーハ５の厚みｔは、図７のＢのように、一定の寸法とならなくなる。
【００３６】
上記のように、本発明では、切断の開始時に、冷却液７が供給されないから、ワイヤ寄りの現象が起きず、また初期にワイヤ３が低速度で走行するから、ワイヤ３やワーク４への発熱は小さく抑えられる。また各ワイヤ３は、振れ方向の力を受けないまま案内部材４ａに食い込み、互いに規定のピッチＰを維持しながらワーク４を切り込み、安定した等ピッチＰの切り込みを形成する。よって、加工初期にワイヤ３のピッチＰにずれが発生せず、ウェーハ５の厚みｔの加工精度が向上する。
【００３７】
特に、案内部材４ａがワイヤ３に対して点接触していると、切断の開始時に、ワイヤ３が案内部材４ａに対して速やかに食い込み、切断の開始時に、冷却液７が供給されないことによるワーク４やワイヤ３への発熱の影響をほぼ無くすることができる。
【００３８】
案内部材４ａの硬度は、前記のように、ワーク４の硬度と等しくてもよいが、好ましくはワーク４の硬度よりも小さい材質とする。案内部材４ａの硬度がワーク４の硬度よりも小さい材質であれば、より一層ワイヤ３が案内部材４ａに対して速やかに食い込み、切断能率がよくなり、ワイヤ３の磨耗も少なくできる。
【００３９】
さらに、図５は、本発明の薄ウェーハ加工方法の第４の実施形態を示している。この第４の実施形態において、本発明の薄ウェーハ加工方法は、多数のワイヤ３の切断作用域を水蒸気その他の溶液のミスト１０で満たした加工室９内に置かれ、少なくとも切断の開始時に、加工室９のミスト１０によってワイヤ３の冷却や潤滑を行う。
【００４０】
多数のワイヤ３の切断作用域がミスト１０で満たした加工室９に置かれておれば、少なくとも切断の開始時に、ミスト１０によってワイヤ３が冷却され、また切断面もミスト１０によって潤滑されるため、滑らかな切削性が確保でき、有利となる。ミスト１０で満たした加工室９は、透明な板によって透視できるように構成され、必要に応じて、ワーク４の定常加工の過程でも継続して利用することもできる。
【００４１】
この第４の実施形態は、前記の第２の実施形態および第３の実施形態においても適用できる。なお、冷却液７やミスト１０には、必要に応じて、潤滑液や切削剤、その他の特殊な機能液を混合することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明のマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、シリコンインゴットやシリコンブロックに限らず、その他のワーク４を薄く切断するときにも利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  マルチワイヤソー
２  メインローラ
２ａ  溝
３  ワイヤ
４  ワーク
４ａ  案内部材
５  ウェーハ
６  ベースプレート
７  冷却液
８  ノズル
９  加工室
１０  ミスト
ｔ  厚み
Ｐ  ピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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