(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥液を供給しながらワイヤ列を往復動させることにより、円柱状のインゴットをその軸線に対して略垂直に切断するワイヤソーにおいて、
上記インゴットの切断面内で、そのインゴットの中心を含む直線上の点を支点として、上記インゴットおよび上記ワイヤ列を相対的に揺動させる揺動手段と、
上記ワイヤ列と上記インゴットとの接触長に応じて、上記インゴットおよびワイヤ列間の揺動角を、その切断位置を楕円長軸とし、その揺動角を楕円短軸とした半楕円形曲線に沿って変化するように、制御する揺動角制御手段とを有するワイヤソー。
【請求項２】
砥液をインゴットの切断部付近に供給しながら、インゴットの軸線と略垂直な切断面内でワイヤ列を往復動させるとともに、この切断面内で、そのインゴットの中心を含む直線上の点を支点として、ワイヤ列およびインゴットを相対的に揺動させることにより、上記インゴットを多数枚のウェーハに切断するインゴット切断方法であって、
上記ワイヤ列と上記インゴットとの接触長に応じて、上記ワイヤ列の揺動角を、その切断位置を楕円長軸とし、その揺動角を楕円短軸とした半楕円形曲線に沿って変化するように、制御するインゴット切断方法。
【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およびインゴット切断方法、詳しくは切断されたウェーハの面内厚さむらを低減することができるワイヤソーおよびそワイヤソーを用いたインゴット切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤソーは、ラッピングオイルに遊離砥粒を混入したスラリー状の砥液を、走行するワイヤ列に供給しながら、この走行するワイヤ列をワークである単結晶シリコン棒などのインゴットに相対的に押し付けて、上記砥粒の研削作用によりインゴットを切断する装置である。
従来のワイヤソーを用いてインゴットを切断する際、インゴットの切断開始前の待機時から、ワイヤ列を往復動させているとともに、ワイヤ列を設定された揺動角で大きく揺動させている。この揺動はインゴット切断面の中心を支点として行い、スラリーをインゴットの中心部位に多く供給するものである。その後、ワイヤ列にインゴットを近接させて行き、インゴットを切断する。このとき、ワイヤ列の揺動角度は、インゴット切断の切断長の全長にわたり一定である（例えば図３のラインｃ参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のワイヤソーによる切断方法によっては、以下の課題が生じていた。すなわち、ワイヤ列の揺動角度が、インゴット切断の切断開始から切断終了までの全期間にわたって一定である。このため、例えばワイヤ列とインゴットとの接触長が短い切断開始部分や切断終了部分を切断するときであっても、ワイヤ列は、この接触長が長いインゴットの中央部分の切断時と同じように、大きな揺動角で揺動を行う。
この結果、切断開始部、切断終了部ではスラリーの供給が過多となって、過剰に切断される。すなわち、インゴットの切断溝の溝幅が大きくなり、得られたウェーハの切断方向での両端側部分が、中央部に比較して薄くなるという傾向があった。つまり、切断されたウェーハにおける面内厚さむらが増大していた。
【０００４】
そこで、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ウェーハが、インゴットの切断開始部分や切断終了部分において薄くなるのは、揺動によりスラリーの供給過多に原因があることを知見し、この発明を完成させた。
【０００５】
【発明の目的】
すなわち、この発明は、切断されたウェーハの面内厚さむらを低減できるワイヤソーおよびインゴット切断方法を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、砥液を供給しながらワイヤ列を往復動させることにより、円柱状のインゴットをその軸線に対して略垂直に切断するワイヤソーにおいて、上記インゴットの切断面内で、そのインゴットの中心を含む直線上の点を支点として、上記インゴットおよび上記ワイヤ列を相対的に揺動させる揺動手段と、上記ワイヤ列と上記インゴットとの接触長に応じて、上記インゴットおよびワイヤ列間の揺動角を、その切断位置を楕円長軸とし、その揺動角を楕円短軸とした半楕円形曲線に沿って変化するように、制御する揺動角制御手段とを有するワイヤソーである。
【０００７】
なお、この発明が適用されるワイヤソーには品種の限定がなく、例えばインゴットをワイヤ列に押接して切断するタイプでも、反対にワイヤ列をインゴットに押接して切断するタイプでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴットを押接するものでも、ワイヤ列の下部に押接するものでもよい。ただし、後者のワイヤ列の下部に押接するタイプの方が、ワイヤ列の上面に砥液を乗せて、良好にウェーハの切断溝内へ持ち込める。
砥液の供給部位は、このようにインゴット近くのワイヤ列上としてもよく、またインゴットに直接に供給してもよい。
【０００８】
また、砥液の供給は、切断進行状態に合わせて、自動的に砥液供給量を調整するものでも、手動で砥液供給量を調整するものでもよい。
揺動手段によるワイヤ列の揺動角度は、１°〜４°、特に１．０°〜１．５°が好ましい。１°未満では、インゴットの中心部側への砥粒の入り込みが不足して切断速度がそれほど向上しない。また、４°を超えると、切断されたウェーハの中心部の厚さが薄くなってその平坦度が悪くなる。なお、ここでいう揺動とは、インゴットの軸線に直交する面内であって、しかもインゴットの中心を通るライン上の点を中心に揺動することをいう。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、砥液をインゴットの切断部付近に供給しながら、インゴットの軸線と略垂直な切断面内でワイヤ列を往復動させるとともに、この切断面内で、そのインゴットの中心を含む直線上の点を支点として、ワイヤ列およびインゴットを相対的に揺動させることにより、上記インゴットを多数枚のウェーハに切断するインゴット切断方法であって、上記ワイヤ列と上記インゴットとの接触長に応じて、上記ワイヤ列の揺動角を、その切断位置を楕円長軸とし、その揺動角を楕円短軸とした半楕円形曲線に沿って変化するように、制御するインゴット切断方法である。
【００１０】
【作用】
請求項１〜請求項２に記載のワイヤソーおよびインゴット切断方法においては、砥液をインゴットの切断部付近に供給しながら、ワイヤ列を往復動させ、しかも所定の揺動角で揺動させることにより、インゴットを切断して行く。
これにより、通常は、砥液が切断溝に入り込み易いために、インゴットの切断溝の溝幅が大きくなりがちになるインゴットの切断開始部分や切断終了部分であっても、比較的横振れせず、安定的にワイヤ列を切り込める。これにより、切断されたウェーハにおける面内厚さむらを低減できる。
なお、切断終了部分の揺動を小さくしたり、停止したりすれば、その分だけウェーハを支持するカーボンベッドの切り込み量が小さくなる。これにより、比較的薄いカーボンベッドを使用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。まず、この発明の第１の実施例に係るワイヤソーおよびそのインゴット切断方法を説明する。
図１はこの発明の第１の実施例に係るワイヤソーを示す模式図である。図２（ａ）はインゴットの切断開始部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。図２（ｂ）はインゴットの切断中央部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。図２（ｃ）はインゴットの切断終了部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。図３は、インゴットの切断位置とワイヤ列の揺動角度との関係を示すグラフである。
【００１４】
図１において、１０はワイヤソーであり、このワイヤソー１０は、砥液ａを多数本のワイヤからなるワイヤ列１１へ供給する砥液供給手段１２と、ワイヤ列１１を往復動させる往復動手段１３と、ワイヤ列１１を揺動させる揺動手段１４と、これらの動作などを制御する制御部１５と、を備えている。
砥液供給手段１２は、内蔵するスラリーポンプにより圧送された砥液ａを、一対の砥液ノズル１６を介してワイヤ列１１上に吐出し、この上に乗せる。
往復動手段１３は、主に、駆動部となるワイヤ供給回収用モータ１７と、第１のワイヤリール１８と、第２のワイヤリール１９と、それぞれ外周面に多数条のワイヤ溝が刻設された２本の溝ローラ２０と、大小のウエイト２１、２２とを有している。
【００１５】
第１、第２のワイヤリール１８、１９と２本の溝ローラ２０は、この図１に示すように、多数個のガイドローラを介して、長尺なワイヤ列１１により連結されている。
ワイヤ供給回収用モータ１７の出力軸には、駆動用リール２３が固着されている。ワイヤ供給回収用モータ１７により駆動用リール２３を右または左へ回転すると、動力伝達ベルト２４を介して、第１、第２のワイヤリール１８、１９が回転することにより、ワイヤ列１１が導出されたり、巻き取られたりする。
【００１６】
揺動手段１４は、一対の溝ローラ２０の端部が軸着されて、外周部にプーリが形成された揺動円板２５と、駆動部となる揺動用モータ２６と、を有している。揺動用モータ２６によりその出力軸に固着された駆動用プーリ２７を回転すると、タイミングベルト２８を介して、その回転力が揺動円板２５へ伝達され、これにより揺動円板２５が右または左へ所定角度だけ揺動する。揺動円板２５は、その中心軸を中心として円板表面を含む平面内で図１にて時計回り方向または反時計回り方向に所定角度範囲で揺動する。このときの揺動角は、制御部１５の揺動角調整により制御される。
【００１７】
制御部１５は、主に、砥液供給手段１２のワイヤ列１１への供給量と、往復動手段１３によるワイヤ列１１の往復速度と、揺動手段１４によるワイヤ列１１の揺動角度とを制御する。しかも、制御部１５には、ワイヤ列１１とインゴット２９との接触長に応じて、ワイヤ列１１の揺動角αを制御する揺動角制御手段１５ａを有している。ここでは、インゴット２９として、ＣＺ法により引き上げられた直径２００ｍｍの単結晶シリコンのブロックが使用されている。
【００１８】
揺動角制御手段１５ａによる揺動角αの制御とは、具体的にいうと、ワイヤ列とインゴットとの接触長が長くなるにつれて揺動角を徐々に大きくし、この反対に、接触長が短くなるにつれて揺動角を徐々に小さくすることである（図２（ａ）〜（ｃ）、図３のラインａ参照）。
断面円形のインゴット２９の場合、直線状であるワイヤ列１１との接触長が短くなるのは、インゴット２９の切断開始部分と切断終了部分になる。
なお、図１、２において、３０はインゴット２９を固定するためのカーボンベッドである。
【００１９】
次に、この発明の第１の実施例に係るワイヤソー１０を用いたインゴット切断方法を説明する。
図１に示すように、ワイヤ供給回収用モータ１７により第１、第２のワイヤリール１８、１９を回転することで、両リール１８、１９からワイヤ列１１が導出されたり、巻き取られたりする。これにより、ワイヤ列１１が１／３０分間毎に３００〜１０００ｍ／分の速度で右または左へ走行する。
【００２０】
このワイヤ列１１の往復動時には、１／１５分間毎に制御部１５から揺動方向切換指令がでて、揺動手段１４によりワイヤ列１１の揺動方向が切り換えられる。すなわち、揺動用モータ２６により揺動円板２５をそれまでとは反対方向へ所定の揺動角α（図２（ａ）〜（ｃ）の揺動角α１〜α３）だけ回動させ、対向配置された一対の溝ローラ２０を、同角度だけ反対方向へ回動させる。
インゴット２９は、砥液供給手段１２からワイヤ列１１上に砥液ａが供給された状態で、走行中のワイヤ列１１に当接されて徐々に切断される。以下、図２、図３を参照して、インゴット２９の切断状況をさらに詳細に説明する。
【００２１】
インゴット２９の切断時においては、前述したように制御部１５の揺動角制御手段１５ａにより、ワイヤ列１１とインゴット２９との接触長に応じて、ワイヤ列１１の揺動角αが制御される。
具体的には、図３の半楕円形のラインａに示すように、ワイヤ列１１がインゴット２９に接触する、インゴット２９の切断開始部分からインゴット２９の中央部分にかけて、ワイヤ列１１とインゴット２９との接触長が長くなるにつれて揺動角を徐々に大きくする。これとは反対に、インゴット２９の中央部分からインゴット２９の切断終了部分にかけて、ワイヤ列１１とインゴット２９との接触長が短くなるにつれて揺動角を徐々に小さくする。
【００２２】
この状況を、図２（ａ）〜（ｃ）に示す。図２（ａ）はワイヤ列１１の揺動角がα１と小さなインゴット２９の切断開始部分の切断作業状況であり、図２（ｂ）はワイヤ列１１の揺動角がα２と大きな同中央部分の切断作業状況であり、図２（ｃ）はワイヤ列１１の揺動角がα３と小さなインゴット２９の切断終了部分の切断作業状況である。
これにより、通常は砥液が入り込み易くて、インゴット２９の切断溝の溝幅が大きくなりがちになるインゴット２９の切断開始部分や切断終了部分であっても、比較的横振れせず、安定的にワイヤ列１１を切り込めるので、切断されたウェーハにおける面内厚さむらを低減できて、良質のウェーハが得られる。
【００２３】
次に、図１、図３、図４に基づいて、この発明の参考例に係るワイヤソーおよびインゴット切断方法を説明する。
図４（ａ）はこの発明の参考例に係るに係るワイヤソーにおけるインゴットの切断開始部分の切断状態を示す要部拡大断面図、図４（ｂ）はインゴットの切断中央部分の切断状態を示す要部拡大断面図、図４（ｃ）はインゴットの切断終了部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
図１に示すように、１０′は参考例に係るに係るワイヤソーであり、ワイヤソー１０′は、制御部１５内に、インゴット２９の切断開始部分および切断終了部分の切断時に、ワイヤ列１１の揺動を停止する揺動停止手段１５ｂを有している。なお、第１の実施例の揺動角制御手段１５ａは削除される。
【００２４】
ワイヤソー１０′の使用にあっては、インゴット２９の切断開始部分を切断する際には、図３のラインｂに示すように、この直径２００ｍｍのインゴット２９おいて、切断開始部分（切断開始端から２５ｍｍの間）ではワイヤ列１１の揺動を停止し、その後、切断終了部分（切断終了端から２５ｍｍの間）に達するまでの切断中央部分の２５〜１７５ｍｍ間では、揺動手段１４によりワイヤ列１１を角度１°だけ揺動させ、それから切断終了部分ではワイヤ列１１の揺動を停止する。
このように、インゴット２９の切断開始部分と切断終了部分とでの揺動を停止するようにしたので、第１の実施例と同様に、切断開始部分や切断終了部分の切断時において、比較的横振れせず、安定的にワイヤ列１１を切り込めることができ、したがって切断されたウェーハにおける面内厚さむらを低減することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明に係るワイヤソーおよびインゴット切断方法によれば、ワイヤ列とインゴットとの接触長が短い、例えばインゴットの切断開始部分や切断終了部分を切断する場合、ワイヤ列とインゴットとの接触長に応じて、ワイヤ列の揺動角を制御するか、ワイヤ列の揺動を完全に停止するようにした。この結果、切断溝の溝幅が大きくなり易い切断開始部分や切断終了部分であっても、比較的横振れせず、安定的にワイヤ列を切り込め、切断されたウェーハにおける面内厚さむらを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の実施例に係るワイヤソーを示す模式図である。
【図２】  （ａ）はこの発明の第１実施例に係るインゴットの切断開始部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
（ｂ）はこの発明の第１実施例に係るインゴットの切断中央部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
（ｃ）はこの発明の第１実施例に係るインゴットの切断終了部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
【図３】  この発明の第１実施例に係るインゴットの切断位置と、ワイヤ列の揺動角度との関係を示すグラフである。
【図４】  （ａ）はこの発明の参考例に係るワイヤソーにおけるインゴットの切断開始部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
（ｂ）は同じくインゴットの切断中央部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
（ｃ）同じくインゴットの切断終了部分の切断状態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０、１０′  ワイヤソー、
１１  ワイヤ列、
１２  砥液供給手段、
１３  往復動手段、
１４  揺動手段、
１５  制御部、
１５ａ  揺動角制御手段、
１５ｂ  揺動停止手段、
２９  インゴット、
ａ  砥液。
【図１】
0003692703.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003692703.tif 000004
【図４】
0003692703.tif 000005