(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と液体からなる砥粒液を含浸させた２個の砥粒液含浸部材と、
これら２個の砥粒液含浸部材と切断すべき試料とを、前記試料が前記２個の砥粒液含浸部材に挟まれた形態で固定する試料固定台と、
この試料固定台に固定された前記試料を前記砥粒液含浸部材とともに切断する切断機と
を具備することを特徴とする試料切断装置。
【請求項２】
前記砥粒液含浸部材が発泡ポリウレタンであることを特徴とする請求項１記載の試料切断装置。
【請求項３】
前記切断機がワイヤによって前記試料を切断するものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の試料切断装置。
【請求項４】
前記切断機が同時に前記試料を複数の部分に切断するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の試料切断装置。
【請求項５】
切断すべき試料を、砥粒と液体からなる砥粒液を含浸させた砥粒液含浸部材で挟み、その砥粒液含浸部材とともに切断することを特徴とする試料切断方法。
【請求項６】
前記砥粒液含浸部材が発泡ポリウレタンであることを特徴とする請求項５記載の試料切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料の切断を行う試料切断装置および試料切断方法に係わり、たとえば、酸化物結晶やシリコンウェハなどを、砥粒液を用いて切断する試料切断装置および試料切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来の、砥粒液を用いるワイヤ切断装置の構成を示す。図示したように、このワイヤ切断装置は、砥粒液供給機構２０とワイヤ駆動機構３０とから構成されている。
【０００３】
砥粒液供給機構２０は、切断を行うべき試料１０に対して砥粒液を供給するための機構であり、砥粒液貯留タンク２１と砥粒液撹拌モータ２２と砥粒液供給パイプ２３とから構成されている。砥粒液貯留タンク２１には、砥粒とオイルとの混合物である砥粒液が貯留され、砥粒液撹拌モータ２２は、砥粒の沈殿が起こらないように、砥粒液貯留タンク２１内の砥粒液を撹拌する。この砥粒液供給機構２０では、砥粒液貯留タンク２１内の砥粒液は、砥粒液供給パイプ２３を通って、試料１０上に滴下される。
【０００４】
ワイヤ駆動機構３０は、試料１０に対して、ワイヤ３１を相対的に運動させるための機構であり、このワイヤ駆動機構３０では、３０ｍのワイヤ３１が、５個のローラ３２を介してキャプスタン３３に巻かれている。キャプスタン３３は、正逆回転しながらワイヤ３１の巻き取りと送り出しを交互に行う。試料１０の前後に位置している２つのローラ３２１、３２２は、ヨーク３４に固定されており、ヨーク下降用モータ３５は、ヨーク３４を一定速度で降下させる。また、ローラ３２３の回転軸には、ワイヤ３１に所定の張力を加えるためにのウェイト３６が図示したように接続されている。
【０００５】
すなわち、このワイヤ切断装置では、砥粒液供給機構２０によって砥粒液が供給されている試料１０に対して、ワイヤ３１が左右往復動しつつ降下することによって、試料１０の切断が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような切断装置は、硬く脆い材質のもの、軟らかいもの、へきかい性を有しているものなど、さまざまな物性の試料の切断に用いられており、所望の切断面の仕上がり精度や切断速度を得るためには、切断すべき試料の物性に応じた砥粒を用いることが必要とされる。
【０００７】
このため、異なった物性の試料を切断するためには砥粒の交換を行わなければならないが、従来の切断装置では、砥粒供給機構が上述のように複雑な構成を有しているので、不必要となった砥粒を砥粒供給機構から除去するためのクリーニング作業に多くの時間が必要であった。また、砥粒液を試料面に滴下する構成となっていたため、試料面での砥粒液分布が時間的にも場所的にも均一になっておらず、その結果として、試料の切断部分に欠陥が生じてしまうこともあった。さらに、試料によっては切断に長時間（たとえば、８時間）の連続運転が必要なこともあるが、従来の切断装置では、無駄に消費されてしまう砥粒液が多かったため、十分な容量のタンクを備えていない切断装置では、連続運転の途中に砥粒液の補充作業が必要となることもあった。そして、砥粒液や、試料の切断ミストの飛散によって、周囲を汚染してしまうという問題もあった。
【０００８】
また、マルチワイヤを用いて切断を行う切断装置では、多数（１００本以上）のワイヤーソーで同時に試料を切断するので多量の砥粒液が必要とされる。このため、図５に示したように、試料固定台１１の下に砥粒液を回収するための受け皿２４を設け、受け皿２４によって回収された砥粒液を、ポンプ２５を用いて循環させるといったことが行われている。なお、このマルチワイヤ切断装置では、試料固定台１１が上昇することによって、試料１０の切断が行われる。
【０００９】
このような切断装置では、砥粒液供給パイプ２３内の圧損に起因して、砥粒液の供給量に場所によるバラツキが生ずるため、試料の切断状態に場所によるバラツキが生ずる。このため、たとえば、切断によって得られた各ウェハの厚みが異なるといった問題が生じていた。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、砥粒液の交換が容易で、かつ、良好に試料が切断できる試料切断装置および試料切断方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の試料切断装置は、砥粒と液体からなる砥粒液を含浸させた２個の砥粒液含浸部材と、これら２個の砥粒液含浸部材と切断すべき試料とを、試料が２個の砥粒液含浸部材に挟まれた形態で固定する試料固定台と、この試料固定台に固定された試料を砥粒液含浸部材とともに切断する切断機とを具備する。
【００１２】
すなわち、本発明の試料切断装置では、切断すべき試料が固定される試料固定台の上に、砥粒とオイルなどの液体からなる砥粒液を含浸した砥粒液含浸部材が、試料を挟み込むような形態で固定され、試料は、砥粒液含浸部材からの砥粒液の供給を受けつつ、切断機によって砥粒液含浸部材と共に切断される。
【００１３】
本発明によれば、砥粒液含浸部材によって試料の切断部分に均一に砥粒液が供給されるので、良好な切断が可能となる。また、砥粒液の滴下を行わない構成となっているので、砥粒液の飛散による汚染が生ずることもない。さらに、試料の前後に設けられた砥粒液含浸部材は、切断ミストをトラップする部材としても機能することになるため、切断ミストによる汚染をも防止できることになる。
【００１４】
本発明の試料切断装置に用いる砥粒液含浸部材としては、砥粒液を含浸（保持）できるものであれば、どのような材料からなるものでも使用することができ、たとえば、発泡ポリウレタンを用いることができる。
【００１５】
また、切断機としては、ワイヤによって試料を切断するものを用いることができるし、これ以外にも砥粒液を用いて試料を切断する切断機、たとえば、バンドソーや多刃機も用いることができる。
【００１６】
さらに、本発明の試料切断装置を、同時に試料を複数の部分に切断する切断機を用いて構成しても良い。本発明では、砥粒液含浸部材によって試料各部に均一に砥粒液が供給されるので、このように構成した場合には、試料の切断状態の場所によるバラツキが極めて少ない試料切断装置が得られることになる。
【００１７】
本発明の試料切断方法は、切断すべき試料を、砥粒と液体からなる砥粒液を含浸させた砥粒液含浸部材で挟み、その砥粒液含浸部材とともに切断することを特徴とする。
【００１８】
すなわち、本発明の試料切断方法では、切断すべき試料を挟むような形態で配置した砥粒液含浸部材から、切断に必要な砥粒液を試料に供給させることによって試料の切断を行う。なお、本発明の試料切断方法に用いる砥粒液含浸部材としては、砥粒液を含浸（保持）できるものであれば、どのような材料からなるものでも使用することができ、たとえば、発泡ポリウレタンを用いることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の試料切断装置および試料切断方法を詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１を用いて本発明の第１の実施形態による試料切断装置を詳細に説明する。なお、この図は、本実施形態による試料切断装置において用いた試料ステージの構成を示した図であり、本試料切断装置は、この試料ステージと、図４に示したワイヤ駆動機構３０によって構成されている。
【００２０】
図１に示してあるように、試料ステージは、試料固定台１１１、１１２と、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２１、１２２と、固定枠１３とから構成されている。酸化物結晶などの切断を行うべき試料１０は、試料固定台１１２上に、２つの砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２に挟まれるように配置され、試料１０は、図示していない機構によって駆動されるワイヤ３１によって、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２、固定枠１３と共に切断される。
【００２１】
砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２は、発泡ポリウレタンに、試料１０の切断に用いる砥粒液（砥粒＋オイル）を含浸させた部材であり、図示してあるように、各砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２は、ワイヤ３１の運動に伴って移動しないように、固定枠１３により試料１０の前後に保持されている。なお、本実施形態では、固定枠１３として厚紙を用いており、砥粒液含浸ポリウレタン１２と固定枠１３は、１回の切断ごとに新たなものに交換される。また、必要がある場合には、試料固定台１１２の交換も行われる。
【００２２】
このように構成された本試料切断装置では、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２に含浸させた砥粒液が、ワイヤ３１の運動に伴って試料１０上に供給されることになるので、時間的に均一な状態で砥粒液の供給が行われる。特に砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２内で砥粒の沈降が生じないため、砥粒液を撹拌しなくとも、時間的に均一な切断が行われることになる。
【００２３】
このため、本試料切断装置では、砥粒液が無駄に消費されることもなく、試料の良好な切断が可能となっている。また、砥粒液の滴下を行わない構成となっているので、砥粒液の飛散による汚染が生ずることもない。さらに、試料の前後に設けられた砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２は、切断ミストをトラップする部材としても機能することになるため、切断ミストによる汚染をも防止できることになる。
【００２４】
本実施形態では、砥粒液を含浸させておく砥粒液含浸部材として、発泡ポリウレタンを用いたが、砥粒液を含浸（保持）できるものであれば、どのような材料からなる砥粒液含浸部材をも使用することができる。また、切断を実際に行う部位が、砥粒液含浸部材と試料とに接するようにできる切断方法であれば、他の切断方法を採用した切断機、たとえば、バンドソーや多刃機を用いても、本実施形態による試料切断装置と同様の効果を有する試料切断装置を得ることができる。
【００２５】
＜第２の実施形態＞
図２および図３に、本発明の第２の実施形態による試料切断装置の構成を示す。第２の実施形態による試料切断装置は、いわゆるマルチワイヤ切断装置であり、図２から明らかなように、図５に示した従来のマルチワイヤ切断装置の、試料台１１近傍の構成を変えた装置となっている。
【００２６】
本試料切断装置では、ローラ３２として、ワイヤ３１をガイトするための０．８ｍｍピッチのガイト溝が設けられたローラが用いられており、０．１５ｍｍ径のワイヤ３１が、３つのローラ３２の周囲に、各ガイド溝に沿って巻回されており、１００箇所の同時切断が行えるようになっている。
【００２７】
試料ステージは、第１の実施形態と同様に試料固定台１１と砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２と固定枠１３から構成されており、試料１０は、２つの砥粒液発泡ポリウレタン１２に挟まれた形で、試料固定台１１上に設置される。また、砥粒液供給パイプ２３からは、砥粒液が、試料１０に対して強制滴下されている。
【００２８】
すなわち、第２の実施形態による試料切断装置では、図３に模式的に示したように、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２からの砥粒液の供給と、砥粒液供給パイプ２３からの砥粒液の供給を受けつつ、往復動するワイヤ３１によって試料１０の同時切断が行われる。
【００２９】
この試料切断装置を用いて、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７の単結晶ロッドの切断を行ったところ、切り出された各ウェハの厚さは、全て０．６ｍｍとなり、各切断箇所における切断が均一な状態で行われていることが確認された。
【００３０】
本試料切断装置におけるポンプによる砥粒液の供給は、マルチワイヤでＬｉ２Ｂ４Ｏ７の単結晶ロッドのような試料を切断する場合、切断に必要とされる砥粒液の絶対量が多く、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２に含浸させた砥粒液だけでは、切断を完了させることが困難であったため行ったものである。すなわち、ポンプによる砥粒液の供給は、切断箇所に砥粒液を供給しているというよりも、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２に砥粒液を補充しているといった意味合いが強く、本試料切断装置内で循環させる砥粒液量は、ポンプだけで砥粒液を供給する場合よりも、少なくて良い。なお、マルチワイヤ切断を行う場合でも、少量の砥粒液で切断が可能なときには、当然、ポンプによる砥粒液の供給を行わずに、砥粒液含浸発泡ポリウレタン１２だけから砥粒液が供給されて切断が行われる構成とすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明の試料切断装置および試料切断方法によれば、砥粒液含浸部材を交換するだけで、使用する砥粒液が変更できるので、切断を行う試料に応じて砥粒液を交換する作業が極めて簡単に行えることになる。また、時間的および場所的に均一な状態で試料へ砥粒液が供給されるので、試料の切断が良好に行えることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による試料切断装置で用いた試料ステージの概要を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による試料切断装置の概要を示す構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による試料切断装置において、試料が切断される様子を模式的に示した斜視図である。
【図４】従来のワイヤ切断装置の概要を示す構成図である。
【図５】従来のマルチワイヤ切断装置の概要を示す構成図である。
【符号の説明】
１０  試料
１１  試料固定台
１２  砥粒液含浸発泡ポリウレタン
１３  固定枠
２０  砥粒液供給機構
２１  砥粒液貯留タンク
２２  砥粒液撹拌モータ
２３  砥粒液供給パイプ
２４  受け皿
２５  ポンプ
３０  ワイヤ駆動機構
３１  ワイヤ
３２  ローラ
３３  キャプスタン
３４  ヨーク
３５  ヨーク下降用モータ
３６  ウエイト
【図１】
0003594375.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003594375.tif 000005
【図５】
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