(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動するワイヤに円柱形ワークを圧接して切断面が略円形となる円盤状素材を切出すようにしたワーク切断方法であって、切断開始時の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用い、その後切断長が長くなると線径の太いワイヤを用いることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項２】
移動するワイヤに円柱形ワークを圧接して切断面が略円形となる円盤状素材を切出すようにしたワーク切断方法であって、ワーク中央の切断長の長い部分には太いワイヤを用い、切断終了附近の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用いることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項３】
移動するワイヤに円柱形ワークを圧接して切断面が略円形となる円盤状素材を切出すようにしたワーク切断方法であって、切断開始附近と切断終了附近の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用い、ワーク中央の切断長の長い部分には太いワイヤを用いることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記切断長が短い部分に用いられる細いワイヤは、使用済みのワイヤを巻戻して使用することを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記切断長が短い部分に用いられる細いワイヤは、ワイヤの送り方向を反転させて使用済みのワイヤを使用することを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記ワイヤの径を細くする手段をダイスとしたことを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項７】
請求項１又は請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記切断開始時の線径の細いワイヤを用いる範囲は、切断長がワークの外径の５０％以下となる部分であることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項８】
請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記切断終了附近の線径の細いワイヤを用いる範囲は、切断長がワークの外径の５０％以下となる部分であることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のワイヤソーによるワーク切断方法において、前記円柱形ワークは、半導体シリコンインゴットであることを特徴とするワイヤソーによるワーク切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体シリコンインゴットからウェーハを切出す技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばシリコン、ＧａＡｓ等の半導体材料の円柱形のインゴットから円盤状素材を切出すようなワーク切断方法において、複数のローラ間に１本の細い鋼線ワイヤを一定幅間隔で複数回巻回して張り渡し、これを同時に一方向又は往復運動させ、往路に繰り出すワイヤ長さより、復路で巻き戻すワイヤ長さをやや短くして、少しづつ新品ワイヤを送り出しながらインゴットを該ワイヤに押付け、接触部に砥粒スラリーを供給しつつ複数のウェーハを同時に切出すワイヤソーのような切断方法が知られている。そしてこの方法は、同時に多数のウェーハを切出すことが出来るため、従来の内周刃スライサー等に代って多用されるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなワイヤソーによる切断は、ワイヤが往復する間に砥粒の影響等によって同時にワイヤも摩耗し、しかもこのワイヤの摩耗量がワークの切断長（ワイヤが接触するワークの切断部の長さで、切断面が円形の場合、切り始めと切り終わりの部分で短く、中心部が一番長い）によって影響を受けるため、例えば図５に示すように、切断開始と切断終了部分（（Ｂ）の上下部分）のワイヤ１の太さに対して、中間部のワイヤ１の方が細径となり、切断方向に沿って切断代が変化して、切出したウェーハＷの厚みが変化し、真ん中が凸となったウェーハが切出されるという問題があった。
そしてこのようにウェーハＷの厚みが変化すると、例えばその後のラップ工程でのラップ取り代が多くなり材料のロスが多くなる等の問題があった。
【０００４】
そこで、切り始めと切り終わりで切断代に変化を生じさせず、ウェーハの厚みを一定に切出すことの出来る切断方法が望まれていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、請求項１において、移動するワイヤに円柱形ワークを圧接して円盤状素材を切出すようにしたワーク切断方法において、切断開始時の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用い、その後切断長が長くなると線径の太いワイヤを用いるようにした。
また請求項２では、ワーク中央の切断長の長い部分には太いワイヤを用い、切断終了附近の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用いるようにした。
また請求項３では、切断開始附近と切断終了附近の切断長が短い部分に線径の細いワイヤを用い、ワーク中央の切断長が長い部分には太いワイヤを用いるようにした。
【０００６】
ワイヤによって円柱形ワークから切断面が円形となる円盤状素材を切出す場合、切断長は０から徐々に増えて中央の直径部分で最大となり、その後、再び減少して最後は０となる。この際、ワイヤの摩耗量は切断長に比例して増減し、切断長が短いうちはワイヤの摩耗量が少なく（ワイヤの径が比較的太く）、切断長が長くなるとワイヤの摩耗量は多く（ワイヤの径が比較的細く）なる。この結果、ワイヤの摩耗量が少ない部分の切断代は多くなって、同部の円盤状素材の厚みは薄くなりがちであり、ワイヤの摩耗量が大きい部分の切断代は少なくなって、同部の円盤状素材の厚みは厚くなりがちである（図５（Ｂ）参照）。
そこで、切断長の短い部分を線径の細いワイヤで切断し、切断長の長い部分を線径の太いワイヤで切断することで、結果として各部の切断時のワイヤ径が一致するようにし、切断代を均一にする。
【０００７】
また請求項４では、切断長が短い部分に用いられるワイヤとして、使用済みのワイヤを巻戻して使用するようにした。
また請求項５では、切断長が短い部分に用いられるワイヤとして、ワイヤの送り方向を反転させて使用済みのワイヤを使用するようにした。
【０００８】
そして通常、使用済みのワイヤは、摩耗によって新線より線径が細くなっているため、この使用済みのワイヤで切断を開始、又は終了し、中間部は新線で切断する。そして切断開始時においては、例えば前回のワークの切断に使用したワイヤの一部を巻戻して切断に使用するか、またはワイヤの送り方向を反転させて使用する。切断終了時付近においては、それまで使用していたワイヤを巻き戻して使用するか、または送り方向を反転させて使用する。
【０００９】
また請求項６のように、ワイヤの径を細くする手段としてダイスを使用しても良い。
このダイスは、複数のローラを用いたローラダイスでも良いし、所定の穴形状を有するダイスに線材を通して引抜く引抜きダイスでも良い。そして所望の時に線径を細くして使用する。
【００１０】
また請求項７では、切断開始時に線径の細いワイヤを用いる範囲は、切断長がワークの外径の５０％以下となる部分とした。
また請求項８では、切断終了附近の線径の細いワイヤを用いる範囲は、切断長がワークの外径の５０％以下となる部分とした。
【００１１】
そしてこのように切断長がワーク外径の５０％以下の部分に線径の細いワイヤを使用すれば、切断代をほぼ均一にすることが出来るので、切り出されるウエーハの厚さ分布を従来に比し、格段に改善することができる。
また請求項９では、円柱形ワークを半導体シリコンインゴットとした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１はワイヤソーによる切断方法を説明するための説明図、図２は本発明の切断方法の説明図で（Ａ）は切断部分に対応する切り始めのワイヤの線径を示し、（Ｂ）は各部分の切断終了時の線径を示す説明図、図３は切断長と細径のワイヤの使用範囲を説明する説明図、図４は本発明の切断方法の効果を検証した実験結果図である。
【００１３】
本発明のワイヤソーによるワーク切断方法は、例えば単結晶引上法によって製造されたシリコンインゴットＧから多数のウェーハＷ、…を同時に切出す際に適用され、このワイヤソーによる切断方法とは、図１に示すように、ワイヤ供給側Ｘから延出する１本の鋼線ワイヤ１を３本のローラ２、３、４の周囲に所定ピッチで螺旋状に巻き付けた後、ワイヤ巻取側Ｙに向けて延出させ、これを下方のローラ２で駆動して所定の線速度で移動させるとともに、上方の２本のローラ３、４間のワイヤ１に向けて、上方から円柱形のシリコンインゴットＧを押付け、ワイヤ１とインゴットＧの接触部に砥粒スラリー（微細な砥粒を油性又は水溶性のクーラントで懸濁したスラリー）を供給しつつ半径方向に切込んでいく加工方法である。
【００１４】
そして、ワイヤ１を移動させる方法としては、単純にワイヤ供給側Ｘからワイヤ巻取側Ｙに向けて所定の速度で移動させる一方向送り切断と、駆動ローラ２の回転方向を所定のタイミングで逆転させることでワイヤ１を往復動させながら、実質的に所定速度でワイヤ１を供給する往復動切断（例えば順方向に一定の線速度でＡ秒送った後、線速度を保持したまま逆方向にＡ−α秒送ることで、２Ａ−α秒間に実質α秒分ワイヤ１を供給するような方式）とがあるが、本切断方法はいずれの方式にも適用出来る。
【００１５】
ところで、このようなワイヤソーによる切断方法は、同時に多数のウェーハＷを同時に切出すことが出来るため極めて効率が良い反面、例えば内周刃スライサー等に較べてウェーハＷの厚みが切断方向に沿って変化しやすいという難点がある。そしてこの原因として、ワイヤ１の摩耗量の違いがあった。
【００１６】
そしてこのワイヤ１の摩耗量が変化する訳は、円柱状のインゴットＧからウェーハＷを切出すと切断面が略円形になり、図３に示すように、ワイヤ１がウェーハＷに接触する切断長Ｔが変化するためであった。そして切断長Ｔが短い部分ではワイヤ１の摩耗量が少なく、切断長Ｔが長い部分ではワイヤ１の摩耗量が大きくなっていた。
【００１７】
そしてこのワイヤ１の摩耗量の違いによってワイヤ１径が変化し、例えば図５の（Ａ）のように各部分（上下方向の３段階を図示）を同じ径のワイヤ１で加工し始めても、同部を切断し終わる段階では（Ｂ）に示すように、ワイヤ１の径が異なり（切断長Ｔの短い上部と下部ではワイヤ１の径があまり細らず、切断長Ｔの長い中央部では径が細る）、これによってウェーハＷの厚みを一定に出来なかった。
【００１８】
そこで本案は、図２（Ａ）に示すように、インゴットＧの各部分（上下方向に３段階で図示）の切り始めの線径を変化させるようにし、同部を切断し終わる段階で図２（Ｂ）に示すように、線径が同一になるようにした。そしてこの線径を変化させる目安は、図３に示すように、切断長ＴがインゴットＧの直径Ｓの５０％となる部分とし、切断長ＴがＳ／２以下の領域では細径のワイヤ１を使用し、切断長ＴがＳ／２以上の領域では、通常の線径のワイヤ１を使用するようにした。
この結果、図２（Ｂ）に示すように、切出したウェーハＷの厚みが変化しにくくなる。
【００１９】
ところで、この線径を変化させる方法として、本案では、使用済みのワイヤ１を使用するようにしている。
このため、例えばあるインゴットＧの切断が完了すると、その切断に使用したワイヤ巻取側Ｙの使用済みワイヤ１の一部分をワイヤ供給側Ｘに巻戻し、この巻戻した使用済みのワイヤ１を次のインゴットＧの切断開始に用いる。
そしてこのワイヤ１の巻戻し量は、切断長ＴがＳ／２以上になる時点で新しいワイヤ１が供給されるような量に調整しておく。または、使用済みワイヤ１の送り方向を反転させて用いる。この際、切断方式が一方向送り切断の場合は、単純に送り方向を逆転させ、往復動切断の場合は、往復動のタイミングを変えて実質上のワイヤ送り方向を逆転させる。切断長ＴがＳ／２になった時点で、一気に使用済みワイヤ１を送り出して、新品ワイヤに切り換える。
【００２０】
また、切断が終了に近づき、切断長ＴがＳ／２以下になる時点から、ワイヤ１の送り方向を前記と同様に反転させて使用済みワイヤ１を用いる。または、使用済みワイヤ１を一気に巻き戻し、再使用する。
【００２１】
また、以上のようなワイヤ１の線径を細くする方法は、ダイスを用いるようにしても良い。このようなダイスは、例えば所定の穴径を有する引抜きダイスであっても良く、或いは例えば半円形の溝を有する２個のローラを用いたローラダイスでも良く、或いはその他の線径を細く出来るダイスでも良い。
そしてこのダイスで線径を細くする時は、例えば新線より約２％以内細い線径とする。
【００２２】
以上のような切断方法によって検証した結果は、図４の通りである。ここで、図４は縦軸に切断ワークの厚みを表わし、横軸に切断深さ（左方が切断開始、右方が切断終了）を表わしている。また、丸印が従来の範囲で、四角印が本案で切断した時の範囲である。
この結果、従来の方法に較べて本案の方法で切断すると、切断開始時、終了時にウェーハＷが薄くなることはなく、ほぼ均一の厚みで切断出来ることが確認された。
【００２３】
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。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ワイヤによって切断面が略円形となる素材を切出す際、請求項１のように、切断開始時の切断長が短い部分に、また請求項２のように、切断終了附近の切断長が短い部分に、また請求項３のように切断開始附近と切断終了附近の切断長が短い部分に、それぞれ線径の細いワイヤを用いるようにしたため、厚みを一定に加工することが出来る。
また請求項４及び請求項５のように、切断開始時と切断終了附近の切断長が短い部分に用いられるワイヤとして、使用済みのワイヤを使用すればより経済的である。
また請求項６のように、ダイスを使用して線径を細くすれば、所望の径により正確にセット出来るため、正確に加工出来る。
また請求項７及び請求項８のように、線径の細いワイヤを用いる範囲を所定の領域にすれば、一層厚みの均一化を図ることが出来る。
そして請求項９のように、このような切断方法を半導体シリコンの切出しに適用すれば、シリコンウェーハの厚みを一定に切出すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワイヤソーによる切断方法を説明するための説明図である。
【図２】本発明の切断方法の説明図で（Ａ）は切断部分に対応する切り始めのワイヤの線径を示す説明図、（Ｂ）は各部分の切断終了時の線径を示す説明図である。
【図３】切断長と細径のワイヤの使用範囲を説明する説明図である。
【図４】本発明の切断方法の効果を検証した結果図で、縦軸は切断ワークの厚み、横軸は切断深さ（左方が切断開始、右方が切断終了）である。
【図５】従来の切断方法の説明図で（Ａ）は切断部分に対応する切り始めのワイヤの線径を示す説明図、（Ｂ）は各部分の切断終了時の線径を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ワイヤ、                            ２…ローラ、
３…ローラ、                            ４…ローラ、
Ｔ…切断長、                            Ｓ…ワーク直径、
Ｇ…インゴット、                        Ｗ…ウェーハ、
Ｘ…ワイヤ供給側、                      Ｙ…ワイヤ巻取側。
【図１】
0003566449.tif 000002
【図２】
0003566449.tif 000003
【図３】
0003566449.tif 000004
【図４】
0003566449.tif 000005
【図５】
0003566449.tif 000006