(57)【要約】【課題】切断されたウェーハの反りを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソー用研削液、インゴットの切断方法を提供する。【解決手段】本ワイヤソー用研削液は、単結晶インゴットを切断するワイヤソーに用いられる少なくとも水、又は、油を主成分とするワイヤソー用研削液であって、ワイヤソー用研削液にマイクロカプセル化された吸熱反応材料を加える。また、本インゴットの切断方法は、上記ワイヤソー用研削液を用いる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶インゴットを切断するワイヤソーに用いられる少なくとも水、又は、油を主成分とするワイヤソー用研削液であって、前記ワイヤソー用研削液にマイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えたことを特徴とするワイヤソー用研削液。
【請求項２】
前記吸熱反応材料は硝酸アンモニウム、または、水酸化バリウムあるいは水酸化カルシウムに塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムのいずれか一種、又は、複数種の材料からなることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー用研削液。
【請求項３】
ワークプレートにスライスベースを介して取り付けられた被加工物を、複数の溝付ローラに巻きつけられた所定ピッチのワイヤ列に押し付け、研削液を供給しながら複数枚のウェーハに切断するインゴットの切断方法において、前記研削液は少なくとも水、又は、油を主成分とし、前記主成分に、マイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えた研削液を用いることを特徴とするインゴットの切断方法。
【請求項４】
前記吸熱反応材料は硝酸アンモニウム、または、水酸化バリウムあるいは水酸化カルシウムに塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムを加えたものであることを特徴とする請求項３に記載のインゴットの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤソー用研削液、及び、インゴットの切断方法に係り、特に、切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキを抑制し均一な厚さのウェーハを切断できるワイヤソー用研削液、及び、インゴットの切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、単結晶インゴット等の被加工物を切断する装置の一つにワイヤソーが使用されている。このワイヤソーは、複数の溝付ローラに巻きつけられた所定ピッチのワイヤ列に、ワークプレートにスライスベースを介して取り付けられた被加工物を押し付け、水溶性もしくは非水溶性の液中にＳｉＣ等の砥粒を分散させた研削液を注ぎながら、多数のウェーハを同時に切断するものである。
【０００３】
しかしながら、ワイヤソーによる切断では、切断したウェーハに反りが生じるという欠点があった。これは、被加工物の切断中に発生する切削熱の影響で、ワークプレート等の温度が上昇し、熱変形するため、被加工物とワイヤとの相対位置が切断開始時と終了時までに変化してしまうためである。
【０００４】
以上の問題を解決するために、ワイヤと被加工物とが同時に接触している長さとワイヤ列数との積に応じた熱量をタンク内の加工液から吸熱することにより、被加工物の切断部の温度を切断中に略一定に保つ技術（特許文献１）、冷却手段により昇降板、インゴットを冷却する方法（特許文献２）が開示されている。しかしながら、近年の単結晶インゴットの大口径化に伴い、研削液温度を制御する方法ではインゴット内部まで十分に冷却することが困難であり、ウェーハの反りの悪化を抑制するには限界があった。
【特許文献１】特開平５−２００７３４号公報
【特許文献２】特開平１１−５８３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、切断されたウェーハの反りの悪化を抑制し均一な厚さのウェーハに切断できるワイヤソー用研削液、及び、インゴットの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】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本発明に係るワイヤソー用研削液は、単結晶インゴットを切断するワイヤソーに用いられる少なくとも水、又は、油を主成分とするワイヤソー用研削液であって、前記ワイヤソー用研削液にマイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えたことを特徴とする。
【０００７】
好適には、前記吸熱反応材料は硝酸アンモニウム、または、水酸化バリウムあるいは水酸化カルシウムに、塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムのいずれか一種、又は、複数種の材料からなる。
【０００８】
また、好適には、ワークプレートにスライスベースを介して取り付けられた被加工物を、複数の溝付ローラに巻きつけられた所定ピッチのワイヤ列に押し付け、研削液を供給しながら複数枚のウェーハに切断するインゴットの切断方法において、前記研削液は少なくとも水、又は、油を主成分とし、前記主成分に、マイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えた研削液を用いる。
【０００９】
また、好適には、前記吸熱反応材料は硝酸アンモニウム、または、水酸化バリウムあるいは水酸化カルシウムに塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムを加えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るワイヤソー用研削液、及び、インゴットの切断方法によれば、切断されたウェーハの反りの悪化を抑制し均一な厚さのウェーハに切断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るワイヤソー用研削液、及び、インゴットの切断方法の一実施形態について説明する。
【００１２】
本発明に係るワイヤソー用研削液は、少なくとも水、又は、油を主成分とするワイヤソー用研削液であって、前記ワイヤソー用研削液にマイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えた研削液であることを特徴とする。ワイヤソーの研削液としては、例えば、水を主成分とし、その他、アルコール，ベントナイト，セルロース等が含まれている水性研削液と、または、鉱物油，植物油等の炭化水素，脂肪酸，脂肪酸エステルなどを主成分とする研削油に炭化ケイ素等の砥粒を懸濁させた油性研削液が用いられている。これらの研削液に、マイクロカプセル化された吸熱反応材料を加えることで、現状、使用している研削液の薬液構成、特性等を変えること無しに、切断されたウェーハの反りうねりおよび厚さバラツキが低減できるワイヤソー用研削液が提供できる。
【００１３】
この吸熱反応材料としては、硝酸アンモニウム、または、水酸化バリウムあるいは水酸化カルシウムに塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウムを加えたものが好ましい。より好ましくは硝酸アンモニウムを用いることが好ましい。硝酸アンモニウムは、約２１０℃で、Ｎ２Ｏと水に分解するため、特に、研磨に影響する金属汚染の影響を受ける不純物が反応副生物として生成されることはないためである。
【００１４】
吸熱反応材料は、マイクロカプセルにより被膜されている。吸熱反応物質のマイクロカプセル化は、一般的に公知な方法、例えば、界面重縮合法、コアセルベーション法等により高分子薄膜をつくり、吸熱反応物質を覆うことで得ることができる。
【００１５】
この研削液を用いることで、加工中にマイクロカプセルが破裂し、被加工物の切断中に発生する切削熱の向上を最小限に抑えることができ、ワークプレート等の熱変形を抑えることができる。
【００１６】
なお、前記マイクロカプセル化された吸熱反応材料の粒径は、ワイヤ線径よりも１／１０以上小さいことが好ましい。吸熱反応材料の粒径が、ワイヤ線径よりも１／１０以上大きくなると、ワイヤにより被加工物を切断中に、被加工物の切断部において目詰まりしてしまい、切断部内部までマイクロカプセル化された吸熱反応材料を供給することができない。
【００１７】
前記高分子薄膜の膜厚は、１μｍ以下であることが好ましい。１μｍを超える場合は、破裂した高分子薄膜が研削液に残存し、異物としてワイヤソー等に残存するため、好ましくない。
【００１８】
次に、本発明に係るインゴットの切断方法に用いられるワイヤソー装置について説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係るインゴットの切断方法に用いられるワイヤソー１は、回転自在に設けられた３個の溝付ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｂ）とこれらの溝付ローラ２間に張設されたワイヤ３ａからなるワイヤ列３を有するローラ機構部４と、ワイヤ３ａに押圧されて切断される被加工物、例えば単結晶インゴットＷをワークプレート５ａにスライスベース５ｂを介して取り付け、保持するワーク保持機構部６と、ワークプレート５ａを保持し、ワークプレート５ａを上下に駆動させるワーク送り機構部（図示せず）を具備し、ローラ機構部４及びワーク送り機構部は装置架台（図示せず）に取り付けられている。
【００２０】
３個の溝付ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｂ）のうち、溝付ローラ２ａはローラ駆動モータ（図示せず）により駆動されるドライブローラであり、他の溝付ローラ２ｂ、２ｂはドリブンローラであり、ワイヤ列３のワイヤ３ａをドライブローラである溝付ローラ２ａの駆動により往復運動させるようになっている。
【００２１】
また、インゴットＷの切断時、インゴットＷの上部に研削液を供給するための研削液供給口７ａが設けられており、この研削液供給口７ａには、研削液供給管７ｂを介して研削液供給装置７が接続されている。
【００２２】
本発明に係るインゴットの切断方法は次のようにして行われる。
【００２３】
図１に示すように、本発明のワイヤソー用研削液を研削液供給装置７から研削液供給管７ｐ、研削液供給口７ａを介してインゴットＷにむらなく供給し、ワイヤ３ａとインゴットＷを相対運動させ、研削作用によって、インゴットＷを複数枚のウェーハに切断する。
【００２４】
この切断過程において、インゴットＷに供給された研削液は、切断部分においてそのマイクロカプセルが破壊され、その内部の吸熱反応物質が水中に露出されて吸熱反応を起こし、切削熱によるインゴットの発熱部分を直接冷却する。このようにインゴットＷへむらなく供給される研削液の吸熱反応物質により、インゴットＷは均一に温度制御され、ウェーハは反り及び厚さむらがなく、均一に切断される。
【００２５】
上記のように本実施形態のワイヤソー用研削液及びこれを用いたインゴットの切断方法によれば、切断部分においてマイクロカプセルが破壊されて、吸熱反応物質が吸熱反応を起こし、インゴットの発熱部分が直接冷却されるので、切断されたウェーハの反りが抑制され、均一な厚さにウェーハを切断できるワイヤソー用研削液及びインゴットの切断方法が実現される。
【００２６】
なお、上記実施形態では、研削液に含まれるマイクロカプセルは、切断部分において破壊されるような材質を用いたが、マイクロカプセルの材質を、例えば水溶性樹脂のポリビニルアルコールとし、マイクロカプセルを使用直前に添加し、切断時にカプセルが溶解して、水に露出した吸熱反応物質により、インゴットを冷却するようにしてもよい。また、カプセルの肉厚あるいは材質を適宜選択することにより、混合から反応までの時間を調整するようにしてもよい。
【実施例】
【００２７】
鉱物油の炭化水素，脂肪酸エステルを主成分とする研削油に炭化ケイ素の砥粒を懸濁させた油性研削液の中に、硝酸アンモニウムを界面重縮合法で厚さ０．１μｍに被膜させた平均粒径１μｍのマイクロカプセルを混入し、図１に示す製造装置に供給し、長さ約５００ｍｍのシリコンインゴットを、切断時間約１０時間、♯８００砥粒、研削液供給量８０〜１００Ｌ／ｍｉｎ、ワイヤ線径０．１４ｍｍワイヤ線速７５０ｍＬ／ｍｉｎの加工条件でウェーハに切断し、（１）切断開始時から終了時迄の、インゴット切断位置におけるインゴット内部の温度変化及び、（２）インゴット始端部から終端部までの長手方向の各部位における切断されたウェーハの反りを評価した（実施例１）。
【００２８】
また、従来例として、実施例１に記載したマイクロカプセルを混入しないで、その他は、実施例１と同様の条件で加工を行い、実施例１と同様に、（１）切断開始時から終了時迄の、インゴット切断位置におけるインゴット内部の温度変化、及び、（２）インゴット始端部から終端部までの長手方向の各部位における切断されたウェーハの反りを評価した（従来例１）。それらの結果を、それぞれ、図２、図３に示す。
【００２９】
図２からもわかるように、従来例１は切断開始から温度上昇が大きくなり、温度変化も大きいのに対して、実施例１は、インゴットの内部温度変化は小さく、温度が安定し、従来例１に比べて温度変化が著しく改善されていることがわかる。
【００３０】
また図３からもわかるように、従来例１は始端部切断時（切断開始）から反りが大きく、また、長手方向の各部位に渡って反りが大きく、さらに、終端部近傍切断時には反りが一層大きくなる。これに対して、実施例１は始端部切断から終端部近傍切断に至るまれ反りは一定して小さく、終端部近傍から終端部にかけて反りが増加するが、従来例１よりも小さい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るインゴットの切断方法に用いられるワイヤソーの概念図。
【図２】本発明に係る実施例、及び、従来例を表す結果図。
【図３】本発明に係る実施例、及び、従来例を表す結果図。
【符号の説明】
【００３２】
１  ワイヤソー
３  ワイヤ列
７ａ  研削液供給口
７  研削液供給装置
Ｗ  インゴット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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