(57)【要約】【課題】スライス加工用線材の破断を抑制しつつカーフロスを低減できるマルチワイヤソー装置、および、これに用いるスライス加工用線材を提供する。【解決手段】  マルチワイヤソー装置１０は、溝付ローラ１２Ａ，１２Ｂの間に繰り返しかけ渡されてソーワイヤ列３０Ｌを構成するソーワイヤ３０を含み、ソーワイヤ３０は予め設定された大きさの捻じり加工が施されており、この捻じり加工が加えられている方向に沿って捻じれるよう両ローラ１２Ａ，１２Ｂに架け渡されることにより砥粒３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが固定されている幅方向端面３２Ａがシリコンインゴット２０に押し当てられる。【選択図】図２
2019075469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅が厚みよりも大きくなるよう形成されたスライス加工用線材を２つの送りローラ間に繰り返し架け渡して構成された加工用線材列を含み、当該送りローラの回転に伴って前記加工用線材列を所定方向に走行させつつシリコンインゴットに押し当てることにより、当該シリコンインゴットをスライスするマルチワイヤソー装置であって、
前記スライス加工用線材は、予め設定された大きさの捻じり加工が加えられ、当該ねじり加工が加えられている方向に沿って捻じれるよう両ローラに架け渡されることにより幅方向の端部が前記シリコンインゴットに押し当てられることを特徴とする、
マルチワイヤソー装置。
【請求項２】
前記スライス加工用線材の前記端部が前記シリコンインゴットに押し当てられる状態を保持するようガイドするガイド部材を備える、請求項１に記載のマルチワイヤソー装置。
【請求項３】
前記予め設定された大きさの捻じり加工は、前記両ローラ間の半分の距離をｄとしたときに、この距離ｄに相当する長さ当たりの前記スライス加工用線材の捻じれ角αの大きさが７５°≦α≦１０５°となるよう設定されている、請求項１または２に記載のマルチワイヤソー装置。
【請求項４】
前記スライス加工用線材は、前記シリコンインゴットに押し当てられるときの接触角βの大きさが７０°≦β≦１１０°の関係を満たすように設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチワイヤソー装置。
【請求項５】
マルチワイヤソー装置を構成する２つの送りローラ間に繰り返し架け渡され、両ローラの回転に伴い所定方向に走行しつつシリコンインゴットをスライスするスライス加工用線材であって、
前記スライス加工用線材は、幅が厚みよりも大きくなるよう構成され、両ローラ間に捻じった状態で架け渡すために捻じり加工が加えられており、
前記捻じり加工の大きさは、前記両ローラ間の半分の距離に相当する長さ当たりの前記スライス加工用線材の捻じれ角αの大きさが７５°≦α≦１０５°となるよう設定されていることを特徴とする、
マルチワイヤソー装置に用いられるスライス加工用線材。
【請求項６】
前記スライス加工用線材の厚み寸法は５０μｍ以下となるように形成されている、請求項５に記載のマルチワイヤソー装置に用いられるスライス加工用線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴットをスライスするマルチワイヤソー装置、特に、マルチワイヤソー装置の送りローラ間に架け渡されるスライス加工用線材に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶または多結晶シリコン等のインゴットはマルチワイヤソー装置を用いてウェハに加工される。このマルチワイヤソー装置は、複数の送りローラと、当該ローラ間に繰り返し架け渡されたスライス加工用線材とを備える。そして、マルチワイヤソー装置は、送りローラの回転により、スライス加工用線材を所定方向に走行させつつインゴットに押し当てることで当該インゴットをウェハに加工する。
【０００３】
ところで、マルチワイヤソー装置を用いてインゴットをウェハに加工するとカーフロス（切削屑）が発生するが、生産性を向上させるためにはスライス加工用線材を細線化することで当該カーフロスの発生量を低減する必要がある。
【０００４】
このため、スライス加工用線材を細線化することが考えられるが、同線材を細線化するのに伴って断面積が減少するため引張強度の低下を招き、スライス加工用線材が破断しやすくなるという問題がある。
【０００５】
特許文献１には、スライス加工用線材の断面形状を略長方形状とすることで引張強度を確保し、この線材端面によりインゴットをスライスすることによりカーフロスの発生量を低減したマルチワイヤソー装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９４３５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１に記載のスライス加工用線材では、ガイドを用いてスライス加工用線材を弾性的に捻じった状態で送りローラ間を走行させているため当該線材とガイドとの間の摩擦力が大きく当該線材が破断しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、スライス加工用線材の破断を抑制しつつカーフロスを低減できるマルチワイヤソー装置、および、これに用いるスライス加工用線材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】
【０００９】
本発明のマルチワイヤソー装置は、幅が厚みよりも大きくなるよう形成されたスライス加工用線材を２つの送りローラ間に繰り返し架け渡して構成された加工用線材列を含み、当該送りローラの回転に伴って加工用線材列を所定方向に走行させつつシリコンインゴットに押し当てることにより、シリコンインゴットをスライスするマルチワイヤソー装置であって、スライス加工用線材は、予め設定された大きさの捻じり加工が加えられ、このねじり加工が加えられている方向に沿って捻じれるよう両ローラに架け渡されることにより幅方向の端部がシリコンインゴットに押し当てられることを特徴とする。
【００１０】
本発明のマルチワイヤソー装置において、スライス加工用線材の端部がシリコンインゴットに押し当てられる状態を保持するようガイドするガイド部材を備えてもよい。
【００１１】
また、本発明のマルチワイヤソー装置において、予め設定された大きさのねじり加工は、両ローラ間の半分の距離をｄとしたときに、この距離ｄに相当する長さ当たりのスライス加工用線材の捻じれ角αの大きさが７５°≦α≦１０５°となるよう設定されてもよい。
【００１２】
また、本発明のマルチワイヤソー装置において、スライス加工用線材は、シリコンインゴットに押し当てられるときの接触角βの大きさが７０°≦β≦１１０°の関係を満たすように設定されていてもよい。
【００１３】
本発明のマルチワイヤソー装置に用いられるスライス加工用線材は、マルチワイヤソー装置を構成する２つの送りローラ間に繰り返し架け渡され、両ローラの回転に伴い所定方向に走行しつつシリコンインゴットをスライスするスライス加工用線材であって、スライス加工用線材は、幅が厚みよりも大きくなるよう構成され、両ローラ間に捻じった状態で架け渡すために捻じり加工が加えられており、捻じり加工の大きさは、両ローラ間の半分の距離に相当する長さ当たりのスライス加工用線材の捻じれ角αの大きさが７５°≦α≦１０５°となるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のマルチワイヤソー装置に用いられるスライス加工用線材において、スライ加工用線材の厚み寸法は５０μｍ以下となるように形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマルチワイヤソー装置によれば、予め設定された大きさのねじり加工がスライス加工用線材に施され、当該線材の幅方向の端部がシリコンインゴットに押し当てられるように架け渡されている。このため、スライス加工用線材の幅方向の端部を用いてシリコンインゴットをスライスすることができる。これにより、スライス加工時に発生するカーフロスの発生量を低減することができる。また、スライス加工用線材の幅が厚みよりも大きいため、幅が厚みと同等の大きさしかない線材と比較して断面積を大きくすることができる。この結果、スライス加工時におけるスライス加工用線材の破断を抑制することもできる。
【００１６】
本発明のマルチワイヤソー装置に用いられるスライス加工用線材によれば、予め設定された大きさのねじり加工が施され、当該線材の幅方向における端部がシリコンインゴットに接触するようにマルチワイヤソー装置の送りローラ間に架け渡される。このため、スライス加工用線材の幅方向における端部を用いてシリコンインゴットをスライスすることができる。これにより、スライス加工時に発生するカーフロスの発生量を低減することができる。また、スライス加工用線材の幅が厚みよりも大きいため、幅が厚みと同等の大きさしかない線材と比較して断面積を大きくすることができる。この結果、スライス加工時における破断を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチワイヤソー装置の全体構成図である。
【図２】図１に含まれる加工領域周辺の構成を示す斜視図である。
【図３】図２に示すソーワイヤの構成を示す斜視図である。
【図４】図１に示すマルチワイヤソー装置の変形例を示す図である。
【図５】図１に含まれるガイド部材の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態であるマルチワイヤソー装置について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、図中に示す走行方向「Ｘ」は、水平方向を示すものとする。図１は、マルチワイヤソー装置の全体構成を示す概略構成図である。図２は、溝付ローラの間に架け渡されているソーワイヤの構成を示す斜視図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、マルチワイヤソー装置１０は、回転軸心が平行な複数（本例では２つ）の溝付ローラ（送りローラ）１２Ａ，１２Ｂを備える。溝付ローラ１２Ａ，１２Ｂ各々の外周面には、それぞれ、ガイド溝（不図示）が等ピッチで多数設けられている。図１に示すように両ローラ１２Ａ，１２Ｂの軸心間距離は２ｄに設定される。また、マルチワイヤソー装置１０は、ソーワイヤ（スライス加工用線材）３０を巻回収容する機能を有する供給リール１４Ａおよび巻取リール１４Ｂを備える。
【００２０】
マルチワイヤソー装置１０は、供給リール１４Ａから巻き出されたソーワイヤ３０が溝付ローラ１２Ａ，１２Ｂのガイド溝に順に繰り返し架け渡されて構成されたソーワイヤ列（加工用線材列）３０Ｌを含む。
【００２１】
溝付ローラ１２Ａ、供給リール１４Ａ、および巻取リール１４Ｂは、それぞれ、対応するモータ（何れも不図示）等の動力によって回転駆動し、当該回転駆動に伴って、ソーワイヤ３０が走行する。この際、ソーワイヤ３０の走行速度が、例えば、１０００ｍ／ｍｉｎ程度となるように溝付ローラ１２Ａ、供給リール１４Ａ、及び、巻取リール１４Ｂはソーワイヤ３０を回転駆動する。一方、溝付ローラ１２Ｂは、走行するソーワイヤ３０との間に生じる摩擦力によって従動回転する。そして、マルチワイヤソー装置１０は、ソーワイヤ３０の走行距離が予め設定した距離に達するごとに、溝付ローラ１２Ａ等を逆回転させてソーワイヤ３０の走行方向を走行方向Ｘまたはその反対方向に切り替えるよう構成される。
【００２２】
また、マルチワイヤソー装置１０は、冷却液であるクーラントの供給口（不図示）を有する一対の給液ノズル１８Ａ，１８Ｂを備える。給液ノズル１８Ａ，１８Ｂの各々は、溝付ローラ１２Ａと溝付ローラ１２Ｂとの間に張架されたソーワイヤ列３０Ｌの上側にシリコンインゴット２０を間に挟んで対向するように配置されている。
【００２３】
また、シリコンインゴット２０は、ソーワイヤ列３０Ｌに対して相対的に上下動する可動ベース２２に捨板２２Ａを介して接着固定されている。そして、シリコンインゴット２０は、可動ベース２２の下降に伴いソーワイヤ列３０Ｌに押し当てられウェハに加工される。以下の説明において、ソーワイヤ列３０Ｌにシリコンインゴット２０が押し当てられる領域を加工領域Ｐと表現する。
【００２４】
続いて、図２および図３を用いて加工領域Ｐ周辺の構成について説明する。図３は、ソーワイヤ３０の構成を示す斜視図である。図３に示すように、ソーワイヤ３０は、幅ｗが厚みｔよりも大きくなるよう構成された芯線３２と、芯線３２の一方の端面（幅方向の端部）３２Ａに固着された砥粒３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとから構成される。本実施形態では、一例として、芯線３２の厚みｔが５０μｍであり、幅ｗが７０μｍである。
【００２５】
この芯線３２の横断面、すなわち長手方向と直交する平面の断面は、両端面３２Ａ，３２Ｂが略半円状の丸みを帯びた、いわゆる角丸長方形状に形成されている。また、芯線３２はピアノ線等の高炭素鋼線により構成される。このように端面３２Ａが丸みを帯びているためスライス加工時にソーワイヤ３０とシリコンインゴット２０の後述する接触角が多少変化しても安定してスライス加工を行うことができる。なお、芯線３２は、炭素繊維素材やフェノール樹脂等の樹脂素材により構成してもよい。また、ソーワイヤ３０の代わりに、例えば、図３に示すソーワイヤ４０を用いてもよい。このソーワイヤ４０は、砥粒４４Ａ〜４４Ｃが固定された端面４２Ａ側の厚みｔ１と端面４２Ｂ側の厚みｔ２とが異なる芯線４２により構成される。
【００２６】
また、砥粒３４Ａ〜３４Ｃは、弾性ウレタン樹脂等の樹脂被膜（不図示）や、ニッケル等を用いた金属メッキ（不図示）により芯線３２の端面３２Ａに固定されるが、芯線３２の他方の端面３２Ｂにも砥粒を固定してもよいし、芯線３２の全周に砥粒を固定してもよい。
【００２７】
図２に示すように、マルチワイヤソー装置１０は、溝付ローラ１２Ａ、１２Ｂと加工領域Ｐの間にガイド部材５２，５６を各々備えてもよい。ガイド部材５２，５６は、同一構成を備えるため、以下の説明では、ガイド部材５２についてのみ説明する。
【００２８】
ガイド部材５２は、ソーワイヤ列３０Ｌの直下方に同列３０Ｌを横断するように配置された板状の基部５３と、この基部５３上面に立設する多数の櫛歯５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃとから構成される。各櫛歯５４Ａ〜５４Ｃは、等ピッチで配置されており、その間隔ｈは、上述したソーワイヤ３０の厚みｔ（図３参照）よりも大きく、幅ｗ（図３参照）よりも小さく形成される。これにより、ソーワイヤ３０は、櫛歯５４Ａ〜５４Ｃの間に砥粒３４Ａ〜３４Ｃが固定された端面３２Ａ側がシリコンインゴット２０の底面２０Ｐに向き合う状態で保持される。この結果、砥粒３４Ａ〜３４Ｃが固定された端面３２Ａをシリコンインゴット２０に押し当てつつソーワイヤ３０を走行させることができる。
【００２９】
また、ソーワイヤ３０がシリコンインゴット２０の底面２０Ｐと接触するときの図２に示す接触角βが式（１）の関係を満たすことが好ましい。ここで、接触角βは、ソーワイヤ３０を構成する芯線３２の横断面において、当該芯線３２の厚みを２等分する仮想線Ｖと、シリコンインゴットの底面２０Ｐとのなす角である。
【００３０】
７０°≦β≦１１０°・・・・・・・・・・・・・（１）
【００３１】
接触角βの大きさは、上述したガイド部材５２，５６の位置、可動ベース２２の上下方向の移動速度、ソーワイヤ３０の走行速度を変更する等して式（１）の関係を満たすように調節すればよい。
【００３２】
また、接触角βは、式（１）に代えて式（２）の関係を満たすように設定することがより好適である。
【００３３】
８０°≦β≦１００°・・・・・・・・・・・・・（２）
【００３４】
これにより、スライス加工時におけるシリコンインゴット２０とソーワイヤ３０の接触状態の変化が抑えられる。このため、シリコンインゴット２０をスムーズに切削することができ、シリコンインゴット２０の切削面に生じるうねりも低減できる。
【００３５】
図３に示すように、ソーワイヤ３０は、溝付ローラ１２Ａおよび溝付ローラ１２Ｂの軸心間距離２ｄの半分の長さｄ当たりの捻じり角αの大きさが以下の式（３）の関係を満たすようにねじり加工が施されていることが好ましい。
【００３６】
７５°≦α≦１０５°・・・・・・・・・・・・・（３）
【００３７】
また、捻じり角αは、式（３）に代えて式（４）の関係を満たすように設定することがより好適である。
【００３８】
８０°≦α≦１００°・・・・・・・・・・・・・（４）
【００３９】
そして、図２に示すように、ソーワイヤ３０は、溝付ローラ１２Ａに面３０Ａが接するように巻き掛けられ、ねじり加工が施されている方向に沿って１８０°捻じられつつ溝付ローラ１２Ｂに反対側の面３０Ｂが接するように架け渡される。これにより、加工領域Ｐにおいて砥粒３４Ａ〜３４Ｃが固定されている端面３２Ａをシリコンインゴット２０に向き合わせることができる。さらに、ソーワイヤ３０は、加工領域Ｐの下方を経由して溝付ローラ１２Ｂから溝付ローラ１２Ａへねじり加工が施されている方向に沿って同様に捻じられつつ架け渡される。このように両ローラ１２Ａ，１２Ｂの外周に沿ってソーワイヤ３０を１周架け渡す間に３６０°捻じるようにして繰り返し両ローラ１２Ａ，１２Ｂにソーワイヤ３０を巻き掛けることによりソーワイヤ列３０Ｌが構成される。
【００４０】
また、ソーワイヤ３０には予め捻じり加工が施されているため、両ローラ１２Ａ，１２Ｂ間に捻じりながら繰り返し架け渡しても捻じりによって生じる反発力を抑制できる。このため、両ローラ１２Ａ，１２Ｂに架け渡されるソーワイヤ３０が復元力の作用により位置ずれするのを防止できる。さらに、両ローラ１２Ａ，１２Ｂ間にソーワイヤ３０を捻じった状態で架け渡すことにより、上述したガイド部材５２，５６とソーワイヤ３０との間の摩擦力を低減できるというメリットもある。
【００４１】
本発明のマルチワイヤソー装置１０によれば、予め設定された大きさのねじり加工がソーワイヤ３０に施され、ソーワイヤ３０の砥粒３４Ａ〜３４Ｃが固定された端面３２Ａがシリコンインゴット２０に接触するように架け渡されている。このため、ソーワイヤ３０の幅方向における端面３２Ａに固定された砥粒３４Ａ〜３４Ｃを用いてシリコンインゴット２０をスライスすることができる。これにより、スライス加工時に発生するカーフロスの発生量を低減することができる。また、ソーワイヤ３０の幅ｗが厚みｔよりも大きいため、幅ｗの大きさが厚みｔと同等の大きさしかないソーワイヤと比較して断面積を増加させ引張強度を高めることができる。この結果、スライス加工時におけるスライス加工用線材の破断を抑制することもできる。
【００４２】
上記実施形態では、芯線３２の厚みｔが５０μｍである例を挙げているが、芯線３２の厚みｔを５０μｍ未満としてもよい。これにより、スライス加工時におけるカーフロスの発生量をさらに低減できる。
【００４３】
続いて、図４および図５を参照しつつ、本実施形態の変形例について説明する。以下の説明において、本実施形態と構成が共通する部分については同一の符号を付して適宜説明を省略し、構成の異なる部分についてのみ説明するものとする。
＜変形例１＞
【００４４】
図４は、マルチワイヤソー装置１００の構成を示す斜視図である。図４に示すようにマルチワイヤソー装置１００は溝付ローラ１２Ａ，１２Ｂに加え、溝付ローラ１２Ｂと同一構成の溝付ローラ１２Ｃを備える点でマルチワイヤソー装置１０と構成が相異する。この構成では、ソーワイヤ３０に代えてソーワイヤ１０２が用いられる。このソーワイヤ１０２は、芯線３２の両端面に砥粒１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｄが各々固定されている点でソーワイヤ３０と相異する。そして、ソーワイヤ１０２は、溝付ローラ１２Ａ〜１２Ｃの外周に沿って等ピッチで繰り返し架け渡され、ソーワイヤ列１０２Ｌを構成する。この際、ソーワイヤ１０２は、上記実施形態におけるソーワイヤ３０と同様に、溝付ローラ１２Ａと溝付ローラ１２Ｂとの間では１８０°捻じられた状態で両ローラ１２Ａ，１２Ｂに架け渡される。一方、ソーワイヤ１０２は、溝付ローラ１２Ｂから溝付ローラ１２Ｃを経て溝付ローラ１２Ａに架け渡すときには捻じらずに架け渡される。この場合にも、上記実施形態におけるマルチワイヤソー装置１０と同様の効果を得ることができる。
＜変形例２＞
【００４５】
図５は、ガイド部材１２０の構成を示す図である。図５に示すように、ガイド部材１２０は、シリコンインゴット２０の底面２０Ｐに接着固定される基部１２２と、基部１２２に立設する多数の櫛歯１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃとを備える。各櫛歯１２４Ａ〜１２４Ｃの間には、各々走行可能な状態でソーワイヤ３０が挟み込まれる。ガイド部材１２０は、ソーワイヤ３０によりスライス可能な素材により構成されており、シリコンインゴット２０とともにソーワイヤ３０により基部１２２がスライスされる。この場合にも、上記実施形態におけるガイド部材５２，５６と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１００    マルチワイヤソー装置
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  溝付ローラ（送りローラ）
２０    シリコンインゴット
３０，１０２    ソーワイヤ（加工用線材）
３０Ｌ，１０２Ｌ  ソーワイヤ列
３２    芯線
３２Ａ    端面（幅方向の端部）
３２Ｂ    端面
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ    砥粒
５２，５６，１２０    ガイド部材
α  捻じれ角
β  接触角
【図１】
2019075469.tif 000003
【図２】
2019075469.tif 000004
【図３】
2019075469.tif 000005
【図４】
2019075469.tif 000006
【図５】
2019075469.tif 000007