(57)【要約】【課題】均一な付着量となるようにマルチワイヤーソーのワイヤーにスラリーを供給すること。【解決手段】砥粒を含むスラリー３３をワイヤー２５に供給するスラリー供給部を備え、スラリー供給部は、スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流位置に配置されたスラリー供給容器２９と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリー３３を受けるスラリー受皿４２と、スラリー供給容器２９とスラリー受皿４２とに接続されてスラリー供給容器２９にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とを有し、スラリー供給容器２９は、スラリー循環経路から送られたスラリーを排出する一対の開口部３０をワイヤー移動方向の上流側および下流側に有し、一対の開口部３０にワイヤー２５を通してスラリー供給容器２９内のスラリー３３中にワイヤー２５を通過させることにより、ワイヤー２５にスラリー３３を付着させることを特徴とするマルチワイヤーソー。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体インゴットをスライスするワイヤーを回転駆動させるワイヤー駆動部と、砥粒を含むスラリーを前記ワイヤーに供給するスラリー供給部と、ワイヤーのスライス加工位置に半導体インゴットを押し当てるインゴット押圧部とを備え、
前記スラリー供給部は、前記スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流位置に配置されたスラリー供給容器と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリーを受けるスラリー受皿と、前記スラリー供給容器と前記スラリー受皿とに接続されてスラリー供給容器にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とを有し、
前記スラリー供給容器は、前記スラリー循環経路から送られたスラリーを排出する一対の開口部をワイヤー移動方向の上流側および下流側に有し、前記一対の開口部にワイヤーを通してスラリー供給容器内のスラリー中にワイヤーを通過させることにより、ワイヤーにスラリーを付着させることを特徴とするマルチワイヤーソー。
【請求項２】
前記スラリー供給容器内のスラリーの液面高さを検出する液面検出部をさらに備えた請求項１に記載のマルチワイヤーソー。
【請求項３】
前記液面検出部からの検出信号が入力されて前記スラリー供給容器内に供給するスラリー量を制御する制御部をさらに備えた請求項２に記載のマルチワイヤーソー。
【請求項４】
前記ワイヤー駆動部が、ワイヤー移動方向を一方向と逆方向とに切り換え可能である請求項１〜３のいずれか１つに記載のマルチワイヤーソー。
【請求項５】
前記請求項１に記載のマルチワイヤーソーを用いて半導体インゴットをスライスする際に、スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流でスラリー供給容器内のスラリー中にワイヤーを通過させることにより、ワイヤーにスラリーを付着させるスラリー供給方法。
【請求項６】
前記スラリー供給容器内のスラリーの液面高さを検出し、この液面高さが所定高さ以上となるようにスラリー供給容器内に供給するスラリー量を制御する請求項５に記載のスラリー供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体インゴットをスライスするマルチワイヤーソーおよびマルチワイヤーソーのワイヤーへスラリーを供給するスラリー供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体インゴットをスライスするマルチワイヤーソーは、例えば図４および５に示すように、複数の駆動ローラー１、２、３、４にワイヤー２２が張架されており、回転するワイヤー２２の水平張架部分にスラリーを供給しながら半導体インゴットを押し付けることにより、薄い板状にスライスする装置である。この場合、半導体インゴットは、上端面がカーボン等からなる基材に貼着されると共に、図示しないインゴット押圧部にて前記基材が昇降可能に保持されており、スライス後の個々の半導体基板がバラバラにならないようにスライスされる。
【０００３】
このようなマルチワイヤーソーのワイヤー２２に砥粒を含むスラリーを供給するスラリー供給部は、ワイヤー２２の水平張架部分におけるスライス加工位置の近傍にスラリーノズル５、６、７、８、９、１０が配置され、ポンプによりスラリータンク２３から配管２１を介してスラリーノズルにスラリーを送り込み、スラリーノズルから高速回転するワイヤー２２にカーテン状にスラリーを供給するものがある（例えば、特許文献１参照）。
このようにしてワイヤー２２にスラリーを供給することにより、ワイヤー２２にスラリーが付着し、このワイヤー２２へ半導体インゴット１７、１８、１９、２０を押し付けることにより、砥粒のラッピング作用（ワイヤーとインゴットとの当接箇所に侵入したスラリー中に含まれる砥粒の転動や引っ掻き作用による微小切削作用）によって複数枚に半導体インゴットがスライス加工される。
なお、図示省略するが、ワイヤー２２の水平張架部分を通過して落下したスラリーは、スラリー受皿にて受けられ、復路配管を通ってスラリータンク２３へ回収され、ポンプにより配管２１を通ってスラリーノズルへ循環する。
【特許文献１】特開平７−１０６２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなワイヤーソーでは、スラリーノズルから吐出されるスラリーカーテンの厚みが部分的または全体的に変動する場合があり、そうするとスラリーカーテンを通過したワイヤーのスラリーの付着量が不均一となって付着量が不十分な部分が発生し、半導体インゴットのスライス面にワイヤー痕が発生して半導体基板の品質が低下したり、ワイヤー断線が発生しやすくなる。また、スラリーカーテンの厚みの変動を機械的に検知できていなかったため、作業員が定期的にスラリーカーテンの状態を目視にて監視する必要もあった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、均一な付着量となるようにワイヤーにスラリーを供給することができるマルチワイヤーソーおよびスラリー供給方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かくして、本発明によれば、半導体インゴットをスライスするワイヤーを回転駆動させるワイヤー駆動部と、砥粒を含むスラリーを前記ワイヤーに供給するスラリー供給部と、ワイヤーのスライス加工位置に半導体インゴットを押し当てるインゴット押圧部とを備え、前記スラリー供給部は、前記スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流位置に配置されたスラリー供給容器と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリーを受けるスラリー受皿と、前記スラリー供給容器と前記スラリー受皿とに接続されてスラリー供給容器にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とを有し、前記スラリー供給容器は、前記スラリー循環経路から送られたスラリーを排出する一対の開口部をワイヤー移動方向の上流側および下流側に有し、前記一対の開口部にワイヤーを通してスラリー供給容器内のスラリー中にワイヤーを通過させることにより、ワイヤーにスラリーを付着させるマルチワイヤーソーが提供される。
また、本発明の別の観点によれば、前記マルチワイヤーソーを用いて半導体インゴットをスライスする際に、スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流でスラリー供給容器内のスラリー中にワイヤーを通過させることにより、ワイヤーにスラリーを付着させるスラリー供給方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ワイヤーがスラリー供給容器内のスラリー中を通過するため、ワイヤー全体に均一な付着量でスラリーが付着することができる。この結果、スラリーの付着量が不十分なワイヤー部分が発生せず、十分かつ均一にスラリーが付着したワイヤーにて半導体インゴットをスライス加工することができ、スライスされた半導体ウェハのスライス面の品質バラツキやワイヤー断線を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のマルチワイヤーソーは、半導体インゴットをスライスするワイヤーを回転駆動させるワイヤー駆動部と、砥粒を含むスラリーを前記ワイヤーに供給するスラリー供給部と、ワイヤーのスライス加工位置に半導体インゴットを押し当てるインゴット押圧部とを備え、前記スラリー供給部は、前記スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流位置に配置されたスラリー供給容器と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリーを受けるスラリー受皿と、前記スラリー供給容器と前記スラリー受皿とに接続されてスラリー供給容器にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とを有し、前記スラリー供給容器は、前記スラリー循環経路から送られたスラリーを排出する一対の開口部をワイヤー移動方向の上流側および下流側に有し、前記一対の開口部にワイヤーを通してスラリー供給容器内のスラリー中にワイヤーを通過させることにより、ワイヤーにスラリーを付着させることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、ワイヤーは樹脂製または金属製のいずれであってもよいが、機械的強度の観点から金属製のものが好ましい。金属製ワイヤーとしては、例えば直径０．１〜０．３ｍｍ程度の鋼線やピアノ線が用いられる。
【００１０】
本発明において、ワイヤー駆動部とは、ワイヤーを回転駆動させるように構成されたものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、未使用のワイヤーが巻かれた新線ボビン、新線ボビンから送り出されたワイヤーを張架して複数回巻き回す複数の駆動ローラー、駆動ローラーを駆動する駆動モーター、駆動ローラーから半導体外れた使用済みのワイヤーを巻き取る巻取ボビンなどから構成されたもの、あるいは無端状ワイヤーが複数の駆動ローラーに張架された構成のものを挙げることができる。また、ワイヤー駆動部は、ワイヤー移動方向を一方向と逆方向に切り換え可能に構成されていてもよい。
【００１１】
本発明において、インゴット押圧部とは、半導体インゴットを保持してワイヤーに押し付けるように構成されたものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、半導体インゴットを保持する保持板と、保持板を上下に昇降させる昇降機構とから構成されたものを挙げることができる。インゴット押圧部は、複数の半導体インゴットを隣接させて保持できるように構成されていてもよい。
【００１２】
本発明において、スラリー供給部は、スライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流および下流位置に配置されたスラリー供給容器と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリーを受けるスラリー受皿と、スラリー供給容器とスラリー受皿とに接続されてスラリー供給容器にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とから主に構成される。
スラリー循環経路は、例えば、スラリーを貯留するスラリータンクと、スラリータンクからワイヤー上の所定箇所までスラリーを導く往路配管、スラリータンクから往路配管へスラリーを送出するポンプ、スラリー受皿とスラリータンクとを接続する復路配管などから構成できる。
前記往路配管の先端には、ワイヤーにスラリーを付着させる前記スラリー供給容器が接続されている。スラリー供給容器は、上述のようにスライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流位置と下流位置の両方に配置される。その理由は、半導体インゴット切断時に発生する熱で高温となったワイヤーを冷却するためと、ワイヤーを逆方向に回転させて切断する場合があるためである。
【００１３】
また、スラリーは循環して繰り返し使用されると、半導体インゴットの切削屑や粉砕砥粒などの混入量が多くなってワイヤーの切削性能が低下し、スライス精度が低下するため、復路配管からスラリーの一部を適宜排出すると共に、スラリータンク内へ新しいスラリーを補給してスラリー中の切削屑などの固形分濃度を低下させてスライス精度を維持するように構成してもよい。
また、排出した廃スラリーから半導体粉を分離回収してもよい。この場合、例えば廃スラリーから固液分離処理により固形分を回収し、得られた固形分を有機溶剤で洗浄して前記固形分に含まれる分散剤を除去し、分散剤が除去された固形分をさらに酸溶液で洗浄してスライス時の熱により発生した酸化シリコンおよびワイヤーから発生した金属粉を溶解除去し、酸化シリコンと金属粉が除去された固形分を粉砕処理した後、気流分級により砥粒と半導体粉に分離し、半導体粉を再利用のために回収してもよい。
【００１４】
本発明は、前記スラリー供給容器内のスラリーの液面高さを検出する液面検出部をさらに備えたものであってもよい。このようにすれば、スラリー供給容器内のスラリーの液面がワイヤーよりも低くなる前に、スラリー供給容器内のスラリー量の減少を知ることができる。したがって、スラリー供給容器内のスラリーの液面が常にワイヤーよりも上方に位置するようにスラリー供給手段によるスラリー供給量を機械的または人為的に調整すること、あるいはスラリーの液面がワイヤーよりも下になると自動的にワイヤーソーを停止することが可能となる。
また、本発明は、前記液面検出部からの検出信号が入力されて前記スラリー供給手段によるスラリー供給量を制御する制御部とをさらに備えたものであってもよい。このようにすれば、上述のスラリー供給手段によるスラリー供給量の調整を制御部にて自動的に行うことができる。
【００１５】
本発明において、半導体インゴットとしては、例えば単結晶あるいは多結晶のシリコンインゴットが挙げられる。
また、本発明に用いられるスラリーとしては、半導体インゴットの切削用として一般に市販されているものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、水溶性または油性の分散剤等に砥粒が分散されたものを用いることができる。水溶性の分散剤としては、例えば、水にグリコール、界面活性剤、高級脂肪酸などを添加したものを用いることができ、油性の分散剤としては、鉱物油などのオイルに潤滑油が添加されたものを用いることができる。砥粒としては、例えば、粒径１０〜３０μ程度の炭化珪素、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化珪素などを用いることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明のマルチワイヤーソーの一実施形態を示す正面から見た概略図であり、図２は実施形態におけるスラリー供給容器を示す斜視図であり、図３は実施形態のスラリー供給部の概略構成図である。
図１および図２に示すように、マルチワイヤーソーは、正面から見て四角形の頂点位置に配置されて矢印Ａ方向とＢ方向の両方に回転切換え可能な４個の駆動ローラー２６と、４個の駆動ローラー２６に張架されたワイヤー２５とを備える。また、このマルチワイヤーソーは、４個の駆動ローラー２６に１本のワイヤー２５が複数回巻かれており、ワイヤー２５の一端および他端は図示しない２つのボビンにそれぞれ接続されている。各ボビンは正逆回転可能であり、ワイヤーの繰出し用と巻取り用に切り換えられる。また、ワイヤー２５の上下の水平張架部分の上方位置に、直方体形の半導体インゴット２４が図示しないインゴット押圧部によって昇降可能に設置される。この場合、各水平張架部分に２個の半導体インゴット２４が並列されており、各半導体インゴット２４の上端面はカーボン等の基材に貼着されている。なお、図１において、後述のスラリータンク、スラリー受皿等は図示省略している。
【００１７】
スラリー供給部は、ワイヤー２５の水平張架部分によって各半導体インゴット２４をスライスするスライス加工位置に対してワイヤー移動方向の上流近傍位置および下流近傍位置に配置された複数のスラリー供給容器２９と、スライス加工位置の下方領域に配置されて流れ落ちるスラリーを受けるスラリー受皿４２と、スラリー供給容器２９とスラリー受皿４２とに接続されてスラリー供給容器２９にスラリーが所定量以上溜まるように循環供給するスラリー循環経路とを有する。具体的には、上方の２個の半導体インゴット２４の間および両側と、下方の２個の半導体インゴット２４の間および両側にスラリー供給容器２９が配置されている。つまり、スラリー供給容器２９は合計６箇所に配置されている。したがって、駆動ローラー２６がＡ方向に回転する場合、あるいはＡ方向からＢ方向に切り換えられて回転する場合でも、必ず全ての半導体インゴット２４に対してワイヤー移動方向の上流側にスラリー供給容器２９が配置されていることとなる。
【００１８】
このスラリー供給容器２９は、駆動ローラー２６の軸心方向に長い直方体形に形成されており、その軸心方向に延びる左右側壁には、水平張架部分における複数本のワイヤー２５を通過させ、かつ内部のスラリー３３を外部に排出する細長い開口部（スリット）３０が形成されている。なお、ワイヤー２５としては、直径は０．１６ｍｍ程度のピアノ線が用いられており、ワイヤー間隔は２〜３ｍｍ程度に設定されている。
【００１９】
スラリー循環経路は、スラリーを収容するスラリータンク４０と、スラリータンク４０とスラリー供給容器２９とを接続する往路配管２８と、スラリータンク４０内のスラリーを往路配管２８を通してスラリー供給容器２９内へ送り出すポンプＰと、ポンプＰを駆動するモータＭと、スラリー受皿４２とスラリータンク４０とを接続する復路配管４３とを備えている。なお、復路配管４３の途中１箇所にスラリーの一部を排出する排出バルブおよび排出パイプを接続し、所定サイクル使用したスラリーの一部を排出パイプから廃スラリー回収部へ送るように構成してもよい。廃スラリーからは上述の処理により半導体を回収することができる。
【００２０】
スラリータンク４０から延びる１本の往路配管２８は、上下のスラリー供給容器２９へ向けて上下に分岐し、上下に分岐した各配管はさらに３本に分岐して各スラリー供給容器２９と接続されている。
スラリー受皿４２は、各スラリー供給容器２９の下方位置に複数配置されており、各スラリー受皿に復路配管４３が分岐して接続されている。なお、上方の３つのスラリー供給容器および下方の３つのスラリー供給容器にそれぞれ対応するように上下段にスラリー受皿を１つずつ配置するようにしてもよい。
【００２１】
また、このスラリー供給部は、各スラリー供給容器２９の内部のスラリー３３の液面３３ａの高さを検出する液面検出部３１と、液面検出部３１からの検出信号に基いて前記ポンプＰのモータＭの回転数を制御することによりスラリー供給容器２９へのスラリーの供給量を制御する制御部４１とを備えている。液面検出部３１は、ワイヤー２５に干渉しない位置に配置された浮き３１ａと、スラリー供給容器２９の上壁を貫通する浮き３１ａの軸部を上下スライド自在に保持することにより浮き３１ａの高さ位置を検出するセンサ部３１ｂとを有し、このセンサ部３１ｂからの前記検出信号が制御部４１へ入力される。
【００２２】
次に、このように構成されたマルチワイヤーソーおよびスラリー供給装置等を備えたワイヤーソー装置を用いて半導体インゴットをスライスして複数枚の半導体基板を作製する手順の一例について説明する。
まず、ポンプＰを駆動して各スラリー供給容器２９内へスラリー３０を連続的に供給すると共に、駆動ローラー２６を一方向（例えばＡ方向）に回転駆動してワイヤー２５を回転させる。このとき、各スラリー供給容器２９の開口部３０からスラリー３３が排出されるが、各スラリー供給容器２９内のスラリー３３の液面３３ａがワイヤー２５よりも上方に位置する量のスラリー３３を供給する。例えば、ワイヤー２５よりも液面３３ａが上方に位置するまではスラリー排出量を上回るスラリー供給量とし、液面３３ａがワイヤー２５よりも上方になればスラリー排出量と同程度のスラリー供給量とする。スラリー供給量は、スラリー供給容器２９の容積やスラリー排出量等にもよるが、スラリー供給容器１本につき例えば２０リットル／ｍｉｎ以上に設定することができる。
【００２３】
その後、各スラリー供給容器２９の開口部３０からスラリー３３を排出し、かつスラリー３３の液面３３ａを少なくともワイヤー２５よりも上方に維持しながら、昇降装置によって各半導体インゴット２４をゆっくり下降させて回転するワイヤー２５へ押し付けて切断していく。スラリー３３の液面３３ａがワイヤー２５より常に高い位置にあり、ワイヤー２５は確実にスラリー３３中を通るため、ワイヤー２５にムラなくスラリー３３を付着させることができる。その結果、スラリー３３の付着量が不十分なワイヤー部分が発生せず、十分かつ均一にスラリー３３が付着したワイヤー２５にて半導体インゴット２４をスライス加工することができ、半導体インゴット２４のスライス面の品質バラツキやワイヤー断線を防止することができる。
【００２４】
半導体インゴット２４の切断工程中、スラリー供給容器２９内のスラリー３３の液面３３ａが徐々に下降しても、液面検出部３１によって液面３３ａの高さが常に検出されており、液面３３ａが所定高さまで下降すると制御部４１がポンプＰのモータＭの回転数を上昇するよう制御し、それによってスラリー供給容器２９へのスラリーの供給量が増加するため、液面３３ａがワイヤー２５より下に下がることがない。なお、制御部４１は、液面３３ａが所定高さまで回復するとモータＭの回転を通常の回転数まで低下するように制御している。
【００２５】
（他の実施形態）
１．前記実施形態では、図２および図３に示すようにスラリー供給容器２９の左右側壁に細長スリット状の開口部３０を形成した場合を例示したが開口部を包囲するノズルを左右側壁に突出状に形成してもよい。さらにこの場合、左のノズルの先端から右のノズルの先端までの距離を、図３に示すスラリー供給容器２９の幅と同じくすれば、スラリー供給容器の容積を小さくして全体的にコンパクトにすることができる。
２．前記実施形態では、図２に示すようにスラリー供給容器２９が上壁を有する箱型の場合を例示したが、上方開口状の箱型であってもよい。
３．前記実施形態では、図２に示すように、スラリータンクからのスラリーをスラリー供給容器２９へ送るための往路配管２８が、スラリー供給容器２９の長手方向一端寄りに接続されている場合を例示したが、往路配管２８はスラリー供給容器２９の長手方向中間位置に接続されていてもよく、あるいは複数の配管がスラリー供給容器に接続されてスラリーを複数箇所から供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のマルチワイヤーソーの一実施形態を示す正面から見た概略図である。
【図２】実施形態におけるスラリー供給容器を示す斜視図である。
【図３】実施形態のスラリー供給部の概略構成図である。
【図４】従来のワイヤーソーを示す概略構成図である。
【図５】図４のワイヤーソーを示す正面から見た概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
２４  半導体インゴット（被スライス物）
２５  ワイヤー
２６  駆動ローラー
２８  往路配管
２９  スラリー供給容器
３０  開口部（スリット）
３１  液面検出部
３１ａ  浮き
３１ｂ  センサ部
３３  スラリー
３３ａ  液面
４０  スラリータンク
４１  制御部
４２  スラリー受皿
４３  復路配管
Ｍ  モータ
Ｐ  ポンプ
【図１】
2008213111.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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