(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ワイヤガイドローラの改良された支承装置を有するマルチワイヤソーを提供する。【解決手段】ワイヤソー１が多重にワイヤガイドローラ３の周りに案内されている、ワークピースからウェーハを切断するワイヤソーであって、前記ワイヤガイドローラが回転可能な支承装置１５を有しかつ２つの隣接したワイヤガイドローラがソーフレーム１４を制限する形式のものにおいて、ワイヤソーがワイヤガイドローラの回転可能な支承のためにセラミック滑り軸受け１６，１７を有する。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤソーが多重にワイヤガイドローラの周りに案内されている、ワークピースからウェーハを切断するワイヤソーであって、前記ワイヤガイドローラが回転可能な支承装置を有しかつ２つの隣接したワイヤガイドローラがソーフレームを制限する形式のものにおいて、ワイヤガイドローラの回転可能な支承のためにセラミック滑り軸受けを有することを特徴とする、ワークピースからウェーハを切断するワイヤソー。
【請求項２】
セラミック滑り軸受けがシリコンカーバイドからなる、請求項１記載のワイヤソー。
【請求項３】
ワイヤガイドローラの軸受けのためのパッキンを有しない、請求項１又は２記載のワイヤソー。
【請求項４】
ワイヤガイドローラの軸受けのための特別な冷却装置を有しない、請求項１から３までのいずれか１項記載のワイヤソー。
【請求項５】
１本のソーワイヤが複数のソーギャップ内で単結晶を切断する、ソーを用いて単結晶から半導体ウェーハを切断する方法において、請求項１から４までのいずれか１項記載のソーを使用することを特徴とする、ワークピースからウェーハを切断する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤガイドローラの改良された支承装置を有するマルチワイーヤソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非金属材料、特に半導体材料からなるブロック又はインゴットから薄いウェーハにスライスするためには、主にいわゆるマルチワイーヤソーが使用される。これらのソーにおいては、直径０．２ｍｍ未満の細いワイヤが研削材粒子、有利にはＳｉＣの水性懸濁液を添加しながらスライスすべきワークピース上を引っ張られ、その際硬質の粒子が次第に材料切除を惹起する。この過程のために、用語“分離ラッピング（Ｔｒｅｎｎｌａｅｐｐｅｎ）”が一般に使用される。専門家は、一般に“スラーリースライシング”と称する。この方法においては、ソー進行は極めて緩慢である、大抵は１分間当たり１ｍｍ未満であるので、経済性は、多数のスライシングが同時に行われる際にのみ達成される。このことは、使用されるワイヤ１が数重に溝２を備えた転向ローラ、ワイヤガイドローラ３の周りを案内されかつそうしていわゆるソーフレーム（Ｓａｅｇｅｇａｔｔｅｒ）４を形成する際にのみ達成される。図１及び２は、このような装置を斜視図及び詳細図として示す。スライスされたウェーハの平坦性及び面平行性に対する高い要求は、転向ローラ３内のワイヤガイド溝２の極めて精確な配置だけでなく、またローラ３自体の著しく精確な支承装置５を必要とする。
【０００３】
大抵数時間継続するスライシング過程中に、全ての装置内に如何なる変化も生じるべきでない。それというのも、さもなければスライスされたウェーハのための規格が維持されないからである。従って、ワイヤガイドローラ３の支承装置５のために使用される軸受け６は、強度のプレロードがかけられておりかつ摩擦熱を導出するために冷却剤９によって冷却されなばならない。グリースで潤滑される金属製軸受け６への冷却剤の侵入並びにまた軸受け６からのグリース７での冷却液の汚染を防止するために、冷却剤に対するワイヤガイドローラ３の軸受け６の費用のかかるシール装置８が必要である。
【０００４】
ソーフレーム４及び転向及び駆動ローラ３（ワイヤガイドローラ）の全ての装置は、ソーの作業空間内に自由に位置する。それというのも、材料排出を達成するために必要な研削材懸濁液は妨害されずに供給及び排出されねばならないからである。従って、この著しく研削性の媒体に対するワイヤガイドローラの支承装置５のもう１つの絶対的に確実なシール装置が必要になる。
【０００５】
ワイヤガイドローラ３は、シール部材１１によりシールされた回転導通部１３を介して冷却剤が供給される冷却装置を有する。
【０００６】
全てのシール装置は、付加的なエネルギー消費を摩擦作業８，１１によりシール位置に引き起こし、該エネルギー消費はまた軸受け６の加熱及びソーの効率損失を生じる。
【０００７】
スライス物を切削するために役立つルーズな研削材粒子を直接的にソーワイヤに固定されたダイヤモンド粒子に代えることは繰り返し提案された（例えばＥＰ−Ａ１−０９８２０９４）。この場合も、原則的に前記のスラリースライシングにおけるようなワイヤ転向ローラの支承に関する同じ問題が生じる。
【０００８】
【特許文献１】
ＥＰ−Ａ１−０９８２０９４
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来の技術の前記の欠点及び不十分な点を回避する、ワイヤソーが多重にワイヤガイドローラの周りに案内されており、前記ワイヤガイドローラが回転可能な支承装置を有しかつ２つの隣接したワイヤガイドローラがソーフレームを制限する、ワークピースからウェーハを切断するワイヤソー（マルチワイヤソー）を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、ワイヤガイドローラの回転可能な支承のためにセラミック滑り軸受けを有することを特徴とするソーにより解決される。
【００１１】
図３は、ワイヤガイドローラ３の本発明による支承装置１５の詳細断面を例示する。これは、ワイヤガイドローラ３の軸受けジャーナル１４の回転可能な半径方向の支承のためにセラミックブシュ１６を有し、該ブシュの円筒状外面は、軸受けケーシング１８内に固定されたブシュ１７の相応する円筒状内面１７と協働して支承ギャップ１９を形成する。
【００１２】
ワイヤガイドローラ３の軸方向の支承のために、軸受けケーシング１８は、端面側にセラミック製の突接円板２１を支持し、該突接円板は相応してワイヤガイドローラ３もしくはその軸ジャーナル１４に軸方向で固定されたガイド円板２２と協働して軸方向軸受けギャップ２３を形成する。特に有利には、ワイヤガイドローラ３の軸方向の遊びはスペーサ部材２４及びねじ部材２５により調節可能に形成されている。
【００１３】
潤滑／冷却剤としての流体２６は、軸受けケーシング１８内及びセラミックブッシュ１７内の供給孔２７を介して半径方向軸受けギャップ１９並びにまた軸受けギャップ２３に供給されかつここから自由に周囲に流出する。軸受けギャップは、図３には簡明化のために誇張した大きさで示されている。
【００１４】
本発明に基づき設けられたセラミック滑り軸受けは、従来の技術において通常のグリースで潤滑される金属製軸受けの代わりをする。これらはあらゆる種類の液体、特に水でも潤滑することができる。
【００１５】
該滑り軸受けは、有利には水で洗われる、即ち滑り水膜が常に交換される（熱交換）。油で潤滑される滑り軸受け適用の際に必要である潤滑及び冷却のための補助装置は不要である。水の周辺で、セラミック滑り軸受けは傑出して良好な滑り特性を有する。それというのも、水はシリコンカーバイドの滑り面で摩擦化学的に反応しかつそこで摩擦を低下させる中間層を形成するからである。
【００１６】
有利には、セラミック滑り軸受けはシリコンカーバイドからなる滑り軸受けである。
【００１７】
このような滑り軸受けは、例えばワッカーケミー社（Ｆａ．　Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍｉｅ　ＧｍｂＨ）から名称：ＥＫａＳｉＣ（Ｒ）Ｄ、ＥＫａＳｉＣ（Ｒ）Ｃ及びＥＫａＳｉＣ（Ｒ）Ｇで市販されている。
【００１８】
セラミック軸受け材料、特に滑り軸受けのために一般に使用されるシリコンカーバイドは、金属に比較して著しい利点を有する。
【００１９】
−ＳｉＣのＥ弾性率は、鋼のほぼ２倍の高さである。それにより、軸受け剛性が著しく高い。
【００２０】
−ＳｉＣの熱膨張率は、鋼の２５％に過ぎない。それにより、加熱の際の軸受け面の変形は著しく小さい。
【００２１】
−ＳｉＣの熱伝導率は、鋼よりも数倍高い。このことは熱導出を容易にする。
【００２２】
−シリコンカーバイドの硬さは、ＨＶ２５００で硬化した鋼よりも３倍よりも高い。このことは、ＳｉＣがスライスした半導体材料の摩耗粒子に対していわゆる摩耗低位（Ｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓｓ−Ｔｉｅｆｌａｇｅ）に存在し、従って軸受けギャップ内にこのような粒子が存在する際でも実際に摩耗を受けないことを意味する。
【００２３】
−シリコンカーバイドは、極端に腐食安定性である。
【００２４】
−シリコンカーバイド滑り軸受けは、潤滑剤として油及びグリースを必要としない。
【００２５】
一般に、滑り軸受けはころ軸受けよりも良好な減衰特性を有するので、本発明によるソーは運転が一層静かになる。
【００２６】
従来の技術に記載された、マルチワイヤソーにおけるソーフレームのための転向及び駆動ローラの支承に対する要求は、セラミック滑り軸受けで従来よりも著しく優れたかつ簡単な方式で満足することができる：
−軸受けの冷却及び潤滑を、未処理の水で同時に行うことができる。
【００２７】
−軸受けのシーリングは不必要である。供給された水は、完全に無害で軸受けギャップからソーの作業空間内に流出することできる。それというのも、そこではスラリースライシングの際でもまたダイヤモンド被覆ワイヤーを用いたスライシングの際でもいずれにせよ水は懸濁液キャリア又は冷却潤滑剤として過剰で存在するからである。
【００２８】
−スライシング過程自体及び軸受け冷却のために、分離された循環路が不必要である。
【００２９】
−シーリングを省くこと及び低いプレロードにより、全支承装置は著しく軽く回転する。僅かなワイヤ引張り力がローラの連行のために失われる。
【００３０】
従って有利には、本発明によるソーは、ワイヤガイドローラの軸受けのためのシール装置を有しない。
【００３１】
有利には、本発明によるソーは、ワイヤガイドローラの特別の冷却装置を有しない。
【００３２】
本発明はまた、１本のソーワイヤが複数のソーギャップで単結晶を切断する、ソーを用いて単結晶から半導体ウェーハを切断する方法に関し、該方法はソーとして本発明によるソーを使用することを特徴とする。
【００３３】
本発明による方法は、単結晶からの半導体ウェーハの生産率を高めることを可能にする。それというのも、本発明によるソーは、ソーワイヤの直径の減少により切断幅の減少を可能するからである。驚異的にも、元来のソーフレームを形成する、マルチワイヤソーの転向ローラは駆動されない。従って、ワイヤはこれらのローラ自体を連行しなければならず、そのために必要な引張り力は、もはやスライシング作業のためには利用されない。高価な出発材料の損失を減少させるために切断幅は可能な限り小さく保たれねばならないので、ソーワイヤの直径を可能な限り小さく保つ努力なされる。本発明によるソーにおいて駆動されない転向ローラの連行のために必要な力は、軸受け及びシール装置における損失の低下により軽減されるので、ワイヤ直径も本発明によるソーにおいては小さくすることができる。材料損失は一部は全スライシングコストの半分よりも多くなるので、本発明による方法は著しく経済的な利点と結び付いている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のマルチワイヤソーの斜視図である。
【図２】従来のマルチワイヤソーの詳細断面図である。
【図３】ワイヤガイドローラの本発明による支承装置の実施例の詳細断面図である。
【符号の説明】
１　ワイヤ、　２　溝、　３　ワイヤガイドローラ、　４　ソーフレーム、　５，１５　支承装置、　６　軸受け、　７　グリース、　８　シール装置、　１１　シール部材、　１２　回転導通部、　１３　冷却剤、　１４　軸受けジャーナル、　１６，１７　ブシュ、　１８　軸受けケーシング、　１９　軸受けギャップ、　２１　突接円板、　２２　ガイド円板、　２３　軸方向軸受けギャップ、　２４　スペーサ部材、２５　ねじ部材、　２６　流体、　２７　供給孔
【図１】
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【図２】
2004001175.tif 000004
【図３】
2004001175.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月3日(2003.2.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
ワイヤガイドローラ３は、シール部材１１によりシールされた回転導通部１２を介して冷却剤１３が供給される冷却装置を有する。