(57)【要約】【課題】ワイヤの断線の発生を抑制することが可能なワイヤソーによるインゴットの切断方法を提供する。【解決手段】ワイヤを、複数の溝付きローラ間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、ワイヤを供給ワイヤリールから所定の長さ繰り出し、供給ワイヤリールに所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して往復走行させながら、供給ワイヤリール側と、回収ワイヤリール側とにそれぞれ配置された張力付与機構によりワイヤに張力を付与しつつ、インゴットをワイヤ列に押し当てることによってウェーハ状に切断するインゴットの切断方法であって、供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をＡ、供給ワイヤリールがワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をＢとした時に、Ａ／Ｂ×１００の値が６０以上となるよう制御して、インゴットをウェーハ状に切断するインゴットの切断方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ワイヤリールから供給され、回収ワイヤリールに回収されるワイヤを、複数の溝付きローラ間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、前記ワイヤを前記供給ワイヤリールから所定の長さ繰り出し、前記供給ワイヤリールに前記所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して、前記ワイヤを往復走行させながら、前記供給ワイヤリール側と、前記回収ワイヤリール側とにそれぞれ配置された張力付与機構により前記ワイヤに張力を付与しつつ、インゴットを前記ワイヤ列に押し当てることによって、前記インゴットをウェーハ状に切断するインゴットの切断方法であって、
前記供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をＡとし、前記供給ワイヤリールが前記ワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をＢとした時に、Ａ／Ｂ×１００の値が６０以上となるよう制御して、前記インゴットをウェーハ状に切断することを特徴とするインゴットの切断方法。
【請求項２】
前記ワイヤの最大走行速度を９００ｍ／ｍｉｎ以上とすることを特徴とする請求項１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、インゴットの切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンインゴットや化合物半導体インゴットなどからウェーハを切り出す手段として、ワイヤソーが知られている。特許文献１に開示されているように、ワイヤソーでは、複数の溝付きローラの周囲にインゴットの切断用のワイヤが多数巻き掛けられることによりワイヤ列が形成されており、ワイヤが軸方向に高速駆動され、かつ、スラリが適宜供給されながら、ワイヤ列に対してインゴットが切り込み送りされることにより、インゴットが各ワイヤの位置で同時に切断されるようにしたものである。
【０００３】
ここで、図３に、一般的なワイヤソーの一例の概略を示す。図３に示すように、このワイヤソー１０１は、主に、インゴットＷを切断するためのワイヤ１０２、ワイヤ１０２を巻掛けた複数の溝付きローラ１０３、ワイヤ１０２の張力を調整する機構１０４、切断されるインゴットＷを下方へ送り出す機構１０５、切断時にスラリを供給する機構１０６で構成されている。
【０００４】
ワイヤ１０２は、一方のワイヤリール１０７から繰り出され、トラバーサ１０８、プーリー１０９、及び張力調整機構１０４を含む張力付与機構１１２を経て、溝付きローラ１０３に３００〜５００回程度巻掛けられた後、もう一方の張力調整機構１０４’、プーリー１０９’、トラバーサ１０８’を含む張力付与機構１１２’を経てワイヤリール１０７’に巻き取られている。
【０００５】
また、溝付きローラ１０３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ１０２が溝付きローラ駆動モーター１１０によって、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
【０００６】
また、ワイヤリール１０７、１０７’はワイヤリール駆動モーター１１１、１１１’によって回転駆動され、溝付きローラ駆動モーター１１０とワイヤリール駆動モーター１１１，１１１’の速度をそれぞれ制御することにより、ワイヤ１０２にかかる張力を調整することもできる。
【０００７】
なお、張力調整機構１０４、１０４’は、例えば、特許文献２に開示されているように、ワイヤ１０２にかかる張力を更に精度よく調整する役割を有する。
【０００８】
このようなワイヤソー１０１を用い、ワイヤ１０２にワイヤ張力付与機構１０４を用いて適当な張力をかけて、駆動用モーター１１０により、ワイヤ１０２を往復方向に走行させながらインゴットをスライスする。
【０００９】
また、特許文献３に開示されているように、上述のようなワイヤソー１０１を用いる場合、駆動用モーター１１０によって動作するワイヤ１０２の走行速度を増加させると、切断能力が向上する。即ち、効率よくインゴットの切断を行うことができるため、ウェーハの生産性を向上することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−２６２８２６号公報
【特許文献２】特開平９−９４７５５号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７７２６号公報
【特許文献４】特開２０１３−２７９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、ワイヤの走行速度を増加させると、溝付きローラ１０３、ワイヤリール１０７などを高速回転させる必要が有り、ワイヤの張力変動が大きくなる。そのため、ワイヤの断線が発生しやすくなる。
【００１２】
ワイヤの断線が発生すると、インゴットから切り出されたウェーハの表面に段差が生じたり、ウェーハの表面のナノトポグラフィーが悪化したりして、製品が不良となるという問題がある。よって、ワイヤの断線の発生率を低減することが重要な課題である。
【００１３】
これに対して、例えば、特許文献４には、溝付きローラとワイヤリールとの間に、更に、バッファワイヤリール等の機構を配設して、ワイヤの張力変動を低減する技術が開示されている。しかしながら、この方法では、装置が大掛かりとなり、また、断線の抑制効果が十分に得られなかった。
【００１４】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワイヤの断線の発生を抑制することが可能なワイヤソーによる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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は、供給ワイヤリールから供給され、回収ワイヤリールに回収されるワイヤを、複数の溝付きローラ間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、前記ワイヤを前記供給ワイヤリールから所定の長さ繰り出し、前記供給ワイヤリールに前記所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して、前記ワイヤを往復走行させながら、前記供給ワイヤリール側と、前記回収ワイヤリール側とにそれぞれ配置された張力付与機構により前記ワイヤに張力を付与しつつ、インゴットを前記ワイヤ列に押し当てることによって、前記インゴットをウェーハ状に切断するインゴットの切断方法であって、前記供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をＡとし、前記供給ワイヤリールが前記ワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をＢとした時に、Ａ／Ｂ×１００の値が６０以上となるよう制御して、前記インゴットをウェーハ状に切断することを特徴とするインゴットの切断方法を提供する。
【００１６】
このようなインゴットの切断方法であれば、大掛かりな装置も必要なしに、切断中におけるワイヤの断線の発生を抑制することが可能である。
【００１７】
このとき、前記ワイヤの最大走行速度を９００ｍ／ｍｉｎ以上とすることができる。
【００１８】
本発明のインゴットの切断方法であれば、ワイヤの最大走行速度を９００ｍ／ｍｉｎ以上とした場合であっても、ワイヤの断線の発生率を小さく抑制することができる。すなわち、本発明のインゴットの切断方法であれば、切断能率を向上させるためにワイヤの走行速度を大きくしたとしても、ワイヤの断線が発生し難い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のインゴットの切断方法であれば、大掛かりな装置も必要なしに、切断中におけるワイヤの断線の発生を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のインゴットの切断方法に用いることができるワイヤソーの一例を示す概略図である。
【図２】実施例、比較例におけるワイヤの断線の発生率をまとめたグラフである。
【図３】一般的なワイヤソーの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
上記のように、従来の方法では、ワイヤの走行速度の高速化に伴い、ワイヤの断線が発生し易くなってきていた。また、従来技術におけるワイヤの断線の抑制方法は、装置が大掛かりになり易いうえに、断線の抑制効果が十分に得られなかった。
【００２３】
そこで、本発明者らはこのような問題を解決すべく、ワイヤ断線が発生する原因について調査を行った。その結果、特に、供給ワイヤリールから未使用ワイヤ（供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤ）が繰り出されるタイミングで大きな張力変動があり、この張力変動が、ワイヤの断線を招いていることが分かった。
【００２４】
供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力は、通常、切断時のワイヤの張力に対して低い値（例えば１／３以下）となっている。ワイヤの往復走行において、供給ワイヤリールがワイヤの巻取り側になった場合に、通常は、切断張力でワイヤが巻き取られることになる。そのため、供給ワイヤリールがワイヤの巻取側から繰り出し側になった場合の未使用ワイヤが繰り出される瞬間には、大きな張力変動が生じることが判明した。そして、ワイヤ走行速度の増加に伴い、張力調整機構１０４（図３参照）がこの張力変動を制御できなくなり、断線が発生してしまうことが判明した。このような知見に基づき、本発明者等は本発明のインゴットの切断方法を完成させた。
【００２５】
まず、本発明のインゴットの切断方法で使用することができる、ワイヤソーの一例について説明する。
【００２６】
図１に示すように、ワイヤソー１は、主に、インゴットＷを切断するためのワイヤ２、ワイヤ２を螺旋状に巻回した複数の溝付きローラ３、溝付きローラ３に巻回されたワイヤ２から成るワイヤ列１３、ワイヤ２に張力付与する張力付与機構１２、１２’、切断するインゴットＷを下方へ送り出す送り機構５、切断時にスラリを供給するスラリ供給機構６などで構成されている。
【００２７】
ワイヤ２は、供給ワイヤリール７から供給され、トラバーサ８、プーリー９、及び張力調整機構４を含む張力付与機構１２を経て、溝付きローラ３に３００〜５００回程度巻掛けられた後、もう一方の張力調整機構４’、プーリー９’、トラバーサ８’を含む張力付与機構１２’を経て回収ワイヤリール７’に回収される。
【００２８】
また、溝付きローラ３は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に略一定のピッチで溝を切ったローラであり、巻掛けられたワイヤ２が溝付きローラ駆動モーター１０によって、予め定められた周期で往復方向に駆動できるようになっている。
【００２９】
また、供給ワイヤリール７と回収ワイヤリール７’は、ワイヤリール駆動モーター１１、１１’によって回転駆動され、溝付きローラ駆動モーター１０とワイヤリール駆動モーター１１、１１’の速度をそれぞれ制御することにより、ワイヤ２にかかる張力を調整することもできる。
【００３０】
次に、このワイヤソー１を用いた場合の本発明のインゴットの切断方法について説明する。
【００３１】
まず、供給ワイヤリール７から供給され、回収ワイヤリール７’に回収されるワイヤ２を、複数の溝付きローラ３間に螺旋状に巻回してワイヤ列１３を形成する。そして、ワイヤ２を供給ワイヤリール７から所定の長さ繰り出し、供給ワイヤリール７に所定の長さよりも少ない長さ巻き取ることを繰り返して、ワイヤ２を往復走行させる。このとき、供給ワイヤリール７側と、回収ワイヤリール７’側とにそれぞれ配置された張力付与機構１２、１２’によりワイヤ２に張力を付与する。そして、ワイヤ２を往復走行させ、かつ、ワイヤ２に張力を付与しながら、インゴットＷをワイヤ列１３に押し当てることによって、インゴットＷをウェーハ状に切断する。このとき、スラリ供給機構６からスラリを供給しながらインゴットＷを切断することができる。
【００３２】
ここで、本発明のインゴットの切断方法では、供給ワイヤリール７に巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力をＡとし、供給ワイヤリール７がワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力をＢとした時に、Ａ／Ｂ×１００の値が６０以上となるよう制御して、インゴットＷをウェーハ状に切断する。
【００３３】
このようにすれば、ワイヤ２の往復走行において、供給ワイヤリール７がワイヤ２の繰り出し側になった場合のワイヤ２が繰り出される瞬間における張力変動を小さくすることが可能である。よって、本発明のインゴットの切断方法であれば、この張力変動を小さく抑えることができるため、ワイヤの断線の発生を抑制することができる。しかも装置を大がかりなものとする必要もない。また、Ａ／Ｂ×１００の上限値は、９０とすることが好ましい。
【００３４】
またこのとき、本発明のインゴットの切断方法では、ワイヤ２の最大走行速度を９００ｍ／ｍｉｎ以上とすることができる。ワイヤの最大走行速度を、このように大きく設定することで、インゴットの切断効率を向上させることができる。また、本発明のインゴットの切断方法であれば、このようにワイヤを高速走行させる場合であっても、ワイヤの断線が起き難い。なお、走行速度が速いほど切断効率の面から好ましいが、最大走行速度の上限として、例えば、スラリー（遊離砥粒）を用いた切断であれば１５００ｍ／ｍｉｎで十分である。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３６】
（実施例）
図１に示すような、ワイヤソー１を用いて、本発明のインゴットの切断方法により、直径３００ｍｍのシリコンインゴットの切断を行った。すなわち、シリコンインゴットの切断は、供給ワイヤリールに巻き付けられた、繰り出されていないワイヤの巻き張力Ａと供給ワイヤリールがワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力Ｂが、Ａ／Ｂ×１００≧６０を満たすように実施した。
【００３７】
また、シリコンインゴットの切断は、Ａの値又はワイヤの最大走行速度を下記の表１の範囲で、切断条件を変化させて複数回実施した。また、供給ワイヤリールがワイヤを巻き取る時のワイヤ巻取り張力Ｂは２３（Ｎ）に固定した。なお、インゴットの切断時の、図１の溝付きローラ３でのワイヤ張力は、Ｂと同じ値であった。
【００３８】
表１に、実施例における切断条件をまとめたものを示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
（比較例）
Ａ／Ｂ×１００＜６０となるように、Ａの値を変更したこと以外、実施例と同様にシリコンインゴットの切断を行った。シリコンインゴットの切断は複数回行い、各回でＡの値又はワイヤの最大走行速度を下記の表２の範囲で変化させて切断を実施した。
【００４１】
表２に、比較例における切断条件をまとめたものを示す。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
上記の実施例及び比較例のインゴットの切断におけるワイヤの断線の発生率（断線率）を、Ａ／Ｂ×１００の値及びワイヤの最大走行速度ごとにまとめた結果を表３及び図２に示す。
【００４４】
【表３】
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【００４５】
表３及び図２から分かるように、実施例のようにＡ／Ｂ×１００の値を６０以上に制御すれば、ワイヤの走行速度がどのような速度でも、断線率を０％又は極めて低く抑えられることが確認できた。特に、ワイヤの最大走行速度が９００ｍ／ｍｉｎ以上と、高速になった場合、比較例では、ワイヤの最大走行速度が高速になるほど高い確率で断線が生じていた。しかし、本発明の実施例では、そのように高速になった場合でも、ワイヤの断線がほとんど起きず、比較例に比べて断線率をかなり低く抑えられることが確認できた。このように、ワイヤの最大走行速度が高速の場合、本発明は特に有効であることが確認できた。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
１…ワイヤソー、  ２…ワイヤ、  ３…溝付きローラ、
４、４’…張力調整機構、  ５…送り機構、  ６…スラリ供給機構、
７…供給ワイヤリール、  ７’…回収ワイヤリール、  ８、８’…トラバーサ、
９、９’…プーリー、  １０…溝付きローラ駆動モーター、
１１、１１’…ワイヤリール駆動モーター、  １２、１２’…張力付与機構、
１３…ワイヤ列、  Ｗ…インゴット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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