(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反り形状が平坦になるように設定した温度に被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項２】
ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して切断を開始してから切断長が被加工物直径の６０％に達するまでの前記被加工物の温度変化および切断の後半で切断長が被加工物直径の６０％に達してから切断終了までの前記被加工物の温度変化を、１０℃以下に抑えるように、かつ、被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反り形状が平坦になるように設定した温度に被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項３】
ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して切断を開始してから切断長が被加工物直径の６０％に達するまでの前記被加工物の温度変化または切断の後半で切断長が被加工物直径の６０％に達してから切断終了までの前記被加工物の温度変化を、１０℃以下に抑えるように、かつ、被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反り形状が平坦になるように設定した温度に被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項４】
ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、被加工物の温度を被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反り形状が平坦になるように予め所定温度に設定した後、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項５】
ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、被加工物の温度を被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反り形状が平坦になるように予め所定温度に設定した後、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項６】
切断を開始してから切断長が被加工物直径の６０％に達するまでの前記被加工物の温度変化および切断の後半で切断長が被加工物直径の６０％に達してから切断終了までの前記被加工物の温度変化を、１０℃以下に抑えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載した切断方法。
【請求項７】
切断を開始してから切断長が被加工物直径の６０％に達するまでの前記被加工物の温度変化または切断の後半で切断長が被加工物直径の６０％に達してから切断終了までの前記被加工物の温度変化を、１０℃以下に抑えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載した切断方法。
【請求項８】
前記温度制御媒体を、温度制御した切削液および温度制御した空気とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３、請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載した切断方法。
【請求項９】
前記温度制御媒体を、温度制御した切削液または温度制御した空気とすることを特徴とする請求項１ないし請求項３、請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載した切断方法。
【請求項１０】
前記被加工物を、シリコン単結晶とし、前記被加工物の切断中の温度を、３５℃未満とすることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載した切断方法。
【請求項１１】
さらに、被加工物を支持するプレート部の温度を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載した切断方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、柱状の半導体インゴット、セラミックス、ガラス等の被加工物から多数のウエーハを切り出すワイヤソーおよびこれによる切断方法に関する。
背景技術
近年、ウエーハの大型化および高平坦化が望まれており、この大型化に伴い、インゴットの切断には専らワイヤソーが使用されている。
ワイヤソーは、所定ピッチのワイヤ列に被加工物（以下、ワークと言うこともある）を押し付け、砥粒を含む切削液を注ぎながら、ワイヤとワークを相対運動せしめ、研削作用によって多数のウエーハを同時に切断する装置である。
ワイヤソーの利点は、インゴットから一度に多数のウエーハを同時に切断することができるので生産性が高く、また同時切断により切断後のウエーハについては、ほぼ同様な形状に製造することができることである。
ワイヤソーの問題点としては、切断後のウエーハの反りが大きいことがあり、従来はその解決策の一例として、ワイヤを巻き付ける溝付きローラのベアリング部の温度を制御して、切断時の摩擦熱等によるローラの熱膨張を抑える方法が採用されており、反りはある程度改善されていた。
さらに詳しくは、ワイヤソーは、被加工物をワイヤに押し付けた際に、摩擦熱が発生し、ワークのみならず、加工を行うための部屋の温度を上昇させる。また、切断中に温度が上昇すれば、ワークのみならず、加工テーブル等の装置各部が熱膨張し、ワークと装置の相対的な位置ずれを生じ、その形状がウエーハの反りとして転写される。
従来の解決策は、ベアリング・ハウジング等の装置の主要部に冷却媒体を用いて温度上昇の影響を緩和していたが、熱の発生源であるワーク加工部の熱対策はなされておらず、結果的には加工中の温度変化を制御できないでいた。
切断加工中の熱量は、切断方向に対して直角方向の円弧の長さ（ワイヤがワークに接触している長さ；切断長）により決まり、切断方向に対して弧長の変化量が大きいため、切断開始から短い間に熱が大きく変化し、ワークと装置の相対的な位置ずれも大きくなる。これは、切断終了近くでも同じ現象を生じる。従って、ウエーハの切り始めと切り終わり付近に局部的に反りの大きな形状を作り出している（図５参照）。
この切断時に発生した反りは、その後、ラッピング、エッチング等幾つかの工程を経ても、修正されることはなく、最後までその形状を保ち、局部的に大きな反りは研磨工程における平坦度に影響を与えていることが確認されている。
発明の開示
そこで、本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、被加工物の切断加工時の発熱の影響を制御することにより、被加工物とワイヤ間の相対的な位置ズレを抑え、ウエーハの反りのレベルおよび局部的な反りを改善し、かつ研磨工程での平坦度を改善することができるインゴットの切断方法および装置を提供することを主たる目的とする。
上記課題を解決するための本発明は、ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法である。
このように、ワイヤソーにおいて、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物にも温度制御媒体を供給しながらワークを切断すれば、ワーク切断時に発生する発熱温度により生じるワークの温度上昇を緩やかに抑制し、所望の温度以下に抑えることができる。従って、ワークの切断面の反りのレベルや局部的な反り、ウエーハ全体のうねりを改善し、後の研磨工程における平坦度を大きく改善することができるので、半導体シリコンウエーハの生産性と歩留りの向上を図り、コストを改善することができる。
そして、本発明はワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、被加工物の温度を予め所定温度に設定した後、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法である。
この方法は、ワークを切断する前に所定の温度までワークを予熱した後、切断を開始し、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給しながらワークを切断する方法である。このようにすれば、特に切断初期のワークの温度変化を緩やかに抑えることができ、切断面の反りのレベルや局部的な反りを大きく改善することができる。このように温度を上昇させて行う場合は、室温やその他、機械部分からの外的な温度の影響を受け難くなるという利点もある。
所定の温度までワークを予熱する方法としては、ワイヤソーにワークをセットする前に、装置外部でオーブン等を用いて予熱し、その後セットしてもよい。また、ワークを保持するプレート部にヒータを設置し、ワークをセットした状態で予熱を行う方法や所定温度に制御された切削液や空気、その他の温度制御媒体をワークに供給して、切断前に予熱してもよい。
さらに、本発明は、ワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断する方法において、被加工物の温度を予め所定温度に設定した後、砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給するとともに、被加工物に温度制御媒体を供給して被加工物の温度を制御しながら被加工物を切断することを特徴とする切断方法である。
このようにすれば、切断初期のワークの温度変化を緩やかに抑え込むことができると共に、切断中期から切断終期までワークの温度上昇をより一層抑制することができる。従って、切断初期や終期の局部的な反りを小さくすることができると共に、ウエーハ全体のうねりや研磨後の平坦度を大きく改善することができる。
この場合、切断を開始してから切断長が被加工物直径の６０％に達するまでの前記被加工物の温度変化および／または切断の後半で切断長が被加工物直径の６０％に達してから切断終了までの前記被加工物の温度変化を、１０℃以下に抑えるようにした。
例えば、直径８インチのワークを切断する場合、切断する前のワークの温度を２５℃前後とした場合、切断長が被加工物直径の６０％に達するのは、切断を開始してから径方向切り込み量が２０ｍｍに達するまでであり、この間のワークの温度変化を１０℃以内、すなわち切断初期のワークの温度を３５℃以下に抑え込もうとするもので、このように特に切断初期のワークの温度変化が大きくならないように制御することにより、ワークとワイヤソー間の熱膨張の差が小さくなり、切断初期の極端な反り形状の変化がなくなり、反りを小さくすることができる。また、直径１２インチのワークを切断する場合、切断長が被加工物直径の６０％に達するのは、切断を開始してから径方向切り込み量が約３０ｍｍの時点であり、この間のワークの温度変化を積極的に緩やかに抑え込むようにする。
同様に、８インチワークの場合、切断長が被加工物直径の６０％に達する切り込み量が残り２０ｍｍ位から切断終了までのワークの温度変化を１０℃以内に制御するようにすれば、切断初期とほぼ同様に反りを小さくすることができるので好ましい。
このように切断初期および切断末期のワークの温度変化を緩やかに抑え込めば、切断中の温度変化も抑制することができ、好ましい。
そしてこの場合、被加工物の温度を、被加工物およびワイヤソー各部の線膨張率と温度からシミュレーションして求めたウエーハの反りの形状が平坦になるように設定することができる。
このように、切断中のワークの制御温度をシミュレーションにより求めれば簡単で便利である。本発明の場合、シミュレーションして求めた反りの値は、実測値とよく一致していた。
さらにこの場合、前記温度制御媒体を、温度制御した切削液および／または温度制御した空気とすることができる。
このように、温度制御媒体を一定温度にコントロールされた切削液として直接ワークにかけ流し、あるいは所望の温度に温度制御した空気をワークに吹き付けることによってワークの温度を制御することができる。特に切削液をワークに供給するようにすれば、装置の構造や切削後の液の回収も容易であり、簡便な構成にできる。また、切削液を掛け流す方法と空気を吹き付ける方法は併用することも可能である。
さらに、被加工物の切断中の温度を、３５℃未満とすることが望ましい。
このように、例えば約２５℃の砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給し、さらにワークに温度制御した温度制御媒体を直接供給して切断中のワークの温度を３５℃未満に抑えて切断すれば、切断部分の発熱温度を抑え、ワイヤソーとワークの熱膨張を小さく抑え込み、ワークとワイヤ間の相対的な位置ズレも小さくなり、切断面の反りのレベルや切断初期等の局部的な反りを大きく改善することができると共にウエーハ全体の形状であるうねりや平坦度を改善することができる。特に温度制御媒体を直接ワークに供給するようにすれば、ワークの温度制御が正確でかつ容易となる。このワークの切断中の制御すべき温度である３５℃は、前記シミュレーションによって求められたものである。
加えて、被加工物を支持するプレート部の温度を制御するのが望ましい。
これは、ワークを支持するプレート部の温度も制御してワークの温度を間接的に制御するとともに、プレート部の膨張等の変形を抑制しようとするもので、ワークの反りを改善する上で一層有効な方法となる。
次に、本発明はワイヤを複数の溝付きローラに巻掛けし、該ワイヤを走行させながら被加工物に押し当てて切断加工するワイヤソーにおいて、温度制御した砥粒を含む切削液を溝付きローラに供給する手段と、温度制御した砥粒を含む切削液を直接被加工物に注ぐ手段または温度制御した媒体、特に空気を直接被加工物に吹き付ける手段を装備しているワイヤソーである。
このように構成したワイヤソーとすれば、切断開始から終了までの発熱温度を抑え、ワークの温度を所望の温度に容易に制御することができ、切断中にワークやワイヤソーの熱膨張による変動が小さくなり、反りを小さくほぼ一定に抑えた半導体ウエーハを得ることができるワイヤソーとなる。
この場合、前記ワイヤソーにおいて、被加工物を支持するプレート部に温度制御手段を備えるようにしてもよい。つまり、プレート部には、ヒータ、熱交換器等の温度制御手段を設け、加熱、冷却ができるようにする。
このようにワイヤソーを構成して、ワークを支持するプレート部自体の温度を制御すれば、プレート部の熱膨張による変動もなくなり、さらに一層切断精度を高めることができるので、一層ワークの反りを小さくすることが出来るワイヤソーとなる。また、ワークを予熱する時の手段としても使用できる。
以上説明したように、本発明によれば、ワークとワイヤソーの熱膨張の差が小さくなるとともに、切断初期の極端な形状変化がなくなり、反りを小さくすることができ、所望の反り形状を有するウエーハに切り出すことができる。従って、後の研磨工程での平坦度に影響を及ぼすことは殆ど無くなった。また、反り形状をシミュレーションすることで、適切な切断条件を選択することが可能となり、半導体シリコンインゴットの切断工程の生産性と歩留りの向上を図り、コストを大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明のワイヤソーの一例を示す概略説明図である。
図２は切断後のウエーハの反り形状をシミュレーションする場合のモデルを説明する概略図である。
図３は従来の方法によりワイヤソーで切断した時の、ワーク（インゴット）、溝付きローラ（メインローラ）、プレート部の切り始めから切り終りまでの温度変化の一例を示す図である。
図４は本発明の方法によりワイヤソーで切断した時の、ワーク、溝付きローラ、プレート部の切り始めから切り終りまでの温度変化の一例を示す図である。
図５は従来の方法によりワイヤソーで切断して得られたウエーハの反り形状の一例を示す図である。
図６は図５に示した従来のワイヤソーで切断して得られたウエーハの反り形状を図２のモデルを使用してシミュレーションした結果を示す図である。
図７は本発明のワイヤソーを使用して切断して得られたウエーハの反り形状の一例を示す図である。
図８は高平坦度で反りのないウエーハを得るための切断温度をシミュレーションした結果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
先ず、本発明のワイヤソーの構成例を図面に基づいて説明する。ここで図１は本発明のワイヤソーの概略説明図である。
本発明のワイヤソー１は、ワイヤ４が四角形に位置している４本の溝付きローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ間を掛け渡すようにして多数回巻回させるこにより形成された切断加工ワイヤ列と、このワイヤ４の上に被加工物８を当て板７を介して位置決めして固定保持するプレート部６とこのプレート部６を昇降自在とするホルダ５から構成され、加工室１０内に設置されている。そして、溝付きローラ２Ａ、２Ｂの上部にはワイヤ４に対して切削液２１を供給する切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂが設けらている。ワイヤ４は、ワイヤ走行手段９に連結する溝付きローラ２Ｄにより往復走行が可能で、被加工物８に対して摺動させて切断加工する働きを有する。
切削液２１を供給するシステムは、加工室１０外に設置された攪拌機２２を備えた切削液タンク２０からポンプ２３により温度制御装置２４を経て前記切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂに至る配管経路と、温度制御装置２８を経て温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂに至る配管経路とから成っている。この温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂからは、温度制御された切削液２１を直接ワーク８に注ぎ掛けてワーク８の温度を正確に制御しようとするものである。このようにして切削、温調に使用された切削液２１は切削液受け２５を経て切削液タンク２０に回収される。
尚、切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂ（溝付きローラ用）と温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂ（ワーク用）へ供給する切削液の温度が同じ場合は、温度制御装置２４、２８は共通のものとし、温度制御装置２４または２８の後で２系統に分配してもよい。
また、本実施の形態では、ワークに供給する温度制御媒体を切削液としたため、切削液タンク２０を溝付きローラへ供給する切削液と共通のものとしたが、溝付きローラに供給するタンクとワークに供給するタンクを別にしてそれぞれに供給してもよい。特に、切削液以外の温度制御媒体を供給する場合にはこのような構成にする。
さらに、別系統として、空気圧縮機２６で得られた圧縮空気を空気温度制御装置２７で温度調節した後、空気ノズル１３Ａ、１３Ｂから直接ワーク８に吹き付けて、ワーク８の温度を正確に制御しようとするものである。
ワーク８の切断加工は、上記ワイヤソー１を用い、ワーク８を当て板７とプレート部６にそれぞれ接着剤を用い位置決め後固定し、ホルダ５に取り付け後、ホルダ５を走行中のワイヤ４に向けて下降させ、ワーク８を切削液２１の付いたワイヤ４に押し付けて切断する。切断加工中は切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂから切削液２１を溝付きローラ２Ａ、２Ｂに注ぎ掛けて切断面に供給すると共に、温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂから切削液２１を直接ワーク８に注ぎ掛けてワーク８の温度を制御する。さらに温度制御媒体として温調された空気を使用し、空気ノズル１３Ａ、１３Ｂから直接ワーク８に吹き付けて、ワーク８の温度を制御することもできる。この場合、温度制御媒体としては、空気に限られるものではなく、例えば、水、その他の媒体を用いてもよい。
本発明者は、従来のワイヤソーにより切り出されたウエーハの切り始めと切り終り付近に局部的に形成されている大きな反りを解消するには、切断初期の温度変化を緩やかにすればよいことが判った。また、反りの形状をシミュレーションで予測し、その条件を適用すればよいと考え、切断時の条件をモデル化してシミュレーションを行った結果、下記のようなシミュレーションで反り形状を予測できることが明らかになった。
従って、シミュレーションの結果に基づき、切断時のワークの温度を適切に制御すれば、反りを容易にコントロールすることができる。
ワークの切断中には摩擦熱で大きな温度変化が生じるため、ワイヤソー各部の変位量に違いを生じ、複雑なウエーハ形状を作り出すと考えられることから、次のようなモデル化をした。図２にこのシミュレーションを説明する概略図を示す。この図２ではワイヤソーをワーク８や溝付きローラ２の側方から見た状態を示している。図２ではプレート部６と当て板７が装着されたワーク８は向かって右側（オペレーション側ということがある）から出し入れされる。向かって右側は装置側と呼ばれることがある。
シミュレーションに際して変位量を考慮したのは、ワーク８、プレート部６、溝付きローラ２、ホルダ５である。シミュレーションを単純化するため、前記各部の線膨張は、ワークの軸方向のみに発生すると仮定した。線膨張の起点は、図２に示したように、ワーク、プレート部は軸方向中心に、溝付きローラは全体の長さの１／３装置側寄り、ホルダは装置側とした。これらの起点は、経験的に求めたもので、切断結果と良く合うものである。図２の向かって右側（装置側）への変位をプラスとした時の変位ベクトル和の計算式を下記の数式（１）とする。
装置側（プラス）Ｘ＝Ｖi−Ｖr−Ｖp＋Ｖh……（１）
ここに、Ｖi；ワークのベクトル、Ｖr；溝付きローラのベクトル、Ｖp；プレート部のベクトル、Ｖh；ホルダのベクトルである。
また、Ｖiは、    Ｖi＝k・Ｌ・△t
で表され、ここに、k；ワークの線膨張係数、Ｌ；ワークの長さ、△t；切断中のワークの温度を測定し、切り始めとの温度差である。Ｖr、Ｖp、ＶhもそれぞれＶiと同様の計算をする。
以下、本発明の有効性を確認するために行ったテストの説明をする。
（テスト１）
先ず、ワーク８の温度を制御しない従来の方法で切断した。ワーク８には直径２００ｍｍのシリコン単結晶を使用し、ワイヤ４にはピアノ線を、切削液２１はＳｉＣの砥粒とクーラント液の混合液を使用し、切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂのみを使用して溝付きローラ２Ａ、２Ｂに切削液を注いで、２００枚の切断を行うこととした。
得られたウエーハの反りの形状を図５に示す。図５は、Ａｕｔｏ  Ｓｏｒｔ（Ｔｒｏｐｅｌ社製商品名）で測定した結果である。なお、一般にワイヤーソーにおいてはインゴットあるいは溝付きローラの端部の変位が大きく、したがって、インゴット端部のウエーハの反りが大きい傾向にある。そこで本発明のテストでは、ウエーハの反りや各部の温度変化をオペレーション側（ワークを出し入れする側で図２の向かって右側）の端部で評価した。
図５より切断初期部分に極端な形状変化が起きていて、反りを悪くしているのがわかる。この極端な反りの形状変化が研磨での平坦度を悪化させることになる。
この時のインゴット（ワーク）、メインローラ（溝付きローラ）、プレート部の温度変化を図３に示す。切断開始時には、ワークの温度は２５℃であったが、切断時のピークでは４３℃以上になり、時には５０℃以上になることが確認された。この時、溝付きローラの温度は、ワークとワイヤ間で発生する切断熱をワイヤを介して受けて上昇するが、ワークの温度に比べて低く、温度差も小さかった。
図３から、切断初期においては、ワークとワイヤソーの接触する切断面積が急激に拡大し、発熱量も急増し、ワークの温度変化も急になるが、径方向に２０ｍｍ切り込むことで切断長がインゴット直径の６０％（直径８インチの場合）となり、その後、切り込んで行っても切断面積の増加率は小さいので、ワークの温度変化は緩やかになっていることが判る。従って、本発明では、特に切断初期のワークの急激な温度上昇をワークを直接冷却することによって抑え込むことができれば、切断初期の大きな反りの形状を改善できると判断した。
（テスト２）
次に、シミュレーションの確認として、ワーク、プレート部、溝付きローラ、ホルダの各線膨張率および実測したワーク、プレート部、溝付きローラ、ホルダの各温度変化を設定し、ウエーハの反り形状のシミュレーションを行った。図６の実線は、シミュレーションの結果である。図５のテスト１で実際に切断したウエーハの断面形状と比較すると、切り始め、切り終りの部分の大きな形状変化および中心付近にふくらみがある形状等良く一致している。
このように、シミュレーションにより、ウエーハの反りや形状を予想できることが確認できたので、次に形状が平坦になる条件をシミュレーションしてみた。つまり切断初期の形状変化（反り）が小さく、高平坦度なウエーハを得るため条件をシミュレーションした。具体的には、各切断位置で形状変化が±０．０１μｍ以内の値になるように各部の温度を予測した。シミュレーションの結果を図８に示す。
このシミュレーションの結果から、２５℃から切断を開始した場合、ウエーハをより平坦な反り形状で切断するには、ワーク（インゴット）の最高温度を３５℃未満に制御すればよいことが判った。本ワイヤソーの場合、このシミュレーションのように温度制御すれば、切り始め、切り終り部分の急激な形状変化がなくなる。また、ウエーハのうねり等の形状変化も小さくなることが判る。
そこで、切断初期の温度変化を緩やかにすると共に、切断中の最高温度も低くなるように、ワークを直接的に温度制御する方法として温度制御した温度制御媒体を積極的にワークに掛け流す温度制御媒体ノズルを設けて、媒体を掛け流しながら切断することにした。
（テスト３）
図１のワイヤソー１において、切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂを使用して溝付きローラ２Ａ、２Ｂに切削液を注ぐと共に、温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂを使用し、ワーク８に切削液を掛け流した。
切削液温度を２５℃に制御し、直径８インチのワーク８の斜め上からワーク８に向け、直接流し掛けてワーク８を冷却しながら切断した。
この時、切断開始時のワークの温度は２５℃であったが、最高時には４３℃まで上昇した。最高温度を３５℃未満に制御することはできなかったが、切断開始時の急激な発熱は、殆ど除去することができた。
切断中の温度変化を図４に示す。図４から、ワーク（インゴット）の切り始めから径方向に２０ｍｍ切り込むまでの温度変化を１０℃以内に抑えることができたことが判る。特に１０ｍｍまでの変化が緩やかになった。切断して得たウエーハの反り形状を図７に示す。切断初期の部分に極端な形状変化がなくなり、温度制御媒体である切削液で直接ワークを冷却する方法が極めて有効であることが判る。尚、切削液を直接ワークに掛け流すだけでは、切削液が十分に切断位置に供給されないため、溝付きローラに切削液を供給した。このようにすれば、切断部への供給も十分であり、また、溝付きローラ自体の温度変化も抑えられる。
（テスト４）
図１のワイヤソー１において、切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂでワイヤに切削液を供給するとともに、空気ノズル１３Ａ、１３Ｂにより空気をワークに供給しつつ切断を行った。
切削液温度を２５℃に制御し、溝付きローラ２Ａ、２Ｂに掛け流した。また、空気温度を２５℃に制御し、直径８インチのワーク８の斜め上からワーク８に向け、直接吹き付けて冷却しながら切断した。
この時、切断開始時のワークの温度は２５℃であったが、最高時には４８℃まで上昇した。しかし切断始めの急激な発熱は、殆ど除去することができた。
切断して得たウエーハの反り形状はテスト３（図７参照）とほぼ同様の形状を示した。切断初期の部分に極端な形状変化がなくなっており、空気による冷却も有効であることが判る。この時も、切り始めから２０ｍｍ切り込むまでの温度変化は１０℃以内に抑えられていた。
（テスト５）
ワークを加熱する方法を試験した。テスト１の従来法で得られたワークの切断時のピーク温度４５℃をワークの予め設定する所定温度とした。
図１のワイヤソー１において、切削液ノズル１１Ａ、１１Ｂと共に温度制御媒体ノズル１２Ａ、１２Ｂを使用した。
ワークをワイヤソーにセットする前に、予めオーブンで４５℃付近に加熱しておき、その後ワークをワイヤソーにセットした。そしてプレート部に設置したヒータにより４５℃に予熱してから、２５℃に温度制御した切削液を、溝付きローラ２Ａ、２Ｂに供給すると共に、ワーク８の斜め上からワーク８に向け、直接流し掛けて切断を開始した。
この時、切断開始時のワークの温度は４７℃であったが、最高時には５２℃まで上昇した。しかし切断途中の温度変化は小さくできた。ウエーハの反り形状はテスト３の図７とほぼ同様であり、切断初期、末期の部分に極端な形状変化がなくなっている。
なお、シミュレーションの結果から、切断開始から切断終了までの全体の温度変化を１０℃以内に制御すれば、より一層良好な反りが得られることが判った。すなわち、ワークの切断中の温度を、切断前の２５℃から最高温度が１０℃高い３５℃未満になるように、２５℃の切削液と冷却した空気をワークに注いで切断したところ、完全にはシミュレーションの温度分布と同じようには制御できなかったものの、テスト３の図７よりも若干反りの小さいウエーハが得られ、シミュレーションの傾向とよく一致することが立証された。
以上説明したように、ワーク全体を直接温度制御媒体で所望の温度に冷却しながらあるいは予め予熱してワークの温度を制御、特に切断初期の温度変化が緩やかになるように制御することにより、ワークとワイヤソーの熱膨張の差が小さくなるとともに、切断初期の極端な形状の変化がなくなり、反りを小さくすることができ、所望の反り形状を有するウエーハに切り出すことができる。また、反り形状をシミュレーションすることで、適切な切断条件を選択することが可能となった。
また、ワークの温度を積極的に制御するための別の手段として、ワークを支持しているプレート部に温度制御手段を備えた。これによっても切断初期や、切断中のワークの温度を精度良く制御できるようになった。
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。
例えば、本発明の実施形態では、直径２００ｍｍ（８インチ）のシリコンウエーハを切断しているが、近年の２５０ｍｍ（１０インチ）〜４００ｍｍ（１６インチ）あるいはそれ以上の大直径化にも十分対応することができる。
また、ワイヤソーについても、溝付きローラが４つある形態のものを用いたが、別の形態のワイヤソーでも実施できる。具体的には溝付きローラが３つあるいは２つであるワイヤソーについても同様な効果がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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