(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けて移動するワイヤーにワークを所定の送り速度で圧接し、この圧接部に砥粒スラリーを供給しつつワークを切断してウェーハを切出す、ワイヤーソーによるワークの切断方法において、前記ワークの送り速度を、砥粒スラリー中の砥粒径によって制御し、該制御によって、ワークの切断中に生じる砥粒径の減少による切断代の減少を、ワークの送り速度の減少による切断代の増加で相殺するようにし、前記ワークの送り速度が、ワークの切断深さに対して直線状に減少するか、又は前記ワークの送り速度が、ワークの切断深さが全切断深さの半分を越えるまで、ワークの切断深さに対して略放物線状に減少する、ことを特徴とするワイヤーソーによるワークの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体シリコンインゴットなどのワークを切断してウェーハを切出す技術（スライシング）の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体シリコンインゴットなどのワークからウェーハを切出すワークの切断方法として、複数のローラ間に、細い鋼線ワイヤーを長手方向に一定幅間隔でらせん状に巻き付け、そのワイヤーをワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けて、往復動させながらまたは往復動させることなく移動させ、このように移動するワイヤーにワークを所定の送り速度で圧接すると共に、この圧接部に、微細な砥粒を油性又は水溶性のクーラントで懸濁することによって作られた砥粒スラリーを供給することによって、複数のウェーハを同時に切出すことができるワーク切断装置、すなわち、ワイヤーソーを用いるワークの切断方法が知られている。そしてこの方法は、同時に多数のウェーハを切出すことができるため、従来の内周刃スライサー等に代って多用されるようになっている。
【０００３】
このようなワイヤーソーを用いるワークの切断方法において、ワークの送り速度は、一般に、一定であるか、または、切断負荷ができる限り一定となるように計算されたプログラムに従って制御されている。ここで切断負荷とは、ワークＷをワイヤー１で切断する時にワイヤー１にかかる負荷であり、断面円形のワークＷを切断する場合、図１（Ａ）に示すような切断弦長と、図１（Ｂ）に示すようなワーク送り速度との乗数に相当する。そしてこの切断負荷が、図１（Ｃ）に示すように、できる限り一定となるようにワークの送り速度が制御される。
【０００４】
ところで、ワイヤーソーでワークを切断する間、実際のワークの研削作用をもたらす砥粒スラリー中の砥粒径が、砥粒自体の磨耗または破壊によって減少し、これによって切断代も減少する。この切断代の減少は、切出されるウェーハの厚さの増加をもたらし、図２に示すように、切出されるウェーハは、全切断深さの約１／１０に相当するワークの切断開始部および終了部のウェーハの厚さの急変部分を除いて、直径２００インチのウェーハで厚さの違いが８〜１０μｍにも達するテーパ形状となる。なお、ワークの切断開始部および終了部では、急激な切断負荷の変化に起因する、ワイヤー振れ量の変化やワイヤー自体の磨耗量の変化、またはワイヤーに粘性付着した砥粒スラリーの切断溝への持ち込み量の変化などにより、図２に示すように、ウェーハの厚さが急変する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような切出されたウェーハのテーパ形状は、その後の工程であるラッピング、エッチング、ポリッシング工程などで除去することが困難であるので、ワイヤーソーでワークを切断する際に、切出されるウェーハの厚さむら（テーパ）を改善し、厚さが均一なウェーハを提供できる切断方法を開発することが所望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、切出されるウエーハの厚さむらを改善し、切出されるウェーハの厚さができるだけ均一になるような切断方法を開発するために、ワークの送り速度に着目して、種々検討を重ねた結果、ワークの送り速度が変化すると、切出されるウェーハの厚さが変化することを見いだした。そのメカニズムは次の通りである。
【０００７】
（１）図３に模式的に示すように、ワークの送り速度の増加によってワイヤーによるワークへの切断圧力が増加すると、ワイヤーに付着したスラリー層の厚さが絞られて減少し、切断代は減少する。また、逆に、ワークの送り速度を減少させると、切断圧力は減少し、これに伴ってワイヤーに付着したスラリー層の厚さは増加し、切断代は増加する。
図４は、実際にワークの送り速度を変えてワークを切断した時の、切出されたウェーハの厚さの変化を示すグラフである。この図から、ワークの送り速度を増加させると、切断代が減少し、その結果、切出されるウェーハの厚さが増加することがわかる。図４に示された結果は、図３に模式的に示したワークの送り速度と切断代の関係と一致する。
以上説明したことを表にまとめると、次の通りである。
【０００８】
【表１】
0003810170.tif 000002
【０００９】
なお、図３には、ワークの送り速度が小から大に増加し、切断圧力が小から大に増加すると、ワイヤーに付着するスラリー層中の砥粒の層が数層から一層に変化してスラリー層の厚さが減少するように描いているが、実際には、切断圧力の増加によって砥粒自体の磨耗や破砕が起こり平均砥粒径が減少し、その結果スラリー層の厚さが減少しているとも考えられる。
【００１０】
（２）上述のワークの送り速度と、切出されるウェーハの厚さとの関係は、次のようなワイヤーの磨耗によるメカニズムでも説明することができる：
ワークの送り速度は、ワイヤー磨耗量と次式：
ワイヤー磨耗量
＝ｋ（切断負荷／ワイヤー新線供給速度）
＝ｋ（切断弦長×ワークの送り速度）／ワイヤー新線供給速度
（ただし、ｋは比例定数である）
で示される関係にある。ここでワイヤー新線供給速度について、例えばワイヤー線速度が５００ｍ／分であって、順方向に３６秒移動させた後、逆方向に２４秒移動させることを繰り返す場合を例に挙げて説明すると、この場合には、ワイヤーは１００ｍ／分（５００ｍ／分×（３６−２４）／（３６＋２４））の速度で順方向に移動することになり、これがワイヤー新線供給速度となる。
【００１１】
上式によれば、ワイヤー新線供給速度を一定として、ワークの送り速度を増加させると、ワイヤー磨耗量が増加し、その結果、切断代は減少し、切出されるウェーハの厚さは増加する。また、逆に、ワークの送り速度を減少させると、切出されるウェーハの厚さは減少する。
以上説明したことを表にまとめると、次の通りである。
【００１２】
【表２】
0003810170.tif 000003
【００１３】
実際の切断においては、上記（１）および（２）の２つのメカニズムが同時に寄与しているものと思われるが、いずれにしても、ワークの送り速度が増加すると、切出されるウェーハの厚さも増加し、ワークの送り速度が減少すると、切出されるウェーハの厚さも減少するので、本発明者は、この現象を利用して、本発明を完成した。
【００１４】
従って、本発明は、
ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けて移動するワイヤーにワークを所定の送り速度で圧接し、この圧接部に砥粒スラリーを供給しつつワークを切断してウェーハを切出す、ワイヤーソーによるワークの切断方法において、前記ワークの送り速度を、砥粒スラリー中の砥粒径によって制御する、ことを特徴とするワイヤーソーによるワークの切断方法
を要旨とするものである。
そして、本発明においては、前記制御によって、ワークの切断中に生じる砥粒径の減少による切断代の減少を、ワークの送り速度の減少による切断代の増加で相殺するようにする。
【００１５】
このようにワークの送り速度を砥粒スラリー中の砥粒径によって制御し、図２に示すようなワークの切断中に生じる砥粒径の減少による切断代の減少を、ワークの送り速度の減少による切断代の増加で相殺することによって、切出されるウェーハの厚さむらが改善でき、テーパ形状でない、厚さが均一なウェーハが提供される。
例えば、ワークの送り速度は、図６（ａ）に示すように、ワークの切断深さに対して直線的に減少させるか、または、図７（ａ）に示すように、ワークの切断深さが全切断深さの半分を越えるまで、ワークの切断深さに対して略放物線状に減少させる。このようにワークの送り速度を減少させると、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、厚さがより均一なウェーハが切出される。
【００１６】
さらに、本発明は、
ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けてワイヤーを移動させるワイヤー移動手段と、このワイヤーにワークを所定の送り速度で圧接するワーク圧接手段と、圧接部に砥粒スラリーを供給するスラリー供給手段と、前記ワーク圧接手段を制御する制御手段を備えたワイヤーソーであって、この制御手段は、ワークの送り速度を任意にかつ連続的にプログラムできる機能を有し、砥粒スラリー中の砥粒径によってワークの送り速度を制御するものである、ことを特徴とする、ワイヤーソー
を要旨とするものである。
【００１７】
このように、ワイヤーソー中の、ワーク圧接手段を制御する制御手段が、ワークの送り速度を任意にかつ連続的にプログラムできる機能を有し、砥粒スラリー中の砥粒径によってワークの送り速度を制御するものであると、図２に示すようなワークの切断中に生じる砥粒径の減少によるウェーハの厚さの増加を防止でき、切出されるウェーハの厚さむらを防止し、厚さがより均一なウェーハを切出すことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づいて説明する。ここで、図５は、本発明のワイヤーソーの構成概要図である。図６は、本発明によるワーク切断方法におけるワークの送り速度の制御の一例を示すグラフ（図６（ａ））と、このようにワークの送り速度を制御することによって切出されるウェーハの厚さの変化の予想をウェーハ・テーパの変化として示すグラフ（図６（ｂ））である。また、図７は、本発明によるワーク切断方法におけるワークの送り速度の制御の他の例を示すグラフ（図７（ａ））と、このようにワークの送り速度を制御することによって切出されるウェーハの厚さの変化の予想をウェーハ・テーパの変化として示すグラフ（図７（ｂ））である。
【００１９】
本発明のワーク切断方法に用いられるワイヤーソーは、たとえばチョクラルスキー法によって製造されたシリコンインゴットからウェーハを切出す装置として構成され、図６に示すように、ワイヤー送り出し部Ａから延出する１本の鋼線ワイヤー１を３本のローラ２、３、４の周囲に所定ピッチで螺旋状に巻き付けた後、ワイヤー受け取り部Ｂに向けて延出させるようにしており、下方のローラ２を駆動ローラとしてワイヤー１を所定の線速度で移動させるとともに、上方の２本のローラ３、４を同一高さで配置し、このローラ３、４間を加工部５としている。
【００２０】
すなわち、この加工部５の上方には、ワーク圧接手段としてのワークホルダ６と、加工部５に向けて砥粒スラリー（微細な砥粒を油性又は水溶性のクーラントで懸濁したスラリー）を供給する、スラリー供給手段としてのノズル７、７が配設されており、前記ワークホルダ６はインゴットＷを保持し得るようにされるとともに、不図示の昇降手段によって上下動可能とされ、この昇降手段は、ワークの送り速度を任意にかつ連続的にプログラムできる機能を有する、不図示の制御手段に接続されている。そしてこの制御手段によって、ワークがワイヤーに所定の送り速度で圧接される。
【００２１】
また、加工部５の下方には、砥粒スラリーを受けるためのスラリー受け８が配設されている。
そして、前記駆動ローラ２は、ワイヤー送り出し側からワイヤー受け取り側に向けてワイヤーを移動させる、ワイヤー移動手段としての駆動モータ１０によって回転自在とされている。
【００２２】
本発明においては、前記ワークの送り速度を、砥粒スラリー中の砥粒径によって制御して、切出されるウェーハの厚さむらを改善する。砥粒スラリー中の砥粒径は、ワイヤーソーでワークを切断する間、減少していき、それによって切断代が減少し、切出されるウェーハの厚さが増加する。一方、ワークの送り速度を減少させると、切断代が増加し、切出されるウェーハの厚さが減少する。従って、切出されるウェーハの厚さむらを改善するために、ワークの切断中に生じる砥粒径の減少による切断代の減少を、ワークの送り速度の減少による切断代の増加で相殺するのである。
ワークの送り速度を砥粒スラリー中の砥粒径によって制御するためには、例えば、従来のワークの送り速度でワークを切断した時に生じるウェーハの厚さの増加を予め測定しておき、その厚さの増加を相殺するように、ワークの送り速度を減少させる。
【００２３】
図６（ａ）に、ワークの送り速度の制御の一例として、ワークの送り速度をワークの切断深さに対して直線的に減少させる例を、従来のワークの送り速度を一定にする場合と共に示す。このように、ワークの送り速度をワークの切断深さに対して直線的に減少させると、図６（ｂ）に示すように、一定にするよりも、切出されるウェーハの厚さむらは改善され、厚さがより均一なウェーハが得られる。
【００２４】
また、図７（ａ）に、ワークの送り速度の制御の他の例として、ワークの送り速度を、ワークの切断深さが全切断深さの半分を越えるまで、ワークの切断深さに対して略放物線状に減少させる例を、従来のワークの送り速度を切断負荷ができる限り一定となるように制御する場合と共に示す。このように、ワークの送り速度を、ワークの切断深さが全切断深さの半分を越えるまで、好ましくは７／１０以上になるまで、ワークの切断深さに対して略放物線状に減少させると、図７（ｂ）に示すように、切出されるウェーハの厚さは、切断開始部および終了部を除いてほぼ均一となる。
【００２５】
なお、このようにワークの送り速度を減少する際に、その減少の傾きは、ワークの種類、直径、その他ワイヤーソーの切断条件によって変化させ、最適値を選択するものとする。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を挙げる。
実施例
チョクラルスキー法により作製された直径が２００インチのシリコンインゴットを、図５に示すワイヤーソーを用い、インゴットの上下にガラス当て板を接着して、図７（ａ）に示す本発明方法のワークの送り速度の制御プログラムに従って、切断し、厚さ６００μｍのウェーハを切出した。そして、この切出されたウェーハの厚さを測定した。結果をウエーハ・テーパの変化として図８に示す。
図８からわかるように、切出されたウェーハの厚さの違いは、切断開始部および終了部のウェーハの厚さの急変部分を除いて、わずかに１．５μｍに過ぎなかった。
【００２７】
比較のため、直径が２００インチのシリコンインゴットを、図７（ａ）に示す従来方法のワークの送り速度の制御プログラムに従うことを除いて、上記と同様にして切断して、厚さ６００μｍのウェーハを切出した。切出されたウェーハの厚さを測定したところ、切出されたウェーハの厚さの違いは、切断開始部および終了部のウェーハの厚さの急変部分を除いて、９．５μｍであった。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではない。上記実施の形態および実施例は例示であり、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。
【００２９】
【発明の効果】
従来、ワイヤーソーでワークを切断すると、内周刃スライサーで切断する場合と比べて、切出されるウェーハの厚さむらが酷いという問題があったが、本発明によれば、ワイヤーソーで切出されるウェーハの厚さむらを防止でき、厚さの均一なウェーハを得ることができる。その結果、スライシング工程におけるソーマークの低減化ばかりでなく、後工程の面取り工程における面取り幅の均一化、ラッピング工程におけるラップ取代の低減化など、数多くの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）〜（Ｃ）は、切断弦長、ワークの送り速度、切断負荷の関係を示す説明図である。
【図２】  従来の方法で切出されたウェーハの厚さの変化を示すグラフである。
【図３】  ワークの送り速度の変化と切断代の変化の関係を示す模式図である。
【図４】  ワークの送り速度を０．５０ｍｍ／分とした時（○と□）と、０．２５ｍｍ／分とした時（△）の、ウェーハの厚さの変化を示すグラフである。
【図５】  本発明のワイヤーソーの構成概要図である。
【図６】  （ａ）は本発明によるワーク切断方法におけるワークの送り速度の制御の一例（△）を、従来のワークの送り速度を一定にする場合（□）と共に示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示すようにワークの送り速度を変化させることによって切出されるウェーハの厚さの変化の予想をウェーハ・テーパの変化として示すグラフである。
【図７】  （ａ）は本発明によるワーク切断方法におけるワークの送り速度の制御の他の例を（△）、従来のワークの送り速度を切断負荷ができる限り一定となるように制御する場合（□）と共に示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）に示すようにワークの送り速度を変化させることによって切出されるウェーハの厚さの変化の予想をウェーハ・テーパの変化として示すグラフである。
【図８】  実施例で得られた結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ワイヤー、                  ２…駆動ローラ、
３…ローラ、                    ４…ローラ、
５…加工部、                    ６…ワークホルダ、
７…ノズル、                    ８…スラリー受け、
１０…駆動モータ、
Ａ…ワイヤー送り出し部、        Ｂ…ワイヤー受け取り部、
Ｗ…ワーク。
【図１】
0003810170.tif 000004
【図２】
0003810170.tif 000005
【図３】
0003810170.tif 000006
【図４】
0003810170.tif 000007
【図５】
0003810170.tif 000008
【図６】
0003810170.tif 000009
【図７】
0003810170.tif 000010
【図８】
0003810170.tif 000011