(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインローラ及びガイドローラを有するワイヤーソー装置において、前記メインローラ及びガイドローラを硬質ウレタン樹脂で構成し、前記硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラに対して、それぞれ研削加工を行い所定の寸法精度を出した後、最後の仕上げとして前記硬質ウレタン樹脂製メインローラ及びガイドローラの表面に対して低温酸素プラズマ処理を施し、かつ前記低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電によるものであって、該プラズマ発生部の酸素ガスの圧力範囲は、０．０１〜０．５ｔｏｒｒであり、処理温度は１０〜４０℃、処理時間は１〜２分としたことを特徴とするワイヤーソー装置のメインローラ及びガイドローラの改質方法。
【請求項２】
ワイヤーソー装置における硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラであって、請求項１記載の方法によって改質されたことを特徴とするワイヤーソー装置の改質されたメインローラ及びガイドローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体シリコン単結晶インゴット（以下、単にインゴットということがある）をスライスする工程で使用されるワイヤーソー装置に用いるメインローラ及びガイドローラの改質方法及び改質されたメインローラ及びガイドローラに関する。
【０００２】
【関連技術】
従来、ワーク、例えば、半導体シリコン単結晶インゴットを切断又はスライスしてウェーハ状に切り出すためのワークの切断装置としては、図１に示すようなワイヤーソー装置が用いられている。
【０００３】
図１において、ワイヤーソー装置１２は３つのメインローラ１４，１６，１８を三角形の各頂点位置に互いに平行、且つ回転自在に配置して構成され、これらのメインローラ１４，１６，１８間には線径０．０８〜０．２５ｍｍ程度の特殊ピアノ線からなる１本のワイヤー２０が所定のピッチで螺旋状に巻回されワイヤー列を形成している。該メインローラは複数本配設されればよく、その本数に特別の限定はないが、図示した３本又は４本が通常使用される。
【０００４】
各メインローラ１４，１６，１８にはワイヤー２０を巻回するための溝が刻設されている。図２にメインローラ１４の溝１４ａを図示した。同図（ａ）はメインローラ１４が新品の場合の溝１４ａの形状を示すが、この場合、新品の溝１４ａの溝ピッチｅは図示するごとく一定である。これに対して、同図（ｂ）はメインローラ１４に寿命が来た場合の溝１４ａを示すが、この場合、寿命のきた溝１４ａの溝ピッチは図示するごとく一定しない。
【０００５】
そして、上方の２つのメインローラ１４，１６の間、即ち切断領域であって、且つこれらメインローラ１４，１６の上方には、ワークホルダー２２に保持された円筒状半導体シリコンインゴット等のワークＷがセットされている。該ワークＷは、不図示の駆動手段によってワークホルダー２２が上下動せしめられることによって、該ワークホルダー２２と共に上下動する。
【０００６】
下方のメインローラ１８は駆動メインローラであって、これは駆動モータ２４によって正逆転せしめられる。
【０００７】
該メインローラ１４，１６の上方には、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２６を噴出するノズル２８が設置されている。３０は該メインローラ１４，１６間に設けられたスラリー溜りで、ノズル２８から噴出したスラリー２６を受ける作用を行う。スラリー２６は不図示のスラリータンクに貯留されている。
【０００８】
上記した複数のメインローラ１４，１６，１８間に螺旋状に巻きつけられたワイヤー２０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、往復運動させながら移動させる。３２はガイドローラで、該メインローラ１４，１６，１８に巻回されたワイヤーをワイヤー送り出し側及び受け取り側においてガイドする作用を行う。
【０００９】
このように移動するワイヤー２０にワークＷを所定の送り速度で圧接するとともに、この圧接部にスラリー２６を供給することによって、複数のウェーハを同時に切り出すことができる。そして、このワイヤーソー装置１２は、同時に多数のウェーハを切り出すことができるため、従来の内周刃スライサー等に代わって多用されるようになっている。
【００１０】
現在、半導体シリコン単結晶インゴットのスライス加工には、φ２００ｍｍ、φ３００ｍｍとその直径が大きくなるにつれて、ワイヤーソー装置がインゴットのスライス装置として導入されてきているのが一般的である。
【００１１】
このワイヤーソー装置では、生産性の向上、安定操業を目指すことを目的として、砥粒、クーラント、ワイヤー、メインローラ及びガイドローラ等への検討がなされている。
【００１２】
例えば、ワイヤーについては、ワイヤーの貯線量を増加させ、交換頻度を減少させるとか、メインローラ及びガイドローラにおいては、高密度ポリエチレンのものから金属ローラにポリテトラフルオロエチレンをコートしたもの、さらには、硬質ウレタン樹脂へと変化させ、メインローラ及びガイドローラの寿命向上により、メインローラの交換に要する交換時間の短縮を目指すことが行われている。
【００１３】
こうした硬質ウレタン樹脂材質のメインローラ及びガイドローラを使用してインゴットを切断しても、切断されたウェーハのうねり（断面形状）値、或いは切断ウェーハの本質的品質であるソリ値は、図２（ａ）（ｂ）に示したようにメインローラの溝形状が経時的に変動してしまうことに起因して、その硬質ウレタン樹脂の寿命によって悪化する傾向がある。一方では、たとえ新品のメインローラ及びガイドローラであっても、その使用初期から悪い傾向を示すものが存在している場合がある。
【００１４】
こうした傾向のために、ひとつには、切断ウェーハのソリ値の管理の観点から、硬質ウレタン樹脂製のメインローラを交換する必要があり、硬質ウレタン樹脂の寿命に関して、バラツキが生ずることで、メインローラの交換作業への負担増加が問題となっている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、メインローラの材料である硬質ウレタン樹脂の品質を安定化させることで、硬質ウレタン製のメインローラ及びガイドローラの寿命を延ばして一定化させ、バラツキのないようにすることができるようにしたワイヤーソー装置におけるメインローラ及びガイドローラの改質方法及び改質されたメインローラ及びガイドローラを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソー装置のメインローラ及びガイドローラの改質方法は、メインローラ及びガイドローラを有するワイヤーソー装置において、前記メインローラ及びガイドローラを硬質ウレタン樹脂で構成し、前記硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラに対して、それぞれ研削加工を行い所定の寸法精度を出した後、最後の仕上げとして前記硬質ウレタン樹脂製メインローラ及びガイドローラの表面に対して低温酸素プラズマ処理を施し、かつ前記低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電によるものであって、該プラズマ発生部の酸素ガスの圧力範囲は、０．０１〜０．５ｔｏｒｒであり、処理温度は１０〜４０℃、処理時間は１〜２分としたことを特徴とする。
【００１７】
上記硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラに対して、それぞれ最終の研削加工をおこない溝加工及び寸法精度などをだした後、最終の仕上げとして低温酸素プラズマ処理を硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラの表面に施すものである。
【００１８】
上記低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電によるものであって、該プラズマ発生部の酸素ガスの圧力範囲は、０．０１〜０．５ｔｏｒｒであり、処理温度は１０〜４０℃、処理時間は１〜２分の条件で行われる。
【００１９】
上記のように、低温酸素プラズマ処理を施された硬質ウレタン樹脂製のメインローラ及びガイドローラは、表面が均一化され、バラツキの少ないものとされ、ワイヤーソー装置によるインゴットの切断を安定して行うことが可能となる。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げて説明する。
【００２１】
製造例１
研削により所定の寸法精度に加工されたメインローラ及びガイドローラを、チャンバーに入れ、低温酸素プラズマ処理を行った。この低温酸素プラズマ処理は、減圧酸素ガス中のグロー放電に依るもので、酸素ガスの圧力範囲は、０．０１〜０．５ｔｏｒｒであり、処理温度は、１０〜４０℃、処理時間は、１〜２分とした。
【００２２】
実施例１
製造例１の条件で低温酸素プラズマ処理を施したメインローラを組み込んだ図１に示したワイヤーソー装置を用いてφ２００ｍｍインゴットのスライスを実施した結果、１２０インゴットの切断が可能であった。
【００２３】
比較例１
比較のために、単に研削加工のみで低温酸素プラズマ処理を施さない硬質ウレタン樹脂製のメインローラを用いてφ２００ｍｍインゴットのスライスを行ったところ、１０インゴット〜１００インゴットで平均して６０インゴットの切断しか得られなかった。
【００２４】
したがって、本発明の低温酸素プラズマ処理を施した硬質ウレタン樹脂製のメインローラは従来の硬質ウレタン樹脂製のメインローラの約２倍の寿命を有することが確認できた。
【００２５】
実施例２
また、製造例１の条件で低温酸素プラズマ処理を施した硬質ウレタン樹脂製のガイドローラを組み込んだ図１に示したワイヤーソー装置を使用してφ２００ｍｍインゴットのスライスを実施してみたところ、１溝／４インゴットの切断が可能であった。
【００２６】
比較例２
一方、従来の硬質ウレタン樹脂製のガイドローラでは、平均して１溝／１インゴット程度で必ず１インゴット切断毎にガイドローラの溝状態を確認しなければならなかった。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、メインローラ及びガイドローラの寿命が延びたことにより作業性が向上し、その上、切断されたウェーハのうねり（断面形状）値、或いは切断ウェーハの本質的品質であるソリ値を長期的に安定させることができ、さらには、メインローラ及びガイドローラの寿命が延びたことにより、ワイヤーソー装置によるインゴット切断作業のコストダウンにもつながるという大きな効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ワイヤーソー装置の概略斜視説明図である。
【図２】  メインローラの溝形状を示す部分断面図で、（ａ）は新品のメインローラの溝形状及び（ｂ）は寿命のきたメインローラの溝形状を示す。
【符号の説明】
１２：ワイヤーソー装置、１４，１６，１８：メインローラ、２０：ワイヤー、１４ａ：溝、２２：ワークホルダー、２４：駆動モータ、２６：砥粒スラリー、２８：ノズル、３０：スラリー溜り、３２：ガイドローラ、Ｗ：ワーク。
【図１】
0003804723.tif 000002
【図２】
0003804723.tif 000003