JP2011082351A - ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法およびワイヤーソー - Google Patents
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Abstract
【課題】固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、スライス加工に要する固定砥粒ワイヤーの使用量を極力低減し、製造コストを大幅に削減することが可能なシリコンインゴットの切断方法およびワイヤーソーの提供。
【解決手段】複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする、ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法。
【選択図】図１
【解決手段】複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする、ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、固定砥粒ワイヤーを具えたワイヤーソーを用いて、シリコンインゴットをスライス加工し、シリコンウェーハを製造するための切断方法、およびワイヤーソーに関する。
ワイヤーソーは、複数本のローラーに対して一定のピッチで螺旋状にワイヤーを巻き回してワイヤー列を形成し、加工液を供給しながらワイヤーを走行させるとともにワイヤー列にワーク（シリコンインゴット）を押し付け、ワークをスライス加工する切断装置である。ワイヤーソーによると、ワークから多数のウェーハを同時に切り出すことができるため、シリコンインゴットをスライス加工してシリコンウェーハを製造する工程に広く使用されている。
図６は、一般的なワイヤーソーの主要部の概略図である。ワイヤーソー10はワイヤー20の繰出しや巻取りを行うワイヤー繰出し・巻取り手段（図示せず）と、所定間隔を置いて平行に配置されたメインローラー30と、メインローラー30にクーラントを供給するノズル40と、ワイヤー20に加工液を供給するノズル50とを有する。メインローラー30の表面には一定ピッチで複数の溝が形成されており、これらの溝にワイヤー20が巻き回されることにより、ワイヤー列が形成される。ワイヤー列の上方には、ワークWを保持し且つワークWをワイヤー列のワイヤーに押し付けるワークホルダー60が、図示しない昇降手段によって上下動可能に配設されている。
ワイヤー繰出し・巻取り手段によりワイヤー20を走行させ、且つ、ノズル50から走行するワイヤー20に加工液を供給しながら、ワークWを保持した状態でワークホルダー60を昇降手段により下降させ、ワークWをワイヤー列のワイヤー20に押し付けることにより、ワークWがスライス加工される。なお、加工時、メインローラー30はノズル40から供給される冷却液により冷却されている。
上記の如きワイヤーソーは、遊離砥粒ワイヤーソーと固定砥粒ワイヤーソーとに大別されるが、シリコンインゴットのスライス加工には通常、遊離砥粒ワイヤーソーが広く用いられている。遊離砥粒ワイヤーソーでは、砥粒を含むスラリーを加工液として用い、スラリーをワイヤーに連続供給しながらワイヤーを走行させる。そして、ワイヤーの走行によりワーク加工部に送り込まれるスラリーの研削作用によりワークが切断される。以上のように、遊離砥粒ワイヤーソーを用いることにより一度に大量のウェーハをスライス加工することが可能となり、内周刃砥石を用いた従来のスライス加工工程に比べて生産性が飛躍的に向上した。
しかしながら、遊離砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際しては、加工液としてスラリーを用いることに起因した問題が見られる。例えば、スライス加工により得られたウェーハには加工液が付着しているため、続く洗浄工程において加工液を除去するが、ウェーハに付着した加工液がスラリーである場合、除去作業に手間がかかる。また、加工時に供給された加工液は飛散してワイヤーソー装置やその周辺の作業場に付着するが、加工液がスラリーである場合には付着物を清掃する作業が困難となる。更に、遊離砥粒ワイヤーソーでは、スラリーに含まれる砥粒の研削作用によってスライス加工するため、従来の内周刃砥石を用いた場合に比べて加工速度が遅い。
上記問題の解決手段として、近年、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工する手段が注目されつつある。固定砥粒ワイヤーソーは、ワイヤー全長にわたり表面に砥粒を固着したワイヤーを具える。すなわち、固定砥粒ワイヤーソーでは、表面に固着した砥粒の研削作用によりワークをスライス加工するため、砥粒を含まない加工液（クーラント）の使用が可能となり、遊離砥粒ワイヤーソーが抱えるスラリーに起因した問題が解決される。また、かかる固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工する技術は、例えば特許文献１に開示されている。
固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工する技術によると、後工程であるウェーハ洗浄工程の簡略化、スライス加工時間の短縮化が可能となるため、生産効率が大幅に向上する。しかしながら、固定砥粒ワイヤーソーを使用する場合に見られる最大の問題点はコスト高な点である。固定砥粒ワイヤーは、繰り返し使用すると表面の砥粒が摩滅・脱落し、加工性能が低下する。また、スライス加工により発生した切り粉が表面の砥粒に目詰まりした状態で付着することによっても加工性能が低下する。そのため、固定砥粒ワイヤーは一定期間使用後に交換する必要があるが、表面に砥粒を固着した固定砥粒ワイヤーは、遊離砥粒ワイヤーソーに用いられるワイヤー単価の約200倍という非常に高価なものである。
したがって、シリコンインゴットをスライス加工するに際し、固定砥粒ワイヤーソーを用いる場合の製造コストを、遊離砥粒ワイヤーソーを用いる場合の製造コストと同等に抑えるためには、固定砥粒ワイヤー表面に固着した砥粒の摩滅・脱落や、切り粉の目詰まりを抑制することにより固定砥粒ワイヤーの寿命を長くし、その使用量を極力低減することが必須となる。しかしながら、上記特許文献１では砥粒の摩滅・脱落を抑制することに関しては全く考慮されておらず、コスト面に関する問題が未解決のままであった。
本発明は、上記現状に鑑みて開発されたもので、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、固定砥粒ワイヤー表面に固着した砥粒の摩滅・脱落や切り粉の目詰まりを抑制することにより、スライス加工に要する固定砥粒ワイヤーの使用量を極力低減し、製造コストを大幅に削減することが可能なシリコンインゴットの切断方法およびワイヤーソーの提供を目的とする。
本発明者らは、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、固定砥粒ワイヤー表面に固着した砥粒の摩滅・脱落、並びに切り粉が目詰まりする原因を追究し、これらの抑制方法について鋭意検討した。
通常、固定砥粒ワイヤーソーに使用する加工液（クーラント）は、遊離砥粒ワイヤーソーに使用する加工液（スラリー）に比べて粘度が低いため、加工時にワイヤーに供給される加工液（クーラント）をワイヤー上に保持することが困難となる。そのため、図６のような一般的な構成を有する固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工する場合、ノズル50によってワイヤーに供給された加工液（クーラント）の多くは加工部に達する前にワイヤーから落下してしまい、加工部に供給される加工液（クーラント）の量を十分に確保することができない。このような状態でシリコンインゴットのスライス加工を行うと、加工部における加工熱を十分に抑制することができず、この加工熱に起因して固定砥粒ワイヤー表面に固着した砥粒が性状変化し、耐久性が低下する結果、砥粒の摩滅・脱落に至ることを本発明者らは見出した。
また、加工部に供給される加工液（クーラント）は、スライス加工により発生する切り粉を加工部及びワイヤーから流し出すことにより排出する作用をも有するが、加工部に供給される加工液(クーラント)の量が少ないと、上記の排出作用が不十分となり、切り粉がワイヤーに付着して目詰まりした状態となることも、本発明者らは見出した。
そこで、上記知見のもと、本発明者らは、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、スライス加工時に使用する加工液（クーラント）の供給方法を最適化し、シリコンインゴットの加工部に供給される加工液（クーラント）の量を十分に確保すること、更には、上記加工液（クーラント）の粘度を規定することにより、砥粒の摩滅・脱落、並びに目詰まりを効果的に抑制し、製品の歩留まりを向上し得るシリコンインゴットの切断技術の開発に成功し、本発明を完成させるに至った。
本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする、ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法。
（１）複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする、ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法。
（２）上記クーラントの粘度が0.1mPa・s以上100mPa・s以下であることを特徴とする、上記（１）に記載のシリコンインゴットの切断方法。
（３）複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーと、該ワイヤー上にクーラントを供給する第1クーラント供給手段と、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にクーラントを案内する案内板を具えた第2クーラント供給手段とを有することを特徴とする、ワイヤーソー。
本発明によると、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、スライス加工に要する固定砥粒ワイヤーの使用量を極力低減することが可能となる。そのため、本発明は、シリコンウェーハ製造工程の高効率かつ低コスト化を図る上で、極めて有益である。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法は、複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする。
本発明のワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法は、複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする。
上記のとおり、本発明は、複数本のローラーに対して一定のピッチで螺旋状に固定砥粒ワイヤー（以下、単に「ワイヤー」という）を巻き回してワイヤー列を形成し、加工液であるクーラントを供給しながらワイヤーを走行させるとともにワイヤー列にシリコンインゴットを押し付け（すなわち、ワイヤーに対してシリコンインゴットを相対的に移動させ）、スライス加工する点においては、図６に示すような従来技術と変わらない。しかしながら、本発明は、かかる従来技術に加え、ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過するシリコンインゴット加工側面部にもクーラントを供給する点において、従来技術と大きく異なる。
本発明においては、ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過するシリコンインゴット加工側面部にもクーラントを供給することにより、シリコンインゴットの加工部にクーラントが十分に供給される。そのため、ワイヤー表面に固着された砥粒の摩滅・脱落の要因となるクーラント供給不足による加工熱が、十分に抑制される。
また、図６に示すような従来技術では、シリコンインゴット加工部のうち、特に走行するワイヤーが引き出される側においてクーラントが供給され難く、ワイヤー表面に切り粉が目詰まりし易い状態となっていた。これに対し、本発明では、ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過するシリコンインゴット加工側面部、すなわち、ワイヤーが引き出される側のシリコンインゴット加工部にもクーラントが確実に供給される。そのため、本発明は、従来技術に見られた上記目詰まりを抑制する方法として極めて有効である。
なお、本発明において使用するワイヤーは、レジンボンドワイヤー、電着砥粒ワイヤーの何れであってもよく、例えば、粒径：10〜20μm程度のダイヤモンドを砥粒とし、Niメッキにて電着固定したワイヤーが耐久性も良好で好適に使用される。
更に、本発明において使用するクーラントについてもその種類を問わず、例えば、水を主成分としたクーラントやグリコールを主成分としたクーラントが好適に使用される。また、前記グリコールに関しても、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等、種々のグリコールを選択することができる。
以上のように、本発明によると、ワイヤー表面に固着された砥粒の摩滅・脱落、並びに、切り粉の目詰まりを効果的に抑制することができる。そのため、ワイヤーの繰り返し使用が可能な回数が増し、シリコンインゴットのスライス加工に要するワイヤー使用量を大幅に低減することができる。
また、先述のとおり、本発明において使用するクーラントの種類は特に限定されないが、使用するクーラントの粘度を0.1mPa・s以上100ｍPa・s以下に規定することにより、切り粉の目詰まりをより効果的に抑制することができる上、製品の歩留まり向上効果も期待できる。
高粘度のクーラントを固定砥粒ワイヤーソーに使用すると、ワイヤーからクーラントが落下し難くなり、表面に厚いクーラント膜が形成されたワイヤーがシリコンインゴットの加工部に送り込まれる。そのため、シリコンインゴットの加工部がワイヤーによって必要以上に押し広げられ、スライス加工によって得られるウェーハに割れが発生することが懸念される。また、高粘度のクーラントを固定砥粒ワイヤーソーに使用すると、ワイヤー表面に付着した切り粉を排出する効果が低下する。そのため、ワイヤー表面に固着した砥粒に切り粉が目詰まりした状態となってワイヤーの切れ味が悪化し、ワイヤー寿命が低下することが懸念される。
したがって、上記問題を確実に回避すべく、本発明においては、粘度が100ｍPa・s以下であるクーラントを使用することが好ましい。一方、クーラントの粘度が0.1ｍPa・s未満であると、固定砥粒ワイヤー上のクーラント保持性が悪くなり切り粉排出性の低下が懸念されるため、本発明においては、粘度が0.1ｍPa・s以上であるクーラントを選択することが好ましい。なお、粘度が0.1mPa・s以上100ｍPa・s以下のクーラントとしては、例えば、水系のクーラントやグリコール系のクーラント等が挙げられる。
次に、本発明のワイヤーソーについて説明する。
本発明のワイヤーソーは、複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーと、該ワイヤー上にクーラントを供給する第1クーラント供給手段と、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にクーラントを供給する第2クーラント供給手段とを具えている。
本発明のワイヤーソーは、複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーと、該ワイヤー上にクーラントを供給する第1クーラント供給手段と、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にクーラントを供給する第2クーラント供給手段とを具えている。
図１は、本発明のワイヤーソーの主要部の概略図である。ワイヤーソー1はワイヤー2の繰出しや巻取りを行うワイヤー繰出し・巻取り手段（図示せず）と、所定間隔を置いて平行に配置されたメインローラー3と、第1クーラント供給手段4と、第2クーラント供給手段5を具える。メインローラー3の表面には一定ピッチで複数の溝が形成されており、これらの溝にワイヤー2が巻き回されることにより、ワイヤー列が形成される。ワイヤー列の上方には、シリコンインゴットBを保持し且つシリコンインゴットBをワイヤー列のワイヤーに押し付けるワークホルダー6が、図示しない昇降手段によって上下動可能に配設されている。なお、図中のシリコンインゴットBは、その長さ方向が紙面垂直方向となるようにワークホルダー6に保持されている。
第1クーラント供給手段4は、ノズル41より構成され、メインロール3の上方に配設され、ワイヤー2にクーラントを供給するとともにメインロール3にクーラントを供給し、ワイヤー2およびメインロール3を冷却する機能を有する。なお、ノズル41としては、例えば、紙面垂直方向に長手方向を有し、長手方向にスリットまたは複数のノズル孔が設けられた管状ノズル等、公知のものを採用することができる。
第2クーラント供給手段5は、ノズル51および案内板52より構成され、ワイヤーがシリコンインゴットBの切断加工時に通過するシリコンインゴット加工側面部b1,b2に、クーラントを供給する機能を有する。ノズル51としては、ノズル41と同様、紙面垂直方向に長手方向を有し、長手方向にスリットまたは複数のノズル孔が設けられた管状ノズル等、公知のものを採用することができる。
ノズル51の下部に具えられた案内板52は、ノズル51から噴出されるクーラントをシリコンインゴット加工側面部b1,b2に案内する部材である。案内板52は、ノズル41およびノズル51と同様、紙面垂直方向に長手方向を有し、その先端部52aがシリコンインゴット加工側面部b1,b2に近接され、ノズル51のスリットやノズル孔から噴出するクーラントを、シリコンインゴット加工側面部b1,b2に導くように配設される。
なお、ノズル41、ノズル51および案内板52を、各々の長手方向の寸法がシリコンインゴットBの長さ以上となるように設計すると、シリコンインゴットBの長手方向にクーラントを均一に供給することができる。
また、案内板52を、例えば、紙面垂直方向に延びる軸（図示せず）を支点として回動可能に設けると、案内板52の角度調整によりクーラントを所望の位置に供給することができる。
また、案内板52を、例えば、紙面垂直方向に延びる軸（図示せず）を支点として回動可能に設けると、案内板52の角度調整によりクーラントを所望の位置に供給することができる。
本発明のワイヤーソー1によりシリコンインゴットBをスライス加工するに際しては、ワイヤー繰出し・巻取り手段によりワイヤー2を走行させ、且つ、第1クーラント供給手段4のノズル41、第2クーラント供給手段5のノズル51の各々からクーラントを噴出させる。先述のとおり、遊離砥粒ワイヤーソーにおいて使用するスラリーとは異なり、本発明において使用する加工液は低粘度のクーラントである。そのため、第1クーラント供給手段4のノズル41から噴出したクーラントは、下方のワイヤー2上およびメインローラー3上に噴射され、ワイヤー2およびメインローラー3を冷却した後、シリコンインゴット加工側面部b1,b2に達する前にクーラントの大部分はワイヤー2から落下する。
しかしながら、第2クーラント供給手段5のノズル51から噴出したクーラントは、案内板52を流下してシリコンインゴット加工側面部b1,b2へ連続供給される。そのため、本発明のワイヤーソー1によると、シリコンインゴット加工部にクーラントを確実に供給することができ、ワイヤー表面に固着された砥粒の摩滅・脱落の要因となるクーラント供給不足による加工熱を十分に抑制することができる。また、本発明のワイヤーソー1によると、ワイヤー2が引き出される側のシリコンインゴット加工側面部b2にもクーラントが確実に供給されるため、加工部からの切り粉排出効果が格段に向上する。
したがって、案内板52を具えた第2クーラント供給手段5を有する本発明のワイヤーソー1によると、ワイヤー寿命が飛躍的に向上し、シリコンインゴットのスライス加工に要するワイヤー使用量が大幅に低減され、延いては、シリコンウェーハ生産設備の低コスト化が図られる。また、本発明のワイヤーソー1は、案内板52の存在により、所定切断部位以外の所へ流れ落ちるクーラント量を大幅に低減することができるため、シリコンウェーハの製造コスト削減に大きく貢献する。加えて、所望とする供給位置のインゴット長さ方向全体にわたり、確実かつ均一に所定量のクーラントを供給することができる。
次に、本発明例および比較例により本発明の効果を説明するが、本発明例はあくまで本発明を説明する例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。
（実施例１）
図１に示すワイヤーソーを用い、シリコンインゴット加工側面部（図１のb1,b2）近傍におけるワイヤーの撓み量を測定しながら、縦幅：156mm、横幅：156mm、長さ：200mmのブロック形状シリコン単結晶インゴットを560枚のウェーハにスライス加工した。加工条件を以下に示す。
＜クーラント＞
種類：ジエチレングリコール
粘度：10mPa・s（25℃）
第1クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
第2クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
＜ワイヤー＞
種類 ：ダイヤモンド電着ワイヤー（ダイヤモンドの粒径：10〜20μm）
搬送速度：1000m/min（40〜45秒毎に搬送方向を切り替える）
（実施例１）
図１に示すワイヤーソーを用い、シリコンインゴット加工側面部（図１のb1,b2）近傍におけるワイヤーの撓み量を測定しながら、縦幅：156mm、横幅：156mm、長さ：200mmのブロック形状シリコン単結晶インゴットを560枚のウェーハにスライス加工した。加工条件を以下に示す。
＜クーラント＞
種類：ジエチレングリコール
粘度：10mPa・s（25℃）
第1クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
第2クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
＜ワイヤー＞
種類 ：ダイヤモンド電着ワイヤー（ダイヤモンドの粒径：10〜20μm）
搬送速度：1000m/min（40〜45秒毎に搬送方向を切り替える）
（比較例１）
図６に示すワイヤーソーを用い、クーラント供給手段以外は実施例１と同一条件により実施例１と同寸法のシリコン単結晶インゴットのスライス加工を試みた。
＜クーラント＞
クーラント供給量（図６のノズル40）：50liter/min
クーラント供給量（図６のノズル50）：50liter/min
図６に示すワイヤーソーを用い、クーラント供給手段以外は実施例１と同一条件により実施例１と同寸法のシリコン単結晶インゴットのスライス加工を試みた。
＜クーラント＞
クーラント供給量（図６のノズル40）：50liter/min
クーラント供給量（図６のノズル50）：50liter/min
（評価）
砥粒の摩滅・脱落、並びに、切り粉の目詰まりによりワイヤーの加工性能が低下すると、ワイヤーの走行抵抗が増加する。そのため、ワイヤーの加工性能が低下すると、シリコンインゴット加工側面部（図１のb1,b2）においてワイヤーが撓み、その撓み量は加工性能が低下するほど大きくなる。
砥粒の摩滅・脱落、並びに、切り粉の目詰まりによりワイヤーの加工性能が低下すると、ワイヤーの走行抵抗が増加する。そのため、ワイヤーの加工性能が低下すると、シリコンインゴット加工側面部（図１のb1,b2）においてワイヤーが撓み、その撓み量は加工性能が低下するほど大きくなる。
図２は、実施例１におけるワイヤー撓み量の測定結果である。図２から明らかであるように、本発明の条件に従った実施例１では、シリコンインゴット加工側面部におけるワイヤーの撓み量が、ワイヤー入り側（b1）、ワイヤー出側（b2）共に8mmの範囲に収まり、ワイヤーが良好な走行状態を保ったままシリコンインゴットのスライス加工を完了した。また、図３は、実施例１の使用済みワイヤーをSEM観察したものであり、砥粒の摩滅・脱落が殆ど見られず、再使用可能な状態であることが確認された。
一方、図４は、比較例１におけるワイヤー撓み量の測定結果である。図４が示すように、比較例１では、シリコンインゴット加工側面部におけるワイヤーの撓み量が、ワイヤー入り側（b1）で8mm、ワイヤー出側（b2）で15mmにまで達し、スライス加工の途中でワイヤーが切断した。また、図５は、比較例１の使用済みワイヤーをSEM観察したものであり、砥粒の摩滅・脱落が激しく、再使用不可能な状態であることが確認された。
（実施例２）
図１に示すワイヤーソーを用い、縦幅：156mm、横幅：156mm、長さ：150mmのブロック形状シリコン単結晶インゴットを417枚のウェーハにスライス加工した。スライス加工するに際しては、表１に示す異なる粘度（水準1〜3）を有するクーラントを使用し、ウェーハ割れの有無、並びに、ワイヤー断線の有無について調査した。上記以外の加工条件は次のとおりである。
＜クーラント＞
第1クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
第2クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
＜ワイヤー＞
種類 ：ダイヤモンド電着ワイヤー（ダイヤモンドの粒径：10〜20μm）
搬送速度：1000m/min（40〜45秒毎に搬送方向を切り替える）
図１に示すワイヤーソーを用い、縦幅：156mm、横幅：156mm、長さ：150mmのブロック形状シリコン単結晶インゴットを417枚のウェーハにスライス加工した。スライス加工するに際しては、表１に示す異なる粘度（水準1〜3）を有するクーラントを使用し、ウェーハ割れの有無、並びに、ワイヤー断線の有無について調査した。上記以外の加工条件は次のとおりである。
＜クーラント＞
第1クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
第2クーラント供給手段からの供給量：50liter/min
＜ワイヤー＞
種類 ：ダイヤモンド電着ワイヤー（ダイヤモンドの粒径：10〜20μm）
搬送速度：1000m/min（40〜45秒毎に搬送方向を切り替える）
（評価）
クーラントの粘度（水準1〜3）毎のウェーハ割れ発生率(%)、ワイヤー断線発生率(%)を表１に示す。表１中の「ウェーハ割れ発生率(%)」および「ワイヤー断線発生率(%)」は次式により算出した。
ウェーハ割れ発生率(%)：割れ枚数÷（インゴット長さ÷スライスピッチ）×100
ワイヤー断線発生率(%)：断線回数÷スライス回数×100
上式において「割れ枚数」は、１つのインゴットをスライス加工した場合に得られるウェーハのうち、割れが発生したウェーハの枚数を意味する。
また、「スライス回数」は、スライス加工を施したインゴットの個数を意味し、１個のインゴットをスライス加工中に断線が発生した場合を「断線回数＝１」とカウントする。
なお、本実施例においてワイヤー断線発生率(%)を算出する上では「スライス回数＝20」とした。
クーラントの粘度（水準1〜3）毎のウェーハ割れ発生率(%)、ワイヤー断線発生率(%)を表１に示す。表１中の「ウェーハ割れ発生率(%)」および「ワイヤー断線発生率(%)」は次式により算出した。
ウェーハ割れ発生率(%)：割れ枚数÷（インゴット長さ÷スライスピッチ）×100
ワイヤー断線発生率(%)：断線回数÷スライス回数×100
上式において「割れ枚数」は、１つのインゴットをスライス加工した場合に得られるウェーハのうち、割れが発生したウェーハの枚数を意味する。
また、「スライス回数」は、スライス加工を施したインゴットの個数を意味し、１個のインゴットをスライス加工中に断線が発生した場合を「断線回数＝１」とカウントする。
なお、本実施例においてワイヤー断線発生率(%)を算出する上では「スライス回数＝20」とした。
表１に示すように、遊離砥粒ワイヤーソー用のスラリーと同等の粘度200〜220Pa・sのクーラント（水準3）を使用する場合には、ウェーハ割れ発生率が15%超、ワイヤー断線発生率が20%となり、歩留まりの低下が懸念される。これに対し、粘度70〜90ｍPa・sのクーラント（水準1）を使用すると、ウェーハ割れ発生率、ワイヤー断線発生率が共に1%未満となり、歩留まり向上効果を期待することができる。また、粘度110〜130ｍPa・sのクーラント（水準2）を使用する場合であっても、（水準1）には劣るものの、ウェーハ割れ発生率、ワイヤー断線発生率が共に5%程度に収まり、シリコンウェーハを工業的に量産する上で支障なく実施し得ることが確認される。
固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットをスライス加工するに際し、スライス加工に要する固定砥粒ワイヤーの使用量を極力低減し、製造コストを大幅に削減することが可能なシリコンインゴットの切断方法およびワイヤーソーを提供する。
1 … ワイヤーソー
2 … ワイヤー
3 … メインローラー
4 … 第1クーラント供給手段
41 … ノズル
5 … 第2クーラント供給手段
510… ノズル
52 … 案内板
52a… 案内板先端部
B … シリコンブロック
2 … ワイヤー
3 … メインローラー
4 … 第1クーラント供給手段
41 … ノズル
5 … 第2クーラント供給手段
510… ノズル
52 … 案内板
52a… 案内板先端部
B … シリコンブロック
Claims (3)
- 複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーを、該ワイヤー上にクーラントを供給しながら走行させるとともに、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にも前記クーラントを供給した状態で、該ワイヤーに対して前記シリコンインゴットを相対的に移動させ、前記シリコンインゴットをスライス加工して複数枚のシリコンウェーハとすることを特徴とする、ワイヤーソーによるシリコンインゴットの切断方法。
- 上記クーラントの粘度が0.1mPa・s以上100mPa・s以下であることを特徴とする、請求項１に記載のシリコンインゴットの切断方法。
- 複数本のローラーの周面に対して一定のピッチで螺旋状に巻き回された固定砥粒ワイヤーと、該ワイヤー上にクーラントを供給する第1クーラント供給手段と、前記ワイヤーがシリコンインゴットの切断加工時に通過する前記シリコンインゴットの加工側面部にクーラントを案内する案内板を具えた第2クーラント供給手段とを有することを特徴とする、ワイヤーソー。
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