JP5876388B2

JP5876388B2 - 被加工物切断方法

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Publication number: JP5876388B2
Application number: JP2012164978A
Authority: JP
Inventors: 和宏林; 達彦中西; 西野　昭夫; 昭夫西野; 直毅市川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-07-25
Also published as: JP2014024137A

Description

本発明は、半導体材料などからなる被加工物をワイヤソー装置を用いて切断して、被加工物から基板を作製するための被加工物切断方法に関する。

半導体材料などのインゴットを所定の寸法に切断して得たブロック状の被加工物を切断して、被加工物から複数枚の基板を作製するための装置として、ワイヤソー装置が知られている。

ワイヤソー装置のワイヤは、例えば、供給リールからガイドローラを経て第１メインローラまで案内されて、第１メインローラと第２メインローラとに巻きつけられて、ワイヤ列を形成している。また、第２メインローラからのびるワイヤは、ガイドローラを経て巻取りリールまで案内されて、巻取りリールに巻き取られる。

そして、接着剤を介して台座に固定された被加工物を、高速走行させたワイヤ列に所定速度で押し当てることによって、被加工物を複数の基板に切断加工（スライス）することができる。

ワイヤソー装置による被加工物の切断加工方法には、ワイヤ列に砥粒を含む切削液を供給しながら切断する方法（遊離砥粒タイプ）と、表面に砥粒を固着させたワイヤを用いて切断する方法（固定砥粒タイプ）とがある。また、ワイヤの走行方法として、ワイヤを第１メインローラと第２メインローラとの間で、双方向に往復走行させながら切断する方法（双方向スライス）と、ワイヤを常に一方向に走行させて、被加工物を切断する前の新ワイヤを第１メインローラから第２メインローラへ供給し続けて切断する方法（一方向スライス）とがある。

図１０に、上記双方向スライスにおいて、被加工物がワイヤ側の一定方向（図１０ではＸ軸方向（例えば、被加工物の押し付け方向））へ移動していく際の、被加工物の任意箇所における位置（高さ位置等）である被加工物位置と、一定方向（図１０ではＹ軸方向）におけるワイヤ走行距離との関係を示す。従来、双方向スライスでは、図１０に示すように、往復走行１サイクル毎にワイヤ供給（例えば、座標Ｚ０からＺ１までの線）とワイヤ巻き戻し（例えば、座標Ｚ１から座標Ｚ２までの線）とを繰り返しながら、被加工物を切断する前の新ワイヤを少しずつ供給していく。つまり、図１０に示すように、例えば、最初のワイヤ供給におけるワイヤ走行距離の最大距離（座標Ｚ１のＹ軸位置）と次のワイヤ供給におけるワイヤ走行距離の最大距離（座標Ｚ３のＹ軸位置）との差が新ワイヤ供給量となる。このように、各往復走行サイクル毎のワイヤ供給長さは、ワイヤ巻き戻し長さよりも長く設定され、その差が１サイクル毎の新ワイヤ供給量となる。

ワイヤはメインローラの一端側（供給側）から他端側（巻取り側）に向かって巻き回される。そのため、メインローラに供給されたワイヤは、メインローラの他端に向かうほど、ワイヤ（または固定砥粒方式のワイヤでは固定砥粒）の摩耗に伴う切断能力が低下して、被加工物の一端から他端にかけての、切断後の基板厚みの変化および切断量の違い等に起因するワイヤの撓みが発生する。これらは、特に被加工物のスライス終了時に発生するクラックの原因になっている。

例えば、下記の特許文献１には、ワイヤソー装置で被加工物を切断加工する方法について、複数系統のワイヤを使用することで、被加工物の一端側と他端側の切断能力の変化を
低減する方法が開示されている。

特開平９−２９０４１７号公報

しかしながら、複数系統のワイヤを使用する装置構成は複雑であり、さらに各系統のワイヤが分担する領域内では、切断能力の違いが生じるという課題があった。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤソー装置を用いた被加工物のスライス加工において、被加工物から作製される複数の基板における基板面間および１枚の基板における基板面内のばらつきを低減するとともに、被加工物に発生するクラックを低減することのできる被加工物切断方法を提供することを主たる目的とする。

本発明に係る被加工物切断方法は、第１メインローラと、該第１メインローラから所定距離を隔てて配置された第２メインローラと、前記第１メインローラおよび前記第２メインローラのローラ間に張られたワイヤとを備えたワイヤソー装置を用いて、前記ローラ間の前記ワイヤに対向させて被加工物を配置して、前記ローラ間で前記ワイヤを走行させるとともに、走行している前記ワイヤに対して前記被加工物を所定の押付け速度で押し付けながら前記ワイヤで前記被加工物を切断する被加工物切断方法であって、
前記第１メインローラから前記第２メインローラへ向かう第１方向へ前記ワイヤを長さＬ１だけ供給しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ１を行ない、該工程Ｐ１の後に、前記被加工物の切断に使用したワイヤを前記長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ、前記第１方向とは逆の第２方向へ戻しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ２を行なう、前記工程Ｐ１および前記工程Ｐ２の一連の工程を１回以上行ない、その後前記工程Ｐ１を行なって終了するＡ１切断工程と、
該Ａ１切断工程の後に、前記ローラ間において前記被加工物の切断に使用した前記ワイヤを長さＬ３だけ前記第２方向へ戻しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ３を行ない、該工程Ｐ３の後に、前記長さＬ３よりも短い長さＬ４だけ、前記被加工物の切断に使用した前記ワイヤを前記第１方向へ供給しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ４を行なう、前記工程Ｐ３および前記工程Ｐ４の一連の工程を１回以上行なうＡ２切断工程と、
該Ａ２切断工程の後に、前記第１方向へ前記被加工物の切断に使用したワイヤに続いて前記被加工物の切断に使用していないワイヤが出てくるまで前記ワイヤを供給する旧ワイヤ供給工程とを有し、
その後、前記Ａ１切断工程、前記Ａ２切断工程および前記旧ワイヤ供給工程の一連の工程を１回以上行なう。

上記の被加工物切断方法によれば、被加工物から作製される基板厚みの面間および面内ばらつきを低減するとともに、被加工物に発生するクラックを低減することができる。

図１は、本発明に係る被加工物切断方法に用いるワイヤソー装置の一例を模式的に示す概略斜視図である。図２は、本発明に係る被加工物切断方法に用いる被加工物の一例を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明に係る被加工物切断方法に用いるワイヤソー装置の制御系の一例を示すブロック図である。図４は、本発明に係る被加工物切断方法の一実施形態を説明するためのワイヤ走行距離と被加工物位置との関係を示すグラフである。図５は、図４のE部を拡大して示すグラフである。図６は、図４のF部を拡大して示すグラフである。図７は、図４とは別の、本発明に係る被加工物切断方法の一実施形態を説明するためのワイヤ走行距離と被加工物位置との関係を示すグラフである。図８は、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程後の被加工物の様子を模式的に示す斜視図である。図９は、Ａ２切断工程またはＢ２切断工程後の被加工物の様子を模式的に示す斜視図である。図１０は、従来の被加工物切断方法を説明するためのワイヤ走行距離と被加工物位置との関係を示すグラフである。

以下に、本発明に係る被加工物切断方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、模式的に示した図面は、各構成の寸法比および位置関係等は必ずしも正確ではない。

＜ワイヤソー装置の基本構成およびワイヤソー装置を用いた被加工物の基本的な切断方法＞
本実施形態のワイヤソー装置は、例えば以下に示すような構成である。図１に示すように、ワイヤソー装置Ｓは、表面に砥粒が固着された１本のワイヤ３が複数の溝を表面に有するメインローラ５（第１メインローラ５ａ，第２メインローラ５ｂ，第３メインローラ５ｃ）に巻きつけられており、ワイヤ３の上方で被加工物が配置される領域の周囲には、加工液を供給する供給ノズル４を備えている。

第１メインローラ５ａと第２メインローラ５ｂとは所定距離を隔てて配置されており、ワイヤ３は、これらローラ間で複数列に平面状に張られている。ワイヤソー装置Ｓは第１メインローラ５ａにワイヤ３を供給しながら、第２メインローラ５ｂからワイヤ３を送出するが、ローラ間でワイヤ３は往復走行させる。

次に、被加工物１が直方体状である場合を例にとり、被加工物１について説明する。直方体状の被加工物１は、その第１主面が第１メインローラ５ａと第２メインローラ５ｂとの間で平面状に張られたワイヤ３に対向するように台座２に固定される。なお、以下の説明を容易にするために、図２に示すように、被加工物１を完全な直方体とみなした場合に、ワイヤ３と対向する主面（本実施形態の場合は下面）を第１面１ａとして、第１面１ａに対して反対側の主面（本実施形態の場合は上面）であり、台座２と対向する主面を第２面１ｂとする。そして、ワイヤ３の供給側（第１メインローラ５ａ側）に位置している主面（図２では一方の長側面）を第３面１ｃとして、ワイヤ３の巻取り側（供給側との反対側）に位置している主面（図２では他方の長側面）を第４面１ｄとする。第３面１ｃおよび第４面１ｄは、それぞれワイヤの走行方向に対して垂直である。また、第１メインローラ５ａを通じて新ワイヤ（被加工物１を切断する）が供給される側の主面（図２では一方の短側面）を第５面１ｅとして、第２メインローラ５ｂを通じて旧ワイヤを巻き取る側の主面（図２では他方の短側面）を第６面１ｆとする。

ワイヤソー装置Ｓは、例えば被加工物１をその第１面１ａから第２面１ｂに向かう方向に切断する。本実施形態では、第１メインローラ５ａと第２メインローラ５ｂとのローラ間に張られたワイヤ３に対向させて被加工物１を配置して、前記ローラ間でワイヤ３を走行させるとともに、走行しているワイヤ３に対して被加工物１を所定の押付け速度で押し付けながらワイヤ３で被加工物１を切断するようにしている。

ここで、被加工物１をワイヤ３に対して押し付ける機構は図示を省略しているが、例えば、被加工物１と台座２とを接着したベースプレート１０を、不図示のボールねじの回転によって上下動可能な固定部１１に不図示のクランプ等を用いて固定して、前記ボールねじに接続された不図示のモーターの回転運動を前記ボールねじによって上下運動に変換することで固定部１１を上下動させることによって、被加工物１をワイヤ３に押し付けて、その押し付け速度等を制御している。

本実施形態では、図１、図４および図５に示すように、第１メインローラ５ａから第２メインローラ５ｂへ向かう第１方向Ｈ１へワイヤ３を長さＬ１だけ供給しながら被加工物１を切断する工程Ｐ１、およびこの工程Ｐ１の後に、被加工物１の切断に使用したワイヤ３を長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ、第１方向Ｈ１とは逆の第２方向Ｈ２へ戻しながら被加工物１を切断する工程Ｐ２の一連の工程を１回以上行なうＡ１切断工程を有する。

さらに、本実施形態では、Ａ１切断工程の後に、図１、図４および図６に示すように、前記ローラ間において被加工物１の切断に使用したワイヤ３を第２方向Ｈ２へ戻しながら被加工物１を切断する工程Ｐ３、およびこの工程Ｐ３の後に、被加工物１の切断に使用したワイヤ３を第１方向Ｈ１へ供給しながら被加工物１を切断する工程Ｐ４の一連の工程を１回以上行なうＡ２切断工程を有する。なお、Ａ２切断工程開始前のＡ１切断工程は工程Ｐ１で終了することが望ましい。

Ａ２切断工程では新ワイヤを使用せずに切断するため、Ａ１切断工程と比べてワイヤ３の切削力が劣ることから、Ａ２切断工程の工程Ｐ３のワイヤ走行距離Ｌ３は、Ａ１切断工程の工程Ｐ１のワイヤ走行距離Ｌ１よりも大きいことが好ましく、Ａ２切断工程の工程Ｐ４のワイヤ走行距離Ｌ４は、Ａ１切断工程の工程Ｐ２のワイヤ走行距離Ｌ２よりも大きいことが好ましい。具体的には、Ａ２切断工程内での長さＬ３と長さＬ４との平均値を、直前のＡ１切断工程内での長さＬ１と長さＬ２との平均値よりもそれぞれ大きくするとよい。これにより、切削力が低下したワイヤ３を用いて被加工物１を切断しても、ワイヤ３の断線および不良基板の発生率を低減できる。

これと同様の理由により、Ａ２切断工程で工程Ｐ３と工程Ｐ４とをそれぞれ１回行なったときの旧線供給量（長さＬ３−長さＬ４）は、直前のＡ１切断工程で工程Ｐ１と工程Ｐ２をそれぞれ１回行なったときの新線供給量（長さＬ１−長さＬ２）よりも大きいことが望ましい。

ここで、図４に示すように、Ａ２切断工程の後に、第１方向Ｈ１へワイヤ３を被加工物の切断に使用したワイヤ（旧ワイヤ）に続いて被加工物１の切断に使用していないワイヤ（新ワイヤ）が出てくるまで供給する旧ワイヤ供給工程を行なう。つまり、図１において、被加工物１に対して最初に入るワイヤ３が被加工物１の第３面１ｃの第５面１ｅ側の先端直前位置Ｗ１において被加工物１の切断に使用していない新ワイヤが出てくるまでワイヤ３を供給する。

また、図４に示すように、旧ワイヤ供給工程を行なった後に、Ａ１切断工程と、Ａ２切
断工程と、旧ワイヤ供給工程との一連の工程を１回以上行なうようにしてもよい。

また、上記の切断方法の代わりに、次に示すような切断方法を採用してもよい。すなわち、上述した切断方法と同様にして、第１メインローラ５ａと、第１メインローラ５ａから所定距離を隔てて配置された第２メインローラ５ｂと、第１メインローラ５ａおよび第２メインローラ５ｂのローラ間に張られたワイヤ３とを備えたワイヤソー装置Ｓを用いて、前記ローラ間のワイヤ３に対向させて被加工物１を配置して、前記ローラ間でワイヤ３を走行させるとともに、走行しているワイヤ３に対して被加工物１を所定の押付け速度で押し付けながらワイヤ３で被加工物１を切断する被加工物切断方法において、図１，図７に示すように、第１メインローラ５ａから第２メインローラ５ｂへ向かう第１方向Ｈ１へ被加工物１の切断に使用していない新ワイヤを長さＬ１だけ供給しながら被加工物１を切断するＢ１切断工程と、Ｂ１切断工程の後に、被加工物１の切断に使用した旧ワイヤを長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ、第１方向Ｈ１とは逆の第２方向Ｈ２へ戻しながら被加工物１を切断するＢ２切断工程とを有するようにしてもよい。

このような切断方法において、図７に示すように、Ｂ２切断工程の後に、第１方向Ｈ１へワイヤ３を旧ワイヤに続いて新ワイヤが出てくるまで供給する旧ワイヤ供給工程を行なうようにしてもよい。

また、図７に示すように、旧ワイヤ供給工程を行なった後に、Ｂ１切断工程と、Ｂ２切断工程と、旧ワイヤ供給工程との一連の工程を１回以上行なうようにしてもよい。

また、上述した２つの切断方法において、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程の後に、Ａ２切断工程またはＢ２切断工程における被加工物１のワイヤ３への押付け速度を、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程における押付け速度よりも遅くするスロー期間を設けてもよい。

さらに、このスロー期間において、前記押付け速度を段階的に遅くするようにしてもよい。

旧ワイヤ供給工程においても同様に、被加工物１のワイヤ３への押付け速度をＡ１切断工程またはＢ１切断工程における押付け速度よりも遅くしてもよい。

これらのことにより、切削能力の低下したワイヤ３を用いた工程であってもワイヤ３の断線および不良基板の発生率を低減できる。

＜被加工物およびワイヤソー装置の具体的な構成＞
以下に、被加工物１およびワイヤソー装置Ｓの構成要素について具体的に説明する。被加工物１は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなるインゴット、またはインゴットを切断して形成されるブロックが用いられる。単結晶シリコンのインゴットは、チョクラルスキー法などによって製造することができて、その外形は一般的に円柱状である。また、多結晶シリコンのインゴットは、キャスト法などによって製造することができて、その外形は一般的に直方体状である。このようなインゴットの端部を切断したり、１つのインゴットから複数本のブロックに分割したりして、所望の断面形状、サイズのブロックを得る。以下、被加工物１を上述した直方体のブロックであるとみなして説明する。

被加工物１は、カーボン材、ガラス、シリコンまたは樹脂等の材質からなる台座２上に接着剤などによって固定される。被加工物１の固定に接着剤を使用する場合、この接着剤としては、熱硬化型二液性のエポキシ系、アクリル系もしくはリアクレート系の樹脂また
はワックスなどからなるものであって、被加工物１のスライス後、得られた基板を台座２から剥離しやすくするために、温度を上げることで接着力が低下する材料が用いられる。

台座２とベースプレート１０とは接着またはクランプ等で保持される。ベースプレート１０はネジまたはクランプによって固定部１１に固定されて、被加工物１はワイヤソー装置Ｓ内に１本または複数本配置される。台座２は例えば１０〜３０ｍｍの厚さを有しており、ベースプレート１０は例えば１０〜３０ｍｍの厚さを有している。上述の通り、被加工物１は第１面１ａがワイヤ３に対向するように、対向する第２面１ｂが台座２に固定される。

ワイヤ３は、供給リール７から供給されて、巻取りリール８に巻き取られる。ワイヤ３は、供給リール７と巻取りリール８との間において、少なくとも両端に設置された複数のメインローラ５（本実施形態では、第１メインローラ５ａ，第２メインローラ５ｂ，第３メインローラ５ｃ）に巻かれ、これらローラ間に複数本に張られ、複数の列を形成している。ワイヤ３は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は６０μｍ以上１５０μｍ以下である。

本実施形態において、ワイヤ３は、ワイヤの周囲にダイヤモンドまたは炭化珪素からなる砥粒が、ニッケルもしくは銅・クロムによるメッキ、またはエポキシ樹脂、フェノール樹脂もしくはポリウレタン樹脂等の樹脂によって固着された砥粒固着ワイヤを用いる。この場合、砥粒の平均粒径は、５μｍ以上３０μｍ以下とした方がよく、固定砥粒を含んだワイヤ全体の平均直径Ｄは７０μｍ以上２１０μｍ以下となる。

ワイヤ３には、供給ノズル４の複数の開口部からワイヤ３および被加工物１を冷却するクーラント液の役割を果たす加工液が供給される。加工液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤または油性溶剤とからなり、水でこれらの溶剤を希釈してもよい。供給ノズル４に供給する加工液の供給流量は被加工物の大きさによって適宜設定される。また、加工液を循環して使用してもよく、その際には加工液中に含まれるワイヤ３から脱落した砥粒および切屑等を除去して使用するとよい。供給ノズル４から供給された加工液は被加工物１の切断部分およびその近傍に供給される。

メインローラ５は、例えば、ウレタン系樹脂またはポリエチレン系樹脂などからなり、その直径は１５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下、長手方向の長さは２００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下程度である。メインローラ５の表面には、供給リール７から供給されたワイヤ３を所定間隔に配列させるための複数の溝が設けられている。この溝の間隔とワイヤ３の直径との関係によって、基板の厚みが定まり、基板の厚みは２５０μｍ以下に形成される。

ワイヤ３の下方には、切断時に発生する被加工物１の切屑および加工液の回収を目的としてディップ槽６が設けられている。

供給リール７および巻取りリール８は、スチール等からなるボビン形状の表面にワイヤ３が巻きつけられている。また、ワイヤソー装置Ｓは、供給リール７および巻取りリール８を所定の速度で回転させるための不図示のモーターと、ワイヤ３を所定の位置に巻きつけるために案内する不図示のトラバーサとを有する。

複数のガイドローラ９は、ワイヤ３を供給リール７からメインローラ５へ、またメインローラ５から巻取りリール８へと案内する役割を有する。それぞれのガイドローラ９は、ワイヤ３が走行する溝を有する。このようなガイドローラ９は、例えば、ウレタン系樹脂またはポリエチレン系樹脂などからなる。

また、ワイヤソー装置Ｓは、供給リール７および巻取りリール８に巻きつけるワイヤ３の張力を調整する手段とワイヤ３に加えられている張力を検出するセンサとを備えている。

さらに、ワイヤソー装置Ｓは、例えば図３に示すような制御系を備えている。ワイヤソー装置Ｓは、例えば、ワイヤ走行条件制御部、被加工物位置制御部および加工液供給条件制御部等で構成された制御部を備えており、この制御部によって、ワイヤ供給部（ワイヤ３、メインローラ５、供給リール７、巻取りリール８、ガイドローラ９等）に対して、ワイヤ３が所定のテンション、走行速度、走行方向および走行距離等になるように制御できる。また、制御部は被加工物保持部（ベースプレート１０および固定部１１等）に対して、被加工物１が所定の押し付け速度および位置となるように制御できる。さらに、制御部は加工液供給部（不図示の供給タンク、供給ノズル４および不図示の液回収機構）に対して、加工液の供給量、液温および粘度等が適当になるように制御できる。

＜被加工物の具体的な切断方法＞
以下に、本実施形態のワイヤソー装置Ｓを用いたスライス方法について具体的に説明する。ワイヤ３は供給リール７から供給されて、ガイドローラ９によってメインローラ５に案内される。そして、ワイヤ３をメインローラ５に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラ５を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤ３の長手方向にワイヤ３を走行させることができる。そして、高速に走行しているワイヤ３は、被加工物１を切断するとともに、巻取りリール８に巻きつけられる。また、メインローラ５の回転方向を変化させることによって、ワイヤ３を図１に矢印で示すように往復運動させる。

図４および図５に示すＡ１切断工程においては、最初に、供給側からワイヤ３を長さＬ１だけ供給しながら被加工物１を切断する（工程Ｐ１）。このとき、ワイヤ３の走行距離および被加工物位置は、図５に示す座標Ｃ０からＣ１までの線上となる。

その後、図４および図５に示すように、ワイヤ３を巻取り側から長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ巻き戻しながら、被加工物１の切断を行なう（工程Ｐ２）。このとき、ワイヤ３の走行距離および被加工物位置は、図５に示す座標Ｃ１からＣ２までの線上となる。

そして、工程Ｐ１と工程Ｐ２との一連の工程を１回以上繰り返す。

Ａ２切断工程においては、図４および図６に示すように、Ａ１切断工程に引き続いて、ワイヤ３を巻取り側から長さＬ３だけ巻き戻しながら、被加工物１の切断を行なう（工程Ｐ３）。このとき、ワイヤ３の走行距離および被加工物位置は、図６に示す座標Ｃ５からＣ６までの線上となる。

次に、供給側からワイヤ３を長さＬ３よりも短い長さＬ４だけ供給しながら被加工物１を切断する（工程Ｐ４）。このとき、被加工物１におけるワイヤ３の走行距離および被加工物位置は、図６に示す座標Ｃ６からＣ７までの線上となる。

そして、工程Ｐ３と工程Ｐ４との一連の工程を１回以上繰り返す。

上記の切断方法の代わりに、図７に示すような切断方法を採用してもよい。図７に示すように、まず、Ｂ１切断工程においては、第１メインローラ５ａから第２メインローラ５ｂへ向かう第１方向Ｈ１へ被加工物１の切断に使用していない新ワイヤを長さＬ１だけ供給しながら被加工物１を切断する。このとき、ワイヤ３の走行距離および被加工物位置は、図７に示す座標Ｄ０からＤ１までの線上となる。

次にＢ２切断工程においては、Ｂ１切断工程の後に、被加工物１の切断に使用した旧ワイヤを長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ、第１方向Ｈ１とは逆の第２方向Ｈ２へ戻しながら被加工物１を切断する。

以上によって、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程においては、従来通りに新ワイヤを供給しながら被加工物１を切断して、Ａ２切断工程またはＢ２切断工程においては、旧ワイヤを巻き戻しながら被加工物１を切断する。なお、各工程内でのワイヤの供給長さは、上記の前後の工程での長短関係を維持するのであれば、一定であってもよいし、連続的あるいは段階的に変化させてもよい。

被加工物１の切断は、高速に走行しているワイヤ３に向かって供給ノズル４から加工液を供給しながら被加工物１を下降させて、ワイヤ３に被加工物１を相対的に押し付けることによってなされる。被加工物１は、例えば厚さ２５０μｍ以下の複数枚の基板に分割される。このとき、ワイヤ３の張力、ワイヤ３が走行する速度（走行速度）、被加工物を下降させる速度（押し付け速度）は適宜制御されている。例えば、ワイヤ３の最大走行速度は、５００ｍ／分以上１５００ｍ／分以下に設定して、最大押し付け速度は３５０μｍ／分以上１１００μｍ／分以下に設定する。このとき、ワイヤ３が往復運動する際に、ワイヤの走行速度が変化するのに合わせて、押し付け速度も変化する。

図８にＡ１切断工程またはＢ１切断工程における被加工物１の切断状況を示す。Ａ１切断工程またはＢ１切断工程においては新ワイヤを供給側から供給しながら被加工物１を切断するので、被加工物１のワイヤ供給側の一端（第５面１ｅ）側からワイヤ巻取り側の他端（第６面１ｆ）側にかけて、ワイヤ３の表面に固着された砥粒の劣化に伴う切断性能の低下によって、切断の進行に差が生じる。このような被加工物１の一端側から他端側にかけての切断性能の違いは、ワイヤ３の撓み、基板厚みの違い、欠け、クラックといった不良発生の原因となる。

図９にＡ２切断工程またはＢ２切断工程における被加工物１の切断状況を示す。Ａ２切断工程またはＢ２切断工程においては、旧ワイヤが巻取り側から供給されるので、第１切断工程とは逆に、被加工物のワイヤ巻取り側の端部（第６面１ｆ）側の方が切断性能が高い状態で切断加工が進行する。そのため、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程時とは逆に、被加工物のワイヤ供給側のワイヤ巻取り側の他端（第６面１ｆ）側から一端（第５面１ｅ）側にかけて、ワイヤ３の表面に固着された砥粒の劣化に伴う切断性能の低下が生じて、切断の進行はＡ１切断工程またはＢ１切断工程とは逆方向に差が形成される。そのため、トータルで見た場合、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程で生じた切断進行の差をＡ２切断工程またはＢ２切断工程で打ち消す形となって、均一な切断が可能となり、ワイヤ３の撓み、基板厚みの違い、欠け、クラックといった不良の発生を低減することができる。

ここで、Ａ２切断工程またはＢ２切断工程の後には、次のＡ１切断工程またはＢ１切断工程の開始時に新ワイヤを供給しながら被加工物１を切断できるよう、供給側から旧ワイヤを供給し続けることで、新ワイヤを供給する旧ワイヤ供給工程を行なってから、その後にＡ１切断工程またはＢ１切断工程を行なうとよい。これにより、次のＡ１切断工程またはＢ１切断工程開始時から新ワイヤを供給することが可能になるので、ワイヤの断線、撓み、および、これらによる不良の発生を低減することができる。

また、Ａ２切断工程またはＢ２切断工程においては、被加工物１の切断に旧ワイヤのみを使用するので、Ａ１切断工程またはＢ１切断工程と比べてワイヤの断線またはそれに伴う不良が発生しやすい恐れがある。そのため、ワイヤ３の走行速度や被加工物の押付け速度をＡ１切断工程またはＢ１切断工程よりも低くする期間を設けるとよい。これにより、ワイヤ断線の発生を低減することができる。なお、被加工物１の押付け速度を低くする期間においては押し付け速度を段階的に低くするとさらによい。

被加工物１を第２面１ｂまでスライスするとともに、台座２も２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度切断されて、切断された基板は台座２に接着された状態で次工程の剥離工程と洗浄工程に投入される。剥離工程では、スライス後の基板を台座２ごと加熱して接着剤の接着力を低下させ、１枚ずつの基板に分離する。洗浄工程では、洗浄液を用いて、基板に付着した水溶性クーラントおよび汚れを洗浄し、その後、洗浄液を水で洗い流す。そして室温または加熱した空気または窒素ガスなどによって、基板の表面を完全に乾燥させる。

＜変形例＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。

例えば、被加工物１の形状は直方体形状に限定されない。また、インゴットを切断してブロックにすることなく、インゴットを被加工物１としてそのままスライス工程を行っても構わない。

また、被加工物１は太陽電池素子等の半導体材料に限定されるものではなく、例えばセラミックス、磁性材料またはその他の金属等であってもよい。

また、表面に砥粒を固着させたワイヤを用いて切断する固定砥粒方式のワイヤソー装置だけでなく、ワイヤ列に砥粒を含む切削液を供給しながら切断する遊離砥粒方式のワイヤソー装置においても被加工物１の一端から他端にかけてのワイヤの劣化に伴う切断性能の変化を改善することができるので、本発明を好適に適用できる。

以下、より具体的な実施例について説明する。まず、被加工物１として、サイズが１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体形状の多結晶シリコンブロックを準備した。そして、厚さ１５ｍｍのグラファイト製の台座２にエポキシ系接着剤を塗布して被加工物１を台座に載置・押圧して接着剤を硬化させた。

次に、シリコンブロックを接着した台座２をアルミニウム製のベースプレート１０を介して固定部１１に設置した。そして、ステンレス製ワイヤ（線径＝１００μｍ）にダイヤモンド砥粒（平均粒径＝１５μｍ）をアクリル樹脂で固着した固定砥粒ワイヤ３（平均直径＝１３０μｍ）を用いて、Ａ２切断工程をそれぞれ１、２、３回ずつ有する３種類の加
工条件（それぞれ実施例１、２、３とする）でシリコンブロックをスライスして、平均厚み２００μｍのシリコン基板を作製した。

また、比較例としてＡ１切断工程のみを有する加工条件でシリコンブロックからシリコン基板を作製し、両方法で得られたシリコン基板のクラック発生率を比較した。ここでクラック発生率とは、得られた基板の総枚数に対して、クラックが発生した基板の枚数の比率である。

比較例ではクラックの発生率が２１．３％であったのに対して、実施例１では１２．５％、実施例２では７．６％、実施例３では１．１％であって、クラックの発生率が大きく改善することが確認できた。特に、実施例３では改善の程度が著しかった。

また、作製したシリコン基板の表面を評価、観察した結果、Ａ２切断工程で切断した領域とＡ１切断工程で切断した領域とでは、基板の表面粗さと反射率とに違いがあるため、各基板の面内における、各工程での切断の進行状況が確認可能であった。

さらに、切断終了時のシリコンブロック（被加工物１）および台座２について、シリコンブロックのワイヤ供給側の一端である第５主面１ｅに近い位置と、ワイヤの巻取り側となる他端である第６主面１ｆに近い位置とを比較した結果、比較例の切断終了時の切断位置に最大２０．０ｍｍの差があったのに対して、実施例１〜３では、いずれもＡ２切断工程に切断位置の差の改善が観察され、切断終了時の切断位置の差は実施例３では最大２．５ｍｍであった。

１：被加工物
２：台座
３：ワイヤ
４：供給ノズル
５：メインローラ
５ａ：第１メインローラ
５ｂ：第２メインローラ
５ｃ：第３メインローラ
７：供給リール
８：巻取りリール
９：ガイドローラ
１０：ベースプレート
１１：固定部
Ｓ：ワイヤソー装置

Claims

第１メインローラと、該第１メインローラから所定距離を隔てて配置された第２メインローラと、前記第１メインローラおよび前記第２メインローラのローラ間に張られたワイヤとを備えたワイヤソー装置を用いて、前記ローラ間の前記ワイヤに対向させて被加工物を配置して、前記ローラ間で前記ワイヤを走行させるとともに、走行している前記ワイヤに対して前記被加工物を所定の押付け速度で押し付けながら前記ワイヤで前記被加工物を切断する被加工物切断方法であって、
前記第１メインローラから前記第２メインローラへ向かう第１方向へ前記ワイヤを長さＬ１だけ供給しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ１を行ない、該工程Ｐ１の後に、前記被加工物の切断に使用したワイヤを前記長さＬ１よりも短い長さＬ２だけ、前記第１方向とは逆の第２方向へ戻しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ２を行なう、前記工程Ｐ１および前記工程Ｐ２の一連の工程を１回以上行ない、その後前記工程Ｐ１を行なって終了するＡ１切断工程と、
該Ａ１切断工程の後に、前記ローラ間において前記被加工物の切断に使用した前記ワイヤを長さＬ３だけ前記第２方向へ戻しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ３を行ない、該工程Ｐ３の後に、前記長さＬ３よりも短い長さＬ４だけ、前記被加工物の切断に使用した前記ワイヤを前記第１方向へ供給しながら前記被加工物を切断する工程Ｐ４を行なう、前記工程Ｐ３および前記工程Ｐ４の一連の工程を１回以上行なうＡ２切断工程と、
該Ａ２切断工程の後に、前記第１方向へ前記被加工物の切断に使用したワイヤに続いて前記被加工物の切断に使用していないワイヤが出てくるまで前記ワイヤを供給する旧ワイヤ供給工程とを有し、
その後、前記Ａ１切断工程、前記Ａ２切断工程および前記旧ワイヤ供給工程の一連の工程を１回以上行なう被加工物切断方法。
前記Ａ１切断工程の後に、前記Ａ２切断工程における前記押付け速度を、前記Ａ１切断工程における前記押付け速度よりも遅くするスロー期間を設ける請求項１に記載の被加工物切断方法。
前記スロー期間において、前記押付け速度を段階的に遅くする請求項２に記載の被加工物切断方法。