JPH071442A - ウエーハの製造方法 - Google Patents
ウエーハの製造方法Info
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- JPH071442A JPH071442A JP14769493A JP14769493A JPH071442A JP H071442 A JPH071442 A JP H071442A JP 14769493 A JP14769493 A JP 14769493A JP 14769493 A JP14769493 A JP 14769493A JP H071442 A JPH071442 A JP H071442A
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- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
- B28D5/007—Use, recovery or regeneration of abrasive mediums
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23D59/00—Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
- B23D59/04—Devices for lubricating or cooling straight or strap saw blades
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- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
- B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】ワイヤーソーによりインゴットを切断してウエ
ーハを製造する方法において、ワイヤーソーのローラー
表面直近の温度を制御すること、特にはワイヤーソーの
ローラー表面直近の温度制御が、温度制御された砥粒ス
ラリーを該ローラー表面に掛け流しすることおよび砥粒
スラリー温度制御用温度センサーをローラー表面付近の
位置に設置することからなるウエーハの製造方法。 【効果】ワイヤーソーによるインゴットの切断時に発生
するウエーハの表面うねりを抑制し、厚さのばらつき精
度を向上させることができる。
ーハを製造する方法において、ワイヤーソーのローラー
表面直近の温度を制御すること、特にはワイヤーソーの
ローラー表面直近の温度制御が、温度制御された砥粒ス
ラリーを該ローラー表面に掛け流しすることおよび砥粒
スラリー温度制御用温度センサーをローラー表面付近の
位置に設置することからなるウエーハの製造方法。 【効果】ワイヤーソーによるインゴットの切断時に発生
するウエーハの表面うねりを抑制し、厚さのばらつき精
度を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤーソーによるイ
ンゴットの切断時に発生するウエーハの表面うねりを抑
制し、厚さのばらつき精度を向上させることを目的とし
たウエーハの製造方法に関するものである。
ンゴットの切断時に発生するウエーハの表面うねりを抑
制し、厚さのばらつき精度を向上させることを目的とし
たウエーハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体インゴット（丸形）、石英インゴ
ット（丸形、角形）等をワイヤーソーにより切断して得
たウエーハの形状は、切断開始時と終了時では厚さに差
が生じ、図４−ａ）に示した様にくさび形になり易く、
切断開始時は薄く、終了時は厚くなる。また、表面のう
ねり形状も図４−ｂ）−、に示したように弓形か波
形になる傾向にある。この現象については、砥粒スラリ
ー中の砥粒の劣化、切断速度、ローラー変位等様々な方
向から解析がなされているが、まだ決め手となる解析結
果は得られていない。しかし、図４−ａ）のうねり形状
に注目すれば、切断されたすべてのウエーハが同一方向
に反っているという特徴があり、これはローラーの変位
（または伸縮）によって発生したと推測できる。つま
り、切断開始時と切断中ではローラーの変位量（切断開
始時のローラーの長さを基準とし、切断中の長さの伸縮
量を言う）が何らかの原因で異なったためにうねった状
態に切断されたと推測される。
ット（丸形、角形）等をワイヤーソーにより切断して得
たウエーハの形状は、切断開始時と終了時では厚さに差
が生じ、図４−ａ）に示した様にくさび形になり易く、
切断開始時は薄く、終了時は厚くなる。また、表面のう
ねり形状も図４−ｂ）−、に示したように弓形か波
形になる傾向にある。この現象については、砥粒スラリ
ー中の砥粒の劣化、切断速度、ローラー変位等様々な方
向から解析がなされているが、まだ決め手となる解析結
果は得られていない。しかし、図４−ａ）のうねり形状
に注目すれば、切断されたすべてのウエーハが同一方向
に反っているという特徴があり、これはローラーの変位
（または伸縮）によって発生したと推測できる。つま
り、切断開始時と切断中ではローラーの変位量（切断開
始時のローラーの長さを基準とし、切断中の長さの伸縮
量を言う）が何らかの原因で異なったためにうねった状
態に切断されたと推測される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このローラー変位が起
こる原因を究明していくうちに、砥粒スラリー温度が切
断時に急激に上昇することが判明した。これは、ワイヤ
ーとインゴットとの摩擦熱により発熱したもので、例え
ば切断開始前の砥粒スラリー温度が26℃であったもの
が、切断開始と同時に27℃まで上昇した。これまでの再
現実験の結果、ポリエチレン製のローラーで17μｍ／℃
／26〜27℃の伸びが確認されているため、わずかな温度
変化でもローラーは伸縮する。このローラーの伸縮（変
位）によって、うねり形状が決まるものと考えられる。
こる原因を究明していくうちに、砥粒スラリー温度が切
断時に急激に上昇することが判明した。これは、ワイヤ
ーとインゴットとの摩擦熱により発熱したもので、例え
ば切断開始前の砥粒スラリー温度が26℃であったもの
が、切断開始と同時に27℃まで上昇した。これまでの再
現実験の結果、ポリエチレン製のローラーで17μｍ／℃
／26〜27℃の伸びが確認されているため、わずかな温度
変化でもローラーは伸縮する。このローラーの伸縮（変
位）によって、うねり形状が決まるものと考えられる。
【０００４】また、丸形インゴットでは切断径が切断の
進行と共に変化して行くので、発熱量も時間と共に変動
する。この時のローラー変位を経時的に観察すると図５
のようになり、ウエーハのうねり形状に対応しているの
が判る。通常ワイヤーソーでは、図２のように砥粒スラ
リー１２の温度を一定に保つためにスラリーをスラリー
タンク６と冷却用熱交換器１０と間を循環させ、槽温温
度センサー９により温度管理を行なっているが、この急
激な発熱量の変化には対応しきれていない。そこで本発
明の目的はこの急激な温度変化を直ちに検出して砥粒ス
ラリー温度上昇を抑え、表面うねり、厚さのばらつきの
少ない高精度ウエーハの製造方法を提供しようとするも
のである。
進行と共に変化して行くので、発熱量も時間と共に変動
する。この時のローラー変位を経時的に観察すると図５
のようになり、ウエーハのうねり形状に対応しているの
が判る。通常ワイヤーソーでは、図２のように砥粒スラ
リー１２の温度を一定に保つためにスラリーをスラリー
タンク６と冷却用熱交換器１０と間を循環させ、槽温温
度センサー９により温度管理を行なっているが、この急
激な発熱量の変化には対応しきれていない。そこで本発
明の目的はこの急激な温度変化を直ちに検出して砥粒ス
ラリー温度上昇を抑え、表面うねり、厚さのばらつきの
少ない高精度ウエーハの製造方法を提供しようとするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、かかる課
題を解決するためにワイヤーソーのローラーの温度管理
方法を検討し、幾多の試験を重ねて条件を精査し本発明
に到達したもので、その要旨は、ワイヤーソーによりイ
ンゴットを切断してウエーハを製造する方法において、
ワイヤーソーのローラー表面直近の温度を制御すること
を特徴とするウエーハの製造方法、特にはワイヤーソー
のローラー表面直近の温度制御が、温度制御された砥粒
スラリーを該ローラー表面に掛け流しすることからな
り、さらに砥粒スラリー温度制御用温度センサーをロー
ラー表面付近の位置に設置することからなるウエーハの
製造方法にある。
題を解決するためにワイヤーソーのローラーの温度管理
方法を検討し、幾多の試験を重ねて条件を精査し本発明
に到達したもので、その要旨は、ワイヤーソーによりイ
ンゴットを切断してウエーハを製造する方法において、
ワイヤーソーのローラー表面直近の温度を制御すること
を特徴とするウエーハの製造方法、特にはワイヤーソー
のローラー表面直近の温度制御が、温度制御された砥粒
スラリーを該ローラー表面に掛け流しすることからな
り、さらに砥粒スラリー温度制御用温度センサーをロー
ラー表面付近の位置に設置することからなるウエーハの
製造方法にある。
【０００６】以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明
する。従来のワイヤーソーでは図２に示した様に、スラ
リータンク６内の槽温温度センサ−９で砥粒スラリー１
２の温度を管理し、また砥粒スラリーのノズル４の位置
がローラー２とインゴット３の中間であるため、ワイヤ
ー１とインゴット３との摩擦熱により上昇したローラー
２付近の砥粒スラリー温度は実測されていなかった。ス
ラリー受けタンク１１や戻りの配管に熱が吸収されてし
まうため、スラリータンク内へ戻った時には実際より低
くなっている。このため砥粒スラリーの供給温度（非測
定）と戻り温度との間に温度差が生じ、実際の発熱量の
変化に追随できていない。特に、丸形インゴットでは切
断径がワイヤーソーの位置（上下する）によって変化
し、実際はそれに比例してローラー直近での砥粒スラリ
ー温度が変化し、ひいてはローラーの伸縮が起こってい
るのに、ローラー直近での砥粒スラリー温度を測定して
いないためこの温度変化に温度制御が追随できず、従っ
てローラーの伸縮の大きさに比例して切断精度が悪化し
ていることになる。
する。従来のワイヤーソーでは図２に示した様に、スラ
リータンク６内の槽温温度センサ−９で砥粒スラリー１
２の温度を管理し、また砥粒スラリーのノズル４の位置
がローラー２とインゴット３の中間であるため、ワイヤ
ー１とインゴット３との摩擦熱により上昇したローラー
２付近の砥粒スラリー温度は実測されていなかった。ス
ラリー受けタンク１１や戻りの配管に熱が吸収されてし
まうため、スラリータンク内へ戻った時には実際より低
くなっている。このため砥粒スラリーの供給温度（非測
定）と戻り温度との間に温度差が生じ、実際の発熱量の
変化に追随できていない。特に、丸形インゴットでは切
断径がワイヤーソーの位置（上下する）によって変化
し、実際はそれに比例してローラー直近での砥粒スラリ
ー温度が変化し、ひいてはローラーの伸縮が起こってい
るのに、ローラー直近での砥粒スラリー温度を測定して
いないためこの温度変化に温度制御が追随できず、従っ
てローラーの伸縮の大きさに比例して切断精度が悪化し
ていることになる。
【０００７】本発明の最大の特徴は、図１に示した様
に、ある設定温度に温度制御された砥粒スラリー１２を
直接ローラー２に掛け流し、ローラー直下で温度センサ
ー５により温度制御を行う方法にあり、インゴット３と
ワイヤー１との発熱により砥粒スラリーの温度が上昇し
たことが検出されれば直ちにスラリータンク６から熱交
換器１０で冷却された砥粒スラリーがスラリー供給ポン
プ８によって供給され、タイムラグなく迅速な温度管理
が行える。この場合、高速回転するローラーの発熱を直
接ローラーにセンサーを接触させて計測することは出来
ないので、図３に示したようにローラー下端から５cm以
内のワイヤーを避けた直近に温度センサーを設置して間
接的に測定することとした。これにより、スラリー受け
１１や戻り配管による吸熱は起こらず、より実際に近い
計測値になる。従って、オン−オフ制御の場合は、冷却
スラリー供給弁１５を小刻みにオン−オフすれば、図６
に示したような温度制御曲線となり、ローラー直下での
温度管理の方がスラリータンク内温度管理に比較して温
度変化率は極めて小さく、ローラー変位の安定化が達成
され、切断精度が向上することになる。
に、ある設定温度に温度制御された砥粒スラリー１２を
直接ローラー２に掛け流し、ローラー直下で温度センサ
ー５により温度制御を行う方法にあり、インゴット３と
ワイヤー１との発熱により砥粒スラリーの温度が上昇し
たことが検出されれば直ちにスラリータンク６から熱交
換器１０で冷却された砥粒スラリーがスラリー供給ポン
プ８によって供給され、タイムラグなく迅速な温度管理
が行える。この場合、高速回転するローラーの発熱を直
接ローラーにセンサーを接触させて計測することは出来
ないので、図３に示したようにローラー下端から５cm以
内のワイヤーを避けた直近に温度センサーを設置して間
接的に測定することとした。これにより、スラリー受け
１１や戻り配管による吸熱は起こらず、より実際に近い
計測値になる。従って、オン−オフ制御の場合は、冷却
スラリー供給弁１５を小刻みにオン−オフすれば、図６
に示したような温度制御曲線となり、ローラー直下での
温度管理の方がスラリータンク内温度管理に比較して温
度変化率は極めて小さく、ローラー変位の安定化が達成
され、切断精度が向上することになる。
【０００８】さらに、温度制御精度を上げるために供給
スラリー温度を設定温度± 0.5〜 1.0℃としてローラー
直下での温度上昇値検出を容易とすることも出来る。ま
た、温度制御に比例制御方式、カスケード方式を採用し
てウエーハに要求される精度に応じた高精度温度制御方
式を採っても良い。砥粒スラリーノズルの本数、配置も
考慮すべき要因で、図３に示したように絶対数の増加
（２本から４本に）、ローラーとインゴットの中間に２
ケ所からローラー直上２か所とローラーとインゴットの
中間２か所に増設して、冷却効率の向上を図った。
スラリー温度を設定温度± 0.5〜 1.0℃としてローラー
直下での温度上昇値検出を容易とすることも出来る。ま
た、温度制御に比例制御方式、カスケード方式を採用し
てウエーハに要求される精度に応じた高精度温度制御方
式を採っても良い。砥粒スラリーノズルの本数、配置も
考慮すべき要因で、図３に示したように絶対数の増加
（２本から４本に）、ローラーとインゴットの中間に２
ケ所からローラー直上２か所とローラーとインゴットの
中間２か所に増設して、冷却効率の向上を図った。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施態様を実施例を挙げて具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１〜３、比較例）日平トヤマ（株）製のマルチ
ワイヤーソーを使用した。被切断材は丸形合成石英イン
ゴットとし、砥粒スラリーはSiC 砥粒（GP#600: 信濃電
気精錬（株）製）とオイル（PS-LW-1:パレス化学（株）
製）を混合比1.4:１で、ワイヤーは 200μｍφのピアノ
線を使用した。運転条件としては、切断速度を 20mm/Hr
で一定とし、ワイヤー速度も 500ｍ/minで一定とした。
新線供給量についてはワイヤー摩擦量が10μｍ以下にな
るよう表１に示す値で運転した。スラリー供給ポンプ８
の吐出量を 200リットル/min. 、熱交換ポンプ吐出量を 130
リットル/min. とし、熱交換器には冷媒として12℃の純水を
70リットル/min. 供給した。砥粒スラリーノズルは図３に示
すように４本とし、ワイヤー１に２本ならびローラー２
に２本とし、その両方に掛け流した。温度センサーの位
置は実施例ではローラー直下３、４、５cmとし、夫々実
施例１、２および３とした。また比較例では温度センサ
ーの位置をスラリータンク内とした以外は実施例と同一
条件で切断した。温度センサーは白金測温抵抗体を使用
した。表１に丸形インゴットの切断条件とその結果を示
す。うねり、厚さのばらつき共に向上した。
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるもので
はない。 （実施例１〜３、比較例）日平トヤマ（株）製のマルチ
ワイヤーソーを使用した。被切断材は丸形合成石英イン
ゴットとし、砥粒スラリーはSiC 砥粒（GP#600: 信濃電
気精錬（株）製）とオイル（PS-LW-1:パレス化学（株）
製）を混合比1.4:１で、ワイヤーは 200μｍφのピアノ
線を使用した。運転条件としては、切断速度を 20mm/Hr
で一定とし、ワイヤー速度も 500ｍ/minで一定とした。
新線供給量についてはワイヤー摩擦量が10μｍ以下にな
るよう表１に示す値で運転した。スラリー供給ポンプ８
の吐出量を 200リットル/min. 、熱交換ポンプ吐出量を 130
リットル/min. とし、熱交換器には冷媒として12℃の純水を
70リットル/min. 供給した。砥粒スラリーノズルは図３に示
すように４本とし、ワイヤー１に２本ならびローラー２
に２本とし、その両方に掛け流した。温度センサーの位
置は実施例ではローラー直下３、４、５cmとし、夫々実
施例１、２および３とした。また比較例では温度センサ
ーの位置をスラリータンク内とした以外は実施例と同一
条件で切断した。温度センサーは白金測温抵抗体を使用
した。表１に丸形インゴットの切断条件とその結果を示
す。うねり、厚さのばらつき共に向上した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤーソーのローラ
ー変位を抑制し、安定化することによって被切断インゴ
ットを切断して得られるウエーハの表面うねりと厚さの
ばらつきを抑制し、高精度ウエーハを製造することがで
き、産業上その利用価値は極めて高い。
ー変位を抑制し、安定化することによって被切断インゴ
ットを切断して得られるウエーハの表面うねりと厚さの
ばらつきを抑制し、高精度ウエーハを製造することがで
き、産業上その利用価値は極めて高い。
【図１】本発明によるワイヤーソー温度制御方式を示す
説明図である。
説明図である。
【図２】従来の方法によるワイヤーソー温度制御方式を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】本発明実施例の砥粒スラリーノズルおよび温度
センサーの位置を示す詳細説明図である。
センサーの位置を示す詳細説明図である。
【図４】ワイヤーソーにより切断されたウエーハのａ）
断面図 、ｂ）直径方向の各位置における表面うねり形
状、弓形、波形を示す説明図である。
断面図 、ｂ）直径方向の各位置における表面うねり形
状、弓形、波形を示す説明図である。
【図５】丸形インゴットと角形インゴットを切断した場
合のローラー変位の経時変化を示す説明図である。
合のローラー変位の経時変化を示す説明図である。
【図６】丸形インゴットを切断した場合、砥粒スラリー
の実施例と比較例の温度管理状態を示す説明図である。
の実施例と比較例の温度管理状態を示す説明図である。
１ ワイヤー ２ ローラ
ー ３ 被切断インゴット ４ 砥粒ス
ラリーノズル ５ 温度センサー ６ スラリ
ータンク ７ 攪拌機 ８ スラリ
ー供給ポンプ ９ 槽温温度センサー １０ 熱交換
器 １１ スラリー受けタンク １２ 砥粒
スラリー １３ 熱交換ポンプ １４ スラ
リー戻しポンプ １５ 冷却スラリー供給弁
ー ３ 被切断インゴット ４ 砥粒ス
ラリーノズル ５ 温度センサー ６ スラリ
ータンク ７ 攪拌機 ８ スラリ
ー供給ポンプ ９ 槽温温度センサー １０ 熱交換
器 １１ スラリー受けタンク １２ 砥粒
スラリー １３ 熱交換ポンプ １４ スラ
リー戻しポンプ １５ 冷却スラリー供給弁
Claims (3)
- 【請求項１】ワイヤーソーによりインゴットを切断して
ウエーハを製造する方法において、ワイヤーソーのロー
ラー表面直近の温度を制御することを特徴とするウエー
ハの製造方法。 - 【請求項２】ワイヤーソーのローラー表面直近の温度制
御が、温度制御された砥粒スラリーを該ローラー表面に
掛け流しすることからなる請求項１に記載のウエーハの
製造方法。 - 【請求項３】砥粒スラリー温度制御用温度センサーをロ
ーラー表面付近である位置に設置することからなる請求
項１または２に記載のウエーハの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14769493A JP2967896B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | ウエーハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14769493A JP2967896B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | ウエーハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH071442A true JPH071442A (ja) | 1995-01-06 |
| JP2967896B2 JP2967896B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=15436159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14769493A Expired - Fee Related JP2967896B2 (ja) | 1993-06-18 | 1993-06-18 | ウエーハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2967896B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6006738A (en) * | 1996-08-13 | 1999-12-28 | Memc Japan, Ltd. | Method and apparatus for cutting an ingot |
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| WO2000043162A1 (fr) * | 1999-01-20 | 2000-07-27 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Fil helicoidal et procede de decoupe |
| SG81916A1 (en) * | 1996-08-13 | 2001-07-24 | Memc Electronic Materials | Method for cutting an ingot |
| EP0798091B1 (en) * | 1996-03-26 | 2003-05-14 | Shin-Etsu Handotai Company Limited | Wire saw and method of slicing a cylindrical workpiece, e.g. an ingot |
| EP2508317A1 (en) | 2011-04-05 | 2012-10-10 | Siltronic AG | Method for cutting workpiece with wire saw |
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| US11584037B2 (en) | 2017-12-25 | 2023-02-21 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Wire saw apparatus and method for manufacturing wafer |
-
1993
- 1993-06-18 JP JP14769493A patent/JP2967896B2/ja not_active Expired - Fee Related
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