加工物から１つ以上のウェハをスライスするためのマルチプルワイヤソーのためのワイヤスプール
【課題】この発明は、加工物からウェハをスライスするためのワイヤソーのためのワイヤスプールに関する。
【解決手段】固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤ７が、ワイヤスプール１に単層状の態様において巻付けられる。この発明はシングルカットワイヤソーおよびマルチプルワイヤソーに適用可能である。
【解決手段】固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤ７が、ワイヤスプール１に単層状の態様において巻付けられる。この発明はシングルカットワイヤソーおよびマルチプルワイヤソーに適用可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、ワイヤスプールに単層状の態様において巻付けられる、加工物からウェハをスライスするためのワイヤソーのためのワイヤスプールに関する。
【０００２】
この発明はシングルカットワイヤソーおよびマルチプルワイヤソーの両方に適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロエレクトロメカニクスにおいては、全体的および局所的な平坦性、片側参照局所平坦性（ナノトポロジ）ならびに粗さおよび清浄さからなる極端な要件をともなう半導体ウェハが、出発原料（基板）として必要である。半導体ウェハは、半導体材料、特に、ガリウムひ素のような化合物半導体、ならびにシリコンおよび時としてゲルマニウムのような主に元素状態の半導体からなるウェハである。先行技術に従うと、半導体ウェハは複数個の連続のプロセスステップにおいて製造され、第１のステップにおいては、たとえば、半導体材料からなる単結晶（ロッド）が、チョクラルスキ法によって引かれるか、または、半導体材料からなる多結晶のブロックが鋳造され、そして、さらなるステップにおいて、半導体材料（「インゴット」）からなる、結果として生じる円形の円筒形かまたはブロック状の加工物が、ワイヤソーによって個々の半導体ウェハに分離される。
【０００４】
この場合、シングルカットワイヤソーとマルチプルワイヤソー（以下、ＭＷソー（ＭＷ＝マルチプルワイヤ）として指定される）とは、区別される。ＭＷソーが用いられるのは、特に、加工物、たとえば半導体材料からなるロッドが１つの加工ステップにおいて複数個のウェハに切断されるときである。
【０００５】
ＵＳ−５ ７７１ ８７６は半導体ウェハを製造するのに好適なワイヤソーの機能的な原理について記載する。これらのワイヤソーの本質的な構成要素は、マシンフレームと、供給装置と、平行なワイヤセクションからなるウェブ（「ワイヤウェブ」）からなる切断工具とを含む。
【０００６】
たとえば、あるＭＷソーがＥＰ ９９０ ４９８ Ａ１において開示される。この場合、接合された砥粒でコーティングされた長いソーイングワイヤが、ワイヤスプールにわたって螺旋状に走り、１つ以上のワイヤウェブを形成する。
【０００７】
一般に、ワイヤウェブは、少なくとも２つのワイヤガイドロール間においてクランプされる複数個の平行なワイヤセクションから形成され、ワイヤガイドロールは回転可能な態様で取り付けられ、それらの少なくとも１つが駆動される。ワイヤガイドロールは、通常、コーティング、たとえばポリウレタンを設けられる。さらに、それらは、ソーイングワイヤが案内される複数個の溝を有し、それによってワイヤソーのワイヤウェブが形成される。表面コーティングおよび溝形状に関して最適化されたワイヤガイドロールが、ＤＥ １０ ２００７ ０１９ ５６６ Ａ１に開示される。
【０００８】
ワイヤガイドロールの長手方向の軸は、一般的にワイヤウェブにおけるソーイングワイヤに垂直に向き付けられる。
【０００９】
ワイヤウェブのワイヤセクションは、ロールシステムのまわりに螺旋状に案内され、仕入れロール（供給側スプール）から受けロール（受け側スプール）上に解かれる、単一の有限のワイヤに属することができる。特許明細書ＵＳ４，６５５，１９１は、対照的に、複数個の有限のワイヤが設けられ、ワイヤウェブの各ワイヤセクションは前記ワイヤの１つに割当てられる、ＭＷソーを開示する。ＥＰ ５２２ ５４２ Ａ１も、複数個の連続的なワイヤループがロールシステムのまわりを走るＭＷソーを開示する。
【００１０】
半導体材料からなるウェハの製造はスライスプロセスの精度の要件を特に厳格にする。この目的のため、ワイヤガイドロール上の複数個の溝は正確に平行に走り、溝およびソーイングワイヤは１つの線（整列）にあることが重要である。ワイヤガイドロールの摩耗の結果、整列誤差が生じる場合があり、つまり、ワイヤガイドロールの溝、および前記溝にあるワイヤは、もはや直線の上にない。これはスライスされた半導体ウェハの表面の損傷（たとえば引っかき傷）に至る場合がある。ＤＥ １０２ ２０ ６４０ Ａ１は、ワイヤガイドロールの溝に関してソーイングワイヤの整列を監視し、適切な場合には修正するための方法を記載する。
【００１１】
ソーイングワイヤは砥粒でコーティングされることができる。固定的に接合された砥粒なしでソーイングワイヤを有するワイヤソーが利用されるとき、砥粒はスライスプロセス中においてスラリー（「研磨材スラリー」、「ソーイングスラリー」）の形態で供給される。
【００１２】
固定的に接合された砥粒をともなうソーイングワイヤは、ワイヤ表面に固定的に接合され、加工物の貫通を促進する、研摩作用を有する粒子、たとえばダイヤモンドを有する。
【００１３】
スライスプロセスの間に、加工物はワイヤウェブを通って貫通する。ワイヤウェブの貫通は、加工物をワイヤウェブに向かって、またはワイヤウェブを加工物に向かって、または加工物およびワイヤウェブを互いに向かって、案内する供給装置によって生じさせられ、ワイヤウェブは、加工物に対して移動する。
【００１４】
スライスプロセスの間に、ソーイングワイヤは、経時的に平均して１つの方向に移動され、ソーイングワイヤの移動方向は同じままである必要はなく、時間間隔で変更することもできる（振動法）。
【００１５】
加工物の入口側および出口側の両方でワイヤスプールを回転させることによって、ワイヤウェブにソーイングワイヤが供給される。ソーイングワイヤは１つのワイヤスプール（供給スプール）から解かれ、他方のワイヤスプール（受け側スプール）に巻付けられ、ソーイングワイヤはワイヤウェブにおいて一様に張られたままである。実際の駆動は１つ以上のワイヤガイドロールを介して行なわれる。
【００１６】
回転方向によって、１つのワイヤスプールはワイヤを供給するかまたは受け、したがって、切断される加工物内に現在切り込んでいないワイヤを緩衝することができる。振動切断プロセスの場合、ワイヤ送給方向が変更されると、供給側スプールおよび受け側スプールはそれぞれそれらの機能を交換する。連続的切断プロセスの場合、供給側スプールおよび受け側スプールはそれぞれの機能にとどまる。
【００１７】
先行技術に従うと、ソーイングワイヤはＭＷソーのワイヤスプールに多層の態様で巻付けられる。特に、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの場合、ワイヤスプール上のソーイングワイヤの巻きの表面間の接触およびしたがって相対的移動は、ソーイングワイヤのさらなる時期尚早の摩耗に至る。摩耗の結果、砥粒によって占められたソーイングワイヤは切削能力を失い、ワイヤウェブのワイヤセクションは異なる大きさの摩耗の度合を得る。これは非一様な切断結果に至る。
【００１８】
さらに、ＭＷソーの動作中に、上に述べられた摩耗に同様に起因して、ワイヤクラックが、スラリーの形態で供給される緩い砥粒と組合せられた滑らかなソーイングワイヤが用いられる同等のワイヤソーの場合よりも頻繁に生じる。
【００１９】
接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの摩耗の低減は、供給側スプールおよび受け側スプール上における単層状の巻付けによって達成することができる。
【００２０】
たとえば、ソーイングワイヤの単層状の巻付けはＵＳ４４８４５０２Ａにおいてシングルカットソーに対して記載される。ソーイングワイヤは雄ねじを設けられた２つのスプールに緩衝される。これらのねじ切りされたスプールの駆動はワイヤを作動させ、駆動および／またはねじ筋によって支配された態様で、ソーイングワイヤは、必ず、ねじ切りされたスプールに関して軸方向に移動する。この軸方向移動を補償するために、スプールの対は、移動ユニットによって軸方向変位に反するように置かれる。ＵＳ４４８４５０２Ａに述べられるシングルカットソーのための単層状の巻付け技術は、軸方向において同様に移動可能な偏向ロールをほとんど必要としない。しかしながら、ソーイングワイヤの軸方向移動のために、この単層状の巻付け技術は先行技術に従うＭＷソーに適用することができない。さらに、単層状の巻付けの場合、半導体材料からなるロッドの切断ために供給スプールに利用可能なソーイングワイヤはあまりに少なすぎる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＵＳ−５ ７７１ ８７６
【特許文献２】ＥＰ ９９０ ４９８ Ａ１
【特許文献３】ＤＥ １０ ２００７ ０１９ ５６６ Ａ１
【特許文献４】ＵＳ ４，６５５，１９１
【特許文献５】ＥＰ ５２２ ５４２ Ａ１
【特許文献６】ＤＥ １０２ ２０ ６４０ Ａ１
【特許文献７】ＵＳ ４４８４５０２Ａ
【特許文献８】ＥＰ ０ ９９０ ４９８ Ａ１
【特許文献９】ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、目的は、ソーイングワイヤの時期尚早の摩耗が低減され、十分なソーイングワイヤが経済的に実行可能な切断プロセスに利用可能である、固定して接合された研磨材をともなうソーイングワイヤを有するＭＷソーの補助によって半導体材料からなる加工物から複数個のウェハをスライスするための、改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この目的は、接合された砥粒でコーティングされた平行なワイヤセクションからなるワイヤウェブによって半導体材料からなる加工物から１つ以上のウェハをスライスするためのマルチプルワイヤソーのためのワイヤスプールによって達成され、供給側スプールとして働く第１のワイヤスプールから、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、少なくとも１つの偏向ロールを介して、ワイヤウェブに走り、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、ワイヤウェブから少なくとも１つの偏向ロールを介して、受け側スプールとして働く第２のワイヤスプールに走り、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝の中に整列角度α１で入り、整列角度α２での偏向ロールの案内溝を出、２つのワイヤスプールの各々上のソーイングワイヤの巻付けは単一層である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示し、図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す図である。
【図１ｂ】先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示し、図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す図である。
【図２】この発明に従って、ソーイングワイヤ７が供給スプールおよび受け側スプールに単層状の態様でそれぞれ巻付けられるＭＷソーの構造を概略的に示し、より明瞭にするために、２つの移動可能な偏向ロールの１つだけが各場合において示される図である。
【図３】多重に巻付けられた供給スプールから単層状の態様において巻付けられることになっている受け側スプール上に掛けることおよび後の振動動作ために特に好ましい設置ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明および好ましい実施例が以下に詳細に記載される。
図１は、先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示す。図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す。
【００２６】
図１ａは、供給スプール２から解かれたソーイングワイヤ７が２つの偏向ロール３ａおよび５を介してどのように案内されるかを示し、偏向ロール３ａおよび５は、供給スプール２および受け側スプール１の回転軸（長手方向の軸）と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は、共通のレセプタクル板８の上において、定置（非可動）偏向ロール３ｂに対して固定され、偏向ロール３ｂは、ソーイングワイヤ７をワイヤウェブの中へと向ける。ソーイングワイヤ７がワイヤウェブから出ると、ソーイングワイヤ７は２つのさらに移動可能な偏向ロール３ａおよび５を介して受け側スプール１上に多層の態様で巻付けられ、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は同様に共通のレセプタクル板８の上に固定される。
【００２７】
図１ｂは、ソーイングワイヤ７が偏向ロール３ａの案内溝内に入る整列角度α１を最小に保持するために、偏向ロール３ａおよび５が供給スプール２の回転軸と平行してどのように移動可能かを例として示す。偏向ロール３ａおよび５は、供給スプール２の回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は、共通のレセプタクル板８の上に固定される。０°の理想的な整列角度をあたえられるとして、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝内に正確に垂直に入り、出る。ソーイングワイヤ７は、偏向ロール３ａの案内溝から出た後、偏向ロール５の案内溝内に入り、そこから、供給スプール２を通りすぎて定置偏向ロール３ｂを介してワイヤウェブ（図示せず）に案内される。
【００２８】
図２は、この発明に従って、ソーイングワイヤ７が供給スプールおよび受け側スプールに単層状の態様でそれぞれ巻付けられるＭＷソーの構造を概略的に示す。より明瞭にするために、２つの移動可能な偏向ロールの１つだけが各場合において示される。ここで、供給スプール２は６０％の程度までソーイングワイヤ７で満たされ、長手方向軸のまわりで回転運動を実行しながら、ソーイングワイヤ７を、供給スプール２の長手方向軸と平行して移動される移動可能な偏向ロール５、ならびに定置偏向ロール３ｂおよびワイヤガイドロール６を介して、ワイヤウェブ４に渡す。対向するワイヤガイドロール６を介してワイヤウェブ４から出るソーイングワイヤ７は、長手方向軸のまわりで回転運動を実行しながら、定置偏向ロール３ｂおよび移動可能な偏向ロール５を介して受け側スプール１上に単層状の態様で巻付けられる。
【００２９】
図３は、多重に巻付けられた供給スプールから単層状の態様において巻付けられることになっている受け側スプール上に掛けることおよび後の振動動作ために特に好ましい設置ユニットを示し、なぜならば、ここでは、変動する整列角度α（αは、以下にまとめて整列角度α１およびα２に対して用いられる）の問題が省略されるからである。ソーイングワイヤ７は偏向ロール５を介して案内され、偏向ロール５は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸とそれぞれ平行して移動可能で、レセプタクル板８の上に固定され、偏向ロール５の回転軸は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸にそれぞれ垂直である。このようにして、偏向ロール５の溝面と、供給スプール２から来る、または受け側スプール１に向かって走るソーイングワイヤ７との間の整列角度αは、変動せず、したがって、最小値に固定的に設定され得る。偏向ロール５から、ソーイングワイヤ７は定置偏向ロール３ｂを介してワイヤウェブ（図示せず）のワイヤガイドロールに対して案内され、定置偏向ロール３ｂの回転軸は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸にそれぞれ垂直で、偏向ロール５の長手方向軸と平行である。
【００３０】
この発明に従うワイヤスプールは、たとえば、接合された砥粒をともなうソーイングワイヤの使用に対して設計されたＭＷソー、および接合された砥粒なしでのソーイングワイヤの使用に対して設計される、製造業者Applied Materials Switzerland SaからのＨＣＴ ＤＳ４２０−Ｅ１２のようなスラリーＭＷソーの両方に対して適用することができる。このスラリーＭＷソーは、ＥＰ ０ ９９０ ４９８ Ａ１に従うダイヤモンドワイヤによる動作に対して変換することができる。
【００３１】
先行技術に従うと、ワイヤソーのソーイングワイヤはワイヤスプールに多層の態様で巻付けられる。ワイヤソーのためのワイヤスプールは、ソーイングワイヤが単層または多層の態様でまわりに巻付けられる外側凸状横方向表面と、内側コアとを有する、円形の円筒形の物体である。内側コアはスプールの２つの側面を含み、スプールの長手方向軸と平行な横方向表面によって包まれる。ワイヤソーにおいてスプールを懸下するための装置はスプールコアの側面に位置している。
【００３２】
単層状の巻付けの場合、規定された長さおよび規定された直径を有するスプールに巻付けることができるソーイングワイヤの量は、多層巻付けの場合のそれ未満であるので、その外径およびその長さにおいて最大限にされるスプールが、この発明に従う装置に対して用いられる。
【００３３】
供給スプールおよび受け側スプールの単層状の巻付けは適合された設置装置の補助によって行なわれ、それをさらに以下に記載する。
【００３４】
この発明の実現例のために、ＭＷソーのワイヤウェブは、市販の供給スプールから、多層の態様で巻付けられ、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤを装備される。その後、「受け側」の標準スプールの代りに、機械加工される体積（加工物の長さおよび断面）に関してその外径およびその長さの両方において最大限にされる受け側スプールが組込まれる。
【００３５】
単層状の非接触巻付けの場合、スプールの巻取り能力は、第１にスプールの長さおよび直径、そして第２にソーイングワイヤの直径および巻付けピッチによって決定される。
【００３６】
好ましくは、単層状の巻付けの場合、固定研磨材粒子でコーティングされ、長さが少なくとも１ｋｍを有するソーイングワイヤを巻取ることができる、この発明に従うスプールが用いられる。
【００３７】
例として、この発明に従うスプールの３７８ｍｍの直径および３５０ｍｍの長さをあたえられるとして、０．３ｍｍのソーイングワイヤの設定された巻付けピッチをあたえられるとして、直径が０．１２ｍｍである合計１２３０ｍのソーイングワイヤを、この発明に従うスプール上に収納することができる。
【００３８】
特に好ましくは、単層状の巻付けの場合、固定研磨材粒子でコーティングされ、長さが少なくとも１０ｋｍを有するソーイングワイヤを巻取ることができる、この発明に従うスプールが用いられる。
【００３９】
用いられるスプールの長さはワイヤソーにおいてワイヤウェブのサイズに影響がないので、この発明に従うスプールは、先行技術に従ういかなるＭＷソーにも、原則として組入れることができる。
【００４０】
この発明に従う受け側スプールは、設置装置の補助で、ワイヤウェブを介するワイヤ送給によって、単層状の態様において、規定されたワイヤピッチで、ソーイングワイヤがスプールの全軸方向長にわたる状態で、満たされる。この目的のために、市販の多重に巻付けられた仕入れスプールからの、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、用いられる。
【００４１】
ワイヤセクションの巻付けピッチおよびそれぞれの位置の両方が、市販の多重に巻付けられた仕入れスプールにおいて未知であり、先行技術に従って設置ユニットの―仕入れスプールに関して固定的に位置決めされる―第１の偏向ロールにソーイングワイヤが当たる整列角度αは制御可能ではない。
【００４２】
ソーイングワイヤが、過度に大きな整列角度αで、固定的に位置決めされた偏向ロールに当たる場合、これは早くも掛ける間においてソーイングワイヤの時期尚早の摩耗に至る。
【００４３】
この問題を解決するために、好ましくは、この発明に従ってスプール上に最初に掛けるために、設置装置の代りに、滑らかな円筒面を有するローラがさらに利用される。ローラの取付位置は、供給スプールと第１の偏向ロールとの間においてソーイングワイヤのためのできるだけ大きな経路を結果として生じるように、選択される。ローラの円筒面は、ワイヤがローラ上でローラの軸方向において自由に向き付けられることを可能にし、ソーイングワイヤが偏向ロールの案内溝に当たるソーイングワイヤの整列角度αの低減をしたがって生じさせる。
【００４４】
特に好ましくは、多層の態様で巻付けられた市販の仕入れスプールからこの発明に従うワイヤスプール上に最初に掛けるために、図３に従う設置ユニットが用いられる。図３に従う設置ユニットは整列角度αの問題を有さない。（最初に掛ける間に）供給スプール２の回転軸と平行して移動可能で、レセプタクル板８の上に固定され、回転軸が供給スプール２の回転軸に垂直である偏向ロール５によって、ワイヤスプールと偏向ロールとの間の自由なワイヤの長さは常に最小である。
【００４５】
ワイヤ設置は、受け側スプール１の、まず、ある端部側での最初の充填中に始まり、そして、各巻回しが対向する端部側に向かって規定されたワイヤピッチでワイヤを位置決めするように、選択される。スプール上の個々のソーイングワイヤ巻回しは互いに接触しない。
【００４６】
好ましくは、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの受け側スプール上における単層状の巻付けは、ワイヤ径の値の２倍に対応するワイヤピッチで行なわれる。
【００４７】
受け側スプールが単層状の態様において充填される（巻付けられる）場合、ワイヤは市販の仕入れスプール（供給スプール）で分離され、後者はワイヤソーから取除かれる。市販の仕入れスプールの代りに、この発明に従う受け側スプールの長さおよび直径に関して同一のワイヤスプールが組込まれ、それは、今度は、受け側スプールとして働く。この発明に従って単層状の態様で先に巻付けられた受け側スプールは、今度は、供給スプールとして働く。接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、少なくとも１つのねじによって受け側スプールに固定される。
【００４８】
たとえばダイヤモンドの破片のような、ソーイングワイヤの表面上で固定的に接合された研摩材は、ソーイングワイヤ７と偏向ロール３ａ、３ｂ、５との間に高い摩擦を生じさせる。ソーイングワイヤ７とワイヤガイドロール６との間の高い摩擦、およびワイヤガイドロール６の個々の溝が互いに関して固定的に位置していて、個々に取り付けられないという事実は、高い引張り応力がソーイングウェブにとどまるという影響がある。ソーイングウェブの最後の巻回し内では、ワイヤガイドロール６と供給スプール２と受け側スプール１との間のワイヤ応力は、応力が、それぞれ、ほどく間および巻上げる間に、所定値に低減される場合に、それぞれ、減少する。したがって、偏向ロール３ａ、３ｂ、５と供給スプール２と受け側スプール１との間のより低い引張り応力、およびワイヤウェブ４におけるより高い引張り応力を実現することが可能である。振動動作でワイヤソーのための受け側スプール上に巻上げる前にソーイングワイヤの引張り応力を低減する、ある対応する方法が、ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１に開示される。
【００４９】
先行技術に従うＭＷソーでは、ソーは、ワイヤガイドロール６によって駆動され、ワイヤガイドロール６は各場合において供給スプール２および受け側スプール１それぞれの回転軸と平行して走るそれらの長手方向軸のまわりで回転する。供給スプール２および受け側スプール１は同様に駆動され、それらの長手方向の軸のまわりで可変速度での回転し、規定された引張り応力が、供給スプール２と受け側スプール１それぞれと偏向ロール３ａ、３ｂ、５との間に存在し、それはワイヤウェブ４における引張り応力とは異なり得る。
【００５０】
この発明に従う供給スプール２および受け側スプール１は、先行技術に従うＭＷソーの動作中にトルク制御される。
【００５１】
ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１に従って、ワイヤウェブにおける引張り応力は供給スプール２およびワイヤガイドロール６のトルク間の差によって設定される。現在巻上げられているスプール（受け側スプール１）のトルクが低減される場合、受け側スプール１上に走るソーイングワイヤ７の引張り応力は減少し、ワイヤウェブ４における引張り応力は維持される。受け側スプール１がその機能を変更し、供給スプール２になる場合、高いトルクが再び用いられ、ソーイングワイヤ７が高い引張り応力でワイヤウェブ４上に案内される。ワイヤウェブ４と受け側スプール１との間のトルクにおける差は、ワイヤウェブ４における引張り応力に対して重要ではなく、単に、受け側スプール１上に走るソーイングワイヤ７の引張り応力を決定するだけである。
【００５２】
ワイヤウェブ４と比較してこの発明に従ってワイヤスプールを用いるとき低減される、供給スプール２および受け側スプール１それぞれ上の引張り応力は、スプールに作用する引張力を最小限にする。これは、スプールの寸法安定性に影響を及ぼさずに、より軟質の材料をスプール材料として用いることを可能にする。
【００５３】
好ましくは、供給スプール２および受け側スプール１それぞれの巻付けは、１〜５ニュートンの引張り応力で行なわれる。
【００５４】
この発明に従うスプールの横方向表面は軟質材料から形成される。ポリウレタンが、材料として好ましく用いられる。同様に好ましい材料は、ゴム／カーボン混合物、シリコーンまたはＰＶＣのようなエラストマーである。アルミニウムも好まれる。
【００５５】
スプールの内側コアは、好ましくは鋼またはハイグレード鋼から製造される。
好ましくは、この発明に従うスプールの横方向表面は滑らかである。横方向表面のまわりを連続的に螺旋形に走る輪郭化されたノッチ（ねじ筋構造）を有する横方向表面が同様に好まれ、その場合、ソーイングワイヤは、横方向表面のまわりのノッチに沿って、またはそのノッチにおいて、巻付けられているか、または巻付けられる。
【００５６】
ワイヤウェブ４では、この発明に従ってスプールを用いると、１０〜３０ニュートンの引張り応力が好ましくは設定される。特に好ましくは、２５〜３０ニュートンの引張り応力がワイヤウェブ４において設定される。
【００５７】
切断プロセス中、この発明に従って、固定的に接合された砥粒でコーティングされるソーイングワイヤ７は、再び受け側スプール１上において単層状の態様で同様に巻上げられる。受け側スプール１上で単層状の態様において規定された間隔でソーイングワイヤ７を巻上げることができるようにするためには、それは、２つの端部側の１つで始まって、受け側スプール１に沿って軸方向に規定された間隔（ピッチ）で置かれなければならない。この目的のために、受け側スプール１上にソーイングワイヤを直接案内する移動可能な偏向ロール３ａは、巻付方向において受け側スプール１の各回転で受け側スプール１の回転軸と平行して特定の距離だけ一様に移動され、移動可能な偏向ロール３ａは、受け側スプール上のソーイングワイヤのエントリ位置と常に整列され、整列角度αは最小である。
【００５８】
好ましくは、受け側スプール１の各回転で受け側スプール１の回転軸と平行して移動可能な偏向ロール３ａによってカバーされる距離は、ソーイングワイヤ７の直径の値の２倍に対応する。
【００５９】
ワイヤスプール（供給および受け側スプールそれぞれ）のそれぞれの回転軸と平行して移動可能な偏向ロール３ａの位置から、ソーイングワイヤ７をワイヤウェブ４に偏向する最も近い定置偏向ロール３ｂへの、ソーイングワイヤの移送中、偏向ロール摩耗およびソーイングワイヤクラッキングの危険を最小限にするためには、ワイヤ方向と両方の偏向ロールの溝面との間の最小の角度（整列角度α）を越えてはならない。
【００６０】
好ましくは、整列角度αに対する値は０°〜２°の範囲にある。特に好ましくは、整列角度はα≦１°である。
【００６１】
設置ユニットがスプールの端部（他方の端部側）に到着する場合、ワイヤスプールは自動的にその機能を変更する、つまり、受け側スプール１は供給スプール２になり、供給スプール２は受け側スプール１になる。対応する位置はワイヤソーの制御ソフトウェアにおいて設定される。
【００６２】
好ましくは、この発明に従う装置においては、供給スプールおよび受け側スプールならびに移動可能な偏向ロール３ａの回転軸は、互いと平行である（図２）。この実施例では、回転軸が偏向ロール３ａの回転軸に対して９０°だけ傾けられ、案内板８の上に偏向ロール３ａと共に固定される、第２の移動可能な偏向ロール５によって、ソーイングワイヤ７は最も近い定置偏向ロール３ｂに案内される。この場合、偏向ロール３ａおよび５の可動性は、ワイヤロールのそれぞれの回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５が上に固定される案内板８によって確実にされる。
【００６３】
この発明に従う装置の第２の好ましい実施例では、供給スプール２、受け側スプール１、および移動可能な偏向ロール５の回転軸は、互いに垂直である（図３）。この場合、偏向ロール５の可動性は、ワイヤロールのそれぞれの回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール５が上に固定される案内板８によって確実にされる。図３に従う設置ユニットで、偏向ロール５の溝面と、供給スプール２から来て受け側スプール１に向かって走るソーイングワイヤ７との間の整列角度αは、変動せず、したがって、最小値に固定的に設定され得る。ソーイングワイヤ７は、偏向ロール５から、最も近い定置偏向ロール３ｂに、直接案内される。
【００６４】
好ましくは、この発明に従う装置の第２の実施例において、整列角度αは０°〜２°の範囲にある。特に好ましくは、整列角度はα≦１°である。
【００６５】
ワイヤウェブ４から現れるソーイングワイヤ７は、１つ以上の定置偏向ロール３ｂを介して、図３に従って、レセプタクル板８の上に固定された移動可能な偏向ロール５に向けられる。受け側スプール１の回転軸と平行して案内され、回転軸が受け側スプール１の回転軸に垂直である、移動可能な偏向ロール５を介して、現れたワイヤ７は、回転する受け側スプール１上に単層状の態様で図３に従って装置によって巻付けられる。
【００６６】
この発明に従う装置の１つの好ましい実施例では、共通の設置装置が、供給スプール２および受け側スプール１に対して用いられる。供給スプール２および受け側スプール１上においてソーイングワイヤ７の設置位置を決定する２つの移動可能な偏向ロール５は、共通の駆動部によって動作される。この目的のために、２つの偏向ロールの軸受は共通のレセプタクル板８に取り付けられる。供給スプール２および受け側スプール１に関する前記レセプタクル板の位置は、供給スプールおよび受け側スプールの回転軸と平行して設置駆動部によって移動される。
【００６７】
この発明に従う装置の同様に好ましい実施例では、別々の設置装置が、供給スプール１および受け側スプール２のために用いられる。
【００６８】
この実施例では、供給スプール２および受け側スプール１はそれぞれの専用設置ユニットによって動作される。２つのワイヤスプールの回転軸は平行に整列され、移動可能な偏向ロール５の回転軸にそれぞれ垂直である。供給スプール機能の場合、最適な設置位置はセンサに基いた態様において決定され、供給スプールを出るソーイングワイヤは、常に、最小の整列角度α１で、最も近い偏向ロールの案内溝の中に入る。受け側スプール機能の場合、ソーイングワイヤ７が受け側スプール１上に単層状の態様で巻付けられるように、設置位置は決定される。
【００６９】
ソーイングワイヤ７の使用はねじれ応力および曲げ応力を生じさせ、それは、ソーイングワイヤ７はもはや受け側スプール１上に正確に真っすぐ巻付けられることはできない、という影響もたらす。したがって、単層状の巻付けの場合のワイヤピッチは、ソーイングワイヤ７の使用の結果生じる応力にもかかわらず、ワイヤセクションの受け側スプール１上の重なりまたは接触が排除されるように選択される。
【００７０】
好ましくは、ソーイングワイヤ７は受け側スプール１上において単層状の態様で、ワイヤ径の１．５倍の値に対応するワイヤピッチで巻付けられる。ソーイングワイヤを単層状の態様で、ワイヤ径の２．５倍の値に対応するワイヤピッチで巻付けることも、同様に好まれる。特に好ましくは、ソーイングワイヤは単層状の態様で、ワイヤ径の値の２倍に対応するワイヤピッチで巻付けられる。
【００７１】
この発明に従って単層状の態様で巻付けられたワイヤスプールは、ＭＷソーの振動動作モードの場合にも用いることができる。ＭＷソーの振動動作の場合、供給スプール２および受け側スプール１は、プロセスパラメータに依存してそれらの機能を交互に交換する。
【００７２】
この発明に従って単層状の態様で巻付けられるワイヤスプールは、さらに、ワイヤスプールの複数使用を可能にし、固定して接合された研磨材でコーティングされたソーイングワイヤの摩耗の低減に至る。これらの利点はＭＷソーの経済的実行可能性を増大させる。
【符号の説明】
【００７３】
１，２ ワイヤスプール、３ａ，３ｂ 偏向ロール、４ ワイヤウェブ、５ 偏向ロール、７ ソーイングワイヤ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、ワイヤスプールに単層状の態様において巻付けられる、加工物からウェハをスライスするためのワイヤソーのためのワイヤスプールに関する。
【０００２】
この発明はシングルカットワイヤソーおよびマルチプルワイヤソーの両方に適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロニクス、マイクロエレクトロニクスおよびマイクロエレクトロメカニクスにおいては、全体的および局所的な平坦性、片側参照局所平坦性（ナノトポロジ）ならびに粗さおよび清浄さからなる極端な要件をともなう半導体ウェハが、出発原料（基板）として必要である。半導体ウェハは、半導体材料、特に、ガリウムひ素のような化合物半導体、ならびにシリコンおよび時としてゲルマニウムのような主に元素状態の半導体からなるウェハである。先行技術に従うと、半導体ウェハは複数個の連続のプロセスステップにおいて製造され、第１のステップにおいては、たとえば、半導体材料からなる単結晶（ロッド）が、チョクラルスキ法によって引かれるか、または、半導体材料からなる多結晶のブロックが鋳造され、そして、さらなるステップにおいて、半導体材料（「インゴット」）からなる、結果として生じる円形の円筒形かまたはブロック状の加工物が、ワイヤソーによって個々の半導体ウェハに分離される。
【０００４】
この場合、シングルカットワイヤソーとマルチプルワイヤソー（以下、ＭＷソー（ＭＷ＝マルチプルワイヤ）として指定される）とは、区別される。ＭＷソーが用いられるのは、特に、加工物、たとえば半導体材料からなるロッドが１つの加工ステップにおいて複数個のウェハに切断されるときである。
【０００５】
ＵＳ−５ ７７１ ８７６は半導体ウェハを製造するのに好適なワイヤソーの機能的な原理について記載する。これらのワイヤソーの本質的な構成要素は、マシンフレームと、供給装置と、平行なワイヤセクションからなるウェブ（「ワイヤウェブ」）からなる切断工具とを含む。
【０００６】
たとえば、あるＭＷソーがＥＰ ９９０ ４９８ Ａ１において開示される。この場合、接合された砥粒でコーティングされた長いソーイングワイヤが、ワイヤスプールにわたって螺旋状に走り、１つ以上のワイヤウェブを形成する。
【０００７】
一般に、ワイヤウェブは、少なくとも２つのワイヤガイドロール間においてクランプされる複数個の平行なワイヤセクションから形成され、ワイヤガイドロールは回転可能な態様で取り付けられ、それらの少なくとも１つが駆動される。ワイヤガイドロールは、通常、コーティング、たとえばポリウレタンを設けられる。さらに、それらは、ソーイングワイヤが案内される複数個の溝を有し、それによってワイヤソーのワイヤウェブが形成される。表面コーティングおよび溝形状に関して最適化されたワイヤガイドロールが、ＤＥ １０ ２００７ ０１９ ５６６ Ａ１に開示される。
【０００８】
ワイヤガイドロールの長手方向の軸は、一般的にワイヤウェブにおけるソーイングワイヤに垂直に向き付けられる。
【０００９】
ワイヤウェブのワイヤセクションは、ロールシステムのまわりに螺旋状に案内され、仕入れロール（供給側スプール）から受けロール（受け側スプール）上に解かれる、単一の有限のワイヤに属することができる。特許明細書ＵＳ４，６５５，１９１は、対照的に、複数個の有限のワイヤが設けられ、ワイヤウェブの各ワイヤセクションは前記ワイヤの１つに割当てられる、ＭＷソーを開示する。ＥＰ ５２２ ５４２ Ａ１も、複数個の連続的なワイヤループがロールシステムのまわりを走るＭＷソーを開示する。
【００１０】
半導体材料からなるウェハの製造はスライスプロセスの精度の要件を特に厳格にする。この目的のため、ワイヤガイドロール上の複数個の溝は正確に平行に走り、溝およびソーイングワイヤは１つの線（整列）にあることが重要である。ワイヤガイドロールの摩耗の結果、整列誤差が生じる場合があり、つまり、ワイヤガイドロールの溝、および前記溝にあるワイヤは、もはや直線の上にない。これはスライスされた半導体ウェハの表面の損傷（たとえば引っかき傷）に至る場合がある。ＤＥ １０２ ２０ ６４０ Ａ１は、ワイヤガイドロールの溝に関してソーイングワイヤの整列を監視し、適切な場合には修正するための方法を記載する。
【００１１】
ソーイングワイヤは砥粒でコーティングされることができる。固定的に接合された砥粒なしでソーイングワイヤを有するワイヤソーが利用されるとき、砥粒はスライスプロセス中においてスラリー（「研磨材スラリー」、「ソーイングスラリー」）の形態で供給される。
【００１２】
固定的に接合された砥粒をともなうソーイングワイヤは、ワイヤ表面に固定的に接合され、加工物の貫通を促進する、研摩作用を有する粒子、たとえばダイヤモンドを有する。
【００１３】
スライスプロセスの間に、加工物はワイヤウェブを通って貫通する。ワイヤウェブの貫通は、加工物をワイヤウェブに向かって、またはワイヤウェブを加工物に向かって、または加工物およびワイヤウェブを互いに向かって、案内する供給装置によって生じさせられ、ワイヤウェブは、加工物に対して移動する。
【００１４】
スライスプロセスの間に、ソーイングワイヤは、経時的に平均して１つの方向に移動され、ソーイングワイヤの移動方向は同じままである必要はなく、時間間隔で変更することもできる（振動法）。
【００１５】
加工物の入口側および出口側の両方でワイヤスプールを回転させることによって、ワイヤウェブにソーイングワイヤが供給される。ソーイングワイヤは１つのワイヤスプール（供給スプール）から解かれ、他方のワイヤスプール（受け側スプール）に巻付けられ、ソーイングワイヤはワイヤウェブにおいて一様に張られたままである。実際の駆動は１つ以上のワイヤガイドロールを介して行なわれる。
【００１６】
回転方向によって、１つのワイヤスプールはワイヤを供給するかまたは受け、したがって、切断される加工物内に現在切り込んでいないワイヤを緩衝することができる。振動切断プロセスの場合、ワイヤ送給方向が変更されると、供給側スプールおよび受け側スプールはそれぞれそれらの機能を交換する。連続的切断プロセスの場合、供給側スプールおよび受け側スプールはそれぞれの機能にとどまる。
【００１７】
先行技術に従うと、ソーイングワイヤはＭＷソーのワイヤスプールに多層の態様で巻付けられる。特に、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの場合、ワイヤスプール上のソーイングワイヤの巻きの表面間の接触およびしたがって相対的移動は、ソーイングワイヤのさらなる時期尚早の摩耗に至る。摩耗の結果、砥粒によって占められたソーイングワイヤは切削能力を失い、ワイヤウェブのワイヤセクションは異なる大きさの摩耗の度合を得る。これは非一様な切断結果に至る。
【００１８】
さらに、ＭＷソーの動作中に、上に述べられた摩耗に同様に起因して、ワイヤクラックが、スラリーの形態で供給される緩い砥粒と組合せられた滑らかなソーイングワイヤが用いられる同等のワイヤソーの場合よりも頻繁に生じる。
【００１９】
接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの摩耗の低減は、供給側スプールおよび受け側スプール上における単層状の巻付けによって達成することができる。
【００２０】
たとえば、ソーイングワイヤの単層状の巻付けはＵＳ４４８４５０２Ａにおいてシングルカットソーに対して記載される。ソーイングワイヤは雄ねじを設けられた２つのスプールに緩衝される。これらのねじ切りされたスプールの駆動はワイヤを作動させ、駆動および／またはねじ筋によって支配された態様で、ソーイングワイヤは、必ず、ねじ切りされたスプールに関して軸方向に移動する。この軸方向移動を補償するために、スプールの対は、移動ユニットによって軸方向変位に反するように置かれる。ＵＳ４４８４５０２Ａに述べられるシングルカットソーのための単層状の巻付け技術は、軸方向において同様に移動可能な偏向ロールをほとんど必要としない。しかしながら、ソーイングワイヤの軸方向移動のために、この単層状の巻付け技術は先行技術に従うＭＷソーに適用することができない。さらに、単層状の巻付けの場合、半導体材料からなるロッドの切断ために供給スプールに利用可能なソーイングワイヤはあまりに少なすぎる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＵＳ−５ ７７１ ８７６
【特許文献２】ＥＰ ９９０ ４９８ Ａ１
【特許文献３】ＤＥ １０ ２００７ ０１９ ５６６ Ａ１
【特許文献４】ＵＳ ４，６５５，１９１
【特許文献５】ＥＰ ５２２ ５４２ Ａ１
【特許文献６】ＤＥ １０２ ２０ ６４０ Ａ１
【特許文献７】ＵＳ ４４８４５０２Ａ
【特許文献８】ＥＰ ０ ９９０ ４９８ Ａ１
【特許文献９】ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、目的は、ソーイングワイヤの時期尚早の摩耗が低減され、十分なソーイングワイヤが経済的に実行可能な切断プロセスに利用可能である、固定して接合された研磨材をともなうソーイングワイヤを有するＭＷソーの補助によって半導体材料からなる加工物から複数個のウェハをスライスするための、改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この目的は、接合された砥粒でコーティングされた平行なワイヤセクションからなるワイヤウェブによって半導体材料からなる加工物から１つ以上のウェハをスライスするためのマルチプルワイヤソーのためのワイヤスプールによって達成され、供給側スプールとして働く第１のワイヤスプールから、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、少なくとも１つの偏向ロールを介して、ワイヤウェブに走り、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、ワイヤウェブから少なくとも１つの偏向ロールを介して、受け側スプールとして働く第２のワイヤスプールに走り、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝の中に整列角度α１で入り、整列角度α２での偏向ロールの案内溝を出、２つのワイヤスプールの各々上のソーイングワイヤの巻付けは単一層である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１ａ】先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示し、図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す図である。
【図１ｂ】先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示し、図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す図である。
【図２】この発明に従って、ソーイングワイヤ７が供給スプールおよび受け側スプールに単層状の態様でそれぞれ巻付けられるＭＷソーの構造を概略的に示し、より明瞭にするために、２つの移動可能な偏向ロールの１つだけが各場合において示される図である。
【図３】多重に巻付けられた供給スプールから単層状の態様において巻付けられることになっている受け側スプール上に掛けることおよび後の振動動作ために特に好ましい設置ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明および好ましい実施例が以下に詳細に記載される。
図１は、先行技術に従うＭＷソーのためのワイヤ設置法を例として示す。図１に示されるソーイングワイヤ７の上の矢印は、ワイヤがワイヤウェブ（明瞭にするため、示されない）の方向に走るか、またはワイヤウェブから来るかどうかを概略的に示す。
【００２６】
図１ａは、供給スプール２から解かれたソーイングワイヤ７が２つの偏向ロール３ａおよび５を介してどのように案内されるかを示し、偏向ロール３ａおよび５は、供給スプール２および受け側スプール１の回転軸（長手方向の軸）と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は、共通のレセプタクル板８の上において、定置（非可動）偏向ロール３ｂに対して固定され、偏向ロール３ｂは、ソーイングワイヤ７をワイヤウェブの中へと向ける。ソーイングワイヤ７がワイヤウェブから出ると、ソーイングワイヤ７は２つのさらに移動可能な偏向ロール３ａおよび５を介して受け側スプール１上に多層の態様で巻付けられ、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は同様に共通のレセプタクル板８の上に固定される。
【００２７】
図１ｂは、ソーイングワイヤ７が偏向ロール３ａの案内溝内に入る整列角度α１を最小に保持するために、偏向ロール３ａおよび５が供給スプール２の回転軸と平行してどのように移動可能かを例として示す。偏向ロール３ａおよび５は、供給スプール２の回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５の回転軸は互いに関して９０°の角度であり、偏向ロール３ａおよび５は、共通のレセプタクル板８の上に固定される。０°の理想的な整列角度をあたえられるとして、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝内に正確に垂直に入り、出る。ソーイングワイヤ７は、偏向ロール３ａの案内溝から出た後、偏向ロール５の案内溝内に入り、そこから、供給スプール２を通りすぎて定置偏向ロール３ｂを介してワイヤウェブ（図示せず）に案内される。
【００２８】
図２は、この発明に従って、ソーイングワイヤ７が供給スプールおよび受け側スプールに単層状の態様でそれぞれ巻付けられるＭＷソーの構造を概略的に示す。より明瞭にするために、２つの移動可能な偏向ロールの１つだけが各場合において示される。ここで、供給スプール２は６０％の程度までソーイングワイヤ７で満たされ、長手方向軸のまわりで回転運動を実行しながら、ソーイングワイヤ７を、供給スプール２の長手方向軸と平行して移動される移動可能な偏向ロール５、ならびに定置偏向ロール３ｂおよびワイヤガイドロール６を介して、ワイヤウェブ４に渡す。対向するワイヤガイドロール６を介してワイヤウェブ４から出るソーイングワイヤ７は、長手方向軸のまわりで回転運動を実行しながら、定置偏向ロール３ｂおよび移動可能な偏向ロール５を介して受け側スプール１上に単層状の態様で巻付けられる。
【００２９】
図３は、多重に巻付けられた供給スプールから単層状の態様において巻付けられることになっている受け側スプール上に掛けることおよび後の振動動作ために特に好ましい設置ユニットを示し、なぜならば、ここでは、変動する整列角度α（αは、以下にまとめて整列角度α１およびα２に対して用いられる）の問題が省略されるからである。ソーイングワイヤ７は偏向ロール５を介して案内され、偏向ロール５は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸とそれぞれ平行して移動可能で、レセプタクル板８の上に固定され、偏向ロール５の回転軸は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸にそれぞれ垂直である。このようにして、偏向ロール５の溝面と、供給スプール２から来る、または受け側スプール１に向かって走るソーイングワイヤ７との間の整列角度αは、変動せず、したがって、最小値に固定的に設定され得る。偏向ロール５から、ソーイングワイヤ７は定置偏向ロール３ｂを介してワイヤウェブ（図示せず）のワイヤガイドロールに対して案内され、定置偏向ロール３ｂの回転軸は、供給スプール２および受け側スプール１の長手方向軸にそれぞれ垂直で、偏向ロール５の長手方向軸と平行である。
【００３０】
この発明に従うワイヤスプールは、たとえば、接合された砥粒をともなうソーイングワイヤの使用に対して設計されたＭＷソー、および接合された砥粒なしでのソーイングワイヤの使用に対して設計される、製造業者Applied Materials Switzerland SaからのＨＣＴ ＤＳ４２０−Ｅ１２のようなスラリーＭＷソーの両方に対して適用することができる。このスラリーＭＷソーは、ＥＰ ０ ９９０ ４９８ Ａ１に従うダイヤモンドワイヤによる動作に対して変換することができる。
【００３１】
先行技術に従うと、ワイヤソーのソーイングワイヤはワイヤスプールに多層の態様で巻付けられる。ワイヤソーのためのワイヤスプールは、ソーイングワイヤが単層または多層の態様でまわりに巻付けられる外側凸状横方向表面と、内側コアとを有する、円形の円筒形の物体である。内側コアはスプールの２つの側面を含み、スプールの長手方向軸と平行な横方向表面によって包まれる。ワイヤソーにおいてスプールを懸下するための装置はスプールコアの側面に位置している。
【００３２】
単層状の巻付けの場合、規定された長さおよび規定された直径を有するスプールに巻付けることができるソーイングワイヤの量は、多層巻付けの場合のそれ未満であるので、その外径およびその長さにおいて最大限にされるスプールが、この発明に従う装置に対して用いられる。
【００３３】
供給スプールおよび受け側スプールの単層状の巻付けは適合された設置装置の補助によって行なわれ、それをさらに以下に記載する。
【００３４】
この発明の実現例のために、ＭＷソーのワイヤウェブは、市販の供給スプールから、多層の態様で巻付けられ、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤを装備される。その後、「受け側」の標準スプールの代りに、機械加工される体積（加工物の長さおよび断面）に関してその外径およびその長さの両方において最大限にされる受け側スプールが組込まれる。
【００３５】
単層状の非接触巻付けの場合、スプールの巻取り能力は、第１にスプールの長さおよび直径、そして第２にソーイングワイヤの直径および巻付けピッチによって決定される。
【００３６】
好ましくは、単層状の巻付けの場合、固定研磨材粒子でコーティングされ、長さが少なくとも１ｋｍを有するソーイングワイヤを巻取ることができる、この発明に従うスプールが用いられる。
【００３７】
例として、この発明に従うスプールの３７８ｍｍの直径および３５０ｍｍの長さをあたえられるとして、０．３ｍｍのソーイングワイヤの設定された巻付けピッチをあたえられるとして、直径が０．１２ｍｍである合計１２３０ｍのソーイングワイヤを、この発明に従うスプール上に収納することができる。
【００３８】
特に好ましくは、単層状の巻付けの場合、固定研磨材粒子でコーティングされ、長さが少なくとも１０ｋｍを有するソーイングワイヤを巻取ることができる、この発明に従うスプールが用いられる。
【００３９】
用いられるスプールの長さはワイヤソーにおいてワイヤウェブのサイズに影響がないので、この発明に従うスプールは、先行技術に従ういかなるＭＷソーにも、原則として組入れることができる。
【００４０】
この発明に従う受け側スプールは、設置装置の補助で、ワイヤウェブを介するワイヤ送給によって、単層状の態様において、規定されたワイヤピッチで、ソーイングワイヤがスプールの全軸方向長にわたる状態で、満たされる。この目的のために、市販の多重に巻付けられた仕入れスプールからの、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、用いられる。
【００４１】
ワイヤセクションの巻付けピッチおよびそれぞれの位置の両方が、市販の多重に巻付けられた仕入れスプールにおいて未知であり、先行技術に従って設置ユニットの―仕入れスプールに関して固定的に位置決めされる―第１の偏向ロールにソーイングワイヤが当たる整列角度αは制御可能ではない。
【００４２】
ソーイングワイヤが、過度に大きな整列角度αで、固定的に位置決めされた偏向ロールに当たる場合、これは早くも掛ける間においてソーイングワイヤの時期尚早の摩耗に至る。
【００４３】
この問題を解決するために、好ましくは、この発明に従ってスプール上に最初に掛けるために、設置装置の代りに、滑らかな円筒面を有するローラがさらに利用される。ローラの取付位置は、供給スプールと第１の偏向ロールとの間においてソーイングワイヤのためのできるだけ大きな経路を結果として生じるように、選択される。ローラの円筒面は、ワイヤがローラ上でローラの軸方向において自由に向き付けられることを可能にし、ソーイングワイヤが偏向ロールの案内溝に当たるソーイングワイヤの整列角度αの低減をしたがって生じさせる。
【００４４】
特に好ましくは、多層の態様で巻付けられた市販の仕入れスプールからこの発明に従うワイヤスプール上に最初に掛けるために、図３に従う設置ユニットが用いられる。図３に従う設置ユニットは整列角度αの問題を有さない。（最初に掛ける間に）供給スプール２の回転軸と平行して移動可能で、レセプタクル板８の上に固定され、回転軸が供給スプール２の回転軸に垂直である偏向ロール５によって、ワイヤスプールと偏向ロールとの間の自由なワイヤの長さは常に最小である。
【００４５】
ワイヤ設置は、受け側スプール１の、まず、ある端部側での最初の充填中に始まり、そして、各巻回しが対向する端部側に向かって規定されたワイヤピッチでワイヤを位置決めするように、選択される。スプール上の個々のソーイングワイヤ巻回しは互いに接触しない。
【００４６】
好ましくは、固定的に接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤの受け側スプール上における単層状の巻付けは、ワイヤ径の値の２倍に対応するワイヤピッチで行なわれる。
【００４７】
受け側スプールが単層状の態様において充填される（巻付けられる）場合、ワイヤは市販の仕入れスプール（供給スプール）で分離され、後者はワイヤソーから取除かれる。市販の仕入れスプールの代りに、この発明に従う受け側スプールの長さおよび直径に関して同一のワイヤスプールが組込まれ、それは、今度は、受け側スプールとして働く。この発明に従って単層状の態様で先に巻付けられた受け側スプールは、今度は、供給スプールとして働く。接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、少なくとも１つのねじによって受け側スプールに固定される。
【００４８】
たとえばダイヤモンドの破片のような、ソーイングワイヤの表面上で固定的に接合された研摩材は、ソーイングワイヤ７と偏向ロール３ａ、３ｂ、５との間に高い摩擦を生じさせる。ソーイングワイヤ７とワイヤガイドロール６との間の高い摩擦、およびワイヤガイドロール６の個々の溝が互いに関して固定的に位置していて、個々に取り付けられないという事実は、高い引張り応力がソーイングウェブにとどまるという影響がある。ソーイングウェブの最後の巻回し内では、ワイヤガイドロール６と供給スプール２と受け側スプール１との間のワイヤ応力は、応力が、それぞれ、ほどく間および巻上げる間に、所定値に低減される場合に、それぞれ、減少する。したがって、偏向ロール３ａ、３ｂ、５と供給スプール２と受け側スプール１との間のより低い引張り応力、およびワイヤウェブ４におけるより高い引張り応力を実現することが可能である。振動動作でワイヤソーのための受け側スプール上に巻上げる前にソーイングワイヤの引張り応力を低減する、ある対応する方法が、ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１に開示される。
【００４９】
先行技術に従うＭＷソーでは、ソーは、ワイヤガイドロール６によって駆動され、ワイヤガイドロール６は各場合において供給スプール２および受け側スプール１それぞれの回転軸と平行して走るそれらの長手方向軸のまわりで回転する。供給スプール２および受け側スプール１は同様に駆動され、それらの長手方向の軸のまわりで可変速度での回転し、規定された引張り応力が、供給スプール２と受け側スプール１それぞれと偏向ロール３ａ、３ｂ、５との間に存在し、それはワイヤウェブ４における引張り応力とは異なり得る。
【００５０】
この発明に従う供給スプール２および受け側スプール１は、先行技術に従うＭＷソーの動作中にトルク制御される。
【００５１】
ＤＥ １９８ ２８ ４２０ Ａ１に従って、ワイヤウェブにおける引張り応力は供給スプール２およびワイヤガイドロール６のトルク間の差によって設定される。現在巻上げられているスプール（受け側スプール１）のトルクが低減される場合、受け側スプール１上に走るソーイングワイヤ７の引張り応力は減少し、ワイヤウェブ４における引張り応力は維持される。受け側スプール１がその機能を変更し、供給スプール２になる場合、高いトルクが再び用いられ、ソーイングワイヤ７が高い引張り応力でワイヤウェブ４上に案内される。ワイヤウェブ４と受け側スプール１との間のトルクにおける差は、ワイヤウェブ４における引張り応力に対して重要ではなく、単に、受け側スプール１上に走るソーイングワイヤ７の引張り応力を決定するだけである。
【００５２】
ワイヤウェブ４と比較してこの発明に従ってワイヤスプールを用いるとき低減される、供給スプール２および受け側スプール１それぞれ上の引張り応力は、スプールに作用する引張力を最小限にする。これは、スプールの寸法安定性に影響を及ぼさずに、より軟質の材料をスプール材料として用いることを可能にする。
【００５３】
好ましくは、供給スプール２および受け側スプール１それぞれの巻付けは、１〜５ニュートンの引張り応力で行なわれる。
【００５４】
この発明に従うスプールの横方向表面は軟質材料から形成される。ポリウレタンが、材料として好ましく用いられる。同様に好ましい材料は、ゴム／カーボン混合物、シリコーンまたはＰＶＣのようなエラストマーである。アルミニウムも好まれる。
【００５５】
スプールの内側コアは、好ましくは鋼またはハイグレード鋼から製造される。
好ましくは、この発明に従うスプールの横方向表面は滑らかである。横方向表面のまわりを連続的に螺旋形に走る輪郭化されたノッチ（ねじ筋構造）を有する横方向表面が同様に好まれ、その場合、ソーイングワイヤは、横方向表面のまわりのノッチに沿って、またはそのノッチにおいて、巻付けられているか、または巻付けられる。
【００５６】
ワイヤウェブ４では、この発明に従ってスプールを用いると、１０〜３０ニュートンの引張り応力が好ましくは設定される。特に好ましくは、２５〜３０ニュートンの引張り応力がワイヤウェブ４において設定される。
【００５７】
切断プロセス中、この発明に従って、固定的に接合された砥粒でコーティングされるソーイングワイヤ７は、再び受け側スプール１上において単層状の態様で同様に巻上げられる。受け側スプール１上で単層状の態様において規定された間隔でソーイングワイヤ７を巻上げることができるようにするためには、それは、２つの端部側の１つで始まって、受け側スプール１に沿って軸方向に規定された間隔（ピッチ）で置かれなければならない。この目的のために、受け側スプール１上にソーイングワイヤを直接案内する移動可能な偏向ロール３ａは、巻付方向において受け側スプール１の各回転で受け側スプール１の回転軸と平行して特定の距離だけ一様に移動され、移動可能な偏向ロール３ａは、受け側スプール上のソーイングワイヤのエントリ位置と常に整列され、整列角度αは最小である。
【００５８】
好ましくは、受け側スプール１の各回転で受け側スプール１の回転軸と平行して移動可能な偏向ロール３ａによってカバーされる距離は、ソーイングワイヤ７の直径の値の２倍に対応する。
【００５９】
ワイヤスプール（供給および受け側スプールそれぞれ）のそれぞれの回転軸と平行して移動可能な偏向ロール３ａの位置から、ソーイングワイヤ７をワイヤウェブ４に偏向する最も近い定置偏向ロール３ｂへの、ソーイングワイヤの移送中、偏向ロール摩耗およびソーイングワイヤクラッキングの危険を最小限にするためには、ワイヤ方向と両方の偏向ロールの溝面との間の最小の角度（整列角度α）を越えてはならない。
【００６０】
好ましくは、整列角度αに対する値は０°〜２°の範囲にある。特に好ましくは、整列角度はα≦１°である。
【００６１】
設置ユニットがスプールの端部（他方の端部側）に到着する場合、ワイヤスプールは自動的にその機能を変更する、つまり、受け側スプール１は供給スプール２になり、供給スプール２は受け側スプール１になる。対応する位置はワイヤソーの制御ソフトウェアにおいて設定される。
【００６２】
好ましくは、この発明に従う装置においては、供給スプールおよび受け側スプールならびに移動可能な偏向ロール３ａの回転軸は、互いと平行である（図２）。この実施例では、回転軸が偏向ロール３ａの回転軸に対して９０°だけ傾けられ、案内板８の上に偏向ロール３ａと共に固定される、第２の移動可能な偏向ロール５によって、ソーイングワイヤ７は最も近い定置偏向ロール３ｂに案内される。この場合、偏向ロール３ａおよび５の可動性は、ワイヤロールのそれぞれの回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール３ａおよび５が上に固定される案内板８によって確実にされる。
【００６３】
この発明に従う装置の第２の好ましい実施例では、供給スプール２、受け側スプール１、および移動可能な偏向ロール５の回転軸は、互いに垂直である（図３）。この場合、偏向ロール５の可動性は、ワイヤロールのそれぞれの回転軸と平行して移動可能であり、偏向ロール５が上に固定される案内板８によって確実にされる。図３に従う設置ユニットで、偏向ロール５の溝面と、供給スプール２から来て受け側スプール１に向かって走るソーイングワイヤ７との間の整列角度αは、変動せず、したがって、最小値に固定的に設定され得る。ソーイングワイヤ７は、偏向ロール５から、最も近い定置偏向ロール３ｂに、直接案内される。
【００６４】
好ましくは、この発明に従う装置の第２の実施例において、整列角度αは０°〜２°の範囲にある。特に好ましくは、整列角度はα≦１°である。
【００６５】
ワイヤウェブ４から現れるソーイングワイヤ７は、１つ以上の定置偏向ロール３ｂを介して、図３に従って、レセプタクル板８の上に固定された移動可能な偏向ロール５に向けられる。受け側スプール１の回転軸と平行して案内され、回転軸が受け側スプール１の回転軸に垂直である、移動可能な偏向ロール５を介して、現れたワイヤ７は、回転する受け側スプール１上に単層状の態様で図３に従って装置によって巻付けられる。
【００６６】
この発明に従う装置の１つの好ましい実施例では、共通の設置装置が、供給スプール２および受け側スプール１に対して用いられる。供給スプール２および受け側スプール１上においてソーイングワイヤ７の設置位置を決定する２つの移動可能な偏向ロール５は、共通の駆動部によって動作される。この目的のために、２つの偏向ロールの軸受は共通のレセプタクル板８に取り付けられる。供給スプール２および受け側スプール１に関する前記レセプタクル板の位置は、供給スプールおよび受け側スプールの回転軸と平行して設置駆動部によって移動される。
【００６７】
この発明に従う装置の同様に好ましい実施例では、別々の設置装置が、供給スプール１および受け側スプール２のために用いられる。
【００６８】
この実施例では、供給スプール２および受け側スプール１はそれぞれの専用設置ユニットによって動作される。２つのワイヤスプールの回転軸は平行に整列され、移動可能な偏向ロール５の回転軸にそれぞれ垂直である。供給スプール機能の場合、最適な設置位置はセンサに基いた態様において決定され、供給スプールを出るソーイングワイヤは、常に、最小の整列角度α１で、最も近い偏向ロールの案内溝の中に入る。受け側スプール機能の場合、ソーイングワイヤ７が受け側スプール１上に単層状の態様で巻付けられるように、設置位置は決定される。
【００６９】
ソーイングワイヤ７の使用はねじれ応力および曲げ応力を生じさせ、それは、ソーイングワイヤ７はもはや受け側スプール１上に正確に真っすぐ巻付けられることはできない、という影響もたらす。したがって、単層状の巻付けの場合のワイヤピッチは、ソーイングワイヤ７の使用の結果生じる応力にもかかわらず、ワイヤセクションの受け側スプール１上の重なりまたは接触が排除されるように選択される。
【００７０】
好ましくは、ソーイングワイヤ７は受け側スプール１上において単層状の態様で、ワイヤ径の１．５倍の値に対応するワイヤピッチで巻付けられる。ソーイングワイヤを単層状の態様で、ワイヤ径の２．５倍の値に対応するワイヤピッチで巻付けることも、同様に好まれる。特に好ましくは、ソーイングワイヤは単層状の態様で、ワイヤ径の値の２倍に対応するワイヤピッチで巻付けられる。
【００７１】
この発明に従って単層状の態様で巻付けられたワイヤスプールは、ＭＷソーの振動動作モードの場合にも用いることができる。ＭＷソーの振動動作の場合、供給スプール２および受け側スプール１は、プロセスパラメータに依存してそれらの機能を交互に交換する。
【００７２】
この発明に従って単層状の態様で巻付けられるワイヤスプールは、さらに、ワイヤスプールの複数使用を可能にし、固定して接合された研磨材でコーティングされたソーイングワイヤの摩耗の低減に至る。これらの利点はＭＷソーの経済的実行可能性を増大させる。
【符号の説明】
【００７３】
１，２ ワイヤスプール、３ａ，３ｂ 偏向ロール、４ ワイヤウェブ、５ 偏向ロール、７ ソーイングワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合された砥粒でコーティングされた平行なワイヤセクションからなるワイヤウェブによって半導体材料からなる加工物から１つ以上のウェハをスライスするためのマルチプルワイヤソーのためのワイヤスプールであって、供給側スプールとして働く第１のワイヤスプールから、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、少なくとも１つの偏向ロールを介して、ワイヤウェブに走り、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、ワイヤウェブから、少なくとも１つの偏向ロールを介して、受け側スプールとして働く第２のワイヤスプールに走り、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝の中に整列角度α１で入り、整列角度α２での偏向ロールの案内溝を出、２つのワイヤスプールの各々上のソーイングワイヤの巻付けは単一層状である、ワイヤスプール。
【請求項２】
ワイヤスプール上の個々のワイヤ巻回しは互いに接触しない、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項３】
ソーイングワイヤは、共通の設置ユニットによってワイヤスプールの軸方向に設置される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項４】
ソーイングワイヤは、２つの個々の設置ユニットによってワイヤスプールの軸方向に設置される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項５】
ワイヤスプールの横方向表面はエラストマーから製造される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項６】
エラストマーは、ポリウレタン、ゴム／カーボン混合物、シリコーンおよびＰＶＣからなる群から製造される、請求項５に記載のワイヤスプール。
【請求項７】
ワイヤスプールの横方向表面はアルミニウムから製造される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項８】
ワイヤスプール上に位置するワイヤはウェブにおいて位置するワイヤより低い引張り応力を有する、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項９】
ワイヤスプール上に位置するワイヤは１〜５ニュートンの引張り応力を有する、請求項８に記載のワイヤスプール。
【請求項１０】
ワイヤウェブは１０〜３０ニュートンの引張り応力を有する、請求項８に記載のワイヤスプール。
【請求項１１】
各場合における整列角度α１およびα２は０°〜２°の範囲である、請求項１〜５のいずれかに記載のワイヤスプール。
【請求項１】
接合された砥粒でコーティングされた平行なワイヤセクションからなるワイヤウェブによって半導体材料からなる加工物から１つ以上のウェハをスライスするためのマルチプルワイヤソーのためのワイヤスプールであって、供給側スプールとして働く第１のワイヤスプールから、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤが、少なくとも１つの偏向ロールを介して、ワイヤウェブに走り、接合された砥粒でコーティングされたソーイングワイヤは、ワイヤウェブから、少なくとも１つの偏向ロールを介して、受け側スプールとして働く第２のワイヤスプールに走り、ソーイングワイヤは、偏向ロールの案内溝の中に整列角度α１で入り、整列角度α２での偏向ロールの案内溝を出、２つのワイヤスプールの各々上のソーイングワイヤの巻付けは単一層状である、ワイヤスプール。
【請求項２】
ワイヤスプール上の個々のワイヤ巻回しは互いに接触しない、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項３】
ソーイングワイヤは、共通の設置ユニットによってワイヤスプールの軸方向に設置される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項４】
ソーイングワイヤは、２つの個々の設置ユニットによってワイヤスプールの軸方向に設置される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項５】
ワイヤスプールの横方向表面はエラストマーから製造される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項６】
エラストマーは、ポリウレタン、ゴム／カーボン混合物、シリコーンおよびＰＶＣからなる群から製造される、請求項５に記載のワイヤスプール。
【請求項７】
ワイヤスプールの横方向表面はアルミニウムから製造される、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項８】
ワイヤスプール上に位置するワイヤはウェブにおいて位置するワイヤより低い引張り応力を有する、請求項１に記載のワイヤスプール。
【請求項９】
ワイヤスプール上に位置するワイヤは１〜５ニュートンの引張り応力を有する、請求項８に記載のワイヤスプール。
【請求項１０】
ワイヤウェブは１０〜３０ニュートンの引張り応力を有する、請求項８に記載のワイヤスプール。
【請求項１１】
各場合における整列角度α１およびα２は０°〜２°の範囲である、請求項１〜５のいずれかに記載のワイヤスプール。
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【図１ｂ】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５８７５１（Ｐ２０１３−５８７５１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９４７２７（Ｐ２０１２−１９４７２７）
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９４７２７（Ｐ２０１２−１９４７２７）
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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