JPH01271159A - ワイヤソーマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばシリコン鋳塊からウェハ等を切り出
す（スライスする）ＰＪに使用されるワイヤソーマシン
に関する。

〔従来の技術〕

第１図はワイヤソーマシンの切削ヘッドの概略を示す斜
視図、第２図はワイヤ走行路のモデル図である。図にみ
るように、シリコン等の被加工物ｌは緩衝用支持台２を
介して昇降手段８０を有する加工テーブル８に設置され
る。一方、硬鋼線等のワイヤ３はその送出ボビンｌＯか
ら巻取ボビン１１に向かう間で、三角形の角頂点に設定
された３本のワイヤ溝付ローラ４，４．４間を掛渡すよ
うに幾重に巻回されて切削ヘッド３０を形成している。

スライス加工の際は、低粒と切削液を混合した砥液６が
被加工物上方より滴下された状態において、被加工物１
は加工テーブル８により矢印Ａ方向に押上げられ、ワイ
ヤ３と砥粒とのラッピング作用により切削される。

一般に、ワイヤソーマシンによるシリコンのスライス加
工は通常数時間を要する。その生産現場においては省力
化の目的で１人で数台のワイヤソーマシンの運転を制御
する必要があり、また夜間を利用した無人運転も有効で
ある。これらの実現には運転の自動化ができなければな
らない。

従来の装置は、スライス終了時点までは自動化されてい
た。即ち、被加工物１を装置にセットしてスライス条件
を設定し運転を開始すれば、スライス加工が進行し、ワ
イヤが一定量被加工物を切込めば機械停止し砥液の供給
も停まる仕組みになっていた。

また、別の装置では、さらに進んで砥液供給が止まって
一定時間経過後洗油を噴出させて加工済状態の被加工物
を粗洗浄する時点まで行って装置が停止する仕組みだっ
た。

しかし、いずれの従来装置も、ワイヤを被加工物から抜
き出す作業を残しているにもかかわらず、その作業の自
動化が実現されていない。その結果、次のような問題を
生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者の装置では、その状態のまま放置すれば切削液中の
砥粒が切り代部分（切削面同土間）で凝まってしまいワ
イヤ抜出しに非常な手間をかけることになる。即ち、ス
ライス終了後すぐに洗浄を行う場合に比べ、倍以上の洗
浄時間を必要とする。

さらに場合によっては、切り代部分の砥粒がどうしても
洗い流されず凝まったまま残存し、無理にワイヤを引抜
こうとして被加工物に疵を付けたり、甚しい場合には被
加工物が破断したり、ワイヤが断線したりするという問
題があった。特に夜間に装置を無人運転する場合には、
安心して制御部に操作を任すことができないという問題
があった。

後者の従来装置では、スライス加工俊速やかに被加工物
の洗浄を行うため前者の装置よりはましであるが、無人
運転の場合にはやはり大きな問題を抱えている。即ち、
被加工物ｌが大きい場合には、ワイヤ切込み最深部（底
）に対して洗油を流しただけでは切り代部分の幅が狭い
（通常０．１〜０、３　ｍ）ため、砥粒を十分に流し去
ることができず、前者の従来装置と同じ問題を発生させ
る。

以上述べたように、従来のどのような装置を用いても砥
粒の切り代部分への残留が存在する。そのため、ワイヤ
の引抜き作業では熟練の作業者が作業中のワイヤの状態
を目で確かめながら引抜き速度を微妙に制御している。

ワイヤの引抜き作業が自動化されていないのは、その作
業が高度の熟練を必要とし、プログラム化が困難である
からである。

本発明は斯かる状況に鑑み、スライス加工後のワイヤを
被加工部から引抜く作業工程をモデル化し、自動化する
ことによってスライス加工から製品取出しに至る全工程
の自動化と安定した無人運転を実現し得るワイヤソーマ
シンを堤供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

発明者らは、従来のワイヤソーマシンによるスライス加
工後のワイヤ引抜きに関して種々の実験を行った結果、
以下のことが明らかになった。

■　洗油による被加工物の洗浄において十分に砥粒を流
し出しきれない部分は被加工物の切断長さに対して下方
１／２であり、下方１／３が最も甚だしい。

■　被加工物からのワイヤ抜き工程でワイヤの挙動を見
ながら微妙に引抜き速度を調節する必要があるが、それ
は引抜き速度をできるだけ高め、次のスライス工程に早
期に移行せしめるためである。

この場合、ワイヤは一定速度で送られるが、その送り速
度はできるだけ低く押さえられる。

■　■■は次のことを意味する。引抜き開始時に残留砥
粒の影響を考慮しながらワイヤの送り速度と引抜き速度
を適当に選択さえすれば、ワイヤを乱さずに（従って製
品を疵ものにしたり破断させることなく）ワイヤを引抜
くことができる。

本発明は斯かる観点に基づき完成されたもので、ワイヤ
引抜き開始後ワイヤ３と被加工物１の位置関係から引抜
き速度およびワイヤ送り速度を設定する制御回路１２を
有するワイヤソーマシンを要旨とする。

ワイヤ引抜き開始後のワイヤ引抜き速度および送り速度
の制御は、速度変化点を引抜き開始から終了までの間に
少なくとも１箇所設定するものとする。

なお、ワイヤ送り速度は速く、引抜き速度は遅い方がワ
イヤの乱れに対しても有利であるが、より細かくは引抜
き開始時（切削終了時）は残留砥粒を考慮して引抜き速
度低、送り速度筋の状態に、引抜き終了付近では引抜き
速度筋、送り速度低の状態にそれぞれ制御することが経
済性および生産性の面から望ましい。

〔作　　用〕

本発明によれば、ワイヤ引抜き中にワイヤ送り速度およ
び引抜き速度の両方を制御することから、前記■■を考
慮したワイヤ引抜きが可能になり、これまで唯一実現さ
れていなかったワイヤ引抜き時の自動化が可能になる。

その結果、スライス加工から製品取出しに至る全工程の
自動化と安定した無人運転を実現することができる。

〔実施例〕

本発明のワイヤソーマシンは、第１図の従来装置と同じ
ような切削ヘッド３０を切削用ワイヤ３の進行経路上に
備えている。更に、ワイヤ送出手段ｌＯおよび巻取手段
１１を駆動させるワイヤ送りモータ、ワイヤ３に小刻み
な往復動を与え被加工物ｌの切削に供する往復行付与手
段（モータ）９、被加工物ｌを載置固定する加工テーブ
ル８の上下動を担う昇降手段８ｏ用モータ、被加工物１
に砥粒６を供給する砥液ポンプ（図示ぜす）、切削後の
被加工物ｌに対する洗浄手段（図示せず）用の洗油供給
ポンプがそれぞれ周知の機構により自動制御されるよう
に備えられている。また、ワイヤ引抜き開始後ワイヤ３
と被加工物ｌの位置関係から引抜き速度およびワイヤ送
り速度と設定する制御回路１２（第３図に図示）、およ
び被加工物ｌの目標切込量終了後被加工物１がらのワイ
ヤ引抜き開始までの間の経過時間に従って装置内の各手
段を制御する第２の制御回路（図示せず）を備えている
。

制御回路１２は、予めワイヤ３と被加工物ｌの相対位置
り、・・・ｈ７と、その各位置に到達するまでのワイヤ
引抜き速度■イ、・・・ｖｌおよびワイヤ送り速度ｖｒ
＋・・・ｖｏを設定しておく、このｈ＋　　ＶＷ、■、
の組合せは２つ以上設定することとする。

そして、実際に加工テーブル８が下降すると、ワイヤ３
と被加工物ｌの相対位１ｈは刻々変化するが、設定した
ｈまで到るとその位置に対応したＶいとＶｆの制御信号
が発せられ、各被制ｊ７１部がコントロールされる。

本実施例のワイヤソーマシンにおける主要部分の動きを
第４図に照らして説明する。

スライス開始時には、ワイヤ送りモータと往復行付与モ
ータが回転し、ワイヤが小刻みな往復を繰返しながら送
られてゆく。同時に砥液ポンプの作動により砥液が切削
ヘッド加工ワイヤ列と被加工物との摺接面に供給され、
加工テーブルが切削ヘッドに向かって上昇する。

上記の状態が保持されたまま加工テーブルは予め定めら
れた位置まで上昇し続け、その間スライス加工が進行す
る。

目標切込終了時には、加工テーブルが予定位置で停止す
るが、第２の制御回路の働きにより予め設定した時間Ｔ
Ｉの間ワイヤはなおも作動し砥液も供給されている。こ
れはＴ１の間にワイヤのたわみに因る被加工物中央部の
切削未到達骨まで切り込むためである。

Ｔ１が経過するとワイヤの動きと砥液の供給が停止する
。その後、装置および被加工物中に溜った砥液をきるた
めＴ２の間各部を停止させる。

Ｔ２経過後、洗油供給ポンプが作動し、他の停止した状
態のまま予め設定した時間Ｔ、ｌの間洗油が流れ続り被
加工物加工個所の粗洗浄が行われる。

Ｔ、経過後、ワイヤ送りモータが回転しワイヤは巻取方
向に送られる。この時往復動を同時に行っても構わない
、予め設定したＴ４　（殆ど０でも良い）経過後、第１
の制御回路１２が働いて加工テーブルが降下を開始し加
工個所からワイヤ引抜きが始まる。

加工テーブルは予定位置まで下降すると停止し、洗油供
給ポンプ、ワイヤ送りモータ、時には往復行付与モータ
等全機能が停止して全工程が終了する。

以下に、実際に上記本発明ワイヤソーマシンを用いて行
ったスライス加工実験の結果を示す。

断面１００鶴角、２０ＯＮ長のシリコン多結晶を被加工
物とし、使用するワイヤの径は０．２φ、砥粒は炭化珪
素粉−１０００、洗油は灯油であった。

同時にスライスする枚数は３００、切込量は１０５鶴、
Ｔ１＝３分、Ｔ２＝５分、Ｔｓ＝２０分、Ｔ４は約３０
秒とした。ワイヤを抜く際の制御は２段構えとし、切込
１１０５〜６０　ｗ間ではｖＨ＋−４ｆｌ／ｍｉｎ、ｖ
、＋＝２４ｍ／ｍｉｎ、６０〜０龍間ではｖｗｔ＝　１
５ｍ／ｍ　ｉ　ｎｓ　ｖ、、’　１２ｍ／ｍｉｎとした
。

上記の条件で完全無人運転で行ったところ、ウェハの疵
や破断等の問題がなく全工程を終了した。

所要時間は１５．５　ｍ　Ｉ　ｎであった。

この実施例では、ワイヤ引抜き制御を２段で行ったが、
２段以上にしてさらにきめ細かな制御にしても良い。

また、ｖｗ、ｖｆは被加工物の種類、砥粒の種類、粒径
、ワイヤ径、洗油の種類によって変化するものであり、
実施例の数値に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

本発明のワイヤソーマシンは、これまで可能であったス
ライス加工の自動運転に加え、スライス加工後のワイヤ
を被加工物から引抜く作業も自動化したので、スライス
加工から製品取出しに至る全工程の自動化と安定した無
人運転を実現し、省力化、スライス加工コスト低減に多
大の効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般のワイヤソーマシンを構成する切削ヘッド
の概略的斜視図、第２図は一般的なワイヤソーマシンの
ワイヤ走行路を示す概略図、第３図は本発明のワイヤソ
ーマシンの制御回路の説明図、第４図は本発明のワイヤ
ソーマシンの制御体系を説明する系統図である。 図中、ｌ；被加工物、３：ワイヤ、４：ローラ、６：砥
液、８：加工テーブル、９：往復行付与手段、１０：ワ
イヤ送出手段、ｌｌ：同巻取手段、１２：制御回路、３
０：切削ヘッド、８０：昇降手段。 出　願　人　　大阪チタニウム製造株式会社第　　１　
　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切削用ワイヤの進行経路に、ワイヤが複数本のロー
   ラ間を外側から巻回して加工ワイヤ列を形成した切削ヘ
   ッドを備えるとともに、ワイヤ送出手段、巻取手段、ワ
   イヤに小刻みな往復動を与え被加工物の切削に供する往
   復行付与手段、被加工物を載置固定する加工テーブルの
   上下動を担う昇降手段、被加工物に砥液を供給する砥液
   ポンプ、切削後の被加工物に対する洗浄手段がそれぞれ
   遠隔操作されるように備えられているワイヤソーマシン
   において、ワイヤ引抜き開始後ワイヤと被加工物の位置
   関係から引抜き速度およびワイヤ送り速度を設定し前記
   ワイヤ送出手段、巻取手段および昇降手段に出力する制
   御回路を有することを特徴とするワイヤソーマシン。 ２、被加工物の目標量切込終了後被加工物からのワイヤ
   引抜き開始までの間の経過時間に従って砥液ポンプおよ
   び洗浄手段に制御信号を出力する第２の制御回路が設け
   られている特許請求の範囲第１項記載のワイヤソーマシ
   ン。