JPH05154831A

JPH05154831A - ワイヤソー用ローラ軸支装置

Info

Publication number: JPH05154831A
Application number: JP32615191A
Authority: JP
Inventors: Kohei Toyama; 公平外山
Original assignee: MIMASU HANDOTAI KOGYO KK; Nippei Toyama Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: MIMASU HANDOTAI KOGYO KK; Nippei Toyama Corp; Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-06-22
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JP2731309B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ワイヤソー用ローラ軸支装置に関
し、ローラ両端部を軸支する２つの軸支部の温度を、互
いに等しくできかつほぼ一定に保持できるようにするこ
とを目的とする。【構成】軸支装置１４ｂは、軸受３４が内筒３２に挿入
固定され、内筒３２が外筒２８に挿入固定され、内筒３
２の外周面に、軸受３４の外側を回る螺旋溝３２ａが形
成され、入り口路２８ｂに供給された冷却オイルは、螺
旋溝３２ａを通って出口路２８ｄから外部に排出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体インゴット等の
被加工物を切断してウエーハを形成するワイヤソーに用
いられ、切断用ワイヤが巻掛けられるローラの両端部を
軸支するワイヤソー用ローラ軸支装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーは、互いに平行な一定ピッチ
のワイヤ列に半導体インゴット等の被加工物を押し当
て、ワイヤをその線方向に送りながら、被加工物とワイ
ヤの間に砥粒を含む加工液を供給することにより、ラッ
ピング作用で被加工物を切断してウエーハを形成するも
のであり、一定の厚さのウエーハを多数枚同時に得るこ
とができる。一回の切断に要する時間は例えば、直径５
インチのシリコン半導体インゴットで６時間である。こ
の間、切断条件を一定に保つことにより、ウエーハの面
精度を高くする必要がある。

【０００３】しかし、ワイヤと被加工物との摩擦による
発熱やローラの軸受部での摩擦熱により、切断中にロー
ラの温度が変動して、熱膨張でワイヤ列のピッチが変動
し、ウエーハ表面にうねりが生じる。回路の微細化が進
んでいる今日、ウエーハ表面のうねりは、半導体装置の
歩留まりを大きく低下させる。

【０００４】このうねりを低減するために、図３に示す
ようなローリング装置の構成が提案されている（特開昭
６２−２５１０６３号公報）。

【０００５】このローリング装置は、軸芯１に主油路２
を形成し、軸芯１を回転自在に支持する軸受６−１及び
軸受６−２に流路を形成し、さらに、主油路２と軸受６
−１との間及び主油路２と軸受６−２との間にそれぞれ
潤滑油路３−１及び潤滑油路３−２を形成して、オイル
タンクからオイル供給口７へオイルを供給し、軸受６−
１、潤滑油路３−１、主油路２、潤滑油路３−２及び軸
受６−２を通ってオイル排出口８からオイルを排出させ
ている。そして、オイルタンク内のオイル温度が設定値
になるように制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、オイルが軸
受６−１を通るときに、軸受６−１で発生した摩擦熱を
オイルが吸熱するので、温度が上昇し、これが軸受６−
２を通るので、軸受６−２での吸熱効率と軸受６−１で
の吸熱効率が一般に異なる。両者の差は、オイル供給口
７に供給されるオイル温度やオイル流量によっても変化
する。吸熱量の差により、軸芯１の一端から他端へ向け
て温度勾配が生じ、熱膨張率が軸芯１の長手方向に沿っ
て不均一となり、スリーブ９の表面に形成したワイヤ溝
のピッチが一定でなくなり、好ましくない。また、軸受
６−１及び軸受６−２での流路抵抗は、軸受のスチール
ボールが密に配置されかつスチールボールが高速回転し
ているので、比較的大きい。このため、軸受６−１でオ
イルが停滞して吸熱量が大きくなり、前記差がさらに大
きくなる原因となる。

【０００７】また、被加工物がシリコン半導体インゴッ
トの場合、軸芯１の長さは例えば１０００ｍｍもあり、
流路が長くなって構成が複雑になる。しかも、長い主油
路２を形成することは、軸芯１の回転中心が偏心する原
因となる。この偏心は、ウエーハの面精度を低下させる
原因となる。

【０００８】なお、スリーブ９は、ワイヤ寿命を長くす
るために合成樹脂が用いられ、断熱材であるので、主油
路２にオイルを通しても切断用ワイヤを冷却することは
できない。

【０００９】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、ローラ両端部を軸支する２つのローラ軸支装置の温
度を互いに等しくかつほぼ一定に保持することができ、
しかも、構成が簡単で、流路抵抗の小さいワイヤソー用
ローラ軸支装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
るワイヤソー用ローラ軸支装置を、実施例図中の対応す
る構成要素の符号を引用して説明する。

【００１１】このワイヤソー用ローラ軸支装置は、例え
ば図２に示す如く、切断用ワイヤＷが巻き掛けられるロ
ーラ１４ａの両端部を回転自在に支持するものであっ
て、例えば図１に示す如く、外部と連通する入り口路２
８ｂ及び出口路２８ｄと、軸受３４の外側に形成され一
端部が入り口路２８ｂと連通し他端部が出口路２８ｄと
連通し、冷却媒体が通される流路３２ａとを備えてい
る。

【００１２】本発明は、各ローラ軸支装置に入り口路２
８ｂ、流路３２ａ及び出口路２８ｄを備えているので、
各ローラ軸支装置の温度を互いに等しくかつ一定に保持
することができる。また、流路３２ａは軸受３４及びロ
ーラ１４ａに形成されていないので、構成が簡単であ
り、流路抵抗が比較的小さいので熱交換率が良い。

【００１３】本発明の第１態様では、ローラ軸支装置１
４ｂは、軸受３４と、軸受３４が挿入固定される内筒３
２と、内筒３２が挿入固定される外筒２８とを有し、流
路３２ａは、内筒３２の外周面と外筒２８の内周面とで
形成されている。

【００１４】この構成の場合、流路３２ａを容易に形成
することができる。

【００１５】本発明の第２態様では、流路３２ａは内筒
３２の外周面に形成され、本発明の第３態様では、流路
３２ａは外筒２８の内周面に形成されている。

【００１６】本発明の第４態様では、溝３２ａは、軸受
３４の外側を回る螺旋溝３２ａである。

【００１７】この構成の場合、軸受３４で発生した摩擦
熱を効率よく吸熱することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。

【００１９】図２はワイヤソーの要部構成を示す。

【００２０】被加工物１０は、例えば半導体インゴット
であり、そのオリエンテーションフラット面がワークホ
ルダ１２に接着されている。ワークホルダ１２は、不図
示の機構で昇降駆動される。被加工物１０の下方には、
軸方向を互いに平行にして、同一構成のローリング装置
１４、１６及び１８が配置されている。ローリング装置
１４は、ローラ１４ａの両端部がローラ軸支装置１４ｂ
及び１４ｃで回転自在に支持され、ローリング装置１６
は、ローラ１６ａの両端部がローラ軸支装置１６ｂ及び
１６ｃで回転自在に支持され、ローリング装置１８は、
ローラ１８ａの両端部がローラ軸支装置１８ｂ及び１８
ｃで回転自在に支持されている。ローラ１４ａ、１６ａ
及び１８ａの外周面には不図示のリング状の溝が一定ピ
ッチで多数形成されており、この溝に沿ってワイヤＷが
巻掛けられている。

【００２１】切断の際には、ワークホルダ１２を下降さ
せて被加工物１０をワイヤＷに接触させる。ローラ１４
ａ、１６ａ及び１８ａは連動回転され、かつ、ワイヤＷ
の張力が一定に保持されてワイヤＷがその線方向に走行
される。また、被加工物１０の側方に配置された不図示
のノズルから、砥粒を含む加工液がワイヤＷに吹き当て
られる。この状態でワークホルダ１２を下降させると、
被加工物１０はワイヤＷのピッチで切断され、同時に同
一厚さの多数枚のウエーハが形成される。切断の際、被
加工物１０とワイヤＷとの摩擦で発生した熱は、加工液
に吸収される。

【００２２】一方、ローラ１４ａ、１６ａ及び１８ａの
回転速度は比較的大きく、例えば１８００ｒｐｍであ
り、ローラ軸支装置１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃ、
１８ｂ及び１８ｃで多量の摩擦熱が発生する。ウエーハ
の面精度を高くするには、切断時にこれらローラ軸支装
置での温度を一定かつ互いに等しくする必要があり、こ
のために、本実施例ではローラ軸支装置を図１に示す如
く構成している。

【００２３】ローラ軸支装置１４ｂは、支持板２０にね
じ２２で固定されている。すなわち、支持板２０の外側
面に調節板２４を当て、支持板２０及び調節板２４に形
成された円孔にホルダ２６を嵌合させ、ねじ２２でホル
ダ２６及び調節板２４を支持板２０に固定している。こ
のホルダ２６に外筒２８が嵌合され、外筒２８の外向き
フランジ２８ａがねじ３０でホルダ２６に固定されてい
る。

【００２４】外筒２８には、冷却媒体（温度を一定にす
るためのものであり、初期は加熱用となる場合がある
が、主に冷却用である）としてのオイルを供給するため
の入口路２８ｂが、外筒２８の軸心に平行に穿設されて
いる。また、外筒２８の外周面に垂直に、入口路２８ｂ
の端部と連通する連結路２８ｃが穿設されている。同様
に、外筒２８には、冷却オイルを排出するための出口路
２８ｄが、外筒２８の軸心に平行に穿設され、また、外
筒２８の外周面に垂直に、出口路２８ｄの端部と連通す
る連結路２８ｅが穿設されている。連結路２８ｃ及び２
８ｅの外側端部には雌ねじが形成され、これに、黒色で
示す盲ねじが螺合されて、シールされている。

【００２５】外筒２８には内筒３２が挿入され、外筒２
８の外周面に垂直に不図示のねじが螺合されて、外筒２
８に内筒３２が固定されている。内筒３２の外周面に
は、螺旋溝３２ａが形成され、その一端が連結路２８ｃ
と連通し、他端が連結路２８ｅと連通している。内筒３
２内には、３個のころがり軸受３４が挿入され、潤滑油
路が形成された１個のスペーサ３６が挿入され、さらに
３個のころがり軸受３４が挿入されている。ころがり軸
受３４は、内輪と外輪の間にスチールボールが介在した
構成となっている。ころがり軸受３４の軸方向内側への
移動は、内筒３２の端部に形成された内向きフランジ３
２ｂにより阻止され、ころがり軸受３４の軸方向外側へ
の移動は、押し当てリング３７を介しカバーリング３８
で阻止されている。

【００２６】ころがり軸受３４、スペーサ３６、押し当
てリング３７及びカバーリング３８には、回転軸４０が
貫通している。回転軸４０の頭部側では、カバーリング
３８にブシュ４１が嵌合され、回転軸４０にナット４３
が螺合されて、回転軸４０のローラ１４ａ側への移動が
阻止されている。回転軸４０の頭部端面には座金４４及
び４６が嵌合され、座金４４、４６及び回転軸４０に連
結軸４８が貫通している。

【００２７】上記カバーリング３８は、ねじル５０で内
筒３２に固定され、カバーリング３８にリングスペーサ
５２がねじ５３で固定され、リングスペーサ５２の先端
面にカバー５４が当接され、ねじ５６でカバー５４がリ
ングスペーサ５２に固定されている。

【００２８】外筒２８のローラ１４ａ側にはカバーリン
グ５７が嵌入され、カバーリング５７がねじ５８で内筒
３２の端面に固定されている。カバーリング５７及び外
筒２８の端面には、ゴムリング５９を介してリング板６
０がねじ６１で固定されている。また、カバーリング６
２が、その外縁部でゴムリング５９の内縁部を介して、
カバーリング５７にねじ６３で固定されている。

【００２９】一方、ローラ１４ａは、スリーブ６４に中
空軸６６が圧入されている。スリーブ６４は、ワイヤ寿
命を長くするために、合成樹脂製となっている。中空軸
６６の一端部には、連結ブロック６８が嵌合溶接され、
連結ブロック６８に連結ねじ７０が螺合され、この連結
ねじ７０に、連結軸４８が貫通されている。

【００３０】なお、図１中、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３はガス
ケットである。また、ローリング装置１４の他端側も図
１と同一構成となっている。ただし、この他端側の、回
転軸４０に対応した回転軸に雌ねじが形成され、これ
に、連結軸４８の先端部に形成された雄ねじが螺合され
ている。

【００３１】上記構成のローラ軸支装置において、冷却
オイルは、入口路２８ｂに供給され、連結路２８ｃ、螺
旋溝３２ａを通って、ころがり軸受３４で発生した摩擦
熱を吸熱し、連結路２８ｅ、出口路２８ｄを通ってロー
ラ軸支装置１４ｂの外部に排出される。冷却オイルはこ
ろがり軸受３４を通らないので、流路抵抗が比較的小さ
く、また、内筒３２の外周面に螺旋溝３２ａを形成すれ
ばよいので、製造容易である。しかも、ローラ軸支装置
１４ｂはローラ軸支装置１４ｃと同一構成であり、か
つ、ローラ軸支装置１４ｂとローラ軸支装置１４ｃに同
一条件の冷却オイルを供給することができるので、冷却
オイルの流量や温度によらず、ローラ軸支装置１４ｂと
ローラ軸支装置１４ｃとを互いに同一温度にすることが
できる。

【００３２】図２に示す如く、オイル８０はオイルタン
ク８２に貯蔵されている。オイル８０内には、ヒータ８
４及び冷却コイルチューブ８６が浸漬されている。ま
た、オイル８０は攪拌機８８で攪拌され、オイル８０の
温度が均一にされる。この温度は、温度センサ９０で検
出される。オイルタンク８２内のオイル８０は、ポンプ
９２で汲み上げられ、ポート９４を介し往路管９６１〜
９６６を通ってそれぞれローラ軸支装置１４ｂ、１４
ｃ、１６ｂ、１６ｃ、１８ｂ及び１８ｃに供給され、こ
れらから排出されたオイル８０は、それぞれ復路管９８
１〜９８６を通り、ポート１００を介してオイルタンク
８２内に戻される。ポート１００内の温度は、温度セン
サ１０２で検出される。

【００３３】図２の構成において、切断開始前には、ロ
ーラ軸支装置１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃ、１８ｂ
及び１８ｃの温度が切断開始後にできるだけ短時間で定
常状態になるように、オイル８０の温度が設定される。
そして、温度センサ９０で検出された温度がこの設定温
度になるように、ヒータ８４に電力が供給され又は冷却
コイルチューブ８６に冷却水が供給される。好ましい設
定温度は、ワイヤソーシステム及び使用条件により異な
り、例えば２８度である。切断開始後は、温度センサ１
０２で検出された温度と温度センサ９０で検出された温
度との差及びオイル８０の供給流量から、オイル８０の
吸熱量を求め、これを打ち消すべく、冷却コイルチュー
ブ８６に供給する冷却水の流量又は温度を制御して、オ
イル８０の温度を設定温度に保つ。また、好ましくは、
ポンプ９２で温度センサ１０２で検出された温度が設定
温度Ｔ１になるように、ポンプ９２で供給されるオイル
８０の流量を制御する。

【００３４】ウエーハ表面のうねりをできるだけ小さく
するための設定温度Ｔ１は、実験の結果、オイルタンク
８２内のオイル８０の設定温度２８°Ｃの下で、Ｔ１＝
２９〜２９．５°Ｃであることが判明した。

【００３５】このようにして、ローラ軸支装置１４ｂ、
１４ｃ、１６ｂ、１６ｃ、１８ｂ及び１８ｃの温度を互
いに同一かつ一定に保つことができ、切断時の温度変動
によるワイヤＷのピッチの変動を、すなわち被加工物１
０を切断して得られるウエーハの表面のうねりを、低減
することができる。

【００３６】なお、本発明には外にも種々の変形例が含
まれる。例えば、内筒３２の外周面に螺旋溝３２ａを形
成する代わりに、外筒２８の内周面に螺旋溝を形成して
もよい。また、溝は螺旋溝に限定されず、軸に平行な方
向に複数本の直線溝を形成し、隣合う直線溝の端部を円
弧溝で連通させた、一筆書きのジグザグ形状溝を設けて
もよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係るワイヤ
ソー用ローラ軸支装置では、ローラの両端部を軸支する
２つのローラ軸支装置の各々に入り口路、流路及び出口
路を備えているので、各ローラ軸支装置の温度を互いに
等しくかつ一定に保持することができ、また、流路は軸
受及び回転軸に形成されていないので、構成が簡単であ
り、流路抵抗が比較的小さいので熱交換率が良いという
優れた効果を奏し、ウエーハ表面のうねり低減による半
導体装置の歩留まり向上に寄与するところが大きい。

【００３８】本発明の第１態様では、軸受と、軸受が挿
入固定される内筒と、内筒が挿入固定される外筒とを有
し、流路を、内筒の外周面と外筒の内周面とで形成して
いるので、流路を容易に形成することができるという効
果を奏する。

【００３９】本発明の第４態様では、流路を構成する溝
が、軸受の外側を回る螺旋溝であるので、軸受で発生し
た摩擦熱を効率よく吸熱することができるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るワイヤソー用ローリン
グ装置の端部断面図である。

【図２】ワイヤソーの要部構成図である。

【図３】従来のワイヤソー用ローリング装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

１０被加工物１２ワークホルダ１４、１６、１８ローリング装置１４ａ、１６ａ、１８ａローラ１４ｂ、１４ｃ、１６ｂ、１６ｃ、１８ｂ、１８ｃロ
ーラ軸支装置２０支持板２４調節板２６ホルダ２８外筒２８ａ外向きフランジ２８ｂ入口路２８ｃ、２８ｅ連結路２８ｄ出口路３２内筒３２ａ螺旋溝３２ｂ内向きフランジ３４ころがり軸受３６スペーサ３７押し当てリング３８、５７、６２カバーリング４０回転軸４１ブシュ４８連結軸５４カバー６４スリーブ６６中空軸６８連結ブロック８０オイル８２オイルタンク８４ヒータ８６冷却コイルチューブ８８攪拌機９０、１０２温度センサ９２ポンプ９４、１００ポート９６１〜９６６往路管９８１〜９８６復路管Ｗワイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】切断用ワイヤ（Ｗ）が巻き掛けられるロ
ーラ（１４ａ）の両端部を回転自在に支持するワイヤソ
ー用ローラ軸支装置（１４ｂ、１４ｃ）において、外部と連通する入り口路（２８ｂ）及び出口路（２８
ｄ）と、軸受（３４）の外側に形成され一端部が該入り口路と連
通し他端部が該出口路と連通し、冷却媒体が通される流
路（３２ａ）と、を有することを特徴とするワイヤソー用ローラ軸支装
置。
【請求項２】軸受（３４）と、該軸受が挿入固定され
る内筒（３２）と、該内筒が挿入固定される外筒（２
８）とを有し、前記流路（３２ａ）は、該内筒の外周面と該外筒の内周
面とで形成されていることを特徴とする請求項１記載の
ワイヤソー用ローラ軸支装置。
【請求項３】前記流路（３２ａ）は、前記内筒（３
２）の外周面に溝が刻設されて形成されていることを特
徴とする請求項２記載のワイヤソー用ローラ軸支装置。
【請求項４】前記流路（３２ａ）は、前記外筒（２
８）の内周面に溝が刻設されて形成されていることを特
徴とする請求項２記載のワイヤソー用ローラ軸支装置。
【請求項５】前記溝（３２ａ）は、前記軸受（３４）
の外側を回る螺旋溝であることを特徴とする請求項３又
は４記載のワイヤソー用ローラ軸支装置。