JPH07308917A

JPH07308917A - ワイヤソー装置

Info

Publication number: JPH07308917A
Application number: JP6126989A
Authority: JP
Inventors: Ritsuo Matsumiya; 律夫松宮; Toshinori Konaka; 敏典小中; Haruyuki Kinami; 治行木南
Original assignee: M SETETSUKU KK
Current assignee: M SETETSUKU KK
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、被加工物切断作業
における作業環境の改善を行う事である。【構成】上下方向にワイヤ(2)を走行させ
て、そのワイヤ(2)の上下走行部分で被加工物(45a)をす
る切断部(1)と、切断部(1)に隣接して配置され、切断
された被加工物(45b)を洗浄する洗浄装置(S)と、ワイ
ヤ(2)の上下走行部分に対向する面に装着された被加工
物(45a)をワイヤ(2)に向けて移動させる移動装置(30)
と、移動装置(30)に装着された被加工物(45a)を移動
装置(30)と共に切断部(1)から洗浄装置(S)に移動させる
被加工物搬送装置(40)とで構成された事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物である例えば
円柱状又は角柱状のインゴットを切断し、続いて切断さ
れた被加工物を洗浄して取り出すことが出来る新規なワ
イヤソー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェハーは、シリコン単結晶を薄く輪切
りにし、その表面を研削したものである。単結晶シリコ
ンウェハーは各種用途、例えば、太陽電池の原材料や各
種集積回路の原材料として広く使用されており、単結晶
引き上げ技術の向上と共に次第に大口径化して来ている
と同時その使用量も増大している一方で、過激な競争の
結果そのコストの引き下げ要請も激しいものがある。従
って、１度の作業で大量のウェハー製造ができるように
なることが現在ユーザから強い要望として出されてい
る。しかしながら現在のワイヤソー装置（水平に走行し
ているワイヤに被加工物を下から又は上から押し当てて
切断する方法）では、切断箇所が１箇所しかなく複数箇
所で被加工物を１度に切断する事がでできなかった。

【０００３】また、被加工物をワイヤにて切断すると、
切断作業に伴って多量の泥状切削液が発生し、これが周
囲に飛散して作業環境を汚すという問題がある。特に、
切断された被加工物を被加工物搬送装置から外す場合
に、被加工物の切溝内は勿論、その周囲にも多量の泥状
切削液が付着しており、また、被加工物を装着した移動
装置にも多量の泥状切削液が付着しているために作業者
の手や衣服が汚れるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
被加工物切断作業における作業環境の改善と、ウェ
ハーの量産が行えるようにする事である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載したワイ
ヤソー装置は、上下方向にワイヤ(2)を走行させて、そのワイヤ(2)の
上下走行部分で被加工物(45a)を切断する切断部(1)と、切断部(1)に隣接して配置され、切断された被加工物
(45b)を洗浄する洗浄装置(S)と、ワイヤ(2)の上下走行部分に対向する面に装着された
被加工物(45a)をワイヤ(2)に向けて移動させる移動装置
(30)と、移動装置(30)に装着された被加工物(45a)を移動装置
(30)と共に切断部(1)から洗浄装置(S)に移動させる被加
工物搬送装置(40)とで構成された事を特徴とする。

【０００６】これにより、切断部(1)にて被加工物(45a)
を切断した後、切断部(1)に隣接して配置された洗浄装
置(S)にて被加工物(45b)を自動的に移送して洗浄する事
が出来るので、作業者は泥状切削液(35a)にまみれた被
加工物(45b)を取り扱う必要がなく、作業環境の向上を
図る事が出来るものである。

【０００７】又、請求項２は前記被加工物搬送装置(40)
を規定したもので、『被加工物搬送装置(40)が、間欠回
転を行うようになっている』事を特徴とする。これによ
り、被加工物搬送装置(40)を間欠回転させるだけで、被
加工物(45a)の切断から洗浄まで自動的に行えるもので
ある。

【０００８】請求項３はワイヤソー装置の第２実施例(1
B)の切断部(1)と被加工物搬送装置(40)とに関し、切断部(1)が、４本１組にて、四角形のコーナ部を占
めるように水平に支持された加工ヘッドローラ(10)(11)
(12)(13)と、上下に位置する加工ヘッドローラ(11)(12)
及び(10)(13)間には上下方向に走行するように懸架さ
れ、斜め方向に位置する加工ヘッドローラ(11)(13)及び
(10)(12)間には互いに交差するようにたすき掛けに懸架
されたワイヤ(2)とで構成されており、被加工物搬送装置(40)(40)が、切断部(1)の両側に設
置されていて被加工物(45a)(45a)が切断部(1)の両側か
ら切断する事が出来るようになっている事を特徴とす
る。

【０００９】上下に位置する加工ヘッドローラ(11)(12)
及び(10)(13)間には上下方向に走行するように懸架され
ているので、この部分の切断条件は左右同一となり、切
断箇所が２箇所となる。それ故、両側から被加工物(45
a)(45a)を切断して行く事ができ、従来の切断方法と比
較して２倍の切断が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。図１は第１実施例(1A)における切断部(1)のワイヤ
(2)の巻掛け状態及びその駆動系を示している。本実施
例(1A)において、加工対象となる被加工物(45a)は、単
結晶のインゴットのようなもので、その形状は円柱状又
はほぼ角柱状である。勿論、これ以外のもので、柱状の
被加工物(45a)を切断してウェハーを構成するようなも
のは全て含まれる。

【００１１】ワイヤ(2)は一対のリール(3)(4)に整列状
態で巻き付けられており、その間で一対のバネ（又は重
錘付きの）ダンサーローラ(5)(6)、テンションローラ
(7)(8)を介して、正面から見て三角形の頂点位置に設け
られた３本の案内溝付きの加工ヘッドローラ(10)(11)(1
2)に対し多重に巻掛けられている。上下に設置された２
つの加工ヘッドローラ(11)(12)の中間位置がインゴット
(45a)の切断位置で、この部分ではワイヤ(2)は垂直方向
に走行している。

【００１２】水平方向へ被加工物取付台(29)を移動させ
る被加工物移動装置(30)の被加工物取付台(29)に被加工
物(45a)が取り付けられており、切削液(35a)に含有され
た研磨砥粒を介して所定の力で前記被加工物(45a)がワ
イヤ(2)の切断位置に接しており、両者の相対運動によ
り被加工物(45a)が切断されて行くようになっているも
のである。

【００１３】供給側リール(3)は供給側トルクモータ(1
4)によって、ワイヤ(2)を送り出す方向に若干抵抗しな
がら駆動されており、また巻取側リール(4)は、巻取側
トルクモータ(15)によって、ワイヤ(2)を巻き付ける方
向に駆動される。尚、これらのリール(3)(4)には、図示
しないトラバース機構が付設されており、その作用によ
って、ワイヤ(2)は、常に整列巻きの状態で、リール(3)
(4)の外周に巻き付けられ、または巻き戻されていく。

【００１４】一方、一対のテンションローラ(7)(8)は、
駆動モータ(9)によって駆動されるようになっている。
即ち、この駆動モータ(9)の回転は、一方の回転伝達経
路として中間軸(16)及び一対のギア(17)(18)を介して第
１の差動歯車機構(21)の入力軸(19)に伝達され、更にそ
の出力軸(20)を介して一方のテンションローラ(7)に伝
達される。

【００１５】また、他方の回転伝達経路として、途中で
タイミングベルト(23)により分岐し、中間軸(24)を介し
て他方のテンションローラ(8)に伝達される。さらに上
記中間軸(16)の回転は、タイミングベルト(25)を介し、
第２の差動歯車機構(22)の入力軸(26)に伝達され、第２
の差動歯車機構(22)の出力軸(27)及びタイミングベルト
(28)を介し、各加工ヘッドローラ(10)(11)(12)の駆動軸
に伝達される。なお、前記第１の差動歯車機構(21)及び
第２の差動歯車機構(22)は、ともに第３の軸として制御
軸(31)(32)を備えており、その部分でそれぞれ可逆回転
可能な張力制御モータ(33)、位相制御モータ(34)に連結
されている。

【００１６】図１に示す本発明の第１実施例(1A)におい
て特徴的である所は、ワイヤ(2)の被加工物(45a)を切断
する部分が垂直に走行するようになっているという点で
ある。即ち、加工ヘッドローラ(11)(12)とが上下に設置
されており、加工ヘッドローラ(11)(12)の間に張設され
ているワイヤ(2)が垂直に走行している点である。ワイ
ヤ(2)の走行方向は図４に示すように上から下へ走行さ
せるのが一般的であるが、逆に下から上に向かって走行
させるようにしてもよいし、送り量に差を付けてワイヤ
(2)を徐々に一方向に送りつつ往復運動させてもよい。
第１実施例(1A)ではワイヤ(2)を上から下に走行させる
場合を例にとって説明する。

【００１７】(40)は切断部(1)の側方に設置された被加
工物搬送装置で、回転円柱(43)の周囲に被加工物移動装
置(30)が90°間隔で放射状に突設されており、回転円柱
(43)を90°角度で間欠回転するようになっている。被加
工物搬送装置(40)の間欠回転機構は、既知の構造で、例
えばバレルカムを利用したような駆動機構が考えられ
る。前記被加工物移動装置(30)の先端には、その先端部
分から水平方向に突出し且つ先端部分に没入する水平ア
ーム(32)が取り付けられており、水平アーム(32)の先端
に基台(42)が設置されている。

【００１８】被加工物(45a)は基台(42)に装着される被
加工物取付台(29)に接着剤にて固定されており、基台(4
2)のアリ突条(42a)に被加工物取付台(29)のアリ溝を挿
入して被加工物取付台(29)を基台(42)に取り付けるよう
になっている。基台(42)と被加工物取付台(29)の固定
は、例えば図示しないシリンダによってアリ溝にアリ突
条(42a)を押圧して固定するようになっている。尚、被
加工物搬送装置(40)に移動ローラ(47)のようなものを取
り付けておき、切断部(1)から必要に応じて離間できる
ようにしておいてもよい。これにより、切断部(1)の周
囲に作業者が自由に入り込む事ができ、ワイヤ(2)の張
り替え作業やその他メンテナンスを行いやすくなる。

【００１９】図２は図１の概略正断面図で、切断部(1)
はワイヤソー本体装置(イ)内に収納されており、被加工
物搬送装置(40)は切断部(1)に隣接して設置されてい
る。被加工物搬送装置(40)の各被加工物移動装置(30)の
停止位置には、それぞれ予備洗浄装置(ロ)、本洗浄装置
(ハ)が設置されている。本実施例では、被加工物搬送装
置(40)が９０°づつ間欠回転運動を行うようになってい
るので、洗浄装置(S)は予備洗浄装置(ロ)および本洗浄装
置(ハ)の２箇所が用意されるようになっている。勿論、
本洗浄装置(ハ)『又は、予備洗浄装置(ロ)』の位置を空き
にし、予備洗浄装置(ロ)『又は、本洗浄装置(ハ)』の位置
だけに洗浄装置(S)を設置し、洗浄作業を完了させるよ
うにしてもよいし、被加工物搬送装置(40)が１２０°の
間欠回転運動を行うようにし、洗浄装置(S)を１箇所と
する事も可能である。また、予備洗浄装置(ロ)および本
洗浄装置(ハ)は基本的には同一の構造であり、本実施例
(1A)では予備洗浄装置(ロ)および本洗浄装置(ハ)を使用す
る場合を代表例に挙げて説明する。

【００２０】図２よれば、予備洗浄装置(ロ)および本洗
浄装置(ハ)は、洗浄液(41)を収納した洗浄液収納槽(46)
と、洗浄液収納槽(46)に接続された揚水ポンプ(38)およ
びフィルタ(39)と、切断加工の終了した被加工物(45b)
に洗浄液(41)をシャワーするシャワーノズル(36)(37)と
で構成されており、これらが予備洗浄装置(ロ)及び本洗
浄装置(ハ)のハンジング内に収納されている。予備洗浄
装置(ロ)及び本洗浄装置(ハ)はそれぞれ独立しており、移
動出来るようになっている。

【００２１】次に本発明における作用について説明す
る。図３中、被加工物搬送装置(40)の着脱ゾーン(D)で
基台(42)に装着されている被加工物(45b)（＝洗浄済み
切断インゴット）付きの被加工物取付台(29)を基台(42)
から外し、被加工物(45a)（＝切断前のインゴット）を
装着した被加工物取付台(29)を基台(42)に取り付ける。
この状態で被加工物搬送装置(40)を作動させ、90°回転
させると着脱ゾーン(D)で装着された被加工物(45a)は着
脱ゾーン(D)から切断ゾーン(A)の位置に90°回転して停
止する。

【００２２】この間、駆動モータ(9)は作動しており、
ワイヤ(2)は加工ヘッドローラ(10)(11)(12)を周回しつ
つ走行している。切断ゾーン(A)に一致している被加工
物移動装置(30)を作動させて被加工物(45a)を加工ヘッ
ドローラ(11)から(12)に向かって真下に垂直に走行して
いるワイヤ(2)に被加工物(45a)を押し当て、同時に被加
工物(45a)とワイヤ(2)の接触部分に切削液供給部(35)か
ら切削液(35a)を供給し、切削液(35a)の中に含まれてい
る砥粒によって、被加工物(45a)を切断していく。

【００２３】図４に示す様に切削液(35a)はワイヤ(2)を
伝わって切溝(45イ)の内側まで供給されていき、被加工
物(45a)を効果的に切断していく。切断により発生した
切削粉は、ワイヤ(2)と共に被加工物(45a)の切溝(45イ)
の下側に流下し、速やかに切溝(45イ)から出ていく。

【００２４】切削液(35a)内の砥粒はワイヤ(2)に伝わっ
て前述のように切溝(45イ)の内部まで入り込んでいくた
め、周縁部と内部の切削スピードの変化は小さい。従っ
て、切断されたウェハーの表裏両面の平行度は従来のも
のに比べて格段に向上する事になる。

【００２５】このようにして被加工物(45a)の切断が行
われるのであるが、被加工物(45b)の切断が完了すると
被加工物移動装置(30)を没入方向に作動させて被加工物
(45b)をワイヤ(2)から引き抜く。この場合、切削粉は切
溝(45イ)から流下して切溝(45イ)内にそれほど溜まってい
ないので、スムーズに切溝(45イ)からワイヤ(2)を引き抜
くことが出来る。加工済みの被加工物(45b)は切削粉を
多量に含む切削液(35a)にまみれたドロドロの状態であ
る。

【００２６】切断作業が終了すると、被加工物搬送装置
(40)を作動させて切断完了被加工物(45b)を切断ゾーン
(A)の位置から予備洗浄ゾーン(B)の位置に90°移送す
る。ここには予備洗浄装置(ロ)が設置されており、予備
洗浄装置(ロ)内に加工済み被加工物(45b)が移送された事
を感知して揚水ポンプ(38)が作動し、洗浄液をシャワー
ノズル(36)から加工済み被加工物(35b)に噴き付け、切
削粉や砥粒の入り混じった高粘度の切削液を大略洗い落
とす。

【００２７】新たに着脱ゾーン(D)から移送されてきた
被加工物(45a)が、前述と同様の操作によって切断され
る。この被加工物(45a)が切断ゾーン(A)の位置により切
断されると、被加工物搬送装置(40)を作動してさらに90
°回転させる。これにより、予備洗浄ゾーン(B)で予備
洗浄された被加工物(45b)は、本洗浄ゾーン(C)に移送さ
れ、後続の切断ゾーン(A)で切断された被加工物(45b)は
予備洗浄装置(ロ)に移送される事になる。

【００２８】本洗浄ゾーン(C)に移送された、予備洗浄
済みの被加工物(45b)は清浄な洗浄液がシャワーノズル
(37)から噴きき付けられて奇麗に洗浄される事になる。
この様に本洗浄液ゾーン(E)で本洗浄された洗浄・加工
済み被加工物(45b)は切断ゾーン(A)に新たに供給された
被加工物(45a)の切断完了を待って、被加工物搬送装置
(40)によって90°移送され、本洗浄ゾーン(C)から着脱
ゾーン(D)に移動する。着脱ゾーン(D)に移動すると、作
業者が洗浄の終わった被加工物(45b)付きの被加工物取
付台(29)を基台(42)から外し、加工前の被加工物(45a)
を装着した被加工物取付台(29)を基台(42)に装着して次
の切断開始の準備を行う。このようにして被加工物搬送
装置(40)を360°回転させる事により、『被加工物装着
→切断→予備洗浄→本洗浄→被加工物取出』を自動的に
行い、着脱ゾーン(D)では完全に洗浄され、美しくなっ
た被加工物(45b)を得る事が出来、工場内を作業環境を
クリーンに保つ事が出来るものである。

【００２９】また、切断される被加工物(45a)は図１に
示す様に被加工物取付台(29)に一本だけ装着しても良い
し、図４に示す様に上下に２本、またはそれ以上設置す
る事も可能である。

【００３０】また、ワイヤ(2)の走行方向は上から下に
又はこれとは逆に下から上にと言うように垂直に１方向
としてもよいし、間欠的にその走行方向を切り替えつつ
次第に一方に移動させるようにしてもよい。又、ワイヤ
(2)の走行方向は垂直方向である事が望ましいが、勿論
これに限られず、被加工物(45a)の中心軸に対しては直
角であるが、被加工物(45a)に対して斜め方向からワイ
ヤ(2)が接触してもよい。

【００３１】次に、切断部(1)も３本式（第１実施例(A
1)）のものに限られず、図５〜７のように４本式のもの
（第２実施例(1B)）でもよい。この場合はワイヤ(2)を
たすき掛けにした場合の例で、両方の垂直部分の走行方
向は同一となり、両側から同一条件で被加工物(35a)を
切断する事ができる。これにより切断効率を少なくとも
２倍に向上させる事ができる。

【００３２】以下、重複する部分は省略して４本式の場
合に付いて説明する。この場合は、正面から見て正方形
（勿論、菱形、台形又は平行四辺形でも可）の頂点位置
に設けられた４本の案内溝付きの加工ヘッドローラ(10)
(11)(12)(13)に対し多重にワイヤ(2)が巻掛けられてい
る。ワイヤ(2)の懸架の方法は、図５に示すように、上
下に位置するの加工ヘッドローラ(11)(12)及び(10)(13)
間には上下方向に走行するよう懸架され、斜め方向に位
置する加工ヘッドローラ(11)(13)及び(10)(12)間には互
いに交差するようにたすき掛けに懸架されている。ここ
で、ワイヤ(2)は、１巻きに付き１ピッチづつずれて行
くので、ワイヤ(2)の交差部分は丁度ワイヤ(2)の間を通
る事になりワイヤ(2)が接触する事はない。

【００３３】上下方向に走行する部分では、本実施例で
は垂直に張られており、被加工物(45a)をその中心軸に
対して直角にその一側面から切断して行く事になる。こ
れにより、左右両方の垂直部分の走行方向は同一とな
り、両側から同一条件で被加工物(35a)を切断する事が
できる。

【００３４】ワイヤ(2)の走行方向は第１実施例の場合
と同様である。被加工物搬送装置(40)は切断部(1)の側
方に対称に設置され、同様に予備洗浄装置(ロ)、本洗浄
装置(ハ)が対称に設置されている。これにより、切断部
(1)の両側から切断作業が行え、前述のように２倍の切
断が可能となる。

【００３５】本発明において、ワイヤ(2)の切断部分の
走行方向が、縦方向であるから、被加工物搬送装置(40)
を切断部(1)の側方に配置する事ができ、それ故切断部
(1)に対して移動させやすく、メンテナンスその他の面
で非常に使い勝手がよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、移動装置のワイヤの上下走行
部分に対向する面に被加工物を装着してワイヤの上下走
行部分に向けて被加工物を移動させ、ワイヤの上下走行
部分で被加工物を切断し、被加工物搬送装置にて移動装
置に装着された被加工物を移動装置と共に切断部から洗
浄装置に移動させ、前記切断部に隣接して配置された洗
浄装置で切断された被加工物を洗浄するようになってい
るので、泥状切削液にまみれた被加工物を自動的に移送
して洗浄する事が出来るので、作業者は洗浄された切削
非加工物のみを取り扱うことになって泥状切削液にまみ
れた被加工物を扱う必要がなく、作業環境の向上を図る
事が出来るという利点がある。

【００３７】又、切断部の構造を、四角形のコーナ部を
占めるように水平に支持された４本１組の加工ヘッドロ
ーラと、上下に位置する加工ヘッドローラ間には上下方
向に走行するように懸架され、斜め方向に位置する加工
ヘッドローラ間には互いに交差するようにたすき掛けに
懸架されたワイヤとで構成する事により、同一条件で切
断できる場所が左右の２箇所になり、被加工物搬送装置
を切断部の両側に設置することにより被加工物を切断部
の両側から切断する事が出来、生産性を２倍に向上させ
る事ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤソー装置の第１実施例の内部機
構構造を示す斜視図

【図２】図１のワイヤソー装置の概略構成を示す正断面
図

【図３】図１のワイヤソー装置の概略構成を示す平面図

【図４】本発明における上から下へワイヤを走行させた
場合での切削状態を示す要部断面図

【図５】本発明のワイヤソー装置の第２実施例の内部機
構構造を示す斜視図

【図６】図５のワイヤソー装置の概略構成を示す正断面
図

【図７】図５のワイヤソー装置の概略構成を示す平面図

【符号の説明】

(2)…ワイヤ (10)(11)(12)(13)…加工ヘッドローラ (30)…被加工物移動装置 (35)…切削液供給部 (35a)…切削液 (45a)…被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/304 ３４１Ｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下方向にワイヤを走行させて、
そのワイヤの上下走行部分で被加工物を切断する切断部
と、切断部に隣接して配置され、切断された被加工物を
洗浄する洗浄装置と、ワイヤの上下走行部分に対向する
面に装着された被加工物をワイヤに向けて移動させる移
動装置と、移動装置に装着された被加工物を移動装置と
共に切断部から洗浄装置に移動させる被加工物搬送装置
とで構成された事を特徴とするワイヤソー装置。
【請求項２】被加工物搬送装置が、間欠回転を
行うようになっている事を特徴とする請求項１に記載の
ワイヤソー装置。
【請求項３】切断部が、４本１組にて、四角形
のコーナ部を占めるように水平に支持された加工ヘッド
ローラと、上下に位置する加工ヘッドローラ間には上下
方向に走行するように懸架され、斜め方向に位置する加
工ヘッドローラ間には互いに交差するようにたすき掛け
に懸架されたワイヤとで構成されており、被加工物搬送
装置が、切断部の両側に設置されていて被加工物が切断
部の両側から切断する事が出来るようになっている事を
特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソー装置。