JPH08267446A - ワークからウェーハを切断するためのワイヤ鋸及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良された幾何特性を有する半導体ウェーハ
を製造可能なワイヤ鋸及び鋸引き方法を提供すること。 【解決手段】 本発明は、ワークからウェーハを切断す
るためのワイヤ鋸及びワイヤ鋸を使用する鋸引き方法に
関する。ワイヤ鋸は、ワイヤセグメントを所望の切断面
に案内するためのガイドシステムを備える。ガイドシス
テムは、少なくとも一つの測定装置と、少なくとも一つ
の調節装置と、を有する。測定装置は、ワイヤセグメン
トの位置に応じた空間位置を占める測定点までの距離を
測定することにより、所望の切断面に対するワイヤセグ
メントの位置のずれを検出する。調節装置は、必要に応
じて、力を伝達してワイヤセグメント又はワークを補償
移動させることにより、ワイヤセグメントを所望の切断
面に合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ワークからウェー
ハを切断するためのワイヤ鋸、特にロッド形又はブロッ
ク状の半導体材料から半導体ウェーハを切断するための
ワイヤ鋸に関する。本発明は、また、本発明に係るワイ
ヤ鋸を使用した鋸引き方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した型のワイヤ鋸は、既に知られて
いる。前記ワイヤ鋸の基本的な構成部品は、機械フレー
ムと、送り装置と、切断ヘッドを形成するように組み合
わされて複数のワイヤガイドローラから成るローラシス
テムである。前記複数のワイヤガイドローラは、回転可
能に取り付けられて、そのうちの少なくとも一つが駆動
される。実際の鋸引き工具は、平行に整列してワイヤガ
イドローラ間に張設された移動するワイヤセグメントの
ウェブである。ワイヤセグメントは、ローラシステム上
に巻装されて供給ローラから巻取ローラ上に繰り出され
る単一の有限なワイヤから構成されてもよい。他方、米
国特許第４６５５１９１号明細書は、複数の有限のワイ
ヤを設けてワイヤウェブの各ワイヤセグメントを前記ワ
イヤのそれぞれから構成した、ワイヤ鋸を開示してい
る。欧州特許出願公開第５２２５４２号公報も、ローラ
システムの回りに多数のエンドレスのワイヤループを走
行させた、ワイヤ鋸を開示している。鋸引き作業中、送
り装置は、ワイヤガイドローラの回転軸線及びワークの
軸線に垂直にガイド溝内を走行する各ワイヤセグメント
に、相互に逆向きの相対移動を行わせる。この送り動作
と「スラリ」とも呼ばれる材料腐食用鋸引き補助剤の供
給の結果、ワイヤセグメントは、平行な鋸引き間隙を形
成しつつワークを通過する。独国特許出願公開第３９４
２６７１号は、固定したワイヤウェブの方へワークを供
給する送り装置と、固定したワークの方へワイヤ鋸の切
断ヘッドを供給する送り装置とを開示している。原則と
して、ワイヤ鋸の複数のワイヤウェブは、複数のワーク
を同時に機械加工するために使用される。欧州特許出願
公開第４３３９５６号公報は、例えば、二つのワークを
同時に鋸引くことができるワイヤ鋸を開示している。

【０００３】ロッド形又はブロック形の半導体材料、例
えば単結晶ロッドから半導体ウェーハを製造する場合、
ワイヤ鋸には、特に厳格な条件が課せられる。原則的
に、鋸引き方法では、鋸引きされたどの半導体ウェーハ
も可及的に平坦で互いに平行な側面を有することが目的
とされる。所謂ウェーハの「反り」は、所望の理想的な
形状からの実際のウェーハ形状の偏差を示す公知の尺度
である。「反り」は、原則として、数μｍ以下とする。
従って、ワイヤウェブの全てのワイヤセグメントは、理
想的には、鋸引き作業のどの瞬間でも、所望の平坦な切
断面内に位置すべきである。所望の切断面は、互いに平
行に位置してワークを通過する想像上の平面である。ワ
ークから切断すべき半導体ウェーハは、前記所望の切断
面の間に位置する。所望の切断面に垂直なワイヤセグメ
ントの移動では、全て、製造される半導体ウェーハの形
状（幾何構成）は、目標の条件から逸脱したものとな
る。所望の切断面に対してワイヤセグメントの位置がず
れる理由としては、特に、鋸引き作業中に生じてワイヤ
セグメントを所望の位置から逸らす切断力、ワイヤガイ
ドローラの駆動装置やワイヤガイドローラの軸受の加熱
及びワイヤガイドローラ自体の加熱の結果生じる熱膨張
によるワイヤガイドローラの軸方向変移、１回の鋸引き
作業で数時間以上にわたり軸受に負荷をかけ続けること
による軸受の遊動、等が挙げられる。送り装置もまた、
送りガイドが十分な精度で製造されておらず、また、切
断力により送りフレームが伸張するならば、誤差の原因
となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最後に言及した二つの
場合では、所望の切断面に垂直なワークの移動が生じ、
この結果、ワイヤセグメントが、事実上、所望の切断面
の外側にずれるといった問題点がある。所望の切断面に
垂直なワーク又はワイヤセグメントの移動を防ぐため
に、機械フレーム、及び送り装置と切断ヘッドの支持部
分は、原則として、重く機械的に堅固な部分として構成
され、それらの熱的安定化のために温度制御装置が設け
られている。

【０００５】本発明の目的は、所望の切断面に垂直なワ
ークの移動が生じ、ワイヤセグメントが所望の切断面か
らずれた場合に、そのずれを補償することができるワイ
ヤ鋸及び鋸引き方法を提供することであり、特に改良さ
れた幾何特性を有する半導体ウェーハを製造可能な、ワ
イヤ鋸及び鋸引き方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ワークから
ウェーハを切断するためのワイヤ鋸において、機械フレ
ームと、前記機械フレームに固定された送り装置と、軸
受スピンドルに連結され且つ且つ回転可能に取り付けら
れて少なくとも一本が駆動される複数のワイヤガイドロ
ーラを具備するローラシステムと、前記ローラシステム
の内の２本のワイヤガイドローラの間に平行に配設され
て前記ローラシステムの回りをワイヤガイドローラの軸
線に略垂直に移動し且つ前記送り装置を介して所望の切
断面に沿って前記ワークを切断するワイヤセグメントか
ら成る、ワイヤウェブと、前記ワイヤセグメントを所望
の切断面に案内するためのガイドシステムとを具備して
おり、さらに、該ガイドシステムが、所望の切断面に対
するワイヤセグメントの位置のずれを検出するための、
前記ワイヤセグメントの位置に対応する空間的位置を示
す測定点までの距離を測定する測定装置と、前記ずれが
検出された場合に、前記ワイヤセグメントを所望の切断
面に合わせるように、ワイヤセグメント又はワークを補
償移動させる調節装置とを備えた、ことを特徴とするワ
イヤ鋸によって達成することができる。

【０００７】また、上記目的は、ワークからウェーハを
切断するためのワイヤ鋸であって、機械フレームと、送
り装置と、切断ヘッドを形成するように組み合わされる
ローラシステムにして、軸受スピンドルに連結され且つ
回転可能に取り付けられて少なくとも一本が駆動される
複数のワイヤガイドローラから成る、ローラシステム
と、鋸引き工具として使用される少なくとも一つのワイ
ヤウェブにして、２本のワイヤガイドローラの間に平行
に配設されて前記ローラシステムの回りをワイヤガイド
ローラの軸線に垂直に移動し且つ送り装置を介して所望
の切断面に沿ってワークを切断するワイヤセグメントか
ら成る、ワイヤウェブと、を有し、腐食手段を供給して
多数の平行な鋸引き間隙を形成するワイヤ鋸において、
ワイヤセグメントを所望の切断面に案内するためのガイ
ドシステムが設けられ、前記ガイドシステムが、ワイヤ
セグメントの位置に応じた空間位置を占める測定点まで
の距離を測定することにより、所望の切断面に対するワ
イヤセグメントの位置のずれを検出する少なくとも一つ
の測定装置と、必要に応じて力を伝達してワイヤセグメ
ント又はワークを補償移動させることにより、ワイヤセ
グメントを所望の切断面に合わせる少なくとも一つの調
節装置とを備えている構成によっても達成できる。

【０００８】さらに、上記目的は、本発明に係るワイヤ
鋸を用いてワークからウェーハを切断するための方法で
あって、測定装置を介して、ワイヤセグメントの位置に
応じた空間位置を有する測定点までの距離を測定するこ
とにより、所望の切断面に対するワイヤセグメントの位
置のずれを検出し、測定された距離と設定距離との間に
偏差がある場合は、調節装置を介してワイヤセグメント
又はワークの補償移動を行うことにより、ワイヤセグメ
ントを所望の切断面に一致させる方法によっても達成で
きる。

【０００９】

【作用】上記本願発明のワークからウェーハを切断する
ためのワイヤ鋸および方法により、所望の切断面に対す
るワイヤセグメントの位置のずれとなって現れるワイヤ
セグメント又はワークの移動を検出し、これを補償する
ことが可能となる。

【００１０】経験上、ワイヤセグメントは、特に、ワイ
ヤウェブのワイヤガイドローラ及びワイヤウェブのワイ
ヤガイドローラの軸受スピンドルの熱に起因する軸方向
移動の結果、或いは軸受の遊動の結果として、所望の切
断面から逸脱する。ワイヤウェブの各ワイヤガイドロー
ラは、一方が固定軸受に取り付けられ、他方が可動軸受
に取り付けられる。ワイヤガイドローラが熱くなると、
ワイヤガイドローラは、固定軸受の側から可動軸受の方
へ向かって膨張する。この過程では、固定軸受近傍のワ
イヤセグメントは、可動軸受近傍のワイヤセグメントよ
り、移動量が少ない。

【００１１】ワイヤガイドローラの熱膨張を可及的に小
さくするために、熱膨張率α≦１．０・１０^-6Ｋ^-1（≦
〜は、「〜より小さいか又は〜と等しい」を表す）好ま
しくはα≦０．１・１０^-6Ｋ^-1の材料からワイヤガイド
ローラを製造することが提案される。この条件を満たす
ガラス−セラミック材料が、好ましい。

【００１２】「スラリ」が絶えず生じて汚れる結果、例
えば、ワイヤセグメントに対して横方向に配設された測
定装置によりワイヤセグメントを直に観察することは、
極めて困難である。加えて、例えば、ワイヤ鋸を別のワ
ーク寸法に合わせるべくワイヤガイドローラを交換する
際の機械設定時間は、測定装置をその都度再調節する必
要があるので、許容限度を越えて長引くことになる。従
って、本発明は、こうした問題が生じない測定装置を提
供する。

【００１３】本発明によれば、所望の切断面に垂直なワ
イヤセグメントの移動は、ワイヤウェブのワイヤガイド
ローラ及びそれらの軸受スピンドルの軸方向の位置変動
を観察することにより、検出される。位置変動の量と方
向は、距離測定により決定される。ワイヤウェブのワイ
ヤガイドローラの位置変動は、ワイヤガイドローラの軸
方向中心で測定することが特に好ましい。ワイヤガイド
ローラをこの位置で測定することにより、所望の切断面
に対してワイヤセグメントの位置が不正確な場合、当該
位置の極めて正確な平均値が得られる。ワイヤセグメン
トの不正確な位置の同様に正確な推定値は、ワイヤウェ
ブの最初と最後のワイヤセグメントに一致した或いは略
一致した、ワイヤガイドローラ又はその軸受スピンドル
の軸線上の点の軸方向の位置変動を観察することによっ
ても得られる。このため、ワイヤガイドローラの最初の
ワイヤセグメントに一致した点の位置変動と、最後のワ
イヤセグメントに一致した点の位置変動とが、測定され
平均される。その結果得られる測定値は、各ワイヤセグ
メントが各所望の切断面から平均してどれだけ逸脱して
いるか、を示す。更に、各ワイヤセグメントの不正確な
位置を略推定するために、最初のワイヤセグメントに一
致した点の軸方向の位置変動のみ、或いは、最後のワイ
ヤセグメントに一致した点の軸方向の位置変動のみ、或
いは、軸受スピンドルの軸端面の軸方向の位置変動のみ
を、使用してもよい。

【００１４】ワイヤウェブの各ワイヤガイドローラの軸
方向中心も、最初と最後のワイヤセグメントの近傍の位
置も、直接距離測定に直接アクセスすることができない
ので、本発明では、特定の測定素子の表面に対するワイ
ヤガイドローラ又はそれらの軸受スピンドルの軸方向移
動に応じて測定点が移動する。前記測定素子、例えば、
測定ディスク又は測定軸は、好ましくは、熱膨張率α≦
１．０・１０^-6Ｋ^-1、特に好ましくは、α≦０．１・１
０^-6Ｋ^-1の材料から形成される。更に、前記測定素子
は、ワイヤガイドローラ又はその軸受スピンドルの軸線
上の前記好適な点の一方に結合されるので、前記点の位
置変動は、測定点の同様の位置変動により表される。測
定素子の表面上の前記測定点は、その空間位置が所望の
切断面に垂直なワイヤセグメントの移動に従属するが、
距離測定に容易にアクセス可能でなければならない。距
離は、位置的に固定された測定装置から測定点まで測定
される。測定装置は、好ましくは、機械フレーム上に配
設されるか、或いは、該フレームに連結される。測定装
置として適当なものは、光学的測定原理、液圧式測定原
理、空気圧式測定原理、静電容量式測定原理、或いは電
気誘導式測定原理に基づいて動作する公知の距離測定装
置である。測定点の良好なアクセス可能性の条件は、例
えば、測定装置の測定ヘッドの近傍まで測定素子を延ば
すことにより、満たすことができる。使用する測定原理
に応じて、測定点の近傍まで延びて先端に距離測定セン
サを備えた長尺の測定ヘッド例えば測定ロッドを有する
測定装置を設けてもよい。測定ロッドも好ましくは、熱
膨張率α≦１．０・１０^-6Ｋ^-1、特に好ましくはα≦
０．１・１０^-6Ｋ^-1の材料から製造されるが、測定ロッ
ドは絶対的に必要というわけではなく、例えば、光学的
測定原理に基づいて距離を測定する場合は、廃止しても
よい。

【００１５】所望の切断面に垂直なワークの移動は、測
定装置からワークの対応する移動に応じた空間的位置を
有する測定点までの距離を測定することにより、検出さ
れる。測定点は、好ましくは、ワーク上に、或いは例え
ば送り機構のハウジング上のワークマウント上に、或い
はワーク又はワークマウントに連結された測定素子上に
位置決めされる。測定素子は、好ましくは、熱膨張率α
≦１．０・１０^-6Ｋ^-1、特に好ましくはα≦０．１・１
０^-6Ｋ^-1の材料から製造される。ワークの偏向移動によ
りワイヤセグメントに対するワークの位置が変わるの
で、所望の切断面に対するワイヤセグメントの位置のず
れは、事実上、当該偏向移動に起因する。ワイヤセグメ
ントの位置の偏差は、ワークの移動前後の測定距離の変
化量に一致する。ワイヤセグメントの移動の監視に関連
して説明した測定装置の他に、機械的検知により測定点
までの距離を測定する測定装置も、測定装置として好適
である。

【００１６】ワイヤ鋸には、一つ又は複数の測定装置を
備えることができる。ワークの移動を検出するために少
なくとも一つの測定装置を設けることが好ましく、更
に、鋸引き工具として使用される全てのワイヤウェブに
対し、ワイヤセグメントの移動を検出するために各ワイ
ヤガイドローラに付き少なくとも一つの測定装置を設け
ることが好ましい。

【００１７】測定装置により測定された距離の、設定距
離からの偏差は、所望の切断面に対するワイヤセグメン
トの位置のずれを表す。設定距離は、ワイヤセグメント
が所望の切断面内に位置する場合に測定される距離であ
る。距離測定で検出された、設定距離からの偏差は、ワ
イヤセグメント又はワークの補償移動を行う調節装置に
伝達される。この補償移動により、ワイヤセグメントを
所望の切断面に合わせる。適当な調節装置としては、例
えば、圧電並進器、熱ロッド、及び液圧式、空気圧式、
磁気的又は機械的に動作する調節歯車から成るものが知
られている。ワイヤ鋸の実施形態に応じて、調節装置
は、ワークに、或いは送り装置のハウジングに、或いは
ワイヤウェブのワイヤガイドローラに、或いは切断ヘッ
ドに軸方向の力を加えることができるように、配設され
る。ワイヤ鋸は、一つ又は複数の調節装置を備えてもよ
い。好ましくは、使用される測定装置及び調節装置は、
コンピュータ制御装置を介して動作する。測定データ
は、周期的に評価され、必要に応じて調節装置を作動さ
せる。

【００１８】好適な実施形態において、鋸引き工具とし
て用いられるワイヤウェブの全てのワイヤガイドローラ
に調節装置が設けられるので、各ワイヤガイドローラは
いずれも他のワイヤガイドローラとは独立に補償動作を
行うことができる。この場合、切断ヘッドは、付随して
移動する必要はない。他の実施形態では、ワークの或い
は送り装置のハウジングの或いは切断ヘッドの補償動作
を行うことができる、ただ一つの調節装置が設けられて
いる。

【００１９】鋸引き方法の開始時に、ガイドシステム
は、ワイヤセグメントがワークを貫通する前でも、ワイ
ヤウェブのワイヤガイドローラの補償移動の結果或いは
ワイヤウェブの二つのワイヤガイドローラの逆向きの補
償移動の結果としてワークに対するワイヤセグメントの
特定の配向を行うために、使用することができる。これ
は、例えば、ワークが半導体材料の結晶ロッドであり、
所望の切断面が特定の角度で結晶格子（ウェブ）を横切
る必要がある場合に、大いに有益である。それぞれの調
節装置がワイヤガイドローラの必要な補償移動を行うこ
とができるように、ワイヤセグメントの所望の配向に対
応した設定距離を入力しなければならない。

【００２０】既に説明した、可及的に平坦で平行な側面
を有するウェーハを得るという鋸引き方法の目的の他
に、もう一つの目的は、平行な側面を有するがその断面
形が真っ直ぐではなく直線から所定の態様で逸脱して例
えば湾曲形、波形、或いは段差状になっているウェーハ
を生産することである。ワイヤ鋸のガイドシステムによ
り、このような特別な形状のウェーハでも、高精度で製
造することができる。このため、調節装置がワーク又は
ワイヤセグメントに補償移動をさせてワイヤセグメント
をこの場合平坦でない所望の切断面に合わせるように、
鋸引き動作中、設定距離を意図的に変更する。

【００２１】鋸引き作業の終わりに、送り動作が完了し
た後、ガイドシステムは、ワイヤセグメントを横方向に
移動させるために、使用することができる。これは、ワ
ークを固定したワークマウントストリップにワイヤセグ
メントが既に貫入している場合に好都合である。二つの
ワイヤセグメントの間の経路長に少なくとも等しい横方
向移動の結果、ウェーハは、ワークマウントの残りの部
分から切断される。遊離したウェーハは、設けた移送ト
レイにより拾い上げることができる。ガイドシステムの
別の利点は、取り付けスピンドルの磨耗の結果生じる取
り付け遊びを早期に検出し除去し得ることである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
を詳細に説明する。同一参照符号は、同一の装置構造を
示す。また、発明の理解に必要な構造のみ図示されてい
る。

【００２３】図１に示したローラシステムは、有限なワ
イヤを巻装した４本のワイヤガイドローラ１４を備え
る。それぞれ２本のワイヤガイドローラの間には、平行
に配設された多数のワイヤのセグメントから成るワイヤ
ウェブ１３が、形成される。矢印は、鋸工具として使用
されるワイヤウェブ１３ａの方へロッド形のワーク１０
を移動する、ことを示す。前記ワイヤウェブ１３ａのワ
イヤガイドローラには、参照符号１４ａを付す。

【００２４】図２乃至図６に示したワイヤ鋸は、それぞ
れ、図１に係るローラシステムを備える。更に、各ワイ
ヤ鋸は、送り台９上に取り付けたワーク１０をローラシ
ステムのワイヤウェブ１３ａの方へ下向きの送り動作で
移動させる、送り装置１８を有する。側面図では、ワイ
ヤウェブ１３ａのただ１本のワイヤガイドローラ１４ａ
だけが、示されている。このワイヤガイドローラ１４ａ
に関する以下の説明は、全て、前記ワイヤガイドローラ
１４ａの前方に位置するワイヤウェブ１３ａの第二のガ
イドローラ１４ａにも、同様に当てはまる。ワイヤガイ
ドローラ１４ａは、固定軸受６と可動軸受７との間に取
り付けられている。ワイヤガイドローラは、軸受スピン
ドル１９を介して、各軸受に接続される。固定軸受６
は、好ましくは、プレテンションド・アキシャル軸受例
えばばねでプレテンションをかけた転がり軸受、或いは
静圧軸受である。所望の切断面に垂直なワイヤガイドロ
ーラ１４ａの軸方向移動は、基準プレート８上に位置す
る測定装置２ａにより、監視される。基準プレート８
は、機械フレームに取り付けられ、好ましくは低熱膨張
率を有する材料から成る。基準プレート８上には、測定
装置２ａの上方に、別の測定装置２ｂが取り付けられて
いる。測定装置２ａ及び２ｂを共に基準プレート上に取
り付けたので、測定装置２ａ及び２ｂが行う距離測定
は、所望の切断面に垂直なワーク及び／又はワイヤセグ
メントの移動のみを示すことができる。測定装置２ｂの
測定ヘッドは、長尺の測定ロッド３として構成される。
ロッド３は、横方向に測定バーの近傍まで延び、ロッド
の先端には、図示しない距離測定センサが設けられてい
る。測定バー５は、ワーク１０と共に移動する送り装置
１８上の送りガイドと平行に、取り付けられる。測定バ
ー５の側面５ａ上には、ワイヤセグメントの位置のずれ
を検出するための測定点が、設けられている。

【００２５】先ず、図２に係る実施形態を詳細に説明す
る。ワイヤガイドローラ１４ａは、フランジ２０とねじ
２１を介して、軸受スピンドル１９に結合される。更
に、ワイヤガイドローラは、その軸方向中心部で、測定
装置２ａの方を向いた測定軸４ａに結合される。測定素
子として使用される測定軸４ａは、軸方向に弾性の保持
素子１６を介して中空の軸受スピンドル１９内に中心決
めされ、捩じれないように固定される。測定装置の方に
面した測定軸４ａの端面４ｂ上には、ワイヤウェブのワ
イヤセグメントの位置のずれを検出するための測定点
が、設けられている。図３は、固定軸受６を軸受スピン
ドル１９と共に、拡大して示す。軸受スピンドル１９内
には、軸受スピンドルの内部を効果的に冷却すると共に
ワイヤガイドローラの内部もある程度冷却するための冷
却液を流す冷却流路１１が、設けられている。冷却流路
１１は、ワイヤガイドローラの回転により冷却液が冷却
流路をさっと流れるように、円錐形であることが好まし
い。更に、軸受側には、軸受スピンドルを外側から冷却
するために、冷却液を流す別の冷却流路１２が設けられ
ている。

【００２６】測定装置２ａにより測定された測定軸４ａ
の端面４ｂまでの距離が設定距離から逸脱すると、機械
フレーム２２に対して固定された調節装置１は、ワイヤ
ガイドローラ１４ａの補償移動を行う。所望の切断面が
平面である場合は、鋸引き動作の開始時に選定された測
定点までの距離が、最初の設定距離にもなる。鋸引き動
作中に測定装置２ａにより行われる距離測定が設定距離
からのΔｘの偏差を生じるならば、調節装置は、固定軸
６に、ワイヤガイドローラ１４ａに伝達されてワイヤガ
イドローラを−Δｘだけ移動させる力を導入する。この
動作は、他のワイヤガイドローラの位置に或いは切断ヘ
ッドの位置に影響を与えることなく行われる。当該ワイ
ヤガイドローラの補正移動後、距離測定を行えば再び設
定距離が得られる。

【００２７】一方、測定装置２ｂによる距離測定が、所
望の切断面に垂直なワークの移動を、設定距離からΔｙ
の偏差として示すならば、二つのワイヤガイドローラ１
４ａの各調節装置１は、作動し、対応する力を伝達する
結果、Δｙだけ各ワイヤガイドローラ１４ａを移動させ
る。補正移動後、測定装置２ａ及び２ｂにより測定され
る距離は、その後の距離測定の基準を構成する新しい設
定距離として、コンピュータ制御装置に入力される。

【００２８】各ワイヤガイドローラ１４ａを個々に軸方
向に移動させる二つの調節装置の代わりに、切断ヘッド
全体を移動させるただ一つの調節装置を設けることもで
きる。この場合、各測定装置２ａにより検出されるそれ
ぞれの設定距離からの偏差は、平均され、平均値は、調
節装置により実行可能な動作の基礎として使用される。

【００２９】図４に示した実施形態の場合、測定素子と
して、ワイヤガイドローラ１４ａの軸方向中心部に結合
されて固定軸受６に固定された、測定軸４ｃが設けられ
ている。測定点は、測定装置２ａに面する測定軸の端面
４ｅ上に、位置する。測定軸４ｃは、軸方向に弾性の保
持素子１６を介して、中空の軸受スピンドル１９内に中
心決めされる。距離偏差が検出されると、機械的に作動
する調節歯車として図示された調節装置１は、固定軸受
６及び測定軸４ｃを介して、ワイヤガイドローラ１４ａ
に力を伝達することにより、ワイヤガイドローラを軸方
向に補償移動させる。検出されたΔｘ又はΔｙの距離偏
差に対する応答は、図２に係る実施形態に関して説明し
たものと同様に行われる。

【００３０】本発明の別の実施形態を、図５に示す。こ
の実施形態では、測定素子として、ワイヤガイドローラ
１４ａの両側でワイヤウェブの最初と最後のワイヤセグ
メントの極近傍に、二枚の測定ディスク４ｆが設けられ
ている。各測定ディスクは、軸受スピンドルの一部であ
ってもよく、また、軸受スピンドルとワイヤガイドロー
ラとの間に独立した部品として固定してもよい。測定デ
ィスクは、低熱膨張率を有する材料から製造してもよ
い。また、測定ディスクは、金属から構成してもよく、
或いは金属でコーティングしてもよい。測定ディスクの
厚さが比較的薄いため、熱に起因する軸方向の膨張によ
り距離測定の結果が損なわれることは、事実上あり得な
い。各測定ディスク４ｆは、基準プレート８上に取り付
けた測定装置２ａと連係している。測定装置に対向する
測定ディスクの側面４ｄ上には、距離測定用の測定点が
位置する。測定装置の測定ヘッドは、側面４ｄの近傍ま
で延びる長尺の測定ロッド３として構成されている。図
示実施形態は、更に、ワークの移動を行うことができる
調節装置１を備える。調節装置は、送り装置１８のハウ
ジング１７に力を加える。該ハウジング１７は、弾性保
持素子１５により、機械フレーム２２上に支持されてい
る。保持素子１５の代わりに、送り機構ハウジングをワ
ークと共に移動可能とするリニヤガイドを設けてもよ
い。

【００３１】本実施形態では、ワイヤガイドローラの軸
方向移動は、最初と最後のワイヤセグメントと略一致し
て測定される。測定装置２ａにより決定されるそれぞれ
の設定距離からの偏差Δｘ₁ 及びΔｘ₂ （ワイヤガイド
ローラ１４ａ）とΔｘ₃ 及びΔｘ₃ （反対側に位置する
ワイヤガイドローラ１４ａ、不図示）は、必ずしも正確
に一致する必要はない。これらを組み合わせて平均値Δ
ｘ＝（Δｘ₁ ＋Δｘ₂＋Δｘ₃ ＋Δｘ₄ ）／４を得る。
検出されたΔｘの偏差に応じて、調節装置は、同様にΔ
ｘだけ送り装置のハウジングを移動させる。移動後、測
定装置２ａ及び２ｂにより決定される距離は、その後の
測定サイクルにおいて新しい設定距離の基準として用い
られる。測定装置２ｂによる測定においてΔｙの偏差が
生じたとすると、調節装置は、当初の設定距離が再び達
成されるように、−Δｙだけ送り装置のハウジングを補
償移動させる。

【００３２】更に、ワイヤガイドローラの軸方向移動を
行うことができるように、２台の調節装置を設けてもよ
い。この場合、Δｘ＝（Δｘ₁ ＋Δｘ₂ ）／２（又はΔ
ｘ＝（Δｘ₃ ＋Δｘ₄ ）／２）の偏差が生じたとすれ
ば、ワイヤウェブの各ガイドローラ１４ａを−Δｘだけ
移動させる補償移動が行われる。

【００３３】図６に係る実施形態では、最初のワイヤセ
グメントと一致して中空の軸受スピンドル内に取り付け
られると共に軸方向に弾性の保持素子１６により中心決
めされた測定軸４ｇが、測定素子として設けられてい
る。可動軸受７の側面から挿入される中央ねじ２３は、
ワイヤガイドローラ１４ａと軸受スピンドル１９とを結
合させる。測定点は、測定装置２ａに対向する測定軸４
ｇの端面４ｈ上に位置する。設定距離からの測定距離の
偏差を検出すると、調節装置１は、ワイヤガイドローラ
の軸方向の補償移動を行う。このため必要な力は、固定
軸受６内に導入され、軸受スピンドル１９を介してワイ
ヤガイドローラ１４ａに伝達される。

【００３４】偏差Δｘが検出されると、−Δｘだけワイ
ヤガイドローラが移動され、その結果、当初の設定距離
が再び得られる。測定装置２ｂが偏差Δｙを検出する
と、調節装置１は、ワイヤウェブ１３ａの二つのワイヤ
ガイドローラ１４ａを、Δｙだけ軸方向に移動させる。

【００３５】図２乃至図６に示した各実施形態は、例示
として見做されるべきであり、本発明の主題を限定する
ものではない。従って、本発明の範囲内のワイヤ鋸の場
合、特に、使用されるワイヤガイドローラの数及び鋸工
具として使用されるワイヤウェブを種々に変更すること
ができる。ワークを移動させる送り装置の代わりに、切
断ヘッドを移動させる送り装置を設けてもよい。

【００３６】以下、本願発明の好適な実施形態について
例示する。 １． ワークからウェーハを切断するためのワイヤ鋸で
あって、機械フレームと、送り装置と、切断ヘッドを形
成するように組み合わされるローラシステムにして、軸
受スピンドルに連結され且つ回転可能に取り付けられて
少なくとも一本が駆動される複数のワイヤガイドローラ
から成る、ローラシステムと、鋸引き工具として使用さ
れる少なくとも一つのワイヤウェブにして、２本のワイ
ヤガイドローラの間に平行に配設されて前記ローラシス
テムの回りをワイヤガイドローラの軸線に垂直に移動し
且つ送り装置を介して所望の切断面に沿ってワークを切
断するワイヤセグメントから成る、ワイヤウェブと、を
有し、腐食手段を供給して多数の平行な鋸引き間隙を形
成するワイヤ鋸において、ワイヤセグメントを所望の切
断面に案内するためのガイドシステムを備え、前記ガイ
ドシステムが、ワイヤセグメントの位置に応じた空間位
置を占める測定点までの距離を測定することにより、所
望の切断面に対するワイヤセグメントの位置のずれを検
出する、少なくとも一つの測定装置と、必要に応じて力
を伝達してワイヤセグメント又はワークを補償移動させ
ることにより、ワイヤセグメントを所望の切断面に合わ
せる、少なくとも一つの調節装置と、を備えた、ことを
特徴とするワイヤ鋸。

【００３７】２． 機械的測定原理、光学的測定原理、
液圧式測定原理、空気圧式測定原理、静電容量式測定原
理、或いは電気誘導式測定原理に基づいて動作する距離
測定装置のグループから選定された測定装置、を備え
た、ことを特徴とする上記１に記載のワイヤ鋸。

【００３８】３． 圧電並進器、熱ロッド、及び液圧
式、空気圧式、磁気的又は機械的に動作する調節歯車か
ら成るグループから選定された調節装置、を備えた、こ
とを特徴とする上記１又は上記２に記載のワイヤ鋸。

【００３９】４． 軸受スピンドルにして、該軸受スピ
ンドル及び前記ワイヤウェブのワイヤガイドローラを内
部から冷却するための円錐状に先細になった流路を有す
る軸受スピンドル、を備えた、ことを特徴とする上記１
乃至３のいずれか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４０】５． 前記所望の切断面に垂直にワークを
移動させる手段、を備えた、ことを特徴とする上記１乃
至４のいずれか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４１】６． 前記送り装置の送りガイドと平行に
配設されて測定素子として機能する検知バーにして、前
記測定装置に対向するその側面が測定点を形成する検知
バー、を備えた、ことを特徴とする上記１乃至５のいず
れか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４２】７． 測定素子として機能する測定軸にし
て、弾性保持素子を介して前記中空の軸受スピンドル内
に中心決めされてワイヤウェブのワイヤガイドローラの
軸方向中心に取り付けられ、前記測定装置に対向するそ
の端面が測定点を形成する測定軸、を備えた、ことを特
徴とする上記１乃至６のいずれか一つに記載のワイヤ
鋸。

【００４３】８． 測定素子として機能する測定ディス
クにして、前記ワイヤウェブの最初と最後のワイヤセグ
メントと可及的に密に一致するように前記ワイヤガイド
ローラと隣接した軸受スピンドルとの間に固定され、前
記測定装置に対向するその側面が測定点を形成する測定
ディスク、を備えた、ことを特徴とする上記１乃至６の
いずれか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４４】９． 測定素子として機能する測定軸にし
て、弾性保持素子を介して前記中空の軸受スピンドル内
に中心決めされ、ワイヤウェブの最初と最後のワイヤセ
グメントと可及的に密に一致するように前記軸受スピン
ドルに取り付けられ、固定基準点に対向するその端面が
測定点を形成する測定軸、を備えた、ことを特徴とする
上記１乃至６のいずれか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４５】１０． 前記測定軸が、前記ワイヤガイド
ローラの軸受に連結された軸として構成されている、こ
とを特徴とする上記９に記載のワイヤ鋸。

【００４６】１１． 前記ワイヤウェブのワイヤガイド
ローラが、軸方向に移動可能に取り付けられている、こ
とを特徴とする上記１乃至１０のいずれか一つに記載の
ワイヤ鋸。

【００４７】１２． 所望の切断面に垂直に移動可能な
ように取り付けられた切断ヘッド、を備えた、ことを特
徴とする上記１乃至１０のいずれか一つに記載のワイヤ
鋸。

【００４８】１３． 複数のワークを同時に機械加工す
るために、複数のワイヤウェブを備えた、ことを特徴と
する上記１乃至１２のいずれか一つに記載のワイヤ鋸。

【００４９】１４． 前記測定素子、及び選択的に前記
ワイヤウェブのワイヤガイドローラが、熱膨張率α≦
１．０・１０^-6Ｋ^- 、好ましくは、α≦０．１・１０^-6
Ｋ^-1を有する、ことを特徴とする上記１乃至１３のいず
れか一つに記載のワイヤ鋸。

【００５０】１５． 上記１乃至１４のいずれか一項に
記載のワイヤ鋸を用いて、ワークからウェーハを切断す
るための方法であって、測定装置を介して、ワイヤセグ
メントの位置に応じた空間位置を有する測定点までの距
離を測定することにより、所望の切断面に対するワイヤ
セグメントの位置のずれを検出し、測定された距離と設
定距離との間に偏差がある場合は、調節装置を介してワ
イヤセグメント又はワークの補償移動を行うことによ
り、ワイヤセグメントを所望の切断面に一致させる、こ
とを特徴とする方法。

【００５１】１６． 前記調節装置を介してワークに力
を伝達することにより、前記ワークの補償移動を行う、
ことを特徴とする上記１５に記載の方法。

【００５２】１７． 前記調節装置を介して送り装置の
ハウジングに力を伝達することにより、前記ワークの補
償移動を行う、ことを特徴とする上記１５に記載の方
法。

【００５３】１８． 前記調節装置を介して前記ワイヤ
ウェブのワイヤガイドローラに力を伝達することによ
り、前記ワイヤセグメントの補償移動を行う、ことを特
徴とする上記１５乃至１７のいずれか一つに記載の方
法。

【００５４】１９． 前記調節装置を介して切断ヘッド
に力を伝達することにより、前記ワイヤセグメントの補
償移動を行う、ことを特徴とする上記１５乃至１７のい
ずれか一つに記載の方法。

【００５５】２０． 前記ワイヤセグメントの補償移動
を、ワークからのウェーハの切断の開始前に行い、それ
により、ワイヤセグメントをワークに対して特定の向き
に配置する、ことを特徴とする上記１５乃至１９のいず
れか一項に記載の方法。

【００５６】２１． ワークからのウェーハの切断中、
所定のプログラムに応じて前記設定距離を変動させる、
ことを特徴とする上記１５乃至２０のいずれか１つに記
載の方法。

【００５７】２２． ワークからウェーハを切断した
後、送り移動を終了し、少なくともワイヤウェブの二つ
のワイヤセグメント間の距離に等しい横方向のワイヤセ
グメントの補償移動を行う、ことを特徴とする上記１５
乃至２１のいずれか一つに記載の方法。

【００５８】２３． 前記ガイドシステムを、軸受の遊
動の早期検出に用いる、ことを特徴とする上記１５乃至
２２のいずれか一つに記載の方法。

【００５９】

【発明の効果】上記本願発明のワークからウェーハを切
断するためのワイヤ鋸および方法により、所望の切断面
に対するワイヤセグメントの位置のずれとなって現れる
ワイヤセグメント又はワークの移動を検出し、これを補
償することができるので、可及的に平坦で平行な側面を
有する高精度なウェーハを得ることが可能となる。ま
た、平行な側面を有するがその断面形が真っ直ぐではな
く直線から所定の態様で逸脱して例えば湾曲形、波形、
或いは段差状になっているウェーハを高精度で生産する
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４本のワイヤガイドローラを有するローラシス
テムの概略図。

【図２】図１のローラシステムを有する本発明に係るワ
イヤ鋸の好適な一実施形態の部分破断側面図。

【図３】図２の拡大詳細図。

【図４】図１のローラシステムを有する本発明に係るワ
イヤ鋸の好適な一実施形態の部分破断側面図。

【図５】図１のローラシステムを有する本発明に係るワ
イヤ鋸の好適な一実施形態の部分破断側面図。

【図６】図１のローラシステムを有する本発明に係るワ
イヤ鋸の好適な一実施形態の部分破断側面図。

【符号の説明】

１……調節装置 ２ａ、２ｂ……測定装置 ３……測定ロッド ４ａ、４ｃ……測定軸 ４ｂ、４ｅ……端面 ４ｆ……測定ディスク ５……測定バー ６……固定軸受 ７……可動軸受 ８……基準プレート １０……ワーク １１……冷却流路 １３、１３ａ……ワイヤウェブ １４、１４ａ……ワイヤガイドローラ １６……保持素子 １７……ハウジング １８……送り装置 １９……軸受スピンドル ２２……機械フレーム

フロントページの続き (72)発明者 カルル・エッグルフーベル ドイツ連邦共和国 ヘベルツフェルデン、 ウンテルシュトック １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークからウェーハを切断するためのワ
   イヤ鋸において、 機械フレームと、 前記機械フレームに固定された送り装置と、 軸受スピンドルに連結され且つ且つ回転可能に取り付け
   られて少なくとも一本が駆動される複数のワイヤガイド
   ローラを具備するローラシステムと、 前記ローラシステムの内の２本のワイヤガイドローラの
   間に平行に配設されて前記ローラシステムの回りをワイ
   ヤガイドローラの軸線に略垂直に移動し且つ前記送り装
   置を介して所望の切断面に沿って前記ワークを切断する
   ワイヤセグメントから成る、ワイヤウェブと、 前記ワイヤセグメントを所望の切断面に案内するための
   ガイドシステムとを具備しており、さらに、該ガイドシ
   ステムが、 所望の切断面に対するワイヤセグメントの位置のずれを
   検出するための、前記ワイヤセグメントの位置に対応す
   る空間的位置を示す測定点までの距離を測定する測定装
   置と、 前記ずれが検出された場合に、前記ワイヤセグメントを
   所望の切断面に合わせるように、ワイヤセグメント又は
   ワークを補償移動させる調節装置とを備えた、 ことを特徴とするワイヤ鋸。
2. 【請求項２】 機械フレームと、前記機械フレームに固
   定された送り装置と、軸受スピンドルに連結され且つ且
   つ回転可能に取り付けられて少なくとも一本が駆動され
   る複数のワイヤガイドローラを具備するローラシステム
   と、前記ローラシステムの内の２本のワイヤガイドロー
   ラの間に平行に配設されて前記ローラシステムの回りを
   ワイヤガイドローラの軸線に略垂直に移動し且つ前記送
   り装置を介して所望の切断面に沿って前記ワークを切断
   するワイヤセグメントから成るワイヤウェブと、前記ワ
   イヤセグメントを所望の切断面に案内するためのガイド
   システムとを具備しており、さらに、該ガイドシステム
   が、 所望の切断面に対するワイヤセグメントの位置のずれを
   検出するための、前記ワイヤセグメントの位置に対応す
   る空間的位置を示す測定点までの距離を測定する測定装
   置と、 前記ずれが検出された場合に、前記ワイヤセグメントを
   所望の切断面に合わせるように、ワイヤセグメント又は
   ワークを補償移動させる調節装置とを備えた、 ことを特徴とするワイヤ鋸を用いて、ワークからウェー
   ハを切断するための方法において、 測定装置を介して、ワイヤセグメントの位置に対応する
   空間的位置を示す測定点までの距離を測定することによ
   り、所望の切断面に対するワイヤセグメントの位置のず
   れを検出する工程と、 測定された距離と設定距離との間に偏差がある場合は、
   調節装置を介してワイヤセグメント又はワークの補償移
   動を行うことにより、ワイヤセグメントを所望の切断面
   に一致させる工程とを有していることを特徴とする方
   法。