JPH10202499A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安定した被加工物の揺動切断をシンプルな機構
で実施することができるワイヤソーの提供。 【解決手段】ワークフィードテーブル２８に設けた揺動
機構３２にインゴット３０を装着し、該揺動機構３２に
よって、前記インゴット３０をその軸心Ｏを揺動中心と
して、ワイヤ列２０のワイヤ走行方向に沿って揺動させ
る。これにより、インゴット３０は、切り始めにおいて
も、常にワイヤ列２０に接触し、欠け等の発生を防止す
ることができる。また、インゴット３０の送り量に応じ
て揺動角度を変化させて切断する場合においても、その
制御をきわめて容易に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワイヤソーに係り、
特にシリコン、ガラス、セラミックス等の脆性材料を切
断するワイヤソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワイヤソーによる被加工物の切
断は、走行するワイヤ列に被加工物を垂直に押し付けて
切断している。このワイヤソーにおいて、被加工物を精
度よく切断するためには、被加工物とワイヤとの接触部
にスラリを十分に供給し、切断抵抗を一定に保つことが
重要である。

【０００３】しかしながら、前記ワイヤソーで円柱状の
被加工物を切断する場合、被加工物とワイヤとの接触部
の長さが、その被加工物の切断部位によって変化するた
め、切断されるウェーハの反りや厚さにバラツキが生じ
るといった問題があった。すなわち、被加工物の切り始
めと切り終わりの部分は、ワイヤとの接触長が短いので
問題はないが、中央部近傍を切断するにつれ接触長が増
加し、内部にスラリが十分に供給されなくなるといった
問題があった。また、接触長が増加することにより、切
断抵抗も増加するという問題もあった。

【０００４】このような問題の解決手段として、特開昭
５７─７５７６５号公報や特開平８─８５０５３号公報
に開示されているように、被加工物をワイヤ列に対して
揺動させながら切断する方法がある。この切断方法によ
れば、被加工物はワイヤと円弧で接触するので、被加工
物の中央部を切断する場合であっても、内部までスラリ
を十分に供給することができ、また、切断抵抗も一定範
囲に保つことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開昭
５７─７５７６５号公報や特開平８─８５０５３号公報
に開示されている装置では、被加工物を揺動自在なアー
ムの先端に取り付け、該アームを揺動させることによ
り、被加工物に揺動を与えている。したがって、揺動中
心が被加工物の軸心と離れた構成となっている。

【０００６】しかしながら、前記のごとく揺動中心が被
加工物の軸心と離れた位置に設定されていると、揺動角
度を一定にして切断した場合に、被加工物の切り始めに
おいて、ワイヤと被加工物が接触しない場合が生じる。
このため、切り始めの部分の切断精度が低下し、割れや
欠けを発生するといった問題がある。このような事態の
発生を防止するためには、常に被加工物がワイヤに接触
するように、揺動角度を切り込み量に応じて適正に制御
しなければならないが、前記のごとく揺動中心と被加工
物の軸心とが離れた構成にあっては、かかる制御は、き
わめて困難となる。

【０００７】また、アームを揺動させることによって、
被加工物に揺動を与えているため、アームの剛性等を考
慮しなければならず、装置が大型、複雑化するという欠
点も有している。本発明は、このような事情を鑑みてな
されたもので、安定した被加工物の揺動切断をシンプル
な機構で実施することができるワイヤソーを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、被加工物が取り付けられたワークフィー
ドテーブルを走行するワイヤ列に向けて送り、前記被加
工物を前記ワイヤ列に押し付けるとともに、その被加工
物とワイヤ列との接触部に砥粒を含む加工液を供給し
て、前記被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソ
ーにおいて、前記ワークフィードテーブルに、前記被加
工物の軸心又は軸心部近傍の１点を揺動中心として、前
記被加工物を前記ワイヤ列のワイヤ走行方向に沿って揺
動させる揺動手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、被加工物は、その軸心又
は軸心部近傍の１点を揺動中心として揺動する。このた
め、被加工物の切り始めにおいても、常に被加工物をワ
イヤに接触させることができ、欠け等の発生を防止する
ことができる。また、構成も簡素化することが可能にな
る。さらに、被加工物の送り量に応じて揺動角度を変化
させて切断する場合においても、その制御をきわめて容
易に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、ワイヤソー１０の全体構成を示す透視図であ
る。同図に示すように、ワイヤリール１２に巻かれたワ
イヤ１４は、多数のガイドローラ１６、１６、…で形成
されるワイヤ走行路を経て３本の溝付きローラ１８Ａ、
１８Ｂ、１８Ｃに巻き掛けられ、水平なワイヤ列２０を
形成する。ワイヤ列２０を形成したワイヤ１４は、ワイ
ヤ列２０を挟んで左右対称に形成された他方側のワイヤ
走行路を経て図示しないワイヤリールに巻き取られる。

【００１１】前記ワイヤ列２０の両側に形成されるワイ
ヤ走行路には、それぞれワイヤ案内装置２２、ダンサロ
ーラ２４及びワイヤ洗浄装置２６が配設されており（一
方側のみ図示）、ワイヤ案内装置２２は、ワイヤリール
１２からワイヤ１４を一定ピッチでガイドしている。ま
た、ダンサローラ２４は、走行するワイヤ１４に一定の
張力を付与しており、ワイヤ洗浄装置２６は、ワイヤ１
４に付着したスラリをワイヤ１４から除去している。

【００１２】前記一対のワイヤリール１２及び溝付ロー
ラ１８Ｃには、それぞれ正逆回転可能なモータ（図示せ
ず）が連結されており、前記ワイヤ１４は、このモータ
を駆動することにより、前記ワイヤリール１２間を高速
で往復走行する。前記ワイヤ列２０の上方には、ワイヤ
列２０に対して垂直に昇降移動するワークフィードテー
ブル２８が設置されている。被加工物であるインゴット
３０は、このワークフィードテーブル２８に取り付けら
れ、該ワークフィードテーブル２８によって送りが与え
られて、前記ワイヤ列２０に押し付けられるが、その切
断時に前記インゴット３０は、このワークフィードテー
ブル２８に設けられた揺動機構３２によって揺動が与え
られながら送りが与えられる。以下、この揺動機構３２
の構成について説明する。

【００１３】図２は、前記揺動機構３２の構成を示す正
面図であり、図３は、図２のＡ─Ａ断面図である。同図
に示すように、前記揺動機構３２は、支持フレーム３
４、揺動フレーム３６、揺動駆動モータ３８及びワーク
保持ユニット４０を主要構成部材として構成されてい
る。

【００１４】前記支持フレーム３４は、門型に形成され
ており、その上端部を前記ワークフィードテーブル２８
の下面に固着されている。前記揺動フレーム３６は、前
記支持フレーム３４と同様に門型に形成されており、前
記支持フレーム３４の内側に配置されている。この揺動
フレーム３６の脚部３６ａ、３６ａには、水平な回転軸
４２、４２が同軸上に固着されている。回転軸４２、４
２は、前記支持フレーム３４の脚部３４ａ、３４ａに図
示しない軸受を介して回動自在に支持されており、これ
により、前記揺動フレーム３６は、前記支持フレーム３
４に対して、前記回転軸４２、４２を中心に揺動する。

【００１５】なお、図３に示すように、前記揺動フレー
ム３４の揺動時に、前記揺動フレーム３４と前記支持フ
レーム３４とが互いに接触しないように、前記揺動フレ
ーム３４の上端面３６ｂは凸状の円弧面で形成され、支
持フレーム３４の内側天井面３４ｂは凹状の円弧面で形
成されている。前記揺動駆動モータ３８は、前記揺動フ
レーム３８を揺動駆動するためのモータである。この揺
動駆動モータ３８は、前記支持フレーム３４に固定され
ており、そのスピンドルは、前記揺動フレーム３４に固
着された一方の回転軸４２（図２中右側）に連結されて
いる。

【００１６】前記ワーク保持ユニット４０は、前記イン
ゴット３０の保持を行い、前記揺動フレーム３６の内側
天井面に配設されている。ところで、図３に示すよう
に、前記インゴット３０の上端部には、その軸線方向に
沿ってスライスベース４４が接着されており、該スライ
スベース４４には、更にワークブロック４６が接着され
ている。前記ワーク保持ユニット４０に前記インゴット
３０を装着する場合は、このワークブロック４６を介し
て行われる。このため、前記ワーク保持ユニット４０
は、次のように構成される。

【００１７】図２に示すように、前記ワーク保持ユニッ
ト４０は、ベース４８を有しており、該ベース４８は、
前記揺動フレーム３６の内側天井面に固着されている。
このベース４８の下部には、ワーク保持ブロック５０が
設けられており、該ワーク保持ブロック５０は、その両
端部に形成された鉤状のアーム５０ａ、５０ａで前記ワ
ークブロック４６の両端部を保持する。前記アーム５０
ａ、５０ａに保持されたワークブロック４６は、その上
端面を前記ベース４８に内蔵された一対のシリンダ５
２、５２で押圧されることにより、前記ワーク保持ブロ
ック５０に固定される。

【００１８】前記揺動機構３２は、以上のように構成さ
れ、前記ワーク保持ユニット４０に装着されたインゴッ
ト３０は、前記揺動駆動モータ３８を駆動することによ
り、前記回転軸４２、４２を揺動中心として揺動する。
ここで、前記インゴット３０は、その揺動時に、インゴ
ット３０の軸心Ｏを揺動中心として揺動するように設定
する。すなわち、前記回転軸４２、４２の軸心と、前記
ワーク保持ユニット４０に装着したインゴット３０の軸
心とが、互いに同軸上に位置するように、前記回転軸４
２、４２を設定する。

【００１９】また、前記インゴット３０は、その揺動時
に、前記ワイヤ列２０のワイヤ走行方向と同方向に揺動
するように設定する。すなわち、装着したインゴット３
０の軸心Ｏが前記ワイヤ列２０のワイヤ走行方向と直交
するように、前記ワーク保持部５０を設定する。これに
より、インゴット３０は、その軸心を揺動中心として、
ワイヤ列２０のワイヤ走行方向に沿って揺動する。そし
て、この状態で、ワークフィードテーブル２８によって
ワイヤ列２０に向けて送られ、揺動した状態で高速走行
するワイヤ列２０に押し当てられる。

【００２０】ここで、前記ワイヤ列２０の上方には、図
示しないノズルが設置されており、前記ワイヤ列２０に
インゴット３０が押し付けられると、その接触部に向け
て前記ノズルからスラリが噴射される。インゴット３０
は、この噴射されたスラリに含有される砥粒のラッピン
グ作用で多数のウェーハＷに切断される。なお、前記イ
ンゴット３０の加工に供したスラリは、前記ワイヤ列２
０の下方に設置したオイルパン５４回収し、スラリタン
ク５６に戻されたのち、循環利用される。この際、スラ
リは加工時に発生する熱を吸熱して温度上昇するので、
回収したスラリは、熱交換機５８に循環させて一定温度
に冷却する。

【００２１】前記のごとく構成された本発明に係るワイ
ヤソーの実施の形態の作用は、次の通りである。まず、
被加工物であるインゴット３０を、揺動機構３２のワー
ク保持ユニット４０に装着する。すなわち、インゴット
３０が接着されたワークブロック４６を、ワーク保持ブ
ロック５０に形成された一対のアーム５０ａ、５０ａに
保持させ、その上面をシリンダ５２、５２で押圧して固
定する。

【００２２】そして、前記インゴット３０がワーク保持
ユニット４０に装着されたところで、ワイヤソー１０を
稼働する。すなわち、ワイヤリール１２を回転駆動し
て、ワイヤ１４を往復走行させるとともに、ワークフィ
ードテーブル２８を駆動してインゴット３０をワイヤ列
２０に向けて下降させる。これと同時に前記揺動機構３
２の揺動駆動モータ３８を駆動し、前記ワーク保持ユニ
ット４０に装着されたインゴット３０を揺動させる。

【００２３】以上のように駆動することにより、前記イ
ンゴット３０は、その軸心Ｏを揺動中心として、前記ワ
イヤ列２０のワイヤ走行方向に沿って揺動し、この状態
で走行するワイヤ列２０に向けて所定の送り量で送られ
る。この結果、前記インゴット３０は、揺動しながらワ
イヤ列２０に押し付けられことになる。一方、前記イン
ゴット３０が押し付けられたワイヤ列２０には、図示し
ないノズルから、そのワイヤ列２０とインゴット３０と
の接触部に向けてスラリが噴射され、前記ワイヤ列２０
に押し付けられたインゴット３０は、その噴射されたス
ラリに含有される砥粒のラッピング作用でウェーハに切
断される。

【００２４】ここで、前記インゴット３０は、揺動した
状態でワイヤ列２０に押し付けられるので、インゴット
３０とワイヤ列２０は、円弧で接触することとなる。こ
の結果、インゴット３０の中央部を切断する場合であっ
ても、内部までスラリを十分に供給することができ、精
度よくウェーハを切断することができる。また、切断抵
抗も一定範囲に保つことができ、安定した切断を行うこ
とが可能になる。

【００２５】また、インゴット３０の軸心Ｏを揺動中心
としてインゴット３０を揺動させているため、常にイン
ゴット３０とワイヤ列２０とが接触する。すなわち、従
来の揺動切断装置のように揺動中心とインゴット３０の
軸心が離れていると、インゴット３０の切り始めにおい
て、インゴット３０がワイヤ列２０に接触したり、接触
しなかったりするという問題があり、欠け等の原因とな
っていた。しかしながら、本実施の形態のように、イン
ゴット３０の軸心Ｏを揺動中心としてインゴット３０を
揺動させているため、切り始めにおいても、常にインゴ
ット３０とワイヤ列２０とが接触し、欠け等が発生する
ことがない。

【００２６】さらに、インゴット３０の軸心Ｏを揺動中
心として揺動させることにより、本実施の形態のワイヤ
ソー１０では、前記特開昭５７─７５７６５号公報や特
開平８─８５０５３号公報に開示されている装置とに比
べ、構成がシンプルになるという利点がある。すなわ
ち、前記各公報に開示されている装置においては、揺動
するアームの先端にインゴット２０を取り付けて、イン
ゴット３０に揺動を与えているため、アームの剛性を強
化しなければならず、アームが大型化するという問題が
ある。この点を考慮して特開平８─８５０５３号公報に
開示されている装置では、アームを往復動するクランク
によって駆動しているが、この結果、装置が複雑、大型
化し、制御も極めて複雑となっている。

【００２７】一方、特開昭５７─７５７６５号公報に開
示されている装置では、アームをその基端部を揺動中心
としてインゴットを揺動させる構成となっているため、
アームの先端にインゴット３０を装着した場合には、そ
の駆動に極めて大きなトルクを要し、大型のモータを要
するといった欠点がある。これらに対し、本実施の形態
のワイヤソー１０では、インゴット３０の軸心Ｏを中心
としてインゴット３０を揺動させているため、保持部の
剛性を考慮する必要がなく、また、駆動に際しても、小
さなトルクで容易にインゴット３０を揺動させることが
できる。この結果、前記各公報に開示されている装置と
に比べ、構成を極めてシンプルにすることができる。

【００２８】また、揺動切断においては、揺動角度を終
始一定にして切断する方法もあるが、インゴット３０の
送り量に応じて揺動角度を可変させるのが一般的な方法
である。この場合、インゴット３０の軸心Ｏと揺動中心
を一致させることにより、前記各公報に開示されている
装置に比べ、揺動角度の制御が極めて容易になる。な
お、前述した実施の形態では、インゴット３０の揺動角
度を終始一定として説明したが、次のように、制御する
ことにより、精度のよい切断が可能になる。すなわち、
図４に示すように、切り始め（図４（ａ）の状態）にお
いては、インゴット３０を揺動させずに送り、送りが進
行するとともに、その揺動角度を増加させる（図４
（ｂ）の状態）。そして、インゴット３０の中央部を切
断する際して、その揺動角度が最大になるようにインゴ
ット３０の揺動角度を増加させ（図４（ｃ）の状態）、
中央部を通過したのちは、徐々に揺動角度を減少させる
（図４（ｄ）の状態）。そして最後、すなわち、スライ
スベースの切断時は、揺動がなくなるように収束させ
て、切断を終了する。

【００２９】以上のように切断することにより、インゴ
ット３０とワイヤ列２０との接触長さが、終始一定長さ
に保たれ、安定した精度のよい切断が可能になる。な
お、本実施の形態では、インゴット３０の軸心Ｏを揺動
中心として設定しているが、軸心部近傍の一定を揺動中
心としても、ほぼ同様の効果を達成することができる。

【００３０】また、切断されたウェーハが所定の結晶方
位となるように、インゴット３０をチルチングさせる必
要がある場合は、上述したワイヤソー１０の揺動機構３
２にいて、チルチング装置を取り付ければよい。すなわ
ち、前記実施の形態では、ワーク保持ユニット４０は、
揺動フレーム３６の内側天井面に直接設けられている
が、このワーク保持ユニット４０をチルチング装置を介
して前記揺動フレーム３６の内側天井面に設ければよ
い。なお、この時、ワーク保持ユニット４０に装着した
チルチング前のインゴット３０の軸心が、揺動中心とが
一致するように装置全体を構成する必要がある。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被加工物は、その軸心又は軸心部近傍の１点を揺動中心
として揺動するため、揺動角度を一定としても、終始、
被加工物をワイヤに接触させた状態で切断することがで
き、安定した切断を実施することができる。また、構成
も簡素化なものとなる。さらに、被加工物の送り量に応
じて揺動角度を変化させて切断する場合においても、そ
の制御がきわめて容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤソーの全体構成図

【図２】揺動機構の正面図

【図３】揺動機構の側面図

【図４】揺動切断の切断状況を説明する説明図

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １２…ワイヤリール １４…ワイヤ １６…ガイドローラ １８Ａ〜１８Ｃ…溝付ローラ ２０…ワイヤ列 ２８…ワークフィードテーブル ３０…インゴット ３２…揺動機構 ３４…揺動フレーム ３６…揺動フレーム ３８…揺動駆動モータ ４０…ワーク保持ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物が取り付けられたワークフィー
   ドテーブルを走行するワイヤ列に向けて送り、前記被加
   工物を前記ワイヤ列に押し付けるとともに、その被加工
   物とワイヤ列との接触部に砥粒を含む加工液を供給し
   て、前記被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソ
   ーにおいて、 前記ワークフィードテーブルに、前記被加工物の軸心又
   は軸心部近傍の１点を揺動中心として、前記被加工物を
   前記ワイヤ列のワイヤ走行方向に沿って揺動させる揺動
   手段を設けたことを特徴とするワイヤソー。