JPH11320381A - ワイヤソーによるインゴットの加工方法及びワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インゴットの切断開始時にワイヤに張力変動
が発生するのを抑制することができて、プロファイル精
度が低下したり、加工用ローラからワイヤが外れたりす
るおそれを防止すること。 【解決手段】 ワイヤ１８によりインゴット２３を切断
する際に、その切断開始時のワイヤ１８の張力を、ワイ
ヤ張力変更機構２４により通常切断時の張力よりも高く
なるように変更設定する。ワイヤ１８がインゴット２３
の外周面の全長に亘って切り込みを開始した後、ワイヤ
１８の張力を徐々に通常切断時の張力に低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤソーによ
りワイヤを用いて、半導体材料、磁性材料、セラミック
等の硬脆材料よりなるインゴットを切断加工するインゴ
ットの加工方法、及びワイヤソーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のワイヤソーにおいては、
一対のワイヤリール間で複数の加工用ローラに１本のワ
イヤが順に巻回されて、ダンサローラ等の張力保持手段
により所定張力に緊張状態に保持されている。また、ワ
ーク支持機構にはインゴットが、その結晶方位をワイヤ
の走行方向に対して所定の角度をなすように調整した状
態、すなわち傾斜状態で装着されている。そして、加工
用ローラの回転に伴いワイヤが走行されながら、そのワ
イヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供給され、この状態で
ワイヤに対しインゴットが押し付け接触されて、ウエハ
状に切断されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
ワイヤソーにおいては、インゴットの切断加工中に、ワ
イヤの張力が常に一定となるように構成されている。こ
のため、インゴットの軸線が加工用ローラの軸線に対し
て傾斜状態で、インゴットの外周面がワイヤに順に接触
されて切断が開始される際に、ワイヤに張力変動が発生
する。これにより、インゴットの切断開始時におけるプ
ロファイル精度が低下したり、加工用ローラからワイヤ
が外れたりするおそれがあった。

【０００４】このように、インゴットの切断開始時に発
生するワイヤの張力変動を防止するために、インゴット
の切断開始時及び切断加工中におけるワイヤの張力を高
く設定することが考えられる。しかしながら、ワイヤの
張力を高く設定した場合には、ワイヤの走行に伴い各加
工用ローラが著しく摩耗するという新たな問題が生じ
た。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、インゴットの切断開始時にワイヤに張力
変動が発生するのを抑制することができて、インゴット
のプロファイル精度が低下したり、加工用ローラからワ
イヤが外れたりするおそれを防止することができるワイ
ヤソーによるインゴットの加工方法及びワイヤソーを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載のワイヤソーによるインゴットの
加工方法の発明では、ワイヤによりインゴットを切断す
る際に、その切断開始時のワイヤの張力を通常切断時の
張力よりも高く設定するものである。

【０００７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のワイヤソーによるインゴットの加工方法において、
ワイヤを巻回した複数の加工用ローラの内で、少なくと
も１つの加工用ローラの軸線を移動させることにより、
ワイヤの張力を変更するものである。

【０００８】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は請求項２に記載のワイヤソーによるインゴットの加工
方法において、ワイヤがインゴットの外周面の全長に亘
って切り込みを開始した後、ワイヤの張力を通常切断時
の張力に低下させるものである。

【０００９】請求項４に記載のワイヤソーの発明では、
ワイヤによりインゴットを切断する際に、その切断開始
時のワイヤの張力を通常切断時の張力よりも高く設定す
るワイヤ張力変更手段を設けたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の一実施形態
を、図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すよう
に、この実施形態のワイヤソーの基台１１には、切断機
構１３が一対の支持フレーム１４を介して装設されてい
る。この切断機構１３は平行に延びる３本の加工用ロー
ラ１５，１６，１７を備え、それらの外周には多数のワ
イヤ掛装用の環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａが形成され
ている。加工用ローラ１５，１６，１７の環状溝１５
ａ，１６ａ，１７ａには、１本のワイヤ１８が連続的に
巻回されている。

【００１１】前記基台１１上にはワイヤ１８を繰り出す
ための繰出しリール３１と、ワイヤ１８を巻き取るため
の巻取りリール３２とが設けられている。前記基台１１
上には各リール３１，３２に隣接して図示しないトラバ
ース機構が装設され、繰出しリール３１からのワイヤ１
８の繰出し、及び巻取りリール３２へのワイヤ１８の巻
取りを、上下にトラバースしながら案内する。そして、
図示しないリール回転モータにて、両リール３１，３２
が回転されることにより、繰出しリール３１から切断機
構１３へワイヤ１８が繰り出されるとともに、加工後の
ワイヤ１８が巻取りリール３２に巻き取られる。

【００１２】前記各リール機構３１，３２と切断機構１
３との間には、張力付与機構３３が配設されている。張
力付与機構３３にはワイヤ１８に張力を付与するトルク
モータ３４が装着されている。トルクモータ３４のモー
タ軸３４ａにはその軸線を中心に回動可能なダンサアー
ム３５が取り付けられている。ダンサアーム３５の先端
にはダンサローラ３６が回転可能に支持され、そのダン
サローラ３６には複数のガイドローラ３７を介してワイ
ヤ１８が掛装されている。そして、張力付与機構３３に
より、加工用ローラ１５，１６，１７間のワイヤ１８に
所定の張力が付与されるようになっている。

【００１３】前記支持フレーム１４の前部には複数のガ
イドローラ２０よりなるワイヤガイド機構１９が装設さ
れている。そして、図示しないワイヤ走行用モータに
て、加工用ローラ１５，１６，１７が回転されることに
より、ワイヤ１８がワイヤガイド機構１９を介して加工
用ローラ１５，１６，１７上に給送されて走行される。

【００１４】前記切断機構１３の上方に対向配置される
ように、支持フレーム１４上にはスラリ供給機構２１が
配設され、このスラリ供給機構２１から加工用ローラ１
５，１６，１７間のワイヤ１８上に、遊離砥粒を含むス
ラリが供給される。スラリ供給機構２１の上方にはワー
ク支持機構２２が昇降可能に配設され、その下部には硬
脆材料よりなるインゴット２３が、その結晶方位をワイ
ヤ走行方向に対して所定の角度をなすように調整した状
態でセットされる。

【００１５】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１８が切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１
７間で走行されながら、ワーク支持機構２２が図示しな
い昇降用モータにより切断機構１３に向かって下降され
る。このとき、スラリ供給機構２１からワイヤ１８上へ
スラリが供給されるとともに、そのワイヤ１８に対しイ
ンゴット２３が押し付け接触され、ラッピング作用によ
ってインゴット２３がウエハ状に切断加工される。

【００１６】図３及び図４に示すように、前記複数の加
工用ローラ１５，１６，１７の内、１つの加工用ローラ
１７の両端部にはワイヤ張力変更手段としてのワイヤ張
力変更機構２４が対向配置されている。加工用ローラ１
７は両端部において支持フレーム１４に対し、一対の軸
受２５を介して回転可能及び上下動可能に支持されてい
る。各軸受２５の上方に近接対向するように、支持フレ
ーム１４の外面には対向板２６が突設されている。各軸
受２５と対向板２６との間には楔部材２７が出入可能に
配設されている。各楔部材２７に対応して支持フレーム
１４の両側外面にはシリンダ２８が装着され、それらの
ピストンロッド２９が楔部材２７に連結されている。

【００１７】そして、図５に実線で示すように、インゴ
ット２３の外周面の一部がワイヤ１８に接触して、イン
ゴット２３の切断が開始される際に、両シリンダ２８の
突出動作により、楔部材２７が各軸受２５と対向板２６
との間に挿入移動される。これにより、加工用ローラ１
７の軸線が下方に移動されて、ワイヤ１８の張力が通常
切断時の張力よりも高くなるように変更設定される。

【００１８】その後、図５に鎖線で示すように、ワイヤ
１８がインゴット２３の外周面の全長に亘って接触して
切り込みを開始したとき、シリンダ２８の没入動作によ
り、楔部材２７が各軸受２５と対向板２６との間から徐
々に退出移動される。これにより、加工用ローラ１７の
軸線が上方に移動されて、ワイヤ１８の張力が徐々に通
常切断時の張力に低下される。

【００１９】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。・ この実施形態において
は、ワイヤ１８によりインゴット２３を切断する際に、
その切断開始時のワイヤ１８の張力を、ワイヤ張力変更
機構２４により通常切断時の張力よりも高くなるように
変更設定している。このため、インゴット２３の結晶方
位がワイヤ１８の走行方向に対して所定の角度をなすよ
うに、インゴット２３の軸線が加工用ローラの軸線に対
して傾斜調整された状態にあっても、インゴット２３の
一部の外周面がワイヤ１８に順に接触されて切断が開始
される際に、ワイヤ１８に張力変動が発生するのを抑制
することができる。よって、インゴット２３の切断開始
時においてプロファイル精度が低下したり、加工用ロー
ラ１５〜１７からワイヤ１８が外れたりするおそれを防
止することができる。

【００２０】・ この実施形態においては、ワイヤ１８
を巻回した複数の加工用ローラ１５〜１７の内で、少な
くとも１つの加工用ローラ１７の軸線を移動させること
により、加工用ローラ１５〜１７の軸線方向に亘るワイ
ヤ１８の張力を迅速に変更するようになっている。この
ため、ワイヤ張力変更機構２４の簡単な構成により、イ
ンゴット２３の切断開始時におけるワイヤ１８の張力を
適切に変更設定することができて、ワイヤ１８の張力変
動を確実に抑制することができる。

【００２１】・ この実施形態においては、ワイヤ１８
がインゴット２３の外周面の全長に亘って切り込みを開
始した後、ワイヤ１８の張力を徐々に通常切断時の張力
に低下させるようになっている。このため、インゴット
２３の切断加工中を通じて、ワイヤ１８が高い張力状態
に維持されることはなく、各加工用ローラ１５〜１７及
びガイドローラ２０に大きな摩耗が生じるおそれを防止
することができる。

【００２２】なお、この実施形態は、次のように変更し
て具体化することも可能である。・ ワイヤ張力変更機
構２４において、複数の加工用ローラ１５〜１７の軸線
を移動させることにより、ワイヤ１８の張力を変更する
ように構成すること。

【００２３】・ ワイヤ張力変更機構２４として、加工
用ローラ１５〜１７間に巻回されたワイヤ１８にテンシ
ョンローラを接離可能に対向配置させ、インゴット２３
の切断開始時に、このテンションローラの軸線を移動さ
せてワイヤ１８に接触させることにより、ワイヤ１８の
張力を高めるように構成すること。

【００２４】・ ワイヤ張力変更手段として、例えばト
ルク制御式ダンサローラ３６を用いてプログラム信号に
よりダンサローラ３６の回動をトルク制御することによ
ってワイヤ１８の張力を変更すること。

【００２５】・ ダンサローラ３６を用いない場合に
は、繰出し側及び巻取り側リール３１，３２の回転をプ
ログラム信号によりトルク制御することによってワイヤ
１８の張力を変更すること。

【００２６】次に、前記実施形態から把握できる請求項
以外の技術的思想について、それらの効果とともに記載
する。・ワイヤ張力変更手段は、ワイヤを巻回した加工
用ローラの軸線を移動させるものである請求項４に記載
のワイヤソー。この構成によれば。加工用ローラの軸線
方向に亘るワイヤの張力を迅速に変更することができ
る。

【００２７】・ワイヤ張力変更手段は、ダンサローラ或
いはワイヤリールをプログラム信号によりトルク制御す
ることによって、ワイヤの張力を変更するものである請
求項４に記載のワイヤソー。この構成によれば、特別な
機構を設けることなく、加工に応じてワイヤの張力を的
確に変更することができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１または請求
項４に記載の発明によれば、インゴットの切断開始時に
ワイヤに張力変動が発生するのを抑制することができ、
その結果、インゴットのプロファイル精度が低下した
り、加工用ローラからワイヤが外れたりするおそれを防
止することができる。

【００２９】請求項２に記載の発明によれば、簡単な構
成によって、インゴットの切断開始時におけるワイヤの
張力を適切に変更設定することができて、ワイヤの張力
変動を確実に抑制することができる。

【００３０】請求項３に記載の発明によれば、インゴッ
トの切断加工中を通じて、ワイヤが高い張力状態に維持
されることはなく、各加工用ローラ及びガイドローラに
大きな摩耗が生じるおそれを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態を示すワイヤソーの要
部側断面図。

【図２】 ワイヤソーの切断機構を示す斜視図。

【図３】 ワイヤ張力変更機構を示す要部側断面図。

【図４】 図３の４−４線における部分断面図。

【図５】 ワイヤによるインゴットの切断開始時の動作
を示す説明図。

【符号の説明】

１３…切断機構、１５，１６，１７…加工用ローラ、１
８…ワイヤ、２２…ワーク支持機構、２３…インゴッ
ト、２４…ワイヤ張力変更機構（ワイヤ張力変更手
段）、２５…軸受、２６…対向板、２７…楔部材、２８
…シリンダ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤによりインゴットを切断する際
   に、その切断開始時のワイヤの張力を通常切断時の張力
   よりも高く設定するようにしたワイヤソーによるインゴ
   ットの加工方法。
2. 【請求項２】 ワイヤを巻回した複数の加工用ローラの
   内で、少なくとも１つの加工用ローラの軸線を移動させ
   ることにより、ワイヤの張力を変更する請求項１に記載
   のワイヤソーによるインゴットの加工方法。
3. 【請求項３】 ワイヤがインゴットの外周面の全長に亘
   って切り込みを開始した後、ワイヤの張力を通常切断時
   の張力に低下させる請求項１または請求項２に記載のワ
   イヤソーによるインゴットの加工方法。
4. 【請求項４】 ワイヤによりインゴットを切断する際
   に、その切断開始時のワイヤの張力を通常切断時の張力
   よりも高く設定するワイヤ張力変更手段を設けたワイヤ
   ソー。