JP2000288900A - ワイヤソーの加工液供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被加工物を精度良く加工するとともに加工液の
消費量を減少させる。 【解決手段】ワイヤ１４が往復走行するワイヤソー１０
の加工液供給装置において、切断加工中のインゴット３
２に対してワイヤ供給側の加工液ノズルと、ワイヤ排出
側の加工液ノズルとに対して独立して加工液５２の供給
と停止を切り替える加工液切替手段８２Ａ、８２Ｂを設
けて制御したので、加工液５２を無駄に消費することな
く精度良く切断加工を行うことができる。また、加工液
ノズル４２Ａ、４２Ｂに洗浄液６２を供給するための供
給手段と、ワイヤ供給側の加工液ノズルとワイヤ排出側
の加工液ノズルとに対して独立して洗浄液の供給と停止
を切り替える洗浄液切替手段８３Ａ、８３Ｂとを備えて
制御したので、高価な加工液を用いずにワイヤの洗浄を
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の加工液
供給装置に係り、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時に用いる加工液の供給を制御
するための、ワイヤソーの加工液供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤソーは、一対のワイヤリール間の
ワイヤを複数のグルーブローラに巻き掛けてワイヤ列を
形成し、ワイヤを高速で往復走行させるとともに前記ワ
イヤ列に向けて加工液を噴射しながら前記ワイヤ列に被
加工物を押し付けて、被加工物を一度に多数枚のウェー
ハに切断する装置である。

【０００３】加工液の供給方法は、切断加工中の前記被
加工物に対して往復走行する前記ワイヤ列のワイヤ供給
側と、ワイヤ排出側とに配置された２組の加工液ノズル
から常に加工液を噴射しながら切断加工を行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の加
工液供給方法では、切断に寄与しないワイヤ排出側に配
置された加工液ノズルからも加工液を噴射しているの
で、加工液を無駄に消費していた。特に循環使用せずに
使い捨てる加工液を用いて切断加工をする際には、加工
液の無駄な消費により切断加工費の高騰の要因になって
いた。

【０００５】また、特に切断に用いる砥粒がワイヤに固
着されている固定砥粒式ワイヤソーの場合には、切断加
工後直後のワイヤの砥粒間が切断粉で目詰まりしてお
り、該切断加工直後のワイヤは切断能力が劣っているの
で、洗浄液の代わりに加工液を噴射してワイヤの洗浄を
行って次の切断に使用していた。本発明はこのような事
情に鑑みてなされたもので、加工液を無駄に消費するこ
となく精度良く切断加工を行うことができるワイヤソー
の加工液供給装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【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、ワイヤを複数個のグルーブローラに巻き掛
けてワイヤ列を形成し、前記ワイヤを往復走行させると
ともに加工液を加工液ノズルから前記ワイヤ列に噴出し
ながら、被加工物を前記ワイヤ列に押しつけることによ
り多数のウェーハに切断するワイヤソーの加工液供給装
置において、前記加工液ノズルは、切断加工中の前記被
加工物に対して、往復走行する前記ワイヤ列のワイヤ供
給側とワイヤ排出側とに配置されるとともに、ワイヤ供
給側に配置された一方の加工液ノズルから前記加工液を
噴射し、ワイヤ排出側の他方の加工液ノズルからは加工
液を噴射しないように制御されていることを特徴として
いる。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、ワイヤソ
ーの加工液供給装置において、切断加工中の前記被加工
物に対してワイヤ供給側の前記加工液ノズルと、ワイヤ
排出側の前記加工液ノズルとに対して独立して前記加工
液の供給と停止を切り替える加工液切替手段を設けて制
御したので、加工液を無駄に消費することなく精度良く
切断加工を行うことができる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、加工液ノ
ズルに洗浄液を供給するための供給手段と、ワイヤ供給
側の前記加工液ノズルとワイヤ排出側の前記加工液ノズ
ルとに対して独立して前記洗浄液の供給と停止を切り替
える洗浄液切替手段とを備え、往復走行する前記ワイヤ
列のワイヤ排出側に配置された前記加工液ノズルから前
記洗浄液を噴射するようにしたので、高価な加工液を用
いずに切断加工直後のワイヤの洗浄を行うことができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーの加工液供給方法の実施の形態について詳
説する。図１は、本発明に係る加工液供給方法を適用し
たワイヤソーの全体構成を示す斜視図である。

【００１０】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本のグルーブロー
ラ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに巻き掛けられ、平行なワイ
ヤ列２０を形成する。ワイヤ列２０を形成したワイヤ１
４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する。また、
ダンサローラ２４は、所定重量のウェイト（図示せず）
が架設されていて、走行するワイヤ１４にこのウェイト
で一定の張力を付与する。ワイヤ洗浄装置２６は、走行
するワイヤ１４に洗浄液を噴射してワイヤ１４に付着し
た加工液５２をワイヤ１４から除去するので、洗浄され
たワイヤ１４が複数のガイドローラ１６、１６…とダン
サローラ２４とを経由してワイヤリール１２に巻き取ら
れる。

【００１２】前記一対のワイヤリール１２及びグルーブ
ローラ１８Ｃには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、これらモータを駆
動することにより、一対のワイヤリール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。ワークフィードテーブル２８
には保持部３０が備えられており、インゴット３２は、
この保持部３０の下部に結晶方位合わせして保持され
る。

【００１３】ワイヤソー１０の下部には、加工液タンク
３４が設置され、内部に加工液５２が貯留されている。
加工液タンク３４内の加工液５２は、ポンプ５０（図２
参照）で汲み上げらて、ワイヤ列２０の上方に設置した
加工液ノズル４２Ａ、４２Ｂに供給され、該加工液ノズ
ル４２Ａ、４２Ｂからワイヤ列２０に噴射される。ま
た、ワイヤ列２０の下方には、オイルパン３６が設置さ
れており、前記ワイヤ列２０に噴射した加工液５２を回
収して前記加工液タンク３４に送液する。

【００１４】インゴット３２を切断した際には、切断加
工による加工熱が発生し、加工液５２の温度は上昇す
る。そのためワイヤソー１０には加工液５２の熱交換器
３８が設置されていて、加工液５２の温度を安定させて
いる。前記加工液タンク３４内の加工液５２は、この熱
交換器３８に循環供給されて熱交換される。上記の如く
構成されたワイヤソー１０は、図示しないモータを駆動
してワイヤリール１２及びグルーブローラ１８Ｃを高速
回転させ、ワイヤ１４を高速で往復走行させる。そし
て、ワイヤ１４の走行が安定したところで、走行するワ
イヤ列２０に加工液ノズル４２Ａ、４２Ｂ（図２参照）
のノズル４４から加工液５２を噴射しながら、ワークフ
ィードテーブル２８を下降させてワイヤ列２０にインゴ
ット３２を押し付ける。このとき、加工液５２は走行す
るワイヤ１４に十分に付着し、インゴット３２は、この
加工液中に含有されている砥粒のラッピング作用で多数
枚のウェーハに切断される。

【００１５】前記加工液には、目的に応じてスラリやク
ーラントと呼ばれる種類がある。スラリは前述の説明の
とおり遊離砥粒ワイヤソーに用いられる加工液で、遊離
砥粒を含む加工液である。クーラントは固定砥粒ワイヤ
ソーに用いられる加工液であり、潤滑性や浸透性を向上
させる目的で水に添加剤を数％加えた冷却効果の高い切
削水のことである。

【００１６】図２は、本発明に係る加工液供給装置を採
用した加工液ノズルの実施の形態を示す斜視図である。
同図に示すように、ワイヤ列２０の上方には、一対の加
工液ノズル４２Ａ、４２Ｂが設置されている。一対の加
工液ノズル４２Ａ、４２Ｂはそれぞれ、グルーブローラ
１８Ａ、１８Ｂの近傍で且つグルーブローラ１８Ａ、１
８Ｂと同軸方向に設置される。加工液ノズル４２Ａ、４
２Ｂは、ポンプ５０から接続されているチューブ５４を
介して加工液タンク３４に連結され、前記ポンプ５０を
駆動することにより加工液タンク３４内の加工液５２が
チューブ５４とエアオペレートボールバルブ等の被加工
物の切断粉や遊離砥粒を含む加工液の断続に適した加工
液切替手段８２Ａ、８２Ｂを介して加工液ノズル４２
Ａ、４２Ｂに供給される。また、前記加工液ノズル４２
Ａ、４２Ｂには、ノズル４４、４４…が形成されてい
て、供給された加工液５２、５２…をワイヤ列２０の幅
全体にわたって噴出する。また、加工液ノズル４２Ａ、
４２Ｂと加工液タンク３４とを連結するチューブ６０の
途中には、加工液５２の流量を調節する流量調節器（図
示せず）が設けられ、加工液ノズル４２Ａ、４２Ｂに供
給される加工液５２の流量が切断加工の目的に適した流
量に対して一定になるように調節される。

【００１７】図２に示す例では、加工液切替手段８２
Ａ、８２Ｂはバルブユニット８４から出力される圧縮空
気の指令に従って加工液５２の流路の開閉を行ってい
る。バルブユニット８４は、制御手段７２から出力され
る電器信号に従って、各出力ポートヘ圧縮空気源８６か
ら得られる圧縮空気を供給するとともに、各ポートから
の使用済みの圧縮空気を大気へ排出する流路の切り替え
を行う。排出される使用済みの圧縮空気は、消音器８８
から大気に開放される。制御装置７２には、入力手段７
３と、表示手段７４が接続されており、入力手段７３か
らの指令により制御の設定を行うとともに、表示手段７
４により制御の状態を表示して作業者に知らせることが
できる。

【００１８】図３は、本発明に係る他の加工液供給方法
を採用した実施の形態を示す斜視図である。図２に示さ
れる実施の形態では加工液５２をワイヤ１４の走行方向
に応じて加工液ノズル４２Ａ、４２Ｂに切り替えて供給
していたが、図３に示す実施の形態では、例えば固定砥
粒式のワイヤソーに用いられる、循環使用せずに使い捨
てる加工液を使用する場合に適したワイヤ１４の洗浄方
法を、加えた構造となっている。

【００１９】図３に示すように本発明によれば、前記加
工液切替手段８２Ａ、８２Ｂと、加工液ノズル４２Ａ、
４２Ｂとの流路の途中に洗浄液切替手段８３Ａ、８３Ｂ
からの流路が接続されている。洗浄液６２は洗浄液タン
ク６４内部に貯留されており、洗浄液ポンプ６６により
圧送されてチューブ６８を通り、エアオペレートボール
バルブ等の洗浄液切替手段８３Ａ、８３Ｂを介して加工
液ノズル４２Ａ、４２Ｂに供給される。加工液ノズル４
２Ａ、４２Ｂと洗浄液タンク６４とを連結するチューブ
６８の途中には、洗浄液６２の流量を調節する流量調節
器（図示せず）が設けられ、加工液ノズル４２Ａ、４２
Ｂに供給される洗浄液６２の流量が洗浄の目的に適した
高流量、高圧になるように調節される。

【００２０】図３に示した例では、洗浄液タンク６４を
設けた例で説明したが、該洗浄液に市水を用いる場合
は、特に前記洗浄液タンク６４を設ける必要はない。次
に図４を用いて、本発明に係るワイヤソーの加工液供給
方法の実施の形態について説明する。図４（Ａ）は、往
復走行するワイヤ列２０の走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）
と、加工の時間Ｔ（ｍｉｎ）との関係を示している。時
間Ｔの経過にしたがってワイヤの走行速度Ｖが台形形状
の速度カーブを描いて制御されている様子が示されてい
る。図４に示す速度カーブは台形形状の制御をしている
が、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｓ字状、
その他の速度制御方法を用いても本発明の目的は達成さ
れる。図４（Ａ）によれば、時刻Ｔ０で加工を起動した
後の時刻Ｔ１でワイヤ列２０がＡ方向に加速を始め、Ｖ
ｍａｘに達した後一定速度で一定時間走行し、その後減
速を開始して時刻Ｔ３でワイヤ列２０は停止している。
その後ワイヤ列２０はＢ方向に加速を始め、−Ｖｍａｘ
に達した後一定速度で一定時間走行し、その後減速を開
始して時刻Ｔ６で再び停止する。その後再びＡ方向に加
速を始め、以降前記動作を繰り返し行うことによってワ
イヤ列２０は往復走行を繰り返す。

【００２１】図４（Ｂ）は、加工の時間Ｔに対する加工
液ノズル４２Ａに於ける加工液の供給状況を示している
タイムチャートである。図４（Ｂ）によれば、時刻Ｔ０
で加工を起動するとともに加工液ノズル４２Ａに対して
加工液５２の供給を開始し、ワイヤ列２０の走行方向が
Ａ方向からＢ方向に変化した時刻Ｔ３以降の時刻Ｔ４で
加工液５２の供給を停止する。次にワイヤ列２０の走行
方向がＢ方向からＡ方向に変化する時刻Ｔ６以前の時刻
Ｔ５で、再び加工液５２を供給する。以降前記動作を繰
り返すことによってワイヤ列がＡ方向に走行していると
きは必ず加工液ノズル４２Ａから加工液５２がワイヤ列
２０に噴射される。

【００２２】図４（Ｃ）は、加工の時間Ｔに対する加工
液ノズル４２Ｂに於ける加工液の供給状況を示している
タイムチャートである。図４（Ｃ）によれば、時刻Ｔ０
で加工を起動し、ワイヤ列２０の走行方向がＡ方向から
Ｂ方向に変化する時刻Ｔ３以前の時刻Ｔ２で、加工液５
２を供給する。次に、ワイヤ列２０の走行方向がＢ方向
からＡ方向に変化する時刻Ｔ６以降の時刻Ｔ７で、加工
液５２の供給を停止する。以降前記動作を繰り返すこと
によってワイヤ列２０がＢ方向に走行しているときは必
ず加工液ノズル４２Ｂから加工液５２がワイヤ列２０に
供給される。

【００２３】上述のとおり加工液５２の供給と停止を制
御することにより、被加工物であるインゴット３２に対
して、常にワイヤ列２０が供給される側の加工液ノズル
から加工液５２が噴射されるので、加工条件は従来通り
維持されるとともに、ワイヤ列２０が排出される側の加
工液ノズルからは加工液５２が供給されないので、切断
加工に不必要な加工液５２を消費せずに済む。したがっ
て加工液の消費量を減らすことができる。特に加工液５
２を循環使用せずに使い捨てる切断加工を行う場合には
大幅な加工コストの低減を図ることができる。

【００２４】次に、本発明に係る他の実施の形態につい
て図３を用いて説明する。図３に示すワイヤソーの加工
液供給装置は、循環使用せずに使い捨てる加工液を用い
る場合の実施の形態で、図２に示したワイヤソーの加工
液供給装置の機能に加えて、被加工物であるインゴット
３２に対してワイヤ列２０が排出される側の加工液ノズ
ルから洗浄液６２が噴射されて、加工液や被加工物の切
断粉を洗浄するように構成してある。

【００２５】図４（Ｄ）は、加工の時間Ｔに対する加工
液ノズル４２Ａに於ける洗浄液の供給状況を示している
タイムチャートである。図４（Ｄ）によれば、時刻Ｔ０
で加工を起動し、ワイヤ列２０の走行方向がＡ方向から
Ｂ方向に変化する時刻Ｔ３以降の時刻Ｔ４で、洗浄液６
２を供給する。次に、ワイヤ列２０の走行方向がＢ方向
からＡ方向に変化する時刻Ｔ６以前の時刻Ｔ５で、洗浄
液６２の供給を停止する。以降前記動作を繰り返すこと
によってワイヤ列２０がＢ方向に走行していて時刻Ｔ４
から時刻Ｔ５の間の時間は加工液ノズル４２Ａから洗浄
液６２がワイヤ列２０に噴射されて、加工液や被加工物
の切断粉をワイヤ１４から除去する。

【００２６】図４（Ｅ）は、加工の時間Ｔに対する加工
液ノズル４２Ｂに於ける洗浄液の供給状況を示している
タイムチャートである。図４（Ｅ）によれば、時刻Ｔ０
で加工を起動するとともに加工液ノズル４２Ｂは洗浄液
６２の供給を開始し、ワイヤ列２０の走行方向がＡ方向
からＢ方向に変化する時刻Ｔ３以前の時刻Ｔ２で洗浄液
６２の供給を停止する。次にワイヤ列２０の走行方向が
Ｂ方向からＡ方向に変化する時刻Ｔ６以降の時刻Ｔ７
で、再び洗浄液６２を供給する。以降前記動作を繰り返
すことによってワイヤ列２０がＡ方向に走行していて時
刻Ｔ０から時刻Ｔ２の間の時間は加工液ノズル４２Ｂか
ら洗浄液６２がワイヤ列２０に供給されて、加工液や被
加工物の切断粉をワイヤ１４から除去する。

【００２７】上述のとおり洗浄液６２の供給と停止を制
御することにより、被加工物であるインゴット３２に対
して、ワイヤ列２０が排出される側の加工液ノズルから
洗浄液６２が供給されるので、加工液５２と比較して安
価な洗浄液６２を用いてワイヤ１４、１４…が洗浄され
るので、切断能力が悪化せずに切断加工のコストの低減
を図ることができる。

【００２８】上記の例では、加工液及び洗浄液の供給量
は一定として、供給のＯＮ−ＯＦＦ制御を行った例で説
明したが、例えば切断長のような加工の条件に応じて洗
浄液の供給量を変化させる制御を行っても本発明の目的
は達成される。また、噴射した加工液と洗浄液を独立し
て個々に回収するために、オイルパンを各々の加工液ノ
ズルに対して独立して設けて、切り替えて回収してもよ
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
イヤが往復走行するワイヤソーの加工液供給装置におい
て、切断加工中の被加工物に対してワイヤ供給側の加工
液ノズルと、ワイヤ排出側の加工液ノズルとに対して独
立して加工液の供給と停止を切り替える加工液切替手段
を設けたので、加工液を無駄に消費することなく精度良
く切断加工を行うことができる。

【００３０】また、他の発明の形態によれば、加工液ノ
ズルに洗浄液を供給するための供給手段と、ワイヤ供給
側の加工液ノズルとワイヤ排出側の加工液ノズルとに対
して独立して洗浄液の供給と停止を切り替える洗浄液切
替手段とを備えたので、高価な加工液を用いずにワイヤ
の洗浄を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加工液供給方法を適用したワイヤ
ソーの全体構成を示す斜視図

【図２】本発明に係る加工液供給方法を適用した加工液
切替手段の構成を示す斜視図

【図３】本発明に係る加工液供給方法を適用した加工液
と洗浄液の供給手段の構成を示す斜視図

【図４】（Ａ）はワイヤの走行速度と加工の時間の関係
を示す図 （Ｂ）は加工液ノズルＡに於ける加工液の供給と停止を
示すタイムチャート （Ｃ）は加工液ノズルＢに於ける加工液の供給と停止を
示すタイムチャート （Ｄ）は加工液ノズルＡに於ける洗浄液の供給と停止を
示すタイムチャート （Ｅ）は加工液ノズルＢに於ける洗浄液の供給と停止を
示すタイムチャート

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １４…ワイヤ １８Ａ〜１８Ｃ…グルーブローラ ２０…ワイヤ列 ３２…インゴット ４２…加工液ノズル ４４…ノズル ５０…ポンプ ５２…加工液 ６２…洗浄液 ６６…洗浄液ポンプ ８２Ａ、８２Ｂ…加工液切替手段 ８３Ａ、８３Ｂ…洗浄液切替手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C047 FF09 FF17 FF19 GG00 3C058 AA05 AA14 AB04 AC01 AC04 CA01 CA04 CA05 CA06 CB01 CB05 DA03

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤを複数個のグルーブローラに巻き
   掛けてワイヤ列を形成し、前記ワイヤを往復走行させる
   とともに加工液を加工液ノズルから前記ワイヤ列に噴出
   しながら、被加工物を前記ワイヤ列に押しつけることに
   より多数のウェーハに切断するワイヤソーの加工液供給
   装置において、 前記加工液ノズルは、切断加工中の前記被加工物に対し
   て、往復走行する前記ワイヤ列のワイヤ供給側とワイヤ
   排出側とに配置されるとともに、ワイヤ供給側に配置さ
   れた一方の加工液ノズルから前記加工液を噴射し、ワイ
   ヤ排出側の他方の加工液ノズルからは加工液を噴射しな
   いように制御されていることを特徴とするワイヤソーの
   加工供給装置。
2. 【請求項２】 前記一方側及び他方側の加工液ノズルに
   洗浄液を供給するための供給手段と、 前記一方側及び他方側の加工液ノズルに対し、前記洗浄
   液の供給と停止を切り替える洗浄液切替手段と、 前記洗浄液切替手段を制御するための制御手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１のワイヤソーの加工
   液供給装置。