JP2003127058A

JP2003127058A - ワイヤソー

Info

Publication number: JP2003127058A
Application number: JP2001325198A
Authority: JP
Inventors: Kimihiko Kajimoto; 公彦梶本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】均質でないワークを高速かつ高精度で加工しつ
つ、ワイヤの断線を防止する。【解決手段】ワイヤ１３の撓み量Ｌａが１０ｍｍを一旦
超えると、撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下となるまで、各昇
降テーブル２１の移動速度を下降させたり、ワイヤ１３
の走行速度を上昇させたり、更に各スラリノズル３１か
らのスラリの吐出量を増大させ、これによりワイヤ１３
の負荷を低減して、ワイヤ１３の断線を防止している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用多結晶
シリコン、半導体材料、磁性体材料、セラミック等の脆
性材料をワイヤにより切断するワイヤソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のワイヤソーは、複数のローラ間
にワイヤを架け渡して巻き付け、ワイヤにテンションを
与えて、ワイヤを走行させつつ、砥粒を含むスラリをワ
イヤに供給し、ワークを移動させてワイヤに押し付け切
断するというものである。更に、例えば太陽電池用多結
晶シリコンを複数枚のウェハに切断する場合は、各ロー
ラ間にワイヤを多数回往復させて架け渡し、各ローラ間
で多数のワイヤ部分を一定の間隙で並進させ、太陽電池
用多結晶シリコンを各ワイヤ部分に押し付け切断し、こ
れにより複数枚のウェハを形成する。

【０００３】この様なワイヤソーにおいては、ワイヤに
過度の負荷がかかると、ワイヤが断線してしまい、ワー
クは勿論のこと、ワイヤソーそのものにもダメージを与
えてしまう。このため、例えば特開平１０−８６１４１
号公報に記載のワイヤソーでは、ワイヤの走行方向の反
転時に、ワイヤに対するワークの押し付け力を低減した
り、ワークの切断長が長くなる程、ワイヤーの走行速度
を遅くし、これによりワイヤの断線を防止していた。

【０００４】

【発明を解決しようとする課題】しかしながら、ワーク
そのものが均質でない場合は、ワイヤの走行方向の反転
時に、ワークの押し付け力を低減したり、ワークの切断
長が長くなる程、ワイヤの走行速度を遅くしも、ワイヤ
の断線を十分に防止することはできない。また、ワイヤ
走行速度を遅くすると、当然のことながら、全体の切断
時間が長くなる。

【０００５】例えば、太陽電池用多結晶シリコンは、欠
陥や異物の混入、あるいは結晶粒の方向や大きさによ
り、均質でない部分を含む。また、複数の単結晶シリコ
ンブロックを貼り付けたものでは、その継ぎ目部分で他
の部分とは硬度が異なる。このため、その様な均質でな
いワークを切断するその時々で、ワイヤに作用する負荷
が様々に変化する。従って、従来の様にワイヤの走行方
向の反転時やワークの切断長のみに着目して、ワイヤの
負荷を低減するという単純な制御では、ワイヤの断線を
十分に防止することができず、加工時間が長くなるだけ
であった。また、均質でないワークを高精度で加工する
ことができなかった。

【０００６】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
みてなされたものであり、均質でないワークを高速かつ
高精度で加工しつつ、ワイヤの断線を防止することが可
能なワイヤソーを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数のローラ間にワイヤを架け渡して巻
き付け、ワイヤにテンションを与えて、ワイヤを走行さ
せつつ、砥粒を含むスラリをワイヤに供給し、ワークを
移動させてワイヤに押し付け切断するワイヤソーにおい
て、ワイヤによるワークの切断遅れを検出する検出手段
と、この検出手段による検出結果に応じて、ワイヤに作
用する負荷を制御する制御手段とを備えている。

【０００８】ワイヤによるワークの切断遅れが大きくな
る程、ワイヤの負荷が大きくなり、この負荷が過大にな
ったときに、ワイヤの断線が発生する。このため、ワイ
ヤによるワークの切断遅れに応じて、ワイヤに作用する
負荷を制御することにより、ワイヤの負荷が過大になる
ことを阻止することができ、ワイヤの断線を防止するこ
とができる。

【０００９】また、本発明においては、制御手段は、ワ
イヤの走行速度、スラリの供給量、及びワークの移動速
度のうちの少なくとも１つを調節することにより、ワイ
ヤに作用する負荷を制御している。

【００１０】ワイヤの負荷を制御するには、ワイヤの走
行速度、スラリの供給量、及びワークの移動速度のうち
の少なくとも１つを調節すれば良く、これらを組み合わ
せて調整するのが好ましい。

【００１１】更に、本発明においては、複数のワークを
移動させてワイヤに押し付け切断しており、検出手段
は、各ワークの切断遅れのうちの最大の切断遅れを少な
くとも検出し、制御手段は、検出手段により検出された
最大の切断遅れに応じて、ワイヤに作用する負荷を制御
している。

【００１２】複数のワークを移動させてワイヤに押し付
け切断する場合は、最大の切断遅れを生じたワークの部
位で、ワイヤの負荷が最大となる。このため、最大の切
断遅れに応じて、ワイヤに作用する負荷を制御すれば、
ワイヤの断線を確実に防止することができる。

【００１３】また、本発明においては、検出手段は、ワ
イヤの撓み量をワークの切断遅れとして検出している。

【００１４】ワークを移動させてワイヤに押し付け切断
しているので、ワイヤの撓み量をワークの切断遅れとし
て検出することができる。

【００１５】更に、本発明においては、検出手段は、ワ
イヤの撓み方向に配置され、一定の撓み量だけ撓んだワ
イヤに接触する接触部材を含んでいる。

【００１６】この接触部材がワイヤに接触したことを検
出することにより、ワイヤが一定の撓み量だけ撓んだこ
と、つまりワークの切断遅れが大きくなったことを検出
することができる。

【００１７】また、本発明においては、検出手段は、ワ
イヤの撓み方向に配置され、ワイヤとの間の静電容量を
検出するセンサを含んでいる。

【００１８】センサとワイヤ間の静電容量は、ワイヤが
撓んでセンサに接近する程に大きくなる。このため、こ
の静電容量を検出することにより、ワイヤが一定の撓み
量だけ撓んだこと、つまりワークの切断遅れが大きくな
ったことを検出することができる。

【００１９】更に、本発明においては、スラリをワイヤ
に常時供給する常時供給手段、及びスラリをワイヤに随
時供給する随時供給手段を備えており、制御手段は、随
時供給手段を駆動制御することにより、スラリの供給量
を調節している。

【００２０】ここでは、常時供給手段によりスラリをワ
イヤに常時供給する。そして、ワイヤの負荷を制御する
ときには、随時供給手段によりスラリをワイヤに供給し
て、スラリの供給量を調節する。

【００２１】また、本発明においては、スラリをワイヤ
の各箇所に供給するそれぞれの供給手段を備えており、
制御手段は、各供給手段を駆動制御することにより、ワ
イヤの各箇所に対するスラリのそれぞれの供給量を調節
している。

【００２２】ここでは、各供給手段によりスラリをワイ
ヤの各箇所に常時供給しつつ、ワイヤの負荷を制御する
ときには、該各供給手段によるスラリのそれぞれの供給
量を調節している。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明のワイヤソーの一実施形態
を概略的に示す図である。本実施形態のワイヤソーで
は、４本のワイヤガイドローラ１１ａ，１１ｂ，１１
ｃ，１１ｄをフレーム１２の側壁に配置し、各ワイヤガ
イドローラ１１ａ〜１１ｄをそれぞれのベアリング軸受
け（図示せず）により回動自在に軸支している。各ワイ
ヤガイドローラ１１ａ〜１１ｄの外周には、８００本の
環状溝を０．５ｍｍピッチで形成している。これらの環
状溝は、Ｖ字型の断面形状であって、深さ０．２ｍｍの
ものである。

【００２５】ワイヤ１３は、その直径が０．１ｍｍ〜
０．３ｍｍ程度の鋼線やピアノ線等である。例えば、ワ
イヤ１３として、引っ張り強度が３５００Ｎ／ｍｍ²で
あって、直径が０．１６ｍｍのピアノ線を用いる。ワイ
ヤ１３は、各ワイヤガイドローラ１１ａ〜１１ｄに８０
０回だけ巻き付けられ、各ワイヤガイドローラ１１ａ〜
１１ｄの各環状溝に入り込む。これにより、各ワイヤガ
イドローラ１１ａ，１１ｂ間には、ワイヤ１３の８００
本の部分（以下ワイヤ部分と称す）が０．５ｍｍピッチ
で平行に架け渡され、同様に各ワイヤガイドローラ１１
ｃ，１１ｄ間にも、８００本のワイヤ部分が０．５ｍｍ
ピッチで平行に架け渡される。

【００２６】また、ワイヤ１３は、新線ボビン１４に予
め巻き付けられたものであり、この新線ボビン１４から
送り出され、トラバーサ１５を通じてテンションコント
ローラ１６に至り、このテンションコントローラ１６に
より例えば２５Ｎ程度の一定のテンションを与えられて
から、各ワイヤガイドローラ１１ａ〜１１ｄに巻き付け
られる。更に、ワイヤ１３は、各ワイヤガイドローラ１
１ａ〜１１ｄからテンションローラ１７へと導かれ、こ
のテンションコントローラ１７により２５Ｎ程度の一定
のテンションを与えられ、トラバーサ１８を通じて巻き
取りボビン１９に至り、この巻き取りボビン１９により
巻き取られる。

【００２７】各ワイヤガイドローラ１１ａ〜１１ｄは、
それぞれのモータ（図示せず）により一定の回転速度で
一方向に回転される。同時に、新線ボビン１４及び巻き
取りボビン１９も、それぞれのモータ（図示せず）によ
り回転制御される。これにより、ワイヤ１３は、新線ボ
ビン１４から送り出され、各ワイヤガイドローラ１１ａ
〜１１ｄ間で７ｍ／ｓ〜１２ｍ／ｓ程度の速度で走行
し、巻き取りボビン１９に巻き取られる。例えば、ワイ
ヤ１３を８ｍ／ｓの速度で走行させる。

【００２８】また、各昇降テーブル２１をフレーム１２
の側壁に設けている。各昇降テーブル２１には、太陽電
池用の多結晶シリコンブロック２２を４本ずつ搭載して
いる。各多結晶シリコンブロック２２は、１５５ｍｍ×
１５５ｍｍの矩形断面と、２００ｍｍの長さを有する正
四角柱である。２つの多結晶シリコンブロック２２を１
組とし、これらの多結晶シリコンブロック２２を長さ方
向で連結して、その長さを４００ｍｍとし、これらの多
結晶シリコンブロック２２をガラスやカーボンからなる
保持板２３に接着する。更に、この保持板２３を固定板
２４に取り付け、この固定板２４を昇降テーブル２１に
固定する。

【００２９】各昇降テーブル２１は、図示しない駆動機
構により０．０５ｍｍ／ｍｉｎ〜０．６ｍｍ／ｍｉｎの
速度で下方に移動される。例えば、各昇降テーブル２１
を０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で下方へ移動させる。上側
の昇降テーブル２１の移動に伴い、該昇降テーブル２１
に搭載された各多結晶シリコンブロック２２が各ワイヤ
ガイドローラ１１ａ，１１ｂ間の８００本のワイヤ部分
（ワイヤ１３）に押し付けられる。同様に、下側の昇降
テーブル２１の移動に伴い、該昇降テーブル２１に搭載
された各多結晶シリコンブロック２２が各ワイヤガイド
ローラ１１ｃ，１１ｄ間の８００本のワイヤ部分に押し
付けられる。

【００３０】図２は、本実施形態のワイヤソーを部分的
に拡大して示す正面図である。図２に示す様に上側の各
ワイヤガイドローラ１１ａ，１１ｂ間の８００本のワイ
ヤ部分の上方に、３個の供給スラリノズル３１を配置し
ている。各スラリノズル３１は、８００本のワイヤ部分
の全てに対応する吐出口を有しており、スラリポンプ５
５からスラリの経路３４を通じて圧送されてきたスラリ
をカーテン状に吐出し、このカーテン状のスラリを８０
０本のワイヤ部分に供給する。同様に、下側の各ワイヤ
ガイドローラ１１ｃ，１１ｄ間の８００本のワイヤ部分
の上方にも、３個の供給スラリノズル３１を配置し、各
スラリノズル３１の吐出口から８００本のワイヤ部分へ
とカーテン状のスラリを供給する。

【００３１】スラリは、研削油と＃８００の砥粒を１０
０Ｌと１００Ｋｇの割合で混合したものである。１個の
スラリノズル３１の吐出口からは、スラリが１５Ｋｇ／
ｍｉｎの流量で吐出される。従って、合計６個のスラリ
ノズル３１の吐出口から８００本のワイヤ部分へと、ス
ラリが９０Ｋｇ／ｍｉｎの流量で供給される。

【００３２】また、図２に示す様に上側の各ワイヤガイ
ドローラ１１ａ，１１ｂ間の８００本のワイヤ部分の下
方に、撓み量センサ４１及びステージ４２を設けてい
る。この撓み量センサ４１は、ワイヤ部分との間の静電
容量を検出するものである。この静電容量は、ワイヤ部
分による多結晶シリコンブロック２２の切断遅れが大き
くなって、ワイヤ部分の撓み量が大きくなり、撓み量セ
ンサ４１とワイヤ部分間の距離が短くなる程に大きくな
る。ステージ４２は、図３に示す様に８００本のワイヤ
部分の全てを横切る細長いものであり、撓み量センサ４
１を移動可能に支持する。撓み量センサ４１をステージ
４２に沿って１往復させつつ、撓み量センサ４１の位置
を検出すると共に、撓み量センサ４１により静電容量を
検出し、撓み量センサ４１の位置に対する静電容量の変
化特性を求める。そして、この特性に基づいて、各ワイ
ヤ部分の撓み量、つまり各ワイヤ部分による多結晶シリ
コンブロック２２の切断遅れ量を求める。同様に、下側
の各ワイヤガイドローラ１１ｃ，１１ｄ間の８００本の
ワイヤ部分の下方にも、撓み量センサ４１及びステージ
４２を設け、この撓み量センサ４１をステージ４２に沿
って１往復させつつ、撓み量センサ４１の位置を検出す
ると共に、撓み量センサ４１により静電容量を検出し、
撓み量センサ４１の位置に対する静電容量の変化特性を
求め、この特性に基づいて、各ワイヤ部分の撓み量（各
ワイヤ部分による多結晶シリコンブロック２２の切断遅
れ量）を求める。

【００３３】ここで、ワイヤ１３を８ｍ／ｓの速度で走
行させ、各昇降テーブル２１を０．５ｍｍ／ｍｉｎの速
度で下方へ移動させ、各昇降テーブル２１に搭載された
各多結晶シリコンブロック２２を８００本のワイヤ部分
に押し付け、各スラリノズル３１の吐出口から８００本
のワイヤ部分へとカーテン状のスラリを供給すると、各
多結晶シリコンブロック２２が８００本のワイヤ部分に
より０．５ｍｍピッチで切断され、多数のウェハが形成
される。先に述べた様に各多結晶シリコンブロック２２
が１５５ｍｍ×１５５ｍｍの矩形断面と２００ｍｍの長
さを有する正四角柱であって、各昇降テーブル２１が
０．５ｍｍ／ｍｉｎの速度で下方へ移動するため、各多
結晶シリコンブロック２２の切断を遂行するには、約７
時間を要する。

【００３４】図４は、本実施形態のワイヤソーの駆動制
御系を示すブロック図である。図４において、制御部５
１は、ステージ４２上での撓み量センサ４１の１往復に
際し、撓み量センサ４１の位置及び撓み量センサ４１に
より検出された静電容量を入力し、撓み量センサ４１の
位置に対する静電容量の変化特性を求め、この特性に基
づいて、各ワイヤ部分の撓み量を求める。そして、制御
部５１は、各ワイヤ部分の撓み量に応じて、各ワイヤガ
イドローラ１１ａ〜１１ｄのモータ群５２と新線ボビン
１４及び巻き取りボビン１９のモータ群５３を駆動制御
して、ワイヤ１３の走行速度を調節する。また、制御部
５１は、各ワイヤ部分の撓み量に応じて、各昇降テーブ
ル２１の駆動機構のモータ５４を駆動制御して、各昇降
テーブル２１の移動速度を調節する。更に、制御部５１
は、各ワイヤ部分の撓み量に応じて、スラリポンプ５５
を駆動制御し、各スラリノズル３１からのスラリの吐出
量を調節する。

【００３５】制御部５１は、ワイヤ１３の走行速度、各
昇降テーブル２１の移動速度、及び各スラリノズル３１
からのスラリの吐出量を調節することにより、ワイヤ１
３に作用する負荷を制御する。

【００３６】ここで、ワイヤ部分の撓み量をＬａとする
と、多結晶シリコンブロック２２の切断遅れが発生し
て、撓み量Ｌａが１０ｍｍを超えたときに、ワイヤ１３
の負荷が過大となり、ワイヤ１３の断線が発生する。こ
の断線が発生すると、多結晶シリコンブロック２２がダ
メージを受けて、歩留まりが０％になるばかりではな
く、ワイヤソー本体にも深刻なダメージを受ける。この
ため、本実施形態のワイヤソーでは、ワイヤ部分の撓み
量Ｌａに応じて、ワイヤ１３の走行速度、各昇降テーブ
ル２１の移動速度、及び各スラリノズル３１からのスラ
リの吐出量を調節し、これにより多結晶シリコンブロッ
ク２２の切断遅れを解消して、ワイヤ部分の撓み量Ｌａ
を低減し、ワイヤ１３に作用する負荷を低減して、ワイ
ヤ１３の断線を防止している。次に、その様なワイヤ１
３の断線を防止するための制御過程を図５に示すフロー
チャートに従って説明する。

【００３７】まず、制御部５１は、先に述べた様に撓み
量センサ４１の位置に対する静電容量の変化特性に基づ
いて、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａを求め（ステップＳ１
０１）、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下であ
るか否かを判定する（ステップＳ１０２）。例えば、各
ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下あれば（ステッ
プＳ１０２で「Ｙｅｓ」）、制御部５１は、各多結晶シ
リコンブロック２２の切断を終了していないことを確認
してから（ステップＳ１０３で「Ｎｏ」）、ステップＳ
１０１に戻る。

【００３８】また、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍ
ｍを超えていれば（ステップＳ１０２で「Ｙｅｓ」）、
制御部５１は、各ワイヤ部分のほぼ全体について、撓み
量Ｌａが１０ｍｍを超えているか否かを判定し（ステッ
プＳ１０４）、超えていれば（ステップＳ１０４で「Ｙ
ｅｓ」）、各昇降テーブル２１の駆動機構のモータ５４
を駆動制御して、各昇降テーブル２１の移動速度を下降
させる（ステップＳ１０５）。そして、制御部５１は、
各ワイヤ部分の撓み量Ｌａを再度求め（ステップＳ１０
６）、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下に改善
されていれば（ステップＳ１０７で「Ｙｅｓ」）、各多
結晶シリコンブロック２２の切断を終了していないこと
を確認してから（ステップＳ１０３で「Ｎｏ」）、ステ
ップＳ１０１に戻る。

【００３９】更に、各昇降テーブル２１の移動速度を下
降させても、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下
に改善されていなければ（ステップＳ１０７で「Ｎ
ｏ」）、制御部５１は、各ワイヤガイドローラ１１ａ〜
１１ｄのモータ群５２と新線ボビン１４及び巻き取りボ
ビン１９のモータ群５３を駆動制御して、ワイヤ１３の
走行速度を上昇させる（ステップＳ１０８）。そして、
制御部５１は、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａを再度求め
（ステップＳ１０９）、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１
０ｍｍ以下に改善されていれば（ステップＳ１１０で
「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１０３を通じてステップＳ１
０１に戻る。

【００４０】また、ワイヤ１３の走行速度を上昇させて
も、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下に改善さ
れていなければ（ステップＳ１１０で「Ｎｏ」）、制御
部５１は、スラリポンプ５５を駆動制御し、各スラリノ
ズル３１からのスラリの吐出量を増大させる（ステップ
Ｓ１１１）。そして、制御部５１は、各ワイヤ部分の撓
み量Ｌａを再度求め（ステップＳ１１２）、各ワイヤ部
分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下に改善されていれば（ス
テップＳ１１３で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１０３を通
じてステップＳ１０１に戻る。

【００４１】更に、各スラリノズル３１からのスラリの
吐出量を増大させても、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが１
０ｍｍ以下に改善されていなければ（ステップＳ１１０
で「Ｎｏ」）、ステップＳ１０５からの処理を繰り返
す。

【００４２】また、各ワイヤ部分の一部だけについて、
撓み量Ｌａが１０ｍｍを超えていれば（ステップＳ１０
４で「Ｎｏ」）、制御部５１は、各昇降テーブル２１の
移動速度を下降させると共に、ワイヤ１３の走行速度を
上昇させ（ステップＳ１１４）、更に各スラリノズル３
１からのスラリの吐出量を増大させる（ステップＳ１１
１）。そして、制御部５１は、各ワイヤ部分の撓み量Ｌ
ａを再度求め（ステップＳ１１２）、各ワイヤ部分の撓
み量Ｌａが１０ｍｍ以下に改善されていれば（ステップ
Ｓ１１３で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ１０３を通じてス
テップＳ１０１に戻る。

【００４３】更に、各昇降テーブル２１の移動速度を下
降させ、ワイヤ１３の走行速度を上昇させ、各スラリノ
ズル３１からのスラリの吐出量を増大させても、各ワイ
ヤ部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍ以下に改善されていなけ
れば（ステップＳ１１０で「Ｎｏ」）、ステップＳ１０
５からの処理を繰り返す。

【００４４】この様に本実施形態では、多結晶シリコン
ブロック２２の切断遅れが発生して、ワイヤ１３の撓み
量Ｌａが１０ｍｍを一旦超えると、撓み量Ｌａが１０ｍ
ｍ以下となるまで、各昇降テーブル２１の移動速度を下
降させたり、ワイヤ１３の走行速度を上昇させたり、各
スラリノズル３１からのスラリの吐出量を増大させてい
る。これにより、多結晶シリコンブロック２２の切断遅
れが解消されて、ワイヤ１３の撓み量Ｌａが減少し、ワ
イヤ１３の負荷が低減されて、ワイヤ１３の断線が確実
に防止される。また、各昇降テーブル２１の移動速度、
ワイヤ１３の走行速度、及びスラリの吐出量を全て制御
することにより、ワイヤ１３の負荷を低減しているの
で、各多結晶シリコンブロック２２の切断速度が大幅に
下降することはない。

【００４５】ところで、図６に示す様に各ワイヤ部分の
撓み量Ｌａを０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に保った状態
で、各多結晶シリコンブロック２２を切断すると、各ウ
ェハの品質（厚み、ＴＴＶ、そり）が安定化し、バラツ
キσ＜３μｍの薄いウェハを得ることができる。また、
各ワイヤ部分の撓み量Ｌａが０．５ｍｍ未満になると、
各ウェハの品質が不安定となって、バラツキσが１０μ
ｍ以上となってしまう。ただし、このときにはワイヤ１
３の断線の危険性がないため、各昇降テーブル２１の移
動速度を上昇させたり、ワイヤ１３の走行速度を下降さ
せたり、各スラリノズル３１からのスラリの吐出量を減
少させて、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａを０．５ｍｍ以上
１０ｍｍ以下に改善することができる。更に、各ワイヤ
部分の撓み量Ｌａが１０ｍｍを超えたときにも、各ウェ
ハの品質が不安定となって、バラツキσが１０μｍ以上
となってしまう。しかも、このときにはワイヤが断線す
る。従って、ワイヤの断線防止だけではなく、各ウェハ
の品質を向上させるためにも、図５に示すフローチャー
トの処理を行って、各ワイヤ部分の撓み量Ｌａを１０ｍ
ｍ以下する必要がある。

【００４６】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものではなく、多様に変形することができる。例えば、
撓み量センサ４１及びステージ４２の代わりに、図７に
示す様な導電性を有する撓み検出軸４３を各ワイヤ部分
から一定の距離だけ離間させて設けても良い。この場合
は、ワイヤ１３に微弱な電流を流しておき、ワイヤ部分
が下方に撓んで撓み検出軸４３に接触したときに、ワイ
ヤ部分から撓み検出軸４３へと流れた電流を検出し、こ
れによりワイヤ部分の撓み量を検出する。そして、ワイ
ヤ部分との接触位置から端部までの撓み検出軸４３の抵
抗値を検出し、この抵抗値に基づいて、該接触位置、つ
まり接触したワイヤ部分の位置を判定する。

【００４７】また、図８に示す様に各スラリノズル３１
の近傍に、各小スラリノズル３２及び各ステージ３３を
配置しても良い。各小スラリノズル３２は、ステージ３
３に沿って移動可能に支持されており、φ２ｍｍ程度の
吐出口を有し、１００ｇ／ｍｉｎ程度の吐出量のスラリ
を吐出する。この場合は、各スラリノズル３１から規定
量のスラリを常時吐出しつつ、各ワイヤ部分の一部につ
いて、撓み量Ｌａが１０ｍｍを超えたときには、各小ス
ラリノズル３２を各ステージ３３に沿って該一部まで移
動させ、各小スラリノズル３２から該一部へとスラリを
吐出することにより、該一部に対するスラリの吐出量を
増大させて、該一部の負荷を低減させる。例えば、各多
結晶シリコンブロック２２の連結部位を切断するワイヤ
部分の負荷が過大になり易く、このワイヤ部分の撓み量
Ｌａが１０ｍｍを超えたときに、このワイヤ部分のみに
対するスラリの吐出量を通常時の１．５倍に増大させる
と、このワイヤ部分の撓み量Ｌａが改善される。

【００４８】また、各スラリノズル３１を省略して、多
数の小スラリノズル３２を各ワイヤ部分に直交する方向
に配列してなるそれぞれの小スラリノズル群を設けても
構わない。この場合は、それぞれの小スラリノズル群の
各小スラリノズル３２から規定量のスラリを常時吐出し
つつ、各ワイヤ部分の一部について、撓み量Ｌａが１０
ｍｍを超えたときに、それぞれの小スラリノズル群別
に、いずれかの小スラリノズル３２のスラリの吐出量を
増大させて、該一部に対するスラリの吐出量を増大さ
せ、該一部の負荷を低減させる。

【００４９】更に、本発明は、太陽電池用の多結晶シリ
コンブロックを切断するワイヤソーだけではなく、半導
体材料、磁性体材料、セラミック等の脆性材料を切断す
るワイヤソーにも適用することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、ワイ
ヤによるワークの切断遅れに応じて、ワイヤに作用する
負荷を制御しているので、ワイヤの負荷が過大になるこ
とを阻止することができ、ワイヤの断線を防止すること
ができる。

【００５１】また、本発明によれば、ワイヤの走行速
度、スラリの供給量、及びワークの移動速度のうちの少
なくとも１つを調節したり、これらを組み合わせて調整
し、これによりワイヤの負荷を効率的に制御している。

【００５２】更に、本発明によれば、複数のワークを移
動させてワイヤに押し付け切断する場合は、最大の切断
遅れを生じたワークの部位で、ワイヤの負荷が最大にな
ることから、最大の切断遅れに応じて、ワイヤに作用す
る負荷を制御し、ワイヤの断線を確実に防止している。

【００５３】また、本発明によれば、ワークを移動させ
てワイヤに押し付け切断していることから、ワイヤの撓
み量をワークの切断遅れとして検出している。

【００５４】更に、本発明によれば、接触部材がワイヤ
に接触したことを検出することにより、ワイヤが一定の
撓み量だけ撓んだこと、つまりワークの切断遅れが大き
くなったことを検出している。

【００５５】また、本発明によれば、ワイヤとの間の静
電容量を検出するセンサをワイヤの撓み方向に配置して
いる。センサとワイヤ間の静電容量は、ワイヤが撓んで
センサに接近する程に大きくなる。このため、この静電
容量を検出することにより、ワイヤが一定の撓み量だけ
撓んだこと、つまりワークの切断遅れが大きくなったこ
とを検出することができる。

【００５６】更に、本発明によれば、常時供給手段によ
りスラリをワイヤに常時供給している。そして、ワイヤ
の負荷を制御するときには、随時供給手段によりスラリ
をワイヤに供給して、スラリの供給量を調節している。

【００５７】また、本発明によれば、各供給手段により
スラリをワイヤの各箇所に常時供給しつつ、ワイヤの負
荷を制御するときには、該各供給手段によるスラリのそ
れぞれの供給量を調節している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤソーの一実施形態を概略的に示
す図である。

【図２】本実施形態のワイヤソーを部分的に拡大して示
す正面図である。

【図３】本実施形態のワイヤソーにおける撓み量センサ
及びステージを示す平面図である。

【図４】本実施形態のワイヤソーの駆動制御系を示すブ
ロック図である。

【図５】本実施形態のワイヤソーによる制御過程を示す
フローチャートである。

【図６】ワイヤの撓み量とウェハの品質の関係を示す図
表である。

【図７】本実施形態のワイヤソーにおける撓み量センサ
及びステージの代わりに用いられる撓み検出軸を示す平
面図である。

【図８】本実施形態のワイヤソーにおける各スラリノズ
ルに付加される各小スラリノズルを示す正面図である。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄワイヤガイドローラ１２フレーム１３ワイヤ１４新線ボビン１５，１８トラバーサ１６，１７テンションコントローラ１９巻き取りボビン２１昇降テーブル２２多結晶シリコンブロック２３保持板２４固定板３１供給スラリノズル３２小スラリノズル４１撓み量センサ４２ステージ４３撓み検出軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｂ 57/02 Ｂ２４Ｂ 57/02 Ｆターム(参考） 3C034 AA19 BB92 CA16 CB01 CB06 DD10 3C047 FF06 GG15 3C058 AA05 AA12 AA16 AC02 AC04 BA01 BA06 CB03 CB06 DA03 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のローラ間にワイヤを架け渡して巻
き付け、ワイヤにテンションを与えて、ワイヤを走行さ
せつつ、砥粒を含むスラリをワイヤに供給し、ワークを
移動させてワイヤに押し付け切断するワイヤソーにおい
て、ワイヤによるワークの切断遅れを検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に応じて、ワイヤに作用す
る負荷を制御する制御手段とを備えることを特徴とする
ワイヤソー。
【請求項２】制御手段は、ワイヤの走行速度、スラリ
の供給量、及びワークの移動速度のうちの少なくとも１
つを調節することにより、ワイヤに作用する負荷を制御
することを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー。
【請求項３】複数のワークを移動させてワイヤに押し
付け切断しており、検出手段は、各ワークの切断遅れのうちの最大の切断遅
れを少なくとも検出し、制御手段は、検出手段により検出された最大の切断遅れ
に応じて、ワイヤに作用する負荷を制御することを特徴
とする請求項１又は２に記載のワイヤソー。
【請求項４】検出手段は、ワイヤの撓み量をワークの
切断遅れとして検出することを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載のワイヤソー。
【請求項５】検出手段は、ワイヤの撓み方向に配置さ
れ、一定の撓み量だけ撓んだワイヤに接触する接触部材
を含むことを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー。
【請求項６】検出手段は、ワイヤの撓み方向に配置さ
れ、ワイヤとの間の静電容量を検出するセンサを含むこ
とを特徴とする請求項４に記載のワイヤソー。
【請求項７】スラリをワイヤに常時供給する常時供給
手段、及びスラリをワイヤに随時供給する随時供給手段
を備えており、制御手段は、随時供給手段を駆動制御することにより、
スラリの供給量を調節することを特徴とする請求項２に
記載のワイヤソー。
【請求項８】スラリをワイヤの各箇所に供給するそれ
ぞれの供給手段を備えており、制御手段は、各供給手段を駆動制御することにより、ワ
イヤの各箇所に対するスラリのそれぞれの供給量を調節
することを特徴とする請求項２に記載のワイヤソー。