JP2004074401A - Wire saw device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は単結晶シリコンインゴット、磁性材料、セラミック、ガラス等のワークをピアノ線、鋼線等のワイヤによって薄板状に切断するワイヤソー装置に関するものである。 The present invention relates to a wire saw device for cutting a work such as a single crystal silicon ingot, a magnetic material, a ceramic, a glass or the like into a thin plate by a wire such as a piano wire or a steel wire.
図１２はワイヤソー装置の構成を示している。図１２は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット（以下インゴットという）１を切断面方向からみた図である。 FIG. 12 shows the configuration of the wire saw device. FIG. 12 is a view of a single crystal silicon ingot (hereinafter, referred to as an ingot) 1 which is a workpiece to be cut as viewed from a cut surface direction.
同図１２に示すように、各ローラ７、８、９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。
As shown in FIG. 12, the four
本明細書では、インゴット１が押し当てられるワイヤ６が架け渡された一対のローラ７、８のことを「加工用ローラ」と称するものとする。一対の加工用ローラ７、８間に架け渡されたワイヤ６によってインゴット１が切断される。加工用ローラ７、８以外のローラ９、１０のことを「調整用ローラ」と称するものとする。
で は In this specification, the pair of
各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。
回 転 A rotating shaft of a wire driving motor (not shown) is connected to one of the
インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の切断方向が結晶面に一致するようにインゴット１の姿勢が調整される。すなわちインゴット１の結晶方位がワイヤ６による切断方向と垂直になるようにインゴット１の中心軸の方向が調整される。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられている。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。
The
加工用ローラ７、８の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ７、８の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。
パ イ プ A pipe-
したがってワイヤ６を走行させるとともに昇降ベース４を矢印Ｈで示す方向に下降させるとインゴット１が走行するワイヤ６に押し当てられる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。
Therefore, when the
図１１（ａ）はワイヤ６によってインゴット１がウェーハ１ａに切断される様子を概念的に示している。ワイヤ６と切断面との間にスラリ中の砥粒３０が介在されることにより切断されるため、切断代（カーフロス）は、ワイヤ６の線径に砥粒３０の径の２倍を足し合わせた長さとなる。
FIG. 11 (a) conceptually shows how the
切断して生成されるウェーハ１ａは切断面が完全に平坦であることが理想的である。しかしながらウェーハ１ａの切断面には図１１（ｂ）に示すように「うねり；waviness」と呼ばれる周期状の凹凸が発生することがある。「うねり」が発生すると後工程のラップ、エッチング、研磨を経由してもその影響が完全には除去できない。このためウェーハ１ａによって製造される半導体デバイスの歩留まりが悪化するおそれがある。したがって「うねり」の発生はこれを抑制する必要がある。 Ideally, the cut surface of the wafer 1a formed by cutting is completely flat. However, in the cut surface of the wafer 1a, periodic irregularities called "waviness" may occur as shown in FIG. 11B. If "undulations" occur, the effects cannot be completely removed even after lapping, etching and polishing in the subsequent steps. Therefore, the yield of semiconductor devices manufactured by the wafer 1a may be deteriorated. Therefore, it is necessary to suppress the occurrence of “undulation”.
従来より「うねり」の発生を抑制することを目的とする発明が種々特許出願等され公知になっている。以下に従来技術の内容を列挙して説明する。 発 明 Various patent applications and the like have been made publicly known for the purpose of suppressing the generation of “swells”. The contents of the prior art will be listed and described below.
（従来技術１）ワイヤ張力増大、一対の加工用ローラ間の距離減少
下記に別掲する非特許文献１の１８４頁（（１）式）には、ワイヤの張力を増大させることによって、あるいは一対の加工用ローラ間の距離を減少させることによって切断面のうねりの振幅を抑制できることが記載されている。
(Prior Art 1) Increase in wire tension, decrease in distance between a pair of processing rollers According to Non-Patent
（従来技術２）インゴットの同時加工
下記に別掲する特許文献１には、ローラ間のワイヤに複数のインゴットを押し当てることによりワイヤの剛性を向上させてうねりの発生を抑制するという発明が記載されている。同様な技術は特許文献２、非特許文献１の１８５頁に記載されている。
(Prior Art 2) Simultaneous processing of
（従来技術３）砥粒微細化
非特許文献１の１８５頁には、スラリ中の砥粒の沈殿が切断面のうねりの振幅を増大させることが記載されている。＃１０００以下の粗い砥粒は沈殿による砥粒濃度の減少が著しいことが記載されている。
(Prior Art 3) Refinement of Abrasive Grains On page 185 of Non-Patent
（従来技術４）インゴットの送り速度パターンとワイヤ走行加減速パターンの同期
下記に別掲する特許文献３には、インゴットの送り速度パターンとワイヤの走行速度の加減速パターンとを同期させることにより、うねりを抑制するという発明が記載されている。
(Prior Art 4) Synchronization of Ingot Feeding Speed Pattern and Wire Travel Acceleration / Deceleration Pattern In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-133, the undulation is provided by synchronizing an ingot feed speed pattern with a wire traveling speed acceleration / deceleration pattern. The invention that suppresses the above is described.
上記従来技術１に示すように、加工用ローラ間の距離を減少させることによってうねりを抑制することができるものの、従来のワイヤソー装置における加工用ローラ間の距離は固定的である。このためインゴットの径が小さくなると加工用ローラ間のワイヤの遊びが大きくなり、このワイヤの遊びがうねりの発生を引き起こす。
(4) As shown in the above-mentioned
上記従来技術１に示すように、ワイヤの張力を増大させることによってうねりを抑制することができるものの、ワイヤ張力の増大には限度がありうねりを抑制する程度までワイヤの張力を増大させると、ワイヤが断線し、大きな歩留まりロスを引き起こすおそれがある。
As shown in the above
上記従来技術２にしたがい一対の加工用ローラ間のワイヤによって複数のインゴットを同時に切断しようとすると、各インゴットの切断部位にスラリを供給することが困難になる。また１本のワイヤで同時に複数のインゴットを切断するため切断抵抗が上昇しワイヤが断線するリスクが高まる。
(4) When attempting to cut a plurality of ingots at the same time with a wire between a pair of processing rollers according to the above-described
上記従来技術３は砥粒を＃１０００よりも番手の大きい微細なものにすればうねりを抑制できることを示唆している。しかしながら砥粒が＃１０００を超えるとランニングコストが上昇する。また砥粒の微細化は、他の品質に影響を及ぼし、特に切断速度の低下と「そり」の発生を招く。 従 来 The above-mentioned prior art 3 suggests that swelling can be suppressed by making the abrasive grains finer than # 1000. However, when the abrasive grain exceeds # 1000, the running cost increases. Further, the refinement of the abrasive grains affects other qualities, and particularly causes a decrease in cutting speed and generation of “warpage”.
上記従来技術４で同期を実現するにはワイヤの加減速の制御を高精度に行う必要がある。しかしワイヤーホイールイナーシャ、駆動モータの動特性から加減速制御の精度には限界がある。 実 現 In order to realize synchronization in the above-mentioned prior art 4, it is necessary to control the acceleration / deceleration of the wire with high accuracy. However, the accuracy of the acceleration / deceleration control is limited by the wire wheel inertia and the dynamic characteristics of the drive motor.
以上のように、単純にワイヤ張力を増大させたり、一対の加工用ローラ間の距離を減少させたりする従来技術１、インゴットを同時加工する従来技術２、砥粒を微細化する従来技術３、インゴットの送り速度パターンとワイヤ走行加減速パターンを同期させる従来技術４は、新たな問題を招来することから、これらを採用することは望ましくない。
As described above, the
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ワークの大きさ（インゴットの径の大きさ）いかんにかかわらず、うねりを抑制できるようにすることを第１の解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and has as its first solution the problem of suppressing undulations regardless of the size of a workpiece (the diameter of an ingot). .
また本発明は、第１の解決課題を達成しつつ、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性を一層向上させ、ワイヤの断線を防止し、スラリをインゴットの各切断部位に精度よく供給することを第２の解決課題とするものである。 In addition, the present invention achieves the first solution without increasing the number of newly developed steps, further improving control stability, preventing wire breakage, and applying a slurry to each cutting portion of the ingot. It is a second solution to supply well.
そこで本発明の第１発明は、
ワイヤが巻着された一対の加工用ローラと、
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに押し当てられる一対のサブガイドローラと、
前記一対のサブガイドローラがワイヤに押し当てられた際に、当該一対のサブガイドローラ間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように一対のサブガイドローラを移動させるサブガイドローラ移動手段と
を備えたワイヤソー装置であることを特徴とする。
Therefore, the first invention of the present invention
A pair of processing rollers around which the wire is wound,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
A pair of sub-guide rollers pressed against a wire between the pair of processing rollers,
When the pair of sub guide rollers are pressed against a wire, a sub guide roller that moves the pair of sub guide rollers such that a distance between the pair of sub guide rollers is a distance corresponding to a size of a work. It is a wire saw device provided with moving means.
第１発明によれば、図１に示すように、一対のサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に押し当てられた際に、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離Ｌ1が、ワーク１の大きさ（インゴット１の径Ｄc）に応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。
According to the first invention, as shown in FIG. 1, when the pair of
第１発明によれば、サブガイドローラ１１、１２間の距離Ｌ1を調整することで、ワーク１の大きさ（インゴット１の径Ｄc）如何にかかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためワーク１（インゴット１）の大きさ如何にかかわらず、うねりを抑制することができる。
第２発明は、第１発明において、
前記サブガイドローラ移動手段は、
ワークの切断深さに応じて、一対のサブガイドローラ間の距離を変化させること
を特徴とする。
According to the first invention, the play Ls of the
The second invention is based on the first invention,
The sub-guide roller moving means,
The distance between the pair of sub guide rollers is changed according to the cutting depth of the work.
第２発明によれば、ワーク１（インゴット１）の切断深さに応じて、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離を変化させることで、ワーク１（インゴット１）の切断中に常にワイヤ６の遊びＬsが一定値に保持される。このためうねりを一層抑制することができる。
According to the second invention, by changing the distance between the pair of
第３発明は、
ワイヤが一定の周長で巻着された一対の加工用ローラおよび調整用ローラと、
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記一対の加工用ローラ間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように、一対の加工用ローラを移動させる加工用ローラ移動手段と、
ワイヤ周長が一定に保持されるように、前記一対の加工用ローラ間の距離に応じて前記調整用ローラを移動させる調整用ローラ移動手段と
を備えたワイヤソー装置であることを特徴とする。
The third invention is
A pair of processing rollers and an adjustment roller around which the wire is wound with a constant circumference,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
Processing roller moving means for moving the pair of processing rollers so that the distance between the pair of processing rollers is a distance corresponding to the size of the work,
An adjustment roller moving means for moving the adjustment roller in accordance with the distance between the pair of processing rollers so that the wire circumference is kept constant.
第３発明によれば、図４に示すように、一対の加工用ローラ７、８間の距離Ｌ1がワーク１の大きさ（インゴット１の径Ｄc）に応じて調整される。一対の加工用ローラ７、８の移動に伴い、ワイヤ６の周長Ｗが変化してしまうが、調整用ローラ１９を移動させることでワイヤ周長Ｗが一定に保持される。
According to the third aspect, as shown in FIG. 4, the distance L1 between the pair of
第３発明によれば、加工用ローラ７、８間の距離Ｌ1を調整することで、ワーク１の大きさ（インゴット１の径Ｄc）如何にかかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためワーク１（インゴット１）の大きさいかんにかかわらず、うねりを抑制することができる。
According to the third invention, by adjusting the distance L1 between the
第４発明は、第３発明において、
前記加工用ローラ移動手段は、
ワークの切断深さに応じて、一対の加工用ローラ間の距離を変化させること
を特徴とする。
A fourth invention is the third invention, wherein
The processing roller moving means,
The distance between the pair of processing rollers is changed according to the cutting depth of the work.
第４発明によれば、ワーク１（インゴット１）の切断深さに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を変化させることで、ワーク１（インゴット１）の切断中に常にワイヤ６の遊びＬsが一定値に保持される。このためうねりを一層抑制することができる。
According to the fourth invention, the distance between the pair of
第５発明は、
所定ピッチでワイヤが巻着された一対の加工用ローラと、
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記ワイヤのピッチに応じた間隔で溝が形成され、当該溝内に前記加工用ローラと前記ワーク間のワイヤが位置されるように位置決めされる一対のガイドバーと
を備えたことを特徴とする。
The fifth invention is
A pair of processing rollers on which a wire is wound at a predetermined pitch,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
Grooves are formed at intervals according to the pitch of the wires, and a pair of guide bars are positioned in the grooves so that the wires between the processing roller and the work are positioned. .
第５発明によれば、インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に対して溝４３の深さ方向の力を付与することがない。このためワイヤ６には、既存の張力調整機構によって付与される一定の張力以外の不要な張力が付与されないためワイヤソー装置を長期にわたって使用したとしてもワイヤ６が断線することがなくワイヤソー装置の耐久性が向上する。
According to the fifth invention, during the cutting of the
また切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。
また一対のガイドバー４１、４２は、一対のサブガイドローラ１１、１２でワイヤ６を規制する場合と異なり切断加工中にワイヤ６の走行速度に応じた高回転で回転することはないので、動バランスに優れ制御安定性が向上する。また加工用ローラ７、８間の距離は固定であり従来の加工用ローラ７、８間の距離が固定のワイヤソー装置に僅かな変更を加えるだけでワイヤソー装置を構成することができ、新規開発工数を抑えることができる。
During the cutting process, the slurry discharged from the
Also, unlike the case where the
第６発明は、第５発明において、
前記一対のガイドバーに形成された溝を介して前記ワークの切断部位にスラリを供給するスラリ供給手段が更に備えられていることを特徴とする。
In a sixth aspect, in the fifth aspect,
Slurry supply means for supplying slurry to a cut portion of the work via a groove formed in the pair of guide bars is further provided.
第６発明によれば、図１３に示すように、切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。
According to the sixth invention, as shown in FIG. 13, the slurry discharged from the
第７発明は、第５発明において、
前記溝の深さ方向に、前記一対のガイドバーを移動させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。
According to a seventh aspect, in the fifth aspect,
A guide bar moving means for moving the pair of guide bars in a depth direction of the groove is further provided.
第８発明は、第５発明において、
前記一対のガイドバーが前記ワイヤに与える負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって検出されるワイヤ負荷が所定値以下となるように、前記溝の深さ方向に、前記一対のガイドバーを移動させるガイドバー制御手段と
が更に備えられていることを特徴とする。
According to an eighth aspect, in the fifth aspect,
Load detection means for detecting a load applied to the wire by the pair of guide bars,
Guide bar control means for moving the pair of guide bars in the depth direction of the groove such that the wire load detected by the load detection means is equal to or less than a predetermined value. I do.
図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に不要な負荷を与えないようにすることがワイヤ６の断線等を防止する上で必要となる。ワイヤ６の負荷は、溝４３の深さ方向のワイヤ６の相対位置、溝４３に入り込んだスラリの粘性抵抗等によって影響を受ける。
As shown in FIG. 13C, the
第８発明によれば、切断加工中は、上記負荷検出器によってガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷が検出され、この負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、上記コントローラによって、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御され、ワイヤ負荷が所定値以下になるように一対のガイドバー４１、４２の上下位置が調整される。これによりワイヤ６に加わる負荷が所定値以下に抑えられるためワイヤ６の耐久性が一層向上する。
According to the eighth invention, during the cutting process, the load applied to the
第９発明は、第５発明において、
前記一対のガイドバー間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバーを移動させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。
In a ninth aspect, in the fifth aspect,
Guide bar moving means for moving the pair of guide bars such that the distance between the pair of guide bars is a distance corresponding to the size of the work is further provided.
第９発明によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２間の距離が、インゴット１の径の大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバー４１、４２が移動され、位置決めされる。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、ガイドバー水平駆動用モータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の径が大きくなるほど一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の径にかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。図１４（ａ）のインゴット１よりも図１４（ｂ）のインゴット１′の方が径が大きいため図１４（ａ）に比べて図１４（ｂ）の場合の方が一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなる。これによりインゴット１の大きさ如何にかかわらず、うねりを抑制することができる。
According to the ninth aspect, as shown in FIGS. 14A and 14B, the distance between the pair of guide bars 41 and 42 is set to be a distance corresponding to the diameter of the
第１０発明は、第５発明において、
ワークの切断深さに応じて、前記一対のガイドバー間の距離を変化させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。
A tenth invention is the fifth invention, wherein
Guide bar moving means for changing a distance between the pair of guide bars according to a cutting depth of the work is further provided.
第１０発明によれば、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１から離れる外側方向Ｓ1に移動して一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。この結果、ウェーハ１ａの切断面のうねりを抑制することができる。
According to the tenth aspect, as shown in FIGS. 15A and 15B, as the cutting of the
第１１発明は、第５発明において、
前記一対のガイドバーの溝は、前記ワークの切断前に前記ワイヤによって予め所定の深さに切断されていることを特徴とする。
An eleventh invention is the fifth invention,
The grooves of the pair of guide bars are cut to a predetermined depth by the wire before cutting the work.
第１１発明によれば、図１６（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。
According to the eleventh invention, as shown in FIG. 16 (a), the guide bar
つぎに図１６（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。
Next, as shown in FIG. 16B, the drive of the ingot driving servomotor 44 is controlled so that the
インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。
While the
第１１発明によれば、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。
According to the eleventh aspect, the
第１２発明は、第５発明において、
前記一対のガイドバーは、加工性および熱膨張係数において前記ワークと同一となる材質が用いられることを特徴とする。
In a twelfth aspect, in the fifth aspect,
The pair of guide bars are made of a material having the same workability and thermal expansion coefficient as those of the work.
第１２発明によれば、ガイドバー４１、４２の材質をインゴット１と同じ材質（シリコン）とすることで、ワイヤ６によって加工性よく溝４３を形成することができる。
According to the twelfth aspect, the
またガイドバー４１、４２の材質をインゴット１と同じ材質（シリコン）とすることで、切断加工中、ワイヤ６によるインゴット１の切断部位がガイドバー４１、４２の溝と同じ熱膨脹係数で熱膨脹するので、切断品質の劣化が少なく加工の精度が向上する。
In addition, since the material of the guide bars 41 and 42 is made of the same material (silicon) as that of the
第１発明〜第４発明によれば、ワークの大きさ（インゴットの径の大きさ）いかんにかかわらず、うねりを抑制することができる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, undulation can be suppressed regardless of the size of the workpiece (the diameter of the ingot).
第５発明〜第１２発明によれば、第１発明〜第４発明の効果を奏しつつ、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤの断線を防止することができ、スラリをインゴットの各切断部位に精度よく供給することができ切断品質を向上させることができる。 According to the fifth invention to the twelfth invention, while achieving the effects of the first invention to the fourth invention, the control stability is further improved without causing an increase in the number of newly developed man-hours, and the disconnection of the wire is prevented. The slurry can be supplied to each cutting portion of the ingot with high accuracy, and the cutting quality can be improved.
以下図面を参照して本発明に係るワイヤソー装置の実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a wire saw device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施例）
図１は第１実施例のワイヤソー装置の構成を示している。図１は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット１を切断面方向からみた図である。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the wire saw device of the first embodiment. FIG. 1 is a view of a single
同図１に示すように、各加工用ローラ７、８、調整用ローラ９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。
As shown in FIG. 1, four
各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。
回 転 A rotating shaft of a wire driving motor (not shown) is connected to one of the
インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の切断方向が結晶面に一致するようにインゴット１の姿勢が調整される。すなわちインゴット１の結晶方位がワイヤ６による切断方向と垂直になるようにインゴット１の中心軸の方向が調整される。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられている。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。
The
加工用ローラ７、８の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ７、８の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。
パ イ プ A pipe-shaped
一対の加工用ローラ７、８の上方には、一対のサブガイドローラ１１、１２が長手軸方向が一致するように配置されている。一対のサブガイドローラ１１、１２は図２に示す移動機構により加工用ローラ７、８間のワイヤ６に当接自在になっている。
一 対 A pair of
図２（ａ）は図１を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。 2 (a) is a view of FIG. 1 as viewed from above in the direction of arrow B in FIG. 2, and FIG. 2 (b) is a view of FIG. 2 (a) as viewed from the right side of FIG.
一対のサブガイドローラ１１、１２は移動テーブル２１に取り付けられている。移動テーブル２１は図１で図中上下方向Ｇに昇降可能に、ボールネジ１５に螺合している。ボールネジ１５は上下調整用モータ１６の回転軸に連結している。このため上下調整用モータ１６が駆動されると移動テーブル２１は図１で図中上下方向Ｇに昇降し一対のサブガイドローラ１１、１２は同上下方向Ｇに昇降する。
The pair of
一対のサブガイドローラ１１、１２は図１で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図１で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対のサブガイドローラ１１、１２は同左右方向Ｃに移動する。したがって上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７をそれぞれ駆動させることにより一対のサブガイドローラ１１、１２を初期位置（退避位置）から図１に矢印Ａで示す方向に移動させて、一対のサブガイドローラ１１、１２を、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てるようにするとともに一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離（ピッチ）を所望する距離Ｌ1に調整することができる。
(1) The pair of
図３は図１のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。 FIG. 3 shows a processing procedure of a cutting operation performed by the wire saw device of FIG.
まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcが読み込まれる（ステップ１０１）。
First, the dimensions of the
つぎに昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図１で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１が切断開始位置よりも僅か上方の加工準備位置まで下降したとき昇降用モータの駆動が停止される（ステップ１０２）。
Next, the lifting motor is driven and controlled, and the lifting base 4 is lowered in the direction indicated by the arrow H in FIG. When the
つぎに上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７がそれぞれ駆動制御され、一対のサブガイドローラ１１、１２が初期位置（退避位置）から図１に矢印Ａで示す方向に移動され、一対のサブガイドローラ１１、１２が、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動するとともに、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離（ピッチ）が、次式（１）で示される距離Ｌ1に調整される。
Next, the motor 16 for vertical adjustment and the motor 17 for roller pitch adjustment are respectively driven and controlled, and the pair of
Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
上記（１）式でＤrはサブガイドローラ１１、１２の直径であり、Ｌsはインゴット１とサブガイドローラ１１、１２との間の隙間余裕である。なお一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）はＬ0であり、Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする（ステップ１０３）。
L1 = Dc + Dr + Ls (1)
In the above formula (1), Dr is the diameter of the
一対のサブガイドローラ１１、１２が、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触し、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離が、上記（１）式で示される距離Ｌ1に調整されると、上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７の駆動が停止される（ステップ１０４）。
The pair of
つぎに昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータが駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。
Next, the drive of the lifting motor is controlled, the lifting base 4 is further lowered, and the
インゴット１の切断加工中、一対のサブガイドローラ１１、１２間の上下方向位置の補正が次式（２）にしたがい行われる。一対のサブガイドローラ１１、１２間の上下方向位置の補正は、上下調整用モータ１６を駆動制御することによって行われる。
During the cutting of the
Ｈc＝Ｈ0＋Ｈsi …（２）
上記（２）式においてＨ0はサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に接触したときの上下方向初期位置であり、Ｈsiはインゴット１の下降位置に応じたワイヤ
６の沈み量である。ワイヤ沈み量Ｈsiは次式（３）にて求められる。
Hc = H0 + Hsi (2)
In the above equation (2), H0 is the vertical initial position when the
Ｈsi＝Ｚ・ｋ …（３）
上記（３）式においてＺはインゴット１の切断加工開始位置からの移動距離であり、ｋは移動量別係数である。
Hsi = Z · k (3)
In the above formula (3), Z is a moving distance from the cutting start position of the
これら（２）、（３）式から明らかなようにインゴット１の切断加工が進行するに伴いインゴット１が下降しワイヤ６が下方に沈み込むため、インゴット１の切断深さに応じてサブガイドローラ１１、１２を下方に移動させるように補正して、ワイヤ６に付与される張力を適正な値に保持している（ステップ１０５）。
As is apparent from the expressions (2) and (3), the
インゴット１の切断加工が完了すると（ステップ１０６）、上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７がそれぞれ駆動制御され、一対のサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に接触している位置から元の初期位置（退避位置）に移動される。なお昇降ベース４が上昇し、スライスされたインゴット１が元の退避位置に移動される（ステップ１０７）。これにより作業が終了する（ステップ１０８）。
When the cutting of the
以上説明したように本第１実施例によれば、一対のサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に押し当てられた際に、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the pair of
なお第１の実施例では、インゴット１の切断加工中、一対のサブガイドローラ１１、１２の距離をＬ1一定にしているが、インゴット１の切断深さに応じて、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離を変化させてもよい。
In the first embodiment, the distance between the pair of
すなわちサブガイドローラ１１、１２間の距離を固定した場合には、インゴット１の切断深さが大きくなるに伴い、インゴット１とサブガイドローラ１１、１２間の隙間余裕Ｌsは小さくなる。そこでインゴット１の切断加工中、隙間余裕Ｌｓが一定に保持されるようにローラピッチ調整用モータ１７を駆動制御して、インゴット１の切断深さが大きくなるに応じて一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離を大きくしてもよい。この結果インゴット１の切断中に常にワイヤ６の遊びＬsが一定値に保持され、うねりを一層抑制することができる。
That is, when the distance between the
なおこの第１実施例では、図１に示すように一対のサブガイドローラ１１、１２を一対の加工用ローラ７、８の上方に配置しているが、一対のサブガイドローラ１１、１２を一対の加工用ローラ７、８の下方に配置してもよく、この場合も図２と同様な構成にて一対のサブガイドローラ１１、１２をワイヤ６に接触自在に移動させることができる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the pair of
また第１実施例では図１に示すようにスラリノズル５を一対の加工用ローラ７、８の上方に配置しているが、スラリノズル５を一対の加工用ローラ７、８の下方に配置してもよく、この場合も同様にしてインゴット１の切断部位とワイヤ６との間にスラリを供給することができる。
In the first embodiment, the
（第２実施例）
つぎに図１とは異なる構成のワイヤソー装置を用いた実施例について説明する。
(Second embodiment)
Next, an embodiment using a wire saw device having a configuration different from that of FIG. 1 will be described.
図１では２つの加工用ローラ７、８と２つの調整用ローラ９、１０からなる４つのローラ７、８、９、１０にワイヤ６が巻着されているが、図４では図１と異なり２つの加工用ローラ７、８と１つの調整用ローラ１９にワイヤ６が巻着されている。
In FIG. 1, the
インゴット１を昇降させる構成、ワイヤ６を走行させる構成は図１と同様であるので説明は省略する。また図１では一対のサブガイドローラ１１、１２を設けているが図４では一対のサブガイドローラ１１、１２とこれを移動させる機構（図２）が設けられておらず代わりに、図５に示す一対の加工用ローラ７、８を移動させる移動機構、調整用ローラ１９を移動させる機構が設けられている。
(1) The configuration for raising and lowering the
図５（ａ）は図４を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。 5 (a) is a view of FIG. 4 as viewed from above in the direction of arrow B, and FIG. 5 (b) is a view of FIG. 5 (a) as viewed from the right side of FIG.
調整用ローラ１９は移動テーブル２１に取り付けられている。移動テーブル２１は図４で図中上下方向Ｇに昇降可能に、ボールネジ１５に螺合している。ボールネジ１５は上下調整用モータ１６の回転軸に連結している。このため上下調整用モータ１６が駆動されると移動テーブル２１は図４で図中上下方向Ｇに昇降し調整用ローラ１９は同上下方向Ｇに昇降する。調整用ローラ１９の軸にはワイヤ駆動用モータ２０の回転軸が連結している。このためワイヤ駆動用モータ２０が駆動されると調整用ローラ１９が回転しワイヤ６が走行する。
The
一対の加工用ローラ７、８は図４で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図４で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対の加工用ローラ７、８は同左右方向Ｃに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ１７を駆動させることにより一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。図４で一対の加工用ローラ７、８間の距離は初期設計ピッチＬ0から距離Ｌ1を介して最小ピッチＬ2の間で変化する。
(4) The pair of
距離Ｌ1は前述した（１）式、
Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
で表され、インゴット１の直径Ｄcに対応する距離のことである。Ｄrは加工用ローラ７、８の直径であり、Ｌsはインゴット１と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕である。
The distance L1 is given by the above equation (1),
L1 = Dc + Dr + Ls (1)
And a distance corresponding to the diameter Dc of the
最小ピッチＬ2は次式（４）、
Ｌ2＝Ｄr＋Ｌs …（４）
で表され、Ｌ2＜Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする。図４で破線で示す７′、８′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になった状態を示している。
The minimum pitch L2 is given by the following equation (4):
L2 = Dr + Ls (4)
It is assumed that the relationship of L2 <L1 <L0 holds. In FIG. 4, reference numerals 7 'and 8' indicated by broken lines show a state in which the distance between the
加工用ローラ７、８間の距離を変化させたとき調整用ローラ１９の位置が固定されたままだと、ローラ７、８、１９に巻着されているワイヤ６の巻着長さである周長Ｗが変化する。そこでワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように、加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて調整用ローラ１９の上下方向位置が調整される。
If the position of the
上下調整用モータ１６が駆動されると調整用ローラ１９が図４の図中で上下方向Ｇに移動する。これにより加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離を所望する距離に調整することができる。図４で加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は初期設計距離Ｚ0からＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1の間で変化する。図４で破線で示す１９′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になったときの調整用ローラ１９の状態を示している。各ローラ７、８、１９が破線で示す７′、８′、１９′の状態に変化したとしてもワイヤ６′の周長Ｗは一定に保持される。
(4) When the vertical adjustment motor 16 is driven, the
図６は図４のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。 FIG. 6 shows a processing procedure of a cutting operation performed by the wire saw device of FIG.
まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcのデータが入力されるとともに、ワイヤ送り条件つまりワイヤ周長Ｗのデータが入力される（ステップ２０１）。
First, data on the dimensions of the
つぎにローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が初期設計ピッチＬ0から最小ピッチＬ2に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が初期設計距離Ｚ0からＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1に変化する（ステップ２０２）。
Next, the roller pitch adjusting motor 17 is driven and controlled, and the distance between the pair of
一対の加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になり、かつ加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離がＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1になると、移動完了信号を発生する。移動完了信号を受信すると、昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図４で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１は加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動する（ステップ２０３）。
When the distance between the pair of
インゴット１がワイヤ６に接触する位置まで移動するとインゴット移動完了信号が発生する。インゴット移動完了信号を受信すると、所定プログラムにより切断加工が開始される。
(4) When the
すなわち昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータ２０が駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される（ステップ２０４）。
That is, the lifting motor is driven and the lifting base 4 is further lowered, and the
インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離の調整、調整用ローラ１９の移動位置の調整が行われる。
During the cutting of the
すなわちインゴット１の送り量つまり切断深さがインゴット１の直径Ｄcの５０％以下の場合には、インゴット１の切断部位と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕Ｌsが一定に保持されるように、インゴット１の切断深さが大きくなるに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を最小ピッチＬ2からインゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1まで徐々に変化させる。インゴット１の切断開始時点では一対の加工用ローラ７、８間の距離は最小ピッチＬ2であるが切断深さが大きくなるに応じて一対の加工用ローラ７、８間の距離は徐々に大きくなり、インゴット１を半分まで切断したときインゴット１の直径Ｄcで定まる距離Ｌ1に達する。
That is, when the feed amount of the
また切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が調整される。インゴット１の切断開始時点では、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離はＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1であるが切断深さが大きくなるに応じて、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は徐々に小さくなり、インゴット１を半分まで切断したとき加工用ローラ間距離Ｌ1に応じた距離Ｚに達する。このようにして切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ２０５）。
During the cutting, the distance between the
インゴット１の送り量がインゴット１の直径Ｄcの５０％を超えると、一対の加工用ローラ７、８間の距離を、インゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1一定にしたまま切断を継続する。
When the feed amount of the
インゴット１を半分まで切断した後は、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は、加工用ローラ間距離Ｌ1に応じた距離Ｚに維持される。このようにして切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ２０６）。
After the
インゴット１の送り位置が最終位置に達したことが確認されると、ローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1から初期設計ピッチＬ0に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｚから初期設計距離Ｚ0に変化する（ステップ２０７）。
When it is confirmed that the feed position of the
つぎに昇降用モータが駆動制御されて昇降ベース４が上昇される。これによりスライスされたインゴット１がワイヤ６の上方の退避位置まで移動される（ステップ２０８）。
Next, the drive of the lifting motor is controlled, and the lifting base 4 is raised. Thereby, the sliced
インゴット１が退避位置まで移動するとインゴット退避完了信号が発生する。インゴット退避完了信号が受信されると、切断加工を終了させる（ステップ２０９）。
(4) When the
以上説明したように本第２実施例によれば、一対の加工用ローラ７、８間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。
According to the second embodiment, as described above, the distance between the pair of
また第２実施例では、インゴット１の切断深さに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を変化させて、インゴット１の切断中にワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持している（図６のステップ２０５）。このためうねりを一層抑制することができる。
In the second embodiment, the play Ls of the
（第３実施例）
第２実施例では、インゴット１の切断深さに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を変化させているが、インゴット１の切断加工中は、一対の加工用ローラ７、８間の距離を固定した値Ｌ1のままに保持する実施も可能である。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the distance between the pair of
図７は第３実施例に用いられるワイヤソー装置を示している。図７のワイヤソー装置は図４のワイヤソー装置の構成と同様でありその装置構成についての説明は省略する。ただし図７で示すように第２実施例と異なり、インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離は、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1一定に保持される。
FIG. 7 shows a wire saw device used in the third embodiment. The wire saw device of FIG. 7 has the same configuration as the wire saw device of FIG. 4, and a description of the device configuration will be omitted. However, as shown in FIG. 7, unlike the second embodiment, during cutting of the
図８は図７のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。 FIG. 8 shows a processing procedure of a cutting operation performed by the wire saw device of FIG.
まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcのデータが入力されるとともに、ワイヤ送り条件つまりワイヤ周長Ｗのデータが入力される（ステップ３０１）。
First, data of the dimensions of the
つぎにローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が初期設計ピッチＬ0からインゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が初期設計距離Ｚ0から距離Ｌ1に応じた距離Ｚに変化する（ステップ３０２）。
Next, the drive of the roller pitch adjusting motor 17 is controlled to change the distance between the pair of
一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1になり、かつ加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｌ1に応じた距離Ｚになると、移動完了信号を発生する。移動完了信号を受信すると、昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図７で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１は加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動する（ステップ３０３）。
When the distance between the pair of
インゴット１がワイヤ６に接触する位置まで移動するとインゴット移動完了信号が発生する。インゴット移動完了信号を受信すると、所定プログラムにより切断加工が開始される。
(4) When the
すなわち昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータ２０が駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される（ステップ３０４）。
That is, the lifting motor is driven and the lifting base 4 is further lowered, and the
インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離はＬ1一定に保持される。また加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離はＬ1に応じた距離Ｚ一定に保持され、切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ３０５）。
During the cutting of the
インゴット１の送り位置が最終位置に達したことが確認されると、ローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1から初期設計ピッチＬ0に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｚから初期設計距離Ｚ0に変化する（ステップ３０６）。
When it is confirmed that the feed position of the
つぎに昇降用モータが駆動制御されて昇降ベース４が上昇される。これによりスライスされたインゴット１がワイヤ６の上方の退避位置まで移動される（ステップ３０７）。
Next, the drive of the lifting motor is controlled, and the lifting base 4 is raised. As a result, the sliced
インゴット１が退避位置まで移動するとインゴット退避完了信号が発生する。インゴット退避完了信号が受信されると、切断加工を終了させる（ステップ３０８）。
(4) When the
以上説明したように本第３実施例によれば、一対の加工用ローラ７、８間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。
According to the third embodiment, as described above, the distance between the pair of
（第４実施例）
第２実施例ではワイヤソー装置を、２つの加工用ローラ７、８と１つの調整用ローラ１９からなる３つのローラ７、８、１９にワイヤ６を巻着した構成としているが、図９に示すようにワイヤソー装置を、図１と同様に２つの加工用ローラ７、８と２つの調整用ローラ９、１０にワイヤ６を巻着した構成として第２実施例と同様の制御を適用してもよい。
(Fourth embodiment)
In the second embodiment, the wire saw device has a configuration in which the
インゴット１を昇降させる構成は図１と同様であるので説明は省略する。
構成 The structure for raising and lowering the
図１０（ａ）は図９を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。 FIG. 10A is a view of FIG. 9 as viewed from above in the direction of arrow B, and FIG. 10B is a view of FIG. 10A as viewed from the right in the direction of arrow E.
一対の加工用ローラ７、８は図９で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図９で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対の加工用ローラ７、８は同左右方向Ｃに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ１７を駆動させることにより一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。加工用ローラ８の軸にはワイヤ駆動用モータ２０の回転軸が連結している。このためワイヤ駆動用モータ２０が駆動されると加工用ローラ８が回転しワイヤ６が走行する。
The pair of
同様に一対の調整用ローラ９、１０には、一対の加工用ローラ７、８に対応する上述したラックピニオン機構と同様なラックピニオン機構が設けられており、ローラピッチ調整用モータ１７と同様なローラピッチ調整用モータ２２にて駆動される。このためローラピッチ調整用モータ２２が駆動されるとラックピニオン機構を介して一対の調整用ローラ９、１０は図９で図中左右方向Ｊに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ２２を駆動させることにより一対の調整用ローラ９、１０間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。
Similarly, the pair of adjusting
図９で一対の加工用ローラ７、８間の距離は初期設計ピッチＬ0から距離Ｌ1を介して最小ピッチＬ2usの間で変化する。
In FIG. 9, the distance between the pair of
距離Ｌ1は前述した（１）式、
Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
で表され、インゴット１の直径Ｄcに対応する距離のことである。Ｄrは加工用ローラ７、８の直径であり、Ｌsはインゴット１と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕である。
The distance L1 is given by the above equation (1),
L1 = Dc + Dr + Ls (1)
And a distance corresponding to the diameter Dc of the
最小ピッチＬ2usは次式（５）、
Ｌ2us＝Ｄr＋Ｌs …（５）
で表され、Ｌ2us＜Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする。図９で破線で示す７′、８′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2usになった状態を示している。
The minimum pitch L2us is given by the following equation (5):
L2us = Dr + Ls (5)
It is assumed that a relationship of L2us <L1 <L0 holds. In FIG. 9, reference numerals 7 'and 8' indicated by broken lines show a state in which the distance between the
加工用ローラ７、８間の距離を変化させたとき調整用ローラ９、１０間の位置が固定されたままだと、ワイヤ６の周長Ｗが変化する。そこでワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように、加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて調整用ローラ９、１０間の距離が調整される。
と き When the distance between the
ローラピッチ調整用モータ２２が駆動されると調整用ローラ９、１０が図９の図中で左右方向Ｊに移動する。これにより調整用ローラ９、１０間の距離を所望する距離に調整することができる。図９で調整用ローラ９、１０間の距離は初期設計ピッチＬ0からＬ2usピッチ設定時調整距離Ｌ2Dの間で変化する。図９で破線で示す９′、１０′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2usになったときの調整用ローラ９、１０の状態を示している。各ローラ７、８、９、１０が破線で示す７′、８′、９′、１０′の状態に変化したとしてもワイヤ６′の周長Ｗは一定に保持される。また加工用ローラ７、８間の距離がＬ1になったときには調整用ローラ９、１０間の距離はＬに調整されて、同様にワイヤ周長Ｗが一定に保持される。
When the roller pitch adjusting motor 22 is driven, the adjusting
図９のワイヤソー装置では、図６で説明したのと同様の処理手順で各ローラを移動させる制御が実行される。すなわち図６における「Ｌ2」が「Ｌ2us」に、図６における「Ｚ0」が「Ｌ0」に、図６における「Ｚ1」が「Ｌ2D」に、図６における「Ｚ」が「Ｌ」にそれぞれ置換されて、同様の処理が実行される。 制 御 In the wire saw device of FIG. 9, control for moving each roller is performed in the same processing procedure as that described in FIG. That is, “L2” in FIG. 6 is replaced with “L2us”, “Z0” in FIG. 6 is replaced with “L0”, “Z1” in FIG. 6 is replaced with “L2D”, and “Z” in FIG. Then, the same processing is executed.
また図９のワイヤソー装置で、図８に示す制御を行わせる実施も可能である。 It is also possible to carry out the control shown in FIG. 8 with the wire saw device of FIG.
なお上述した各実施例では、インゴット１側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としているが、ワイヤ６側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としてもよい。
（第５実施例）
上述した第１〜第４実施例では、サブガイドローラ１１、１２間の距離Ｌ1を調節することにより、あるいは加工用ローラ７、８間の距離Ｌ1を調整することにより、ワイヤ６の遊びＬsをインゴット１の径いかんにかかわらず一定値に保持して。うねりを抑制するようにしている。
In each embodiment described above, the
(Fifth embodiment)
In the above-described first to fourth embodiments, the play Ls of the
ここでサブガイドローラ１１、１２間の距離を小さくすればする程、ワイヤ６の遊びＬsが小さくなり（ワイヤ６の自由長が小さくなり）、切断時のワイヤ６の振れを小さくでき、うねりの抑制効果が大きくなる。
Here, as the distance between the
このためにはサブガイドローラ１１、１２の径をインゴット１の径に対して小さくして、つまり加工用ローラ７、８の径に対して小さくして、よりインゴット１の切断部位に接近させればよい。
For this purpose, the diameter of the
しかしサブガイドローラ１１、１２は、ワイヤ６の走行速度に応じた速度で回転するため、同じ速度で回転する加工用ローラ７、８に比して径が小さくなると、サブガイドローラ１１、１２は、加工用ローラ７、８の回転速度に比して高回転で回転しなければならくなる。このため動バランス的に制御が不安定になるおそれがある。
However, since the
また上述した第１〜第４実施例では、回転体であるローラをワイヤ６に押し付けてワイヤ６の遊びＬsを小さくしているため、ワイヤ６の張力の増大を招く。このため長期にわたり使用するとワイヤ６の断線を引き起こすおそれがある。
In the first to fourth embodiments described above, since the play Ls of the
また加工用ローラ７、８間の距離を調整するワイヤソー装置を採用する場合には、加工用ローラ７、８間の距離が固定の従来のワイヤソー装置に対して大がかりな改造を施したりするなど新規開発の工数が膨大となるおそれがある。
In addition, when a wire saw device that adjusts the distance between the
また上述した第１〜第４実施例では、スラリノズル５の供給口５ａからスラリが重力によってインゴット１の各切断部位に落下、供給されるため、インゴット１の各切断部位に供給されるスラリの流量は安定していない。このためウェーハ１ａのＴＴＶ、面粗さの品質に影響を及ぼすおそれがある。
In the above-described first to fourth embodiments, since the slurry is dropped and supplied from the
つぎに説明する第５実施例は、上述した第１〜第４実施例と比較して、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性を一層向上させ、ワイヤ６の切断を防止でき、インゴット１の各切断部位にスラリを精度よく供給してウェーハ１ａの品質を一層向上させることができる。 図１３は第５実施例のワイヤソー装置の構成を示している。
The fifth embodiment to be described next can further improve the control stability and prevent the cutting of the
図１３（ａ）は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット１を切断面方向からみた図である。また図１３（ｂ）は図１３（ａ）を矢視Ｔ1方向からみた後述するガイドバー４１、４２の下面を示す図である。また図１３（ｃ）は図１３（ａ）を矢視Ｔ2方向からみたガイドバー４１の側面図である。
FIG. 13 (a) is a view of the single
同図１３に示すように、図１で説明したのと同様に各加工用ローラ７、８、図示しない調整用ローラ９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。
As shown in FIG. 13, in the same manner as described with reference to FIG. 1, each of the
各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。
回 転 A rotating shaft of a wire driving motor (not shown) is connected to one of the
インゴット１はインゴット送り軸４６に装着されている。インゴット送り軸４６は、図中上下方向Ｐに昇降可能に、ボールネジ４５に螺合している。インゴット送り軸４６は、リニアガイド４７によって同上下方向Ｐに案内移動される。
The
ボールネジ４５はインゴット駆動用サーボモータ４４に回転軸に接続している。インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動されるとボールネジ４５が回転しインゴット送り軸４６はリニアガイド４７に案内移動されて図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いインゴット１が同上下方向Ｐに昇降する。インゴット１が下降するとインゴット１は一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に当接して下降位置に応じた切断深さでインゴット１が切断される。
The ball screw 45 is connected to the rotary shaft of the servo motor 44 for driving the ingot. When the ingot driving servomotor 44 is driven, the ball screw 45 rotates, and the ingot feed shaft 46 is guided and moved by the
一対の加工用ローラ７、８の間には、一対のガイドバー４１、４２がその長手方向の軸（紙面に垂直な軸）が一致するように位置されている。一対のガイドバー４１、４２は、インゴット１を挟む位置に設けられている。
一 対 A pair of guide bars 41 and 42 are positioned between the pair of
図１３（ｂ）に示すようにガイドバー４１、４２には、ワイヤ６のピッチに応じた間隔で溝４３が形成されている。図１３（ｃ）に示すように、溝４３の幅はワイヤ６の直径よりもやや大きい長さである。たとえばワイヤ６の直径が１６０μｍであれば溝４３の幅は２００μｍ程度である。
溝 As shown in FIG. 13B,
ガイドバー４１、４２はそれぞれ、ガイドバー上下駆動軸５７、５８に接続している。ガイドバー上下駆動軸５７、５８はそれぞれ、図中上下方向Ｐに昇降可能に、ボールネジ５５、５６に螺合している。ボールネジ５５、５６はそれぞれ、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４の回転軸に接続している。ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３が駆動されると、ボールネジ５５が回転しガイドバー上下駆動軸５７は図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いガイドバー４１が同上下方向Ｐに昇降する。ガイドバー４１が下降すると、当該ガイドバー４１の溝４３内に加工用ローラ７とインゴット１間のワイヤ６が位置される。
The guide bars 41 and 42 are connected to guide bar vertical drive shafts 57 and 58, respectively. The guide bar vertical drive shafts 57 and 58 are respectively screwed with ball screws 55 and 56 so as to be able to move up and down in the vertical direction P in the figure. The ball screws 55 and 56 are connected to the rotation shafts of the guide bar
同様にしてガイドバー上下駆動用サーボモータ５４が駆動されると、ボールネジ５６が回転しガイドバー上下駆動軸５８は図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いガイドバー４２が同上下方向Ｐに昇降する。ガイドバー４２が下降すると、当該ガイドバー４２の溝４３内に加工用ローラ８とインゴット１間のワイヤ６が位置される。以上のように一対のガイドバー４１、４２が溝４３の深さ方向（図中下方）に移動して溝４３内にワイヤ６が位置される。
Similarly, when the guide bar vertical drive servomotor 54 is driven, the ball screw 56 rotates and the guide bar vertical drive shaft 58 moves up and down in the vertical direction P in the figure, and accordingly, the
図１３（ｃ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置された状態で上記ワイヤ駆動用モータが回転駆動すると、ワイヤ６は溝４３に案内移動されて矢印Ｖで示す図中左右方向に走行する。このときワイヤ６はインゴット１の切断に応じて溝４３の幅方向に振動するが、ワイヤ６の振れは溝４３によって規制される。このためワイヤ６の振れに起因するインゴット１の切断面のうねりを大幅に抑制することができる。しかもガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６を溝４３の幅方向に規制するのみで、ワイヤ６に図中上下方向（溝４３の深さ方向）に対する大きな負荷を付与することがない。すなわちワイヤ６に対しては上述した張力調整機構によって付与される一定の張力以外の張力を付与することがない。
As shown in FIG. 13C, when the wire driving motor is rotationally driven in a state where the
ここでガイドバー駆動用サーバモータ５３、５４にはそれぞれ、駆動電流を検出することでガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷を検出する図示しない負荷検出器が設けられている。また上記負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４を駆動制御して、ワイヤ負荷を所定値以下にするコントローラが設けられている。
Here, each of the guide bar
加工用ローラ７とガイドバー４１の間および加工用ローラ８とガイドバー４２の間にあってワイヤ６の上方には、スラリノズル５が配置されている。スラリノズル５はパイプ状に形成されており加工用ローラ７、８、ガイドバー４１、４２の長手軸方向（紙面に垂直な方向）に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５の供給口５ａは、ガイドバー４１、４２の溝４３に向かってスラリが吐出されるように開口している。このため図１３（ｃ）に示すようにスラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３の隙間４３ａ（これをスラリゲートという）を介してインゴット１の切断部位に供給される。ここで各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。
The
上記一対のガイドバー４１、４２は、ガイドバー水平駆動軸４８を介して矢印Ｓ1、Ｓ2で示す図中外側方向（インゴット１から離れる方向）あるいは内側方向（インゴット１に向かう方向）に移動する。ガイドバー水平駆動軸４８は上述したインゴット送り軸４６と一体に設けられている。 The pair of guide bars 41 and 42 move via the guide bar horizontal drive shaft 48 in the outward direction (in a direction away from the ingot 1) or inward (in the direction toward the ingot 1) in the figure as indicated by arrows S1 and S2. The guide bar horizontal drive shaft 48 is provided integrally with the ingot feed shaft 46 described above.
図示しないガイドバー水平駆動用のサーボモータの駆動軸がピニオンギア４９に接続している。ピニオンギア４９は、ラック５０、ラック５１に歯合している。ラック５０は、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３を固定するベース部材５２に接続している。またラック５１は、ガイドバー駆動用サーバモータ５４を固定するベース部材５３に接続している。
(4) The drive shaft of a guide bar horizontal drive servo motor (not shown) is connected to the pinion gear 49. The pinion gear 49 meshes with the rack 50 and the
このためガイドバー水平駆動用サーボモータが駆動されると、ピニオンギア４９が紙面で時計回り方向あるいは反時計回り方向に回転しラック５０、ラック５１がＳ1方向（図中の外側方向）あるいはＳ2方向（図中の内側方向）に移動する。ラック５０、５１がＳ1方向に移動すると、ベース部材５１、５２が同Ｓ1方向に移動し、これに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１から離れる外側方向Ｓ1に移動する。またラック５０、５１がＳ2方向に移動すると、ベース部材５１、５２が同Ｓ2方向に移動し、これに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１に向かう内側方向Ｓ2に移動する。
Therefore, when the guide bar horizontal drive servomotor is driven, the pinion gear 49 rotates clockwise or counterclockwise on the paper surface, and the
以上のようにして一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させることができ、前述した一対のサブガイドローラ１１、１２を用いた場合と同様にしてワイヤ６の遊び（ガイドバー４１、４２とワイヤ６との距離）を調整することができる。
As described above, the distance between the pair of guide bars 41 and 42 can be changed, and the play of the wire 6 (the guide bars 41 and 42) can be performed in the same manner as when the pair of
ガイドバー水平駆動軸４８はインゴット送り軸４６と一体に設けられているため、インゴット送り軸４６が上下方向に移動すると、インゴット１と共に一対のガイドバー４１、４２を移動させることができる。ガイドバー上下駆動軸５７、５８を上下方向に移動させることで、ガイドバー４１、４２をインゴット１と独立させて移動させることができる。
Since the guide bar horizontal drive shaft 48 is provided integrally with the ingot feed shaft 46, when the ingot feed shaft 46 moves in the vertical direction, the pair of guide bars 41 and 42 can be moved together with the
一対のガイドバー４１、４２の材質は、加工性および熱膨張係数においてインゴット１と同一となる材質を用いることが望ましい。たとえばインゴット１がシリコンインゴットであればシリコンによってガイドバー４１、４２を構成することが望ましい。
材質 It is desirable that the material of the pair of guide bars 41 and 42 be the same as the material of the
またガイドバー４１、４２の溝４３は、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断することで形成しておくことが望ましい。インゴット１の切断に用いられるのと同じワイヤソー装置によって溝４３を形成しておくようにすると、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。
溝 Also, it is preferable that the
ここでガイドバー４１、４２の材質がインゴット１と同じ材質（シリコン）であれば、ワイヤ６によって加工性よく溝４３を形成することができる。
溝 Here, if the material of the guide bars 41 and 42 is the same material (silicon) as the
またガイドバー４１、４２の材質がインゴット１と同じ材質（シリコン）であれば、切断加工中、ワイヤ６によるインゴット１の切断部位がガイドバー４１、４２の溝と同じ熱膨脹係数で熱膨脹するので、切断品質の劣化が少なく加工の精度が向上する。
If the material of the guide bars 41 and 42 is the same as the material of the ingot 1 (silicon), the cutting portion of the
つぎに図１４〜図１８を参照して図１３に示すワイヤソー装置の動作について説明する。 Next, the operation of the wire saw device shown in FIG. 13 will be described with reference to FIGS.
図１４（ａ）は、たとえば１５０ｍｍの直径のインゴット１を切断するときのインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。
FIG. 14A shows a positional relationship between the
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）よりも径の大きいたとえば３００ｍｍの直径のインゴット１′を切断するときのインゴット１′と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。
FIG. 14B shows the positional relationship between the
同図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２間の距離が、インゴット１の径の大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバー４１、４２が移動され、位置決めされる。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、ガイドバー水平駆動用モータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の径が大きくなるほど一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の径にかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。図１４（ａ）のインゴット１よりも図１４（ｂ）のインゴット１′の方が径が大きいため図１４（ａ）に比べて図１４（ｂ）の場合の方が一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなる。これによりインゴット１の大きさ如何にかかわらず、うねりを抑制することができる。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the pair of guide bars 41, 42 is set so that the distance between the pair of guide bars 41, 42 is a distance corresponding to the diameter of the
しかもインゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に対して溝４３の深さ方向の力を付与することがない。このためワイヤ６には、上述した張力調整機構によって付与される一定の張力以外の不要な張力が付与されないためワイヤソー装置を長期にわたって使用したとしてもワイヤ６が断線することがなくワイヤソー装置の耐久性が向上する。
またガイドバー４１、４２は、繰り返し使用することができ消耗品のコストを抑制することができる。
Moreover, during the cutting of the
Further, the guide bars 41 and 42 can be used repeatedly, and the cost of consumables can be suppressed.
また切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。
During the cutting process, the slurry discharged from the
また一対のガイドバー４１、４２は、前述した一対のサブガイドローラ１１、１２と異なり切断加工中にワイヤ６の走行速度に応じた高回転で回転することはないので、動バランスに優れ制御安定性が向上する。また加工用ローラ７、８間の距離は固定であり従来の加工用ローラ７、８間の距離が固定のワイヤソー装置に僅かな変更を加えるだけで本実施例装置を構成することができ、新規開発工数を抑えることができる。
Also, unlike the pair of
（第６実施例）
図１５（ａ）、（ｂ）は、インゴット１の切断深さに応じて一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させる実施例を示している。図１５（ａ）は切断初期におけるインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示し、図１５（ｂ）は切断中期におけるインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。
(Sixth embodiment)
FIGS. 15A and 15B show an embodiment in which the distance between the pair of guide bars 41 and 42 is changed according to the cutting depth of the
インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。この結果、ウェーハ１ａの切断面のうねりを抑制することができる。
As the cutting of the
この第６実施例によれば、第５実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。
According to the sixth embodiment, similarly to the fifth embodiment, the control stability is further improved, the disconnection of the
（第７実施例）
図１６（ａ）、（ｂ）は、ガイドバー４１、４２の溝をワイヤソー装置のワイヤ６によって予め形成した後に、同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いてインゴット１を切断する実施例を示している。
(Seventh embodiment)
FIGS. 16A and 16B show an embodiment in which the grooves of the guide bars 41 and 42 are formed in advance with the
図１６（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。
As shown in FIG. 16 (a), in a state where the
つぎに図１６（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。
Next, as shown in FIG. 16B, the drive of the ingot driving servomotor 44 is controlled so that the
インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。
While the
この第７実施例によれば、上述した第５、第６実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。
According to the seventh embodiment, similarly to the fifth and sixth embodiments described above, the control stability is further improved, the disconnection of the
更に第７実施例によれば、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。
Further, according to the seventh embodiment, the
（第８実施例）
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ガイドバー４１、４２の溝をワイヤソー装置のワイヤ６によって予め形成した後に、同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いてインゴット１を切断し、切断深さに応じて一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させる実施例を示している。
(Eighth embodiment)
FIGS. 17A, 17B and 17C show that after the grooves of the guide bars 41 and 42 are formed in advance by the
図１７（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。
As shown in FIG. 17A, in a state where the
つぎに図１７（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。またガイドバー水平駆動用モータが駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２がインゴット１に向かう内側方向Ｓ2に移動して、ワイヤ６の遊びＬsが所望値に調整される。
Next, as shown in FIG. 17B, the drive of the ingot driving servomotor 44 is controlled so that the
つぎに図１７（ｃ）に示すように、インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。
Next, as shown in FIG. 17C, as the cutting of the
この第８実施例によれば、上述した第５、第６、第７実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。
According to the eighth embodiment, similarly to the fifth, sixth, and seventh embodiments, the number of newly developed steps is not increased, control stability is further improved, and disconnection of the
更に第８実施例によれば、第７実施例と同様に、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。
Further, according to the eighth embodiment, similarly to the seventh embodiment, the
また第８実施例では、第５実施例、第６実施例と同様に、インゴット１の径に応じてワイヤ６の遊びＬsを所望値に定め、インゴット１の切断深さ如何にかかわらずワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持するようにしたので、ウェーハ１ａの切断面におけるうねりを抑制することができる。
In the eighth embodiment, as in the fifth and sixth embodiments, the play Ls of the
ところで上述した第５、６、７、８実施例を実施する際には、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に不要な負荷を与えないようにすることがワイヤ６の断線等を防止する上で必要となる。ワイヤ６の負荷は、溝４３の深さ方向のワイヤ６の相対位置、溝４３に入り込んだスラリの粘性抵抗等によって影響を受ける。
By the way, when the fifth, sixth, seventh and eighth embodiments described above are carried out, the
そこで切断加工中は、上記負荷検出器によってガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷が検出され、この負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、上記コントローラによって、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御され、ワイヤ負荷が所定値以下になるように一対のガイドバー４１、４２の上下位置が調整される。これによりワイヤ６に加わる負荷が所定値以下に抑えられるためワイヤ６の耐久性が一層向上する。
Therefore, during cutting, the load applied to the
ガイドバー４１、４２の断面形状は、ガイドバー４１、４２のワイヤ６に対する相対的な上下方向位置に応じて、溝４３がワイヤ６を規制する長さｌが変化する形状であることが望ましい。
断面 It is desirable that the cross-sectional shape of the guide bars 41 and 42 is such that the length l of the
ガイドバー４１、４２の断面形状は円形、楕円であってもよく、図１８（ａ）に示すように、楔形状であってもよい。 断面 The cross-sectional shapes of the guide bars 41 and 42 may be circular or elliptical, or may be wedge-shaped as shown in FIG.
図１８（ａ）は、ガイドバーの断面の稜線のうちスラリ供給側の稜線が下方にいくほどインゴット１側に傾斜する形状に形成されたガイドバー４１′、４２′を示している。このような楔断面形状でガイドバー４１′、４２′を構成すると、スラリノゾル５の供給口５ａから吐出されたスラリがガイドバー４１、４２の溝４３に入りやすくなりスラリのインゴット切断部位への供給効率が向上する。また図１８（ｂ）、（ｃ）に示すように、ガイドバー４１′、４２′の上下方向位置の調整によって、溝４３がワイヤ６を規制する長さｌ1、ｌ2が大きく変化するため、ワイヤ６に与える負荷を減らす上述した制御を制御性よく行うことができる。
FIG. 18A shows guide bars 41 ′ and 42 ′ that are formed in such a manner that the ridge line on the slurry supply side among the ridge lines in the cross section of the guide bar is inclined downward toward the
また以上の説明では単結晶シリコンインゴット１を切断加工する場合を想定しているが、本発明としては磁性材料、セラミック等などの任意のワークをスライス状に切断加工する場合に適用することができる。
In the above description, the case where the single
１ インゴット（ワーク）
４ 昇降ベース
６ ワイヤ
７、８ 加工用ローラ
９、１０、１９ 調整用ローラ
１１、１２ サブガイドローラ
１３、１４ ラック
１５ ボールネジ
１６ 上下調整用モータ
１７、２２ ローラピッチ調整用モータ
２０ ワイヤ駆動用モータ
1 ingot (work)
Reference Signs List 4 Elevating
Claims (12)
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに押し当てられる一対のサブガイドローラと、
前記一対のサブガイドローラがワイヤに押し当てられた際に、当該一対のサブガイドローラ間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように一対のサブガイドローラを移動させるサブガイドローラ移動手段と
を備えたことを特徴とするワイヤソー装置。 A pair of processing rollers around which the wire is wound,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
A pair of sub-guide rollers pressed against a wire between the pair of processing rollers,
When the pair of sub guide rollers are pressed against a wire, a sub guide roller that moves the pair of sub guide rollers such that a distance between the pair of sub guide rollers is a distance corresponding to a size of a work. A wire saw device comprising: moving means.
ワークの切断深さに応じて、一対のサブガイドローラ間の距離を変化させること
を特徴とする請求項１記載のワイヤソー装置。 The sub-guide roller moving means,
The wire saw device according to claim 1, wherein a distance between the pair of sub guide rollers is changed according to a cutting depth of the work.
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記一対の加工用ローラ間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように、一対の加工用ローラを移動させる加工用ローラ移動手段と、
ワイヤ周長が一定に保持されるように、前記一対の加工用ローラ間の距離に応じて前記調整用ローラを移動させる調整用ローラ移動手段と
を備えたことを特徴とするワイヤソー装置。 A pair of processing rollers and an adjustment roller around which the wire is wound with a constant circumference,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
Processing roller moving means for moving the pair of processing rollers so that the distance between the pair of processing rollers is a distance corresponding to the size of the work,
An adjusting roller moving means for moving the adjusting roller in accordance with a distance between the pair of processing rollers so that a wire circumference is kept constant.
ワークの切断深さに応じて、一対の加工用ローラ間の距離を変化させること
を特徴とする請求項３記載のワイヤソー装置。 The processing roller moving means,
The wire saw device according to claim 3, wherein a distance between the pair of processing rollers is changed according to a cutting depth of the work.
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記ワイヤのピッチに応じた間隔で溝が形成され、当該溝内に前記加工用ローラと前記ワーク間のワイヤが位置されるように位置決めされる一対のガイドバーと
を備えたことを特徴とするワイヤソー装置。 A pair of processing rollers on which a wire is wound at a predetermined pitch,
Wire driving means for running the wire,
Work relative movement means for cutting the work by relatively moving the work in the direction of pressing the work against the wire between the pair of processing rollers,
Grooves are formed at intervals according to the pitch of the wires, and a pair of guide bars are positioned in the grooves so that the wires between the processing roller and the work are positioned. Wire saw device.
前記負荷検出手段によって検出されるワイヤ負荷が所定値以下となるように、前記溝の深さ方向に、前記一対のガイドバーを移動させるガイドバー制御手段と
が更に備えられていることを特徴とする請求項５記載のワイヤソー装置。 Load detection means for detecting a load applied to the wire by the pair of guide bars,
Guide bar control means for moving the pair of guide bars in the depth direction of the groove such that the wire load detected by the load detection means is equal to or less than a predetermined value. The wire saw device according to claim 5, wherein
The wire saw device according to claim 5, wherein the pair of guide bars are made of a material having the same workability and thermal expansion coefficient as those of the work.
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