JP2006082156A

JP2006082156A - 加工物の曲面切断方法

Info

Publication number: JP2006082156A
Application number: JP2004267620A
Authority: JP
Inventors: Katsuyo Tawara; 勝代田原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】所定の曲率の曲面形状を有するウエハや基板をワイヤソーによって切断し、しかも精度よく曲面形状を再現することができる加工物の曲面切断方法を提供することを目的とする。
【解決手段】多溝ローラ間に張設されたワイヤ列と、加工物を搭載してワイヤに加工物を進退させるフィード機構と、上記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライド可能なスライド台と、当該スライド台の駆動手段とを有し、前記フィード機構により加工物を進退させ、かつ前記スライド台を前記駆動手段により前記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせながら、前記加工物をワイヤに押し付けて、加工物を切断することを特徴とする加工物の曲面切断方法。
【選択図】図１

Description

本発明は加工物の曲面切断方法に係わり、特に半導体、ガラス、セラミック、磁性板等のインゴット類を均一かつ曲面に切断可能な加工物の曲面切断方法に関する。

半導体ウエハやガラス基板、セラミック基板、磁性板等は、例えば多結晶シリコンの場合、チョクラルスキー法等により単結晶シリコンのインゴットを作り、マルチワイヤソーで所定の厚さに切断されて製造される。ガラス基板、セラミック基板、磁性板等もほぼ同様にインゴットの状態からマルチワイヤソーで所定の厚さに切断されて製造される。

従来のマルチワイヤソーは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、１本のワイヤ３１を３個の多溝ローラ３２ａ、３２ｂ、３２ｄに巻き付けて、ワイヤ列３３を構成し、このワイヤ列３３を往復運動させる。そこへ、スラリー（ＳｉＣ砥粒を分散させた加工液）を流しながら、実線矢印で示すように、半導体インゴットＷをワイヤ列３３に押し付けて研磨切断するものである（特開２００２−１６６４１６公報特許文献１参照）。

ところで、半導体ウエハやガラス基板、セラミック基板、磁性板等において、例えば太陽電池用の多結晶シリコンやコアレスモータの永久磁石用の磁性体は、その用途に応じて曲面に加工されることが多い。
例えば太陽電池用の多結晶シリコンを簡単に曲面加工することができれば、太陽の運行に応じて効率よく受光することができる太陽電池を得ることができ、またコアレスモータの永久磁石用の磁性体を低コストで得ることができるという大きなメリットがある。
特開２００２−１６６４１６公報

しかしながら従来、太陽電池用の多結晶シリコンやコアレスモータの永久磁石用の磁性体等をマルチワイヤソーを用いて曲面に切断することは試みられていなかった。
その理由としては、切断時にワイヤが加工物に押圧されて変形するため、高精度に所定の曲率の曲面を有するウエハや基板を得ることが難しいということ等が挙げられる。

そこで、高精度でかつ低コストに所定の曲率の曲面形状を有するウエハや基板を得ることができる加工物の曲面切断方法の提供が要望されていた。

この発明は上記の事情を考慮してなされたもので、所定の曲率の曲面形状を有するウエハや基板をワイヤソーによって切断し、しかも精度よく曲面形状を再現することができる加工物の曲面切断方法を提供することを目的とする。

すなわちこの発明の加工物の曲面切断方法は、多溝ローラ間に張設されたワイヤ列と、加工物を搭載してワイヤに加工物を進退させるフィード機構と、上記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライド可能なスライド台と、当該スライド台の駆動手段とを有し、前記フィード機構により加工物を進退させ、かつ前記スライド台を前記駆動手段により前記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせながら、前記加工物をワイヤに押し付けて、加工物を切断することを特徴とするものである。

この発明の加工物の曲面切断方法は、上記スライド台の駆動手段が、スライド台の側壁に当接し、予め組み込まれた曲面形状に応じてスライド台を移動させる駆動アームからなることをも特徴とするものである。

この発明の加工物の曲面切断方法は、上記スライド台の駆動手段が、スライド台の側壁に設けたセンサアームで、スライド台と一定間隔で対向するように設けた加工物のならい面をなぞり、当該ならい面に応じてスライド台を移動させるようにしたことをも特徴とするものである。

この発明によれば、所定の曲率の曲面形状を有するウエハや基板をワイヤソーによって切断し、しかも精度よく曲面形状を再現することができる加工物の曲面切断方法を提供することが可能となった。

以下、この発明に係わる加工物の曲面切断方法の実施の形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１はこの発明に係わる加工物の曲面切断方法の１実施例を示す概略図、図２はこの発明に係わる加工物の曲面切断方法の他の実施例を示す概略図、図３はワイヤ部分との関係を示す概略図である。

この発明の加工物の曲面切断方法の１実施例を示す図１において、マルチワイヤソー１は１本のワイヤ２を巻き付ける３個の多溝ローラ３ａ、３ｂ、３ｄを有する（図３参照）。この３個の３ａ、３ｂ、３ｄのうち１個はドライブローラ３ｄであり、他の２個はドリブンローラ３ａ、３ｂとして形成され、各多溝ローラ３ａ、３ｂ、３ｄ間に例えば２００・ｍの直径を有するワイヤ２を巻き付けてワイヤ列４を構成し、このワイヤ列４のワイヤ２をドライブ側多溝ローラ３ｄの駆動により往復走行させるようになっている。前記ドライブ側多溝ローラ３ｄは、ローラ駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。
なお前記ワイヤ列４には適宜スラリーを供給するようになっている

また、ワイヤ列４に対向する下方には、加工物、例えば、半導体インゴットＷを進退、例えば、上下させるフィード機構５が設けられ、さらに、このフィード機構５の上部には、半導体インゴットＷを上記フィード機構５による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせるスライド台６が設けられている。フィード機構５は一般に用いられるサーボモータに回動されるボールネジで形成されたスクリューシャフト（図示せず）で構成されている。また、スライド台６には半導体インゴットＷが接着されるベース７が設けられている。

スライド台６には駆動手段が敷設されており、この駆動手段を駆動することによってスライド台６は、半導体インゴットＷを上記フィード機構５による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせ、前記半導体インゴットＷをワイヤ列４に押し付けて切断するのである。

上記スライド台の駆動手段は、制御部８によりシーケンス制御もしくはプログラム制御されて駆動される駆動アーム９からなり、上記フィード機構５の進退に同期して、スライド台をフィード機構５による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせるようになっている。
すなわち、スライド台６の少なくとも一方の端部に側壁１０を形成し、上記駆動アーム９の先端をこの側壁１０に当接することにより、例えば駆動アーム９の伸縮に応じてスライド台６をフィード機構５の昇降に同期して水平移動させるものである。
上記駆動アーム９の制御部８はシーケンス制御もしくはプログラム制御のための機器類が内蔵されていても、スペクトラム拡散無線機（ＳＳ無線）データ通信モジュール等を用いた遠隔操作により制御できる機構となっていてもよい。
シーケンス制御もしくはプログラム制御により予め制御部８に組み込まれる曲面形状は、製品に要求される所定の曲面形状であり、既存の製品の曲面形状を読み取って利用することができる。またＣＡＤ等を用いて所定の曲面形状を割り出し、そのデータをシーケンス制御もしくはプログラム制御のために利用することもできる。

次に、この発明の加工物の曲面切断方法の他の実施例を図２に基いて説明する。
この実施例では、上記スライド台の駆動手段が、スライド台２１の側壁に設けたセンサアーム２２からなっている。そしてこのセンサアーム２２が、スライド台２１と一定間隔で対向するように設けた半導体インゴットＷのならい面２３をなぞり、当該ならい面２３に応じてスライド台２１を移動させるようになっている。
すなわち、スライド台２１には予め上記ならい面２３側に牽引するコイルバネ（図示せず）が取り付けてあり、当初はフィード機構２４上の基準位置（０点）に位置している。次いでフィード機構２４が上昇すると、スライド台２１の側壁に設けたセンサアーム２２がスライド台２１と一定間隔で対向するように設けた半導体インゴットＷのならい面２３をなぞり、ならい面２３に設けた曲面形状に応じてスライド台２１を、フィード機構２４による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせる。上記ならい面としては、（ａ）のくの字状、（ｂ）の波状、（ｃ）の円弧状等を採用することができ、またそれ以外の形状であってもよいことはいうまでもない。
センサアーム２２がならい面２３の前傾部分を移行する間、前記コイルバネの牽引力に抗してスライド台２１を右方向にスライドさせる。またセンサアーム２２がならい面２３の後傾部分に移行すると、前記コイルバネの牽引力によってならい面２３に沿ってスライド台２１を左方向にスライドさせ、その端部で曲面形状の切断が完了する。２５は半導体インゴットＷを取り付けるベースである。

半導体インゴットＷを切断する場合、図３（ａ），（ｂ）に示すように、半導体インゴットＷを、ベース７，２５を介してスライド台６，２１に接着し、半導体インゴットＷをワイヤ列４と平行に保持する。

次に切断を開始するが、実線矢印で示すように、切断開始とともにフィード機構５，２４により半導体インゴットＷを上方向に送り、所定の位置に達したなら、スライド台の駆動手段を構成する駆動アーム９もしくはセンサアーム２２によりスライド台６，２１を水平方向にスライドさせ、半導体インゴットＷを所定の曲面形状に沿って移動させて切り込んでいく。すなわち、半導体インゴットＷの先端が、一方向に高速走行するワイヤ列４に触れ、スラリ供給装置により供給されワイヤ列４で運ばれたスラリ（砥粒）により切断が行なわれる。

そのまま半導体インゴットＷを切断していって切断完了後、フィード機構５，２４により、最後は半導体インゴットＷを直線的に上側に送り、ベース７の切断を行い半導体インゴットＷの切断を完了する。

その際、半導体インゴットＷの切断速度を、所定の曲面形状に沿って切り込んでいく速度と同期させる必要があり、両速度にずれが生じると曲面形状を精度よく再現することができなくなる。

なお、上述した実施形態においては、ワイヤの一方向に走行させる例で説明したが、ローラ駆動モータを適宜反転させてワイヤを双方向に送ってもよく、この場合も同様に、加工物を上下移動および水平方向にスライドさせつつ、ワイヤを正逆方向へ交互に走行させながら切断を進める。

この発明に係わる加工物の曲面切断方法によれば、上記した半導体ウエハ用インゴットの曲面形状の切断のみならず、ガラス基板、セラミック基板、磁性板等において、例えば太陽電池用の多結晶シリコンやコアレスモータの永久磁石用の磁性体における曲面形状の切断等にも適宜利用することができる。

上記加工物の曲面切断方法に例示したところでは、加工物をワイヤソーの下側に配置したが、ワイヤソーの上側に配置してもよいことはもちろんである。

この発明に係わる加工物の曲面切断方法の１実施例を示す概略図である。この発明に係わる加工物の曲面切断方法の他の実施例を示す概略図である。ワイヤ部分との関係を示す概略図である。従来のマルチワイヤソーの概略図である。

符号の説明

１マルチワイヤソー
２ワイヤ
３ａ、３ｂドリブンローラ
３ｄドライブローラ
４ワイヤ列
５フィード機構
６スライド台
７ベース
８制御部
９駆動アーム
１０側壁
２１スライド台
２２センサアーム
２３ならい面
２４フィード機構
２５ベース
Ｗ半導体インゴット

Claims

多溝ローラ間に張設されたワイヤ列と、加工物を搭載してワイヤに加工物を進退させるフィード機構と、上記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライド可能なスライド台と、当該スライド台の駆動手段とを有し、前記フィード機構により加工物を進退させ、かつ前記スライド台を前記駆動手段により前記フィード機構による進退方向に対してほぼ直角方向にスライドさせながら、前記加工物をワイヤに押し付けて、加工物を切断することを特徴とする加工物の曲面切断方法。
スライド台の駆動手段が、スライド台の側壁に当接し、予め組み込まれた曲面形状に応じてスライド台を移動させる駆動アームからなる請求項１に記載の加工物の曲面切断方法。
スライド台の駆動手段が、スライド台の側壁に設けたセンサアームで、スライド台と一定間隔で対向するように設けた加工物のならい面をなぞり、当該ならい面に応じてスライド台を移動させるようにしてなる請求項１に記載の加工物の曲面切断方法。