JP2013099824A - ワイヤーソーのローラ - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度に優れ、かつワイヤー１６の張り渡し作業が容易であるワイヤーソーのローラ１２の提供。
【解決手段】ワイヤーソーのローラ１２は、その外周面に多数の溝２０を備えている。それぞれの溝２０は、周方向に延在している。この溝２０は、主部２４と案内部２６とを備えている。案内部２６は、主部２４の半径方向外側に位置している。案内部２６は、その内側端２８において主部２４と連続している。案内部２６は、その外側端３０において、ランド２２と連続している。主部２４は、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有している。案内部２６は、半径方向外側に向かって徐々に幅が広がる断面形状を有している。案内部２６の開き角度θは、４０°以上１００°以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤーソーのローラに関する。詳細には、本発明は、ローラの溝の改良に関する。

シリコンウエハーは、シリコンインゴットから得られる。ウエハーの製作には、ワイヤーソーが用いられている。ワイヤーソーは、一対のメインローラと、ワイヤーとを備えている。それぞれのメインローラは、多数の溝を備えている。この溝は、周方向に延びている。この溝にワイヤーが通される。このワイヤーによってインゴットが切断され、ウエハーが得られる。ウエハーの厚みは、小さい。ウエハーの厚みは、ワイヤーのピッチに依存する。ワイヤーのピッチは、溝のピッチと一致する。

切断後のウエハーの表面は、粗い。ウエハーが、うねりを有していることもある。表面の粗さの解消とうねりの除去とを目的として、ウエハーの表面が研削される。

図５には、従来のローラ２が示されている。図５における左右方向は、このローラの軸方向である。このローラは、溝４を有している。溝４の断面形状は、「Ｖ」字状である。図５には、二点鎖線にて、ワイヤー６も示されている。ワイヤー６は、溝４を通されている。「Ｖ」字状の溝を有するローラが、特開２００１−７９７４８公報の図７に開示されている。

インゴットの切断のとき、ローラ２の軸方向への力が、ワイヤー６にかかることがある。この力がかかると、溝４の側壁８が傾斜しているので、図６に示されるように、ワイヤー６がこの側壁８に沿って移動する。この移動により、ワイヤーのピッチＰｗと溝のピッチＰｇとの不一致が生じる。図６に示された状態のワイヤー６でインゴットの切断がなされると、得られたウエハーは、本来の厚みを有さない。このウエハーには、大幅な表面研磨が必要である。

ワイヤー６が大幅に移動して本来の溝４から抜け出し、隣の溝４に入り込むことがある。この移動の後は、１つの溝４に二重にワイヤー６が存在する。この状態での切断で得られたウエハーは、廃棄されざるを得ない。１つの溝４に二重にワイヤー６が存在することとなった場合、切断作業は中断される。その表面に砥粒を有するワイヤー６での切断時に、特にワイヤー６の移動が生じやすい。

特開２００８−１２６３４１公報には、断面が「Ｕ」字状である溝を備えたローラが開示されている。この溝の側壁は、傾斜していない。この溝は、ワイヤーの移動を阻止する。このローラを備えたワイヤーソーの加工精度は、高い。

特開２００１−７９７４８公報 特開２００８−１２６３４１公報

ワイヤーソーによる切断作業の準備段階では、複数のローラの間にワイヤーが張り渡される。ワイヤーは、何重にも張り渡される。この張り渡しには、時間を要する。特に、断面が「Ｕ」字状である溝は、この溝の間口が小さいので、張り渡しに長時間を要する。

本発明の目的は、加工精度に優れ、かつワイヤーの張り渡し作業が容易であるワイヤーソーのローラの提供にある。

本発明に係るワイヤーソーのローラは、周方向に延在する多数の溝を備える。それぞれの溝は、主部とこの主部の半径方向外側に位置する案内部とを備える。主部は、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有する。案内部は、半径方向外側に向かって徐々に幅が広がる断面形状を有する。

好ましくは、案内部の深さの、主部の幅に対する比は、１／３以上である。好ましくは、案内部の開き角度は、４０°以上１００°以下である。

他の観点によれば、本発明に係るワイヤーソーは、一対のローラと、これらローラ間に張り渡されたワイヤーとを備える。それぞれのローラは、周方向に延在する多数の溝を備える。それぞれの溝は、主部とこの主部の半径方向外側に位置する案内部とを備える。主部は、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有する。案内部は、半径方向外側に向かって徐々に幅が広がる断面形状を有する。

本発明に係るワイヤーソーのローラでは、主部によってワイヤーの移動が抑制される。このローラが用いられたワイヤーソーの加工精度は、高い。このローラでは、ワイヤーが張り渡されるとき、案内部がこのワイヤーを案内する。この張り渡し作業は、容易になされうる。

図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤーソーがインゴットと共に示された斜視図である。 図２は、図１のワイヤーソーのメインローラの一部が示された拡大正面図である。 図３は、図２のメインローラの一部が示された拡大図である。 図４は、本発明の他の実施形態に係るワイヤーソーのメインローラの一部が示された断面図である。 図５は、従来のワイヤーソーのメインローラの一部が示された断面図である。 図６は、図５のメインローラの一部が示された断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１に示されたワイヤーソー１０は、一対のメインローラ１２、１つのサブローラ１４及び１本のワイヤー１６を備えている。１本のワイヤー１６が、３つのローラ１２、１４に張り渡されている。ワイヤー１６は、ローラ１２、１４の軸方向に所定ピッチで少しずつずらされて、何重にも張り渡されている。ローラ１２、１４の回転により、ワイヤー１６は進行する。このワイヤー１６向けて、図１において矢印Ａで示されるように、インゴット１８が移動する。インゴット１８は、ワイヤー１６によって切削され、切断される。切断により、多数のウエハーが得られる。

図２には、図１のワイヤーソー１０のメインローラ１２が示されている。メインローラ１２の材質は、ポリウレタン、超高分子量ポリエチレン等の合成樹脂である。メインローラ１２が、セラミックからなってもよい。このメインローラ１２は、その外周面に多数の溝２０を備えている。それぞれの溝２０は、周方向に延在している。この溝２０にワイヤー１６が収められる。

図３は、図２のメインローラ１２の一部が示された拡大図である。図３には、２つの溝２０が示されている。メインローラ１２の周面のうち、溝２０以外の部分は、ランド２２である。図３には、二点鎖線にて、ワイヤー１６も示されている。

それぞれの溝２０は、主部２４と案内部２６とを備えている。案内部２６は、主部２４の半径方向外側に位置している。案内部２６は、その内側端２８において主部２４と連続している。案内部２６は、その外側端３０において、ランド２２と連続している。

主部２４は、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有している。主部２４は、底部３２と側壁部３４とからなる。側壁部３４は、底部３２の半径方向外側に位置している。側壁部３４は、底部３２と連続している。底部３２は、半円状の断面形状を有している。図３において矢印Ｒで示されているのは、底部３２の曲率半径である。主部２４にはワイヤー１６が収められるので、曲率半径Ｒはワイヤー１６の半径と同等か、これよりも若干大きい。側壁部３４は、半径方向に延在している。

ローラの軸方向への力が、ワイヤー１６にかかったときでも、主部２４の断面形状が「Ｕ」字状なので、ワイヤー１６の移動が生じにくい。このワイヤーソー１０でインゴット１８の切断がなされると、寸法精度に優れたウエハーが得られうる。このウエハーには、大幅な表面研磨は不要である。

主部２４の断面形状が「Ｕ」字状なので、ワイヤー１６に軸方向への大きな力がかかった場合でも、ワイヤー１６が本来の溝２０から抜け出して隣の溝２０に入り込むことが抑制される。このワイヤーソー１０により、切断作業の中断が抑制される。

図３において、矢印Ｄ１で示されているのは、主部２４の深さである。ワイヤー１６に軸方向への大きな力がかかった場合でもワイヤー１６が溝２０から抜け出しにくいとの観点から、深さＤ１はワイヤー１６の直径の６０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、１１０％以上が特に好ましい。

案内部２６は、半径方向に対して傾斜している。案内部２６の幅は、半径方向外側に向かって徐々に大きくなっている。図３において、矢印Ｗ１で示されているのは案内部２６の内側端２８の幅であり、矢印Ｗ２で示されているのは案内部２６の外側端３０の幅である。幅Ｗ１は、側壁部３４の幅でもある。この実施形態では、幅Ｗ１は底面３２の曲率半径Ｒの２倍である。

外側端３０の幅Ｗ２は、内側端２８の幅Ｗ１よりも大きい。メインローラ１２にワイヤが張り渡されるとき、ワイヤー１６は、この案内部２６に案内されつつ、主部２４に収まる。幅Ｗ２が大きいので、誤ってワイヤー１６がランド２２に掛けられたり、本来の溝２０とは異なる溝２０に掛けられたりすることが抑制される。このメインローラ１２では、短時間で、かつ正確に、ワイヤー１６を掛ける作業がなされうる。

図３において矢印Ｐで示されているのは、溝２０のピッチである。前述の通り、このメインローラ１２はランド２２を有するので、ピッチＰは幅Ｗ２よりも大きい。ランド２２の強度の観点から、ピッチＰと幅Ｗ２との差（Ｐ−Ｗ２）は０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．０８ｍｍ以上が特に好ましい。

メインローラ１２にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、幅Ｗ１に対する幅Ｗ２の比率は１１０％以上が好ましく、１２０％以上が特に好ましい。ランド２２の強度の観点から、この比率は２００％以下が好ましい。

図３において矢印θで示されているのは、案内部２６の開き角度である。メインローラ１２にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、開き角度θは４０°（ｄｅｇｒｅｅ）以上が好ましく、５５°以上がより好ましく、６０°以上が特に好ましい。ランド２２の強度の観点から、開き角度θは１００°以下が好ましく、９０°以下が特に好ましい。

図３において矢印Ｄ２で示されているのは、案内部２６の深さである。メインローラ１２にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、深さＤ２は幅Ｗ１の１／３以上が好ましく、１／２以上が特に好ましい。ランド２２の強度の観点から、深さＤ２は幅Ｗ１の３／１以下が好ましい。

主部２４及び案内部２６を有する溝２０が、サブローラ１４に設けられてもよい。

図４は、本発明の他の実施形態に係るワイヤーソーのメインローラ３８の一部が示された断面図である。このメインローラ３８は、図１に示されたワイヤーソー１０に用いられうる。このメインローラ３８は、その外周面に多数の溝４０を備えている。図４には、２つの溝４０が示されている。それぞれの溝４０は、周方向に延在している。この溝４０にワイヤー１６が収められる。

それぞれの溝４０は、主部４２と案内部４４とを備えている。案内部４４は、主部４２の半径方向外側に位置している。案内部４４は、その内側端４６において主部４２と連続している。案内部４４は、その外側端４８において、ランド５０と連続している。

主部４２は、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有している。主部４２は、底部５２と側壁部５４とからなる。側壁部５４は、底部５２の半径方向外側に位置している。側壁部５４は、底部５２と連続している。底部５２は、円弧状の断面形状を有している。底部５２の曲率半径Ｒは、ワイヤー１６の半径と同等か、若干大きい。

側壁部５４は、半径方向に対して傾斜している。側壁部５４の幅は、半径方向外側に向かって徐々に大きくなっている。この側壁部５４により、ワイヤー１６が円滑に底部５２にまで至る。この側壁部５４を備えた溝４０の加工は、容易である。図４において矢印θ１で示されているのは、側壁部５４の開き角度である。ワイヤー１６が円滑に底部５２にまで至るとの観点から、開き角度θ１は５°以上が好ましく、１５°以上が特に好ましい。軸方向の力がワイヤー１６にかかったときでも、ワイヤー１６が移動しにくいとの観点から、開き角度θ１は３０°以下が好ましく、２５°以下が特に好ましい。

図４において、矢印Ｄ１で示されてるのは、主部４２の深さである。ワイヤー１６に軸方向の大きな力がかかった場合でもワイヤー１６が溝４０から抜け出しにくいとの観点から、深さＤ１はワイヤー１６の直径の６０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましく、１１０％以上が特に好ましい。

案内部４４の断面形状は、図３に示されたメインローラ１２の案内部２６の断面形状と同等である。案内部４４の外側端４８の幅Ｗ２は、内側端４６の幅Ｗ１よりも大きい。メインローラ３８にワイヤが張り渡されるとき、ワイヤー１６は、この案内部４４に案内されつつ、主部４２に収まる。幅Ｗ２が大きいので、誤ってワイヤー１６がランド５０に掛けられたり、本来の溝４０とは異なる溝４０に掛けられたりすることが抑制される。このメインローラ３８では、短時間で、かつ正確に、ワイヤー１６を掛ける作業がなされうる。

このメインローラ３８においても、溝４０のピッチＰと幅Ｗ２との差（Ｐ−Ｗ２）は０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．０８ｍｍ以上が特に好ましい。

メインローラ３８にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、幅Ｗ１に対する幅Ｗ２の比率は１１０％以上が好ましく、１２０％以上が特に好ましい。ランド５０の強度の観点から、この比率は２００％以下が好ましい。

図４において矢印θ２で示されているのは、案内部４４の開き角度である。メインローラ３８にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、開き角度θ２は４０°以上が好ましく、５５°以上がより好ましく、６０°以上が特に好ましい。ランド５０の強度の観点から、開き角度θは１００°以下が好ましく、９０°以下が特に好ましい。

図４において矢印Ｄ２で示されているのは、案内部４４の深さである。メインローラ３８にワイヤー１６が掛けられるときの作業性の観点から、深さＤ２は幅Ｗ１の１／３以上が好ましく、１／２以上が特に好ましい。ランド５０の強度の観点から、深さＤ２は幅Ｗ１の３／１以下が好ましい。

本発明に係るワイヤーソーは、シリコンインゴットのみならず、人工水晶、超硬合金、セラミック等の切断に適している。

１０・・・ワイヤーソー
１２、３８・・・メインローラ
１６・・・ワイヤー
２０、４０・・・溝
２４、４２・・・主部
２６、４４・・・案内部
３２、５２・・・底部
３４、５４・・・側壁部

Claims (4)

1. 周方向に延在する多数の溝を備えたワイヤーソーのローラであって、
   それぞれの溝が、主部とこの主部の半径方向外側に位置する案内部とを備えており、
   上記主部が、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有しており、
   上記案内部が、半径方向外側に向かって徐々に幅が広がる断面形状を有するローラ。
2. 上記案内部の深さの、上記主部の幅に対する比が１／３以上である請求項１に記載のローラ。
3. 上記案内部の開き角度が４０°以上１００°以下である請求項１又は２に記載のローラ。
4. 一対のローラと、これらローラ間に張り渡されたワイヤーとを備えており、
   それぞれのローラが、周方向に延在する多数の溝を備えており、
   それぞれの溝が、主部とこの主部の半径方向外側に位置する案内部とを備えており、
   上記主部が、実質的に「Ｕ」字状である断面形状を有しており、
   上記案内部が、半径方向外側に向かって徐々に幅が広がる断面形状を有するワイヤーソー。

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