JP2014065116A - Work oscillation method and work oscillation device of wire saw - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a work oscillation device in place of an oscillation shaft drive system to simplify an oscillation mechanism and to easily change modes of an oscillatory movement by leaving the oscillation mechanism mechanically unchanged in a wire saw.SOLUTION: In a wire saw 2 which performs a feed motion of a work 5 in a depth setting direction to a cutting area of a wire 4 under travel to cut the work 5, a support 6 which supports the work 5 is supported by the respective feed screws 7, 8 and feed nuts 9, 10 on one side and the other side of a travel direction of the wire 4, the respective feed screws 7, 8 are rotated by drive motors 11, 12, the feed motion in the depth setting direction or an extraction direction is given to the work 5, difference in feed ratio per unit time is given between one drive motor 11 and the other drive motor 12, and an oscillatory movement is given to the work 5.

Description

本発明は、ワイヤソーによって半導体インゴットなどのワークを揺動させる技術に関する。   The present invention relates to a technique for swinging a workpiece such as a semiconductor ingot with a wire saw.

ワイヤソーにおいて、ワークの切断時に、ワークとワイヤソーのワイヤとを相対的に揺動させることは、例えば特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示され、既に知られている。   In a wire saw, when a workpiece is cut, the workpiece and the wire of the wire saw are relatively swung as disclosed in, for example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3.

特許文献1、特許文献2および特許文献3の技術は、ワークを揺動させるために、ワークの支持部分をワイヤに対して直交する揺動軸により支持し、ワークの支持部分を往復駆動するか、または揺動軸を揺動駆動することによって、揺動軸を中心としてワークの支持部分にワイヤ列の走行方向の揺動運動を与え、ワークを揺動させている。   In the techniques of Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3, in order to swing the workpiece, the support portion of the workpiece is supported by a swing shaft orthogonal to the wire, and the support portion of the workpiece is reciprocated. Alternatively, by swinging the swinging shaft, swinging motion in the traveling direction of the wire row is given to the support portion of the work around the swinging shaft to swing the work.

上記のような揺動軸駆動方式によると、直径450mm程度の大きな半導体インゴットのワークでは、ワイヤソーの揺動機構が大がかりな装置となり、しかも揺動運動の態様が揺動軸の位置や揺動機構の構成によって決まってしまう。このため、最も適切な揺動運動の設定は難しく、ワイヤソーの切断条件の設定範囲も制限されている。   According to the swing shaft drive system as described above, the swing mechanism of the wire saw becomes a large-scale device for a workpiece of a large semiconductor ingot having a diameter of about 450 mm, and the swing motion mode is the position of the swing shaft and the swing mechanism. It will be determined by the configuration. For this reason, it is difficult to set the most appropriate swinging motion, and the setting range of the wire saw cutting conditions is limited.

特開昭61−182760号公報JP 61-182760 A 特開平08−85053号公報JP-A-08-85053 特開2011−167810号公報JP 2011-167810 A

したがって、本発明の課題は、ワイヤソーにおいて、前記の揺動軸駆動方式に代わるワーク揺動方法および装置を提供し、揺動機構を単純化するとともに、揺動機構を機械的に変更しないまま、揺動運動の態様を容易に変更できるようにすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a workpiece rocking method and apparatus that replaces the rocking shaft drive system in a wire saw, simplifying the rocking mechanism, and without mechanically changing the rocking mechanism, It is to make it possible to easily change the mode of the swing motion.

上記の課題のもとに、本発明は、半導体インゴットなどのワークの支持部分の両端部を複数の送りねじ・送りナットによって送り移動自在に支持し、各端部の送りねじを駆動モータにより回転させるときに、各端部の送りねじに単位時間当たりの送り量の差を付けることによって、ワークに揺動運動を与えている。   Based on the above problems, the present invention supports both ends of a support portion of a workpiece such as a semiconductor ingot so that it can be moved by a plurality of feed screws and feed nuts, and the feed screw at each end is rotated by a drive motor. When moving the workpiece, a swinging motion is given to the workpiece by adding a difference in feed amount per unit time to the feed screw at each end.

さらに詳しく記載すると、本発明に係るワイヤソーのワーク揺動方法は、走行中のワイヤ列の切断域に対してワークを切り込み方向に送り移動させ、前記ワークを切断するワイヤソーにおいて、前記ワークを支持する支持体を前記ワイヤの走行方向の一方の側および他方の側でそれぞれ送りねじ・送りナットにより支持し、前記各送りねじをそれぞれ対応の駆動モータにより回転させて、前記ワークに切り込み方向または引き抜き方向の送り運動を与えるとともに、一方の駆動モータと他方の駆動モータとの間に、回転速度の指令により単位時間当たりの送り量の差を付けることによって、前記ワークに揺動運動を与えている(請求項1)。   More specifically, in the wire saw workpiece swinging method according to the present invention, the workpiece is fed and moved in the cutting direction with respect to the cutting region of the wire row that is running, and the workpiece is supported in the wire saw that cuts the workpiece. The support is supported by a feed screw and a feed nut on one side and the other side in the traveling direction of the wire, and each feed screw is rotated by a corresponding drive motor to cut or pull the workpiece. In addition, a swinging motion is given to the workpiece by giving a difference in feed amount per unit time according to a rotational speed command between one drive motor and the other drive motor ( Claim 1).

一方の駆動モータの回転速度の指令および他方の駆動モータの回転速度の指令は、一定値に波状の波形を重ねて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって設定され(請求項2)、また山形の波形とこれに続く0〜低い値とで速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって設定され(請求項3)、さらに送り方向の大きな山形の波形と戻り方向の小さな山形の波形とを所定時間毎に繰り返させて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって設定される(請求項4)。   The command for the rotational speed of one drive motor and the command for the rotational speed of the other drive motor are set by superposing wavy waveforms on a constant value to form a speed waveform and shifting the phases of the two speed waveforms (invoiced). Item 2), which is set by forming a velocity waveform from a mountain-shaped waveform followed by 0 to a low value and shifting the phase of the two velocity waveforms (Claim 3), and a mountain-shaped waveform having a larger feed direction. And a small mountain-shaped waveform in the return direction are repeated every predetermined time to form a velocity waveform, and the phase is set by shifting the phases of the two velocity waveforms.

そして、本発明に係るワイヤソーのワーク揺動装置は、走行中のワイヤ列の切断域に対してワークを切り込み方向に送り移動させ、前記ワークを切断するワイヤソーにおいて、前記ワークを支持する支持体と、前記ワイヤの走行方向の一方と他方とに設けられ、前記ワークの切り込み方向に対して平行に配置されている複数の送りねじと、前記支持体の各端部に連結され、前記送りねじにねじ対偶のもとに嵌まり合う送りナットと、前記各送りねじを回転させる複数の駆動モータと、前記各駆動モータを回転させて、前記ワークに切り込み方向または引き抜き方向の送り運動を与えるとともに、一方の前記駆動モータと他方の前記駆動モータとの間に単位時間当たりの送り量の差を付けることによって、前記ワークに揺動運動を与える制御器と、により構成されている(請求項5)。   And the workpiece rocking device of the wire saw according to the present invention includes: a support body that supports the workpiece in a wire saw that feeds and moves the workpiece in a cutting direction with respect to a cutting area of the traveling wire row, and cuts the workpiece; A plurality of feed screws provided on one side and the other side in the traveling direction of the wire and arranged in parallel to the cutting direction of the workpiece, and connected to each end of the support, A feed nut that fits under a screw pair, a plurality of drive motors that rotate each of the feed screws, and a rotation motion of each of the drive motors to give a feed movement in the cutting direction or the drawing direction to the workpiece; A controller that imparts a swinging motion to the workpiece by providing a difference in feed amount per unit time between one drive motor and the other drive motor. It is constituted by (claim 5).

また、本発明は、ワイヤソーのワーク揺動装置において、前記支持体の各端部の送りナットをワイヤの走行方向に対して直交する各端部毎の保持軸に連結し、前記支持体の一方の端部を前記保持軸に軸受けにより連結し、前記支持体の他方の端部を前記保持軸に長溝軸受けにより連結している(請求項6)。   In the wire saw work swinging apparatus, the present invention is also characterized in that a feed nut at each end of the support is connected to a holding shaft at each end perpendicular to the traveling direction of the wire, The other end of the support is connected to the holding shaft by a long groove bearing.

本発明に係るワイヤソーのワーク揺動方法およびワーク揺動装置によると、ワークの支持板、送りねじ、送りナットおよび駆動モータによって機械的な部分が組み立てられており、ワークが大きくなっても、ワーク揺動装置の機械的な構成が大型化せず簡単にでき、しかも駆動モータに対する回転速度の指令の変更によって、ワークの切り込み方向の送り運動やワークの引き抜き方向の送り運動、さらにワークの揺動運動の態様が機械的な構成を変更しないまま容易に変更でき、さらに切断面に対してワイヤが交差し、表面を研削するから切断面のうねりや凹凸が削減できる(請求項1および請求項5)。   According to the wire saw workpiece swinging method and the workpiece swinging device according to the present invention, the mechanical parts are assembled by the workpiece support plate, the feed screw, the feed nut and the drive motor. The mechanical structure of the oscillating device can be simplified without increasing its size, and by changing the rotational speed command for the drive motor, the feed movement in the workpiece cutting direction, the feed movement in the drawing direction of the workpiece, and the workpiece oscillation The mode of movement can be easily changed without changing the mechanical configuration. Further, since the wire intersects the cut surface and the surface is ground, the waviness and unevenness of the cut surface can be reduced (claims 1 and 5). ).

本発明に係るワイヤソーのワーク揺動方法によると、駆動モータに対する回転速度の指令によって、多様な揺動運動の設定が可能となるから、ワークの材質や物性、ワイヤの研削特性、ワイヤソーの切断条件に応じて、適切な揺動運動が選定できる(請求項2、請求項3および請求項4)。   According to the wire saw work swinging method according to the present invention, various swinging motions can be set according to the rotational speed command to the drive motor, so the workpiece material and physical properties, wire grinding characteristics, wire saw cutting conditions Accordingly, an appropriate swing motion can be selected (claims 2, 3 and 4).

さらに、前記ワイヤソーのワーク揺動装置において、支持板の一方が軸受けによって、他方が長溝軸受けによってそれぞれ支持されているから、支持板の揺動運動にともなう保持軸間の距離の変化に対応でき、また一方が軸受けによる拘束によって、ワイヤの走行方向へのワークの不必要な動きが無くなるから、切断加工が安定する(請求項6)。   Furthermore, in the workpiece swinging device of the wire saw, since one of the support plates is supported by the bearing and the other is supported by the long groove bearing, it can cope with a change in the distance between the holding shafts accompanying the swinging motion of the support plate, Moreover, since one side is restrained by the bearing, unnecessary movement of the workpiece in the traveling direction of the wire is eliminated, so that the cutting process is stabilized (Claim 6).

本発明に係るワイヤソーのワーク揺動装置の正面図である。It is a front view of the workpiece | work rocking | fluctuation apparatus of the wire saw which concerns on this invention. 本発明に係るワイヤソーのワーク揺動装置の平面図である。It is a top view of the work rocking | fluctuation apparatus of the wire saw which concerns on this invention. 支持板の一方の支持部分の正面図である。It is a front view of one support part of a support plate. 支持板の他方の支持部分の正面図である。It is a front view of the other support part of a support plate. 揺動運動の説明図である。It is explanatory drawing of rocking | fluctuation motion. ワイヤに対するワークの揺動状態の正面図である。It is a front view of the rocking | fluctuation state of the workpiece | work with respect to a wire. 時間−駆動モータの回転速度の波形図である。It is a wave form diagram of the rotational speed of a time-drive motor. 薄い板状体の切断面の説明図である。It is explanatory drawing of the cut surface of a thin plate-shaped object.

図1ないし図4は、本発明に係るワイヤソーのワーク揺動方法にもとづくワイヤソーのワーク揺動装置1を示している。ワイヤソーのワーク揺動装置1は、ワイヤソー2を前提としている。   1 to 4 show a wire saw work rocking device 1 based on a wire saw work rocking method according to the present invention. A wire saw work swinging device 1 is premised on a wire saw 2.

図1のように、ワイヤソー2は、例えば2本の平行な加工用ローラ3の間にワイヤ4を螺旋状に巻き掛け、加工用ローラ3の回転によって、ワイヤ4を往復走行または連続走行させると共に、加工用ローラ3の間の平行なワイヤ列の切断域に対して半導体インゴット例えばシリコンインゴットなどのワーク5を押し当て、切り込み方向、すなわちワイヤ列の平面に対して垂直な方向に送り移動させ、ワーク5を多数のウエハなどの薄い板状体として切断する。なお、ワイヤ4は、砥粒固定方式のワイヤ、または遊離砥粒方式のワイヤである。   As shown in FIG. 1, the wire saw 2 is configured such that, for example, a wire 4 is spirally wound between two parallel processing rollers 3, and the wire 4 is reciprocated or continuously traveled by the rotation of the processing roller 3. The workpiece 5 such as a semiconductor ingot, for example, a silicon ingot, is pressed against the cutting region of the parallel wire row between the processing rollers 3 and is moved in the cutting direction, that is, the direction perpendicular to the plane of the wire row, The workpiece 5 is cut as a thin plate-like body such as a large number of wafers. The wire 4 is an abrasive fixed wire or a free abrasive wire.

図1および図2のように、本発明に係るワイヤソーのワーク揺動装置1は、前記のワイヤソー2において、ワーク5を支持する支持体6と、ワイヤ4の走行方向の一方の側すなわち下流側と他方の側すなわち上流側とに設けられ、ワーク5の切り込み方向に対し平行に配置されている複数の送りねじ7、8と、支持体6の各端部に連結され、送りねじ7、8にねじ対偶のもとに嵌まり合う送りナット9、10と、それぞれの送りねじ7、8を回転させる駆動モータ11、12と、駆動モータ11、12の回転制御を行う制御器13とを有している。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the wire saw work swinging device 1 according to the present invention includes a support 6 that supports the work 5 and one side in the traveling direction of the wire 4, that is, the downstream side. And the other side, that is, the upstream side, are connected to a plurality of feed screws 7 and 8 arranged in parallel to the cutting direction of the work 5 and the respective ends of the support 6, and the feed screws 7 and 8. And feed nuts 9 and 10 fitted to the screw pair, drive motors 11 and 12 for rotating the feed screws 7 and 8, and a controller 13 for controlling the rotation of the drive motors 11 and 12, respectively. doing.

支持体6は、例えばその下面でワーク5を支持している。ワーク5は、接着剤14によ固定プレート15に固着され、ワークプレート16を介し、支持体6の下面に取り付けられ、ワイヤ4の切断域に対向している。   The support 6 supports the workpiece 5 on its lower surface, for example. The work 5 is fixed to the fixing plate 15 by an adhesive 14, is attached to the lower surface of the support 6 via the work plate 16, and faces the cutting area of the wire 4.

また、複数の送りねじ7、8は、ワーク5の安定な支持のために、好ましくは合計4本のボールねじシャフトにより構成されており、そのうちの2本の送りねじ7は、図1および図2において、支持体6の左側の端部に配置され、また他の2本の送りねじ8は、図1および図2において、支持体6の右側の端部に配置されている。これらの送りねじ7、8は、加工用ローラ3の間のワイヤ列の平面に対して垂直な方向、すなわちワーク5の切り込み方向に対して平行に設けられ、送りねじ7、8の上下の端部は、それぞれスラスト軸受け17、18によってワイヤソー2のフレーム24に回転自在に支持されている。   The plurality of feed screws 7 and 8 are preferably constituted by a total of four ball screw shafts for stable support of the workpiece 5, and two of the feed screws 7 are shown in FIGS. 2, the other two lead screws 8 are disposed at the right end of the support 6 in FIGS. 1 and 2. These feed screws 7, 8 are provided in a direction perpendicular to the plane of the wire row between the processing rollers 3, that is, parallel to the cutting direction of the workpiece 5, and upper and lower ends of the feed screws 7, 8. The portions are rotatably supported on the frame 24 of the wire saw 2 by thrust bearings 17 and 18, respectively.

各送りねじ7、8は、対応の駆動モータ11、12に連結されている。通常、一方の駆動モータ11は、2本の送りねじ7のうち一方のものに連結されており、他方のものにタイミングベルト・プーリなどの図示しない回転伝達手段により回転力を伝達し、また他方の駆動モータ12は、同様に、2本の送りねじ8のうち一方のものに連結されており、他方のものにタイミングベルト・プーリなどの図示しない回転伝達手段により回転力を伝達する。   Each feed screw 7, 8 is connected to a corresponding drive motor 11, 12. Usually, one drive motor 11 is connected to one of the two feed screws 7, and transmits the rotational force to the other by a rotation transmission means (not shown) such as a timing belt and a pulley. Similarly, the drive motor 12 is connected to one of the two feed screws 8 and transmits the rotational force to the other by a rotation transmission means such as a timing belt / pulley.

4本の送りねじ7、8に嵌まり合う送りナット9、10は、前記のように、それぞれ対応の送りねじ7、8にねじ対偶のもとに嵌まり合っている。左側端部の2つの送りナット9は、ワイヤ4の走行方向に対して直交する保持軸19に連結され、右側端部の2つの送りナット10は、ワイヤ4の走行方向に対して直交する保持軸20に連結されている。   As described above, the feed nuts 9 and 10 that fit into the four feed screws 7 and 8 fit into the corresponding feed screws 7 and 8, respectively, under the screw pair. The two feed nuts 9 at the left end are connected to a holding shaft 19 orthogonal to the traveling direction of the wire 4, and the two feed nuts 10 at the right end are held orthogonal to the traveling direction of the wire 4. It is connected to the shaft 20.

また、支持体6の左側の端部は、図2および図3のように、支持体6に取り付けられた2つの軸受け21により左側の保持軸19に対して回転自在に連結されている。支持体6の右側の端部は、図2および図4のように、支持体6に取り付けられた2つの長溝軸受け22により右側の保持軸20に対して回動自在で、かつ長溝22aの方向の動きを許容する状態として連結されている。長溝軸受け22の長溝22aは、ワイヤ4の走行方向に形成されており、一端で開口しているが、閉じた長孔であってもよい。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the left end portion of the support 6 is rotatably connected to the left holding shaft 19 by two bearings 21 attached to the support 6. As shown in FIGS. 2 and 4, the right end of the support 6 is rotatable with respect to the right holding shaft 20 by two long groove bearings 22 attached to the support 6, and the direction of the long groove 22a. It is connected as a state that allows the movement of. The long groove 22a of the long groove bearing 22 is formed in the traveling direction of the wire 4 and is open at one end, but may be a closed long hole.

そして、制御器13は、ワイヤソー2の図示しない制御装置の一部またはコンピュータなどの専用の制御ユニットにより構成されており、駆動モータ11、12を回転させて、ワーク5の切断時に切り込み方向の送り運動を与えると共に、支持体6の一方の側の駆動モータ11と支持体6の他方の側の駆動モータ12との間で単位時間当たりの送り量に差を付け、ワーク5の切断時にワーク5に揺動運動を与え、また必要に応じて、ワーク5の切断後、多数の板状体をワイヤ4のワイヤ列から抜き取る時にも、ワーク5に揺動運動を与える。   The controller 13 is constituted by a part of a control device (not shown) of the wire saw 2 or a dedicated control unit such as a computer. The controller 13 rotates the drive motors 11 and 12 to feed in the cutting direction when the workpiece 5 is cut. While giving a motion, the feed amount per unit time is differentiated between the drive motor 11 on one side of the support 6 and the drive motor 12 on the other side of the support 6. A swinging motion is given to the workpiece 5 and, if necessary, a swinging motion is also given to the workpiece 5 when a large number of plate-like bodies are extracted from the wire row of the wires 4 after the workpiece 5 is cut.

オペレータは、ワイヤソー2による切断動作に備え、制御器13の入力器23を操作して、駆動モータ11、12を別々に指定し、時間軸上で切り込み用の単位時間当たりの送り量および抜き取り用の単位時間当たりの送り量に対応する回転速度のデータを制御器13に入力し、制御器13に駆動モータ11、12毎にそれらの回転速度のデータを記憶させる。   In preparation for the cutting operation by the wire saw 2, the operator operates the input device 23 of the controller 13, designates the drive motors 11 and 12 separately, and feeds and extracts per unit time for cutting on the time axis. The rotational speed data corresponding to the feed amount per unit time is input to the controller 13, and the controller 13 stores the rotational speed data for each of the drive motors 11 and 12.

切り込み用および抜き取り用の単位時間当たりの送り量は、各駆動モータ11、12の回転速度によって設定される。また、ワーク5の送り移動中の揺動運動は、2台の駆動モータ11、12の間で単位時間当たりの送り量の差、すなわち回転速度の指令、例えば同じ2つの波形の回転速度の指令の位相をずらした指令データとして設定される。   The feed amount per unit time for cutting and extraction is set by the rotational speeds of the drive motors 11 and 12. Further, the swinging motion during the feed movement of the workpiece 5 is a difference in feed amount per unit time between the two drive motors 11 and 12, that is, a rotational speed command, for example, a rotational speed command of the same two waveforms. Is set as command data in which the phase of is shifted.

ワーク5の切断時に、制御器13は、切り込み方向の送り運動および送り運動を与えるために、一方の駆動モータ11について例えば波形の回転速度の指令によって駆動モータ11を回転させると同時に、他方の駆動モータ12について上記の駆動モータ11の波形に対して位相のずれた波形の回転速度の指令によって駆動モータ12を回転させる。駆動モータ11、12の間で回転速度の指令の位相がずれ、駆動モータ11、12の回転速度が同一時点で異なり、これによって単位時間当たりの送り量に差が付いているため、左側の送りナット9および右側の送りナット10は、切り込み方向の送り移動の過程で、単位時間当たりの送り量の差にもとづいて交互に先行させながら切り込み方向に進行する。   At the time of cutting the workpiece 5, the controller 13 rotates the drive motor 11 according to, for example, a command of the rotational speed of the waveform of one drive motor 11 in order to give the feed motion and feed motion in the cutting direction, and at the same time the other drive With respect to the motor 12, the drive motor 12 is rotated in accordance with a rotational speed command having a waveform out of phase with respect to the waveform of the drive motor 11 described above. The phase of the rotational speed command is shifted between the drive motors 11 and 12, and the rotational speeds of the drive motors 11 and 12 are different at the same time point. As a result, the feed amount per unit time is different. The nut 9 and the feed nut 10 on the right side advance in the cutting direction while being alternately advanced based on the difference in feed amount per unit time in the course of the feed movement in the cutting direction.

図5は、支持板6およびワーク5の揺動運動による切り込み方向への移動を例示している。支持板6は、切り込み方向に移動する過程において、左右の端部を交互に先行させ、正面から見て、傾斜方向の反転を繰り返しながら、矢印の切り込み方向に移動する。この結果、支持板6と一体のワーク5は、図6に示すように、揺動運動を繰り返しながら矢印の切り込み方向に移動することになる。   FIG. 5 illustrates the movement in the cutting direction by the swinging motion of the support plate 6 and the workpiece 5. In the process of moving in the cutting direction, the support plate 6 moves in the cutting direction of the arrow while alternately turning the left and right ends and repeating the inversion of the inclined direction when viewed from the front. As a result, the workpiece 5 integrated with the support plate 6 moves in the direction of the arrow as shown in FIG. 6 while repeating the swinging motion.

この揺動運動のときに、支持板6の左右の支持部分すなわち保持軸19、20の間の距離が変化するが、長溝軸受け22は、長溝22aの内部で保持軸20の動きを許容し、揺動運動の時の距離の変化を許容する。ワイヤ4に対するワーク5の揺動角度は、可能な範囲で任意に設定できるが、設計上の制約などから、通常、±5〜30度程度の範囲に設定される。   During this oscillating movement, the distance between the left and right support portions of the support plate 6, that is, the holding shafts 19 and 20, changes, but the long groove bearing 22 allows the movement of the holding shaft 20 inside the long groove 22a. Allow distance change during rocking motion. The swing angle of the workpiece 5 with respect to the wire 4 can be arbitrarily set within a possible range, but is usually set within a range of about ± 5 to 30 degrees due to design restrictions and the like.

なお、切断のときに、ワーク5に切り込み方向と逆の方向の抵抗力が加わるが、その抵抗力は、送りねじ7、8と送りナット9、10のねじ部分すなわち雄ねじと雌ねじとの接触斜面で受け止められるから、ワーク5は、抵抗力に負けて、切り込み方向と逆の方向に移動するようなことはない。   When cutting, a resistance force in the direction opposite to the cutting direction is applied to the work 5, and the resistance force is a contact slope between the screw portions of the feed screws 7 and 8 and the feed nuts 9 and 10, that is, the male screw and the female screw. Therefore, the work 5 does not move in the direction opposite to the cutting direction due to the resistance.

図7のは、駆動モータ11、12についての時間T−回転速度Vの関係を示している。図7の(1)は、一定値に波状の波形を重ねて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって、駆動モータ11の回転速度V11および駆動モータ12の回転速度V12の回転速度の指令を設定し、これらの回転速度の指令によって左右の駆動モータ11、12を送り方向に連続的に回転させながら、それぞれの回転速度を交互に増減させる態様である。ここで、送り方向に連続的に回転は、上記の一定値の速度に対応しており、また回転速度の増減は、上記の波状の波形に対応している。   FIG. 7 shows the relationship of time T-rotational speed V for the drive motors 11 and 12. (1) in FIG. 7 forms a velocity waveform by superposing wavy waveforms on a constant value, and the rotational speed V11 of the drive motor 11 and the rotational speed V12 of the drive motor 12 are shifted by shifting the phase of the two velocity waveforms. In this mode, rotational speed commands are set, and the left and right drive motors 11 and 12 are continuously rotated in the feed direction by these rotational speed commands, and the rotational speeds are alternately increased or decreased. Here, the continuous rotation in the feeding direction corresponds to the above-mentioned constant value speed, and the increase / decrease in the rotational speed corresponds to the above-mentioned wavy waveform.

図7の(2)は、高い山形の波形とこれに続く0(停止)〜低い値とで速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって、駆動モータ11の回転速度V11および駆動モータ12の回転速度V12の回転速度の指令を設定し、これらの回転速度の指令によって、一方の駆動モータ11を一時的に停止させるか、または送り方向に低速で回転させながら、他方の駆動モータ12を送り方向に回転させ、これらの回転状態を交互に繰り返す態様である。ここで、一時的な停止、低速の回転は、0〜低い値に対応し、回転速度の増減は、山形の波形に対応している。   In FIG. 7 (2), a speed waveform is composed of a high chevron waveform followed by 0 (stop) to a low value, and the rotational speed V11 of the drive motor 11 is shifted by shifting the phase of the two speed waveforms. A rotation speed command of the rotation speed V12 of the drive motor 12 is set, and the drive of the other drive is performed while temporarily rotating one drive motor 11 or rotating at a low speed in the feed direction according to these rotation speed commands. In this mode, the motor 12 is rotated in the feed direction, and these rotation states are alternately repeated. Here, the temporary stop and the low-speed rotation correspond to 0 to a low value, and the increase / decrease in the rotation speed corresponds to a mountain-shaped waveform.

図7の(3)は、送り方向の大きな山形の波形と戻り方向の小さな山形の波形とを所定時間毎に繰り返させて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相を所定の位相だけずらすことによって、駆動モータ11の回転速度V11および駆動モータ12の回転速度V12の回転速度の指令を設定し、これらの回転速度の指令により左右の駆動モータ11、12を回転させ、左右の送りナット9、10を往復移動、換言すると、送り方向(+)の移動と、これよりも少ない戻り方向(−)の移動とを交互に繰り返させながら、送り移動させる態様である。ここで、送り方向の移動は、大きな山形の波形に対応しており、戻り方向すなわち送り方向に対して逆方向の移動は、小さな山形の波形に対応している。   FIG. 7 (3) shows a velocity waveform formed by repeating a large chevron waveform in the feed direction and a small chevron waveform in the return direction at predetermined time intervals, and the phases of the two velocity waveforms are shifted by a predetermined phase. Thus, the rotational speed command of the drive motor 11 and the rotational speed V12 of the drive motor 12 are set, the left and right drive motors 11 and 12 are rotated by these rotational speed commands, and the left and right feed nuts 9 are rotated. 10 is reciprocating movement, in other words, moving in the feeding direction while alternately repeating the movement in the feeding direction (+) and the movement in the return direction (−) smaller than this. Here, the movement in the feed direction corresponds to a large mountain-shaped waveform, and the movement in the return direction, that is, the direction opposite to the feed direction, corresponds to a small mountain-shaped waveform.

このように制御器13の回転速度の指令は、駆動モータ11、12の回転速度V11、V12の波形に回転方向および停止時間を組み合わせ、それらの位相をずらして、一方の駆動モータ11と他方の駆動モータ12との間に単位時間当たりの送り量に差を付け、ワーク5に揺動運動を与える。これらの揺動運動の態様は、ワイヤソー2の切断条件、ワイヤ4の研削機能やワーク5の物性などによって選択される。   As described above, the rotation speed command of the controller 13 is obtained by combining the rotation direction and the stop time with the rotation speed V11 and V12 waveforms of the drive motors 11 and 12, shifting their phases, and shifting the drive motor 11 and the other drive motor 11 and the other. A difference is made in the feed amount per unit time between the drive motor 12 and the workpiece 5 is given a swinging motion. The mode of these swinging motions is selected according to the cutting conditions of the wire saw 2, the grinding function of the wire 4, the physical properties of the workpiece 5, and the like.

ワーク5が揺動運動を繰り返しながら切り込み方向に移動する過程で、ワイヤ4は、ワーク5の切り込みを開始し、最終的に固定プレート15の厚みの中程位置まで切り進んでワーク5の切断を終える。このようにして、ワーク5は、薄く切断され、ウエハなどの薄い多数の板状体となる。多数の板状体は、この時点でも固定プレート15ともにワークプレート16によって保持されている。切断時には、必要に応じて冷却液が用いられる。   In the process of moving the workpiece 5 in the cutting direction while repeating the swinging motion, the wire 4 starts to cut the workpiece 5 and finally cuts to the middle position of the thickness of the fixed plate 15 to cut the workpiece 5. Finish. In this way, the workpiece 5 is cut thinly into a large number of thin plates such as wafers. Many plate-like bodies are held by the work plate 16 together with the fixed plate 15 at this time. At the time of cutting, a coolant is used as necessary.

なお、円柱体のワーク5では、切断の初期、終期で切り口が短く、中間期で切り口が長くなり、長い分、切り込み方向の進行が遅くなる。このため、ワーク5の切り込み方向の送り速度は、必要に応じて、図7の(1)ないし(4)の態様、またはこれらの態様の組み合わせの態様の下において、切り口長さに反比例させて低く設定することもできる。   In the cylindrical work 5, the cut is short at the beginning and the end of cutting, and the cut is long at the intermediate period. For this reason, the feed speed in the cutting direction of the work 5 is made inversely proportional to the cut length under the modes (1) to (4) in FIG. It can also be set low.

この切断の後に、ウエハなどの多数の薄い板状体は、支持体6の戻り方向の移動によってワイヤ4から引き抜かれるが、この引き抜き過程でも、既述のように、制御器13は、必要に応じて、駆動モータ11、12の回転速度V11、V12を制御し、支持体6および切断の後の多数の板状体に揺動運動を与える。   After this cutting, a large number of thin plate-like bodies such as wafers are pulled out of the wire 4 by the movement of the support 6 in the return direction. Even in this pulling process, the controller 13 is necessary as described above. Accordingly, the rotational speeds V11 and V12 of the drive motors 11 and 12 are controlled, and a swinging motion is given to the support 6 and a large number of plates after cutting.

図8は、板状体表面5aの切断痕の発生状況を例示している。板状体表面5aにおいて切断痕は、うねりと、うねりに重なる凹凸として現れており、これらは、切断時のワイヤ4の走行方向に対してほぼ平行な筋状として形成されている。ワーク5の切断時および切断後の板状体の引き抜き時において、ワーク5の揺動運動は、板状体表面5aの筋状のうねり、筋状の凹凸に対してワイヤ4を交差させることなり、このとき、凸の頂点部分5bがワイヤ4の研削作用によって、例えば破線の位置まで研削されるため、板状体表面5aは、滑らかな表面になり、製品の規格範囲に仕上げられる。   FIG. 8 illustrates the occurrence of cut marks on the plate-like body surface 5a. The cutting traces appear on the plate-like body surface 5a as waviness and unevenness overlapping the waviness, and these are formed as streak shapes that are substantially parallel to the traveling direction of the wire 4 at the time of cutting. At the time of cutting the workpiece 5 and at the time of pulling out the plate-like body after cutting, the swinging movement of the workpiece 5 causes the wire 4 to intersect the streaky undulations and streaky irregularities of the plate-like body surface 5a. At this time, the convex apex portion 5b is ground to the position of the broken line, for example, by the grinding action of the wire 4, so that the plate-like body surface 5a becomes a smooth surface and is finished within the standard range of the product.

このように揺動運動は、ワーク5の切断時の切断面、つまり板状体表面5aに現れるうねりを抑制し、また、うねりに重なっている微細な凹凸を削減するように作用する。また切断の後に多数の板状体がワイヤ4から引き抜かれる過程でも、多数板状体に揺動運動が与えられると、板状体表面5aのうねりの抑制や、うねりに重なっている微細な凹凸は、さらに抑制され、削減される。   In this way, the swinging motion acts to suppress waviness appearing on the cut surface when the workpiece 5 is cut, that is, the plate-like body surface 5a, and to reduce fine irregularities overlapping the waviness. Even in the process in which a large number of plate-like bodies are pulled out from the wire 4 after the cutting, if the rocking motion is given to the many plate-like bodies, the undulations on the surface of the plate-like body 5a are suppressed, and the fine irregularities overlapping the undulations. Are further suppressed and reduced.

図示の例は、ワイヤ4をワーク5の下方に配置しているため、ワーク5の送り方向を下向きとなっているが、ワイヤ4がワーク5の上方に配置しているとき、ワーク5の送り方向は、上向きとして設定される。また、図示の例は、支持体6を合計4本の送りねじ7、8、送りナット9、10によって支持し、送り方向に案内しているが、支持体6が安定するならば、支持体6の支持、案内は、合計2本の送りねじ7、8、送りナット9、10によって行うこともできる。   In the illustrated example, since the wire 4 is disposed below the workpiece 5, the feeding direction of the workpiece 5 is downward. However, when the wire 4 is disposed above the workpiece 5, the workpiece 5 is fed. The direction is set as upward. In the illustrated example, the support 6 is supported by a total of four feed screws 7 and 8 and feed nuts 9 and 10 and guided in the feed direction. If the support 6 is stable, the support 6 can be supported and guided by a total of two feed screws 7, 8 and feed nuts 9, 10.

以上のようなワイヤソーのワーク揺動装置1によると、揺動軸駆動方式と異なり、ワーク5の支持板6、送りねじ7、8、送りナット9、10および駆動モータ11、12によって機械的な部分が門形として組み立てられ、門形の内部にワーク5の設置空間が形成されているから、ワーク5が大きくなっても、機械的な構成について特別な変更が必要とされず、大型化することもなく、しかも、駆動モータ11、12に対する回転速度の指令の変更によって、ワーク5に切り込み方向の送り運動を与えるときや、引き抜き方向の送り運動を与えるときに、ワーク5の揺動運動の態様が機械的な構成を変更しないまま、制御器13に対する入力指令によって容易に変更できる。   According to the wire saw work rocking device 1 as described above, unlike the rocking shaft drive system, the work plate 5 is mechanically driven by the support plate 6, feed screws 7 and 8, feed nuts 9 and 10, and drive motors 11 and 12. Since the part is assembled as a gate shape and an installation space for the workpiece 5 is formed inside the gate shape, even if the workpiece 5 becomes large, no special change is required for the mechanical configuration, and the size increases. Furthermore, when the feed motion in the cutting direction is given to the workpiece 5 or the feed motion in the pulling direction is given to the workpiece 5 by changing the rotational speed command to the drive motors 11 and 12, the swing motion of the workpiece 5 is changed. The mode can be easily changed by an input command to the controller 13 without changing the mechanical configuration.

また、支持板6の一方が軸受け21によって、他方が長溝軸受け22によってそれぞれ支持されているから、支持板6の揺動運動にともなう左右の支持点すなわち保持軸19、20の間の距離変化に対応でき、ワーク5の切断加工が安定する。   Further, since one of the support plates 6 is supported by the bearing 21 and the other is supported by the long groove bearing 22, the distance between the left and right support points, that is, the holding shafts 19 and 20, accompanying the swinging motion of the support plate 6 is changed. Correspondingly, the cutting process of the workpiece 5 is stabilized.

本発明は、主としてシリコンインゴットからシリコンインウエーハを製造することを目標として開発されたが、本発明は、その他の半導体材料、同じような性質の材料の切断にも利用できる。   Although the present invention was developed mainly for the purpose of manufacturing a silicon inwafer from a silicon ingot, the present invention can also be used for cutting other semiconductor materials and materials having similar properties.

1 ワイヤソーのワーク揺動装置
2 ワイヤソー
3 加工用ローラ
4 ワイヤ
5 ワーク 5a 板状体表面 5b 頂点部分
6 支持体
7 送りねじ
8 送りねじ
9 送りナット
10 送りナット
11 駆動モータ
12 駆動モータ
13 制御器
14 接着剤
15 固定プレート
16 ワークプレート
17 スラスト軸受け
18 スラスト軸受け
19 保持軸
20 保持軸
21 軸受け
22 長溝軸受け 22a 長溝
23 入力器
24 フレーム
T 時間
V 回転速度
V11 一方の駆動モータの回転速度
V12 他方の駆動モータの回転速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wire saw work rocking device 2 Wire saw 3 Processing roller 4 Wire 5 Work 5a Plate-like body surface 5b Vertex part 6 Support body 7 Feed screw 8 Feed screw 9 Feed nut 10 Feed nut 11 Drive motor 12 Drive motor 13 Controller 14 Adhesive 15 Fixing plate 16 Work plate 17 Thrust bearing 18 Thrust bearing 19 Holding shaft 20 Holding shaft 21 Bearing 22 Long groove bearing 22a Long groove 23 Input device 24 Frame T Time V Rotational speed V11 Rotational speed V12 of one drive motor Other drive motor Rotation speed

Claims (6)

走行中のワイヤ列の切断域に対してワークを切り込み方向に送り移動させ、前記ワークを切断するワイヤソーにおいて、前記ワークを支持する支持体を前記ワイヤの走行方向の一方の側および他方の側でそれぞれ送りねじ・送りナットにより支持し、前記各送りねじをそれぞれ対応の駆動モータにより回転させて、前記ワークに切り込み方向または引き抜き方向の送り運動を与えるとともに、一方の駆動モータと他方の駆動モータとの間に、回転速度の指令により単位時間当たりの送り量の差を付け、この単位時間当たりの送り量の差によって前記ワークに揺動運動を与える、ことを特徴とするワイヤソーのワーク揺動方法。   In a wire saw that feeds and moves a workpiece in a cutting direction with respect to a cutting area of a wire row that is traveling, and cuts the workpiece, support bodies that support the workpiece are arranged on one side and the other side in the traveling direction of the wire. Each feed screw is supported by a feed nut, and each feed screw is rotated by a corresponding drive motor to give the workpiece a feed movement in the cutting direction or the pulling direction, and one drive motor and the other drive motor A wire saw workpiece swinging method characterized in that a difference in feed amount per unit time is given by a rotational speed command between the two and a swing motion is given to the workpiece by the difference in feed amount per unit time. . 一定値に波状の波形を重ねて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって、一方の駆動モータの回転速度の指令および他方の駆動モータの回転速度の指令を設定する、ことを特徴とする請求項1記載のワイヤソーのワーク揺動方法。   A speed waveform is formed by superposing wavy waveforms on a constant value, and the rotational speed command of one drive motor and the rotational speed command of the other drive motor are set by shifting the phase of the two speed waveforms. The method of rocking a workpiece of a wire saw according to claim 1. 山形の波形とこれに続く0〜低い値とで速度波形を構成し、2つの速度波形の位相をずらすことによって、一方の駆動モータの回転速度の指令および他方の駆動モータの回転速度の指令を設定することを特徴とする請求項1記載のワイヤソーのワーク揺動方法。   A speed waveform is composed of a mountain-shaped waveform followed by 0 to a low value, and a command for the rotational speed of one drive motor and a command for the rotational speed of the other drive motor are made by shifting the phase of the two speed waveforms. 2. The wire saw workpiece swinging method according to claim 1, wherein the wire saw workpiece swinging method is set. 送り方向の大きな山形の波形と戻り方向の小さな山形の波形とを所定時間毎に繰り返させて速度波形を構成し、2つの速度波形の位相を所定の位相だけずらすことによって、一方の駆動モータの回転速度の指令および他方の駆動モータの回転速度の指令を設定する、ことを特徴とする請求項1記載のワイヤソーのワーク揺動方法。   A velocity waveform is formed by repeating a waveform having a large chevron in the feed direction and a waveform having a small chevron in the return direction every predetermined time, and by shifting the phase of the two speed waveforms by a predetermined phase, 2. The wire saw workpiece swinging method according to claim 1, wherein a rotation speed command and a rotation speed command of the other drive motor are set. 走行中のワイヤ列の切断域に対してワークを切り込み方向に送り移動させ、前記ワークを切断するワイヤソーにおいて、前記ワークを支持する支持体と、前記ワイヤの走行方向の一方と他方とに設けられ、前記ワークの切り込み方向に対して平行に配置されている複数の送りねじと、前記支持体の各端部に連結され、前記送りねじにねじ対偶のもとに嵌まり合う送りナットと、前記各送りねじを回転させる複数の駆動モータと、前記各駆動モータを回転させて、前記ワークに切り込み方向または引き抜き方向の送り運動を与えると共に、一方の前記駆動モータと他方の前記駆動モータとの間に単位時間当たりの送り量の差を付け、この単位時間当たりの送り量の差によって前記ワークに揺動運動を与える制御器とを有する、ことを特徴とするワイヤソーのワーク揺動装置。   A wire saw that feeds and moves a workpiece in a cutting direction to a cutting area of a traveling wire array and cuts the workpiece, and is provided on a support body that supports the workpiece, and one and the other in the traveling direction of the wire. A plurality of feed screws arranged in parallel to the cutting direction of the workpiece; a feed nut connected to each end of the support and fitted to the feed screw under a screw pair; and A plurality of drive motors for rotating each feed screw, and each of the drive motors is rotated to give a feed movement in the cutting direction or the drawing direction to the workpiece, and between one drive motor and the other drive motor. And a controller for giving a swinging motion to the workpiece by the difference in the feed amount per unit time. Work rocking device of Iyaso. 前記支持体の各端部の送りナットをワイヤの走行方向に対して直交する各端部毎の保持軸に連結し、前記支持体の一方の端部を前記保持軸に軸受けにより連結し、前記支持体の他方の端部を前記保持軸に長溝軸受けにより連結する、ことを特徴とする請求項5記載のワイヤソーのワーク揺動装置。   A feed nut at each end of the support is connected to a holding shaft for each end orthogonal to the traveling direction of the wire, and one end of the support is connected to the holding shaft by a bearing, 6. The wire saw work swinging device according to claim 5, wherein the other end of the support is connected to the holding shaft by a long groove bearing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107962640A (en) * 2017-12-05 2018-04-27 郑州格瑞塔电子信息技术有限公司 A kind of novel timber cutter device
CN114274367A (en) * 2022-01-19 2022-04-05 重庆臻宝实业有限公司 Vertical quartz ring separating device

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