JP3106416B2 - ワイヤソーのワイヤ走行制御方法 - Google Patents

ワイヤソーのワイヤ走行制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤソーのワイヤ
走行制御方法に係り、特にシリコン、ガラス、セラミッ
クス等の脆性材料を切断するワイヤソーのワイヤ走行制
御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワイヤソーは、走行するワイヤ列に被加
工物を押し付け、そのワイヤ列と被加工物との接触部に
砥粒を含む加工液を供給することにより、ワイヤのラッ
ピング作用で被加工物を切断する装置である。したがっ
て、切断に使用するワイヤも切断に際してラップされて
細くなる。このため、ワイヤ列には常に新しいワイヤを
供給して、ワイヤ径の変化による切断精度の低下を防ぐ
必要がある。
【0003】ところで、ワイヤソーのワイヤ走行方式と
しては、ワイヤを一方のワイヤリールから繰り出してそ
のまま他方のワイヤリールに巻き取る方式(一方向送り
方式)と、一方のワイヤリールから繰り出したワイヤを
往復走行させながら他方のワイヤリールに巻き取る方式
(双方向送り方式)の2つの方式がある。ここで、一方
向送り方式の場合は、常に新しいワイヤがワイヤ列に供
給されるため、ワイヤ径の変化による切断精度の低下と
いう問題はないが、双方向送り方式の場合は、往方向の
送り量と復方向の送り量をいかに設定するか、すなわち
実際に他方のワイヤリールに巻き取るワイヤの量(新線
供給量)を如何に設定するかで、切断されるウェーハの
精度に差が出るため問題となる。
【0004】従来、この双方向送り方式における新線供
給量は、切断する被加工物の径や使用するワイヤの径、
被加工物の切断送り量等から、オペレータがワイヤの磨
耗量を想定し、その想定値に基づいて設定していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
磨耗量は想定値とかけ離れていることが多く、このた
め、過不足が生じやすく、ウェーハの切断精度の低下の
原因となっていた。また、双方向送り方式の場合、ワイ
ヤは一度使用したものは廃棄しているため、想定値で制
御した場合、まだ使用できるワイヤを使用不可能と判断
して巻き取ってしまう等、ワイヤの使用に無駄が多く、
きわめて不経済であった。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、最適な新線供給を行うことができるワイヤソ
ーのワイヤ走行制御方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、一方のワイヤリールから繰り出され、往
復走行しながら他方のワイヤリールに巻き取られるワイ
ヤを複数個の溝付ローラに巻き掛けてワイヤ列を形成
し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供給しながら被加
工物を押し当てることにより、該被加工物を多数のウェ
ーハに切断するワイヤソーにおいて、前記被加工物切断
後のワイヤの径を測定し、その被加工物切断後のワイヤ
予め設定された摩耗量となるように、前記往復走行す
るワイヤの往方向の送り量と復方向の送り量を調整して
前記ワイヤの新線供給量を調整し、前記ワイヤが摩耗し
過ぎの場合は前記ワイヤの新線供給量を増やし、摩耗不
足の場合は前記ワイヤの新線供給量を減らすことを特徴
とする。
【0008】本発明は、被加工物切断後の実際のワイヤ
の径を測定し、その値が一定になるように、往復走行す
るワイヤの往方向の送り量と復方向の送り量を調整し
て、ワイヤの新線供給量をコントロールする。これによ
り、ワイヤ列を形成するワイヤの径が常に一定となり、
切断されるウェーハの精度が向上する。また、過不足な
くワイヤを供給することができるので、きわめて経済的
な運転が可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーのワイヤ走行制御方法の好ましい実施の形
態について詳説する。まず、ワイヤソーの全体構成につ
いて説明する。図1に示すように、一方のワイヤリール
12Aから繰り出されたワイヤ14は、ガイドローラ1
6、16、…で形成されるワイヤ走行路を通って3本の
溝付きローラ18、18、18に巻き掛けられる。この
3本の溝付ローラ18、18、18の外周部には、それ
ぞれ多数の溝が一定ピッチで形成されており、前記ワイ
ヤ14は、この溝付ローラ18の溝に順次巻き掛けられ
て水平なワイヤ列20を形成する。そして、ワイヤ列2
0を形成したワイヤ14は、前記3本の溝付ローラ1
8、18、18を挟んで左右対称に形成された他方側の
ワイヤ走行路を通って他方側のワイヤリール12Bに巻
き取られる。
【0010】ここで、前記一対のワイヤリール12A、
12Bには、それぞれモータ22A、22Bが連結され
ており、このモータ22A、22Bを同期させて駆動す
ることにより、前記ワイヤ14は前記一対のワイヤリー
ル12A、12B間を高速で往復走行する。前記ワイヤ
列20の両側に形成されたワイヤ走行路には、それぞれ
ワイヤ案内装置24A、24B、ダンサローラ26A、
26B及びワイヤ径測定装置28A、28Bが配設され
ている。ワイヤ案内装置24A、24Bは、ワイヤリー
ル12A、12Bからワイヤ14を一定ピッチでガイド
し、ダンサローラ26A、26Bは、所定重量のウェイ
トが吊設されて走行するワイヤ14に所定の張力を付与
する。また、ワイヤ径測定装置28A、28Bは、走行
するワイヤ14の径を測定する。
【0011】前記ワイヤ列20の上方には、ワイヤ列2
0に対して垂直に昇降移動するワークフィードテーブル
30が設置されている。被加工物であるインゴット32
は、このワークフィードテーブル30の下部に保持され
る。以上のように構成されたワイヤソー10において、
インゴット32の切断は、高速走行するワイヤ列20に
インゴット32を押し当てることにより行う。この際、
前記ワイヤ列20には、図示しないスラリタンクからス
ラリ噴射ノズル34、34を介してスラリが供給され、
インゴット32は、このスラリ中に含有される砥粒のラ
ッピング作用でウェーハに切断される。
【0012】次に、本発明に係るワイヤ走行制御方法に
ついて説明する。前述したように、本実施の形態のワイ
ヤソー10では、ワイヤ14を往復走行させてインゴッ
ト32を切断している。そして、本実施の形態のワイヤ
ソー10では、ワイヤリール12Aからワイヤリール1
2Bに向かう方向(往方向)のワイヤ送り量を、ワイヤ
リール12Bからワイヤリール12Aに向かう方向(復
方向)のワイヤ送り量より多く設定することにより、平
均的にはワイヤリール12Aからワイヤリール12Bに
向かう方向(往方向)にワイヤ14を供給するようにし
ている。
【0013】ここで、図2に示すように、ワイヤリール
12Aからワイヤリール12Bに向かう方向(往方向)
のワイヤ送り量をLF 、ワイヤリール12Bからワイヤ
リール12Aに向かう方向(復方向)のワイヤ送り量を
B とすると、ワイヤ14は1往復することにより、L
F −LB だけワイヤリール12Aからワイヤリール12
Bに進むことになる。このLF −LB が新線供給量であ
り、1往復(1サイクル)ごとにLF −LB 分だけの未
使用のワイヤ14が、ワイヤリール12Aから供給され
る。
【0014】そして、この新線供給量を如何に設定する
かにより、切断されるウェーハの精度が左右される。す
なわち、インゴット32の下端部を切断する場合と、イ
ンゴット32の中央部を切断する場合とでは、ワイヤ1
4がインゴット32に接触する距離が異なるので、ワイ
ヤ14の磨耗量も異なってくる(インゴット32の中央
部を切断している時の方が、インゴット32の下端部を
切断している時に比べワイヤ14の磨耗量が多い)。し
たがって、終始同じ新線供給量では、切断位置によりワ
イヤ径が変化し、切断精度が低下する。
【0015】このため、次のようにワイヤ14の新線供
給量を調整して、ワイヤ14の走行制御を行う。まず、
新線供給量の初期値を設定する。すなわち、ウェーハと
の兼ね合いでワイヤ14の磨耗限界値を設定し、その磨
耗限界値となるような新線供給量を設定する。例えば、
1本のインゴット内でのウェーハの厚みのバラツキの規
格を10μm、使用するワイヤの径を0.180mmと
すると、磨耗限界値が0.180−0.010=0.1
70mmとなるので、0.180mmのワイヤが磨耗し
て0.170mmになるような新線供給量を設定する。
なお、この新線供給量の初期値は、ワイヤ径やインゴッ
ト32の切断送り量、過去のデータ等からオペレータが
設定する。
【0016】次に、設定した新線供給量となるようにモ
ータ22A、22Bを駆動し、ワイヤリール12A、1
2Bを回転させる。そして、ワイヤ14の走行が安定し
たところで切断を開始する。すなわち、ワークフィード
テーブル30を駆動して、インゴット32を下降させ、
走行するワイヤ列20にインゴット32を押し当てる。
【0017】このインゴット32の切断中、巻取側(ワ
イヤリール12B側)のワイヤ走行路に設置されたワイ
ヤ径測定装置28Bでは、インゴット32の切断を終了
し、ワイヤ列20から繰り出されたワイヤ14の径が測
定されている。このワイヤ径の測定値は前記モータ22
A、22Bを駆動制御する制御装置36に出力され、制
御装置36は、その測定値に基づき新線供給量を可変す
る。すなわち、測定値を磨耗限界値と比較して、新線供
給量を増減する。
【0018】たとえば、前記例の場合、磨耗限界値は
0.170mmであるので、測定値が0.175mmで
あった場合は、ワイヤ径が0.170mmとなるように
新線供給量を減らす。すなわち、復方向(ワイヤリール
12Bからワイヤリール12A)に向かう方向のワイヤ
送り量の割合を増やす。一方、測定値が0.160mm
であった場合は、磨耗し過ぎであるので、ワイヤ径が
0.170mmとなるように新線供給量を増やす。すな
わち、復方向(ワイヤリール12Bからワイヤリール1
2A)に向かう方向のワイヤ送り量の割合を減らす。
【0019】このように、インゴット32の切断中、常
時このワイヤ走行制御を行うことにより、ワイヤ14の
径は終始安定し、精度の高いウェーハを切断することが
可能になる。また、この結果、ワイヤ14を過不足なく
供給することができるので、きわめて経済的な運転が可
能になる。
【0020】なお、ワイヤ14の径を測定するワイヤ径
測定装置28A、28Bには、公知のレーザ測長器やワ
イヤ磨耗量検知装置を用いる。レーザ測長器を用いる場
合は、少なくともX、Y2方向のワイヤ径を測定し、そ
の平均からワイヤ径を求めるようにする。これにより、
精度の高い測定値を得ることができる。
【0021】また、ワイヤ磨耗量検知装置は、次の方法
でワイヤ径を測定する。すなわち、ワイヤ14は往復走
行するので、その走行方向切替時にワイヤ14の走行は
一時停止する。このワイヤ14が一時停止している間
に、基準面上を上下動する測定子でワイヤ14を挟み込
み、そのときの測定子の基準面からの距離を差動変圧器
で測定することにより、ワイヤ径を測定する。この方法
によれば、ワイヤ14の径を直接計測できるので、正確
なワイヤ径を把握することができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被加工物切断後のワイヤの径を測定し、その被加工物切
断後のワイヤの径が所定値内になるように、往復走行す
るワイヤの往方向の送り量と復方向の送り量を調整し
て、前記ワイヤの新線供給量を増減するので、ワイヤ列
を形成するワイヤの径が、被加工物の切断中、常に所定
値内となり、ウェーハの切断精度を向上させることがで
きる。また、過不足なくワイヤを供給することができる
ので、きわめて経済的なワイヤソーの運転が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るワイヤ走行制御方法が適用された
ワイヤソーの全体構成図
【図2】ワイヤの走行について説明する説明図
【符号の説明】
10…ワイヤソー 12A、12B…ワイヤリール 14…ワイヤ 18…溝付ローラ 20…ワイヤ列 28A、28B…ワイヤ径測定装置 32…インゴット 34…スラリ噴射ノズル 36…制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28D 5/04 B24B 27/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方のワイヤリールから繰り出され、往
    復走行しながら他方のワイヤリールに巻き取られるワイ
    ヤを複数個の溝付ローラに巻き掛けてワイヤ列を形成
    し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供給しながら被加
    工物を押し当てることにより、該被加工物を多数のウェ
    ーハに切断するワイヤソーにおいて、 前記被加工物切断後のワイヤの径を測定し、その被加工
    物切断後のワイヤが予め設定された摩耗量となるよう
    に、前記往復走行するワイヤの往方向の送り量と復方向
    の送り量を調整して前記ワイヤの新線供給量を調整し、
    前記ワイヤが摩耗し過ぎの場合は前記ワイヤの新線供給
    量を増やし、摩耗不足の場合は前記ワイヤの新線供給量
    を減らすことを特徴とするワイヤソーのワイヤ走行制御
    方法。
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