JP3664354B2 - Wire saw - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤソー、詳しくはワイヤをその引回し経路のほぼ全域に自動巻き上げ可能なワイヤソーに関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤソーとは、ラッピングオイルに遊離砥粒(以下、単に砥粒という場合がある)を入れたスラリー状の砥液を、単結晶シリコン製などのインゴットに一定量だけ連続供給しながら、往復走行するワイヤ列にインゴットを相対的に押し付けて、その研削作用により多数枚のウェーハに切断する機械である。
ワイヤソーのワイヤは、通常、繰出リールから繰り出された後、複数個のガイドプーリを経て、互いに離反した複数本の溝ローラ間にコイル状に巻き架けられ、それから別の複数個のガイドプーリを通って巻取リールに巻き取られるという、引回し経路になっている。
【0003】
ところで、ワイヤソーにおけるワイヤの巻き上げは、通常、作業員の手作業により行われていた。しかし、例えば溝ローラへの巻き架け作業などは、通常、ワイヤを100回以上も巻き架けなければならず、手間がかかっていた。
そこで、これを解消する従来手段として、例えば特公平4−4095号公報に記載された「ワイヤ巻付装置」が知られている。
この従来装置は、溝ローラへのワイヤの巻き架け専用装置である。すなわち、ワイヤソーに着脱可能で、かつ複数の溝ローラを面板間で軸支した溝ローラユニットを周方向へ間歇回動させ、これと同期して、ワイヤ巻き架けリールとワイヤガイドプーリとを搭載した走行体を、溝ローラユニットの回転主軸に沿って間歇移動させることで、ワイヤ巻き架けリールからのワイヤを、ワイヤガイドプーリを介して、各溝ローラの溝位置に対向して順次移行しながら巻き架けるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術のワイヤ巻付装置においては、以下の問題点があった。
すなわち、(1)このワイヤ巻付装置は溝ローラへの巻き架け専用であり、ワイヤソー全体にかけてワイヤを巻き上げられない。そこで、通常は、残り部分の巻き上げは手作業となっている。ところが、この残部領域には、たくさんのガイドプーリが散在している。したがって、順次、ワイヤを架けて行くには、手間と時間がかかっていた。
(2)また、この従来技術では、工場内に、ワイヤソーとは別個のワイヤ巻付装置の設置スペースが必要であった。さらに、例えばワイヤの断線時などには、ワイヤソーから溝ローラユニットを取り外したり、巻付け完了したユニットをワイヤソーへ装着したりしなければならず、その着脱作業が面倒であった。しかも、このユニットがガタつき状態でワイヤソーに固定されるおそれもある。この場合には、インゴット切断時に、ワイヤ列の走行方向がインゴットの軸線方向に対して斜めになってしまう。この結果、例えば切断されたウェーハの表面の結晶方位が所期の方位と異なるといったウェーハの品質に問題が起きるおそれがあった。
【0005】
そこで、発明者は、鋭意研究を重ねた結果、ワイヤの引回し経路のほぼ全域にチューブ状のガイドチャネルを配設すれば、このガイドチャネル内のワイヤ路を通して、ワイヤソーのほぼ全体にワイヤを自動巻き上げすることができることを見出し、この発明を完成させた。
【0006】
【発明の目的】
この発明は、ワイヤをその引回し経路のほぼ全域に自動巻き上げ可能なワイヤソーを提供することを、その目的としている。また、比較的巻き架けが困難なガイドプーリや溝ローラの部分にも、円滑にワイヤを自動巻付けすることができるワイヤソーを提供することを、その目的としている。さらに、ガイドチャネルのワイヤ詰まりなどを検知することができるワイヤソーを提供することを、その目的としている。さらにまた、ワイヤ巻き上げ時の自動巻き上げ作業と、インゴット切断時の切断作業とを円滑に実施することができるワイヤソーを提供することを、その目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、繰出リールから繰り出されたワイヤを、複数個のガイドプーリを通して、各外周面にワイヤ溝が形成された複数本の溝ローラ間にコイル状に巻き架けた後、別の複数個のガイドプーリを介して巻取リールに巻き取った構造を有し、遊離砥粒を含む砥液を供給しながら、上記溝ローラ間に巻き架けられたワイヤ列を走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、上記ワイヤの引回し経路のほぼ全域に、ワイヤ巻き上げ時のワイヤ路となる複数個のチューブ状のガイドチャネルを配設するとともに、このガイドチャネルの一部が、上記ガイドプーリのプーリ溝と合致するプーリ合わせ溝を内面に設けたプーリ外カバー、およびまたは、上記溝ローラの周面に形成されたワイヤ溝と合致するローラ合わせ溝を内面に設けたローラ外カバーであるワイヤソーである。
【0008】
なお、発明が適用されるワイヤソーはどのような種類のものでもよい。例えば、インゴットをワイヤ列に押圧・接触して切断するものでも、反対にワイヤ列をインゴットに押接して切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴットが当接するものでも、ワイヤ列の下部に押し当てられるものでもよい。溝ローラの本数も、互いに所定間隔だけ離間した2本または3本などの複数本であればよい。
さらに、このワイヤソーでは、ワイヤの回転を行う方法または行わない方法でも、一方向の走行でも往復走行でも良い。繰出リールから繰り出されるワイヤとしては、例えば汎用されている0.16〜0.20mm程度のピアノ線や撚線などが使用することができる。巻き上げ時のワイヤの繰出し速度は、初動時0.06〜0.3m/分から上昇し、安定定速時1〜10m/分である。
【0009】
ガイドチャネルの素材としては、ステンレスなどの各種金属、ABSなどの各種硬質合成樹脂、各種木材などが挙げられる。内径は、ワイヤの太さに応じて変更される。すなわち、ガイドチャネルの内径は、内部空間を高速で走行するワイヤが、チャネル内周面に接触してワイヤの走行を阻害せず、かつ隣接するガイドチャネルや、他の周辺部品の設置を阻害しない程度の内径である。
また、ガイドチャネルの接続部分は、巻き上げ作業時にはタイトである一方、切断作業時にはルーズとなって、ワイヤが余裕をもって走行することができる余地を残した構造が好ましい。このために、各ガイドチャネルの端部は、例えばラッパ状に外方へ拡径化していてもよい。ラッパ状にすれば、ワイヤがガイドチャネルの端に引っかかったり、逸脱したりしにくい。
【0010】
ガイドチャネルには、直線チャネルと曲線チャネルとがある。また、通常のガイドチャネルは、ワイヤの引回し経路の所要箇所に複数個配置される。なお、引回し経路のどの部分に、どれだけの数だけ配置するかは設計者の任意である。
ガイドプーリは、固定プーリでも可動プーリでもよい。また、その設置個数も限定されない。溝ローラの本数は、2本、3本などの複数本であればよい。インゴットとしては、例えばシリコン単結晶体製、磁性材料製、セラミックス製などのものが挙げられる。
切断用の砥液は、インゴット切断用のどのような砥液でも採用することができる。例えばシリコン単結晶のインゴットを切断する場合には、平均粒径10〜50μmの砥粒を含む周知成分のものを採用することができる。また、この砥液の供給装置もどのような構造のものでもよい。
さらに、溝ローラ間に巻かれたワイヤ列用のガイドチャネルを、溝ローラの軸線方向へ複数に分割するとともに、ワイヤ列をも複数に分割して、各ワイヤ列の分割部分ごとに繰出リールと巻取リールとを配設すれば、繰出リールが1つの場合に比べて、各繰出リールに巻回されるワイヤの長さが短くなって、ワイヤソー全体の小型化が図れるとともに、自動巻き上げ時間が短縮される。例えば、ガイドチャネルおよびワイヤ列を5分割すれば、この自動巻き上げ時間が1/5に短縮される。
プーリ外カバーの素材や形状などは限定されない。要は、カバー内面にガイドプーリのプーリ溝と合致するプーリ合わせ溝が設けられていればよい。
ローラ外カバーの素材や形状などは限定されない。要は、カバー内面に溝ローラの外周面に多数条平行に形成されたワイヤ溝と合致するローラ合わせ溝が設けられていればよい。
【0011】
請求項2に記載の発明は、少なくとも上記溝ローラ間のインゴット切断部分に配置されたガイドチャネルを、組付け撤去自在とした請求項1に記載のワイヤソーである。
ガイドチャネルは、少なくとも溝ローラ間のインゴット切断部分に配置されたものであればよい。例えば、ワイヤソーの全体に配備されたガイドチャネルを組付け撤去自在としてもよい。このガイドチャネルの組付け撤去構造としては、例えばチャネル取り付け用のピンを使用し、このピンにより簡単にガイドチャネルを組付けたり、撤去したりできるようにしたものでもよい。
【0012】
請求項3に記載の発明は、繰出リールから繰り出されたワイヤを、複数個のガイドプーリを通して、各外周面にワイヤ溝が形成された複数本の溝ローラ間にコイル状に巻き架けた後、別の複数個のガイドプーリを介して巻取リールに巻き取った構造を有し、遊離砥粒 を含む砥液を供給しながら、上記溝ローラ間に巻き架けられたワイヤ列を走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、上記ワイヤの引回し経路のほぼ全域に、ワイヤ巻き上げ時のワイヤ路となる複数個のチューブ状のガイドチャネルを配設するとともに、少なくとも上記溝ローラ間のインゴット切断部分に配置されたガイドチャネルを、組付け撤去自在としたワイヤソーである。
【0013】
請求項4の発明は、上記ワイヤの引回し経路の途中に、このワイヤの通過検出手段を設け、このワイヤの通過検出手段からの検出信号の有無により、上記繰出リールからのワイヤの繰出しを制御する制御手段を配備した請求項1〜請求項3のうちのいずれか1項に記載のワイヤソーである。
ここでいうワイヤの通過検出手段とは、レーザ光、赤外線などの光を利用した非接触式の位置センサや、絶縁材料を用いたガイドチャネルの外側に巻いたコイルにより、導電性ワイヤの有無を検出する電磁式センサなどを採用することができる。
通過検出手段の設置位置は、ワイヤの引回し経路のどの位置でもよい。例えば、繰出リールと最初のガイドチャネルとの隙間、ガイドチャネル間の隙間、ガイドチャネルとガイドプーリとの隙間、ガイドチャネルと溝ローラとの隙間、最後のガイドチャネルと巻取リールとの隙間などでもよい。
ここでいう制御手段とは、通過検出手段からの検出信号に基づいて、繰出リールからのワイヤの繰出しを制御するものである。すなわち、例えばワイヤ移動プログラム、異常時アラーム・停止機能、ワイヤ繰出し速度調整プログラムなどにより、ワイヤの巻き上げを制御する。
【0014】
【0015】
【作用】
これらの請求項1〜請求項4の発明によれば、ワイヤの引回し経路のほぼ全域にチューブ状のガイドチャネルが配設されている。これにより、繰出リールから繰り出されたワイヤは、まずワイヤソーの繰出し側にあるガイドプーリ間の各ガイドチャネル内のワイヤ路を通って、外周面にワイヤ溝を有する複数本の溝ローラ間に自動的に巻き架けられる。当然ながら、各繰出リールおよび各溝ローラも上記引回し経路を構成し、この部分にもガイドチャネルのワイヤ路が形成される。なお、各溝ローラの外周面に形成されたワイヤ溝にワイヤを巻き架けると、コイル状のワイヤ列になる。
その後、溝ローラを通過したワイヤは、ワイヤソーの巻取り側にある複数個のガイドプーリ間の各ガイドチャネル内のワイヤ路を通過する。そして、ワイヤは巻取リールまで到達して巻き取られる。これにより、ワイヤがその引回し経路のほぼ全域に自動的に巻き上げられる。
【0016】
繰出リールから繰り出されたワイヤが、ガイドプーリを通過する際には、ガイドプーリのプーリ溝と、プーリ外カバーのプーリ合わせ溝との間に形成されたワイヤ路を通過するので、比較的巻き架けが困難なガイドプーリの部分にも、円滑にワイヤを自動巻付けすることができる。
また、繰出リールから繰り出されたワイヤが、溝ローラを通過する際には、溝ローラのワイヤ溝と、ローラ外カバーのローラ合わせ溝との間に形成されたワイヤ路を通過するので、比較的巻き架けが困難な溝ローラの部分にも、円滑にワイヤを自動巻付けすることができる。
【0017】
さらにまた、少なくとも溝ローラ間にあるインゴットの切断作業部にガイドチャネルを組付け後、ワイヤを巻き上げる。巻き上げ終了後は、少なくともこの切断作業部のガイドチャネルを撤去し、それから切断作業部に露呈したワイヤ列によってインゴットを切断する。これにより、ワイヤ巻き上げ時の自動巻き上げ作業と、インゴット切断時の切断作業とを円滑に実施することができる。
【0018】
さらに、請求項4に記載の発明によれば、通過検出手段からのワイヤ検出信号の有無により、繰出リールから繰り出されたワイヤが、ガイドチャネル内のワイヤ路内でワイヤ詰まりなどの有無を検出し、この検出結果に基づいて制御手段により繰出リールからのワイヤの繰出しを制御する。
【0019】
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1はこの発明の一実施例に係るワイヤソーの構成図であり、図2は同ダンサーローラ部の昇降説明図であり、図3は同ガイドローラのワイヤ路部分の拡大断面図であり、図4は同溝ローラの拡大斜視図であり、図5は同溝ローラのワイヤ路部分の拡大断面図である。
【0021】
図1において、10はワイヤソーであり、このワイヤソー10は、CZ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットIを多数枚のウェーハにワイヤ切断する装置であって、多数本のワイヤ11aを横一列に束ねたワイヤ列11を有している。ワイヤ11aは、繰出リール12から繰り出され、繰出し側のダンサープーリ部13を経て、三角配置された3本の溝ローラ14間に巻き架けられる。なお、各溝ローラ14の外周面には、多数条の平行なワイヤ溝14aが形成されている。その後、巻取り側のダンサープーリ部15を通って、巻取リール16に巻き取られている。駆動モータ17,18により、繰出しおよび巻取リール12,16を図1において時計回りに同一速度で往復回転させることにより、溝ローラ14のワイヤ列11が往復走行される。溝ローラ14の両側上方には、砥液をワイヤ列11上に連続供給する一対の砥液供給部19が配設されている。砥液は、高粘度でかつSiC製の平均粒径40μmの遊離砥粒が混入されたものである。
両ダンサープーリ部13,15は、互いに所定間隔だけ離反した一対の固定側ガイドプーリ22と、ガイドプーリの一種であり、しかもウエイト23が吊り下げられた昇降プーリ24とを有している(図2参照)。
【0022】
この発明の特長は、同じく図1に示すように、ワイヤ11aの繰出リール12から溝ローラ14を経て巻取リール16に達するワイヤ11aの引回し経路のほぼ全域に、ワイヤ巻き上げ時のワイヤ路となる複数個のチューブ状のガイドチャネル30を配設した点にある。以下、ガイドチャネル30を詳細に説明する。
ガイドチャネル30はワイヤ接触部を仕上げ研磨したアルミニウム(またはガラス、セラミック)製であり、例えば繰出リール12と繰出し側のダンサープーリ部13との間に配置された直線チャネル31と、それ以外の曲線チャネル32とがある。各チャネル31,32の内径は所定の値に設計されている。また、各ガイドチャネル30の端部はラッパ状になっている。これにより、ワイヤ11aがガイドチャネル30の端に引っかかったり、チャネル間の隙間から逸脱しにくい。
【0023】
直線チャネル31のうち、ワイヤ列11を被覆する直線チャネル群311は、ワイヤ列11のワイヤ11aの本数に見合う数だけ直線チャネル31を一体的に並べたものである。また、直線チャネル群311のうち、溝ローラ14間のインゴット切断部分(三角形の底辺部分)に配置された直線チャネル群312は、組付け撤去自在に上下に二分割されている。これらの上下部分は、図外のチャネル取り付けピンによりワンタッチで掛脱することができるようになっている。
また、繰出リール12側の最初の直線チャネル31と、巻取リール16側の最後の直線チャネル31は、各リール12,16からのワイヤ11aの繰出し時や巻取り時にリール外周面を往復動するワイヤ11aの巻き端位置に応じて首振りする。なお、この首振りは、対応するダンサープーリ部13,15側の端部を支点にして行われる。
また、曲線チャネル32には、各プーリ22,24の外周側部に配置されたプーリ外カバーや、溝ローラ14の外周側部に配置されたローラ外カバーがある。このうち、ローラ外カバーは、ワイヤ列11のワイヤ11aの本数に見合う分だけ曲線チャネル32を一体的に並設した曲線チャネル群321となっている。なお、各直線チャネル31や各曲線チャネル32は、それぞれの部位に対応する長さや曲率を有している。
【0024】
ワイヤソー10におけるワイヤ11aの引回し経路の途中には、ワイヤ11aの通過検出手段の一例であって、発光部から照射されたレーザ光の反射光を受光部により受光して、ワイヤ11aの通過を検出する多数個の光センサ33が配設されている。具体的な光センサ33の配置位置は、繰出リール12および最初の直線チャネル31の間と、経路途中の各チャネル31,32の間と、直線チャネル群311および曲線チャネル群321の間と、曲線チャネル群321および直線チャネル群312の間と、曲線チャネル群321および直線チャネル31の間と、最後の直線チャネル31および巻取リール16の間である。それぞれの光センサ33は、検出信号の有無により、繰出リール12からのワイヤ11aの繰出しを制御する制御手段34に、電気的に接続されている。
【0025】
次に、この発明の一実施例に係るワイヤソー10におけるワイヤの巻き上げ作業を説明する。
図1に示すように、例えば外径180μmのワイヤ11aを使用するワイヤソー10において、駆動モータ17の駆動により初動0.06〜0.3m/分程度から上昇し、かつ安定定速時1〜10m/分で繰出リール12から繰り出されたワイヤ11aは、まず最も繰出し側の直線チャネル31のワイヤ路内を通って、ダンサープーリ部13の各曲線チャネル32の内部へ入る。その後、ワイヤ11aは、直線チャネル31を経て、3本組の溝ローラ14の外方にそれぞれ組配置された直線チャネル群311,組付け撤去可能な直線チャネル群312,曲線チャネル群321を順に通過してこれらの溝ローラ14間にコイル状に巻き架けられる。続いて、各溝ローラ14を通過したワイヤ11aは、直線チャネル31を経て、ワイヤソー10の巻取り側にあるダンサープーリ部15の各曲線チャネル32内のワイヤ路を通過する。その後、ワイヤ11aは最も巻取り側に配置された直線チャネル31を介して巻取リール16に到達し、ここで図外のクリップ装置により自動的にクリップ(固定)される。または、センサにより巻取リール16に到達した時、ワイヤ走行を止めて手動によりクリップ止めしても良い。このような経路をたどることで、ワイヤ11aはワイヤソー10の引回し経路の全域において自動的に巻き上げられる。
【0026】
なお、例えば設計ミス、製作ミス、組立ミス、保守ミスなどにより、ワイヤ11aが所定のワイヤ路から逸脱したり、ワイヤ路の途中に引っかかって通過点を所定時間通りに通過しない場合には、各要部に配置された光センサ33が制御手段34と連動して異常を検出し、アラームにより警報を発して、緊急停止などの必要処置を行う。
【0027】
次に、図1および図4を参照して、ワイヤソー10によりインゴットIを切断する作業を説明すると、砥液を砥液供給部19から供給しながら、3本の溝ローラ14間でワイヤ列11を往復走行させる。このワイヤ列11の往復走行時に、下方からインゴットIをワイヤ列11へ押し付けることで、インゴットIが、順次、接触長さの短い切断始端部、接触長さの長い切断中央部、接触長さの短い切断終端部へと徐々に切断される。すなわち、ワイヤ列11の往復走行時に、砥液中の砥粒がワイヤ列11の各ワイヤ11aにより、切断溝の底部に擦りつけられて徐々に削り取られ、最終的に多数枚のウェーハに切断される。なお、この切断作業に先駆けて、溝ローラ14間のインゴット切断部分の直線チャネル群312は撤去される。これにより、ワイヤ11aの巻き上げ時の自動巻き上げ作業と、インゴットIの切断時の切断作業とを円滑に実施することができる。
【0028】
この一実施例に係るワイヤソー10では、ワイヤ11aはワイヤソー10の全域に自動的に巻き上げられるという基本的な効果のほか、次の付属的な効果も有する。
すなわち、前述した従来手段のワイヤ巻付装置では、工場内にワイヤソーとは別個に、このワイヤ巻付装置の設置スペースが必要であった。しかしながら、ここではワイヤソー10の内部だけでワイヤ11aが巻き上げられるので、この設置スペースが不要になる。しかも、この従来のワイヤ巻付装置では、ワイヤの巻き上げ作業毎に溝ローラユニットをワイヤソーから着脱する必要があったが、この手間も不要となる。また、ユニット装着時には、この溝ローラユニットがワイヤソーの回転主軸にガタつき状態で装着されるおそれがある。これを原因としてウェーハの品質の低下が起きるおそれもある。しかし、この実施例では、これを解消することができる。
【0029】
また、図3に示すように、ワイヤ11aの各ガイドプーリ通過時には、ワイヤ11aが、各プーリ22、24のプーリ溝22a,24aと、曲線チャネル32(プーリ外カバー)のプーリ合わせ溝32aとの間に形成されたワイヤ路を通過するので、直線部分に比べて巻き架けが困難な各プーリ22,24の部分にも、円滑にワイヤ11aを自動巻付けすることができる。
【0030】
さらに、図5に示すように、ワイヤ11aの溝ローラ14通過時には、溝ローラ14のワイヤ溝14aと、曲線チャネル群321(ローラ外カバー)のローラ合わせ溝321aとの間に形成されたワイヤ路を通過するように構成させたので、比較的巻き架けが困難な溝ローラ14の部分にも、円滑にワイヤ11aを自動的に巻付けることができる。
【0031】
さらにまた、光センサ33からのワイヤ検出信号の有無により、ガイドチャネル30内のワイヤ路内でワイヤ11aの詰まりや逸脱の有無を検出し、これに基づいて制御手段34により繰出リール12からのワイヤ11aの繰出しを制御する。これにより、ワイヤ11aの自動巻き上げ中のワイヤ詰まりなどに対処することができる。
この発明はこの実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲での設計変更などがあってもこの発明に含まれる。
【0032】
【発明の効果】
この発明によれば、ワイヤの引回し経路のほぼ全域にチューブ状のガイドチャネルを配設したので、繰出リールから繰り出されたワイヤを、引回し途中で各溝ローラのワイヤ溝に巻き架けながら、ガイドチャネルの内のワイヤ路を通して巻取リールまで自動的に送られる。これにより、ワイヤをワイヤソーの引回し経路のほぼ全域に自動巻き上げすることができる。
また、従来技術では工場内にワイヤソーとは別個のワイヤ巻付装置の設置スペースが要ったが、これが不要となる。しかも、ワイヤの巻き上げ作業毎に、溝ローラユニットをワイヤソーから着脱する手間が要らない。また、ユニット装着時におけるガタつき装着を原因としたウェーハの品質の低下を防止することができる。
【0033】
ワイヤのガイドプーリ通過時に、ガイドプーリのプーリ溝と、プーリ外カバーのプーリ合わせ溝との間に形成されたワイヤ路を通過するように構成したので、比較的巻き架けが困難なガイドプーリの部分にも、円滑にワイヤを自動巻付けすることができる。
また、ワイヤの溝ローラ通過時に、溝ローラのワイヤ溝と、ローラ外カバーのローラ合わせ溝との間に形成されたワイヤ路を通過するように構成したので、比較的巻き架けが困難な溝ローラの部分にも、円滑にワイヤを自動巻付けすることができる。
【0034】
さらにまた、少なくとも上記溝ローラ間のインゴット切断部分に配置されたガイドチャネルを、組付け撤去自在としたので、ワイヤ巻き上げ時の自動巻き上げ作業と、インゴット切断時の切断作業とを円滑に実施することができる。
【0035】
さらに、請求項4に記載の発明によれば、通過検出手段からのワイヤ検出信号の有無により、ガイドチャネル内のワイヤ路内でワイヤ詰まりの有無を検出し、これに基づいて制御手段により繰出リールからのワイヤの繰出しを制御するようにしたので、ワイヤの自動巻き上げ中のワイヤ詰まりに対応することができる。
【0036】
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係るワイヤソーの構成図である。
【図2】 この発明の一実施例に係るダンサーローラ部の昇降説明図である。
【図3】 この発明の一実施例に係るガイドローラのワイヤ路部分の拡大断面図である。
【図4】 この発明の一実施例に係る溝ローラの拡大斜視図である。
【図5】 この発明の一実施例に係る溝ローラのワイヤ路部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
10 ワイヤソー、
11a ワイヤ、
11 ワイヤ列、
12 繰出リール、
14 溝ローラ、
14a ワイヤ溝、
16 巻取リール、
22 ガイドプーリ、
22a,24a プーリ溝、
24 昇降プーリ、
30 ガイドチャネル、
31 直線チャネル、
311 直線チャネル群、
312 直線チャネル群、
32 曲線チャネル(プーリ外カバー)、
32a プーリ合わせ溝、
321 曲線チャネル群(ローラ外カバー)、
321a ローラ合わせ溝、
33 光センサ(通過検出手段)、
34 制御手段、
I インゴット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire saw, and more particularly, to a wire saw capable of automatically winding a wire almost all over its route.
[0002]
[Prior art]
A wire saw travels reciprocally while continuously supplying a certain amount of slurry-like abrasive liquid containing loose abrasive grains (hereinafter sometimes simply referred to as abrasive grains) in wrapping oil to an ingot made of single crystal silicon or the like. This is a machine that presses an ingot relatively to a wire row and cuts it into a number of wafers by its grinding action.
The wire of a wire saw is usually wound from a feeding reel, passed through a plurality of guide pulleys, wound around a plurality of grooved rollers separated from each other, and then passed through another plurality of guide pulleys. It is a route that is wound around the take-up reel.
[0003]
By the way, the winding of the wire in the wire saw is usually performed manually by an operator. However, for example, the winding work around the groove roller or the like usually requires the wire to be wound 100 times or more, which is troublesome.
Therefore, as a conventional means for solving this problem, for example, a “wire winding device” described in Japanese Patent Publication No. 4-4095 is known.
This conventional apparatus is a dedicated apparatus for winding a wire around a groove roller. That is, a grooved roller unit that can be attached to and detached from the wire saw and that pivotally supports a plurality of grooved rollers between the face plates is intermittently rotated in the circumferential direction, and a wire winding reel and a wire guide pulley are mounted in synchronization with this. The traveling body is intermittently moved along the rotation main shaft of the groove roller unit so that the wire from the wire winding reel is wound while being sequentially transferred to the groove position of each groove roller via the wire guide pulley. It can be built.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional wire winding apparatus has the following problems.
That is, (1) This wire winding device is dedicated to winding around the groove roller, and cannot wind up the wire over the entire wire saw. Therefore, usually the remaining part is manually wound. However, many guide pulleys are scattered in the remaining area. Therefore, it took time and effort to build the wires one after another.
(2) Moreover, in this prior art, the installation space of the wire winding apparatus separate from a wire saw was required in the factory. Furthermore, for example, when the wire is disconnected, the groove roller unit must be removed from the wire saw, or the wound unit must be attached to the wire saw, which is troublesome. Moreover, there is a possibility that the unit is fixed to the wire saw in a loose state. In this case, when the ingot is cut, the traveling direction of the wire row is inclined with respect to the axial direction of the ingot. As a result, there may be a problem in the quality of the wafer, for example, the crystal orientation of the cut wafer surface is different from the intended orientation.
[0005]
Therefore, as a result of extensive research, the inventor automatically arranges the wire on almost the whole of the wire saw through the wire path in the guide channel if a tube-shaped guide channel is arranged almost all over the wire routing route. The present invention was completed by finding that it can be rolled up.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a wire saw capable of automatically winding a wire almost over the entire route of the wire. Another object of the present invention is to provide a wire saw that can automatically wind a wire smoothly around a guide pulley and a groove roller that are relatively difficult to wind. It is another object of the present invention to provide a wire saw capable of detecting clogging of a guide channel and the like. Still another object of the present invention is to provide a wire saw capable of smoothly performing an automatic winding operation at the time of winding a wire and a cutting operation at the time of cutting an ingot.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, after the wire fed from the feeding reel is wound in a coil shape between a plurality of groove rollers each having a wire groove formed on each outer peripheral surface through a plurality of guide pulleys, It has a structure that is wound around a take-up reel via a plurality of guide pulleys, and feeds the abrasive liquid containing loose abrasive grains while running the wire train wound between the groove rollers to cut the ingot. In a wire saw, a plurality of tube-shaped guide channels serving as a wire path when winding the wire are disposed almost over the entire wire routing path.In addition, a part of the guide channel coincides with a pulley outer cover provided on the inner surface with a pulley alignment groove that matches the pulley groove of the guide pulley and / or a wire groove formed on the peripheral surface of the groove roller. A roller outer cover with a roller alignment groove on the inner surfaceIt is a wire saw.
[0008]
The wire saw to which the invention is applied may be of any kind. For example, the wire may be cut by pressing / contacting the ingot against the wire row, or by cutting the wire row against the ingot. The ingot may be in contact with the upper part of the wire row or may be pressed against the lower part of the wire row. The number of groove rollers may be a plurality of grooves such as two or three spaced apart from each other by a predetermined interval.
Furthermore, with this wire saw, a method of performing or not performing the rotation of the wire, traveling in one direction or traveling back and forth may be used. As the wire fed from the feeding reel, for example, a generally used piano wire or twisted wire of about 0.16 to 0.20 mm can be used. The wire feeding speed at the time of winding is increased from 0.06 to 0.3 m / min at the initial movement, and is 1 to 10 m / min at the stable constant speed.
[0009]
Examples of the material for the guide channel include various metals such as stainless steel, various hard synthetic resins such as ABS, and various kinds of wood. The inner diameter is changed according to the thickness of the wire. That is, the inner diameter of the guide channel is such that the wire traveling at high speed in the internal space does not interfere with the traveling of the wire by contacting the inner peripheral surface of the channel, and does not obstruct the installation of the adjacent guide channel or other peripheral parts. The inner diameter is about.
Further, the guide channel connecting portion is preferably a structure that is tight at the time of winding work, but becomes loose at the time of cutting work and leaves room for the wire to travel with a margin. For this purpose, the end portion of each guide channel may be expanded outward in a trumpet shape, for example. With a trumpet shape, the wire is less likely to catch or deviate from the end of the guide channel.
[0010]
The guide channel includes a straight channel and a curved channel. In addition, a plurality of normal guide channels are arranged at required portions of the wire routing route. It should be noted that the designer can arbitrarily determine the number of parts in which part of the routing route.
The guide pulley may be a fixed pulley or a movable pulley. Moreover, the number of installation is not limited. The number of groove rollers may be a plurality of two or three. Examples of the ingot include those made of silicon single crystal, magnetic material, ceramics, and the like.
Any abrasive liquid for cutting an ingot can be used as the abrasive liquid for cutting. For example, when a silicon single crystal ingot is cut, a known component including abrasive grains having an average particle diameter of 10 to 50 μm can be employed. The abrasive liquid supply device may have any structure.
Furthermore, the guide channel for the wire row wound between the groove rollers is divided into a plurality of portions in the axial direction of the groove roller, and the wire row is also divided into a plurality of portions. If a take-up reel is provided, the length of the wire wound around each pay-out reel can be shortened compared to the case where there is a single pay-out reel, and the entire wire saw can be reduced, and the automatic winding time can be reduced. Shortened. For example, if the guide channel and the wire row are divided into five, this automatic winding time is reduced to 1/5.
The material and shape of the pulley outer cover are not limited. In short, a pulley alignment groove that matches the pulley groove of the guide pulley may be provided on the inner surface of the cover.
The material and shape of the roller outer cover are not limited. In short, it is only necessary that a roller alignment groove that matches a plurality of wire grooves formed in parallel on the outer peripheral surface of the groove roller is provided on the inner surface of the cover.
[0011]
The invention described in claim 2The wire saw according to claim 1, wherein at least a guide channel disposed at an ingot cutting portion between the groove rollers can be assembled and removed..
The guide channel should just be arrange | positioned at the ingot cutting | disconnection part between groove rollers at least. For example, a guide channel provided in the entire wire saw may be assembled and removed. As the assembly / removal structure of the guide channel, for example, a channel mounting pin may be used, and the guide channel may be easily assembled or removed by this pin.
[0012]
The invention according to claim 3The wire fed from the feeding reel is wound in a coil shape between a plurality of groove rollers each having a wire groove formed on each outer peripheral surface through a plurality of guide pulleys, and then passed through another plurality of guide pulleys. The structure is wound around a take-up reel and loose abrasive grains In the wire saw that runs the wire train wound between the groove rollers and cuts the ingot while supplying the abrasive liquid containing the wire, the wire path at the time of wire winding is provided in almost the entire area of the wire routing path. A wire saw in which a plurality of tube-shaped guide channels are arranged and at least a guide channel arranged at an ingot cutting portion between the groove rollers can be assembled and removed.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, the wire passage detecting means is provided in the middle of the wire routing route, and the feeding of the wire from the feeding reel is controlled by the presence or absence of a detection signal from the wire passage detecting means. The wire saw according to any one of claims 1 to 3, wherein a control means is provided.
The wire passage detection means here means whether or not there is a conductive wire by means of a non-contact type position sensor using light such as laser light or infrared light, or a coil wound around the guide channel using an insulating material. An electromagnetic sensor or the like to detect can be employed.
The installation position of the passage detection means may be any position on the wire routing path. For example, the clearance between the feeding reel and the first guide channel, the clearance between the guide channels, the clearance between the guide channel and the guide pulley, the clearance between the guide channel and the groove roller, the clearance between the last guide channel and the take-up reel, etc. Good.
The control means here controls the feeding of the wire from the feeding reel based on the detection signal from the passage detecting means. That is, for example, the wire winding is controlled by a wire movement program, an alarm / stop function at the time of abnormality, a wire feeding speed adjustment program, and the like.
[0014]
[0015]
[Action]
According to the first to fourth aspects of the present invention, the tube-shaped guide channel is disposed substantially over the entire wire routing route. As a result, the wire fed from the feeding reel is first automatically passed between the plurality of groove rollers having the wire grooves on the outer peripheral surface through the wire path in each guide channel between the guide pulleys on the feeding side of the wire saw. It is wound around. Of course, each feeding reel and each groove roller also constitute the above-mentioned routing path, and a wire path of the guide channel is also formed in this portion. In addition, when a wire is wound around the wire groove formed in the outer peripheral surface of each groove roller, it will become a coil-shaped wire row | line | column.
Thereafter, the wire that has passed through the groove roller passes through a wire path in each guide channel between a plurality of guide pulleys on the winding side of the wire saw. Then, the wire reaches the take-up reel and is taken up. As a result, the wire is automatically wound up almost over the entire route.
[0016]
When the wire fed from the feeding reel passes through the guide pulley, it passes through a wire path formed between the pulley groove of the guide pulley and the pulley alignment groove of the pulley outer cover, so that the wire is relatively wound. It is possible to automatically wind the wire smoothly even on the portion of the guide pulley where it is difficult.
Further, when the wire fed from the feeding reel passes through the groove roller, it passes through the wire path formed between the wire groove of the groove roller and the roller alignment groove of the outer roller cover, A wire can be automatically wound smoothly around a grooved roller portion that is difficult to wind.
[0017]
Furthermore, the wire is wound up after assembling the guide channel to the cutting work portion of the ingot at least between the groove rollers. After the winding is completed, at least the guide channel of the cutting work part is removed, and then the ingot is cut by the wire train exposed to the cutting work part. Thereby, the automatic winding operation | work at the time of wire winding and the cutting operation | work at the time of an ingot cutting | disconnection can be implemented smoothly.
[0018]
According to the fourth aspect of the present invention, the presence or absence of a wire detection signal from the passage detection means detects the presence or absence of a wire clogging in the wire path in the guide channel. Based on the detection result, the feeding of the wire from the feeding reel is controlled by the control means.
[0019]
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a wire saw according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an elevation view of the dancer roller portion, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of a wire path portion of the guide roller. 4 is an enlarged perspective view of the groove roller, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a wire path portion of the groove roller.
[0021]
In FIG. 1, 10 is a wire saw, and this wire saw 10 is an apparatus for cutting a single crystal silicon ingot I pulled up by the CZ method into a large number of wafers, and a large number of
Both
[0022]
The feature of the present invention is that, as shown in FIG. 1, the wire path at the time of winding the wire is provided almost in the entire routing path of the
The
[0023]
Among the
The first
Further, the
[0024]
In the middle of the routing route of the
[0025]
Next, a wire winding operation in the wire saw 10 according to one embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, for example, in a wire saw 10 using a
[0026]
For example, when the
[0027]
Next, an operation of cutting the ingot I with the wire saw 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 4. While supplying the abrasive liquid from the abrasive
[0028]
In the wire saw 10 according to this embodiment, the
That is, the above-described conventional wire winding apparatus requires a space for installing the wire winding apparatus in the factory separately from the wire saw. However, since the
[0029]
As shown in FIG. 3, when the
[0030]
Further, as shown in FIG. 5, when the
[0031]
Furthermore, the presence or absence of a wire detection signal from the
The present invention is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a range not departing from the gist are included in the present invention.
[0032]
【The invention's effect】
According to this invention, since the tube-shaped guide channel is disposed in almost the entire area of the wire routing path, the wire fed from the feeding reel is wound around the wire groove of each groove roller in the middle of routing. It is automatically sent to the take-up reel through a wire path in the guide channel. As a result, the wire can be automatically wound up almost all over the wire saw routing route.
In the prior art, an installation space for the wire winding device separate from the wire saw is required in the factory, but this is not necessary. Moreover, it is not necessary to attach and detach the groove roller unit from the wire saw every time the wire is wound up. Further, it is possible to prevent the quality of the wafer from being deteriorated due to loose mounting when the unit is mounted.
[0033]
The part of the guide pulley that is relatively difficult to wind because it is configured to pass through the wire path formed between the pulley groove of the guide pulley and the pulley alignment groove of the pulley outer cover when the wire passes through the guide pulley. In addition, the wire can be automatically wound smoothly.
Also, since the wire path formed between the wire groove of the groove roller and the roller alignment groove of the roller outer cover is passed when the wire passes through the groove roller, the groove roller is relatively difficult to wind. The wire can be smoothly and automatically wound around this part.
[0034]
Furthermore, since at least the guide channel disposed at the ingot cutting portion between the groove rollers can be assembled and removed, the automatic winding operation when winding the wire and the cutting operation when cutting the ingot can be smoothly performed. Can do.
[0035]
According to the fourth aspect of the present invention, the presence or absence of a wire clogging in the guide channel is detected based on the presence or absence of a wire detection signal from the passage detection means, and based on this, the control means detects the supply reel. Since the feeding of the wire from the wire is controlled, it is possible to cope with the wire clogging during the automatic winding of the wire.
[0036]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a wire saw according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an elevation view of a dancer roller portion according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a wire path portion of a guide roller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of a groove roller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a wire path portion of a groove roller according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Wire saw,
11a wire,
11 Wire row,
12 Reel reel,
14 groove roller,
14a wire groove,
16 take-up reel,
22 guide pulley,
22a, 24a pulley groove,
24 lifting pulley,
30 guide channels,
31 straight channel,
311 straight channel group,
312 linear channel group,
32 curved channel (pulley outer cover),
32a Pulley alignment groove,
321 Curved channel group (roller outer cover),
321a Roller alignment groove,
33 optical sensor (passage detection means),
34 control means,
I Ingot.
Claims (4)
遊離砥粒を含む砥液を供給しながら、上記溝ローラ間に巻き架けられたワイヤ列を走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、
上記ワイヤの引回し経路のほぼ全域に、ワイヤ巻き上げ時のワイヤ路となる複数個のチューブ状のガイドチャネルを配設するとともに、
このガイドチャネルの一部が、上記ガイドプーリのプーリ溝と合致するプーリ合わせ溝を内面に設けたプーリ外カバー、およびまたは、上記溝ローラの周面に形成されたワイヤ溝と合致するローラ合わせ溝を内面に設けたローラ外カバーであるワイヤソー。The wire fed from the feeding reel is wound in a coil shape between a plurality of groove rollers each having a wire groove formed on each outer peripheral surface through a plurality of guide pulleys, and then passed through another plurality of guide pulleys. And has a structure wound on a take-up reel,
In a wire saw that cuts an ingot by running a wire train wound between the groove rollers while supplying an abrasive liquid containing free abrasive grains,
A plurality of tube-shaped guide channels that serve as wire paths when winding the wire are disposed in almost the entire area of the wire routing path , and
A pulley outer cover in which a part of the guide channel is provided with a pulley alignment groove on the inner surface that matches the pulley groove of the guide pulley and / or a roller alignment groove that matches a wire groove formed on the peripheral surface of the groove roller A wire saw that is a roller outer cover provided on the inner surface .
遊離砥粒を含む砥液を供給しながら、上記溝ローラ間に巻き架けられたワイヤ列を走行させてインゴットを切断するワイヤソーにおいて、 In a wire saw that cuts an ingot by running a wire train wound between the groove rollers while supplying an abrasive liquid containing free abrasive grains,
上記ワイヤの引回し経路のほぼ全域に、ワイヤ巻き上げ時のワイヤ路となる複数個のチューブ状のガイドチャネルを配設するとともに、少なくとも上記溝ローラ間のインゴット切断部分に配置されたガイドチャネルを、組付け撤去自在としたワイヤソー。 A plurality of tube-shaped guide channels serving as wire paths at the time of wire winding are disposed over almost the entire area of the wire routing path, and at least guide channels disposed in the ingot cutting portion between the groove rollers, Wire saw that can be assembled and removed freely.
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