JP3775044B2 - ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 - Google Patents
ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3775044B2 JP3775044B2 JP8372598A JP8372598A JP3775044B2 JP 3775044 B2 JP3775044 B2 JP 3775044B2 JP 8372598 A JP8372598 A JP 8372598A JP 8372598 A JP8372598 A JP 8372598A JP 3775044 B2 JP3775044 B2 JP 3775044B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- work material
- wire
- wire saw
- saw processing
- moving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、張設したワイヤを移動させつつ半導体材料に溝入れや切断を行うためのワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、硬脆材料の切断及び高額材料の切断ロス低減のためにワイヤソーが用いられている。この切断方法は、ダイヤモンド等の砥粒を電着したワイヤ、またはピアノ線等のワイヤにスラリ（砥粒を混ぜた加工液）をかけながら、ワイヤを一方向または往復走行させながら被削材に押し付けて切断するものである。この切断はラップ加工の原理に近いため加工時間が非常に長いという欠点がある。
【０００３】
このためワイヤを幾重にも巻き一回の切断で数十枚の材料切断を行う設備（マルチワイヤソー）も多く用いられているが、さらに切断速度を向上させるため、特開平８−８５０５３号公報においては材料を揺動往復駆動させるようにしている。
【０００４】
しかし、この方法では材料を揺動往復駆動させることから、一時的に両端で加工が停止し、そのため加工効率が悪い。また、揺動させるための機構が複雑となるうえ、揺動を抑えるための設備剛性の強化等に伴い設備費も高額となる、などの問題がある。
【０００５】
また、特開平９−１４１６５０号公報のように被削材を回転させることで、非常に高い効率が得られる。しかし、この方法においては、材料の形状として同公報に記載のようにリング状のものを使用するのではなく、中実形状の材料を切断する場合には、へそ（突起）が残る。また、加工開始の際にワイヤが被加工材の表面を滑ってワイヤがブレやすいなどの問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、更なる改良を進め実用性に優れたワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のワイヤソー加工方法は、加工の開始から被削材の外周面に浅い加工溝が形成されるまでの被削材の回転数を、その後の回転数よりも低くしたことを特徴としている。
【０００８】
よって、加工が開始された当初においてワイヤが加工表面でブレることなく、安定して加工することができる。
ここで、請求項２に記載のように、ワイヤの移動方向の反転に伴い被削材の回転方向を逆転させると、条件が変化せずに加工を継続することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、被削材の中心部分で切り離す前に、被削材の回転を停止し、この被削材の回転停止状態で、移動するワイヤを被削材に押し付けて被削材の中心部分で切り離すようにすると、中心部の突起発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項４に記載のワイヤソー加工方法は、被削材の径方向への加工の進行に伴い被削材の回転数を高くして、被削材の外周接触面での周速度が一定となるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
よって、安定した加工を行うことができる。
請求項５に記載のワイヤソー加工方法は、被削材を回転可能に支持し、被削材を固定した状態でワイヤを被削材に押し付けて所定深さの切り込みを形成した後に、ワイヤを未加工部の端部から回転中心までの長さ以上を切り込みと逆方向に戻し、被削材を所定の角度だけ回動し、以後これを繰り返すようにしたことを特徴としている。
【００１４】
よって、被削材が大きくなり回転が困難な場合において加工箇所が点接触に近くなるため効率的となる。またこの場合、被削材の未加工部の端部は外径（半径距離）として回動するものの、ワイヤを回転中心から端部までの長さ以上を戻すため、被削材をワイヤに引っ掛けることがなくなる。
【００１８】
また、請求項６に記載のワイヤソー加工方法のように、ワイヤを移動させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法として、被削材の切断を所望する１つの加工断面の２箇所以上にワイヤを接触させるとともに被削材を回転させるようにすると、相対速度が大きくなる。
請求項７に記載のワイヤソー加工装置は、棒状の被削材を回転させるとともにワイヤを移動させながら被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工装置として、被削材を回転させる被削材回転用モータと、被削材から切り離される各薄板を保持するための突起が形成された被削材保持具と、前記被削材保持具を移動させる被削材保持具移動用モータと、被削材の中心部分で切り離す前に、前記被削材回転用モータの駆動を停止し、前記被削材保持具移動用モータを駆動して前記被削材保持具を移動させることで前記突起を前記各薄板間に挿入させるマイコンとを備えたことを特徴としている。
よって、切断された被削材がバラバラで落下するのが防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図を示す。被削材１には硬脆性を持つ棒状の半導体材料（インゴット）を用いており、より具体的には単結晶炭化珪素（ＳｉＣ）を使用している。インゴット１の直径は１５ｍｍ程度である。本ワイヤソー加工装置は、図３の棒状のインゴット１を、図１１に示すようにワイヤソー（７）にて加工溝２６を深く形成していき最後に切断し、厚さ１．０ｍｍ以下のウエハ（薄板）２５を製造するための機械である。
【００２２】
図２にはワイヤソー加工装置の側面での断面を示し、図３にはワイヤソー加工装置の正面での断面を示す。
図３に示すように、本装置は被削材回転用モータ２を具備しており、その出力軸２ａには支持プレート３が設けられている。この支持プレート３にはワックスにて棒状の被削材１の一端面が接着され、棒状の被削材１が水平方向に延びる状態で支持される。よって、モータ２の駆動にて被削材１が回転できるようになっている。モータ２（被削材１）の回転数は１〜数１０ｒｐｍである。
【００２３】
また、棒状の被削材１の他端面には押さえローラ４が配置され、図３で破線で示す位置に移動することにより被削材１の回転時に被削材１が支持される。つまり、押さえローラ４により、長い被削材１を加工する場合にも、回転が安定化する。ただし、被削材１が完全に切断される寸前に押さえローラ４は被削材１から離間する（図３中、実線で示す位置）。これにより、押さえ圧力にてワイヤ７を挟み込んだまま潰れてしまうのが回避される。
【００２４】
図１に示すように、棒状の被削材１の上方には棒状のプーリ５，６が回転可能に支持され、このプーリ５，６の間にはワイヤ７が多数平行に、かつ、水平方向に張設されている。このワイヤ７は１本のワイヤよりなり、図２に示すようにプーリ８，９，１０，１１，１２により掛装され、かつプーリ９において両端が固定されている。プーリ９はワイヤ移動用モータ１３の出力軸と連結され、モータ１３の駆動によりワイヤ７を移動することができるようになっている。また、図２のプーリ５，６は上下に移動可能となっており、このプーリ５，６の上下動にて水平状態で張設したワイヤ７が上下動される。
【００２５】
本例においては、切断ワイヤ７として直径が０．２ｍｍのピアノ線を用い、長さは約３０ｍである。また、切断ワイヤ７は、その移動方向が反転しながら往復走行するようになっている。さらに、ワイヤ送り速度は１〜５ｍ／ｓｅｃであり、ワイヤ加工荷重は５０〜２００ｇであり、ワイヤテンションは１０００〜３５００ｇである。
【００２６】
また、図１，２に示すように、棒状の被削材１の上方にはスラリノズル１５が設けられ、このノズル１５から被削材１に向かってスラリ１６が供給されるようになっている。ここで、スラリ１６は、水とグリセリンにダイヤモンドパウダを混合したものを用いている。
【００２７】
また、棒状の被削材１の上方にはスラリ飛散カバー１７が設けられ、このカバー１７によりスラリ１６が飛散するのを防止している。つまり、被削材１を回転させる方式を用いた加工では、スラリ１６が設備内に飛散しやすいが、被削材１の上部にカバー１７が設けられているのでスラリ飛散を防止することができる。なお、スラリ飛散カバー１７の端部はワイヤ７に干渉しないような形状および位置となっている。
【００２８】
さらに、スラリ飛散カバー１７の端部にエアーノズル１８が設けられ、このエアーノズル１８からエアー１９が噴射される。つまり、エアー１９をカーテン状に吹き出させることにより、スラリ１６の飛散がさらに抑えられるとともに、ワイヤ７に付着した砥粒を落とす効果が得られる。
【００２９】
棒状の被削材１の下方には被削材保持具２０が配置されている。被削材保持具２０は切断後のウエハを保持するためのものである。つまり、被削材１を回転させる方式では切断された被削材１がバラバラで落下するのを回避すべく、被削材１の下部に被削材保持具２０を設けることで落下を防止している。より詳しくは、この被削材保持具２０の本体２１は半円の筒状をなし、図２のように断面形状として被削材１を受ける凹状となっている。図３に示すように、本体２１の底面部には突起２２が多数形成されている。この突起２２が図１１に示すようにワイヤ７にて形成された加工溝２６に対し図１２のように挿入されてウエハ２５が保持される。つまり、突起２２の間にウエハ２５が立設した状態で保持される。この突起幅（図１１のＸ値）は被削材１を傾かせず、加工溝２６に入り込む大きさが望ましく、ワイヤ７による除去幅Ｙ（ワイヤ径と回転の傾きによるロス分と砥粒による切断ロス分との和）よりも若干狭い幅であり、その間隔Ｚは切断される被削材１（ウエハ２５）の厚みＷより若干広い幅である。
【００３０】
また、図３に示すように、被削材保持具２０の本体（皿状体）２１の底面にはスラリを抜くための穴（貫通孔）２３が多数形成されている。この穴２３により、内部に溜まったスラリを抜くことができるようになっている。このように、スラリ抜き穴２３にてスラリの排出経路が形成され、次の工程の汚染が防止されるとともに、高価なダイヤを用いたスラリが機外へ持ち出されるのを防止することができる。
【００３１】
この被削材保持具２０の本体２１には移動アーム２４が延び、アーム２４が上下方向に駆動できるようになっている。なお、この保持具２０はワイヤ７と干渉しない形状（図２のθは１８０度以下）であって、かつ、その位置は被削材１の回転中心より下となっている。この被削材保持具２０は被削材１のケースとして使用することができ、次工程の洗浄への運搬にも活用可能なものである。
【００３２】
図４は、ワイヤソー加工装置の電気的構成を示す図である。
図４において、ワイヤソー加工装置はマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３０を具備している。このマイコン３０には開始スイッチ３１と高さセンサ３２が接続されている。開始スイッチ３１を作業者が操作すると、その信号がマイコン３０に送られる。また、高さセンサ３２は図２に示すように、上下方向における被削材１の中心から切断用ワイヤ７の位置までの高さＨを検出するものであり、マイコン３０に高さＨの検出結果が送られてくる。
【００３３】
図４のマイコン３０にはワイヤ移動用モータ１３と被削材回転用モータ２とガイドプーリ移動用モータ３３と押さえ部材移動用モータ３４と被削材保持具移動用モータ３５が接続されている。前述したように、ワイヤ移動用モータ１３の駆動によりワイヤ７が移動し、被削材回転用モータ２の駆動により被削材１が回転する。また、ガイドプーリ移動用モータ３３は図２のガイドプーリ５，６を上下方向に移動させるためのモータである。また、押さえ部材移動用モータ３４は図１の押さえ部材４を左右に移動させるためのモータである。被削材保持具移動用モータ３５は被削材保持具２０を上下に移動させるためのモータである。マイコン３０はこれらモータ１３，２，３３，３４，３５を駆動制御する。
【００３４】
次に、このように構成したワイヤソー加工装置の作用を説明する。
まず、加工を行う被削材１を用意する。この被削材１は図２に示すようにオリエンテーションフラットが形成されている。そして、図３に示すように、棒状の被削材１の一端面をワックスにて支持プレート３に貼り付ける。これを加工装置にセットする。
【００３５】
そして、図４の開始スイッチ３１が押されると、マイコン３０は押さえ部材移動用モータ３４を駆動して図３の押さえローラ４を図３の実線の位置から破線の位置まで移動して押さえローラ４にて被削材１を支持する。その後、マイコン３０は、ワイヤ移動用モータ１３および被削材回転用モータ２の駆動を開始するとともにガイドプーリ移動用モータ３３の駆動にてワイヤ７の下動を開始する。つまり、ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工を開始させる。このとき、図５に示すように、マイコン３０は、ワイヤ移動用モータ１３を駆動してワイヤ移動方向を反転させるが（図５のｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４のタイミング）、このとき、被削材回転用モータ２を制御してワイヤ移動方向が反転した時に被削材１の回転方向も逆転させる。つまり、ワイヤ移動用モータ１３の正転にて図２のαで示す方向にワイヤ７が移動し、このモータ１３の正転時には被削材回転用モータ２が正転して図２のβで示す方向に被削材１が回転し、図５に示すようにモータ１３が負の方向に回転するとモータ２も負の方向に回転する。
【００３６】
このように、ワイヤ移動方向が反転した時に被削材１の回転方向も逆転すると、被削材１の回転方向が一定である場合に比べ条件が変化せず加工を継続することができる。
【００３７】
このように、ワイヤ７の移動に加え被削材１を回転させることにより、被削材１（直径１５ｍｍ程度）を回転させない場合の切断速度は１７分程度（切断能力１０．０ｍｍ2 ／ｍｉｎ）であるが、回転させることにより、切断速度は１１分程度（切断能力１６．０ｍｍ2 ／ｍｉｎ）と大幅に短縮が可能になる。また、被削材１を固定する方式ではワイヤ移動方向に平行に粗いソーマーク（ワイヤの加工跡）が１．０μｍ程度付いているが、被削材１を回転させるとソーマークが０．３μｍと非常に小さくなる。また、被削材１を回転させることにより、平坦度も向上する。
【００３８】
また、図６に示すように、ワイヤ７の移動速度と被削材回転用モータ２の回転数の関係において、ｔ１１のタイミングにて加工を開始してワイヤ７の移動速度を一定にし、被削材回転用モータ２の回転数をこのｔ１１のタイミングから所定の時間が経過したｔ１２のタイミングまでは１ｒｐｍ程度の低速回転とする。このｔ１１〜ｔ１２の期間において被削材１の外周面に浅い加工溝２６が形成される。より具体的には、被削材（インゴット）１のオリエンテーションフラットを含めた未加工部分１ｂが図９に示すように円形になる。その後においては図６に示すように被削材回転用モータ２の回転数を上昇させる。これにより、ワイヤ７の移動に加え被削材１を回転させる方式において、加工が開始された時にワイヤ７が加工表面でブレるのを防止できる。つまり、加工開始後においてワイヤ７の加工溝ができるｔ１２のタイミングまで低速回転させ、その後に回転を上げると、安定して駆動するための回転軌跡が形成され、ワイヤ７のブレを抑えることができる。
【００３９】
一方、図２に示す状態から、ワイヤ７の移動および被削材１の回転を行いつつ被削材１を加工していくと図９に示すようになるが、このような加工時において、マイコン３０は高さセンサ３２からの信号にて高さＨを検知する。より詳しくは、マイコン３０はワイヤ駆動系の位置Ｈを高さセンサ３２で検出して、さらに図８に示すようにワイヤ７のたわみ分ΔＨを考慮して補正し、正確なる加工位置（高さ位置）を決定している。つまり、マイコン３０は図８に示すように、高さセンサ３２にて高さＨを測定するとともに、ワイヤ７のたわみによる補正高さΔＨを加算した値（＝Ｈ＋ΔＨ）をワイヤ接触部の高さとして検知している。なお、ワイヤ７のたわみ分ΔＨは、ワイヤ７のテンションや切断荷重テンション（切断送り速度の場合も有り）や被削材１の硬度により変化するが、マイコン３０はΔＨ値を予め補正値としてメモリに記憶している。
【００４０】
さらに、図６に示すように、被削材回転用モータ２の回転数と高さＨの関係において、ｔ１２のタイミング以降において高さＨを徐々に低くしていくと同時に被削材回転用モータ２の回転数を徐々に高くする。これにより、周速度ｖを一定にした状態で切削が継続される。つまり、図７に示すように、被削材１の径が大きい場合（Ａ〜Ｂの軌跡）と径が小さい場合（Ａ’〜Ｂ’の軌跡）のいずれにおいてワイヤ接触面の移動速度を一定に保つ（Ｌ２＝Ｌ１）。より詳しくは、被削材１を一定の回転数で加工していくと、被削材１の最外周部は周速度が速いために単位時間当たりの切断量が多く、加工面も良好に仕上がるが、中心に近づくにほど周速度が遅いために加工面が荒れてくる。このため、加工部が中心に近づくに従って周速度が一定になるように被削材１の回転数を高くしていく。
【００４１】
そして、更なる被削材１の切削にて図１０，１１に示すように、被削材１の中心部分で切り離すタイミングに近づく。
図６のｔ１４のタイミングが被削材１の中心部分で切り離すタイミングであるが、この切り離すタイミングｔ１４の直前のｔ１３のタイミングにおいて、マイコン３０は被削材回転用モータ２の駆動を停止させる。即ち、マイコン３０は高さＨ（正確にはＨ＋ΔＨ）が所定値Ｈ１になると、モータ２の駆動を停止する。そして、マイコン３０は被削材保持具移動用モータ３５を駆動して図１１の状態から保持具２０を上動させて図１２に示すように、ワイヤ７にて形成された加工溝２６の中に保持具の突起２２を挿入する。その後、マイコン３０は押さえ部材移動用モータ３４を駆動して押さえローラ４を被削材１から離間させ、同ローラ４による被削材１の支持を解除する。そして、保持具２０にて各ウエハ２５が保持された状態で、ワイヤ７を下動させて切断する（切り離す）。
【００４２】
つまり、切断の際において、単純に被削材１を回転させた状態で切断を完了させると、回転中心部に突起が残る。この突起は次の工程で平面研削加工を行う際に、加工時間を長くすることとなる。特に硬いＳｉＣでは時間を多く要する。そこで、この中心部の突起発生を少なくするため、被削材１が切断される寸前に回転を中止して、停止した状態で極微少領域を切断することでブレが生じにくく良好な結果が得られる。
【００４３】
なお、この被削材１の回転を停止する位置Ｈ１（図６参照）は常に同じインゴット（製品）１であれば時間で管理できる。
また、図１２の状態から被削材１の中心部分で切り離す際に、保持具２０にてウエハ２５が保持されているので、被削材１が完全に切断するまでウエハ２５が傾かない。これにより、被削材１の中心部の平坦性を向上することができる。
【００４４】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、図６のｔ１１〜ｔ１２のように、加工の開始から被削材１の外周面に浅い加工溝２６が形成されるまでの被削材１の回転数を、その後の回転数よりも低くした。よって、加工が開始された当初においてワイヤ７が加工表面でブレることなく、安定して加工することができる。
（ロ）図５に示すように、ワイヤ７の移動方向の反転に伴い被削材１の回転方向を逆転させたので、条件が変化せずに加工を継続することができる。
（ハ）図６のｔ１３のタイミングにて、被削材１の中心部分で切り離す前に、被削材１の回転を停止し、この被削材１の回転停止状態で、移動するワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１の中心部分で切り離すようにしたので、中心部の突起発生を抑制することができる。
（ニ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の中心部分で切り離す前に、被削材１の回転を停止し、切り離される各ウエハ２５（薄板）を図１２のように保持具２０にて保持し、この状態で、移動するワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１の中心部分で切り離すようにした。よって、切断された被削材１がバラバラで落下するのが防止できる。
（ホ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、図６のｔ１２〜ｔ１３の期間には、被削材１の径方向への加工の進行に伴い被削材１の回転数を高くして、被削材１の外周接触面での周速度が一定となるようにした。よって、安定した加工を行うことができる。
（ヘ）図３に示すように、保持具２０にスラリ抜き穴２３を設けたので、実用上好ましいものとなる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
本実施形態においては、図１３に示すように、被削材回転用モータ２の駆動（被削材１の回転）を断続的なものとし、図１４の（ａ）のように、加工前の材料に対し、（ｂ）のように被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ１の切り込み４０を形成する。この処理が図１３のｔ２０〜ｔ２１の期間に行われる。その後に、図１３のｔ２１〜ｔ２２の期間において、図１４の（ｃ）のように所定角度θ１だけ被削材１を回動する。この時、未加工部の端部は外径（半径距離）として回動するため、ワイヤ７を引っ掛けないように一旦、回転中心から端部までの長さ以上を回避するために上部へ戻すことが望ましい。そして、図１３のｔ２２〜ｔ２３の期間において、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ２（＝ｄ１）の切り込み４１を形成する。さらに、図１３のｔ２３〜ｔ２４の期間において、図１４の（ｄ）のように所定角度θ２（＝θ１）だけ回動し、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ３（＝ｄ１＝ｄ２）の切り込み４２を形成する。以下、これを繰り返す。
【００４６】
つまり、被削材１が大きくなり回転が困難な場合、被削材１（ワーク）を停止した状態で加工を行い、ある程度加工が進行した段階で少しワークを割り出しする。このようにすることにより、除去ポイントが点接触に近くなるため効率的となる。
【００４７】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１を回転可能に支持し、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ１の切り込み４１を形成した後に、被削材１を所定の角度θ１だけ回動し、以後これを繰り返すようにした。よって、被削材１が大きくなり回転が困難な場合において加工箇所が点接触に近くなるため効率的となる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４８】
図１５，１６に本実施形態におけるワイヤソー加工装置を示す。本装置はスラリタンク５０を具備し、タンク５０内にはスラリ５１が満たされている。スラリタンク５０の底面には吸引パイプ５２が接続され、この吸引パイプ５２には循環ポンプ５３が接続されている。循環ポンプ５３による吐出液は攪拌ノズル５４にてタンク５０内の底部に戻されるとともにノズル５５にて加工部近傍に供給される。このように液を循環することにより、タンク５０内にはスラリ５１の砥粒が沈澱しやすいが、液の攪拌にて砥粒の沈澱が防止される。なお、ポンプ５３による液循環の代わりに、エアーポンプや超音波式バイブレータ等を用いて砥粒を攪拌してもよい。
【００４９】
そして、タンク５０内のスラリ５１に被削材１の加工部を浸漬し、この状態で加工が行われる。
また、回転部及びワイヤ駆動のプーリ５，６等が砥粒を含んだスラリ５１に触れることで、劣化を招きやすい。また、被削材１全体を浸漬するために大きなタンク５０が必要となる。そこで、プーリ５，６を半分程度スラリ５１に浸漬しワイヤ７をスラリ５１に浸漬した状態で、被削材１を下方に移動させることにより加工するようにしている。
【００５０】
その他の構成は第１の実施形態と同じであり、同一の符号を付すことによりその説明は省略する。また、被削材１は回転させながら加工が行われる。なお、スラリ（加工液）５１に対し被削材１は図１５，１６では一部であったが全体を浸漬してもよい。
【００５１】
このように本実施形態においては、効率を上げる別の手段として、被削材１の加工部をスラリ５１内に浸漬して、確実に加工点にスラリ５１が供給されるようにしている。よって、切粉除去性も高まり加工効率は向上する。
【００５２】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながら被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の全体または一部をスラリ（加工液）５１に浸漬した状態で加工するようにしたので、確実に加工箇所に加工液（スラリ）５１が供給され、切粉除去性が高まり加工効率が向上する。
（ロ）被削材１を回転させるようにしたので、相対速度が大きくなり、実用上好ましいものになる。
（ハ）被削材１を下方に向かって移動させるようにしたので、スラリ５１の漬かりをより少なくできる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
本実施形態においては、図１７に示すように、被削材１に対し上面および下面に接するようにワイヤ７を位置させている。つまり、２箇所の加工点を持つ構成とし、一対のプーリ５，６が下動するとともに一対のプーリ５’，６’が上動し、加工中心に向かって加工が進行するようになっている。
【００５４】
ただし、最終の切断される場合においては、ワイヤ、プーリ等が干渉するため、必ず１本のワイヤで切断を完了させる。
また、このとき用いるワイヤ７は、１本のワイヤがプーリで取り回されている。このようにすると、駆動系（モータ）を少なくできるので設備コスト低減また段取性の向上につながる。また、被削材１は回転させながら加工を行う。
【００５５】
このように、第１〜３の実施形態に代わる効率を上げる手法として、加工ポイントを増やしている。これにより、加工効率を確実に向上させることが可能となる。
【００５６】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の加工断面の２箇所以上にワイヤ７を接触させるようにしたので、加工効率を確実に向上させることができる。
（ロ）２箇所以上に接触するワイヤ７は１本につながっているので、駆動系を少なくでき、設備コスト低減および段取りの向上につながる。
（ハ）被削材１を回転させるようにしたので、相対速度が大きくなり、実用上好ましいものになる。
【００５７】
なお、図１７では２箇所の加工点を持つものとしたが、加工点が３箇所以上でもよい。
また、この構成においても、回転機構をさらに第３の実施形態と組み合わせることで効率はさらに向上する。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
本実施形態においては、加工前の被削材１として、図１８の（ａ）に示すように、被削材１の外周の加工部位にワイヤ７の径よりも太い溝６０が形成されている。この溝６０は、Ｖ字形状をなし、図１８（ｂ）に示すようにワイヤ７による加工溝２６の幅よりも大きく広がっている。なお、溝６０の断面形状はＶ字形状の他にもＵ字形状でもよい。この溝６０は、加工前に、他の設備（例えば研削盤等）を用いて形成しておく。あるいは、ワイヤ７による加工溝２６の幅よりも太いワイヤソーにて溝入れしておく。
【００５９】
そして、図１〜４を用いて説明したワイヤソー加工装置にセットする。そして、図１８（ｂ）に示すように、溝６０内にワイヤ７が入り加工が進行していき、図１８（ｃ）に示すように切断される。
【００６０】
この加工時において、ワイヤ７は直径が０．２ｍｍのものを用いるが、このワイヤ７による加工溝２６の中にスラリが供給されにくい。これに対し、被削材１の外周に溝６０が設けられていると、スラリが供給されやすくなる。これにより、スラリ供給性が向上し切断性が向上する。また、図１８（ｃ）でのウエハ２５の角部は溝６０にて面取りされているので、実用上好ましいものとなる。つまり、ウエハとして使用する際に外周部に面取りを施すが、このＶ字形状の溝６０を予め形成しておくことにより、面取りを廃止したり、面取り時の加工工数を低減することができる。
【００６１】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の外周の加工部位に、ワイヤ７の径よりも太い溝６０を加工前に形成した。よって、スラリの供給性を高くすることができる。
（ロ）溝６０の断面構造としてＶ字形状を有するものとしたので、実用上好ましいものとなる。
【００６２】
これまでの説明においては被加工材はＳｉＣであったが、シリコン等を加工する際に適用してもよい。つまり、ＳｉＣウエハに限らず大口径シリコンウエハ（例えば１２インチウエハ）等の製造の際に適用してもよい。
【００６３】
また、これまでの説明においては材料を切断する場合について述べてきたが、材料に溝入れする場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図。
【図２】 ワイヤソー加工装置の側面での断面図。
【図３】 ワイヤソー加工装置の正面での断面図。
【図４】 電気的構成を示す図。
【図５】 作用を説明するためのタイムチャート。
【図６】 作用を説明するためのタイムチャート。
【図７】 周速度を説明するための図。
【図８】 高さ位置を説明するための図。
【図９】 加工途中での断面図。
【図１０】 加工途中での断面図。
【図１１】 加工途中での断面図。
【図１２】 加工途中での断面図。
【図１３】 第２の実施の形態におけるワイヤソー加工装置を説明するためのタイムチャート。
【図１４】 加工手順を示す断面図。
【図１５】 第３の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図。
【図１６】 同じくワイヤソー加工装置の断面図。
【図１７】 第４の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の断面図。
【図１８】 第５の実施の形態におけるワイヤソー加工方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…被削材、７…ワイヤ、２０…被削材保持具、２５…ウエハ、５１…スラリ、６０…溝
【発明の属する技術分野】
この発明は、張設したワイヤを移動させつつ半導体材料に溝入れや切断を行うためのワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、硬脆材料の切断及び高額材料の切断ロス低減のためにワイヤソーが用いられている。この切断方法は、ダイヤモンド等の砥粒を電着したワイヤ、またはピアノ線等のワイヤにスラリ（砥粒を混ぜた加工液）をかけながら、ワイヤを一方向または往復走行させながら被削材に押し付けて切断するものである。この切断はラップ加工の原理に近いため加工時間が非常に長いという欠点がある。
【０００３】
このためワイヤを幾重にも巻き一回の切断で数十枚の材料切断を行う設備（マルチワイヤソー）も多く用いられているが、さらに切断速度を向上させるため、特開平８−８５０５３号公報においては材料を揺動往復駆動させるようにしている。
【０００４】
しかし、この方法では材料を揺動往復駆動させることから、一時的に両端で加工が停止し、そのため加工効率が悪い。また、揺動させるための機構が複雑となるうえ、揺動を抑えるための設備剛性の強化等に伴い設備費も高額となる、などの問題がある。
【０００５】
また、特開平９−１４１６５０号公報のように被削材を回転させることで、非常に高い効率が得られる。しかし、この方法においては、材料の形状として同公報に記載のようにリング状のものを使用するのではなく、中実形状の材料を切断する場合には、へそ（突起）が残る。また、加工開始の際にワイヤが被加工材の表面を滑ってワイヤがブレやすいなどの問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、更なる改良を進め実用性に優れたワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のワイヤソー加工方法は、加工の開始から被削材の外周面に浅い加工溝が形成されるまでの被削材の回転数を、その後の回転数よりも低くしたことを特徴としている。
【０００８】
よって、加工が開始された当初においてワイヤが加工表面でブレることなく、安定して加工することができる。
ここで、請求項２に記載のように、ワイヤの移動方向の反転に伴い被削材の回転方向を逆転させると、条件が変化せずに加工を継続することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、被削材の中心部分で切り離す前に、被削材の回転を停止し、この被削材の回転停止状態で、移動するワイヤを被削材に押し付けて被削材の中心部分で切り離すようにすると、中心部の突起発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項４に記載のワイヤソー加工方法は、被削材の径方向への加工の進行に伴い被削材の回転数を高くして、被削材の外周接触面での周速度が一定となるようにしたことを特徴としている。
【００１３】
よって、安定した加工を行うことができる。
請求項５に記載のワイヤソー加工方法は、被削材を回転可能に支持し、被削材を固定した状態でワイヤを被削材に押し付けて所定深さの切り込みを形成した後に、ワイヤを未加工部の端部から回転中心までの長さ以上を切り込みと逆方向に戻し、被削材を所定の角度だけ回動し、以後これを繰り返すようにしたことを特徴としている。
【００１４】
よって、被削材が大きくなり回転が困難な場合において加工箇所が点接触に近くなるため効率的となる。またこの場合、被削材の未加工部の端部は外径（半径距離）として回動するものの、ワイヤを回転中心から端部までの長さ以上を戻すため、被削材をワイヤに引っ掛けることがなくなる。
【００１８】
また、請求項６に記載のワイヤソー加工方法のように、ワイヤを移動させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法として、被削材の切断を所望する１つの加工断面の２箇所以上にワイヤを接触させるとともに被削材を回転させるようにすると、相対速度が大きくなる。
請求項７に記載のワイヤソー加工装置は、棒状の被削材を回転させるとともにワイヤを移動させながら被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工装置として、被削材を回転させる被削材回転用モータと、被削材から切り離される各薄板を保持するための突起が形成された被削材保持具と、前記被削材保持具を移動させる被削材保持具移動用モータと、被削材の中心部分で切り離す前に、前記被削材回転用モータの駆動を停止し、前記被削材保持具移動用モータを駆動して前記被削材保持具を移動させることで前記突起を前記各薄板間に挿入させるマイコンとを備えたことを特徴としている。
よって、切断された被削材がバラバラで落下するのが防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
【００２１】
図１には、本実施形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図を示す。被削材１には硬脆性を持つ棒状の半導体材料（インゴット）を用いており、より具体的には単結晶炭化珪素（ＳｉＣ）を使用している。インゴット１の直径は１５ｍｍ程度である。本ワイヤソー加工装置は、図３の棒状のインゴット１を、図１１に示すようにワイヤソー（７）にて加工溝２６を深く形成していき最後に切断し、厚さ１．０ｍｍ以下のウエハ（薄板）２５を製造するための機械である。
【００２２】
図２にはワイヤソー加工装置の側面での断面を示し、図３にはワイヤソー加工装置の正面での断面を示す。
図３に示すように、本装置は被削材回転用モータ２を具備しており、その出力軸２ａには支持プレート３が設けられている。この支持プレート３にはワックスにて棒状の被削材１の一端面が接着され、棒状の被削材１が水平方向に延びる状態で支持される。よって、モータ２の駆動にて被削材１が回転できるようになっている。モータ２（被削材１）の回転数は１〜数１０ｒｐｍである。
【００２３】
また、棒状の被削材１の他端面には押さえローラ４が配置され、図３で破線で示す位置に移動することにより被削材１の回転時に被削材１が支持される。つまり、押さえローラ４により、長い被削材１を加工する場合にも、回転が安定化する。ただし、被削材１が完全に切断される寸前に押さえローラ４は被削材１から離間する（図３中、実線で示す位置）。これにより、押さえ圧力にてワイヤ７を挟み込んだまま潰れてしまうのが回避される。
【００２４】
図１に示すように、棒状の被削材１の上方には棒状のプーリ５，６が回転可能に支持され、このプーリ５，６の間にはワイヤ７が多数平行に、かつ、水平方向に張設されている。このワイヤ７は１本のワイヤよりなり、図２に示すようにプーリ８，９，１０，１１，１２により掛装され、かつプーリ９において両端が固定されている。プーリ９はワイヤ移動用モータ１３の出力軸と連結され、モータ１３の駆動によりワイヤ７を移動することができるようになっている。また、図２のプーリ５，６は上下に移動可能となっており、このプーリ５，６の上下動にて水平状態で張設したワイヤ７が上下動される。
【００２５】
本例においては、切断ワイヤ７として直径が０．２ｍｍのピアノ線を用い、長さは約３０ｍである。また、切断ワイヤ７は、その移動方向が反転しながら往復走行するようになっている。さらに、ワイヤ送り速度は１〜５ｍ／ｓｅｃであり、ワイヤ加工荷重は５０〜２００ｇであり、ワイヤテンションは１０００〜３５００ｇである。
【００２６】
また、図１，２に示すように、棒状の被削材１の上方にはスラリノズル１５が設けられ、このノズル１５から被削材１に向かってスラリ１６が供給されるようになっている。ここで、スラリ１６は、水とグリセリンにダイヤモンドパウダを混合したものを用いている。
【００２７】
また、棒状の被削材１の上方にはスラリ飛散カバー１７が設けられ、このカバー１７によりスラリ１６が飛散するのを防止している。つまり、被削材１を回転させる方式を用いた加工では、スラリ１６が設備内に飛散しやすいが、被削材１の上部にカバー１７が設けられているのでスラリ飛散を防止することができる。なお、スラリ飛散カバー１７の端部はワイヤ７に干渉しないような形状および位置となっている。
【００２８】
さらに、スラリ飛散カバー１７の端部にエアーノズル１８が設けられ、このエアーノズル１８からエアー１９が噴射される。つまり、エアー１９をカーテン状に吹き出させることにより、スラリ１６の飛散がさらに抑えられるとともに、ワイヤ７に付着した砥粒を落とす効果が得られる。
【００２９】
棒状の被削材１の下方には被削材保持具２０が配置されている。被削材保持具２０は切断後のウエハを保持するためのものである。つまり、被削材１を回転させる方式では切断された被削材１がバラバラで落下するのを回避すべく、被削材１の下部に被削材保持具２０を設けることで落下を防止している。より詳しくは、この被削材保持具２０の本体２１は半円の筒状をなし、図２のように断面形状として被削材１を受ける凹状となっている。図３に示すように、本体２１の底面部には突起２２が多数形成されている。この突起２２が図１１に示すようにワイヤ７にて形成された加工溝２６に対し図１２のように挿入されてウエハ２５が保持される。つまり、突起２２の間にウエハ２５が立設した状態で保持される。この突起幅（図１１のＸ値）は被削材１を傾かせず、加工溝２６に入り込む大きさが望ましく、ワイヤ７による除去幅Ｙ（ワイヤ径と回転の傾きによるロス分と砥粒による切断ロス分との和）よりも若干狭い幅であり、その間隔Ｚは切断される被削材１（ウエハ２５）の厚みＷより若干広い幅である。
【００３０】
また、図３に示すように、被削材保持具２０の本体（皿状体）２１の底面にはスラリを抜くための穴（貫通孔）２３が多数形成されている。この穴２３により、内部に溜まったスラリを抜くことができるようになっている。このように、スラリ抜き穴２３にてスラリの排出経路が形成され、次の工程の汚染が防止されるとともに、高価なダイヤを用いたスラリが機外へ持ち出されるのを防止することができる。
【００３１】
この被削材保持具２０の本体２１には移動アーム２４が延び、アーム２４が上下方向に駆動できるようになっている。なお、この保持具２０はワイヤ７と干渉しない形状（図２のθは１８０度以下）であって、かつ、その位置は被削材１の回転中心より下となっている。この被削材保持具２０は被削材１のケースとして使用することができ、次工程の洗浄への運搬にも活用可能なものである。
【００３２】
図４は、ワイヤソー加工装置の電気的構成を示す図である。
図４において、ワイヤソー加工装置はマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３０を具備している。このマイコン３０には開始スイッチ３１と高さセンサ３２が接続されている。開始スイッチ３１を作業者が操作すると、その信号がマイコン３０に送られる。また、高さセンサ３２は図２に示すように、上下方向における被削材１の中心から切断用ワイヤ７の位置までの高さＨを検出するものであり、マイコン３０に高さＨの検出結果が送られてくる。
【００３３】
図４のマイコン３０にはワイヤ移動用モータ１３と被削材回転用モータ２とガイドプーリ移動用モータ３３と押さえ部材移動用モータ３４と被削材保持具移動用モータ３５が接続されている。前述したように、ワイヤ移動用モータ１３の駆動によりワイヤ７が移動し、被削材回転用モータ２の駆動により被削材１が回転する。また、ガイドプーリ移動用モータ３３は図２のガイドプーリ５，６を上下方向に移動させるためのモータである。また、押さえ部材移動用モータ３４は図１の押さえ部材４を左右に移動させるためのモータである。被削材保持具移動用モータ３５は被削材保持具２０を上下に移動させるためのモータである。マイコン３０はこれらモータ１３，２，３３，３４，３５を駆動制御する。
【００３４】
次に、このように構成したワイヤソー加工装置の作用を説明する。
まず、加工を行う被削材１を用意する。この被削材１は図２に示すようにオリエンテーションフラットが形成されている。そして、図３に示すように、棒状の被削材１の一端面をワックスにて支持プレート３に貼り付ける。これを加工装置にセットする。
【００３５】
そして、図４の開始スイッチ３１が押されると、マイコン３０は押さえ部材移動用モータ３４を駆動して図３の押さえローラ４を図３の実線の位置から破線の位置まで移動して押さえローラ４にて被削材１を支持する。その後、マイコン３０は、ワイヤ移動用モータ１３および被削材回転用モータ２の駆動を開始するとともにガイドプーリ移動用モータ３３の駆動にてワイヤ７の下動を開始する。つまり、ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工を開始させる。このとき、図５に示すように、マイコン３０は、ワイヤ移動用モータ１３を駆動してワイヤ移動方向を反転させるが（図５のｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４のタイミング）、このとき、被削材回転用モータ２を制御してワイヤ移動方向が反転した時に被削材１の回転方向も逆転させる。つまり、ワイヤ移動用モータ１３の正転にて図２のαで示す方向にワイヤ７が移動し、このモータ１３の正転時には被削材回転用モータ２が正転して図２のβで示す方向に被削材１が回転し、図５に示すようにモータ１３が負の方向に回転するとモータ２も負の方向に回転する。
【００３６】
このように、ワイヤ移動方向が反転した時に被削材１の回転方向も逆転すると、被削材１の回転方向が一定である場合に比べ条件が変化せず加工を継続することができる。
【００３７】
このように、ワイヤ７の移動に加え被削材１を回転させることにより、被削材１（直径１５ｍｍ程度）を回転させない場合の切断速度は１７分程度（切断能力１０．０ｍｍ2 ／ｍｉｎ）であるが、回転させることにより、切断速度は１１分程度（切断能力１６．０ｍｍ2 ／ｍｉｎ）と大幅に短縮が可能になる。また、被削材１を固定する方式ではワイヤ移動方向に平行に粗いソーマーク（ワイヤの加工跡）が１．０μｍ程度付いているが、被削材１を回転させるとソーマークが０．３μｍと非常に小さくなる。また、被削材１を回転させることにより、平坦度も向上する。
【００３８】
また、図６に示すように、ワイヤ７の移動速度と被削材回転用モータ２の回転数の関係において、ｔ１１のタイミングにて加工を開始してワイヤ７の移動速度を一定にし、被削材回転用モータ２の回転数をこのｔ１１のタイミングから所定の時間が経過したｔ１２のタイミングまでは１ｒｐｍ程度の低速回転とする。このｔ１１〜ｔ１２の期間において被削材１の外周面に浅い加工溝２６が形成される。より具体的には、被削材（インゴット）１のオリエンテーションフラットを含めた未加工部分１ｂが図９に示すように円形になる。その後においては図６に示すように被削材回転用モータ２の回転数を上昇させる。これにより、ワイヤ７の移動に加え被削材１を回転させる方式において、加工が開始された時にワイヤ７が加工表面でブレるのを防止できる。つまり、加工開始後においてワイヤ７の加工溝ができるｔ１２のタイミングまで低速回転させ、その後に回転を上げると、安定して駆動するための回転軌跡が形成され、ワイヤ７のブレを抑えることができる。
【００３９】
一方、図２に示す状態から、ワイヤ７の移動および被削材１の回転を行いつつ被削材１を加工していくと図９に示すようになるが、このような加工時において、マイコン３０は高さセンサ３２からの信号にて高さＨを検知する。より詳しくは、マイコン３０はワイヤ駆動系の位置Ｈを高さセンサ３２で検出して、さらに図８に示すようにワイヤ７のたわみ分ΔＨを考慮して補正し、正確なる加工位置（高さ位置）を決定している。つまり、マイコン３０は図８に示すように、高さセンサ３２にて高さＨを測定するとともに、ワイヤ７のたわみによる補正高さΔＨを加算した値（＝Ｈ＋ΔＨ）をワイヤ接触部の高さとして検知している。なお、ワイヤ７のたわみ分ΔＨは、ワイヤ７のテンションや切断荷重テンション（切断送り速度の場合も有り）や被削材１の硬度により変化するが、マイコン３０はΔＨ値を予め補正値としてメモリに記憶している。
【００４０】
さらに、図６に示すように、被削材回転用モータ２の回転数と高さＨの関係において、ｔ１２のタイミング以降において高さＨを徐々に低くしていくと同時に被削材回転用モータ２の回転数を徐々に高くする。これにより、周速度ｖを一定にした状態で切削が継続される。つまり、図７に示すように、被削材１の径が大きい場合（Ａ〜Ｂの軌跡）と径が小さい場合（Ａ’〜Ｂ’の軌跡）のいずれにおいてワイヤ接触面の移動速度を一定に保つ（Ｌ２＝Ｌ１）。より詳しくは、被削材１を一定の回転数で加工していくと、被削材１の最外周部は周速度が速いために単位時間当たりの切断量が多く、加工面も良好に仕上がるが、中心に近づくにほど周速度が遅いために加工面が荒れてくる。このため、加工部が中心に近づくに従って周速度が一定になるように被削材１の回転数を高くしていく。
【００４１】
そして、更なる被削材１の切削にて図１０，１１に示すように、被削材１の中心部分で切り離すタイミングに近づく。
図６のｔ１４のタイミングが被削材１の中心部分で切り離すタイミングであるが、この切り離すタイミングｔ１４の直前のｔ１３のタイミングにおいて、マイコン３０は被削材回転用モータ２の駆動を停止させる。即ち、マイコン３０は高さＨ（正確にはＨ＋ΔＨ）が所定値Ｈ１になると、モータ２の駆動を停止する。そして、マイコン３０は被削材保持具移動用モータ３５を駆動して図１１の状態から保持具２０を上動させて図１２に示すように、ワイヤ７にて形成された加工溝２６の中に保持具の突起２２を挿入する。その後、マイコン３０は押さえ部材移動用モータ３４を駆動して押さえローラ４を被削材１から離間させ、同ローラ４による被削材１の支持を解除する。そして、保持具２０にて各ウエハ２５が保持された状態で、ワイヤ７を下動させて切断する（切り離す）。
【００４２】
つまり、切断の際において、単純に被削材１を回転させた状態で切断を完了させると、回転中心部に突起が残る。この突起は次の工程で平面研削加工を行う際に、加工時間を長くすることとなる。特に硬いＳｉＣでは時間を多く要する。そこで、この中心部の突起発生を少なくするため、被削材１が切断される寸前に回転を中止して、停止した状態で極微少領域を切断することでブレが生じにくく良好な結果が得られる。
【００４３】
なお、この被削材１の回転を停止する位置Ｈ１（図６参照）は常に同じインゴット（製品）１であれば時間で管理できる。
また、図１２の状態から被削材１の中心部分で切り離す際に、保持具２０にてウエハ２５が保持されているので、被削材１が完全に切断するまでウエハ２５が傾かない。これにより、被削材１の中心部の平坦性を向上することができる。
【００４４】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、図６のｔ１１〜ｔ１２のように、加工の開始から被削材１の外周面に浅い加工溝２６が形成されるまでの被削材１の回転数を、その後の回転数よりも低くした。よって、加工が開始された当初においてワイヤ７が加工表面でブレることなく、安定して加工することができる。
（ロ）図５に示すように、ワイヤ７の移動方向の反転に伴い被削材１の回転方向を逆転させたので、条件が変化せずに加工を継続することができる。
（ハ）図６のｔ１３のタイミングにて、被削材１の中心部分で切り離す前に、被削材１の回転を停止し、この被削材１の回転停止状態で、移動するワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１の中心部分で切り離すようにしたので、中心部の突起発生を抑制することができる。
（ニ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の中心部分で切り離す前に、被削材１の回転を停止し、切り離される各ウエハ２５（薄板）を図１２のように保持具２０にて保持し、この状態で、移動するワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１の中心部分で切り離すようにした。よって、切断された被削材１がバラバラで落下するのが防止できる。
（ホ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、図６のｔ１２〜ｔ１３の期間には、被削材１の径方向への加工の進行に伴い被削材１の回転数を高くして、被削材１の外周接触面での周速度が一定となるようにした。よって、安定した加工を行うことができる。
（ヘ）図３に示すように、保持具２０にスラリ抜き穴２３を設けたので、実用上好ましいものとなる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
本実施形態においては、図１３に示すように、被削材回転用モータ２の駆動（被削材１の回転）を断続的なものとし、図１４の（ａ）のように、加工前の材料に対し、（ｂ）のように被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ１の切り込み４０を形成する。この処理が図１３のｔ２０〜ｔ２１の期間に行われる。その後に、図１３のｔ２１〜ｔ２２の期間において、図１４の（ｃ）のように所定角度θ１だけ被削材１を回動する。この時、未加工部の端部は外径（半径距離）として回動するため、ワイヤ７を引っ掛けないように一旦、回転中心から端部までの長さ以上を回避するために上部へ戻すことが望ましい。そして、図１３のｔ２２〜ｔ２３の期間において、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ２（＝ｄ１）の切り込み４１を形成する。さらに、図１３のｔ２３〜ｔ２４の期間において、図１４の（ｄ）のように所定角度θ２（＝θ１）だけ回動し、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ３（＝ｄ１＝ｄ２）の切り込み４２を形成する。以下、これを繰り返す。
【００４６】
つまり、被削材１が大きくなり回転が困難な場合、被削材１（ワーク）を停止した状態で加工を行い、ある程度加工が進行した段階で少しワークを割り出しする。このようにすることにより、除去ポイントが点接触に近くなるため効率的となる。
【００４７】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１を回転可能に支持し、被削材１を固定した状態でワイヤ７を被削材１に押し付けて所定深さｄ１の切り込み４１を形成した後に、被削材１を所定の角度θ１だけ回動し、以後これを繰り返すようにした。よって、被削材１が大きくなり回転が困難な場合において加工箇所が点接触に近くなるため効率的となる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４８】
図１５，１６に本実施形態におけるワイヤソー加工装置を示す。本装置はスラリタンク５０を具備し、タンク５０内にはスラリ５１が満たされている。スラリタンク５０の底面には吸引パイプ５２が接続され、この吸引パイプ５２には循環ポンプ５３が接続されている。循環ポンプ５３による吐出液は攪拌ノズル５４にてタンク５０内の底部に戻されるとともにノズル５５にて加工部近傍に供給される。このように液を循環することにより、タンク５０内にはスラリ５１の砥粒が沈澱しやすいが、液の攪拌にて砥粒の沈澱が防止される。なお、ポンプ５３による液循環の代わりに、エアーポンプや超音波式バイブレータ等を用いて砥粒を攪拌してもよい。
【００４９】
そして、タンク５０内のスラリ５１に被削材１の加工部を浸漬し、この状態で加工が行われる。
また、回転部及びワイヤ駆動のプーリ５，６等が砥粒を含んだスラリ５１に触れることで、劣化を招きやすい。また、被削材１全体を浸漬するために大きなタンク５０が必要となる。そこで、プーリ５，６を半分程度スラリ５１に浸漬しワイヤ７をスラリ５１に浸漬した状態で、被削材１を下方に移動させることにより加工するようにしている。
【００５０】
その他の構成は第１の実施形態と同じであり、同一の符号を付すことによりその説明は省略する。また、被削材１は回転させながら加工が行われる。なお、スラリ（加工液）５１に対し被削材１は図１５，１６では一部であったが全体を浸漬してもよい。
【００５１】
このように本実施形態においては、効率を上げる別の手段として、被削材１の加工部をスラリ５１内に浸漬して、確実に加工点にスラリ５１が供給されるようにしている。よって、切粉除去性も高まり加工効率は向上する。
【００５２】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながら被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の全体または一部をスラリ（加工液）５１に浸漬した状態で加工するようにしたので、確実に加工箇所に加工液（スラリ）５１が供給され、切粉除去性が高まり加工効率が向上する。
（ロ）被削材１を回転させるようにしたので、相対速度が大きくなり、実用上好ましいものになる。
（ハ）被削材１を下方に向かって移動させるようにしたので、スラリ５１の漬かりをより少なくできる。
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５３】
本実施形態においては、図１７に示すように、被削材１に対し上面および下面に接するようにワイヤ７を位置させている。つまり、２箇所の加工点を持つ構成とし、一対のプーリ５，６が下動するとともに一対のプーリ５’，６’が上動し、加工中心に向かって加工が進行するようになっている。
【００５４】
ただし、最終の切断される場合においては、ワイヤ、プーリ等が干渉するため、必ず１本のワイヤで切断を完了させる。
また、このとき用いるワイヤ７は、１本のワイヤがプーリで取り回されている。このようにすると、駆動系（モータ）を少なくできるので設備コスト低減また段取性の向上につながる。また、被削材１は回転させながら加工を行う。
【００５５】
このように、第１〜３の実施形態に代わる効率を上げる手法として、加工ポイントを増やしている。これにより、加工効率を確実に向上させることが可能となる。
【００５６】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の加工断面の２箇所以上にワイヤ７を接触させるようにしたので、加工効率を確実に向上させることができる。
（ロ）２箇所以上に接触するワイヤ７は１本につながっているので、駆動系を少なくでき、設備コスト低減および段取りの向上につながる。
（ハ）被削材１を回転させるようにしたので、相対速度が大きくなり、実用上好ましいものになる。
【００５７】
なお、図１７では２箇所の加工点を持つものとしたが、加工点が３箇所以上でもよい。
また、この構成においても、回転機構をさらに第３の実施形態と組み合わせることで効率はさらに向上する。
（第５の実施の形態）
次に、第５の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
本実施形態においては、加工前の被削材１として、図１８の（ａ）に示すように、被削材１の外周の加工部位にワイヤ７の径よりも太い溝６０が形成されている。この溝６０は、Ｖ字形状をなし、図１８（ｂ）に示すようにワイヤ７による加工溝２６の幅よりも大きく広がっている。なお、溝６０の断面形状はＶ字形状の他にもＵ字形状でもよい。この溝６０は、加工前に、他の設備（例えば研削盤等）を用いて形成しておく。あるいは、ワイヤ７による加工溝２６の幅よりも太いワイヤソーにて溝入れしておく。
【００５９】
そして、図１〜４を用いて説明したワイヤソー加工装置にセットする。そして、図１８（ｂ）に示すように、溝６０内にワイヤ７が入り加工が進行していき、図１８（ｃ）に示すように切断される。
【００６０】
この加工時において、ワイヤ７は直径が０．２ｍｍのものを用いるが、このワイヤ７による加工溝２６の中にスラリが供給されにくい。これに対し、被削材１の外周に溝６０が設けられていると、スラリが供給されやすくなる。これにより、スラリ供給性が向上し切断性が向上する。また、図１８（ｃ）でのウエハ２５の角部は溝６０にて面取りされているので、実用上好ましいものとなる。つまり、ウエハとして使用する際に外周部に面取りを施すが、このＶ字形状の溝６０を予め形成しておくことにより、面取りを廃止したり、面取り時の加工工数を低減することができる。
【００６１】
このように本実施形態は、下記の特徴を有する。
（イ）ワイヤ７を移動させるとともに被削材１を回転させながらワイヤ７を被削材１に押し付けて被削材１を切り込むワイヤソー加工方法において、被削材１の外周の加工部位に、ワイヤ７の径よりも太い溝６０を加工前に形成した。よって、スラリの供給性を高くすることができる。
（ロ）溝６０の断面構造としてＶ字形状を有するものとしたので、実用上好ましいものとなる。
【００６２】
これまでの説明においては被加工材はＳｉＣであったが、シリコン等を加工する際に適用してもよい。つまり、ＳｉＣウエハに限らず大口径シリコンウエハ（例えば１２インチウエハ）等の製造の際に適用してもよい。
【００６３】
また、これまでの説明においては材料を切断する場合について述べてきたが、材料に溝入れする場合に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図。
【図２】 ワイヤソー加工装置の側面での断面図。
【図３】 ワイヤソー加工装置の正面での断面図。
【図４】 電気的構成を示す図。
【図５】 作用を説明するためのタイムチャート。
【図６】 作用を説明するためのタイムチャート。
【図７】 周速度を説明するための図。
【図８】 高さ位置を説明するための図。
【図９】 加工途中での断面図。
【図１０】 加工途中での断面図。
【図１１】 加工途中での断面図。
【図１２】 加工途中での断面図。
【図１３】 第２の実施の形態におけるワイヤソー加工装置を説明するためのタイムチャート。
【図１４】 加工手順を示す断面図。
【図１５】 第３の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の斜視図。
【図１６】 同じくワイヤソー加工装置の断面図。
【図１７】 第４の実施の形態におけるワイヤソー加工装置の断面図。
【図１８】 第５の実施の形態におけるワイヤソー加工方法を説明するための断面図。
【符号の説明】
１…被削材、７…ワイヤ、２０…被削材保持具、２５…ウエハ、５１…スラリ、６０…溝
Claims (7)
- ワイヤを移動させるとともに被削材を回転させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法において、
加工の開始から被削材の外周面に浅い加工溝が形成されるまでの被削材の回転数を、その後の回転数よりも低くしたことを特徴とするワイヤソー加工方法。 - ワイヤの移動方向の反転に伴い被削材の回転方向を逆転させたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー加工方法。
- 被削材の中心部分で切り離す前に、被削材の回転を停止し、この被削材の回転停止状態で、移動するワイヤを被削材に押し付けて被削材の中心部分で切り離すようにしたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー加工方法。
- ワイヤを移動させるとともに被削材を回転させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法において、
被削材の径方向への加工の進行に伴い被削材の回転数を高くして、被削材の外周接触面での周速度が一定となるようにしたことを特徴とするワイヤソー加工方法。 - ワイヤを移動させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法において、
被削材を回転可能に支持し、被削材を固定した状態でワイヤを被削材に押し付けて所定深さの切り込みを形成した後に、ワイヤを未加工部の端部から回転中心までの長さ以上を切り込みと逆方向に戻し、被削材を所定の角度だけ回動し、以後これを繰り返すようにしたことを特徴とするワイヤソー加工方法。 - ワイヤを移動させながらワイヤを被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工方法において、
被削材の切断を所望する１つの加工断面の２箇所以上にワイヤを接触させるとともに、被削材を回転させるようにしたことを特徴とするワイヤソー加工方法。 - 棒状の被削材を回転させるとともにワイヤを移動させながら被削材に押し付けて被削材を切り込むワイヤソー加工装置であって、
被削材を回転させる被削材回転用モータと、
被削材から切り離される各薄板を保持するための突起が形成された被削材保持具と、
前記被削材保持具を移動させる被削材保持具移動用モータと、
被削材の中心部分で切り離す前に、前記被削材回転用モータの駆動を停止し、前記被削材保持具移動用モータを駆動して前記被削材保持具を移動させることで前記突起を前記各薄板間に挿入させるマイコンとを備えたワイヤソー加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8372598A JP3775044B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8372598A JP3775044B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006000093A Division JP4349369B2 (ja) | 2006-01-04 | 2006-01-04 | ワイヤソー加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11277397A JPH11277397A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3775044B2 true JP3775044B2 (ja) | 2006-05-17 |
Family
ID=13810505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8372598A Expired - Lifetime JP3775044B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3775044B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102398318A (zh) * | 2010-09-17 | 2012-04-04 | 上海日进机床有限公司 | 蓝宝石硅棒的切割方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002016029A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-18 | Mitsubishi Chemical Engineering Corp | 研磨液の調製方法および調製装置 |
| JP2002016030A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-18 | Mitsubishi Chemical Engineering Corp | 研磨液の調製方法および調製装置 |
| JP4958463B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-06-20 | トーヨーエイテック株式会社 | ワイヤソー |
| JP2007301687A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Naoetsu Electronics Co Ltd | ワーク切断装置 |
| JP2009101542A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Daiichi Cutter Kogyo Kk | 切断方法及び切断装置 |
| JP5045378B2 (ja) * | 2007-11-08 | 2012-10-10 | 信越半導体株式会社 | ワイヤソー装置 |
| JP5445286B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2014-03-19 | 株式会社デンソー | 炭化珪素単結晶基板の製造方法 |
| JP2012076208A (ja) * | 2010-10-06 | 2012-04-19 | Kamei:Kk | ワークの切断方法及び切断装置 |
| JP2012129285A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Disco Abrasive Syst Ltd | ウェーハ生産方法 |
| JP5886522B2 (ja) * | 2010-12-14 | 2016-03-16 | 株式会社ディスコ | ウェーハ生産方法 |
| JP2016155197A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | コニカミノルタ株式会社 | ワイヤーソー及び切断方法 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP8372598A patent/JP3775044B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102398318A (zh) * | 2010-09-17 | 2012-04-04 | 上海日进机床有限公司 | 蓝宝石硅棒的切割方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11277397A (ja) | 1999-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100350657B1 (ko) | 경질의 취성가공물에서 다수의 디스크를 절삭하는 방법 및 그 장치 | |
| JP3775044B2 (ja) | ワイヤソー加工方法およびワイヤソー加工装置 | |
| JP4349369B2 (ja) | ワイヤソー加工方法 | |
| JP2007301687A (ja) | ワーク切断装置 | |
| JP2000158319A (ja) | ダイヤモンドワイヤーソー及び切断加工方法 | |
| TW202208105A (zh) | 切削方法 | |
| JP2005028550A (ja) | 結晶方位を有するウエーハの研磨方法 | |
| JP7114169B2 (ja) | 切削ブレードの整形方法 | |
| JP2000288902A (ja) | 固定砥粒付ワイヤ及び固定砥粒ワイヤソー | |
| US4127969A (en) | Method of making a semiconductor wafer | |
| CN113226640B (zh) | 工件的切断方法及线锯 | |
| JPH05220731A (ja) | ウエーハ切り離し方法及びワイヤーソー装置 | |
| JP6145548B1 (ja) | 面取り研削方法及び面取り研削装置 | |
| KR20010051940A (ko) | 연마 장치 및 연마 방법 | |
| KR102047717B1 (ko) | 블레이드의 드레싱 기구 및 그 기구를 구비한 절삭 장치 및 그 기구를 사용한 블레이드의 드레싱 방법 | |
| JP2003159642A (ja) | ワーク切断方法およびマルチワイヤソーシステム | |
| JP2017177251A (ja) | 面取り装置及び面取り方法 | |
| JP6395497B2 (ja) | ウェーハの製造方法 | |
| JP6976713B2 (ja) | 面取り研削方法及び面取り研削装置 | |
| JP2005153129A (ja) | ノッチ付ウェーハのノッチ部の面取り方法 | |
| JP2020097096A (ja) | ワイヤソーによる溝加工装置とその方法 | |
| JP2003318134A (ja) | ダイシング装置及びダイシング方法 | |
| JPH10128737A (ja) | ワイヤソーの被加工物切断方法 | |
| JP2006281341A (ja) | 研削装置 | |
| JP2006159360A (ja) | 基板製造方法及び半導体基板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051101 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060104 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060131 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060213 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110303 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120303 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120303 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130303 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140303 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |