JP3910358B2 - 固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料を切断する固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴット、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの大口径化にともない、ワイヤ工具はシリコンウェーハのインゴットを切断する手段として注目されている。
【０００３】
シリコンインゴットの切断加工には、従来は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化をはかるために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどっているが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周刃の大径化で対応してきた。しかし、特に８インチ以上のシリコンインゴットに対しては、「スループットの向上に限界がある」、「カーフロスが大きい」、「切断ジグへの内周刃のセッティングが困難である」などの理由により、シリコンインゴットの切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切断方式に置き換わりつつある。
【０００４】
このマルチワイヤ切断方式によるシリコンインゴットの切断加工は、図５に示すように、ピアノ線などのワイヤ１の新線リール２から巻き取りローラ５までの所定経路中に、ダンサローラ３および複数のメインローラ４などを設けて、インゴット６に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもので、スラリーノズル７から高粘度の研磨剤スラリーを供給するとともに、インゴット６をそのワイヤ列に押し付けることにより、インゴット６の切断を行う、という遊離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆえに、「多量の産業廃棄物（廃液）を生じる」、「作業環境が極めて悪い」、「ランニングコストが高い」、「切断後のウエーハ洗浄が難しい」、「加工能率の向上が望めない」、「切断精度が悪い」などの欠点があった。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決するものとして、ワイヤに砥粒を固着させたワイヤ工具、すなわち固定砥粒ワイヤ工具の発明・開発がなされている（例えば、特開平７−９６４５号公報、特開平８−１２６９５３号公報、特開平９−１５５６３１号公報、特開平１０−１３８１１４号公報、特開平１１−４８０３５号公報、特願平１０−０３２０８９号など）。
【０００６】
しかしながら、こうした固定砥粒ワイヤ工具は、先述の遊離砥粒加工方式によるワイヤ切断加工の欠点を解決できる反面、切断加工中に切屑が工具表面上に堆積し、砥粒の突き出し高さが不十分となる、いわゆる目詰まりが生じやすいため、切断能率が急激に低下したり、切断抵抗が急増してしまうなどの問題が度々発生する。
【０００７】
そこで、こうした固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを防ぐために、工具のクリーニング方法として、いくつかの発明がなされている。例えば、特開平１１−２８６５４号公報には、ワイヤ工具にドレッシングストーンを押しつけ、工具上に堆積した切屑などを除去する方法が開示されている。しかし、研削砥石などの一般的な固定砥粒加工工具と異なり、ワイヤ工具においては、砥粒層が極めて薄いため、ドレッシングストーンを押しつけることで、多くの砥粒が脱落してしまい、工具寿命が著しく短くなる、という問題がある。こうした問題を解決するために、特開平１１−７０４５６号公報には、洗浄液を高圧で工具に噴射する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特開平１１−７０４５６号公報に開示された技術では、ワイヤ表面に露出した多くの砥粒を十分にクリーニングすることが難しい、という問題がある。なお、この問題を改善するため、本発明者らは、既にブラシを用いた固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置（特願平１２−３０６２９９号）を提案しているが、さらに安定かつ確実な固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の確立が望まれている。
【０００９】
本発明は、こうした問題に着目してなされたもので、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【００１１】
ブラシ毛をロール軸方向に配置した通常のブラシを、走行中のワイヤ工具に当接させながら、揺動機構で前記ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動（往復動あるいは楕円動）すると、クリーニング性能は高まるが、ワイヤの横方向への振動が発生するおそれがある。
【００１２】
これに対し、ロール状ブラシにおいて、ブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転すると、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触するので、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、さらにワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【００１３】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【００１４】
ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置した場合においても、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動したとき、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触することとなる。この場合も、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高めると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【００１５】
参考として、前記ロール状ブラシは、ナイロンブラシからなるものである。
【００１６】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、ナイロン製ブラシは適度な可撓性を有すると共に、繰り返しの撓み動作に対しても容易に屈曲することがないため、長時間にわたって同程度のクリーニング性を維持することとなる。
【００１７】
参考として、前記ロール状ブラシは、砥粒が固着された砥粒入りブラシからなるものである。
【００１８】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシに比べ、工具上に堆積した切屑をより効率的に除去することができる。砥粒の入らないブラシを使用した場合、切屑をより完全に除去するために、ブラシの押し当て力を強める必要があるが、このとき、ワイヤ自体が撓んでしまい、切断精度が劣化するおそれがある。これに対し、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシを使用する場合に比べ、より低い押し当て力で切屑を完全に除去することができるため、ワイヤ撓みを抑制して高い切断精度を得ることができる。
【００１９】
参考として、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給するものである。
【００２０】
ブラシ洗浄のみでワイヤ工具表面をクリーニングすると、切屑がブラシに付着してそのクリーニング性が徐々に低下していくが、洗浄液洗浄を重畳させることにより、ブラシからも切屑を除去でき、クリーニング性を維持することができる。また、切屑の除去に効果的な洗浄液を用いることで、洗浄液の供給で除去容易になった切屑を、ブラシ洗浄で完全に除去することができる。
【００２１】
参考として、前記洗浄液は、アルコールからなるものである。
【００２２】
切断対象が、例えばシリコンである場合、ワイヤ工具表面に堆積する切屑はシリコンとその酸化物である。アルコールは、いずれに対しても洗浄効果に優れるため、ワイヤ工具の目詰まり防止に極めて有効である。さらに、洗浄効果の強いものとして、アセトンやメチルエチルケトンなどが挙げられるが、これらの溶剤は、ワイヤ工具がレジンボンドワイヤ工具である場合、その結合剤樹脂をも軟化あるいは溶解させてしまう恐れがあるため、洗浄液として使用することはできない。
【００２３】
請求項１に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたことに特徴がある。
【００２４】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。また、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行うことができる。さらには、ワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばクリーニングをある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたことに特徴がある。
【００２６】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現することとなる。また、前述のように、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行い、さらにはワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことに特徴がある。
【００２８】
ブラシおよび洗浄液によるワイヤ工具のクリーニングを、自動的かつ確実に行うことができ、さらには工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばブラシ洗浄や洗浄液洗浄をある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定砥粒ワイヤ工具を走行しながら、クリーニング用のロール状ブラシをワイヤ表面に当接して回転駆動することによって、ワイヤ表面の汚れをクリーニングする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の広範囲な応用を含むものである。
【００３０】
図１に、本発明の実施の一形態に係るワイヤ工具のクリーニング装置の概略構成を示し、図２にそのクリーニング部を示す。
【００３１】
図１において、ワイヤ列２０は、少なくともダイヤモンドなどの砥粒が結合剤でワイヤ表面に固着された、ワイヤ工具によって形成され、前記ワイヤ列２０を双方向あるいは１方向に高速走行させることで、シリコンインゴッドなどの工作物２４を多数枚に切断加工するものである。前記ワイヤ工具は、一対のワイヤロール（巻取り側および送出し側）２１ａ、２１ｂに巻きまわされ、複数のガイドローラを介して一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂ間を走行しながら、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂ間に配設された複数のメインローラ２３ａ〜２３ｃに巻き掛けられることで、水平なワイヤ列２０を形成する。
【００３２】
昇降機構２５は、工作物２４がその下部に装着されたテーブルを垂直に昇降移動するもので、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構からなる。具体的には、メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０に対して垂直に配設したベースの前面に一対のガイドレールを設け、このガイドレール上を前記テーブルがスライド可能なように構成する。さらに、前記ガイドレールに沿ってボールネジを配設するとともに、前記テーブルにナット部を形成し、前記ボールネジに前記ナット部を螺合させ、前記ボールネジを駆動モータの駆動で正逆回転させることにより、工作物２４を装着した前記テーブルが前記ガイドレールに沿って昇降移動する。なお、昇降機構２５には、本実施形態に限らず、ラックアンドピニオン機構などを用いてもよい。
【００３３】
ここで、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂが駆動モータの駆動で回転することにより、ワイヤ列２０が設定方向に走行し、昇降機構２５の駆動で工作物２４が下降して、メインローラ２３ａ、２３ｂ間に送り込まれると、前記ワイヤ工具でマルチ切断加工がなされる。前述のように、前記ワイヤ工具は、一方向のみでなく双方向に走行可能なので、双方向に走行する場合には、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂが走行方向に応じて巻取り側または送出し側として使用されることとなる。
【００３４】
前記メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０の上方で、工作物２４の下流（各メインローラ側）には、２基の洗浄ノズル２７ａ、２７ｂを設け、工作物２４を切断加工した後のワイヤ列２０に対して、洗浄液槽２６に貯蔵された洗浄液３１をポンプ機構（図示せず）で洗浄ノズル２７ａ、２７ｂから噴射、供給するように構成している。この洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの長手方向は、ワイヤ列２０の走行方向と直交しており、洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの下面（ワイヤ列２０と対向する側）には、多数の噴射孔が穿設されている。また、前記洗浄液３１としては、アルコール、水、油などを用いることができるが、特に、洗浄効果の高いアルコールが好ましい。
【００３５】
また、前記メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０の上方には、工作物２４を挟むようにロール状ブラシ（円筒状本体の周壁に毛状部材（ブラシ毛）を有し、本体の中心軸周りに回転可能なもの）３０ａ、３０ｂを平行に配設し、切断加工でワイヤ工具に付着した切屑を除去するように構成している。また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの軸（長手方向）は、ワイヤ列２０の走行方向と直交し、前記軸の一端側が駆動部（駆動モータなど）２９ａ、２９ｂの駆動軸に連結されているので（図２に示す）、駆動部２９ａ、２９ｂの駆動により、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂは、軸周りに所定の速度で正逆回転することとなる。ここで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂおよび駆動部２９ａ、２９ｂは、昇降機構２８によって昇降移動することで、ワイヤ列２０と接離可能に構成されている。前記昇降機構２８は、前記昇降機構２５に準じ、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構で構成されている。
【００３６】
また、図３に示すように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを構成するブラシ毛３０′は、ロール軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されている（ブラシ毛３０′の列はロール軸に対して傾斜している）。また、ブラシ毛３０′は、ワイヤ列２０の各ワイヤ２０ａ〜２０ｇと一部交差しながら、前記メインローラ２３ａ、２３ｂのローラ面に接触するように構成されている。
【００３７】
なお、ブラシ毛３０′には、適度な可撓性を有し、ワイヤ工具を傷つけることなく、工具表面に堆積した切屑のみを除去するとともに、繰り返しの撓み動作にも容易に屈曲することがない材質を使用する必要があることから、例えば、ナイロンブラシを用いることが好ましい。さらに、ナイロンブラシに限らず、砥粒の固着した、砥粒入りブラシを使用することもできる。この場合、砥粒を含まないブラシに比べ、効率的に、工具表面に堆積した切屑を除去できる。ここで、ブラシ３０′に固着する砥粒としては、ダイヤモンドといった超砥粒をはじめ、炭化珪素、酸化アルミニウムといった一般砥粒を使用できる。
【００３８】
なお、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを配設する場所は、本実施例に限らず、工作物２４が送り込まれないメインローラ２３ａ、２３ｃ間またはメインローラ２３ｂ、２３ｃ間、あるいは、メインローラ２３ａ〜２３ｃ以外の箇所であってもよい。特に、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂをメインローラ２３ａ〜２３ｃ上に配設することが好ましい。ここで、各ローラ間でロール状ブラシ３０ａ、３０ｂをワイヤ工具に押し当てた場合、その押圧力により、ワイヤ工具が振動を起こす恐れがあるが、メインローラ２３ａ〜２３ｃ上で押し当てることにより、この問題を解決することができる。さらに、ブラシ毛３０′をローラ軸に対して傾斜するよう配置することで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂが回転する際、ブラシ毛３０′はワイヤ表面に断続的に接触することとなり、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高めると共に、ワイヤ工具の振動を抑制できる。また、本実施形態では、一対のロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを配設しているが、これに限らず、ロール状ブラシを１本のみ配設してもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの近傍に洗浄液の供給装置（洗浄ノズル２７ａ、２７ｂ）を設けているが、これに限らず、装置の設置スペースに応じてロール状ブラシ３０ａ、３０ｂと洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの間隔を、適宜調整してもよい。また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂと洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの駆動タイミングについて、両者の間隔に応じ、切断加工に使用したワイヤ工具が洗浄液の供給とブラシ洗浄を同時あるいは前後して施されるように適宜調整してもよい。なお、前記駆動タイミングは、ワイヤロール２１ａ、２１ｂの駆動モータの駆動量（例えば、「ステッピングモータの１パルス当りの駆動量」×「駆動パルス数」で算出できる。）や駆動時間に基づいて決定してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態に係るクリーニング装置の制御部は、コントローラ（ＣＰＵ、ＲＡＭ／ＲＯＭなど）、操作表示部などで構成され、この操作表示部には、スタートボタンやテンキーなどの各種ボタンキー、ＬＣＤ表示器などを有し、動作モードの設定／表示や動作開始／停止指示がユーザの操作で可能なように構成されている。
【００４１】
次に、１方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。
【００４２】
本実施形態のワイヤクリーニング方法は、前記ワイヤ工具に洗浄液３１を供給して洗浄する洗浄液洗浄工程と、洗浄液３１が供給されたワイヤ工具をブラシ洗浄するブラシ洗浄工程とからなる。
【００４３】
洗浄液洗浄工程においては、例えば、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂに向かってワイヤ工具が走行している場合、切断加工開始と同時に前記ポンプ機構を駆動し、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ｂから洗浄液を供給する。この方法により、１方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑が洗浄液３１によって洗浄され、ワイヤ表面がクリーニングされることとなる。
【００４４】
また、ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構２８を駆動して駆動部２９ａ、２９ｂおよびロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを所定位置まで下降させる。この所定位置では、ブラシ毛３０′とワイヤ工具が一部交差する。次いで、切断加工開始と同時に駆動部２９ｂを駆動することにより、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にあるロール状ブラシ３０ｂが回転し、ロール状ブラシ３０ｂとワイヤ列２０が断続的に接触することとなる。この方法により、１方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液３１によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ３０ｂの回転動作でブラシ毛３０′により除去される。すなわち、洗浄液の供給後に残留した切屑についても、洗浄液の供給で除去容易となっているので、ブラシ洗浄で完全に除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされる。
【００４５】
こうして、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂへ前記ワイヤ工具が全て巻き取られ、１方向の切断加工が終了すると、次いで、前記ワイヤ工具の走行方向をワイヤロール２１ｂからワイヤロール２１ａへ向かうように切り換える。ここで、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ａから洗浄液を供給するとともに（洗浄液洗浄工程）、駆動部２９ａを駆動して、ワイヤ列２０の走行方向と直交するようにロール状ブラシ３０ａを回転駆動させる（ブラシ洗浄工程）。
【００４６】
次に、双方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。この場合、予め双方向におけるワイヤ工具の走行量が異なるように設定して、前記ワイヤ工具を往復走行することにより、いずれかのワイヤロールにて前記ワイヤ工具を巻き取る。
【００４７】
例えば、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂへ向けたワイヤ工具の送り量をＳ１ｍとし、ワイヤロール２１ｂからワイヤロール２１ａへ向けたワイヤ工具の送り量をＳ２ｍとする（Ｓ１＞Ｓ２）。この送り量での往復走行を１サイクルとすると、前記ワイヤ工具は、１サイクル当り（Ｓ１−Ｓ２）ｍだけ、ワイヤロール２１ｂに巻き取られることとなる。
【００４８】
前記洗浄液洗浄工程においては、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ｂまたは２７ａから洗浄液３１を供給するように、１サイクルに１回、往走行と復走行で洗浄ノズルを切り換える。あるいは、各サイクルとも同時に洗浄ノズル２７ａ、２７ｂから洗浄液３１を供給するように制御してもよい。
【００４９】
また、前記ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構２８を駆動して駆動部２９ａ、２９ｂおよびロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを前記所定位置まで下降させる。次いで、切断加工開始と同時に駆動部２９ａ、２９ｂを駆動し、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にあるロール状ブラシが、ワイヤ列２０の走行方向と直交するように回転駆動させる。あるいは、各サイクルとも同時に駆動部２９ａ、２９ｂを駆動し、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂがワイヤ列２０の走行方向と直交するように回転駆動させてもよい。
【００５０】
いずれの方法によっても、双方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液３１によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの回転動作でブラシ毛３０′によって除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされることとなる。
【００５１】
本実施形態では、ワイヤ工具による工作物２４の切断加工を行いながら、前記ワイヤ工具の使用部分に洗浄液３１を供給する洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどの洗浄液供給機構と、前記ワイヤ工具の使用部分を清掃するロール状ブラシ３０ａ、３０ｂなどのブラシ洗浄機構とを設け、前記ワイヤ工具の使用部分に対してブラシ洗浄に洗浄液洗浄を重畳させので、切断加工直後に、速やかにクリーニングを行い、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑を確実に除去することができる。さらに、工具のクリーニングとともに、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの洗浄も併せて行うことができる。
【００５２】
また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０′をロール軸に対して斜めに配置することで、ブラシ毛３０′はワイヤ表面に断続的に接触するので、ワイヤ表面に対する連続的な接触でワイヤが振動することを抑制し、加工精度の低下を防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では、ナイロンブラシ毛（ブラシ毛３０′）が、その適度な可撓性で繰り返しの撓み動作にも耐え得ることから、長期間にわたり適切なクリーニング効果を得ることができる。なお、洗浄液３１として、アルコールを用いることにより、水、油などと比べて高いクリーニング効果が得られる。
【００５４】
さらに、本実施形態に限らず、クリーニング動作（前述の洗浄液洗浄工程、ブラシ洗浄工程を含む）を予め設定した間隔で不連続に行い、あるいは予め設定した期間に行うようにしてもよい。この場合、前記間隔や期間の設定は、前記操作表示部のキー操作などでユーザが設定可能としてもよい。さらに、前述のクリーニング動作を示す動作モード（クリーニングモード）を前記操作表示部から設定可能とし、クリーニングモードが設定されている場合は切断加工時にクリーニング動作を行い、クリーニングモードが設定されていない場合には、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂおよび洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどをワイヤ列２０から離間して、所定位置に退避させるように制御してもよい。なお、前記操作表示部からユーザが設定入力した内容は、前記コントローラのＲＡＭなどに更新可能に記憶する。
【００５５】
なお、他の実施形態として、図４に示すように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０″を、ロール外周にスパイラル状に配置してもよい。この場合、ブラシ毛３０″の列はローラ軸に対して傾斜している。このようにブラシ毛３０″をローラ軸に対してスパイラル状に配置することで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂが回転する際、ブラシ毛３０″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤ工具の振動を抑制することとなる。なお、前述のように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂは、ナイロンブラシあるいは砥粒が固着された砥粒入りブラシで構成される。
【００５６】
図４に示す実施形態においても、洗浄液の供給後、ワイヤ表面に残留した切屑は、洗浄液の供給で除去容易となっているため、ブラシ洗浄で確実に除去され、また、ロール状ブラシ自体も洗浄される。
【００５７】
また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０″をロール外周にスパイラル状に配置することで、ブラシ毛３０″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤが振動することを抑制して、加工精度の低下を防止できる。
【００５８】
【実施例】
本実施例では、前述の実施形態に準じ、ロール外周にスパイラル状にブラシ毛（図４の３０″に相当）を配置したロール状ブラシ（図１の３０ａ、３０ｂに相当）を用いたワイン工具クリーニング装置について、クリーニング特性評価を行った。
【００５９】
本実施例のワイヤ工具（図１の２０に相当）としては、３０ｍ長のレジンボンドダイヤモンドワイヤ工具を用い、工作物としては、３インチのシリコンインゴッドを用い、切断装置（図１の２０、２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｃ、２５などに相当）としては、ワイヤ工具が往復動する様式のものを用いた。ここで、切断条件は、工具線速度７００ｍ／min、工具切込み速度１mm／min、工具張力３０Ｎ、切断時間３０minである。なお、シリコンインゴッドの切断部に対しては、加工液として純水を供給する。
【００６０】
次に、ナイロンブラシからなるロール状ブラシ（図１の３０ａ、３０ｂに相当）および洗浄液供給装置（図１の２６、２７ａ、２７ｂなどに相当）を具備したワイヤ工具クリーニング装置を、前記工作物を挟むメインローラ（図１の２３ａ、２３ｂに相当）上に１対設置する。ここで、洗浄液（図１の３１に相当）には、エチルアルコールを使用する。そして、切断加工開始と同時に、前記ロール状ブラシをマルチに張られたワイヤ工具列（図１の２０に相当）に押し当て、２０ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で回転させながら、同時にエチルアルコールの洗浄液を噴射する。
【００６１】
なお、本実施例と比較するためのクリーニング処理としては、ブラシをワイヤ走行方向に直交する方向に一列配置し、その方向に揺動距離２mm、揺動周波数１Hzで往復動させ、同時に洗浄液を噴射した。ここで、工作物、切断装置、洗浄液供給装置、切断条件、加工液、洗浄液については、本実施例に準じた。
【００６２】
このように、本実施例および比較対象について、切断加工を実施したところ、切断加工後のワイヤ工具表面は、本実施例および比較対象のいずれも同程度の切屑堆積状態であり、良好なクリーニング処理が施されたものと認められた。しかしながら、切断加工中に比較対象のワイヤ工具クリーニング法を行った加工では、数分間に１回程度、ワイヤの横方向へ（工作物への切込み方向に対し、直交する方向）への振動が発生し、その振動発生と対応するシリコンスライス部のスライス幅（カーフロス）も増幅しており、加工品としてシリコンウェーハのうねり精度が若干劣化した。これは、ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動させたためと考えられる。これに対し、本実施例のワイヤ工具クリーニング方法を行った加工においては、前述のようにワイヤ工具表面に断続的にロール状ブラシを接触させることから、切断加工中にワイヤ振動は発生せず、加工品としてのシリコンウェーハのうねり精度も３μm以下と良好であった。
【００６３】
なお、ワイヤロール２１ａ、２１ｂなどが前記ワイヤ走行手段を構成し、昇降機構２８などが前記移動手段を構成し、駆動部２９ａ、２９ｂなどが前記駆動手段を構成し、洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどが前記洗浄液供給手段を構成する。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニン装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置のクリーニング部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図５】従来のマルチワイヤ切断方式のワイヤ工具を示す斜視図である。
【符号の説明】
２０ ワイヤ列（ワイヤ工具）
２１ａ、２１ｂ ワイヤロール
２３ａ〜２３ｃ メインローラ
２４ 工作物（シリコンインゴッド）
２５、２８ 昇降機構
２６ 洗浄液槽
２７ａ、２７ｂ 洗浄ノズル
２９ａ、２９ｂ 駆動部
３０ａ、３０ｂ ロール状ブラシ
３０′、３０″ ブラシ毛（毛状部材）
３１ 洗浄液（アルコール）
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料を切断する固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴット、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの大口径化にともない、ワイヤ工具はシリコンウェーハのインゴットを切断する手段として注目されている。
【０００３】
シリコンインゴットの切断加工には、従来は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化をはかるために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどっているが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周刃の大径化で対応してきた。しかし、特に８インチ以上のシリコンインゴットに対しては、「スループットの向上に限界がある」、「カーフロスが大きい」、「切断ジグへの内周刃のセッティングが困難である」などの理由により、シリコンインゴットの切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切断方式に置き換わりつつある。
【０００４】
このマルチワイヤ切断方式によるシリコンインゴットの切断加工は、図５に示すように、ピアノ線などのワイヤ１の新線リール２から巻き取りローラ５までの所定経路中に、ダンサローラ３および複数のメインローラ４などを設けて、インゴット６に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもので、スラリーノズル７から高粘度の研磨剤スラリーを供給するとともに、インゴット６をそのワイヤ列に押し付けることにより、インゴット６の切断を行う、という遊離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆえに、「多量の産業廃棄物（廃液）を生じる」、「作業環境が極めて悪い」、「ランニングコストが高い」、「切断後のウエーハ洗浄が難しい」、「加工能率の向上が望めない」、「切断精度が悪い」などの欠点があった。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決するものとして、ワイヤに砥粒を固着させたワイヤ工具、すなわち固定砥粒ワイヤ工具の発明・開発がなされている（例えば、特開平７−９６４５号公報、特開平８−１２６９５３号公報、特開平９−１５５６３１号公報、特開平１０−１３８１１４号公報、特開平１１−４８０３５号公報、特願平１０−０３２０８９号など）。
【０００６】
しかしながら、こうした固定砥粒ワイヤ工具は、先述の遊離砥粒加工方式によるワイヤ切断加工の欠点を解決できる反面、切断加工中に切屑が工具表面上に堆積し、砥粒の突き出し高さが不十分となる、いわゆる目詰まりが生じやすいため、切断能率が急激に低下したり、切断抵抗が急増してしまうなどの問題が度々発生する。
【０００７】
そこで、こうした固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを防ぐために、工具のクリーニング方法として、いくつかの発明がなされている。例えば、特開平１１−２８６５４号公報には、ワイヤ工具にドレッシングストーンを押しつけ、工具上に堆積した切屑などを除去する方法が開示されている。しかし、研削砥石などの一般的な固定砥粒加工工具と異なり、ワイヤ工具においては、砥粒層が極めて薄いため、ドレッシングストーンを押しつけることで、多くの砥粒が脱落してしまい、工具寿命が著しく短くなる、という問題がある。こうした問題を解決するために、特開平１１−７０４５６号公報には、洗浄液を高圧で工具に噴射する方法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特開平１１−７０４５６号公報に開示された技術では、ワイヤ表面に露出した多くの砥粒を十分にクリーニングすることが難しい、という問題がある。なお、この問題を改善するため、本発明者らは、既にブラシを用いた固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置（特願平１２−３０６２９９号）を提案しているが、さらに安定かつ確実な固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の確立が望まれている。
【０００９】
本発明は、こうした問題に着目してなされたもので、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【００１１】
ブラシ毛をロール軸方向に配置した通常のブラシを、走行中のワイヤ工具に当接させながら、揺動機構で前記ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動（往復動あるいは楕円動）すると、クリーニング性能は高まるが、ワイヤの横方向への振動が発生するおそれがある。
【００１２】
これに対し、ロール状ブラシにおいて、ブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転すると、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触するので、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、さらにワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【００１３】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【００１４】
ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置した場合においても、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動したとき、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触することとなる。この場合も、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高めると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【００１５】
参考として、前記ロール状ブラシは、ナイロンブラシからなるものである。
【００１６】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、ナイロン製ブラシは適度な可撓性を有すると共に、繰り返しの撓み動作に対しても容易に屈曲することがないため、長時間にわたって同程度のクリーニング性を維持することとなる。
【００１７】
参考として、前記ロール状ブラシは、砥粒が固着された砥粒入りブラシからなるものである。
【００１８】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシに比べ、工具上に堆積した切屑をより効率的に除去することができる。砥粒の入らないブラシを使用した場合、切屑をより完全に除去するために、ブラシの押し当て力を強める必要があるが、このとき、ワイヤ自体が撓んでしまい、切断精度が劣化するおそれがある。これに対し、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシを使用する場合に比べ、より低い押し当て力で切屑を完全に除去することができるため、ワイヤ撓みを抑制して高い切断精度を得ることができる。
【００１９】
参考として、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給するものである。
【００２０】
ブラシ洗浄のみでワイヤ工具表面をクリーニングすると、切屑がブラシに付着してそのクリーニング性が徐々に低下していくが、洗浄液洗浄を重畳させることにより、ブラシからも切屑を除去でき、クリーニング性を維持することができる。また、切屑の除去に効果的な洗浄液を用いることで、洗浄液の供給で除去容易になった切屑を、ブラシ洗浄で完全に除去することができる。
【００２１】
参考として、前記洗浄液は、アルコールからなるものである。
【００２２】
切断対象が、例えばシリコンである場合、ワイヤ工具表面に堆積する切屑はシリコンとその酸化物である。アルコールは、いずれに対しても洗浄効果に優れるため、ワイヤ工具の目詰まり防止に極めて有効である。さらに、洗浄効果の強いものとして、アセトンやメチルエチルケトンなどが挙げられるが、これらの溶剤は、ワイヤ工具がレジンボンドワイヤ工具である場合、その結合剤樹脂をも軟化あるいは溶解させてしまう恐れがあるため、洗浄液として使用することはできない。
【００２３】
請求項１に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたことに特徴がある。
【００２４】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。また、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行うことができる。さらには、ワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばクリーニングをある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたことに特徴がある。
【００２６】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現することとなる。また、前述のように、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行い、さらにはワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことに特徴がある。
【００２８】
ブラシおよび洗浄液によるワイヤ工具のクリーニングを、自動的かつ確実に行うことができ、さらには工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばブラシ洗浄や洗浄液洗浄をある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定砥粒ワイヤ工具を走行しながら、クリーニング用のロール状ブラシをワイヤ表面に当接して回転駆動することによって、ワイヤ表面の汚れをクリーニングする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の広範囲な応用を含むものである。
【００３０】
図１に、本発明の実施の一形態に係るワイヤ工具のクリーニング装置の概略構成を示し、図２にそのクリーニング部を示す。
【００３１】
図１において、ワイヤ列２０は、少なくともダイヤモンドなどの砥粒が結合剤でワイヤ表面に固着された、ワイヤ工具によって形成され、前記ワイヤ列２０を双方向あるいは１方向に高速走行させることで、シリコンインゴッドなどの工作物２４を多数枚に切断加工するものである。前記ワイヤ工具は、一対のワイヤロール（巻取り側および送出し側）２１ａ、２１ｂに巻きまわされ、複数のガイドローラを介して一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂ間を走行しながら、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂ間に配設された複数のメインローラ２３ａ〜２３ｃに巻き掛けられることで、水平なワイヤ列２０を形成する。
【００３２】
昇降機構２５は、工作物２４がその下部に装着されたテーブルを垂直に昇降移動するもので、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構からなる。具体的には、メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０に対して垂直に配設したベースの前面に一対のガイドレールを設け、このガイドレール上を前記テーブルがスライド可能なように構成する。さらに、前記ガイドレールに沿ってボールネジを配設するとともに、前記テーブルにナット部を形成し、前記ボールネジに前記ナット部を螺合させ、前記ボールネジを駆動モータの駆動で正逆回転させることにより、工作物２４を装着した前記テーブルが前記ガイドレールに沿って昇降移動する。なお、昇降機構２５には、本実施形態に限らず、ラックアンドピニオン機構などを用いてもよい。
【００３３】
ここで、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂが駆動モータの駆動で回転することにより、ワイヤ列２０が設定方向に走行し、昇降機構２５の駆動で工作物２４が下降して、メインローラ２３ａ、２３ｂ間に送り込まれると、前記ワイヤ工具でマルチ切断加工がなされる。前述のように、前記ワイヤ工具は、一方向のみでなく双方向に走行可能なので、双方向に走行する場合には、一対のワイヤロール２１ａ、２１ｂが走行方向に応じて巻取り側または送出し側として使用されることとなる。
【００３４】
前記メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０の上方で、工作物２４の下流（各メインローラ側）には、２基の洗浄ノズル２７ａ、２７ｂを設け、工作物２４を切断加工した後のワイヤ列２０に対して、洗浄液槽２６に貯蔵された洗浄液３１をポンプ機構（図示せず）で洗浄ノズル２７ａ、２７ｂから噴射、供給するように構成している。この洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの長手方向は、ワイヤ列２０の走行方向と直交しており、洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの下面（ワイヤ列２０と対向する側）には、多数の噴射孔が穿設されている。また、前記洗浄液３１としては、アルコール、水、油などを用いることができるが、特に、洗浄効果の高いアルコールが好ましい。
【００３５】
また、前記メインローラ２３ａ、２３ｂ間のワイヤ列２０の上方には、工作物２４を挟むようにロール状ブラシ（円筒状本体の周壁に毛状部材（ブラシ毛）を有し、本体の中心軸周りに回転可能なもの）３０ａ、３０ｂを平行に配設し、切断加工でワイヤ工具に付着した切屑を除去するように構成している。また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの軸（長手方向）は、ワイヤ列２０の走行方向と直交し、前記軸の一端側が駆動部（駆動モータなど）２９ａ、２９ｂの駆動軸に連結されているので（図２に示す）、駆動部２９ａ、２９ｂの駆動により、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂは、軸周りに所定の速度で正逆回転することとなる。ここで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂおよび駆動部２９ａ、２９ｂは、昇降機構２８によって昇降移動することで、ワイヤ列２０と接離可能に構成されている。前記昇降機構２８は、前記昇降機構２５に準じ、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構で構成されている。
【００３６】
また、図３に示すように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを構成するブラシ毛３０′は、ロール軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されている（ブラシ毛３０′の列はロール軸に対して傾斜している）。また、ブラシ毛３０′は、ワイヤ列２０の各ワイヤ２０ａ〜２０ｇと一部交差しながら、前記メインローラ２３ａ、２３ｂのローラ面に接触するように構成されている。
【００３７】
なお、ブラシ毛３０′には、適度な可撓性を有し、ワイヤ工具を傷つけることなく、工具表面に堆積した切屑のみを除去するとともに、繰り返しの撓み動作にも容易に屈曲することがない材質を使用する必要があることから、例えば、ナイロンブラシを用いることが好ましい。さらに、ナイロンブラシに限らず、砥粒の固着した、砥粒入りブラシを使用することもできる。この場合、砥粒を含まないブラシに比べ、効率的に、工具表面に堆積した切屑を除去できる。ここで、ブラシ３０′に固着する砥粒としては、ダイヤモンドといった超砥粒をはじめ、炭化珪素、酸化アルミニウムといった一般砥粒を使用できる。
【００３８】
なお、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを配設する場所は、本実施例に限らず、工作物２４が送り込まれないメインローラ２３ａ、２３ｃ間またはメインローラ２３ｂ、２３ｃ間、あるいは、メインローラ２３ａ〜２３ｃ以外の箇所であってもよい。特に、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂをメインローラ２３ａ〜２３ｃ上に配設することが好ましい。ここで、各ローラ間でロール状ブラシ３０ａ、３０ｂをワイヤ工具に押し当てた場合、その押圧力により、ワイヤ工具が振動を起こす恐れがあるが、メインローラ２３ａ〜２３ｃ上で押し当てることにより、この問題を解決することができる。さらに、ブラシ毛３０′をローラ軸に対して傾斜するよう配置することで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂが回転する際、ブラシ毛３０′はワイヤ表面に断続的に接触することとなり、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高めると共に、ワイヤ工具の振動を抑制できる。また、本実施形態では、一対のロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを配設しているが、これに限らず、ロール状ブラシを１本のみ配設してもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの近傍に洗浄液の供給装置（洗浄ノズル２７ａ、２７ｂ）を設けているが、これに限らず、装置の設置スペースに応じてロール状ブラシ３０ａ、３０ｂと洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの間隔を、適宜調整してもよい。また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂと洗浄ノズル２７ａ、２７ｂの駆動タイミングについて、両者の間隔に応じ、切断加工に使用したワイヤ工具が洗浄液の供給とブラシ洗浄を同時あるいは前後して施されるように適宜調整してもよい。なお、前記駆動タイミングは、ワイヤロール２１ａ、２１ｂの駆動モータの駆動量（例えば、「ステッピングモータの１パルス当りの駆動量」×「駆動パルス数」で算出できる。）や駆動時間に基づいて決定してもよい。
【００４０】
なお、本実施形態に係るクリーニング装置の制御部は、コントローラ（ＣＰＵ、ＲＡＭ／ＲＯＭなど）、操作表示部などで構成され、この操作表示部には、スタートボタンやテンキーなどの各種ボタンキー、ＬＣＤ表示器などを有し、動作モードの設定／表示や動作開始／停止指示がユーザの操作で可能なように構成されている。
【００４１】
次に、１方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。
【００４２】
本実施形態のワイヤクリーニング方法は、前記ワイヤ工具に洗浄液３１を供給して洗浄する洗浄液洗浄工程と、洗浄液３１が供給されたワイヤ工具をブラシ洗浄するブラシ洗浄工程とからなる。
【００４３】
洗浄液洗浄工程においては、例えば、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂに向かってワイヤ工具が走行している場合、切断加工開始と同時に前記ポンプ機構を駆動し、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ｂから洗浄液を供給する。この方法により、１方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑が洗浄液３１によって洗浄され、ワイヤ表面がクリーニングされることとなる。
【００４４】
また、ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構２８を駆動して駆動部２９ａ、２９ｂおよびロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを所定位置まで下降させる。この所定位置では、ブラシ毛３０′とワイヤ工具が一部交差する。次いで、切断加工開始と同時に駆動部２９ｂを駆動することにより、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にあるロール状ブラシ３０ｂが回転し、ロール状ブラシ３０ｂとワイヤ列２０が断続的に接触することとなる。この方法により、１方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液３１によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ３０ｂの回転動作でブラシ毛３０′により除去される。すなわち、洗浄液の供給後に残留した切屑についても、洗浄液の供給で除去容易となっているので、ブラシ洗浄で完全に除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされる。
【００４５】
こうして、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂへ前記ワイヤ工具が全て巻き取られ、１方向の切断加工が終了すると、次いで、前記ワイヤ工具の走行方向をワイヤロール２１ｂからワイヤロール２１ａへ向かうように切り換える。ここで、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ａから洗浄液を供給するとともに（洗浄液洗浄工程）、駆動部２９ａを駆動して、ワイヤ列２０の走行方向と直交するようにロール状ブラシ３０ａを回転駆動させる（ブラシ洗浄工程）。
【００４６】
次に、双方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。この場合、予め双方向におけるワイヤ工具の走行量が異なるように設定して、前記ワイヤ工具を往復走行することにより、いずれかのワイヤロールにて前記ワイヤ工具を巻き取る。
【００４７】
例えば、ワイヤロール２１ａからワイヤロール２１ｂへ向けたワイヤ工具の送り量をＳ１ｍとし、ワイヤロール２１ｂからワイヤロール２１ａへ向けたワイヤ工具の送り量をＳ２ｍとする（Ｓ１＞Ｓ２）。この送り量での往復走行を１サイクルとすると、前記ワイヤ工具は、１サイクル当り（Ｓ１−Ｓ２）ｍだけ、ワイヤロール２１ｂに巻き取られることとなる。
【００４８】
前記洗浄液洗浄工程においては、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にある洗浄ノズル２７ｂまたは２７ａから洗浄液３１を供給するように、１サイクルに１回、往走行と復走行で洗浄ノズルを切り換える。あるいは、各サイクルとも同時に洗浄ノズル２７ａ、２７ｂから洗浄液３１を供給するように制御してもよい。
【００４９】
また、前記ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構２８を駆動して駆動部２９ａ、２９ｂおよびロール状ブラシ３０ａ、３０ｂを前記所定位置まで下降させる。次いで、切断加工開始と同時に駆動部２９ａ、２９ｂを駆動し、ワイヤ列２０の走行方向に対して工作物２４の下流側にあるロール状ブラシが、ワイヤ列２０の走行方向と直交するように回転駆動させる。あるいは、各サイクルとも同時に駆動部２９ａ、２９ｂを駆動し、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂがワイヤ列２０の走行方向と直交するように回転駆動させてもよい。
【００５０】
いずれの方法によっても、双方向走行による工作物２４の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液３１によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの回転動作でブラシ毛３０′によって除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされることとなる。
【００５１】
本実施形態では、ワイヤ工具による工作物２４の切断加工を行いながら、前記ワイヤ工具の使用部分に洗浄液３１を供給する洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどの洗浄液供給機構と、前記ワイヤ工具の使用部分を清掃するロール状ブラシ３０ａ、３０ｂなどのブラシ洗浄機構とを設け、前記ワイヤ工具の使用部分に対してブラシ洗浄に洗浄液洗浄を重畳させので、切断加工直後に、速やかにクリーニングを行い、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑を確実に除去することができる。さらに、工具のクリーニングとともに、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂの洗浄も併せて行うことができる。
【００５２】
また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０′をロール軸に対して斜めに配置することで、ブラシ毛３０′はワイヤ表面に断続的に接触するので、ワイヤ表面に対する連続的な接触でワイヤが振動することを抑制し、加工精度の低下を防止できる。
【００５３】
また、本実施形態では、ナイロンブラシ毛（ブラシ毛３０′）が、その適度な可撓性で繰り返しの撓み動作にも耐え得ることから、長期間にわたり適切なクリーニング効果を得ることができる。なお、洗浄液３１として、アルコールを用いることにより、水、油などと比べて高いクリーニング効果が得られる。
【００５４】
さらに、本実施形態に限らず、クリーニング動作（前述の洗浄液洗浄工程、ブラシ洗浄工程を含む）を予め設定した間隔で不連続に行い、あるいは予め設定した期間に行うようにしてもよい。この場合、前記間隔や期間の設定は、前記操作表示部のキー操作などでユーザが設定可能としてもよい。さらに、前述のクリーニング動作を示す動作モード（クリーニングモード）を前記操作表示部から設定可能とし、クリーニングモードが設定されている場合は切断加工時にクリーニング動作を行い、クリーニングモードが設定されていない場合には、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂおよび洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどをワイヤ列２０から離間して、所定位置に退避させるように制御してもよい。なお、前記操作表示部からユーザが設定入力した内容は、前記コントローラのＲＡＭなどに更新可能に記憶する。
【００５５】
なお、他の実施形態として、図４に示すように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０″を、ロール外周にスパイラル状に配置してもよい。この場合、ブラシ毛３０″の列はローラ軸に対して傾斜している。このようにブラシ毛３０″をローラ軸に対してスパイラル状に配置することで、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂが回転する際、ブラシ毛３０″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤ工具の振動を抑制することとなる。なお、前述のように、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂは、ナイロンブラシあるいは砥粒が固着された砥粒入りブラシで構成される。
【００５６】
図４に示す実施形態においても、洗浄液の供給後、ワイヤ表面に残留した切屑は、洗浄液の供給で除去容易となっているため、ブラシ洗浄で確実に除去され、また、ロール状ブラシ自体も洗浄される。
【００５７】
また、ロール状ブラシ３０ａ、３０ｂのブラシ毛３０″をロール外周にスパイラル状に配置することで、ブラシ毛３０″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動（往復動あるいは楕円動）させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤが振動することを抑制して、加工精度の低下を防止できる。
【００５８】
【実施例】
本実施例では、前述の実施形態に準じ、ロール外周にスパイラル状にブラシ毛（図４の３０″に相当）を配置したロール状ブラシ（図１の３０ａ、３０ｂに相当）を用いたワイン工具クリーニング装置について、クリーニング特性評価を行った。
【００５９】
本実施例のワイヤ工具（図１の２０に相当）としては、３０ｍ長のレジンボンドダイヤモンドワイヤ工具を用い、工作物としては、３インチのシリコンインゴッドを用い、切断装置（図１の２０、２１ａ、２１ｂ、２３ａ〜２３ｃ、２５などに相当）としては、ワイヤ工具が往復動する様式のものを用いた。ここで、切断条件は、工具線速度７００ｍ／min、工具切込み速度１mm／min、工具張力３０Ｎ、切断時間３０minである。なお、シリコンインゴッドの切断部に対しては、加工液として純水を供給する。
【００６０】
次に、ナイロンブラシからなるロール状ブラシ（図１の３０ａ、３０ｂに相当）および洗浄液供給装置（図１の２６、２７ａ、２７ｂなどに相当）を具備したワイヤ工具クリーニング装置を、前記工作物を挟むメインローラ（図１の２３ａ、２３ｂに相当）上に１対設置する。ここで、洗浄液（図１の３１に相当）には、エチルアルコールを使用する。そして、切断加工開始と同時に、前記ロール状ブラシをマルチに張られたワイヤ工具列（図１の２０に相当）に押し当て、２０ｒ．ｐ．ｍ．の回転速度で回転させながら、同時にエチルアルコールの洗浄液を噴射する。
【００６１】
なお、本実施例と比較するためのクリーニング処理としては、ブラシをワイヤ走行方向に直交する方向に一列配置し、その方向に揺動距離２mm、揺動周波数１Hzで往復動させ、同時に洗浄液を噴射した。ここで、工作物、切断装置、洗浄液供給装置、切断条件、加工液、洗浄液については、本実施例に準じた。
【００６２】
このように、本実施例および比較対象について、切断加工を実施したところ、切断加工後のワイヤ工具表面は、本実施例および比較対象のいずれも同程度の切屑堆積状態であり、良好なクリーニング処理が施されたものと認められた。しかしながら、切断加工中に比較対象のワイヤ工具クリーニング法を行った加工では、数分間に１回程度、ワイヤの横方向へ（工作物への切込み方向に対し、直交する方向）への振動が発生し、その振動発生と対応するシリコンスライス部のスライス幅（カーフロス）も増幅しており、加工品としてシリコンウェーハのうねり精度が若干劣化した。これは、ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動させたためと考えられる。これに対し、本実施例のワイヤ工具クリーニング方法を行った加工においては、前述のようにワイヤ工具表面に断続的にロール状ブラシを接触させることから、切断加工中にワイヤ振動は発生せず、加工品としてのシリコンウェーハのうねり精度も３μm以下と良好であった。
【００６３】
なお、ワイヤロール２１ａ、２１ｂなどが前記ワイヤ走行手段を構成し、昇降機構２８などが前記移動手段を構成し、駆動部２９ａ、２９ｂなどが前記駆動手段を構成し、洗浄ノズル２７ａ、２７ｂなどが前記洗浄液供給手段を構成する。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニン装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置のクリーニング部を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図５】従来のマルチワイヤ切断方式のワイヤ工具を示す斜視図である。
【符号の説明】
２０ ワイヤ列（ワイヤ工具）
２１ａ、２１ｂ ワイヤロール
２３ａ〜２３ｃ メインローラ
２４ 工作物（シリコンインゴッド）
２５、２８ 昇降機構
２６ 洗浄液槽
２７ａ、２７ｂ 洗浄ノズル
２９ａ、２９ｂ 駆動部
３０ａ、３０ｂ ロール状ブラシ
３０′、３０″ ブラシ毛（毛状部材）
３１ 洗浄液（アルコール）
Claims (3)
- ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、
工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、
前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたことを特徴とする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。 - ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、
工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、
前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたことを特徴とする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。 - 前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。
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