JP4315426B2 - ワイヤソー装置 - Google Patents

Description

本発明は単結晶シリコンインゴット、磁性材料、セラミック、ガラス等のワークをピアノ線、鋼線等のワイヤによって薄板状に切断するワイヤソー装置に関するものである。

図１２はワイヤソー装置の構成を示している。図１２は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット（以下インゴットという）１を切断面方向からみた図である。

同図１２に示すように、各ローラ７、８、９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。

本明細書では、インゴット１が押し当てられるワイヤ６が架け渡された一対のローラ７、８のことを「加工用ローラ」と称するものとする。一対の加工用ローラ７、８間に架け渡されたワイヤ６によってインゴット１が切断される。加工用ローラ７、８以外のローラ９、１０のことを「調整用ローラ」と称するものとする。

各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。

インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の切断方向が結晶面に一致するようにインゴット１の姿勢が調整される。すなわちインゴット１の結晶方位がワイヤ６による切断方向と垂直になるようにインゴット１の中心軸の方向が調整される。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられている。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。

加工用ローラ７、８の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ７、８の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。

したがってワイヤ６を走行させるとともに昇降ベース４を矢印Ｈで示す方向に下降させるとインゴット１が走行するワイヤ６に押し当てられる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。

図１１（ａ）はワイヤ６によってインゴット１がウェーハ１ａに切断される様子を概念的に示している。ワイヤ６と切断面との間にスラリ中の砥粒３０が介在されることにより切断されるため、切断代（カーフロス）は、ワイヤ６の線径に砥粒３０の径の２倍を足し合わせた長さとなる。

切断して生成されるウェーハ１ａは切断面が完全に平坦であることが理想的である。しかしながらウェーハ１ａの切断面には図１１（ｂ）に示すように「うねり；waviness」と呼ばれる周期状の凹凸が発生することがある。「うねり」が発生すると後工程のラップ、エッチング、研磨を経由してもその影響が完全には除去できない。このためウェーハ１ａによって製造される半導体デバイスの歩留まりが悪化するおそれがある。したがって「うねり」の発生はこれを抑制する必要がある。

従来より「うねり」の発生を抑制することを目的とする発明が種々特許出願等され公知になっている。以下に従来技術の内容を列挙して説明する。

（従来技術１）ワイヤ張力増大、一対の加工用ローラ間の距離減少
下記に別掲する非特許文献１の１８４頁（（１）式）には、ワイヤの張力を増大させることによって、あるいは一対の加工用ローラ間の距離を減少させることによって切断面のうねりの振幅を抑制できることが記載されている。

（従来技術２）インゴットの同時加工
下記に別掲する特許文献１には、ローラ間のワイヤに複数のインゴットを押し当てることによりワイヤの剛性を向上させてうねりの発生を抑制するという発明が記載されている。同様な技術は特許文献２、非特許文献１の１８５頁に記載されている。

（従来技術３）砥粒微細化
非特許文献１の１８５頁には、スラリ中の砥粒の沈殿が切断面のうねりの振幅を増大させることが記載されている。＃１０００以下の粗い砥粒は沈殿による砥粒濃度の減少が著しいことが記載されている。

（従来技術４）インゴットの送り速度パターンとワイヤ走行加減速パターンの同期
下記に別掲する特許文献３には、インゴットの送り速度パターンとワイヤの走行速度の加減速パターンとを同期させることにより、うねりを抑制するという発明が記載されている。

特開２０００−２７１８５０号公報 特開２００１−１２４８号公報（ＵＳＰ６２８３１１１） 特開平９−６６５２２号公報 精密工学会誌ｖｏｌ．６０，Ｎｏ．２，１９９４（特に１８４頁〜１８５頁）

上記従来技術１に示すように、加工用ローラ間の距離を減少させることによってうねりを抑制することができるものの、従来のワイヤソー装置における加工用ローラ間の距離は固定的である。このためインゴットの径が小さくなると加工用ローラ間のワイヤの遊びが大きくなり、このワイヤの遊びがうねりの発生を引き起こす。

上記従来技術１に示すように、ワイヤの張力を増大させることによってうねりを抑制することができるものの、ワイヤ張力の増大には限度がありうねりを抑制する程度までワイヤの張力を増大させると、ワイヤが断線し、大きな歩留まりロスを引き起こすおそれがある。

上記従来技術２にしたがい一対の加工用ローラ間のワイヤによって複数のインゴットを同時に切断しようとすると、各インゴットの切断部位にスラリを供給することが困難になる。また１本のワイヤで同時に複数のインゴットを切断するため切断抵抗が上昇しワイヤが断線するリスクが高まる。

上記従来技術３は砥粒を＃１０００よりも番手の大きい微細なものにすればうねりを抑制できることを示唆している。しかしながら砥粒が＃１０００を超えるとランニングコストが上昇する。また砥粒の微細化は、他の品質に影響を及ぼし、特に切断速度の低下と「そり」の発生を招く。

上記従来技術４で同期を実現するにはワイヤの加減速の制御を高精度に行う必要がある。しかしワイヤーホイールイナーシャ、駆動モータの動特性から加減速制御の精度には限界がある。

以上のように、単純にワイヤ張力を増大させたり、一対の加工用ローラ間の距離を減少させたりする従来技術１、インゴットを同時加工する従来技術２、砥粒を微細化する従来技術３、インゴットの送り速度パターンとワイヤ走行加減速パターンを同期させる従来技術４は、新たな問題を招来することから、これらを採用することは望ましくない。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ワークの大きさ（インゴットの径の大きさ）いかんにかかわらず、うねりを抑制できるようにすることを第１の解決課題とするものである。

また本発明は、第１の解決課題を達成しつつ、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性を一層向上させ、ワイヤの断線を防止し、スラリをインゴットの各切断部位に精度よく供給することを第２の解決課題とするものである。

第１発明は、
所定ピッチでワイヤが巻着された一対の加工用ローラと、
前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
前記ワイヤのピッチに応じた間隔で溝が形成され、当該溝内に前記加工用ローラと前記ワーク間のワイヤが位置されるように位置決めされる一対のガイドバーと
を備えたことを特徴とする。

第１発明によれば、インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に対して溝４３の深さ方向の力を付与することがない。このためワイヤ６には、既存の張力調整機構によって付与される一定の張力以外の不要な張力が付与されないためワイヤソー装置を長期にわたって使用したとしてもワイヤ６が断線することがなくワイヤソー装置の耐久性が向上する。

また切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。
また一対のガイドバー４１、４２は、一対のサブガイドローラ１１、１２でワイヤ６を規制する場合と異なり切断加工中にワイヤ６の走行速度に応じた高回転で回転することはないので、動バランスに優れ制御安定性が向上する。また加工用ローラ７、８間の距離は固定であり従来の加工用ローラ７、８間の距離が固定のワイヤソー装置に僅かな変更を加えるだけでワイヤソー装置を構成することができ、新規開発工数を抑えることができる。

第２発明は、第１発明において、
前記一対のガイドバーに形成された溝を介して前記ワークの切断部位にスラリを供給するスラリ供給手段が更に備えられていることを特徴とする。

第２発明によれば、図１３に示すように、切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。

第３発明は、第１発明において、
前記溝の深さ方向に、前記一対のガイドバーを移動させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。

第４発明は、第１発明において、
前記一対のガイドバーが前記ワイヤに与える負荷を検出する負荷検出手段と、
前記負荷検出手段によって検出されるワイヤ負荷が所定値以下となるように、前記溝の深さ方向に、前記一対のガイドバーを移動させるガイドバー制御手段と
が更に備えられていることを特徴とする。

図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に不要な負荷を与えないようにすることがワイヤ６の断線等を防止する上で必要となる。ワイヤ６の負荷は、溝４３の深さ方向のワイヤ６の相対位置、溝４３に入り込んだスラリの粘性抵抗等によって影響を受ける。

第４発明によれば、切断加工中は、上記負荷検出器によってガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷が検出され、この負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、上記コントローラによって、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御され、ワイヤ負荷が所定値以下になるように一対のガイドバー４１、４２の上下位置が調整される。これによりワイヤ６に加わる負荷が所定値以下に抑えられるためワイヤ６の耐久性が一層向上する。

第５発明は、第１発明において、
前記一対のガイドバー間の距離が、ワークの大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバーを移動させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。

第５発明によれば、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２間の距離が、インゴット１の径の大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバー４１、４２が移動され、位置決めされる。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、ガイドバー水平駆動用モータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の径が大きくなるほど一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の径にかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。図１４（ａ）のインゴット１よりも図１４（ｂ）のインゴット１′の方が径が大きいため図１４（ａ）に比べて図１４（ｂ）の場合の方が一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなる。これによりインゴット１の大きさ如何にかかわらず、うねりを抑制することができる。

第６発明は、第１発明において、
ワークの切断深さに応じて、前記一対のガイドバー間の距離を変化させるガイドバー移動手段が更に備えられていることを特徴とする。

第６発明によれば、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１から離れる外側方向Ｓ1に移動して一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。この結果、ウェーハ１ａの切断面のうねりを抑制することができる。

第７発明は、第１発明において、
前記一対のガイドバーの溝は、前記ワークの切断前に前記ワイヤによって予め所定の深さに切断されていることを特徴とする。

第７発明によれば、図１６（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。

つぎに図１６（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。

インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。

第７発明によれば、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。

第８発明は、第１発明において、
前記一対のガイドバーは、加工性および熱膨張係数において前記ワークと同一となる材質が用いられることを特徴とする。

第８発明によれば、ガイドバー４１、４２の材質をインゴット１と同じ材質（シリコン）とすることで、ワイヤ６によって加工性よく溝４３を形成することができる。

またガイドバー４１、４２の材質をインゴット１と同じ材質（シリコン）とすることで、切断加工中、ワイヤ６によるインゴット１の切断部位がガイドバー４１、４２の溝と同じ熱膨脹係数で熱膨脹するので、切断品質の劣化が少なく加工の精度が向上する。

第１発明〜第８発明によれば、ワークの大きさ（インゴットの径の大きさ）いかんにかかわらず、うねりを抑制することができる。

さらに新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤの断線を防止することができ、スラリをインゴットの各切断部位に精度よく供給することができ切断品質を向上させることができる。

以下図面を参照して本発明に係るワイヤソー装置の実施の形態について説明する。

（第１実施例）
図１は第１実施例のワイヤソー装置の構成を示している。図１は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット１を切断面方向からみた図である。

同図１に示すように、各加工用ローラ７、８、調整用ローラ９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。

各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。

インゴット１は黒鉛からなるワークプレート２に接着されている。ワークプレート２はセットプレート３に接着されている。インゴット１をワークプレート２に接着し、ワークプレート２をセットプレート３に接着するに際して、インゴット１の切断方向が結晶面に一致するようにインゴット１の姿勢が調整される。すなわちインゴット１の結晶方位がワイヤ６による切断方向と垂直になるようにインゴット１の中心軸の方向が調整される。セットプレート３は昇降ベース４に取り付けられている。昇降ベース４は図示しない昇降用モータによって図中の上下方向に昇降する。

加工用ローラ７、８の上方にはパイプ状のスラリノズル５が加工用ローラ７、８の長手軸方向に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５は移動機構によりインゴット１の切断部位近傍に接近自在になっている。

一対の加工用ローラ７、８の上方には、一対のサブガイドローラ１１、１２が長手軸方向が一致するように配置されている。一対のサブガイドローラ１１、１２は図２に示す移動機構により加工用ローラ７、８間のワイヤ６に当接自在になっている。

図２（ａ）は図１を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。

一対のサブガイドローラ１１、１２は移動テーブル２１に取り付けられている。移動テーブル２１は図１で図中上下方向Ｇに昇降可能に、ボールネジ１５に螺合している。ボールネジ１５は上下調整用モータ１６の回転軸に連結している。このため上下調整用モータ１６が駆動されると移動テーブル２１は図１で図中上下方向Ｇに昇降し一対のサブガイドローラ１１、１２は同上下方向Ｇに昇降する。

一対のサブガイドローラ１１、１２は図１で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図１で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対のサブガイドローラ１１、１２は同左右方向Ｃに移動する。したがって上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７をそれぞれ駆動させることにより一対のサブガイドローラ１１、１２を初期位置（退避位置）から図１に矢印Ａで示す方向に移動させて、一対のサブガイドローラ１１、１２を、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てるようにするとともに一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離（ピッチ）を所望する距離Ｌ1に調整することができる。

図３は図１のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。

まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcが読み込まれる（ステップ１０１）。

つぎに昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図１で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１が切断開始位置よりも僅か上方の加工準備位置まで下降したとき昇降用モータの駆動が停止される（ステップ１０２）。

つぎに上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７がそれぞれ駆動制御され、一対のサブガイドローラ１１、１２が初期位置（退避位置）から図１に矢印Ａで示す方向に移動され、一対のサブガイドローラ１１、１２が、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動するとともに、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離（ピッチ）が、次式（１）で示される距離Ｌ1に調整される。

Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
上記（１）式でＤrはサブガイドローラ１１、１２の直径であり、Ｌsはインゴット１とサブガイドローラ１１、１２との間の隙間余裕である。なお一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）はＬ0であり、Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする（ステップ１０３）。

一対のサブガイドローラ１１、１２が、一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触し、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離が、上記（１）式で示される距離Ｌ1に調整されると、上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７の駆動が停止される（ステップ１０４）。

つぎに昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータが駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される。

インゴット１の切断加工中、一対のサブガイドローラ１１、１２間の上下方向位置の補正が次式（２）にしたがい行われる。一対のサブガイドローラ１１、１２間の上下方向位置の補正は、上下調整用モータ１６を駆動制御することによって行われる。

Ｈc＝Ｈ0＋Ｈsi …（２）
上記（２）式においてＨ0はサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に接触したときの上下方向初期位置であり、Ｈsiはインゴット１の下降位置に応じたワイヤ
６の沈み量である。ワイヤ沈み量Ｈsiは次式（３）にて求められる。

Ｈsi＝Ｚ・ｋ …（３）
上記（３）式においてＺはインゴット１の切断加工開始位置からの移動距離であり、ｋは移動量別係数である。

これら（２）、（３）式から明らかなようにインゴット１の切断加工が進行するに伴いインゴット１が下降しワイヤ６が下方に沈み込むため、インゴット１の切断深さに応じてサブガイドローラ１１、１２を下方に移動させるように補正して、ワイヤ６に付与される張力を適正な値に保持している（ステップ１０５）。

インゴット１の切断加工が完了すると（ステップ１０６）、上下調整用モータ１６、ローラピッチ調整用モータ１７がそれぞれ駆動制御され、一対のサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に接触している位置から元の初期位置（退避位置）に移動される。なお昇降ベース４が上昇し、スライスされたインゴット１が元の退避位置に移動される（ステップ１０７）。これにより作業が終了する（ステップ１０８）。

以上説明したように本第１実施例によれば、一対のサブガイドローラ１１、１２がワイヤ６に押し当てられた際に、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。

なお第１の実施例では、インゴット１の切断加工中、一対のサブガイドローラ１１、１２の距離をＬ1一定にしているが、インゴット１の切断深さに応じて、一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離を変化させてもよい。

すなわちサブガイドローラ１１、１２間の距離を固定した場合には、インゴット１の切断深さが大きくなるに伴い、インゴット１とサブガイドローラ１１、１２間の隙間余裕Ｌsは小さくなる。そこでインゴット１の切断加工中、隙間余裕Ｌｓが一定に保持されるようにローラピッチ調整用モータ１７を駆動制御して、インゴット１の切断深さが大きくなるに応じて一対のサブガイドローラ１１、１２間の距離を大きくしてもよい。この結果インゴット１の切断中に常にワイヤ６の遊びＬsが一定値に保持され、うねりを一層抑制することができる。

なおこの第１実施例では、図１に示すように一対のサブガイドローラ１１、１２を一対の加工用ローラ７、８の上方に配置しているが、一対のサブガイドローラ１１、１２を一対の加工用ローラ７、８の下方に配置してもよく、この場合も図２と同様な構成にて一対のサブガイドローラ１１、１２をワイヤ６に接触自在に移動させることができる。

また第１実施例では図１に示すようにスラリノズル５を一対の加工用ローラ７、８の上方に配置しているが、スラリノズル５を一対の加工用ローラ７、８の下方に配置してもよく、この場合も同様にしてインゴット１の切断部位とワイヤ６との間にスラリを供給することができる。

（第２実施例）
つぎに図１とは異なる構成のワイヤソー装置を用いた実施例について説明する。

図１では２つの加工用ローラ７、８と２つの調整用ローラ９、１０からなる４つのローラ７、８、９、１０にワイヤ６が巻着されているが、図４では図１と異なり２つの加工用ローラ７、８と１つの調整用ローラ１９にワイヤ６が巻着されている。

インゴット１を昇降させる構成、ワイヤ６を走行させる構成は図１と同様であるので説明は省略する。また図１では一対のサブガイドローラ１１、１２を設けているが図４では一対のサブガイドローラ１１、１２とこれを移動させる機構（図２）が設けられておらず代わりに、図５に示す一対の加工用ローラ７、８を移動させる移動機構、調整用ローラ１９を移動させる機構が設けられている。

図５（ａ）は図４を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。

調整用ローラ１９は移動テーブル２１に取り付けられている。移動テーブル２１は図４で図中上下方向Ｇに昇降可能に、ボールネジ１５に螺合している。ボールネジ１５は上下調整用モータ１６の回転軸に連結している。このため上下調整用モータ１６が駆動されると移動テーブル２１は図４で図中上下方向Ｇに昇降し調整用ローラ１９は同上下方向Ｇに昇降する。調整用ローラ１９の軸にはワイヤ駆動用モータ２０の回転軸が連結している。このためワイヤ駆動用モータ２０が駆動されると調整用ローラ１９が回転しワイヤ６が走行する。

一対の加工用ローラ７、８は図４で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図４で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対の加工用ローラ７、８は同左右方向Ｃに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ１７を駆動させることにより一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。図４で一対の加工用ローラ７、８間の距離は初期設計ピッチＬ0から距離Ｌ1を介して最小ピッチＬ2の間で変化する。

距離Ｌ1は前述した（１）式、
Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
で表され、インゴット１の直径Ｄcに対応する距離のことである。Ｄrは加工用ローラ７、８の直径であり、Ｌsはインゴット１と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕である。

最小ピッチＬ2は次式（４）、
Ｌ2＝Ｄr＋Ｌs …（４）
で表され、Ｌ2＜Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする。図４で破線で示す７′、８′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になった状態を示している。

加工用ローラ７、８間の距離を変化させたとき調整用ローラ１９の位置が固定されたままだと、ローラ７、８、１９に巻着されているワイヤ６の巻着長さである周長Ｗが変化する。そこでワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように、加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて調整用ローラ１９の上下方向位置が調整される。

上下調整用モータ１６が駆動されると調整用ローラ１９が図４の図中で上下方向Ｇに移動する。これにより加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離を所望する距離に調整することができる。図４で加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は初期設計距離Ｚ0からＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1の間で変化する。図４で破線で示す１９′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になったときの調整用ローラ１９の状態を示している。各ローラ７、８、１９が破線で示す７′、８′、１９′の状態に変化したとしてもワイヤ６′の周長Ｗは一定に保持される。

図６は図４のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。

まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcのデータが入力されるとともに、ワイヤ送り条件つまりワイヤ周長Ｗのデータが入力される（ステップ２０１）。

つぎにローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が初期設計ピッチＬ0から最小ピッチＬ2に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が初期設計距離Ｚ0からＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1に変化する（ステップ２０２）。

一対の加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2になり、かつ加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離がＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1になると、移動完了信号を発生する。移動完了信号を受信すると、昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図４で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１は加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動する（ステップ２０３）。

インゴット１がワイヤ６に接触する位置まで移動するとインゴット移動完了信号が発生する。インゴット移動完了信号を受信すると、所定プログラムにより切断加工が開始される。

すなわち昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータ２０が駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される（ステップ２０４）。

インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離の調整、調整用ローラ１９の移動位置の調整が行われる。

すなわちインゴット１の送り量つまり切断深さがインゴット１の直径Ｄcの５０％以下の場合には、インゴット１の切断部位と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕Ｌsが一定に保持されるように、インゴット１の切断深さが大きくなるに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を最小ピッチＬ2からインゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1まで徐々に変化させる。インゴット１の切断開始時点では一対の加工用ローラ７、８間の距離は最小ピッチＬ2であるが切断深さが大きくなるに応じて一対の加工用ローラ７、８間の距離は徐々に大きくなり、インゴット１を半分まで切断したときインゴット１の直径Ｄcで定まる距離Ｌ1に達する。

また切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が調整される。インゴット１の切断開始時点では、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離はＬ2ピッチ設定時調整距離Ｚ1であるが切断深さが大きくなるに応じて、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は徐々に小さくなり、インゴット１を半分まで切断したとき加工用ローラ間距離Ｌ1に応じた距離Ｚに達する。このようにして切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ２０５）。

インゴット１の送り量がインゴット１の直径Ｄcの５０％を超えると、一対の加工用ローラ７、８間の距離を、インゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1一定にしたまま切断を継続する。

インゴット１を半分まで切断した後は、加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離は、加工用ローラ間距離Ｌ1に応じた距離Ｚに維持される。このようにして切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ２０６）。

インゴット１の送り位置が最終位置に達したことが確認されると、ローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1から初期設計ピッチＬ0に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｚから初期設計距離Ｚ0に変化する（ステップ２０７）。

つぎに昇降用モータが駆動制御されて昇降ベース４が上昇される。これによりスライスされたインゴット１がワイヤ６の上方の退避位置まで移動される（ステップ２０８）。

インゴット１が退避位置まで移動するとインゴット退避完了信号が発生する。インゴット退避完了信号が受信されると、切断加工を終了させる（ステップ２０９）。

以上説明したように本第２実施例によれば、一対の加工用ローラ７、８間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。

また第２実施例では、インゴット１の切断深さに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を変化させて、インゴット１の切断中にワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持している（図６のステップ２０５）。このためうねりを一層抑制することができる。

（第３実施例）
第２実施例では、インゴット１の切断深さに応じて、一対の加工用ローラ７、８間の距離を変化させているが、インゴット１の切断加工中は、一対の加工用ローラ７、８間の距離を固定した値Ｌ1のままに保持する実施も可能である。

図７は第３実施例に用いられるワイヤソー装置を示している。図７のワイヤソー装置は図４のワイヤソー装置の構成と同様でありその装置構成についての説明は省略する。ただし図７で示すように第２実施例と異なり、インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離は、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1一定に保持される。

図８は図７のワイヤソー装置で行われる切断作業の処理手順を示している。

まず切断しようとするインゴット１の寸法つまりインゴット１の直径Ｄcのデータが入力されるとともに、ワイヤ送り条件つまりワイヤ周長Ｗのデータが入力される（ステップ３０１）。

つぎにローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が初期設計ピッチＬ0からインゴット径Ｄcに応じた距離Ｌ1に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が初期設計距離Ｚ0から距離Ｌ1に応じた距離Ｚに変化する（ステップ３０２）。

一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1になり、かつ加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｌ1に応じた距離Ｚになると、移動完了信号を発生する。移動完了信号を受信すると、昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が図７で矢印Ｈで示す方向に下降される。インゴット１は加工用ローラ７、８間のワイヤ６に接触する位置まで移動する（ステップ３０３）。

インゴット１がワイヤ６に接触する位置まで移動するとインゴット移動完了信号が発生する。インゴット移動完了信号を受信すると、所定プログラムにより切断加工が開始される。

すなわち昇降用モータが駆動制御され昇降ベース４が更に下降しインゴット１が一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に押し当てられる。またワイヤ駆動用モータ２０が駆動制御されワイヤ６が走行する。これによりインゴット１の切断加工が行われる。このときスラリノズル５はインゴット１の切断部位近傍に接近されている。ワイヤ６が押し当てられているインゴット１の切断部位には供給口５ａからスラリが供給される。このためラッピング作用によりインゴット１が徐々に切断される。加工用ローラ７、８の長手軸方向には所定ピッチでワイヤ６が巻回されているため所定ピッチでの切断が同時に行われる。こうしてインゴット１から複数のウェーハが生成される（ステップ３０４）。

インゴット１の切断加工中、一対の加工用ローラ７、８間の距離はＬ1一定に保持される。また加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離はＬ1に応じた距離Ｚ一定に保持され、切断加工中、ワイヤ周長Ｗが一定に保持される（ステップ３０５）。

インゴット１の送り位置が最終位置に達したことが確認されると、ローラピッチ調整用モータ１７が駆動制御され一対の加工用ローラ７、８間の距離が距離Ｌ1から初期設計ピッチＬ0に変化する。また上下調整用モータ１６が駆動制御され加工用ローラ７、８と調整用ローラ１９との距離が距離Ｚから初期設計距離Ｚ0に変化する（ステップ３０６）。

つぎに昇降用モータが駆動制御されて昇降ベース４が上昇される。これによりスライスされたインゴット１がワイヤ６の上方の退避位置まで移動される（ステップ３０７）。

インゴット１が退避位置まで移動するとインゴット退避完了信号が発生する。インゴット退避完了信号が受信されると、切断加工を終了させる（ステップ３０８）。

以上説明したように本第３実施例によれば、一対の加工用ローラ７、８間の距離が、インゴット１の径Ｄcに応じた距離Ｌ1（＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs）に調整される。このためインゴット径Ｄcいかんにかわらず、ワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持することができる。このためインゴットの大きさいかんにかかわらず常にうねりを抑制することができる。

（第４実施例）
第２実施例ではワイヤソー装置を、２つの加工用ローラ７、８と１つの調整用ローラ１９からなる３つのローラ７、８、１９にワイヤ６を巻着した構成としているが、図９に示すようにワイヤソー装置を、図１と同様に２つの加工用ローラ７、８と２つの調整用ローラ９、１０にワイヤ６を巻着した構成として第２実施例と同様の制御を適用してもよい。

インゴット１を昇降させる構成は図１と同様であるので説明は省略する。

図１０（ａ）は図９を図中上方から矢視Ｂにてみた図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）を図中右側方から矢視Ｅにてみた図である。

一対の加工用ローラ７、８は図９で図中左右方向Ｃに移動可能にそれぞれラック１３、１４に接続している。ラック１３、１４は図示しないピニオンギアに螺合しておりピニオンギアはローラピッチ調整用モータ１７の回転軸１７ａに連結している。このためローラピッチ調整用モータ１７が駆動されると回転軸１７ａは矢印Ｋ方向に回動しピニオンギアを介してラック１３、１４が図９で図中左右方向Ｃに移動する。これにより一対の加工用ローラ７、８は同左右方向Ｃに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ１７を駆動させることにより一対の加工用ローラ７、８間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。加工用ローラ８の軸にはワイヤ駆動用モータ２０の回転軸が連結している。このためワイヤ駆動用モータ２０が駆動されると加工用ローラ８が回転しワイヤ６が走行する。

同様に一対の調整用ローラ９、１０には、一対の加工用ローラ７、８に対応する上述したラックピニオン機構と同様なラックピニオン機構が設けられており、ローラピッチ調整用モータ１７と同様なローラピッチ調整用モータ２２にて駆動される。このためローラピッチ調整用モータ２２が駆動されるとラックピニオン機構を介して一対の調整用ローラ９、１０は図９で図中左右方向Ｊに移動する。したがってローラピッチ調整用モータ２２を駆動させることにより一対の調整用ローラ９、１０間の距離（ピッチ）を所望する距離に調整することができる。

図９で一対の加工用ローラ７、８間の距離は初期設計ピッチＬ0から距離Ｌ1を介して最小ピッチＬ2usの間で変化する。

距離Ｌ1は前述した（１）式、
Ｌ1＝Ｄc＋Ｄr＋Ｌs …（１）
で表され、インゴット１の直径Ｄcに対応する距離のことである。Ｄrは加工用ローラ７、８の直径であり、Ｌsはインゴット１と加工用ローラ７、８との間の隙間余裕である。

最小ピッチＬ2usは次式（５）、
Ｌ2us＝Ｄr＋Ｌs …（５）
で表され、Ｌ2us＜Ｌ1＜Ｌ0となる関係が成立しているものとする。図９で破線で示す７′、８′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2usになった状態を示している。

加工用ローラ７、８間の距離を変化させたとき調整用ローラ９、１０間の位置が固定されたままだと、ワイヤ６の周長Ｗが変化する。そこでワイヤ周長Ｗが一定に保持されるように、加工用ローラ７、８間の距離の変化に応じて調整用ローラ９、１０間の距離が調整される。

ローラピッチ調整用モータ２２が駆動されると調整用ローラ９、１０が図９の図中で左右方向Ｊに移動する。これにより調整用ローラ９、１０間の距離を所望する距離に調整することができる。図９で調整用ローラ９、１０間の距離は初期設計ピッチＬ0からＬ2usピッチ設定時調整距離Ｌ2Dの間で変化する。図９で破線で示す９′、１０′は加工用ローラ７、８間の距離が最小ピッチＬ2usになったときの調整用ローラ９、１０の状態を示している。各ローラ７、８、９、１０が破線で示す７′、８′、９′、１０′の状態に変化したとしてもワイヤ６′の周長Ｗは一定に保持される。また加工用ローラ７、８間の距離がＬ1になったときには調整用ローラ９、１０間の距離はＬに調整されて、同様にワイヤ周長Ｗが一定に保持される。

図９のワイヤソー装置では、図６で説明したのと同様の処理手順で各ローラを移動させる制御が実行される。すなわち図６における「Ｌ2」が「Ｌ2us」に、図６における「Ｚ0」が「Ｌ0」に、図６における「Ｚ1」が「Ｌ2D」に、図６における「Ｚ」が「Ｌ」にそれぞれ置換されて、同様の処理が実行される。

また図９のワイヤソー装置で、図８に示す制御を行わせる実施も可能である。

なお上述した各実施例では、インゴット１側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としているが、ワイヤ６側を移動させることによりインゴット１をワイヤ６に押し当てる構成としてもよい。
（第５実施例）
上述した第１〜第４実施例では、サブガイドローラ１１、１２間の距離Ｌ1を調節することにより、あるいは加工用ローラ７、８間の距離Ｌ1を調整することにより、ワイヤ６の遊びＬsをインゴット１の径いかんにかかわらず一定値に保持して。うねりを抑制するようにしている。

ここでサブガイドローラ１１、１２間の距離を小さくすればする程、ワイヤ６の遊びＬsが小さくなり（ワイヤ６の自由長が小さくなり）、切断時のワイヤ６の振れを小さくでき、うねりの抑制効果が大きくなる。

このためにはサブガイドローラ１１、１２の径をインゴット１の径に対して小さくして、つまり加工用ローラ７、８の径に対して小さくして、よりインゴット１の切断部位に接近させればよい。

しかしサブガイドローラ１１、１２は、ワイヤ６の走行速度に応じた速度で回転するため、同じ速度で回転する加工用ローラ７、８に比して径が小さくなると、サブガイドローラ１１、１２は、加工用ローラ７、８の回転速度に比して高回転で回転しなければならくなる。このため動バランス的に制御が不安定になるおそれがある。

また上述した第１〜第４実施例では、回転体であるローラをワイヤ６に押し付けてワイヤ６の遊びＬsを小さくしているため、ワイヤ６の張力の増大を招く。このため長期にわたり使用するとワイヤ６の断線を引き起こすおそれがある。

また加工用ローラ７、８間の距離を調整するワイヤソー装置を採用する場合には、加工用ローラ７、８間の距離が固定の従来のワイヤソー装置に対して大がかりな改造を施したりするなど新規開発の工数が膨大となるおそれがある。

また上述した第１〜第４実施例では、スラリノズル５の供給口５ａからスラリが重力によってインゴット１の各切断部位に落下、供給されるため、インゴット１の各切断部位に供給されるスラリの流量は安定していない。このためウェーハ１ａのＴＴＶ、面粗さの品質に影響を及ぼすおそれがある。

つぎに説明する第５実施例は、上述した第１〜第４実施例と比較して、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性を一層向上させ、ワイヤ６の切断を防止でき、インゴット１の各切断部位にスラリを精度よく供給してウェーハ１ａの品質を一層向上させることができる。 図１３は第５実施例のワイヤソー装置の構成を示している。

図１３（ａ）は切断すべきワークである単結晶シリコンインゴット１を切断面方向からみた図である。また図１３（ｂ）は図１３（ａ）を矢視Ｔ1方向からみた後述するガイドバー４１、４２の下面を示す図である。また図１３（ｃ）は図１３（ａ）を矢視Ｔ2方向からみたガイドバー４１の側面図である。

同図１３に示すように、図１で説明したのと同様に各加工用ローラ７、８、図示しない調整用ローラ９、１０の長手軸方向がインゴット１の長手軸方向に一致するように４つのローラ７、８、９、１０が所定距離離間されて配置されている。各ローラ７、８、９、１０にはワイヤ６が巻着されている。なおワイヤ６は送り側ボビンによってローラ７、８、９、１０に送られ、巻き取り側ボビンによって巻き取られる。各ローラ７、８、９、１０にはローラ長手方向に沿って一定のピッチでワイヤ６が巻かれており、図示しない張力調整機構により一定の張力がワイヤ６に付与されている。

各ローラ７、８、９、１０のいずれかのローラには図示しないワイヤ駆動用モータの回転軸が連結されている。ワイヤ駆動用モータが回転駆動することによりたとえば加工用ローラ７が回転駆動しこれに伴い他のローラ８、９、１０が従動回転しワイヤ６が走行する。図中でローラ７、８、９、１０が左方向に回転することによってワイヤ６は図中で左回りに走行する。ワイヤ６が一方向に走行するに応じて巻き取り側ボビンでワイヤ６が巻き取られていく。巻き取り側ボビンに巻かれているワイヤ６が所定量送られると、ワイヤ駆動用モータは逆方向に回転駆動し、巻き取り側ボビンが送り側ボビンとして機能してワイヤ６は逆方向に走行する。

インゴット１はインゴット送り軸４６に装着されている。インゴット送り軸４６は、図中上下方向Ｐに昇降可能に、ボールネジ４５に螺合している。インゴット送り軸４６は、リニアガイド４７によって同上下方向Ｐに案内移動される。

ボールネジ４５はインゴット駆動用サーボモータ４４に回転軸に接続している。インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動されるとボールネジ４５が回転しインゴット送り軸４６はリニアガイド４７に案内移動されて図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いインゴット１が同上下方向Ｐに昇降する。インゴット１が下降するとインゴット１は一対の加工用ローラ７、８間のワイヤ６に当接して下降位置に応じた切断深さでインゴット１が切断される。

一対の加工用ローラ７、８の間には、一対のガイドバー４１、４２がその長手方向の軸（紙面に垂直な軸）が一致するように位置されている。一対のガイドバー４１、４２は、インゴット１を挟む位置に設けられている。

図１３（ｂ）に示すようにガイドバー４１、４２には、ワイヤ６のピッチに応じた間隔で溝４３が形成されている。図１３（ｃ）に示すように、溝４３の幅はワイヤ６の直径よりもやや大きい長さである。たとえばワイヤ６の直径が１６０μｍであれば溝４３の幅は２００μｍ程度である。

ガイドバー４１、４２はそれぞれ、ガイドバー上下駆動軸５７、５８に接続している。ガイドバー上下駆動軸５７、５８はそれぞれ、図中上下方向Ｐに昇降可能に、ボールネジ５５、５６に螺合している。ボールネジ５５、５６はそれぞれ、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４の回転軸に接続している。ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３が駆動されると、ボールネジ５５が回転しガイドバー上下駆動軸５７は図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いガイドバー４１が同上下方向Ｐに昇降する。ガイドバー４１が下降すると、当該ガイドバー４１の溝４３内に加工用ローラ７とインゴット１間のワイヤ６が位置される。

同様にしてガイドバー上下駆動用サーボモータ５４が駆動されると、ボールネジ５６が回転しガイドバー上下駆動軸５８は図中上下方向Ｐに昇降し、これに伴いガイドバー４２が同上下方向Ｐに昇降する。ガイドバー４２が下降すると、当該ガイドバー４２の溝４３内に加工用ローラ８とインゴット１間のワイヤ６が位置される。以上のように一対のガイドバー４１、４２が溝４３の深さ方向（図中下方）に移動して溝４３内にワイヤ６が位置される。

図１３（ｃ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置された状態で上記ワイヤ駆動用モータが回転駆動すると、ワイヤ６は溝４３に案内移動されて矢印Ｖで示す図中左右方向に走行する。このときワイヤ６はインゴット１の切断に応じて溝４３の幅方向に振動するが、ワイヤ６の振れは溝４３によって規制される。このためワイヤ６の振れに起因するインゴット１の切断面のうねりを大幅に抑制することができる。しかもガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６を溝４３の幅方向に規制するのみで、ワイヤ６に図中上下方向（溝４３の深さ方向）に対する大きな負荷を付与することがない。すなわちワイヤ６に対しては上述した張力調整機構によって付与される一定の張力以外の張力を付与することがない。

ここでガイドバー駆動用サーバモータ５３、５４にはそれぞれ、駆動電流を検出することでガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷を検出する図示しない負荷検出器が設けられている。また上記負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４を駆動制御して、ワイヤ負荷を所定値以下にするコントローラが設けられている。

加工用ローラ７とガイドバー４１の間および加工用ローラ８とガイドバー４２の間にあってワイヤ６の上方には、スラリノズル５が配置されている。スラリノズル５はパイプ状に形成されており加工用ローラ７、８、ガイドバー４１、４２の長手軸方向（紙面に垂直な方向）に沿って配置されている。スラリノズル５には供給口５ａが開口しており供給口５ａからは砥粒を含むスラリが吐出される。スラリノズル５の供給口５ａは、ガイドバー４１、４２の溝４３に向かってスラリが吐出されるように開口している。このため図１３（ｃ）に示すようにスラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３の隙間４３ａ（これをスラリゲートという）を介してインゴット１の切断部位に供給される。ここで各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。

上記一対のガイドバー４１、４２は、ガイドバー水平駆動軸４８を介して矢印Ｓ1、Ｓ2で示す図中外側方向（インゴット１から離れる方向）あるいは内側方向（インゴット１に向かう方向）に移動する。ガイドバー水平駆動軸４８は上述したインゴット送り軸４６と一体に設けられている。

図示しないガイドバー水平駆動用のサーボモータの駆動軸がピニオンギア４９に接続している。ピニオンギア４９は、ラック５０、ラック５１に歯合している。ラック５０は、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３を固定するベース部材５２に接続している。またラック５１は、ガイドバー駆動用サーバモータ５４を固定するベース部材５３に接続している。

このためガイドバー水平駆動用サーボモータが駆動されると、ピニオンギア４９が紙面で時計回り方向あるいは反時計回り方向に回転しラック５０、ラック５１がＳ1方向（図中の外側方向）あるいはＳ2方向（図中の内側方向）に移動する。ラック５０、５１がＳ1方向に移動すると、ベース部材５１、５２が同Ｓ1方向に移動し、これに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１から離れる外側方向Ｓ1に移動する。またラック５０、５１がＳ2方向に移動すると、ベース部材５１、５２が同Ｓ2方向に移動し、これに伴い一対のガイドバー４１、４２がインゴット１に向かう内側方向Ｓ2に移動する。

以上のようにして一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させることができ、前述した一対のサブガイドローラ１１、１２を用いた場合と同様にしてワイヤ６の遊び（ガイドバー４１、４２とワイヤ６との距離）を調整することができる。

ガイドバー水平駆動軸４８はインゴット送り軸４６と一体に設けられているため、インゴット送り軸４６が上下方向に移動すると、インゴット１と共に一対のガイドバー４１、４２を移動させることができる。ガイドバー上下駆動軸５７、５８を上下方向に移動させることで、ガイドバー４１、４２をインゴット１と独立させて移動させることができる。

一対のガイドバー４１、４２の材質は、加工性および熱膨張係数においてインゴット１と同一となる材質を用いることが望ましい。たとえばインゴット１がシリコンインゴットであればシリコンによってガイドバー４１、４２を構成することが望ましい。

またガイドバー４１、４２の溝４３は、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断することで形成しておくことが望ましい。インゴット１の切断に用いられるのと同じワイヤソー装置によって溝４３を形成しておくようにすると、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。

ここでガイドバー４１、４２の材質がインゴット１と同じ材質（シリコン）であれば、ワイヤ６によって加工性よく溝４３を形成することができる。

またガイドバー４１、４２の材質がインゴット１と同じ材質（シリコン）であれば、切断加工中、ワイヤ６によるインゴット１の切断部位がガイドバー４１、４２の溝と同じ熱膨脹係数で熱膨脹するので、切断品質の劣化が少なく加工の精度が向上する。

つぎに図１４〜図１８を参照して図１３に示すワイヤソー装置の動作について説明する。

図１４（ａ）は、たとえば１５０ｍｍの直径のインゴット１を切断するときのインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。

図１４（ｂ）は、図１４（ａ）よりも径の大きいたとえば３００ｍｍの直径のインゴット１′を切断するときのインゴット１′と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。

同図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、一対のガイドバー４１、４２間の距離が、インゴット１の径の大きさに応じた距離となるように、一対のガイドバー４１、４２が移動され、位置決めされる。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、ガイドバー水平駆動用モータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の径が大きくなるほど一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の径にかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。図１４（ａ）のインゴット１よりも図１４（ｂ）のインゴット１′の方が径が大きいため図１４（ａ）に比べて図１４（ｂ）の場合の方が一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなる。これによりインゴット１の大きさ如何にかかわらず、うねりを抑制することができる。

しかもインゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に対して溝４３の深さ方向の力を付与することがない。このためワイヤ６には、上述した張力調整機構によって付与される一定の張力以外の不要な張力が付与されないためワイヤソー装置を長期にわたって使用したとしてもワイヤ６が断線することがなくワイヤソー装置の耐久性が向上する。
またガイドバー４１、４２は、繰り返し使用することができ消耗品のコストを抑制することができる。

また切断加工中、スラリノズル５の供給口５ａから吐出されたスラリは、一対のガイドバー４１、４２の溝４３のうちワイヤ６と溝４３のスラリゲート４３ａを介してインゴット１の切断部位に供給される。各溝４３、各スラリゲート４３ａの開口面積は一定であるため、インゴット１の各切断部位には、ほぼ同一の流量のスラリが精度よく供給される。このようにインゴット１の各切断部位に安定した一定流量のスラリが精度よく供給されるため、各切断部位で切断されるウェーハ１ａの切断面のＴＴＶ、面粗さを飛躍的に向上させることができる。

また一対のガイドバー４１、４２は、前述した一対のサブガイドローラ１１、１２と異なり切断加工中にワイヤ６の走行速度に応じた高回転で回転することはないので、動バランスに優れ制御安定性が向上する。また加工用ローラ７、８間の距離は固定であり従来の加工用ローラ７、８間の距離が固定のワイヤソー装置に僅かな変更を加えるだけで本実施例装置を構成することができ、新規開発工数を抑えることができる。

（第６実施例）
図１５（ａ）、（ｂ）は、インゴット１の切断深さに応じて一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させる実施例を示している。図１５（ａ）は切断初期におけるインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示し、図１５（ｂ）は切断中期におけるインゴット１と一対のガイドバー４１、４２との位置関係を示している。

インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。この結果、ウェーハ１ａの切断面のうねりを抑制することができる。

この第６実施例によれば、第５実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。

（第７実施例）
図１６（ａ）、（ｂ）は、ガイドバー４１、４２の溝をワイヤソー装置のワイヤ６によって予め形成した後に、同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いてインゴット１を切断する実施例を示している。

図１６（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。

つぎに図１６（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。

インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。

この第７実施例によれば、上述した第５、第６実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。

更に第７実施例によれば、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。

（第８実施例）
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ガイドバー４１、４２の溝をワイヤソー装置のワイヤ６によって予め形成した後に、同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いてインゴット１を切断し、切断深さに応じて一対のガイドバー４１、４２間の距離を変化させる実施例を示している。

図１７（ａ）に示すように、インゴット１をワイヤ６の上方に待機させた状態で、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、溝４３が形成されていない一対のガイドバー４１、４２が下降されてワイヤ６に当接される。つぎにワイヤ駆動用モータが駆動制御されてワイヤ６が図中左右方向に走行される。つぎにガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２が下方に移動される。これによりワイヤ６によって一対のガイドバー４１、４２が切断され所定深さの溝４３が形成される。

つぎに図１７（ｂ）に示すように、インゴット駆動用サーボモータ４４が駆動制御されてインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降されワイヤ６に当接する。また、このときガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御されて、ガイドバー４１、４２の上下方向位置が調整され、ガイドバー４１、４２の溝４３内にワイヤ６が位置決めされる（図１３（ｃ））。またガイドバー水平駆動用モータが駆動制御されて一対のガイドバー４１、４２がインゴット１に向かう内側方向Ｓ2に移動して、ワイヤ６の遊びＬsが所望値に調整される。

つぎに図１７（ｃ）に示すように、インゴット１の切断が進行しインゴット１が矢印Ｈで示す方向に下降するに伴い一対のガイドバー４１、４２間の距離が大きくなり、インゴット１の切断深さにかかわらずワイヤ６の遊びＬsが一定に保持される。一対のガイドバー４１、４２間の距離の調整は、上述したガイドバー水平駆動用サーボモータを駆動制御することによって行われる。インゴット１の切断加工中は、図１３（ｃ）に示す溝４３にワイヤ６が位置決めされている状態が維持されるように、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御される。

この第８実施例によれば、上述した第５、第６、第７実施例と同様に、新規開発工数の増大を招くことがなく、制御安定性が一層向上し、ワイヤ６の断線が防止され、スラリをインゴット１の各切断部位に精度よく供給することができる。またガイドバー４１、４２をインゴット１と同じ材質とした場合には、ガイドバー４１、４２を加工性よく製造することが可能となるとともにウェーハ１ａの切断面の品質が飛躍的に向上する。

更に第８実施例によれば、第７実施例と同様に、ガイドバー４１、４２の溝４３を、インゴット１の切断前に同じワイヤソー装置のワイヤ６を用いて予め所定の深さに切断、形成しておくようにしたので、ワイヤソー装置の号機差をキャンセルすることができ、加工の精度が向上する。

また第８実施例では、第５実施例、第６実施例と同様に、インゴット１の径に応じてワイヤ６の遊びＬsを所望値に定め、インゴット１の切断深さ如何にかかわらずワイヤ６の遊びＬsを一定値に保持するようにしたので、ウェーハ１ａの切断面におけるうねりを抑制することができる。

ところで上述した第５、６、７、８実施例を実施する際には、図１３（ｃ）に示すようにガイドバー４１、４２の溝４３はワイヤ６の横方向の振れを規制するのみで、ワイヤ６に不要な負荷を与えないようにすることがワイヤ６の断線等を防止する上で必要となる。ワイヤ６の負荷は、溝４３の深さ方向のワイヤ６の相対位置、溝４３に入り込んだスラリの粘性抵抗等によって影響を受ける。

そこで切断加工中は、上記負荷検出器によってガイドバー４１、４２がワイヤ６に与える負荷が検出され、この負荷検出器で検出されるワイヤ負荷が所定値を超えると、上記コントローラによって、ガイドバー上下駆動用サーボモータ５３、５４が駆動制御され、ワイヤ負荷が所定値以下になるように一対のガイドバー４１、４２の上下位置が調整される。これによりワイヤ６に加わる負荷が所定値以下に抑えられるためワイヤ６の耐久性が一層向上する。

ガイドバー４１、４２の断面形状は、ガイドバー４１、４２のワイヤ６に対する相対的な上下方向位置に応じて、溝４３がワイヤ６を規制する長さｌが変化する形状であることが望ましい。

ガイドバー４１、４２の断面形状は円形、楕円であってもよく、図１８（ａ）に示すように、楔形状であってもよい。

図１８（ａ）は、ガイドバーの断面の稜線のうちスラリ供給側の稜線が下方にいくほどインゴット１側に傾斜する形状に形成されたガイドバー４１′、４２′を示している。このような楔断面形状でガイドバー４１′、４２′を構成すると、スラリノゾル５の供給口５ａから吐出されたスラリがガイドバー４１、４２の溝４３に入りやすくなりスラリのインゴット切断部位への供給効率が向上する。また図１８（ｂ）、（ｃ）に示すように、ガイドバー４１′、４２′の上下方向位置の調整によって、溝４３がワイヤ６を規制する長さｌ1、ｌ2が大きく変化するため、ワイヤ６に与える負荷を減らす上述した制御を制御性よく行うことができる。

また以上の説明では単結晶シリコンインゴット１を切断加工する場合を想定しているが、本発明としては磁性材料、セラミック等などの任意のワークをスライス状に切断加工する場合に適用することができる。

図１は第１実施例の構成を示す図である。 図２（ａ）、（ｂ）は図１に示すサブガイドローラを移動させる機構を示す図である。 図３は第１実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図４は第２実施例の構成を示す図である。 図５（ａ）、（ｂ）は図４に示す加工用ローラ、調整用ローラを移動させる機構を示す図である。 図６は第２実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図７は第３実施例の構成を示す図である。 図８は第３実施例の処理手順を示すフローチャートである。 図９は第４実施例の構成を示す図である。 図１０（ａ）、（ｂ）は図９に示す加工用ローラ、調整用ローラを移動させる機構を示す図である。 図１１（ａ）、（ｂ）は従来技術を説明する図であり、切断中あるいは切断されたウェーハをそれぞれ示す図である。 図１２はワイヤソー装置の一般的な構成例を示す図である。 図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はワイヤソー装置の別の構成例を示す図である。 図１４（ａ）、（ｂ）は第５実施例を説明するために用いた図である。 図１５（ａ）、（ｂ）は第６実施例を説明するために用いた図である。 図１６（ａ）、（ｂ）は第７実施例を説明するために用いた図である。 図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第８実施例を説明するために用いた図である。 図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はガイドバーの別の構成例を示す図である。

符号の説明

１ インゴット（ワーク）
４ 昇降ベース
６ ワイヤ
７、８ 加工用ローラ
９、１０、１９ 調整用ローラ
１１、１２ サブガイドローラ
１３、１４ ラック
１５ ボールネジ
１６ 上下調整用モータ
１７、２２ ローラピッチ調整用モータ
２０ ワイヤ駆動用モータ

Claims (1)

1. 各ローラのうち、最上位に位置され、所定ピッチでワイヤが巻着された一対の加工用ローラと、
   前記ワイヤを走行させるワイヤ駆動手段と、
   前記一対の加工用ローラ間のワイヤに対してワークを押し当てる方向にワークを相対移動させてワークを切断するワーク相対移動手段と、
   前記一対の加工用ローラ間のワイヤの上側に配置された一対のガイドバーであって、前記ワイヤのピッチに応じた間隔で溝が形成され、当該溝内に前記加工用ローラと前記ワーク間のワイヤが位置されるように位置決めされる一対のガイドバーと、
   前記一対の加工用ローラ間のワイヤよりも上方に配置され、供給口から前記一対のガイドバーに形成された溝を介して前記ワークの切断部位にスラリを供給するスラリ供給手段と
   を備えたことを特徴とするワイヤソー装置。

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