JP4528470B2 - ワイヤソーのスラリ供給装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断用ワイヤを用いて半導体インゴット等のワークを効率良く切断するワイヤソーにおいて、その切断位置に加工液であるスラリを供給するための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体インゴットからウェハを切り出す手段等として、ワイヤソーが知られている。その一例を図3に示す。
【0003】
図示のワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置10A,10B、ガイドプーリ12A,12B、ガイドプーリ14A,14B、ガイドプーリ16A,16B、ワイヤ張力調節装置18A,18B、ガイドプーリ22A,22B、及び4つのガイドローラ24A,24B,26A,26Bを備えている。ガイドローラ24A,24Bは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ26A,26Bはそれぞれガイドローラ24A,24Bの下方の位置に配されており、ガイドローラ26Aが駆動モータ25によって回転駆動されるようになっている。
【0004】
各ワイヤ繰出し・巻取り装置10A,10Bは、切断用のワイヤWが巻かれるボビン9A,9Bと、これを回転駆動するボビン駆動モータ11A,11Bとを備えている。一方のワイヤ繰出し・巻取り装置10Aのボビン9Aから繰り出されたワイヤWは、ガイドプーリ12A,14A,16A、ワイヤ張力調節装置18Aのプーリ20A、及びガイドプーリ22Aの順に掛けられ、さらにガイドローラ24A,24B,26B,26Aの外周面に形成されたガイド溝に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回巻回された後、ガイドプーリ22B、ワイヤ張力調節装置18Bのプーリ20B、ガイドプーリ16B,14B,12Bの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置10Bのボビン9Bに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置18A,18BによってワイヤWに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ25によるガイドローラ26Aの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ11A,11Bによるボビン9A,9Bの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤWがボビン9Aから繰り出されてボビン9Bに巻き取られる状態と、ワイヤWがボビン9Bから繰り出されてボビン9Aに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。
【0005】
すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ24A,24Bの間に多数本のワイヤWが互いに平行な状態で張られることによりワイヤ群27を形成し、かつ、そのワイヤ軸方向に往復駆動されるようになっている。
【0006】
前記ワイヤ群27の上方には、円柱状のワーク(例えば半導体インゴット)28を移動させるワーク送り装置30が設けられている。このワーク送り装置30は、ワーク保持部32と、ワーク送りモータ34とを備えている。ワーク保持部32は、前記ワーク28をその軸方向とワイヤ群27の幅方向(ワイヤ並び方向)とが合致する向きに保持するものであり、ワーク送りモータ34は、図略のボールネジとの組み合わせにより、前記ワーク保持部32とワーク28とを一体に昇降させる(すなわち切断送りする)ものである。
【0007】
前記ワーク28の切断位置から左右両側に離れた位置(ワイヤ軸方向に離れた位置)には、加工用砥粒を含む加工液(スラリ)を供給するためのスラリ供給部材36A,36Bが設けられている。これらのスラリ供給部材36A,36Bは、ホッパー状をなし、前記ワイヤ群27に対してその幅方向全域にわたり上方からスラリを流下させ、前記ワイヤ群27を構成する各ワイヤWの表面に付着させるものである。このようなスラリ供給を伴いながら、ワイヤ群27に対してワーク28が下方へ切断送りされることにより、このワーク28がその軸方向に並ぶ多数の個所で同時切断され、これにより多数枚のウェハが同時に切り出される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前記スラリ供給部材36A,36Bからワイヤ群27ひいてはワーク切断位置に供給されるスラリの量は、当該ワイヤ群27によるワーク28の切断性能(いわゆる切れ味)に直結するものであり、切り出されるウェハの厚みや反りに多大な影響を及ぼす。換言すれば、切り出される各ウェハの形状特性を安定させるためには、ワーク切断位置に対するスラリ供給量を適正にコントロールすることが非常に重要となる。
【0009】
しかしながら、従来のワイヤソーでは、実際にスラリを供給するのに各スラリ供給部材36A,36Bからワイヤ群27に対してスラリを流下させるだけであるので、ワーク切断位置へのスラリ供給量を適正にコントロールすることは難しい。特に、ワーク28の軸長が大きい場合(例えば450mm)、その軸方向全域にわたって均一にスラリを配給することは事実上困難であり、かかる供給量の不均一性により、切り出されるウェハの形状に大きなばらつきが生じやすいという課題があった。
【0010】
本発明は、このような事情に鑑み、ガイドローラ間に多数本のワイヤからなるワイヤ群が形成されるワイヤソーにおいて、簡単な構成で、ワーク切断位置に供給されるスラリの量を適正にコントロールできるようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成され、かつ、当該切断用ワイヤが当該切断用ワイヤの軸方向に駆動された状態で前記ワイヤ群に対してワークが切断送りされることにより、このワークが複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーにおいて、前記ワークの切断位置よりもワイヤ駆動方向上流側の位置で前記ワイヤ群にスラリを供給するスラリ供給手段と、そのスラリ供給位置と前記ワークの切断位置との間の位置でかつ前記ワイヤ群のすぐ上方の位置に設けられ、当該ワイヤ群との間に前記ワークの切断位置へのスラリの供給量を規制するための間隙を形成するスラリ供給規制部材とを備え、前記スラリ供給規制部材は、前記ワイヤ群におけるワイヤ並び方向と略平行な軸回りに回転可能なスラリ供給規制ローラであるものである。
【0012】
この装置によれば、ワーク切断位置とスラリ供給位置との間でワイヤ群の上方にスラリ供給規制部材が設けられることにより、ワーク切断位置へのスラリ供給量を規制するための間隙が形成されているので、前記スラリ供給手段からワイヤ群へ供給されるスラリ量にばらつきがあっても、そのスラリ供給位置から最終的にワーク切断位置へ送り込まれるスラリ量を適正にコントロールすることができる。
【0013】
そして、前記スラリ供給規制部材は前記ワイヤ群におけるワイヤ並び方向と略平行な軸回りに回転可能なスラリ供給規制ローラであり、同ローラがスラリの供給方向に応じて適宜回転するため、より円滑なスラリ供給を行うことができる。例えば、スラリの粘度が高い場合やスラリ供給手段によるスラリ供給量に変動がある場合にも、前記間隙近傍でスラリの詰まりを生じさせることなく正常なスラリ供給を続けることが可能である。
【0014】
基本的に、前記スラリ供給規制部材は、このスラリ供給規制部材と前記ワイヤ群との間に形成される間隙の寸法がワイヤ群におけるワイヤ並び方向全域にわたって均一になるように前記スラリ供給規制部材が配設されていることが好ましい。この構成により、ワーク切断位置に対するスラリ供給量をワイヤ群におけるワイヤ並び方向であるワイヤ群の幅方向全域にわたって(すなわちワーク軸方向全域にわたって)均一化することが可能になる。
【0015】
ただし、切断用ワイヤが一方向にのみ駆動される場合(その駆動中に一時的に特定量だけ逆転駆動される場合も含む)には、このスラリ供給規制部材と前記ワイヤ群との間に形成される間隙が当該ワイヤ群におけるワイヤ並び方向においてワイヤ繰出し側に向かうに従って狭くなるように前記スラリ供給規制部材を配設してもよい。このような構成にすれば、ワイヤ巻取り側(旧線側)でのワイヤ径縮小に伴うスラリ持ち込み量の減少により、当該巻取り側での切れ味がワイヤ繰出し側(新線側)での切れ味よりも低下する場合に、その差をスラリ供給量で補うことにより、ワーク軸方向にわたって均一な切断性能を維持することが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる実施の形態を図1及び図2に基づいて説明する。なお、この実施の形態にかかるワイヤソーの全体構成は、切断用ワイヤWが巻回されるガイドローラが2本(ガイドローラ24A,24B)のみであることを除いては基本的に前記図3に示したものと同等であるので、これと共通の構成要素には同じ参照符を付してその説明を省略する。
【0017】
なお、本発明においてガイドローラの本数は2本に限られるものではなく、3本以上のガイドローラの周囲に切断用ワイヤWが巻回されるものに対しても本発明の適用が可能である。
【0018】
図1において、左右に配されたガイドローラ24A,24Bの周囲に切断用ワイヤWが多数回にわたって巻回されており、これにより、ガイドローラ24A,24B間に多数本のワイヤが平行に並ぶワイヤ群27が形成されている。
【0019】
前記ガイドローラ24A,24Bは、前後に延びる支持軸40によってその中心軸回りに回転可能に支持されている。前記支持軸40の両端は、ワーク切断位置を挟んで前後(図1では手前側と奥側)に配された支持壁38に固定されており、この支持軸40の周囲に軸受42を介して筒状のガイドローラ24A,24Bが回転可能に取付けられている。また、ガイドローラ24Aには図略の駆動伝達機構を介してモータの出力軸が連結され、このモータの作動によってガイドローラ24Aが回転駆動されるようになっている。
【0020】
スラリ供給部材36A,36Bは、図例では、ワーク切断位置から左右両側に離れた位置(ワイヤ軸方向に離れた位置)であって、各ガイドローラ24A,24Bよりも少しワーク切断位置側にずれた位置(中央寄りの位置)に配されている。そして、ガイドローラ24A側(図1では右側)からワイヤWが繰り出されるときにはスラリ供給部材36Aから、ガイドローラ24B側(図1では左側)からワイヤWが繰り出されるときにはスラリ供給部材36Bから、それぞれワイヤ群27に対してスラリが流下状態で供給されるようになっている。
【0021】
すなわち、前記ワイヤ群27に対するスラリの供給は、スラリ供給部材36A,36Bのうち、ワーク切断位置よりもワイヤ駆動方向上流側に位置するスラリ供給部材から行われるようになっている。
【0022】
さらに、このスラリ供給装置の特徴として、前記ワーク切断位置と各スラリ供給部材36A,36Bとの間の位置に、ワーク切断位置へのスラリ供給量を規制するためのスラリ供給規制ローラ50が設けられている。
【0023】
これらのスラリ供給規制ローラ50は、図2に示すような筒状をなし、前記ワイヤ群27のすぐ上方の位置に設けられており、そのローラ外周面とワイヤ群27を構成する各ワイヤWとの間に間隙56を形成している。
【0024】
このスラリ供給規制ローラ50は、前後方向(ワイヤ群27の幅方向と平行な方向)に延びる支持軸52の周囲に設けられている。支持軸52は、その両端が前後の支持壁38に固定されており、この支持軸52と前記スラリ供給規制ローラ50の内側面との間に軸受54が介在している。従って、スラリ供給規制ローラ50は、ワイヤ群27におけるワイヤ並び方向と略平行な軸回りに回転可能となるように配設されている。
【0025】
ここで、前記スラリ供給規制ローラ50とワイヤ群27との間に形成される間隙56の寸法dは、基本的にはワイヤ群27の幅方向(すなわちワーク28の軸方向)にわたって均一であることが好ましい。特に、ワイヤWが正逆両方向に往復駆動される場合には、図2の実線に示すように、前記スラリ供給規制ローラ50の外周面とワイヤ群27の並び方向とを平行にして前記間隙56の寸法(上下方向の寸法)dをワイヤ群27の幅方向全域にわたって均一にすることが好ましい。
【0026】
一方、ワイヤWが一方向にのみ駆動される場合(その途中で特定量だけ逆転駆動される場合も含む)は、前記と同様に間隙寸法dを均一にしてもよいが、ワイヤ並び方向に対してローラ回転中心軸を僅かに傾斜させるか、あるいはスラリ供給規制ローラ50の外周面をテーパー面にすることにより、前記間隙寸法dがワイヤ繰出し側(すなわち新線側)に向かうに従って小さくなるようにしてもよい。これにより、旧線側(巻取り側)のワイヤの切れ味が新線側(繰出し側)のワイヤの切れ味より低下する場合に、その切れ味の差をワーク切断位置に対するスラリ供給量によって補うことが可能になる。
【0027】
例えば、ガイドローラ24A,24Bに対して図2の左側からワイヤWが供給される場合(すなわち同図左側が繰出し側である場合)には、同図二点鎖線に示すようにスラリ供給規制ローラ50の外周面を僅かに傾斜させて同図左側の間隙寸法dを右側の間隙寸法よりも小さくすればよい。これにより、新線側のスラリ供給量が旧線側のスラリ供給量よりも規制されることになる。
【0028】
なお、前記間隙56の具体的な寸法については、スラリの特性や切断速度、ワイヤ駆動速度等に応じて適宜設定すればよく、一般には1〜2mm程度が好適である。
【0029】
以上示した装置によれば、ワイヤ群27の上方にスラリ供給規制ローラ50が設けられることにより両者間に適当な寸法の間隙56が形成され、これにより、各スラリ供給部材36A(36B)によるスラリ流下位置からワイヤ駆動方向に沿ってワーク切断位置へ送られるスラリの量が前記間隙56に対応する量に規制されるため、前記スラリ供給部材36A(36B)からワイヤ群27へのスラリ流下量に変動があっても、最終的にワーク切断位置へ供給されるスラリの量を安定させることができる。
【0030】
特に、図2の実線に示すように、前記間隙56の寸法dをワイヤ群27の幅方向全域にわたって均一にした場合には、ワーク28に対して前記ワイヤ群27の幅方向全域にわたり均一なスラリ供給を行うことができる。
【0031】
また、切断用ワイヤWが一方向に駆動される場合に、その繰出し側に向かうに従って間隙寸法dが小さくなるようにスラリ供給規制ローラ50を配すれば(図2の二点鎖線)、新線側と旧線側との切れ味の差も考慮したスラリ供給制御を実現することが可能である。
【0032】
なお、ワイヤWが一方向にしか駆動されることがないワイヤソーにおいては、ワーク切断位置よりも当該駆動方向上流側にのみスラリ供給手段及びスラリ供給規制部材を配すればよい。例えば、図1において右側からのみワイヤWが供給されるワイヤソーにおいては、同図右側のスラリ供給部材36A及びスラリ供給規制ローラ50のみを配すればよく、同図左側のスラリ供給部材36B及びスラリ供給規制ローラ50は省略が可能である。
【0033】
なお、ブレード状のスラリ供給規制部材をワイヤ群27の上に立直状態で配するようにしてもスラリ供給の規制は可能であるが、図示のように回転可能なスラリ供給規制ローラ50が配され、スラリの供給方向に応じて適宜スラリ供給規制ローラ50が回転することにより、より円滑なスラリ供給が可能となり、例えばスラリの粘度が高い場合やスラリ供給部材36A,36Bからのスラリ流下量に比較的大きな変動がある場合にも、間隙56及びその近傍でスラリの詰まりを生じさせることなく、正常なスラリ供給を続けることができる利点がある。
【0034】
また、スラリ供給規制部材の配設位置は、ワーク切断位置とスラリ供給位置との間の領域内で適宜設定すればよい。より好ましくは、切断送りされるワーク28との干渉を避け得る範囲でなるべくワーク切断位置に近い位置にスラリ供給規制部材を配設するのがよい。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ガイドローラ間に形成されたワイヤ群に対してワークが切断送りされるワイヤソーにおいて、前記ワイヤ群にスラリが供給される位置と前記ワークの切断位置との間に、前記ワイヤ群におけるワイヤ並び方向と略平行な軸回りに回転可能なスラリ供給規制ローラを設け、このスラリ供給規制ローラとワイヤ群との間にスラリ供給量を規制するための間隙を形成するようにしたものであるので、簡単な構成で、円滑なスラリ供給を可能にしながらワーク切断位置に対するスラリの供給量を適正にコントロールすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの要部を示す一部断面正面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】一般的なワイヤソーの全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
24A,24B ガイドローラ
27 ワイヤ群
28 ワーク
36A,36B スラリ供給部材
50 スラリ供給規制ローラ
56 スラリ供給量を規制するための間隙
d 間隙寸法
W 切断用ワイヤ
Claims (3)
- 切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成され、かつ、当該切断用ワイヤが当該切断用ワイヤの軸方向に駆動された状態で前記ワイヤ群に対してワークが切断送りされることにより、このワークが複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーにおいて、前記ワークの切断位置よりもワイヤ駆動方向上流側の位置で前記ワイヤ群にスラリを供給するスラリ供給手段と、そのスラリ供給位置と前記ワークの切断位置との間の位置でかつ前記ワイヤ群のすぐ上方の位置に設けられ、当該ワイヤ群との間に前記ワークの切断位置へのスラリの供給量を規制するための間隙を形成するスラリ供給規制部材とを備え、前記スラリ供給規制部材は、前記ワイヤ群におけるワイヤ並び方向と略平行な軸回りに回転可能なスラリ供給規制ローラであることを特徴とするワイヤソーのスラリ供給装置。
- 請求項1記載のワイヤソーのスラリ供給装置において、前記ワイヤ群とスラリ供給規制部材との間に形成される間隙の寸法がワイヤ群におけるワイヤ並び方向全域にわたって均一になるように前記スラリ供給規制部材が配設されていることを特徴とするワイヤソーのスラリ供給装置。
- 請求項1記載のワイヤソーのスラリ供給装置において、前記ワイヤ群とスラリ供給規制部材との間に形成される間隙が当該ワイヤ群におけるワイヤ並び方向においてワイヤ繰出し側に向かうに従って狭くなるように前記スラリ供給規制部材が配設されていることを特徴とするワイヤソーのスラリ供給装置。
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