JP5259248B2 - ワイヤソー - Google Patents

Description

本発明は、切断用ワイヤにより構成されたワイヤ群に対して半導体インゴット等のワークを切り込み送りすることにより当該ワークを切断するワイヤソーに関するものである。

従来から、ワークをウエハ状に切り出す手段としてワイヤソーが知られている。ワイヤソーは、複数のガイドローラ間に切断用ワイヤが巻き掛けられることにより該ワイヤが多数本並んだ状態で張設され、このワイヤ群をその軸方向に高速駆動しながら該ワイヤ群に対して、ワーク保持部に保持されたワークを切断用ワイヤの軸方向と直交する方向に切断送りすることで、ワークをウエハ状に多数枚同時に切り出すように構成されている。

この種のワイヤソーの一つとして、例えば特許文献１には、２つのワークを同時に切断可能としたものが提案されている。このワイヤソーは、図３に示すように、四角四隅の配置で支持された４本のガイドローラ５０ａ〜５０ｄに対して切断用ワイヤ５１が巻回されることにより、上段の一対のガイドローラ５０ａ，５０ｂ間と下段の一対のガイドローラ５０ｃ，５０ｄ間にそれぞれ切断領域が設けられている。そして、共通のワーク保持部に上下二段に保持されたワーク５２，５２が、各切断領域のワイヤ群に対してそれぞれ同時に切断送りされることにより、２つのワーク５２，５２が同時にウエハ状に切り出される構成となっている。
実開平６−８０５４６号公報

特許文献１のワイヤソーによれば、ワーク５２の切断作業を効率的に行うことができるものの次のような問題がある。すなわち、下段の切断領域では、切断中、下向きの力がワイヤ群に働いて図中破線で示すようにワイヤ５１が撓み、これによりガイドローラ５０ｃ，５０ｄとワイヤ５１との接触長さが減少して下段のガイドローラ５０ｃ，５０ｄによるワイヤ５１の保持力が低下する。従って、下段の切断領域では、このようなワイヤ５１の保持力低下に起因し、上段の切断領域に比べてワイヤ５１の走行安定性が阻害され易く、切断精度を確保することが難しいという問題がある。そしてその結果、要求精度が等しいワークを上下段で同時に切断することが難しいという問題もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みて成されたものであり、複数のワークを同時に、かつより均一の精度で良好に切断できるようにすることを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、切断用ワイヤにより構成されたワイヤ群に対して半導体インゴット等のワークを切り込み送りすることにより当該ワークを切断するワイヤソーであって、複数のガイドローラをそれぞれ備える複数のワーク切断部と、前記ワイヤを前記ワーク切断部に繰出すワイヤ繰出し装置と、前記ワイヤを前記ワーク切断部から巻取るワイヤ巻取り装置と、複数のワークを同時に保持するワーク保持部材とを備え、前記ワイヤ繰出し装置から繰り出された前記ワイヤが順次各ワーク切断部を経由して前記巻き取り装置に巻取られ、かつ各ワーク切断部において前記複数のガイドローラの周囲に巻回されることにより、各ワーク切断部のガイドローラ間にそれぞれ複数本のワイヤが並ぶ前記ワイヤ群が形成され、前記各装置の作動により前記ワイヤ群が軸方向に駆動された状態で、前記ワーク保持部材に保持されている前記複数のワークが各ワーク切断部のワイヤ群に対して切断送りされることにより各ワークが切断されるように構成され、前記各ワーク切断部は、前記複数のガイドローラとして一対のガイドローラ同士の間にのみ前記ワイヤが巻き掛けられるものであって、当該一対のガイドローラの並び方向が各ワーク切断部の間で互いに平行となるように構成され、かつ当該一対のガイドローラ間がワークの切断領域とされており、当該各ワーク切断部の一対のガイドローラが当該ガイドローラの並び方向と直交する方向に並ぶように設けられることにより、各ワーク切断部の前記切断領域が前記直交する方向に沿って配列され、前記ワーク保持部材は、前記切断領域の並び方向に沿ってワークが並ぶように前記複数のワークを保持し、当該並び方向に各ワークを同時に移動させることにより、前記複数のガイドローラの周囲に巻回されたワイヤの外側から内側に向かって、各切断領域のワイヤ群に対して前記複数のワークをそれぞれ同時に、かつ同方向に切断送りするものである。

このワイヤソーでは、ワイヤ繰出し装置から繰り出されて巻き取り装置に巻取られる１本のワイヤにより、各ワーク切断部にそれぞれワイヤ群が形成され、ワーク保持部材に同時に保持された複数のワークが、各ワーク切断部のワイヤ群に対して切断送りされることにより同時に切断される。従って、１本のワイヤで複数のワークを同時に切断することができる。しかも、各ワーク切断部では、前記複数のガイドローラの周囲に巻回されているワイヤの外側から内側に向かって各ワークをワイヤ群に対して切断送りする構成となっているので、ワーク切断中は、ガイドローラとワイヤとの接触長さが増大する方向にワイヤが撓むこととなる。従って、ガイドローラとワイヤとの接触長さが減少してワイヤの保持力が低下するといった不都合を伴うことなく、安定的にワイヤ群を走行させながら各ワークを切断することができる。
また、各ワーク切断部は、前記一対のガイドローラ同士の間にのみ前記ワイヤが巻き掛けられた構成であるため、ガイドローラとワイヤとの接触長さを確保してガイドローラによるワイヤの保持力を高めることができる。これは、ガイドローラとして同径のガイドローラを適用する場合、ガイドローラとワイヤとの接触長さは、その数が少ない方が長くなるからである。
また、ワークの切断領域が一列に集約され、この切断領域に沿った配置でワークが保持されるため、ワイヤソーの全体構成をコンパクト化することが可能となる。

また、上記ワイヤソーにおいては、一のワーク切断部から他のワーク切断部に至る過程で前記ワイヤの張力を所定張力に調整する調整手段を備えているのが好適である。

この構成によれば、上記のように１本のワイヤで複数のワーク切断部にワイヤ群を形成するようにしながらも各ワーク切断部のワイヤ群の張力を良好に確保することができる。従って、各ワーク切断部のガイドローラによるワイヤの保持力低下を有効に防止でき、各ワーク切断部におけるワイヤ群の走行安定性を高めることができる。

なお、上記ワイヤソーにおいては、一のワーク切断部の前記切断領域のワイヤ群と当該ワーク切断部に隣接する他のワーク切断部との間に介在してワークを保持するワーク保持部を有し、前記並び方向に沿った移動に伴い、前記ワーク保持部に保持されたワークを前記ワイヤ群に対して切断送りするように構成することができる。

本発明によると、ガイドローラによるワイヤの保持力低下といった不都合を伴うことなく切断用ワイヤを安定的に走行させながら複数のワークを同時に切断することが可能となる。従って、複数のワークを同時に、かつより均一の精度で良好に切断できるようになる。

本発明の好ましい実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明に係るワイヤソーの全体を概略的に示している。この図に示すワイヤソーは、上下２段のワーク切断部１Ａ，１Ｂ（第１ワーク切断部１Ａ，第２ワーク切断部１Ｂ）、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１２Ａ，１２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１５Ａ，１５Ｂ、１８、ガイドプーリ２１〜３４等を備えている。

ワーク切断部１Ａ，１Ｂには、それぞれ水平方向に並ぶ一対のガイドローラ１０ａ，１０ｂが配置されている。各ワーク切断部１Ａ，１Ｂの前記一対のガイドローラ１０ａ，１０ｂは、並び方向が互いに平行で、かつこの並び方向と直交する方向（同図では上下方向）に並ぶように配置されている。そして、駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによってこれらガイドローラ１０ａ，１０ｂの一方側（ガイドローラ１０ａ）が回転駆動されるようになっている。

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１３Ａ，１３Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１４Ａ，１４Ｂと、を備えている。

そして、一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１２Ａのボビン１３Ａから繰出されたワイヤＷが、ガイドプーリ２１、２２、ワイヤ張力調節装置１５Ａのプーリ１６、及びガイドプーリ２３〜２６の順に掛けられ、ワーク切断部１Ａのガイドローラ１０ａ，１０ｂの外周面のガイド溝（図示省略）に嵌め込まれながらこれらガイドローラ１０ａ，１０ｂ同士の間に多数回螺旋状に巻回された（巻き掛けられた）後、ガイドプーリ２７、ワイヤ張力調節装置１８（本発明に係る調整手段に相当する）のプーリ１９、ガイドプーリ２８，２９の順に掛けられ、さらにワーク切断部１Ｂのガイドローラ１０ａ，１０ｂの外周面のガイド溝（図示省略）に嵌め込まれながらこれらガイドローラ１０ａ，１０ｂ同士の間に多数回螺旋状に巻回された（巻き掛けられた）後、ガイドプーリ３０〜３２、ワイヤ張力調節装置１５Ｂのプーリ１６、ガイドプーリ３３，３４の順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１２Ｂのボビン１３Ｂに巻き取られると共に、ワイヤ張力調節装置１５Ａ，１５Ｂ，１８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、ワーク切断部１Ａ，１Ｂの各駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるガイドローラ１０ａの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１４Ａ，１４Ｂによるボビン１３Ａ，１３Ｂ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が一方側のボビン１３Ａから繰り出されて他方側のボビン１３Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷが他方側のボビン１３Ｂから繰り出されて一方側のボビン１３Ａ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。この構成により、各ワーク切断部１Ａ，１Ｂのガイドローラ１０ａ，１０ｂの間に多数本のワイヤＷ（適宜、ワイヤ群という）が互いに平行な状態で張られ、このワイヤ群がその軸方向に高速で往復駆動されるようになっている。

前記ワーク切断部１Ａ，１Ｂの側方部には、円柱状のワーク４４（インゴット）を移動させるためのワーク送り装置４０が設けられている。このワーク送り装置４０は、上下一列に並ぶ一対のワーク保持部４２Ａ，４２Ｂを有する垂直テーブル４１（本発明に係るワーク保持部材に相当する）と、ワーク送りモータ４３とを備えている。

ワーク保持部４２Ａ，４２Ｂは、それぞれスライスベース（図示省略）を介して前記ワーク４４をその結晶軸に基づいて目的の結晶方位が得られる向きに保持するものであり、上側のワーク保持部４２Ａ（第１ワーク保持部４２Ａ）は、第１ワーク切断部１Ａのガイドローラ１０ａ，１０ｂ間に形成されるワイヤ群のうち上側のワイヤ群の上方でワーク４４を保持し、下側のワーク保持部４２Ｂは、第１ワーク切断部１Ａと第２ワーク切断部１Ｂのガイドローラ１０ａ，１０ｂ間に形成される上側のワイヤ群との間に介在して、当該上側のワイヤ群の上方にワーク４４を保持するように設けられている。

一方、ワーク送りモータ４３は、図略のボールネジとの組み合わせにより前記垂直テーブル４１と共にワーク４４を一体に昇降させる（すなわち切断送りする）ものである。

つまり、このワイヤソーでは、各ワーク切断部１Ａ，１Ｂのガイドローラ１０ａ，１０ｂ間に形成されたワイヤ群がその長手方向に同時に高速駆動されながら、各ガイドローラ１０ａ，１０ｂ間を切断領域として、前記ワーク送り装置４０の駆動により各ワーク保持部４２Ａ，４２Ｂに保持されたワーク４４が前記切断領域のワイヤ群に対して同時に、かつガイドローラ１０ａ，１０ｂの周囲に巻回されたワイヤ郡の外側から内側（同図では上側から下側）に向かって同じ方向に切断送りされることにより、各ワーク４４から一度に多数枚のウエハ（薄片）が同時に切り出されるようになっている。

以上のようなワイヤソーによれば、１本の切断用ワイヤＷで２つのワーク４４から同時にウエハ片を切り出すことができる。しかも、このワイヤソーでは、上記の通り、ワーク切断部１Ａ，１Ｂの何れにおいても、ガイドローラ１０ａ，１０ｂの周囲に巻回されたワイヤ郡の外側から内側（上側から下側）に向かってワーク４４を切断送りする構成となっているので、ワーク切断時に、ワイヤ群の走行安定性が損なわれることがない。すなわち、何れのワーク切断部１Ａ，１Ｂにおいても、図２に示すように、ワーク切断時には、ガイドローラ１０ａ，１０ｂとワイヤＷとの接触長さが増大する方向にワイヤＷが撓むため、従来のように、ガイドローラとワイヤとの接触長さが減少してワイヤの走行安定性が損なわれるということがない。そのため、何れのワーク切断部１Ａ，１Ｂについても、ガイドローラ１０ａ，１０ｂによるワイヤＷの保持力を良好に保った状態でワイヤＷを安定的に高速駆動することができ、従って、複数のワーク４４を同時に、かつより均一の精度で良好に切断することができる。

特に、このワイヤソーでは、ワイヤ繰出し・巻取り装置１２Ａ，１２Ｂとワーク切断部１Ａ，１Ｂとの間にワイヤ張力調節装置１５Ａ，１５Ｂを設けた上で、さらに第１ワーク切断部１Ａと第２ワーク切断部１Ｂとの間にワイヤ張力調節装置１８を設けてワイヤＷの張力調整を行うように構成しているので、第１ワーク切断部１Ａから第２ワーク切断部１Ｂ（第２ワーク切断部１Ｂから第１ワーク切断部１Ａ）に案内されるワイヤＷの弛み等の発生を有効に防止することができ、各ワーク切断部１Ａ，１ＢにおけるワイヤＷ（ワイヤ群）の張力を良好に保つことができる。従って、当該弛みに起因してガイドローラ１０ａ，１０ｂによるワイヤＷの保持力が低下するといった不都合を未然に回避することができ、この点でもワイヤＷを安定的に高速駆動することができるという利点がある。

ところで、以上説明したワイヤソーは、本発明に係るワイヤソーの好ましい実施形態の一例であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲適宜変形可能である。

例えば、この実施形態のワーク切断部１Ａ，１Ｂは、一対のガイドローラ１０ａ，１０ｂ同士の間にのみワイヤＷが巻回されることにより当該ローラ１０ａ，１０ｂ間にワイヤ群が形成され、当該ワイヤ群に対してワーク４４が切断送りされる構成であるが、３本、又は４本以上のガイドローラの周囲にワイヤＷが巻回されることによりガイドローラ間にワイヤ群が形成される構成であってもよい。但し、この場合も、ワーク切断時のガイドローラによるワイヤの保持力低下を防止する上で、当該複数のガイドローラの周囲に巻回されたワイヤの外側から内側に向かってワークを切断送りする必要がある点に留意する。具体的に、３本のガイドローラにワイヤＷを巻回する構成では、例えばガイドローラを逆三角形の頂点に配置する構成とし、上側の一対のガイドローラ間を切断領域として当該ガイドローラ間に形成されるワイヤ群に対してその上方から下方に向かってワークを切断送りする構成とすればよい。

また、実施形態のワイヤソーでは、ワーク切断部１Ａ，１Ｂを縦（垂直方向）並びに配置しているが、勿論、ワーク切断部１Ａ，１Ｂを横（水平方向）並びに配置した構成としてもよい。この場合、ワーク送り装置４０は、垂直テーブル４１に対してワーク保持部４２Ａ，４２Ｂが横並びに設けられた構成とすればよい。

また、実施形態のようにワイヤ群に対してワーク４４を縦方向に切断送りする構成以外に、横方向に切断送りする構成としてもよい。

また、実施形態のワイヤソーでは、２つのワーク４４を同時に切断する構成としているが、勿論、３つ又は４つ以上のワーク４４を同時に切断する構成としてもよい。この場合には、ワーク４４の数に対応したワーク切断部を設けると共に、同数のワーク保持部をワーク送り装置４０に設けるようにすればよい。

本発明に係るワイヤソーの全体構成を示す概略図である。 ワイヤソーの作用効果を説明する模式図である。 従来のワイヤーの概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１Ａ 第１ワーク切断部
１Ｂ 第２ワーク切断部
１０ａ，１０ｂ ガイドローラ
１２Ａ，１２Ｂ ワイヤ繰出し・巻取り装置
４０ ワーク送り装置
４２Ａ 第１ワーク保持部
４２Ｂ 第２ワーク保持部
４３ ワーク送りモータ
４４ ワーク
Ｗ ワイヤ

Claims (3)

1. 切断用ワイヤにより構成されたワイヤ群に対して半導体インゴット等のワークを切り込み送りすることにより当該ワークを切断するワイヤソーであって、
   複数のガイドローラをそれぞれ備える複数のワーク切断部と、前記ワイヤを前記ワーク切断部に繰出すワイヤ繰出し装置と、前記ワイヤを前記ワーク切断部から巻取るワイヤ巻取り装置と、複数のワークを同時に保持するワーク保持部材とを備え、
   前記ワイヤ繰出し装置から繰り出された前記ワイヤが順次各ワーク切断部を経由して前記巻き取り装置に巻取られ、かつ各ワーク切断部において前記複数のガイドローラの周囲に巻回されることにより、各ワーク切断部のガイドローラ間にそれぞれ複数本のワイヤが並ぶ前記ワイヤ群が形成され、前記各装置の作動により前記ワイヤ群が軸方向に駆動された状態で、前記ワーク保持部材に保持されている前記複数のワークが各ワーク切断部のワイヤ群に対して切断送りされることにより各ワークが切断されるように構成され、
   前記各ワーク切断部は、前記複数のガイドローラとして一対のガイドローラ同士の間にのみ前記ワイヤが巻き掛けられるものであって、当該一対のガイドローラの並び方向が各ワーク切断部の間で互いに平行となるように構成され、かつ当該一対のガイドローラ間がワークの切断領域とされており、当該各ワーク切断部の一対のガイドローラが当該ガイドローラの並び方向と直交する方向に並ぶように設けられることにより、各ワーク切断部の前記切断領域が前記直交する方向に沿って配列され、
   前記ワーク保持部材は、前記切断領域の並び方向に沿ってワークが並ぶように前記複数のワークを保持し、当該並び方向に各ワークを同時に移動させることにより、前記複数のガイドローラの周囲に巻回されたワイヤの外側から内側に向かって、各切断領域のワイヤ群に対して前記複数のワークをそれぞれ同時に、かつ同方向に切断送りすることを特徴とするワイヤソー。
2. 請求項１に記載のワイヤソーにおいて、
   一のワーク切断部から他のワーク切断部に至る過程で前記ワイヤの張力を所定張力に調整する調整手段を備えていることを特徴とするワイヤソー。
3. 請求項１又は２に記載のワイヤソーにおいて、
   前記ワーク保持部材は、一のワーク切断部の前記切断領域のワイヤ群と当該ワーク切断部に隣接する他のワーク切断部との間に介在してワークを保持するワーク保持部を有し、前記並び方向に沿った移動に伴い、前記ワーク保持部に保持されたワークを前記ワイヤ群に対して切断送りすることを特徴とするワイヤソー。
   

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