JP5455576B2 - Multi-wire saw prevention method - Google Patents
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Description
本発明は、マルチワイヤソーにおいて、加工液の表面張力によるワイヤ寄り、すなわち平行な多数のワイヤ間のピッチの狭まりや拡がりを防止する方法に関する。 The present invention relates to a method for preventing narrowing or spreading of a pitch between a large number of parallel wires in a multi-wire saw due to surface tension of a working fluid.
マルチワイヤソーは、シリコンインゴットやシリコンブロックなどのワークを走行状態の平行な多数のワイヤに接触させ、ワークを多数の薄いウェーハとして切断する。切断の際に、多数のワイヤにクーラントまたはスラリなどの加工液が供給される。 In the multi-wire saw, a workpiece such as a silicon ingot or a silicon block is brought into contact with a large number of parallel wires in a running state, and the workpiece is cut into a large number of thin wafers. At the time of cutting, a machining fluid such as coolant or slurry is supplied to a number of wires.
ワイヤは、複数のメインローラ間に多重に巻き掛けられ、ワークに対応する切断域で平行となっている。切断域でのワイヤ間のピッチは、多溝付きのメインローラの溝ピッチによって規制されているため、切断後のウェーハの厚さは、メインローラの溝ピッチとワイヤ径によって決定されている。 The wire is wound in multiple between a plurality of main rollers, and is parallel in a cutting area corresponding to the workpiece. Since the pitch between the wires in the cutting area is regulated by the groove pitch of the main roller with multiple grooves, the thickness of the wafer after cutting is determined by the groove pitch of the main roller and the wire diameter.
太陽電池用のウェーハ切断工程では、薄厚化が進んでおり、薄厚化が進むにつれて、ワイヤどうしの間隔が狭くなっている。加工液が切断域のワイヤに均一に付着せず、部分的に付着すると、ワイヤは、加工液の表面張力によって部分的に寄り合うため、その部分のワイヤピッチは、規定のピッチよりも狭まったり、拡がったりする。このようなワイヤ寄りは、ワークに対応するワイヤの切断域において、メインローラ間の中間位置で顕著に現れる。 In the wafer cutting process for solar cells, thinning is progressing, and as the thinning progresses, the interval between the wires is narrowed. If the machining fluid does not adhere evenly to the wire in the cutting area but partially adheres, the wire partly approaches due to the surface tension of the machining fluid, so the wire pitch at that part may be narrower than the specified pitch. , Expand. Such a wire shift appears remarkably at an intermediate position between the main rollers in the wire cutting area corresponding to the workpiece.
上記のワイヤ寄りは、加工液の粘性にもよるが、一般にワイヤピッチ0.5mm以下で現れはじめ、特に0.3mm前後で起きやすい。このようなワイヤ寄りが起きたまま、ワークに切り込みが開始されると、切断の初期に、ワークに不揃いの切り込み溝が形成され、ワイヤは、不揃いの切り込み溝に倣って切断を続行することになる。したがって、ウェーハの厚みにばらつきが発生し、切断加工後の製品に不揃いが起きる。 The above-mentioned wire deviation generally starts to appear at a wire pitch of 0.5 mm or less, particularly easily around 0.3 mm, although it depends on the viscosity of the machining fluid. When cutting into the workpiece is started with such a wire shift occurring, irregular cut grooves are formed in the workpiece at the initial stage of cutting, and the wire continues cutting following the irregular cut grooves. Become. Therefore, the thickness of the wafer varies, and the products after the cutting process become uneven.
一方、特許文献1、特許文献2および特許文献3は、多数のワイヤに加工液を均一に付着させるために、ワークの下方の切断域を外した域で、ワイヤの走行方向両側域において、多数のワイヤの下方にワイヤに接近させて水平な板(加工液受板部材、液受部材、スラリ受け板)を配置し、その板の上面に加工液を供給する、ことを開示している。それらの技術は、いずれも多数のワイヤに加工液を均一に付着させることを目的としており、ワイヤがワークの下方の切断域に入る前において、板の上面で加工液を一時的に溜めるものに過ぎないため、ワークの下方の切断域、特にメインローラ間の中間位置での加工液の表面張力によるワイヤ寄りの防止、すなわちワイヤピッチの狭まりや拡がりの防止にそのまま応用できない。
On the other hand, in
したがって、本発明の課題は、マルチワイヤソーにおいて、多数のワイヤに部分的に付着した加工液の表面張力によるワイヤ寄りを未然に防止することである。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent the wire from being displaced due to the surface tension of the working fluid partially adhered to a large number of wires in a multi-wire saw.
上記の課題のもとに、本発明は、所定のピッチで互いに平行な多数のワイヤに加工液を供給しながら、走行するワイヤにワークを接触させて、ワークを多数の薄いウェーハとして切断するマルチワイヤソーにおいて、ワイヤの切断域の下で、ワイヤ寄りの発生域に液保持板を配置し、この液保持板上に加工液を満たし、ワイヤ寄りの発生域のワイヤ全体を加工液に浸漬させて、加工液をワイヤに部分的に付着しないようにすることによって、部分的な加工液の表面張力によるワイヤ寄りを防止している。 Based on the above problems, the present invention is a multi-machine that cuts a workpiece into a plurality of thin wafers by bringing the workpiece into contact with the traveling wire while supplying the machining liquid to the plurality of wires parallel to each other at a predetermined pitch. In a wire saw, a liquid holding plate is arranged in the generation area near the wire under the cutting area of the wire, the processing liquid is filled on the liquid holding plate, and the entire wire in the generation area near the wire is immersed in the processing liquid. By preventing the machining liquid from partially adhering to the wire , it is possible to prevent the wire from being displaced due to partial surface tension of the machining liquid .
ここで、ワイヤ寄りの発生域とは、多数のワイヤの切断域において、仮に、ワイヤに部分的に加工液を付着させて、ワイヤ間に加工液の表面張力を作用させたときに、加工液の部分的な表面張力によってワイヤ寄りを起こす区域をいう。既述の通り、多数のワイヤ間のピッチは、メインローラの溝によって位置規制されているが、特に、両メインローラの中間位置、すなわちワークの下方に位置するワイヤの切断域において、多数のワイヤは、メインローラの溝から離れているため、位置規制されにくく、各ワイヤに対する直交方向の小さな力でワイヤ寄りを起こしやすい。ワイヤの切断域において、ワイヤ寄りが発生すると、その位置のワイヤ寄り現象は、ワイヤ寄りの変位量を次第に小さくしながら、各メインローラの溝の近くにも波及する。したがって、ワイヤ寄りの発生域は、原始的には、ワークの下方に位置するワイヤの切断域、つまり両メインローラの中間位置であるが、ワイヤ寄り現象の波及する区域までを考慮するならば、好ましくは両メインローラ間の全域といえる。 Here, the generation area near the wire means that in a cutting area of a large number of wires, when the processing liquid is partially attached to the wires and the surface tension of the processing liquid acts between the wires, the processing liquid This refers to the area where the wire is moved by the partial surface tension. As described above, the position of the pitch between the multiple wires is regulated by the grooves of the main roller, but in particular, at the intermediate position between the two main rollers, that is, at the cutting area of the wire located below the workpiece, Since it is away from the groove of the main roller, the position is hardly regulated, and the wire is likely to be shifted by a small force in the orthogonal direction to each wire. When a wire shift occurs in the wire cutting region, the wire shift phenomenon at that position spreads near the groove of each main roller while gradually decreasing the displacement amount of the wire. Therefore, the generation area near the wire is originally a cutting area of the wire located below the workpiece, that is, an intermediate position between both main rollers. Preferably, it can be said to be the entire area between both main rollers.
具体的に記載すると、本発明に係るマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、所定のピッチで互いに平行な多数のワイヤに加工液を供給しながら、走行する多数のワイヤにワークを接触させ、ワークを多数の薄いウェーハとして切断するマルチワイヤソーにおいて、ワークに対応する多数のワイヤ下方でワイヤ寄りの発生域に液保持板を配置し、多数のワイヤと液保持板との間に液保持用の隙間を形成しておき、多数のワイヤの走行によってワークの切断を開始する際に、液保持板に形成されている専用ノズルから液保持板上に加工液を供給して、液保持板上に加工液を満たし、液保持板の上方のワイヤ全体を加工液に浸漬させて、ワイヤに部分的に付着する加工液の表面張力によるワイヤ寄りを防止している(請求項1)。 More specifically, the multi-wire saw wire misalignment prevention method according to the present invention brings a workpiece into contact with a number of traveling wires while supplying a machining fluid to a number of wires parallel to each other at a predetermined pitch. In a multi-wire saw that cuts into a large number of thin wafers, a liquid holding plate is placed in the generation area near the wire below the large number of wires corresponding to the workpiece, and a gap for liquid holding is provided between the large number of wires and the liquid holding plate. When a workpiece is started to be cut by running a large number of wires , the processing liquid is supplied onto the liquid holding plate from a dedicated nozzle formed on the liquid holding plate, and the processing liquid is supplied onto the liquid holding plate. And the entire wire above the liquid holding plate is immersed in the machining liquid to prevent the wire from being displaced due to the surface tension of the machining liquid partially attached to the wire.
本発明に係るマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、ワーク切断開始時の各ワイヤによるワークの切り込み形成後に、液保持板を退避位置へ移動させている(請求項2)。 Wire skew correcting method of the multi-wire saw according to the present invention, by each wire Wa over click cutting start after the cut-forming of the workpiece, and moving the liquid holding plate to the retracted position (claim 2).
また、本発明に係るマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、加工液を上方のノズルから液保持板上に供給している(請求項3)。 Further, the wire skew correcting method of the multi-wire saw according to the present invention is a pressurized coating liquid was supplied from above the nozzle in the liquid-holding-plate (claim 3).
さらに、本発明に係るマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、液保持板を1枚の板により構成し、各ワイヤによるワーク切断開始時の切り込み形成後に、液保持板を退避位置へ移動させる(請求項4)か、または液保持板を複数の分割板の連接体として構成し、各ワイヤによるワーク切断開始時の切り込み形成後に、各分割板を回動させて退避位置へ移動させている(請求項5)。 Furthermore, in the multi-wire saw wire misalignment prevention method according to the present invention, the liquid holding plate is constituted by a single plate, and the liquid holding plate is moved to the retracted position after forming the cut at the start of workpiece cutting by each wire (claim) Item 4 ), or the liquid holding plate is configured as a connecting body of a plurality of divided plates, and after the cuts are formed at the start of workpiece cutting by the respective wires , the divided plates are rotated and moved to the retracted position (claims). Item 5 ).
本発明に係るマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法によると、切断域において水平な多数のワイヤに対し、少なくともワイヤ寄りの発生域の液保持板上に加工液が満たされ、ワイヤ全体が加工液に浸漬され、加工液がワイヤに部分的に付着せず、部分的な加工液の表面張力が他のワイヤに影響しないため、切断域において多数のワイヤは、部分的なワイヤ寄りを発生しなくなる。このためワークの加工開始に際して、ワイヤの速度を低くするなどの特別な配慮も必要なく、またワーク側に対し特別な工夫がなくても、薄いウェーハ切断加工が厚みのばらつきのない状態で可能となる(請求項1)。特に、加工液を液保持板に形成した専用ノズルから液保持板上に供給するから、加工液の粘度が低いときでも、液保持板上にワイヤ全体が浸漬される加工液の膜が良好な状態として確実に形成できる(請求項1)。 According to the multi-wire saw wire slip prevention method according to the present invention, the processing liquid is filled at least on the liquid holding plate in the generation area near the wire with respect to many horizontal wires in the cutting area, and the entire wire is immersed in the processing liquid. In addition, since the machining fluid does not partially adhere to the wire and the surface tension of the partial machining fluid does not affect other wires, a large number of wires in the cutting area do not generate partial wire deviation. For this reason, there is no need for special considerations such as lowering the wire speed at the start of workpiece processing, and thin wafer cutting can be performed with no variation in thickness without special measures on the workpiece side. (Claim 1). In particular, since the processing liquid is supplied onto the liquid holding plate from a dedicated nozzle formed on the liquid holding plate, the film of the processing liquid in which the entire wire is immersed on the liquid holding plate is good even when the viscosity of the processing liquid is low. It can be reliably formed as a state (Claim 1).
ワーク切断開始時の各ワイヤによるワークの切り込み形成後に、液保持板が退避位置へ移動するから、ワークの切断加工が液保持板に障害されずに継続できる(請求項2)。 By each wire Wa over click cutting start after the cut-forming of the workpiece, since the liquid holding plate is moved to the retracted position, the cutting machining of the workpiece can continue without being impaired in the liquid holding plate (claim 2).
加工液を上方の既存のノズルから液保持板上に供給することもできる(請求項3)。 Pressurized coating liquid can be supplied from above the existing nozzles on the liquid holding plate (claim 3).
さらに、液保持板を1枚の板によって構成すれば、構成が簡単になり、各ワイヤによるワーク切断開始時の切り込み形成後に、液保持板の退避位置への移動も容易となる(請求項4)。また、液保持板を複数の分割板の連接体として構成し、各ワイヤによるワーク切断開始時の切り込み形成後に、各分割板を回動させて退避位置へ移動させる構成では、各分割板の回動によって退避動作ができるため、それらの支持手段や退避動作が単純化できる(請求項5)。 Further, by forming the liquid holding plate by one plate, the configuration is simplified, after cut-forming at the start of the work cut by the wire, it is easy to move to the retracted position of the liquid holding plate (claim 4 ). In addition, in the configuration in which the liquid holding plate is configured as a connecting body of a plurality of divided plates and each divided plate is rotated and moved to the retracted position after the cut is formed at the start of workpiece cutting by each wire, the rotation of each divided plate is performed. since it is retracting operation by movement, their supporting means and evacuation operation can be simplified (claim 5).
図1および図2は、本発明のマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法の前提となるマルチワイヤソー1の要部を示している。マルチワイヤソー1は、図1のように、一例として2本の平行な溝付きのメインローラ2の間に、多重に巻き掛けられたワイヤ3を走行させ、ワイヤ3の切断域にシリコンインゴットやシリコンブロックなどのワーク4を押し当てることによって、ワーク4を多数の薄いウェーハとして切断する。なお、ワーク4は、ベースプレート5に保持され、矢印の加工送り方向に移動するようになっている。
1 and 2 show a main part of a
図2に示すように、メインローラ2の各溝2aは、V字形の環状溝であり、メインローラ2の外周面でワイヤピッチPに対応して独立に形成されている。ワイヤ3は、ワーク4に向き合う切断域、すなわち図1の上側域で2本のメインローラ2の対応する溝2aに納まって水平かつで平行な状態となって、メインローラ2の中心線に対して直交しているが、ワーク4に向き合わない非切断域、すなわち図1の例の下側域で一方のメインローラ2の溝2aから他方のメインローラ2の溝2aへと1ピッチ分だけ変位した状態として巻き掛けられているため、メインローラ2の中心線(軸芯)に対してわずかに斜交していることになる。
As shown in FIG. 2, each
ワーク4の加工時に、マルチワイヤソー1は、ワイヤ3の上方に設けられている1または2以上のノズル6からクーラントまたはスラリなどの加工液7を供給しながら、ワイヤ3の切断域にワーク4を押し当てることによって、ワーク4を薄く切断し、多数の薄いウェーハとして加工する。切断後のウェーハの厚みtは、図2に示すように、隣り合うワイヤ3間の距離に対応している。
At the time of processing the workpiece 4, the multi-wire saw 1 supplies the workpiece 4 to the cutting region of the
そして、本発明のマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、上記のマルチワイヤソー1において、図1のように、ワーク4に対応する多数のワイヤ3の下方でワイヤ寄りの発生域に液保持板8を配置し、多数のワイヤ3と液保持板8との間に液保持用の隙間を形成しておき、多数のワイヤ3の走行によってワーク4の切断を開始する際に、液保持板8上に加工液7を満たし、液保持板8の上方のワイヤ3の全体を加工液7に浸漬させて、ワイヤ3に部分的に付着する加工液7の表面張力によるワイヤ寄りを防止している。
In the multi-wire saw according to the present invention, the
液保持板8は、平坦な板または上面開口型の盆状容器として構成され、通常、切断域において水平な多数のワイヤ3に対して面的に平行な状態として配置される。しかし、液保持板8が多少傾いていても、その上に上方のノズル6から加工液7が供給され、加工液7が液保持板8の上面に満たされると、加工液7の上面は、盛り上がって膜状の水平な液面となる。このとき水平な多数のワイヤ3は、同じ条件のもとに加工液7に浸漬状態となるため、加工液7による表面張力の作用は、多数のワイヤ3に及ばない。
The
このように、切断の開始に際し、切断域において水平な多数のワイヤ3に対し、少なくともワイヤ寄りの発生域の液保持板8上に加工液7が満たされ、ワイヤ3の全体が加工液7に浸漬されて、加工液7の表面張力がワイヤ3に与える影響をなくしているため、図3のように切断域において、多数のワイヤ3は、部分的なワイヤ寄りを発生せず、等しいワイヤピッチPのままになっている。その結果、ワーク4に対する多数のワイヤ3による切り込み開始時に、ワーク4に等ピッチPの切り込み溝が形成され、各ワイヤ3は、その等しいワイヤピッチPの切り込み溝に倣って切断を続行していくため、切断加工後において、多数の薄いウェーハの厚みtは、目的の寸法に精度よく加工(切断)できる。したがってワーク4の加工開始に際して、ワイヤ3の速度を低くするなど特別な配慮も必要なく、また、ワーク4側に対し特別な工夫がなくても、薄ウェーハ加工が可能となる。
Thus, at the start of cutting, the
これに対し、背景技術の欄でも記載したように、加工液7が切断域のワイヤ3に部分的に付着すると、図4に例示するように、加工液7は、最初に左側から1番目および2番目の2本のワイヤ3をつなぐように付着するが、やがてその表面張力によって小さな液面に縮まろうとして左側から3番目および4番目の2本のワイヤ3のように寄り合う。このように加工液7の部分的な付着によると、ワイヤ3の間の加工液7は、表面張力によってワイヤ3を引き寄せるため、ワイヤ3の間隔は、規定の寸法よりも狭まったり、拡がったりする。
On the other hand, as described in the background art section, when the
ワーク4の切断開始時に、各ワイヤ3によるワーク4への切り込みが規定の厚みtに対応する間隔で形成されたら、液保持板8は、図1のように、想像線で示す退避位置、例えば端材ボックス9の内底位置へ下降させるか、もしくは図1での紙面の表面あるいは裏面の方向に水平移動して、または立て方向に落とし込むように下方へ回動させて、退避位置へ移動する。液保持板8の移動によって、切断中のワーク4の下端(ウェーハの下端)は、液保持板8と干渉せず、加工の障害となることもない。
At the start of cutting of the workpiece 4, if the cuts into the workpiece 4 by the
図1の液保持板8は、1枚の板材により構成されているが、液保持板8は、図5のように複数例えば2枚の分割板11により構成し、それらの対向辺を突き合わせて1枚の連接体として構成し、各分割板11を各メインローラ2の近くの支軸12によって回動自在に支持しておき、各ワイヤ3によるワーク4の切り込み形成後に、各分割板11を落とし込み方向に回動させて退避位置へ移動させることもできる。
The
前記の通り、上方のノズル6から加工液7が供給されるが、加工液7の粘度が低く、液保持板8上に加工液7によってワイヤ3が浸漬できる充分な膜が形成できないときには、図6のように、液保持板8に多数の専用ノズル10を等しい間隔で液保持板8の上面に向けて形成しておき、それらの専用ノズル10から液保持板8上に加工液7を供給する。
As described above, although the
本発明のマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法は、シリコンインゴットやシリコンブロックに限らず、その他の材料のワーク4を薄く切断するときにも利用できる。 The wire misalignment prevention method of the multi-wire saw of the present invention is not limited to a silicon ingot or a silicon block, but can be used when thinly cutting a workpiece 4 made of other materials.
1 マルチワイヤソー
2 メインローラ
2a 溝
3 ワイヤ
4 ワーク
5 ベースプレート
6 ノズル
7 加工液
8 液保持板
9 端材ボックス
10 専用ノズル
11 分割板
12 支軸
P ワイヤピッチ
t 厚み
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ワークに対応する多数のワイヤ下方でワイヤ寄りの発生域に液保持板を配置し、多数のワイヤと液保持板との間に液保持用の隙間を形成しておき、多数のワイヤの走行によってワークの切断を開始する際に、液保持板に形成されている専用ノズルから液保持板上に加工液を供給して、液保持板上に加工液を満たし、液保持板の上方のワイヤ全体を加工液に浸漬させて、ワイヤに部分的に付着する加工液の表面張力によるワイヤ寄りを防止する、ことを特徴とするマルチワイヤソーのワイヤ寄り防止方法。 In a multi-wire saw that cuts a workpiece into a large number of thin wafers by contacting a workpiece with a large number of traveling wires while supplying a machining fluid to a large number of wires parallel to each other at a predetermined pitch.
A liquid holding plate is arranged below the many wires corresponding to the workpiece in the generation area near the wire, and a gap for holding the liquid is formed between the many wires and the liquid holding plate. When starting to cut the workpiece , the processing liquid is supplied onto the liquid holding plate from the dedicated nozzle formed on the liquid holding plate, the processing liquid is filled on the liquid holding plate, and the entire wire above the liquid holding plate A method for preventing a wire from being displaced in a multi-wire saw, wherein the wire is prevented from being displaced by surface tension of the working fluid partially adhering to the wire.
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