JPH01193165A - ワイヤソーマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばシリコン鋳塊からウェハを切り出す
のに使用されるワイヤソーマシンに関する。

〔従来の技術〕

シリコン、水晶、フェライト結晶あるいはガラス等の脆
性材料の精密スライス加工や溝付加工には、ワイヤと遊
離砥粒により切削を行うワイヤソーマシンが用いられる
。この装置は、ワイヤが送出手段から巻取手段に向かう
間に形成された切削ヘッド、ワイヤに往復行を与える往
復行付与手段、および押上手段を有する加工テーブルを
基本的な構成要素とする。

第１図は上記ワイヤソーマシンの切削ヘッドの概略を示
す斜視図である。シリコン等の被加工物１はセラミック
ス板、ガラス板あるいは黒鉛板等からなる緩衝用支持台
２に接着され、支持台２は第２図に示す固定台７に固定
され、固定台７は押上手段８０ををする加工テーブル８
に設置されている。

一方、硬鋼線、ピアノ線等のワイヤ３は、その送出手段
と巻取手段との間で、三角形の各頂点に設置された３本
の溝付ローラ４．４’　、４’間を掛渡すように幾重に
巻回されて切削ヘッド３０を形成している。３本の溝付
ローラ４．４’　、４’の内、少なくとも１本（図示例
では最上位置にあるローラ４）は、強制的に回転させら
れる駆動ローうである。１本を駆動ローラとした場合、
他の２本のローラ４’、４’はアイドルローラとしてワ
イヤ３を介して駆動ローラ４に随９て回転する。

駆動ローラ４は一定回転運動に左右交互の回転運動が重
なった運動をする。そのためにワイヤ３は往復行をしな
がらも順次送られ巻取られてゆくのである。

スライス加工または溝付加工の際は、加工テーブル８を
矢印入方向に上昇させて加工テーブル８上の被加工物ｌ
に対してワイヤ３を摺動させる。

その際、被加工物ｌとワイヤ３との摺接部には砥液ノズ
ル５から砥粒と溶媒の混合液たる砥液６が供給される。

この遊離砥粒によるラッピング作用と前記ワイヤ３の摺
動とにより、被加工物ｌはスライス加工または溝付加工
されるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、上記ワイヤソーマシンは、多数列のワイヤで
同時に加工を行うために、３本のローラ４．４’　、４
’にワイヤ３が多数条を形成するよう幾重に巻回されて
いる。ところが、ワイヤ３の張力は、切削ヘッド３０の
入側Ｘと出側Ｙで一定となるように制御されているに過
ぎない、ワイヤ１周１周に作用する張力は一定ではなく
、ローラ長手方向の中央部に位置する程弱まる傾向があ
る。

その結果、溝付加工においては、第６図に示すように、
被加工物１の切削された溝深さがローラ４４１　、４１
の長手方向中央部分に相当する個所程浅くなる。また、
スライス加工においては、例えば１００鶴角シリコン塊
の場合、第７図に示すように、スライス後のウェハの反
りがローラ長手方向中央部分に相対する個所はど大きく
悪化する傾向がある。

これらに対処するため、従来、溝付加工においては、一
番深く切り込まれる塊の両端部が所定の深さに達すると
、被加工物の押上げを停止して切込みの浅い塊中央部が
両端部の溝深さに達するまで待たねばならず、作業を遅
延させる結果にな９ていた。スライス加工においては、
ある程度の反りはやむを得ないものとして諦められてい
た。

本発明は、以上の如き事情にｔＩｉ々、ローラ長手方向
中央部におけるワイヤの緩みを小さ（して切削加工精度
を飛躍的に向上させることのできるワイヤソーマシンを
提供するものである。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記問題点の発生原因について検討を重
ねた。その結果、従来のワイヤソーマシンにおける溝付
ローラの溝径に問題点の原因があることが判明した。即
ち、第８図（ａｌおよびそのＡ部拡大図山）に示すよう
に、ローラ４の溝底の直径がローラ長手方向の溝全幅り
にわたって一定である点である。

前述したが、一般のワイヤソーマシンにおいては、ワイ
ヤ３の切削ヘッド３０人側Ｘと出側Ｙにおいて張力を一
定にするよう制御されている。ところが、ローラ溝ｌＯ
のワイヤ３との接触部分１個所に着目すれば、特に駆動
ローラ４の場合、ワイヤ入側から接触部分の中央位置に
対してかかる摩擦の影響のため次のローラ４′に向かう
ワイヤ出側の張力が入側のそれよりも低くなる。この影
響がワイヤ３が巻回を重ねる毎に順次増大してゆき、ロ
ーラ長手方向中央部に向かうに従ってワイヤ張力は低下
することになる。更に駆動ローラ４の反対側端部（ワイ
ヤ出側Ｙ）に向かうにつれ、予定されたワイヤ制御のた
めに張力は徐々に上昇してゆ（、従って、切削ヘッド３
０のワイヤ張力は、ローラ長手方向について両端部で高
く中央部で低いことがわかる。この点を改善するために
は、駆動ローラ４にかかるワイヤ３の摩擦力の方向を変
えてやれば良い。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、駆動ロ
ーラ４の溝底の深さおよび／またはワイヤ巻付径を変え
ることにより、ワイヤとローラ回転速度との相対関係を
変化させて摩擦力の作用する向きを変え、切削ヘッドに
おけるワイヤ張力のバラツキ、変動を小さくして、切削
精度を飛躍的に向上させることのできるワイヤソーマシ
ンを提供するものである。

すなわち、本発明は、切削用ワイヤ３が送出手段（図示
せず）から巻取手段（図示せず）に向かう間に形成する
切削ヘッド３０が、三角形の各頂点に設定された溝付ロ
ーラ４．４’　、４’と、これらローラ間を掛渡すよう
に幾重に巻回されたワイヤ３とからなり、ワイヤ３が被
加工物ｌと摺接し、かつその摺接部に遊離砥粒が供給さ
れつつスライス加工が行われるワイヤソーマシンにおい
て、切削ヘッド３０を構成する溝付ローラ４．４’。

４′のうちの駆動ローラ４の少なくとも１本がワイヤ溝
の深さおよび／またはワイヤ巻付径が全数同一とならな
いように構成されていることを特徴とするワイヤソーマ
シンを要旨とする。

〔作　　用〕

本発明によれば、切削ヘッド３０を構成する溝付ローラ
の内の駆動ローラ４の少なくとも１本が、ワイヤ溝深さ
またはワイヤ巻付径もしくはその双方が全数一定でない
ので、ワイヤ３とローラ回転速度との相対関係を変化さ
せて摩擦力の作用する向きを変えてやることができる。

即ち、単一溝径、単一ワイヤ巻付径によって生じるワイ
ヤ３の緩みを異なる溝径、異なるワイヤ巻付径で調整し
てワイヤ３に緊張を与えるようにする。それにより、切
削へラド３０におけるワイヤ張力のバラツキ、変動を小
さくして、所定深さに至までの溝付加工時間を短縮した
り、スライス加工時のウェハの反りを改善する等、切削
精度を飛躍的に向上させることができる。

〔実施例〕

以下に本発明のワイヤソーマシンを実施例に基づき詳述
する。

本発明のワイヤソーマシンは、基本的な構成においては
一般的なワイヤソーマシンと同じである。

即ち、第１図に示すように、切削用ワイヤ３が送出手段
（図示せず）から巻取手段（図示せず）に向かう間に形
成する切削へラド３０が三角形の各頂点に設置された溝
付ローラ４．４’　、４’と、これらローラ間を掛渡す
ように幾重に巻回されたワイヤ３とからなる０本実施例
では溝付ローラ４４１　、４１のうち、４が駆動ローラ
、４′、４′がアイドルローラとされているが、２本ま
たは３本を駆動ローラとすることが可能である。

第３図（ａ）は、上記駆動ローラ４の部分拡大図である
０図にみるように、ローラ４０は一定のとッチＰで形状
を他溝と異にする深溝７が設けられている。これにより
、深溝７の部分におけるワイヤ３の巻き径が他の部分に
比べて小さくなる。

第３図（ａ）の駆動ローラ４を用いたワイヤソーマシン
でスライス加工を行ったときのスライス製品の反りを、
従来のマシンを用いたときの反りと比較した０本発明例
、従来例とともに被加工物は１００ｆｉ角のシリコンイ
ンゴット、砥粒はＧＣ＠８００の炭化珪素粉末を使用し
た。溝付ローラについてはいずれも溝数が１８０で、従
来例では全ローラが単一溝形状で単一溝間隔のもの、本
発明例ではアイドルローラ４’、４’が比較例と同一、
駆動ローラ４が溝８本につき１本の割合で深溝を有し、
ローラ中央部と端部とのワイヤ巻付径の差約１ｆｉのも
のを使用した。

その結果、従来例で得られたウェハが第７図に示す如く
大きな反りを発生させるのに対し、本発明例で得られた
ウェハは、第４図に示す通り、ローラ長手方向に見て中
央部８０〜１００枚目で特に大きくはなく、全てにわた
りほぼ一定であった。

第３図（ｃ＋は、駆動ローラ４の他の例を示す側面図で
ある０図にみるように、ローラ４２は全体形状が長手方
向の中央部で次第に細くなるように形成されている。溝
はその綾を結ぶ線を直線状にして、同−深さを保ちつつ
連続的に変化している。

それにより、ローラ中央部である程度の長さにわたる張
力上昇を実現させる。

第３図（Ｃ１の駆動ローラを用いたワイヤソーマシンで
スライス加工を行なったときのスライス製品の反りの測
定結果を第５図に示す、加工条件は、駆動ローラの形状
が異なる外は前記本発明例と同じである。駆動ローラは
ローラ中央部と端部との間でワイヤ巻付は径の差を２ｆ
ｉとするよう構成した。

結果は、第５図に示す如く、前記本発明例はど均一では
ないが、はぼ均一な反り分布が得られている。

本発明のワイヤソーマシンで使用する駆動ローラの溝形
状は上記実施例に限られるものではない。

例えば、第３開山）の部分拡大図に示すローラ４１の如
く、深溝７を区間ｆにわたり複数個連設しても良い、こ
の場合、深溝区間シは一定のピッチ毎に設けられても良
いし、ローラ長手方向中央部に配置されても構わない、
また、第３図＋ｄｌの側面図に示すローラ４３の如く全
体形状が中央部に向かって曲線状に次第に細くなるよう
構成されていても良い、また、第３図（Ｊｌ）、　（ｂ
ｌのローラの深溝７の替わりに、その部分対して溝深さ
は一定のままローラの径を細くするよう構成しても構わ
ない。

なお、使用するローラが長いために溝数が多い場合には
、第３図＋ａｌのように、深溝を一定のピッチ毎に設け
てきめ細かくワイヤに緊張を付与する構成が好ましい、
第３図（Ｃ１の如くローラ径を中央部で細くする構成は
、比較的溝数の少ないローラに適している。

以上の実施例では、駆動ローラが１本であった関係から
、溝深さ、ワイヤ巻付径を一定にしない駆動ローラが１
本のみであった。しかしながら、駆動ローラが２本ある
いは全ローラを占めている場合は２本以上とすることが
可能であり、更に駆動ローラとともにアイドルローラに
対してワイヤ溝深さを変えたり、ワイヤ巻付径を変える
構成がなされても構わない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明のワイヤソーマシンにおいて
は、切削ヘッド構成する駆動ローラの少なくとも１本を
、ワイヤ溝深さおよび／またはワイヤ巻付径が一定でな
いようにするという極めて簡単な手段で、切削ヘッドに
おけるワイヤ張力のバラツキ、変動を著しく小さくし、
切削精度を飛躍的に向上させるという極めて大きな効果
を挙げるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的なワイヤソーマシンにおける切削ヘッド
部分を示す斜視図、第２図は一般的なスライス加工法を
示す模式図、第３図＋８）〜偽）は本発明のワイヤソー
マシンを構成する溝付ローラの様々な態様を示す部分拡
大図および側面図、第４図および第５図は本発明のそれ
ぞれ別の実施例を用いたスライス加工品の反りの具合を
示すグラフ、第６図は従来のワイヤソーマシンを用いた
溝付加工時の被加工物の状態を模式的に示す側面図、第
７図は従来のワイヤソーマシンを用いたスライス加工時
のウェハの反りの具合を示すグラフ、第８図（ａ）、　
（ｂｌは従来の駆動ローラを示す側面図およびＡ部拡大
図である。 図中、ｌ：被加工物、３：ワイヤ、４．４０゜４１．４
２．４３＝駆動ローラ、４′　：アイドルローラ、７：
深溝。 第８図 第　　３　図 第　　１　　図 第　　２　面 第　６　図 第７図 ウェーハｎ枚目 第　　４　図 第　　５　図 ウェーハｎオ良日 手続補正書動式） 昭和６３年　４月２８日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第０１８３４８号 ２、発明の名称 ワイヤソーマシン ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　兵庫県尼崎市東浜町１番地 名称　　大阪チタニウム製造株式会社。 代表者　　小　島　　浩 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の「４、図面の簡単な説明」の欄。 ７、補正の内容 明細書の第１２頁末行目「第３図（ａ）〜（ｂ）」を「
第３図（ａゆ）および（ｅ）　（ｄ）　Ｊに補正いたし
ます。 以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）切削用ワイヤが送出手段から巻取手段に向かう間
   に形成する切削ヘッドが、三角形の各頂点に設置された
   溝付ローラと、これらローラ間を掛渡すように幾重に巻
   回されたワイヤとからなり、ワイヤが被加工物と摺接し
   、かつその摺接部に遊離砥粒が供給されつつスライス加
   工が行われるワイヤソーマシンにおいて、切削ヘッドを
   構成する溝付ローラのうちの駆動ローラの少なくとも１
   つが、ワイヤ溝深さおよび／またはワイヤ巻付径が全数
   同一とならないように構成されていることを特徴とする
   ワイヤソーマシン。