JPH0429512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、半導体材料、磁性材料、セラミツ
クス等のいわゆる脆性材料（以下被切断部材とい
う）をワイヤによりウエハ状に切断（切込みを含
む）する方法に関する。 従来技術とその問題点 半導体材料等の被切断部材をワイヤによりウエ
ハ状に切断する方法は、基本的にはワイヤに被切
断部材を押し付けて走行させつつ切断する方法で
あり、既知も技術である。最近では同一素材を同
一寸法に多数個切断できるマルチワイヤソー切断
装置が多用されている。通常、ワイヤソーの切断
方式は、ワイヤを複数のガイドローラ相互間にわ
つたつて任意設定間隔で平行に張設し、このワイ
ヤ部分に被切断部材を押し当てながらワイヤを走
行させるとともにこの部分に砥粒を供給すること
により、いわゆるラツピング作用を行なわせて切
断するものである。このような方式のワイヤソー
としては、例えば特公昭52−12954号広報、特開
昭52−98291号広報、特開昭55−70545号広報、特
開昭56−198号広報に開示されている。 しかるに、従来のワイヤソーは切断用ワイヤを
被切断部材に対して往復運動させ、かつワイヤの
繰出し巻取を一方向とする切断方法を採用してい
るため、被切断部材に対しワイヤの走行速度（摺
動速度を含む）が右行から左行、あるいは左行か
ら右行する際に、瞬間的ではあるがいつたん停止
するため、これが原因して被切断面にソーマーク
が生じたり、なめらかに仕上がらないという欠点
があつた。さらに、この切断方法ではワイヤの走
行速度を大きくできないため、高速送りが困難で
切断能率を高めることができないし、終了時リー
ル（あるいはボビン）を取替えなければならなか
つた。 また、エンドレスワイヤによる一方向送りで
は、ワイヤの摩耗による線径の変化のため小径の
被切断物に限られ、大径（例えばφ8″のインゴツ
ト）ものや、石英ガラスや石材等の大物には対応
できない欠点があつた。 発明の目的 この発明は従来の前記欠点に鑑みなされもので
あり、ワイヤの高速送りが可能でかつ切断面を良
好に仕上げることができ、さらにワイヤの摩耗量
も少ないワイヤ式切断方法を提案することを目的
とするものである。 発明の構成 この発明は、切断用ワイヤを一方向に高速走行
させて切断する方式のマルチワイヤソーによる切
断方法に係り、ワイヤの張力と速度を適確に制御
するこによつて400m／min以上の高速度での切
断を可能となしたもので、その要旨は、被切断物
の切断部におけるワイヤの入側および出側に溝ロ
ーラに張設されたワイヤに一定の高張力を付与す
るための張力発生装置とキヤプスタンを設け、該
張力発生装置とキヤプスタンの回転数制御装置に
より切断部におけるワイヤの張力を設定保持する
ようにし、さらに繰出部および巻取部にワイヤに
一定の弱い張力を付与するための張力発生装置を
設け、該張力発生装置の回転数制御装置によりワ
イヤ繰出部および巻取部におけるワイヤの張力を
設定保持するようにし、ワイヤ繰出側および巻取
側に設けたトラバースロールおよびトラバースピ
ツチ制御装置によりワイヤを定ピツチにトラバー
スするごとくなし、ワイヤの繰出し、巻取部のワ
イヤ張力を切断部より小さく制御して、切断開始
から終了まで切断用ワイヤを400m／min以上の
高速度で走行させて切断する方法であり、また、
大物の被切断物を切断する場合は、切断途中でワ
イヤ送り方向と逆方向に切換えて、前記と同様高
速度で一方向に走行させて切断する方法である。 ここで、張力発生装置、キヤプスタンを採用
し、ワイヤの繰出しおよび巻取部のワイヤ張力を
切断部より小さく制御して切断する方法をこうじ
た理由を以下に説明する。 一方向式マルチワイヤソーの場合は、ワイヤの
長さが総延長200〜300Km有するため、ワイヤリー
ルへの巻付け回数が極めて多く、リールの圧壊を
防止するためには繰出し、巻取部のワイヤ張力を
切断加工部より小さくする必要がある。すなわ
ち、部位別に張力差をつけて走行させねばならな
い。さらに、リールのワイヤ巻径が切断開始から
終了までに大きく変化するので、張力を保ちつ
つ、繰出しリールは徐々に速く、巻取リールは
徐々に遅く回転させねばならない。 また、400m／min以上の高速度で走行させて
切断する方式では、繰出し、巻取リールのトラバ
ース速度が速く、ワイヤが端に寄つた時と中央部
にある時でワイヤ速度が細かく変動するため、こ
れによる張力の脈動が切断加工部に伝わらないよ
うにする必要がある。さらに、繰出し、巻取リー
ルの回転数制御の過程でのリール間のワイヤ長さ
の変動が不可避であり、張力を一定に保つた状態
でこれを吸収する必要がある。 この発明では上記超ロングワイヤと高速走行に
起因する問題を、張力発生装置とキヤプスタンを
採用することによつて解決したのである。すなわ
ち、超ロングワイヤに起因するリールの圧壊防止
と、高速走行に起因するワイヤ速度の細かい変動
防止をはかるため、切断部と各リール間にキヤプ
スタンを配し、繰出しおよび巻取部と切断部の張
力を遮断したのである。また、超ロングワイヤに
起因するリールのワイヤ巻径の変化と、高速走行
に起因するリール間のワイヤ長さの変動に対応す
るため、キヤプスタンの前後に張力発生装置を配
し、切断開始から終了まで張力を一定に保ちつ
つ、繰出しリールおよび巻取リールの回転速度を
制御するとともに、張力を一定に保つた状態でリ
ール間のワイヤ長さの変動を吸収可能にしたので
ある。 また、この発明において、ワイヤ巻取側および
繰出側にトラバースロールおよびトラバースピツ
チ制御装置を設けたのは、ワイヤを整列よく巻き
取りかつ繰出するためである。 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図はこの発明方法を実施するための装置構
成を示すもので、１は被切断部材、２は切断用ワ
イヤ、３はワイヤ繰出リール、４はワイヤ巻取リ
ール、５は周面に多数の溝が付設されている３個
の溝ローラで、そのうち少なくとも１個はモータ
M₁により駆動されるように構成されている。６
はワイヤ送り速度制御装置である。７−１，７−
２は溝ローラに張設されたワイヤ２に一定の張力
を付与するための張力発生装置で、ダンサーロー
ルのような自重式による張力付与方式、またはパ
ネ付きロールによる張力付与方式を採用するもの
で、張力を維持するためワイヤの入側および出側
の各張力発生装置にはそれぞれモータM₂，M₂に
て駆動されるキヤプスタン８−１，８−２が付設
されている。９−１，９−２は回転数制御装置で
ある。 ところで、切断用ワイヤ２には被切断部材１の
切断中に砥粒が付着するため、巻取部においては
張力が強すぎるとワイヤがからまつて断線し易く
なるという問題がある。このため、ワイヤ巻取部
には前記と同様ダンサーロールまたはバネ付きロ
ールによる張力発生装置１０−２を設け、該装置
により切断用ワイヤに一定の弱い張力をかけて巻
取リール４に巻取るようにしている。つまり、張
力発生装置１０−２により付与する張力が設定し
た基準位置にバランスするように、回転数制御装
置１１−２により巻取リール駆動モータM₃の回
転数を制御する仕組みとなつている。またワイヤ
巻取側には、ワイヤを巻取リール４に整列よく巻
取るためトラバースロール１２−２を設け、トラ
バースピツチ制御装置１３−２によりリール駆動
モータM₃の回転数に比例して定ピツチにトラバ
ースするようになつている。あるいは、一定回転
数でトラバースさせ巻径が増大するにつれて粗い
ピツチで巻取るようにしてもよい。 また、ワイヤ繰出側には、繰出リール３から一
定張力でワイヤ２を繰出すための張力発生装置１
０−１および回転数制御装置１１−１が設けら
れ、上記と同様にダンサーロールまたはバネ付き
ロールで繰出リール駆動モータM₃の回転数を制
御する仕組みとなつている。この場合、トラバー
スロール１２−１を使用する時は、ワイヤ２のト
ラバースロール１２−１への入射角を検出してト
ラバースロールの回転数とロール移動方向を制御
してやればよい。１３−１はトラバースピツチ制
御装置である。 被切断部材１は多条ワイヤ列２−１の下方に設
置されている昇降装置（図示せず）により精度よ
く押上げられるように支持されている。また被切
断部材１と多条ワイヤ列２−１とが接触する個所
には、図示していないが砥粒の含まれたいわゆる
加工液が供給されるようになつている。 発明の作用 上記構成のワイヤ式切断装置の場合、繰出リー
ル３から一定張力で繰出た切断用ワイヤ２は、入
側のキヤプスタン８−１、張力発生装置７−１を
経て３個の溝ローラ５に巻回したのち、出側の張
力発生装置７−２およびキヤプスタン８−２を経
て一定の弱い張力で巻取リール４に巻取られる。
この際、ワイヤ繰出し部におけるワイヤの張力
は、回転数制御装置１１−１により張力発生装置
１０−１で繰出リール駆動モータM₃の回転速度
を制御することにより設定値に保持する。また、
３個の溝ローラ５に張設されているワイヤ群に付
与する張力は、溝ローラの入側および出側に設置
されている張力発生装置７−１，７−２およびキ
ヤプスタン８−１，８−２を介して、入側および
出側の回転数制御装置９−１，９−２により設定
値に保持されている。 一方、被切断部材１は昇降装置（図示せず）に
より押上げられて、３個の溝ローラ５にかけられ
ているワイヤ群２−１の下面に押当てられている
ので、この被切断部材１は一方向に移動するワイ
ヤ群２−１により同時多数切断が行なわれる。こ
の際、切断用ワイヤ２は切断の開始から終了まで
高速で一方向送りされる。ワイヤの送り速度はワ
イヤ送り速度制御装置６により溝ローラ５の駆動
モータM₁を制御して設定される。 被切断部材１の切断終了後、再び新たな被切断
部材を切断する場合は、第２図イにその切断サイ
クルを示すごとく、切断用ワイヤ２の送り方向を
逆の一方向に切替えて高速送りすればよい。この
場合は巻取リール４が繰出リールとなり、繰出リ
ール３が巻取リールとなる。また、切断終了後、
巻取リール４と繰出リール３を取替えて一方向で
高速送りすることもできる。 また、大物あるいは切断しにくい材質の被切断
部材の場合で、ワイヤ長さが不足するときは、第
２図ロにその切断サイクルを示す如く、切断途中
でワイヤ送り方向を逆にすることで対処すること
ができる。すなわち、大物の被切断部材の場合
は、切断用ワイヤの長さが非常に長くなりかつ重
量も増すため、例えば被切断部材の途中まではワ
イヤの送り方向を右行の一方向で切込み、残りは
ワイヤの送り方向を左行の一方向に切替えて切断
する。 発明の効果 以上説明したごとく、この発明方法によれば、
以下に記載する効果を奏する。 すなわち、被切断物の切断部とワイヤの繰出し
リールおよび巻取リール間にキヤプスタンを配
し、各キヤプスタンの前後に張力発生装置を設け
たことにより、ワイヤの繰出しおよび巻取部のワ
イヤ張力を切断加工部よりも小さく設定して、ワ
イヤを高速走行させることができるので、ワイヤ
リールへの巻付け回数が極めて多い超ロングワイ
ヤであつても、リールの圧壊を防止することがで
きる。さらに、繰出し、巻取リールのトラバース
速度が速く、ワイヤの端に寄つた時と中央部にあ
る時でワイヤ速度が細かく変動しても、張力の脈
動が切断部に伝わらない。また、リールのワイヤ
巻径が切断開始から終了までに大きく変化して
も、一定の張力を保ちつつ繰出しリールは徐々に
速く、巻取リールは徐々に遅く回転させることが
できる。さらに、ワイヤの繰出し、巻取リールの
回転数制御の過程でのリール間のワイヤ長さの変
動を、張力を一定に保つた状態で吸収することが
できる。 したがつて、一方向式マルチワイヤソーにおい
て、切断開始から終了まで400m／min以上の高
速度でワイヤを走行させて切断することが可能と
なり、切断精度を十分に確保することができると
ともに、切断能率を大幅に向上させることができ
る。さらに、従来のワイヤソーでは切断できず、
いわゆるプレードソーでしか切断することができ
なかつた〓8″クラス以上の大径の被切断部材に対
しても有効である。なお、より大径の被切断部材
の場合は、ワイヤ送り方向を逆にするため、ワイ
ヤを停止させた部分にソーマークが発生する可能
性がある。しかし、仮に発生してもそのソーマー
クは僅かな筋にとどまるため特に問題とはならな
い。 実施例 第１表は、シリコンインゴツトの切断例を示し
たものである。本実施例では〓5″と〓8″のインゴツ
トを供試材として用いたが、〓5″や〓8″のような大
径のものは、従来はワイヤソーによらずに、ウエ
ハを１枚毎切断するIDソー（内周刃による切断
装置）によるのが一般的である。しかし、IDソ
ーの場合、ウエハを１枚切断するのに、〓5″のイン
ゴツトの場合３分、〓8″の場合は約７分要する。こ
れに対し、この発明方法では第１表から明らかな
ごとく、〓5″のインゴツトの場合は同じ枚数（260
枚）切断するのに３時間（IDソーは13時間）、〓
8″のインゴツトの場合は５時間（IDソーは約36
時間）で済み、IDソーに比べはるかに高能率で
ある。また、歩留りについも、IDソーの場合、〓
5″のインゴツトは切代0.35mm、〓8″のインゴツトは
切代約0.4mmであるのに対し、この発明方法によ
れば、〓5″，〓8″のインゴツトはいずれも切代0.22mm
であり、歩留りも高い。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す系統図、第２図は同上の切断サイクル
を示す説明図である。 １……被切断部材、２……ワイヤ、３……繰出
リール、４……巻取リール、５……溝ローラ、６
……ワイヤ送り速度制御装置、７−１，７−２，
１０−１，１０−２……張力発生装置、８−１，
８−２……キヤプスタン、９−１，９−２，１１
−１，１１−２……回転数制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 切断用ワイヤを複数の溝ローラ相互間にわた
   つて任意設定間隔で平行に張設し、このワイヤ部
   分に被切断部材を垂直方向に押当てながらワイヤ
   を一方向に走行させつつ砥粒を含む加工液を供給
   して切断加工する方法において、切断部における
   ワイヤの入側および出側に溝ローラに張設された
   ワイヤに一定の高張力を付与するための張力発生
   装置とキヤプスタンを設け、該張力発生装置とキ
   ヤプスタンの回転数制御装置により切断部におけ
   るワイヤの張力を設定保持するようにし、さらに
   ワイヤ繰出部および巻取部にワイヤに一定の弱い
   張力を付与するための張力発生装置を設け、該張
   力発生装置の回転数制御装置によりワイヤ繰出部
   および巻取部におけるワイヤの張力を設定保持す
   るようにし、ワイヤ繰出側および巻取側に設けた
   トラバースロールおよびトラバースピツチ制御装
   置によりワイヤを定ピツチにトラバースするごと
   くなし、ワイヤの繰出し、巻取部のワイヤ張力を
   切断部より小さく制御して、切断開始から終了ま
   で切断用ワイヤを400m／min以上の高速度で走
   行させて切断することを特徴とするワイヤ式切断
   加工方法。 ２ 切断用ワイヤを複数の溝ローラ相互間にわた
   つて任意設定間隔で平行に張設し、このワイヤ部
   分に被切断部材を垂直方向に押当てながらワイヤ
   を一方向に走行させつつ砥粒を含む加工液を供給
   して切断加工する方法において、切断部における
   ワイヤの入側および出側に溝ローラに張設された
   ワイヤに一定の張力を付与するための張力発生装
   置とキヤプスタンを設け、該張力発生装置とキヤ
   プスタンの回転数制御装置により切断部における
   ワイヤの張力を設定保持するようにし、さらにワ
   イヤ繰出部および巻取部にワイヤに一定の弱い張
   力を付与するための張力発生装置を設け、該張力
   発生装置の回転数制御装置によりワイヤ繰出部お
   よび巻取部におけるワイヤの張力を設定保持する
   ようにし、ワイヤ繰出側および巻取側に設けたト
   ラバースロールおよびトラバースピツチ制御装置
   によりワイヤを定ピツチにトラバースするように
   し、ワイヤの繰出し、巻取部のワイヤ張力を切断
   部より小さく制御して、切断用ワイヤを400m／
   min以上の高速度で走行させつつ切断するととも
   に、切断途中でワイヤ送り方向を逆方向に切換
   え、前記と同様ワイヤの繰出し、巻取部のワイヤ
   張力を切断部より小さく制御して、同一の高速度
   で走行させつつ切断することを特徴とするワイヤ
   式切断加工方法。