JPH0683953B2 - ワイヤ式多条切断装置 - Google Patents

ワイヤ式多条切断装置

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JPH0683953B2
JPH0683953B2 JP59221878A JP22187884A JPH0683953B2 JP H0683953 B2 JPH0683953 B2 JP H0683953B2 JP 59221878 A JP59221878 A JP 59221878A JP 22187884 A JP22187884 A JP 22187884A JP H0683953 B2 JPH0683953 B2 JP H0683953B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばシリコン等半導体電子材料のインゴッ
トをワイヤにて切断するワイヤ式多条切断装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来、半導体電子材料等のインゴットをウエハ一条に切
断する手段として、円板状のカッターの他に、ワイヤを
利用するワイヤ式切断機がある。この切断機は3個、も
しくはそれ以上の平行に配列したローラに、ワイヤを多
数回、所定の微小間隔を存して巻き付け、これを被切断
部材に押しつけ、砥粒を含む切削液を注ぎつつ往復移行
せしめ、いわゆるラッピング作用にて切断する手段が採
られている。(例えば特公昭52−12954号)。その概要
を第7図に示す。図においてワイヤ式多条切断装置1に
は3個のローラ2a,2b,2cを備え、各溝ローラ2a,2b,2cに
はワイヤ3を等間隔に巻き付けワイヤ列3aを形成する。
Wは被切断部材を示す。
ワイヤ3は矢符4に示す如く、一方向にゆっくり移行さ
れ、被切断部材Wは適宜に振動装置(図示省略)により
矢符5方向に往復移行されつつ、徐々に上昇して切断さ
れる。
〔解決しようとする問題点〕
この場合、切断に使用されるワイヤ3は切断代を極力少
なくする必要上、細いワイヤが使用され、従ってワイヤ
自体が張力で脱線するおそれがあるため、ワイヤ張力を
大とすることができない等の問題がある。さらに溝ロー
ラ2b,2c間のワイヤ列3aの長さは、少なくとも被切断部
材Wの往復移行する距離より大とする必要がある。この
ワイヤ列3aの長さが大であることは、被切断部材Wに対
し、充分な加圧力が得られず、かつ切断時、特に切断当
初においてワイヤ3は振動し、被切断部材Wに対する切
断ピッチ、すなわち切断により形成されるウエハーの幅
に斑を生じ、かつ切断代がワイヤ幅より大となり、特に
切断面の左右において、いわゆる「だれ」を生ずるおそ
れがある。
また、被切断部材が切断時にワイヤと被切断部材との接
触面積が変化するように形状、例えば半導体電子材料の
シリコンインゴツト(断面円形)のような形状をしてい
る場合は、切断中ワイヤが被切断部材に接触している面
積が変化することによりワイヤの撓む度合が異なつてく
るために切断制度が悪くなる。
本発明はかかる点に鑑み、ワイヤの振動を防止し、かつ
被切断部材Wの切り込みに際し、ワイヤの撓み度合いを
一定に支持し、正確な厚さのウエハーを形成するワイヤ
式多条切断装置を提供することを目的とする。
〔問題点の解決手段〕
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
複数個の溝ローラ間にワイヤを多数回巻回してワイヤ列
を形成し、このワイヤ列により切断時にワイヤと被切断
部材との接触面積が変化する形状の被切断部材を切断し
て所要厚さのウエハーを形成するワイヤ式多条切断装置
であって、被切断部材はワイヤ列を挟んで、被切断部材
と反対側には該ワイヤ列を支持する、対をなすガイドロ
ーラを所定間隔を存して配備され、該ガイドローラは、
被切断部材の切断の進行に伴う移行に伴い、被切断部材
の外周に沿い、かつ所要間隔を存して移行される駆動手
段を備えていることを要旨とするものである。
この際、上記対をなすガイドローラは、被切断部材の形
状寸法に応じ、所定間隔に維持され、被切断部材が所定
寸法切り込まれた後、ワイヤ列から退避される駆動手段
を設けることが好ましい。
〔実施例〕 第1図は本発明にかかるワイヤ式多条切断装置の要部の
正面図である。このワイヤ式多条切断装置10のフレーム
11の一側の供給リール12を、他側には巻取リール13をそ
れぞれ取り付け、中央には被切断部材Wを支持する取付
部材14、並びに被切断部材Wに対向してワイヤ15を張設
するワイヤ張設機構16を備える。
取付部材14は第2図に示す如く被切断部材Wを支持する
取付台20と、この取付台20を昇降する昇降手段21を備
え、取付台20は両側に角柱22を備え、この角柱は内側フ
レーム11aに取り付けられるガイド部25のスライド溝に
嵌合する嵌合部を備えている。
昇降手段21は、昇降桿26と駆動モータ29及び歯車機構3
0、並びにロードセル等の荷重検知器31とを備え、昇降
桿26は上記取付台20に螺合するねじ部27と歯車機構30の
一方の歯車に嵌挿されるスプライン部28とよりなり、下
端は荷重検知器31に取り付けられる。
歯車機構30は対をなす傘歯車により構成され、一方の傘
歯車は駆動モータ29に接続される減速機32の出力軸に取
り付けられ、他方の傘歯車は上記スプライン部28に嵌合
し、かつ支持ベアリング33により回動自在に支持されて
いる。したがって駆動モータ29の回動により歯車機構30
を回して昇降桿26は回動され、取付台20を上昇せしめる
と共に、その反力は荷重検知器31に加えられ、荷重検知
器31は被切断部材Wが後述する如く、ワイヤ15に当接す
ることにより発生する反力を荷重として検知し、その荷
重が所定値となるように駆動モータ29の回動、すなわち
取付台20の上昇速度を規制する。
35は取付台20の上昇位置検知器であり、例えば商品名を
リニアスケール等、その位置に応じた電気信号を発する
検出器が用いられ、被切断部材Wの上昇位置に応じ、上
記荷重検出器31と協同して被切断部材Wに加えられる切
削荷重を規制するようにしたものである。これは切削当
初は切削長は短く、被切断部材Wの中央部において切削
長は最大となり、終端に近づくに従い、切削長は短くな
る。従って上記上昇位置検出器35の出力と荷重検出器31
の出力とから、切断長単位長さ当たりの荷重を一定とす
ることにより能率よく切断を行うことができる。
なお、36は取付台20にワイヤ37を介して取り付けられる
バランスウエイトである。
上記ワイヤ張設機構16は、第3図に示す如く複数個、例
えば4個の溝ローラ40a,40b,40c,40dを上下左右にそれ
ぞれ平行にフレーム11の外枠11bの前面に回動自在に支
持せしめ、そのうちの1個の溝ローラ410aには溝ローラ
駆動モータ42をベルト43を介して連繁せしめる(第1図
参照)。これらの溝ローラ40a,40b,40c,40dには、それ
ぞれ多数の溝41a,41b,41c,41dが所定間隔毎に刻設され
ており、1本のワイヤ15を各溝41a,41b…に順次巻回
し、被切断部材Wに対し、所定間隔の多数平行したワイ
ヤ列45を形成する。
このワイヤ列45に、常に所要張力を付与すべく張設機構
16のワイヤ供給側、及び必要により排出側にもそれぞれ
張力付与手段50a,50bが設けられる。この張力付与手段5
0a,50bはキャプスタン51a,1bとダンサロール52a,52bを
備える。キャプスタン51a,51bには、それぞれ駆動モー
タ53a,53bが連結され、それぞれ主ロール54a,54bと副ロ
ール55a,55bとの間にワイヤ15を数回巻き付け、これよ
り前後のワイヤ張力を確実に区分する。
ダンサロール52a,52bはそれぞれレバー56a,56bの適所に
取り付けられ、レバー56a,56bには荷重57a,57bが調節可
能に設けられ、かつ適所にダンサロール52a,52bの昇降
位置検出器58a,58bが設けられている。
これにより上記ダンサロール52aに加えられる荷重は、
張設機構16に張設されるワイヤ15に対し、切断作業に適
当な高張力を付与すると共に、溝ローラ41aの回転によ
る索引と、キャプスタン51aからの送り出しの送関関係
により、ダンサーロール52aは昇降し、昇降位置検出器5
8aはこれを検知し、常にダンサロール52aを定位置に保
持するよう、キャプスタン51aの駆動モータ53aの回転数
を制御する。他方の張力付与手段50bにおいても同様
に、常にダンサロール52bを定位置に保持するように、
張設機構16からの繰り出し量に応じ、キャプスタン51b
の回転数を制御せしめる。
ただし張力付与手段50bは、むしろワイヤ15が巻取リー
ル13に巻き取られ、次いでワイヤ15を逆方向に走行し、
切断作業を行う場合に、張設機構16の入口側にあって上
述の張力付与手段50aと同様に、張設機構16のワイヤ15
に対し、所要張力を付与するものである。
なお、図面では省略したが、供給リール12とキャプスタ
ン51aとの間、及び巻取リール13とキャプスタン51bとの
間にも適当な張力付与手段が設けられる。これは上述と
同様のダンサロールを利用し、供給リール12の駆動モー
タ12M、巻取リール13の駆動モータ13Mの回転数を制御す
るようにしてもよい。
上記張設機構16には、ワイヤ列45を被切断部材Wに押し
つけるための、対をなすガイドローラ60,61を備える。
このガイドローラ60,61は被切断部材Wに近接して配備
され、被切断部材Wの上昇に伴い、徐々に左右に移行
し、常に被切断部材Wとは等距離を維持すべく駆動手段
62に連繁される。
この駆動手段62はフレーム11に水平に取り付けられる案
内部材63a,63bに摺動可能に嵌合される支持アーム64a,6
4bを備え、この支持アーム64a,64bは先端に上記ガイド
ローラ60,61が取り付けられると共に、共通の駆動モー
タ65により同期して回動される螺子軸66a,66bに、それ
ぞれ螺合されている。上記駆動モータ65は前述の被切断
部材Wの取付台20に対する上昇位置検出器35よりの作動
信号により駆動される。
図中、70はカーボランダム等の砥粒を混合した切削液注
入用パイプ、71,72は蛇腹を示し、この蛇腹71,72は取付
台20の上下と、フレーム外枠11bに形成される窓孔73の
上下端間にそれぞれ取り付けられ、切削液等がフレーム
内部に侵入するのを防止する。また74,75は供給リール1
2、及び巻取リール13に、それぞれ対設され、送り込ま
れるワイヤ15をリールに対し、ボビン状に巻き付けるト
ラバース機構である。ただし供給リール12からのワイヤ
15の繰り出し時にはワイヤ15はトラバース機構74から外
される。
〔作 用〕
本発明の実施例は以上の構成からなり、切断装置10は張
設機構16の溝ローラ40aの回転を基準とし、そのほかの
キャプスタン51a,51bの駆動モータ12M、並びに巻取リー
ル駆動モータ13Mは関連駆動され、ワイヤ15は供給リー
ル12から繰出され、所要張力を付与されて張設機構16に
供給され、次いで巻取リール13に巻き取られる。
被切断部材Wを支持する取付台20は昇降手段21の作動に
より徐々に上昇され、被切断部材Wはワイヤ列45に押し
当てられる。このワイヤ列は対をなすガイドローラ60,6
1により支持されている。したがって溝ローラ40b,40c間
には相当の間隔があり、かつワイヤ15が高速度で移行し
てもワイヤ列は振動することがなく正確にワイヤ相互間
隔が保持されて被切断部材Wに押し当てられる。このガ
イドローラ60,61な切断が進むに従い、すなわち被切断
部材Wが徐々に上昇されるに従い、駆動モータ65の作動
により被切断部材Wの外周に沿い、かつ僅少の間隔を存
して左右方向に移動される。このガイドローラ60,61と
被切断部材Wとの相対関係を第4図に示す。ただし、図
は説明を簡単にするため被切断部材Wを固定し、ガイド
ローラ60,61を下降せしめた状態として示す。すなわち
切断当初においては、ガイドローラ60,61は実線で示す
位置にあってワイヤ列45を維持し、被切断部材Wを上昇
し、切断が進むに従い、60a,61b:60b,61b:60c,61cと、
両ガイドローラ間隔は順次拡開され、被切断部材Wの中
心を過ぎた後は、再び間隔は縮小されて60d,61dの位置
に至る。図中Dは被切断部材Wに取り付けられたダミー
である。
なお、上記第4図はガイドローラ60,61を被切断部材W
に対し、同心円状に移動させる例を示したが、被切断部
材Wの外周とガイドローラ60,61間の長さ予め定められ
た軌跡上を移動させるようにしてもよい。
このようにガイドローラを切断の進行と共に移動させる
ことにより、ガイドローラと被切断部材との距離は切断
が進行しても一定に保つことができ、ワイヤの撓み量の
変動を小さくすることが出来るので、精度よく切断する
ことができる。
〔実施例2〕 第5図及び第6図は本発明の実施例を示す。
被切断部材に対する切断に際し、最も重要なことは、最
初の切り目を正しくつけることであり、その後はワイヤ
は切り込みに支持され、振動が防止される。
本実施例は上記切り目をつけるとき、ガイドローラによ
りワイヤ列を支持して振動を防止し、所要深さに切り込
まれた後はガイドローラを退避するようにしたものであ
る。
すなわち本実施例の多条切断装置80は、左右対をなし、
先端にそれぞれガイドローラ81a,81bと取り付けた回動
アーム82a,82bと、それぞれの回動アーム基端に取り付
けられる駆動軸83a,83bを回動するロータリアクチュエ
ータ等の駆動手段84a,84bを備える。85a,85bはガイドロ
ーラ81a,81bを定位置に停止させるためのストッパ、86
a,86bはそれぞれ回動アーム82a,82bに取り付けられる間
隔保持板、87a,87bは駆動軸83a,83bを支持するベアリン
グであり、ガイドローラ81a,81bはワイヤ張設機構90に
巻回されるワイヤ列91の全幅を押圧する長さを有し、回
動アーム82a,82bの前後の板間に支持されている。
〔作 用〕
被切断部材Wの切断に際しては、回動アーム82a,82bは
ストッパ85a,85bに当接し、ガイドローラ81a,81bは張設
機構90の下部ワイヤ列91aに所要間隔を存して当接され
る。この間隔は被切断部材Wの外形に応じ、適宜選択さ
れ、被切断部材Wの押し上げに対し、下部ワイヤ列91a
を支持する。
所要深さの切り込み(例えば第4図において60a−61aに
示す線)が行われ、被切断部材Wが第5図鎖線に示す位
置に上昇したとき、ガイドローラはそれぞれ駆動軸83a,
83bを中心として外方に回動され、鎖線にて示す位置に
退避される。
〔効 果〕
本発明によれば、ワイヤ列は対をなすガイドローラによ
り被切断部材に押圧され、しかもガイドローラは、被切
断部材が切断の進行に伴つて移行(上昇)するにつれて
被切断部材の外周に沿い、かつ所要間隔を存して移行さ
れるから、その間隔は常に一定であり、かつワイヤの撓
み量の変動を小さくすることができる。またワイヤの張
力を比較的小とすることができ、該張力によるワイヤの
切断を防止することができる。また撓み量を一定とする
ことにより、ワイヤ列のワイヤ相互の間隔は常に正確に
保持され、かつワイヤが振動しないから、形成されるウ
エハーの厚さは均一で精度良く切断することが出来、切
断代が少なくてすみ、かつ切断両面端に、いわゆる「だ
れ」を生ずるおそれがない等の効果を有する。
なお上記実施例では切断時、被切断物を徐々に上昇せし
めたが、ワイヤーを降下させるようにしても、あるいは
ワイヤーを降下させ、被切断物を上昇させるのを同時に
行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は実施例1に関し、第1図は全体正
面図、第2図は第1図におけるX−X線に沿う縦断面
図、第3図はワイヤ張設機構の斜視図、第4図はガイド
ローラの作動要領説明図、第5図及び第6図は実施例2
に関し、第5図は要部の正面図、第6図はその右側面
図、第7図は従来のワイヤ張設機構の斜視図である。 10,80はワイヤ式多条切断装置、15はワイヤ、21は被切
断部材昇降手段、40a,40b,40c,40dは溝ローラ、45,91は
ワイヤ列、60,61,81a,81bはガイドローラ、62,84a,84b
は駆動手段である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の溝ローラ間にワイヤを多数回巻回
    してワイヤ列を形成し、このワイヤ列により切断時にワ
    イヤと被切断部材との接触面積が変化する形状の被切断
    部材を切断して所要厚さのウエハーを形成するワイヤ式
    多条切断装置であって、被切断部材はワイヤ列を挟ん
    で、被切断部材と反対側には該ワイヤ列を支持する、対
    をなすガイドローラを所定間隔を存して配備され、該ガ
    イドローラは、被切断部材の切断の進行に伴う移行に伴
    い、被切断部材の外周に沿い、かつ所要間隔を存して移
    行される駆動手段を備えていることを特徴とするワイヤ
    式多条切断装置。
  2. 【請求項2】対をなすガイドローラは、被切断部材の形
    状寸法に応じ、所定間隔に維持され、被切断部材が所定
    寸法切り込まれた後、ワイヤ列から退避される駆動手段
    を備えている特許請求の範囲第1項記載のワイヤ式多条
    切断装置。
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