JPH09168971A - ワイヤソーのスラリー管理システム及びスラリー管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤソーのスラリー管理システムにおい
て、ワイヤソーより排出されたスラリー中の砥粒及び分
散液を再使用できるようにする。 【解決手段】 各ワイヤソーＷ１〜Ｗ４より排出された
廃スラリーは、デカンタ６及びフィルタ７へと順に搬送
される。デカンタ６では廃スラリーから砥粒が分離回収
され、フィルタ７では切り粉等を分離して分散液が回収
される。回収された砥粒及び分散液は調合槽２に搬送さ
れて再分散され、スラリーが調合生成される。このと
き、スラリー中の砥粒含有率が比重計Ｓ１及び粘度計Ｓ
２により検出され、この検出結果に基づいて、砥粒と分
散液との混合重量比が１：０．９１から１：０．６の範
囲内となるように、新しい砥粒及び分散液の供給量が調
整される。調合生成されたスラリーは各ワイヤソーＷ１
〜Ｗ４へ連続的に供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤソーのス
ラリー管理システム及びスラリー管理方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばセラミック、ＩＣチップの
基板、太陽電池のシリコン、合成石英等の高脆材料から
ウェハを作る場合には、インナソーと呼ばれる加工装置
が採用されている。ところが、この装置は切削刃で高脆
材料を１枚ずつ切削してウェハを作るものであるため、
多数のウェハを得るには非常に時間がかかり、生産効率
が悪い。しかも、カーフロス（切削に伴い被切削体から
削り取られる部分）が多くて歩留まりが低いという問題
がある。

【０００３】そこで、最近ではワイヤソーと呼ばれる装
置が開発されて実施されつつある。この装置は例えば図
８に示すように、１本のワイヤを３本の加工用ローラ１
２ａ，１２ｂ，１２ｃ間に所定ピッチで平行に張設して
なるワイヤ群１１と、このワイヤ群１１にスラリーを供
給するスラリー供給管１３とを備えている。また、この
装置は、ワイヤ群１１により形成される加工領域内に設
けられた受槽１４と、その受槽１４の下流側に設けられ
たスラリー槽１５とを備えている。そして、スラリー供
給管１３とスラリー槽１５とは、途中にバルブＶ１、ポ
ンプＰ１を設けた供給管１６で接続されている。さら
に、スラリー槽１５にはスラリー供給口１５ａが設けら
れるとともに、バルブＶ２を備えたスラリー排出管１７
が接続されている。

【０００４】このような装置にて被切削体１８を切削す
る際には、バルブＶ２を閉じるとともにバルブＶ１を開
き、砥粒を水系あるいはオイル系の分散液に分散させて
なるスラリーを、スラリー槽１５からスラリー供給管１
３を介してワイヤ群１１に循環供給する。これととも
に、ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを例えば図中時計方
向に回転させて、ワイヤ群１１を右方向に移動させる。
そして、ワイヤ群１１の上方側に配置された被切削体１
８を下降させて、ワイヤ群１１の下方側に通過させるこ
とによって、被切削体１８がワイヤ群１１により切削さ
れ、多数のウェハが同時に得られる。

【０００５】このワイヤ群１１の切削能力は、ワイヤ群
１１に供給されるスラリー中の砥粒と分散液との混合重
量比に大きく依存する。このため、被切削体１８の切削
を能率良く行うためには、スラリー中の砥粒と分散液と
の混合重量比を、ワイヤ群１１が切削能力を最大限に発
揮し得るような値に維持する必要がある。

【０００６】また、上記の切削処理に際して、スラリー
供給管１３からワイヤ群１１に供給されたスラリーは、
受槽１４を介してスラリー槽１５に貯留される。そし
て、切削処理が所定回数終了する度毎に、スラリー槽１
５から一定量のスラリーを排出し、次いで排出したスラ
リーと同量の新しいスラリーを、スラリー供給口１５ａ
を介してスラリー槽１５へ供給して、スラリーの再生処
理を行っている。

【０００７】このようにスラリーの一部を交換するの
は、被切削体１８を切削すると、スラリー中に被切削体
１８の切り粉が混入して、この切り粉の混入量が多くな
るとともに、切削時における砥粒の破砕により切削に使
用可能な砥粒量が減少する等の理由から、被切削体１８
の切削能率が低下するためである。しかし、スラリーの
一部を定期的に交換していても、スラリー中の切り粉や
破砕砥粒の量は次第に増加してくるため、例えば切削処
理を十数回行った後、スラリーの全部を新しいスラリー
に交換するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、従来の装置では、スラリーの一部を定期的に
交換していても、スラリー中の切り粉や破砕砥粒の量は
次第に増加してくるため、スラリー中の砥粒と分散液と
の混合重量比を、常に最適な値に維持することができな
い。このため、ワイヤ群１１の切削能力が次第に低下し
て、切削効率が低下する。

【０００９】しかも、従来の装置では、スラリーの交換
に際して、スラリー槽１５から排出されたスラリーを、
廃スラリーとして廃棄処分している。この廃スラリー中
には使用可能な砥粒や分散液が含まれており、これを廃
棄して新しい砥粒や分散液を供給すると、切削処理に必
要な砥粒や分散液の消費量が増大して、切削処理のコス
トが高くなるという問題があった。また、分散液は産業
廃棄物として処分されるので、産業廃棄物量の処理の負
荷が増大してしまうという問題もあった。

【００１０】さらに、前述した従来の装置では、スラリ
ーの交換処理を行う際に、スラリー槽１５に砥粒と分散
液とを投入し、これらを混合してスラリーを調整してい
るため、処理に時間がかかった。また、この交換処理の
際には、切削に必要なスラリーの量が不足するため、被
切削体１８の切削処理を停止しており、特にスラリーの
全量を交換する場合には非常に長い時間がかかるので、
作業効率が悪いという問題があった。

【００１１】この発明は、このような事情に対処するた
めになされたものである。その主たる目的は、砥粒と分
散液との混合重量比が切削に好適な値に設定されたスラ
リーを調合することができるワイヤソーのスラリー管理
システム及びスラリー管理方法を提供することにある。

【００１２】この発明のその他の目的は、砥粒及び分散
液を再使用することができて、切削処理のコスト低減を
図ることができるワイヤソーのスラリー管理システムを
提供することにある。

【００１３】この発明のその他の目的は、スラリーをワ
イヤソーに連続的に供給することができて、作業効率の
向上を図ることができるワイヤソーのスラリー管理シス
テムを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明のワイヤソーのスラリー管理システム及
びスラリー管理方法においては、特許請求の範囲の各請
求項に記載のように構成したものである。

【００１５】従って、請求項１及び１３に記載の発明で
は、調合手段においては、砥粒とオイル系の分散液との
混合重量比が１：０．９１から１：０．６の範囲内のス
ラリー、または砥粒と水系の分散液との混合重量比が
１：０．７６から１：０．５の範囲内のスラリーが調合
される。そして、このスラリーがワイヤソーのワイヤ群
に供給されて、被切削体の切削が能率良く行われる。

【００１６】請求項２に記載のスラリー管理システムで
は、請求項１において、ワイヤ群に対して、ワイヤソー
による切断に好適な平均粒径が５〜３０μｍの新規砥粒
が供給される。

【００１７】請求項３に記載のスラリー管理システムで
は、請求項１または２において、分散回収手段によっ
て、ワイヤソーより排出されたスラリー中から砥粒より
も細かい微粒成分が分離されて、分散液及び砥粒が回収
される。その後、調合手段によって、前記回収された分
散液及び砥粒が再使用されてスラリーの調合が行われ
る。そして、このスラリーがワイヤソーのワイヤ群に供
給されて、被切削体の切削が連続的に遂行される。

【００１８】請求項４に記載のスラリー管理システムで
は、請求項３において、ワイヤソーによる切断に好適な
平均粒径が５〜３０μｍの砥粒が、スラリーの調合に際
して再使用される。

【００１９】請求項５に記載のスラリー管理システムで
は、請求項３または４において、分離回収手段において
遠心分離により、ワイヤソーより排出されたスラリーか
ら砥粒が分離される。

【００２０】請求項６に記載のスラリー管理システムで
は、請求項５において、遠心分離が平均粒径５〜３０μ
ｍの砥粒を回収するために最適な遠心加速度で行われ
る。請求項７に記載のスラリー管理システムでは、請求
項３または４において、分離回収手段においてフィルタ
ー分離の簡単な構成で、ワイヤソーより排出されたスラ
リーから砥粒が分離される。

【００２１】請求項８に記載のスラリー管理システムで
は、請求項３〜７のいずれかにおいて、第１の分離回収
手段によって、ワイヤソーより排出されたスラリー中か
ら砥粒よりも細かい微粒成分及び分散液が分離除去され
て、砥粒が回収される。その後、第２の分離回収手段に
よって、前記の分離除去された微粒成分及び分散液より
なるスラリー中から微粒成分が分離除去されて、分散液
が回収される。

【００２２】請求項９に記載のスラリー管理システムで
は、請求項１〜８のいずれかにおいて、調合手段で調合
されたスラリーが、複数台のワイヤソーにそれぞれ供給
される。

【００２３】請求項１０に記載のスラリー管理システム
では、請求項１〜９のいずれかにおいて、調合手段によ
り調合されるスラリー中の砥粒と分散液との混合重量比
が設定値となるように、制御手段によって砥粒と分散液
との供給量が調整制御される。

【００２４】請求項１１に記載のスラリー管理システム
では、請求項１０において、調合手段により調合される
スラリー中の砥粒含有率が砥粒含有率検出部にて検出さ
れる。そして、この砥粒含有率検出部の検出結果に基づ
いて、コントローラにより砥粒供給量調整部及び分散液
供給量調整部が制御されて、砥粒と分散液との供給量が
調整される。

【００２５】請求項１２に記載のスラリー管理システム
では、請求項１１において、砥粒含有率検出部におい
て、スラリーの比重または粘度の少なくとも一方を計測
することにより、スラリー中の砥粒含有率が検出され
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、この発明の第１の実施形態
を、図１〜図５に基づいて説明する。

【００２７】図１に示すように、調合槽２はスラリーを
調合するための調合手段を構成し、その内部には撹拌機
２０が配設されている。この調合槽２には、その内部に
砥粒を供給するための砥粒供給部としてのホッパ２１と
スクリューフィーダ２１ａとが、砥粒供給量調整部をな
すバルブＶ２１を備えた配管Ｔ２１を介して接続されて
いる。また、調合槽２には、その内部に分散液例えばべ
ースオイルを供給するための分散液供給部としてのオイ
ル槽２２が、分散液供給量調整部をなすバルブＶ２２及
びポンプＰ２２を備えた配管Ｔ２２を介して接続されて
いる。

【００２８】さらに、調合槽２内には、スラリーの比重
を測定するための比重検出部をなす比重計Ｓ１と、スラ
リーの粘度を測定するための粘度検出部をなす粘度計Ｓ
２とが設けられている。そして、この比重計Ｓ１及び粘
度計Ｓ２によりスラリーの砥粒含有率を検出する手段が
構成され、これらの検出値に基づいて制御手段を構成す
るコントローラＣ１からの指令信号により、バルブＶ２
１、Ｖ２２の開度が制御されるように構成されている。

【００２９】調合槽２の下流側には、調合されたスラリ
ーを貯留するためのスラリー貯槽３が配管Ｔ２を介して
接続され、その内部には撹拌機３０が配設されている。
また、スラリー貯槽３の下流側には、例えば４つのワイ
ヤソーＷ１〜Ｗ４の各スラリー槽４５が配管Ｔ３，Ｔ３
１〜Ｔ３４を介して接続されている。なお、図１におい
て、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ３１〜Ｖ３４はバルブ、Ｐ３はポン
プをそれぞれ示している。

【００３０】各ワイヤソーＷ１〜Ｗ４は同一の構造をな
しており、このうち代表して第１ワイヤソーＷ１につい
て図２、３により説明する。図中４１は１本のピアノ線
からなるワイヤを、三角形領域を形成する３本の加工用
ローラ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ間に、所定ピッチで螺旋
状に連続して巻き回して、互いに平行に張設してなるワ
イヤ群である。被切削体４６は例えば２本のローラ４２
ａ、４２ｂ間に形成されたワイヤ群４１の水平面の上方
側に配置され、ワイヤ群４１を通過するように下降され
る。

【００３１】ワイヤ群４１の被切削体通過領域のワイヤ
進行方向における上流側には、スラリー供給パイプ４３
がワイヤ群４１の張設方向と直交する方向に延長配置さ
れ、その下部にはスラリーの供給孔（図示せず）がパイ
プ４３の長手方向に沿って延びるように形成されてい
る。ローラ４２ａ〜４２ｃにより形成された三角形領域
の内部には、前記水平面を構成するワイヤ群４１から流
れ落ちるスラリーを受け留めるための受槽４４が設けら
れている。この受槽４４にはスラリー槽４５が接続さ
れ、その内部には撹拌機４５ａが配設されている。

【００３２】スラリー槽４５には、前記調合槽２にて調
合されたスラリーを供給するための配管Ｔ３１と、スラ
リー槽４５のスラリーをスラリー供給パイプ４３に供給
するための供給管Ｔ４と、スラリーを排出するための配
管Ｔ４１とが接続されている。供給管Ｔ４の途中には循
環バルブＶ４、ポンプＰ４が配設され、配管Ｔ４１の途
中には排出バルブＶ４１が配設されている。そして、供
給バルブＶ３１、循環バルブＶ４、排出バルブＶ４１
は、コントローラＣ２によって開閉制御されるように構
成されている。

【００３３】図１に示すように、各ワイヤソーＷ１、Ｗ
２、Ｗ３、Ｗ４のスラリー槽４５には廃スラリーを貯留
するための廃スラリー貯槽５が、配管Ｔ４１、Ｔ４２、
Ｔ４３、Ｔ４４を介して接続され、その内部には撹拌機
５０が配設されている。廃スラリー貯槽５の下流側に
は、バルブＶ５、ポンプＰ５を備えた配管Ｔ５を介し
て、第１の分離回収手段としてのデカンタ６が接続され
ている。

【００３４】デカンタ６は、ワイヤソーより排出された
廃スラリーから、砥粒よりも細かい微粒成分とべースオ
イルとを遠心分離にて除去して、再利用可能な砥粒を回
収するための手段である。このデカンタ６は、例えば図
４に示すように構成されいる。すなわち、デカンタ本体
６１の内部には長さ方向に沿つてスクリューコンベヤ６
２が配設され、その外周面にはスクリュー６２ａが螺旋
状に形成されている。また、このスクリューコンベヤ６
２の外周部には内筒６３が配設されている。そして、こ
のスクリューコンベヤ６２がモータ６４により直接的に
回転されるとともに、内筒６３がモータ６４によりベル
ト６４ａを介して、スクリューコンベヤ６２とは異なっ
た回転数で回転されるようになっている。

【００３５】デカンタ本体６１には遠心分離された固形
成分である砥粒を排出する砥粒排出口６１ａと、分離さ
れた砥粒よりも細かい微粒成分及びべースオイルを排出
するべースオイル排出口６１ｂとが形成されている。ま
た、スクリューコンベヤ６２の内部にはスラリーの供給
路６２ｂが形成されている。そして、デカンタ６の砥粒
排出口６１ａは、分離された砥粒を調合槽２に搬送する
ための搬送手段をなす第１の配管Ｔ６を介して、調合槽
２に接続されている。さらに、ベースオイル排出口６１
ｂは、ポンプＰ６１を備えた配管Ｔ６１を介して、第２
の分離回収手段としてのフィルタ７に接続されている。

【００３６】フィル夕７は例えば不織布等により構成さ
れ、配管Ｔ６１を介してデカン夕６から送られて来た、
砥粒よりも細かい微粒成分を含むべースオイル中から、
微粒成分を除去してベースオイルを回収する。また、フ
ィルタ７は、回収したべースオイルを調合槽２に搬送す
るための搬送手段をなす第２の配管Ｔ７を介して、調合
槽２の上流側で第１の配管Ｔ６と合流しながら調合槽２
に接続されている。なお、この実施形態では、第１の分
離回収手段をなすデカンタ６と第２の分離回収手段をな
すフィルタ７とによって、分離回収手段が構成されてい
る。

【００３７】次に、前記のように構成されたスラリー管
理システムの動作を説明する。さて、このスラリー管理
システムでは、先ずホッパ２１側のバルブＶ２１が開か
れて、ホッパ２１からスクリューフィーダ２１ａを介し
て調合槽２に所定量の砥粒が供給されるとともに、バル
ブＶ２２が開かれて、ポンプＰ２２によりオイル槽２２
から調合槽２に所定量のべースオイルが供給される。そ
して、調合槽２内において撹伴機２０により砥粒とベー
スオイルとが混合されてスラリーが調合生成される。調
合されたスラリーは、バルブＶ２の開放により一旦スラ
リー貯槽３に貯留された後、バルブＶ３及び供給バルブ
Ｖ３１〜Ｖ３４の開放に伴い、ポンプＰ３によって各ワ
イヤソーＷ１〜Ｗ４のスラリー槽４５に供給される。

【００３８】なお、前記ホッパ２１から供給される新規
の砥粒としては、平均粒径が５〜３０μｍの炭化ケイ
素、炭化ホウ素、ダイヤモンド、窒化ホウ素等の粒材が
使用される。このような粒径を有する砥粒は、ワイヤソ
ーによるウェハの切り出しに好適である。また、調合槽
２において調合生成されるスラリー中の砥粒とベースオ
イルとの混合重量比は、１：０．９１から１：０．６の
範囲内に設定される。例えば、ホッパ２１から１００ｋ
ｇの砥粒が供給されるとともに、オイル槽２２から８９
ｋｇのベースオイルが供給されて、混合重量比が１：
０．８９のスラリーが調合生成される。さらに、スラリ
ーの粘度は、ベースオイルが高粘度タイプのものである
場合には１５０〜２２０ｃＰ（センチポアズ）の範囲内
に、ベースオイルが低粘度タイプのものである場合には
４０〜６０ｃＰの範囲内に設定される。

【００３９】そして、前記各ワイヤソーＷ１〜Ｗ４で
は、被切削体４６の切削が行なわれる。この切削につい
ては、第１ワイヤソーＷ１を例にとって、図３に基づき
説明すると、先ずコントローラＣ２により循環バルブＶ
４が開かれ、供給バルブＶ３１及び排出バルブＶ４１が
閉じられる。そして、スラリー槽４５に供給されたスラ
リーが、ポンプＰ４によりスラリー供給パイプ４３を介
して、ワイヤ群４１に対して供給される。この状態で、
被切削体４６がワイヤ群４１の上方側からワイヤ群４１
を通過するように下降され、被切削体４６が、砥粒が付
着された状態で走行するワイヤ群４１により切削され
て、多数のウェハが同時に形成される。

【００４０】この切削に際して、スラリー供給パイプ４
３からワイヤ群４１へ供給されたスラリーは、ワイヤ群
４１から流れ落ちた後、受槽４４を介してスラリー槽４
５に貯留され、再び配管Ｔ４を介してスラリー供給パイ
プ４３へ循環供給される。ここで、切削処理に使用され
たスラリーには、例えば、１０〜３０μｍあるいは同程
度の平均粒径の砥粒と、切削により破砕された５〜１５
μｍあるいは同程度の平均粒径の破砕砥粒と、サブμｍ
〜数μｍ程度の粒径の被切削体の切り粉と、ワイヤから
出る金属粉等が含まれている。

【００４１】このように、被切削体４６の切削が繰り返
し行われると、スラリー中の切り粉や金属粉の量が次第
に増加して、切削機能が低下する。このため、所定回
数、例えば２回目の処理の時に、コントローラＣ２によ
り排出バルブＶ４１が所定時間だけ開かれ、スラリー槽
４５内の使用済のスラリーが配管Ｔ４１を介して一部排
出される。これとともに、コントローラＣ２により供給
バルブＶ３１が所定時間だけ開かれ、図１に示す調合槽
２内にて調合された新しいスラリーが、スラリー貯槽
３、配管Ｔ３１を介してスラリー槽４５内に所定量供給
されて、スラリーの再生が被切削体４６の切削と平行し
て行なわれる。そして、次の被切削体４６の切削が開始
される前に、コントローラＣ２により供給バルブＶ３１
及び排出バルブＶ４１が閉じられる。

【００４２】一方、各ワイヤソーＷ１〜Ｗ４から排出さ
れた廃スラリーは、一旦図１に示す廃スラリー貯槽５に
貯留された後、バルブＶ５の開放に伴ってデカンタ６に
送られる。デカンタ６においては、廃スラリーが図４に
示す供給路６２ｂを介して、デカンタ本体６１の内部に
供給される。そして、モータ６４にてスクリューコンベ
ヤ６２と内筒６３とが、回転数を異にして回転されるこ
とにより、スラリーに遠心力が与えられる。これによ
り、スラリー中の砥粒はデカンタ本体６１の内壁に沈降
し、砥粒よりも細かい微粒成分である切り粉、破砕砥粒
及び金属粉を含むべースオイルは、砥粒の内側に層を形
成して分離配置される。

【００４３】さらに、前記微粒成分を含むべースオイル
は、図１に示すポンプＰ６１により配管Ｔ６１を介して
フィル夕７へ送られ、そのフィルタ７において切り粉、
破砕砥粒、金属粉等の微粒成分が分離除去される。そし
て、フィルタ７で分離されたべースオイルは、配管Ｔ７
を介してデカンタ６で分離された砥粒と合流し、配管Ｔ
６を介して調合槽２へ搬送される。

【００４４】前記デカンタ６においては、前記５〜３０
μｍの粒径の砥粒の分離回収に適した１５０〜５００
Ｇ、例えば３００Ｇの遠心加速度で８０秒の滞留時間を
通して、砥粒の分離回収が行われるようになっている。
また、デカンタ６により廃スラリー中から分離回収され
る砥粒の回収率は８５〜９５重量％の範囲内となるよう
に設定されている。さらに、フィルタ７で分離される切
り粉等の微粒成分の回収率は３０〜５０重量％の範囲内
に、ベースオイルの回収率は９０重量％となるように設
定されている。

【００４５】そして、前記調合槽２では、比重計Ｓ１及
び粘度計Ｓ２により、スラリーの比重及び粘度が検出さ
れ、それらの検出値がコントローラＣ１に出力される。
コントローラＣ１ではスラリーの比重及び粘度の目標値
が予め入力されており、この目標値と前記検出値との比
較出力に基づいてバルブＶ２１、Ｖ２２の開度が制御さ
れて、ホッパ２１からの砥粒の供給量及びオイル槽２２
からのべースオイルの供給量が調整される。

【００４６】すなわち、コントローラＣ１では、比重計
Ｓ１及び粘度計Ｓ２の検出値とスラリー中の砥粒含有率
との関係が予め把握されており、両者はスラリーの比重
或いは粘度が高いと砥粒含有率が高く、比重或いは粘度
が低いと砥粒含有率が低いという関係にある。ここで、
被切削体４６の切削が繰り返し行われると、破砕される
砥粒の量が増加して、デカンタ６から調合槽２へ搬送さ
れる正常な砥粒の量が次第に減少し、調合槽２のスラリ
ーの比重或いは粘度が低くなって来る。従って、このよ
うな場合にはバルブＶ２１の開度を大きくして、ホッパ
２１からの砥粒の供給量が増大される。

【００４７】また、フィルタ７により分離され系外へ除
去される切り粉、破砕砥粒、金属粉等の微粒成分にはべ
ースオイルが付着しているため、調合槽２へ搬送される
ベースオイルの量が次第に減少して、調合槽２のスラリ
ーの比重或いは粘度が高くなって来る。従って、このよ
うな場合にはバルブＶ２２の開度を大きくして、オイル
槽２２からのベースオイルの供給量が増大される。この
ようにして、調合生成されるスラリー中の砥粒と分散液
との混合重量比が、１：０．９１から１：０．６の範囲
内となるように調整維持される。

【００４８】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。 （ａ） この実施形態のスラリー管理システムにおいて
は、ワイヤソーＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４から排出される
使用済の廃スラリーから、砥粒及びべースオイルを分離
回収して再使用している。このため、被切削体の切削処
理に要する砥粒とべースオイルの量を大幅に低減し、コ
ストの低減を図ることができる。

【００４９】（ｂ） この実施形態のスラリー管理シス
テムにおいては、ワイヤソーＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４へ
のスラリーの供給を連続的に行うことができるととも
に、ワイヤソーＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４における切削を
連続的に行うことができる。このため、被切削体４６の
切削効率を向上させることができる。この結果、砥粒と
べースオイルの再使用によるコストの低減と相まって、
被切削体４６の切削を安価に行うことが可能となる。

【００５０】（ｃ） この実施形態のスラリー管理シス
テムにおいては、スラリーの比重或いは粘度を検出する
ことによって、スラリー中の砥粒含有率を把握し、砥粒
含有率が設定値となるように、砥粒とべースオイルの供
給量を制御して、スラリー性状の管理を行っている。こ
のため、安定した被切削体の切削を行うことができる。

【００５１】（ｄ） この実施形態のスラリー管理シス
テムにおいては、べースオイルが再使用されるので、産
業廃棄物量が削減されて、産業廃棄物の処理の負荷を大
幅に減少させることができる。

【００５２】（ｅ） この実施形態のスラリー管理シス
テムにおいては、調合生成されるスラリー中の砥粒と分
散液との混合重量比が、１：０．９１から１：０．６の
範囲内となるように調整維持される。スラリーの混合重
量比をこの範囲に設定した場合には、最も良好な切削条
件を確保できる。

【００５３】図５は、スラリー中の砥粒と分散液との混
合重量比と、被切削体をワイヤソーのワイヤ群により切
削したときの切削負荷との関係を示すグラフである。な
お、このグラフは、下記の条件で切削を行った場合に得
られたものである。すなわち、被切削体として、１００
ｍｍ角の四角柱状をなす多結晶シリコンが用いられた。
そして、この被切削体が、０．１８ｍｍの直径を有しか
つ５００ｍ／ｍｉｎの速度で走行するワイヤによって切
削された。この切削に際しては、切削負荷が大きいほ
ど、被切削体を能率良く切削することができる。従っ
て、図５のグラフに基づき、スラリー中の砥粒と分散液
との混合重量比が、切削負荷が大きくなる１：０．９１
から１：０．６の範囲内に設定されている。

【００５４】（第２の実施形態）次に、この発明の第２
の実施形態を、図６に基づいて説明する。さて、この第
２の実施形態のスラリー管理システムにおいては、第１
の分離回収手段としてサイクロン８が使用され、第２の
分離回収手段としてデカンタ６が使用されている。そし
て、サイクロン８により廃スラリー中から砥粒が分離回
収され、デカンタ６により残りの廃スラリーから微粒成
分とべースオイルとが分離されるようになっている。

【００５５】すなわち、サイクロン８では、廃スラリー
中に含まれる砥粒が、下降旋回流の中で遠心力の作用を
受けてサイクロン８の内壁に衝突し、集められて下方側
に排出される。砥粒よりも細かい微粒成分である切り
粉、破砕砥粒、金属粉を含むべースオイルは、上昇旋回
流に乗つて上方側から排出される。これによって、廃ス
ラリー中から砥粒が分離回収される。さらに、分離され
た微粒成分を含むべースオイルは、ポンプＰ６１により
配管Ｔ６１を介してデカン夕６に送られ、ここで微粒成
分とべースオイルとに分離される。

【００５６】そして、サイクロン８で分離回収された砥
粒は、配管Ｔ６を介して調合槽２内に搬送される。ま
た、デカンタ６で分離回収されたべースオイルは、配管
Ｔ７により途中で配管Ｔ６中の砥粒と合流されながら、
調合槽２内に搬送される。その他の方法、構成及び作用
は前述した第１の実施形態と同様である。

【００５７】なお、この第２の実施形態では、サイクロ
ン８による１次分離においては、例えば３００Ｇの遠心
加速度で８０秒の滞留時間を通して、砥粒の分離回収が
行われるようになっている。また、デカンタ６による２
次分離においては、例えば２，０００〜３，０００Ｇの
遠心加速度で５０秒の滞留時間を通して、微粒成分とべ
ースオイルとの分離が行われるようになっている。

【００５８】（第３の実施形態）次に、この発明の第３
の実施形態を、図７に基づいて説明する。さて、この第
３の実施形態のスラリー管理システムにおいては、第１
の分離回収手段として一対の第１フィルタ９ａ，９ｂが
使用され、第２の分離回収手段として一対の第２フィル
９ｃ，９ｄが使用されている。そして、第１フィルタ９
ａ，９ｂにより廃スラリー中から砥粒が分離回収され、
第２フィルタ９ｃ，９ｄにより残りの廃スラリーから微
粒成分とべースオイルとが分離されるようになってい
る。

【００５９】すなわち、第１フィルタ９ａ，９ｂにおい
ては、三方弁タイプの切換バルブＶ９１の切り換えによ
り、配管Ｔ９１，Ｔ９２を介して廃スラリーが所定時間
おきに交互に供給され、その廃スラリー中から砥粒が分
離回収される。そして、分離された微粒成分を含むべー
スオイルは、ポンプＰ６１により配管Ｔ６１を介して第
２フィルタ９ｃ，９ｄに送られる。この第２フィルタ９
ｃ，９ｄにおいては、切換バルブＶ９２の切り換えによ
り、配管Ｔ９３，Ｔ９４を介してベースオイルが所定時
間おきに交互に供給され、微粒成分とべースオイルとに
分離される。

【００６０】また、前記第１フィルタ９ａ，９ｂに対し
ては、切換バルブＶ９１の切り換えにより分離動作を中
断している間に、バルブＶ９３またはＶ９４の開閉によ
り配管Ｔ９１，Ｔ９２の下流側から逆洗用のオイルが供
給されて、内部のフィルタ面が逆洗される。同様に、第
２フィルタ９ｃ，９ｄに対しても、切換バルブＶ９２の
切り換えにより分離動作を中断している間に、バルブＶ
９５またはＶ９６の開閉により配管Ｔ９３，Ｔ９４の下
流側から逆洗用のオイルが供給されて、内部のフィルタ
面が逆洗される。

【００６１】そして、第１フィルタ９ａ，９ｂで分離回
収された砥粒は、配管Ｔ６を介して調合槽２内に搬送さ
れる。また、第２フィルタ９ｃ，９ｄで分離回収された
べースオイルは、配管Ｔ７により途中で配管Ｔ６中の砥
粒と合流し、調合槽２内に搬送される。その他の構成及
び作用は前述した第１及び第２の実施形態と同様であ
る。

【００６２】なお、この発明は、次のように変更して具
体化することも可能である。 （１） 第１の分離回収手段としてデカンタを使用し、
第２の分離回収手段としてサイクロンを使用すること。

【００６３】（２） 第１の分離回収手段としてサイク
ロンを使用し、第２の分離回収手段としてフィルタを使
用すること。 （３） 第１の分離回収手段としてフィルタを使用し、
第２の分離回収手段としてデカンタを使用すること。

【００６４】（４） 第１の分離回収手段としてフィル
タを使用し、第２の分離回収手段としてサイクロンを使
用すること。 （５） 第１の分離回収手段としてデカンタを使用し、
第２の分離回収手段としてデカンタを使用すること。

【００６５】（６） スラリー貯槽３内に比重計Ｓ１及
び粘度計Ｓ２を配設して、スラリー貯槽３内でスラリー
中の砥粒含有率を検出するように構成すること。 （７） 配管Ｔ７との合流点よりも下流側の配管Ｔ６中
に比重計Ｓ１及び粘度計Ｓ２を配設して、その配管Ｔ６
の途中でスラリー中の砥粒含有率を検出するように構成
すること。

【００６６】（８） 調合槽２とスラリー貯槽３とを１
つに形成して、調合手段を構成すること。 （９） 使用済みの廃スラリーから分離された砥粒及び
べースオイルを、スラリー貯槽３に搬送するように構成
すること。

【００６７】（１０） ワイヤソーを１台または前記実
施形態とは異なった複数台装備すること。 （１１） スラリー中の砥粒含有率を、比重計Ｓ１と粘
度計Ｓ２とのいずれか一方により検出するように構成す
ること。

【００６８】（１２） スラリー中の砥粒含有率を、比
重計Ｓ１や粘度計Ｓ２とは異なった、例えば濁度計等の
光学的な検出手段を用いて検出するように構成するこ
と。 （１３） 第２の分離回収手段により分離された微粒成
分に付着して系外へ除去されるべースオイルの量と、微
粒成分として除去される破砕砥粒の量とは、第１及び第
２の分離回収手段の分離回収性能によって決定される。
このため、これらの量を予め調べておき、調合槽２へ搬
送される砥粒とべースオイルの量から、スラリー中の砥
粒含有率を把握するように構成すること。

【００６９】（１４） スラリー中の分散液として、オ
イル系のものに代えて、水系のものを使用すること。水
系の分散液を使用する場合には、砥粒と分散液との混合
重量比を、１：０．７６から１：０．５の範囲内に設定
するのが好ましい。この水系のスラリーにおいては、前
記実施形態のオイル系のスラリーと比較して、砥粒の含
有率が２０％程度高い。つまり、水系のスラリーにおい
ては、オイル系のスラリーと比較して、砥粒が調合槽２
内で均一に分散しにくく、このため、ワイヤソーに対し
て砥粒を安定して供給するためには、砥粒の含有率を高
くする必要がある。水系のスラリーを用いた場合におい
て、混合重量比を上記の範囲に設定すれば、最も良好な
切削条件を確保できて、被切削体を能率良く切削するこ
とができる。なお、このような水系のスラリーにおいて
は、その粘度が例えば４０〜５０ｃＰの範囲内に設定さ
れる。

【００７０】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１及び請求項
１３に記載の発明によれば、ワイヤソーにおける被切削
体の切削に適した所定の混合重量比のスラリーを調合す
ることができて、被切削体の切削を能率良く行うことが
できる。

【００７１】請求項２に記載の発明によれば、最も切削
条件のよい砥粒を使用できる。請求項３に記載の発明に
よれば、砥粒及び分散液を再使用することができて、切
削処理のコスト低減を図ることができるとともに、産業
廃棄物量を削減することができる。さらに、この発明に
よれば、スラリーをワイヤソーに連続的に供給すること
ができて、作業効率を向上させることができる。しか
も、この発明によれば、再使用されるスラリーを良好な
切削条件に寄与できるものとすることができる。

【００７２】請求項４に記載の発明によれば、最も切削
条件のよい砥粒を使用してスラリーを調合できる。請求
項５に記載の発明によれば、遠心分離作用によって、ワ
イヤソーより排出されたスラリーから砥粒を効果的に分
離することができる。

【００７３】請求項６に記載の発明によれば、最も切削
条件のよい粒径の砥粒が効率的に回収される。請求項７
に記載の発明によれば、フィルター分離の簡単な構成に
よって、ワイヤソーより排出されたスラリーから砥粒を
分離することができる。

【００７４】請求項８に記載の発明によれば、ワイヤソ
ーより排出されたスラリー中から、砥粒及び分散液を２
段階に分けて、効果的に分離回収することができる。請
求項９に記載の発明によれば、複数台のワイヤソーを備
えたスラリー管理システムにおいて、所定の混合重量比
で調合生成されたスラリーを各ワイヤソーに供給するこ
とができる。

【００７５】請求項１０に記載の発明によれば、スラリ
ーの調合生成に際して、スラリー中の砥粒と分散液との
混合重量比を常に設定値に維持することができる。請求
項１１に記載の発明によれば、スラリー中の砥粒含有率
を検出して、その検出結果に基づき砥粒と分散液との混
合重量比を常に設定値に維持することができる。

【００７６】請求項１２に記載の発明によれば、スラリ
ーの比重または粘度の少なくとも一方を計測することに
より、スラリー中の砥粒含有率を検出して、その検出結
果に基づき砥粒と分散液との混合重量比を常に設定値に
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施形態を示す構成図。

【図２】 ワイヤソーの構成を示す斜視図。

【図３】 同じくワイヤソー及びその関連構成を示す構
成図。

【図４】 第１の分離回収手段としてのデカンタの構成
を示す断面図。

【図５】 スラリー中の砥粒と分散液との混合重量比
と、切削負荷との関係を示すグラフ。

【図６】 この発明の第２実施形態を示す構成図。

【図７】 この発明の第３実施形態を示す構成図。

【図８】 従来のワイヤソー及びその関連構成を示す構
成図。

【符号の説明】 ２…調合手段を構成する調合槽、２１…砥粒供給部とし
てのホッパ、２２…分散液供給部としてのオイル槽、４
１…ワイヤ群、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…ローラ、４３
…スラリー供給パイプ、４５…スラリー槽、４６…被切
削体、６…第１の実施形態において第１の分離回収手段
を構成するとともに第２の実施形態において第２の分離
回収手段を構成するデカンタ、７…第１の実施形態にお
いて第２の分離回収手段を構成するフィルタ、８…第２
の実施形態において第１の分離回収手段を構成するサイ
クロン、Ｖ２１…砥粒供給量調整部としてのバルブ、Ｖ
２２…分散液供給量調整部としてのバルブ、Ｓ１…砥粒
含有率検出部としての比重検出部を構成する比重計、Ｓ
２…砥粒含有率検出部としての粘度検出部を構成する粘
度計、Ｃ１…制御手段を構成するコントローラ、Ｗ１，
Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…ワイヤソー。

フロントページの続き (72)発明者 勝俣 昇 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 (72)発明者 黒田 健正 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 (72)発明者 和田 豊尚 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 (72)発明者 西田 高治 大阪府大阪市北区堂島浜２−２−８ 東洋 紡績 株式会社内 (72)発明者 上村 彰一 滋賀県大津市堅田２−１−１ 東洋紡績 株式会社総合研究所内 (72)発明者 児玉 哲夫 滋賀県大津市堅田２−１−１ 東洋紡績 株式会社総合研究所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイル系または水系の分散液に砥粒を分
   散してなるスラリーを、互いに平行に張設されたワイヤ
   群に供給し、被切削体を前記ワイヤ群に通過させること
   により、多数のウェハを同時に得るようにしたワイヤソ
   ーのためのスラリー管理システムにおいて、 前記ワイヤソーに供給するスラリーを調合するための調
   合手段を備え、その調合手段によって調合されるスラリ
   ー中における砥粒と分散液との混合重量比を、分散液が
   オイル系のものである場合には１：０．９１から１：
   ０．６の範囲内に設定し、分散液が水系のものである場
   合には１：０．７６から１：０．５の範囲内に設定した
   ワイヤソーのスラリー管理システム。
2. 【請求項２】 ワイヤ群に供給されるスラリー中の新規
   の砥粒は、平均粒径が５〜３０μｍである請求項１に記
   載のワイヤソーのスラリー管理システム。
3. 【請求項３】 前記ワイヤソーより排出されたスラリー
   から砥粒よりも細かい微粒成分を分離して分散液及び砥
   粒を回収する分離回収手段を備え、前記調合手段は、前
   記分離回収手段によって回収された分散液及び砥粒を再
   使用してスラリーを調合するものである請求項１または
   ２に記載のワイヤソーのスラリー管理システム。
4. 【請求項４】 スラリーの調合に際して再使用される砥
   粒の平均粒径は５〜３０μｍである請求項３に記載のワ
   イヤソーのスラリー管理システム。
5. 【請求項５】 前記分離回収手段は遠心分離によって、
   ワイヤソーより排出されたスラリーから砥粒を分離する
   請求項３または４に記載のワイヤソーのスラリー管理シ
   ステム。
6. 【請求項６】 遠心分離は、１５０〜５００Ｇの遠心加
   速度で行われる請求項５に記載のワイヤソーのスラリー
   管理システム。
7. 【請求項７】 前記分離回収手段はフィルター分離によ
   って、ワイヤソーより排出されたスラリーから砥粒を分
   離する請求項３または４に記載のワイヤソーのスラリー
   管理システム。
8. 【請求項８】 前記分離回収手段は、ワイヤソーより排
   出されたスラリーから砥粒よりも細かい微粒成分及び分
   散液を分離除去して、砥粒を回収する第１の分離回収手
   段と、この第１の分離回収手段により分離除去された微
   粒成分及び分散液よりなるスラリーから微粒成分を分離
   除去して、分散液を回収する第２の分離回収手段とを含
   む請求項３〜７のいずれかに記載のワイヤソーのスラリ
   ー管理システム。
9. 【請求項９】 前記ワイヤソーを複数台備え、前記調合
   手段で調合されたスラリーを各ワイヤソーに供給するよ
   うにした請求項１〜８のいずれかに記載のワイヤソーの
   スラリー管理システム。
10. 【請求項１０】 前記調合手段により調合されるスラリ
    ー中の砥粒と分散液との混合重量比が設定値となるよう
    に、砥粒と分散液との供給量を制御する制御手段を設け
    た請求項１〜９のいずれかに記載のワイヤソーのスラリ
    ー管理システム。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、スラリー中の砥粒含
    有率を検出する砥粒含有率検出部と、砥粒供給量調整部
    と、分散液供給量調整部と、砥粒含有率検出部の検出結
    果に基づいて砥粒供給量調整部及び分散液供給量調整部
    を制御するコントローラとを含む請求項１０に記載のワ
    イヤソーのスラリー管理システム。
12. 【請求項１２】 前記砥粒含有率検出部は、スラリーの
    比重検出部またはスラリーの粘度検出部の少なくとも一
    方を含む請求項１１に記載のワイヤソーのスラリー管理
    システム。
13. 【請求項１３】 オイル系または水系の分散液に砥粒を
    分散してなるスラリーを、互いに平行に張設されたワイ
    ヤ群に供給し、被切削体を前記ワイヤ群に通過させるこ
    とにより、多数のウェハを同時に得るようにしたワイヤ
    ソーのためのスラリー管理方法において、 前記ワイヤソーに供給するスラリーを調合する際に、そ
    のスラリー中における砥粒と分散液との混合重量比を、
    分散液がオイル系のものである場合には１：０．９１か
    ら１：０．６の範囲内に設定し、分散液が水系のもので
    ある場合には１：０．７６から１：０．５の範囲内に設
    定したワイヤソーのスラリー管理方法。