JPH0929607A - ワイヤソーのワイヤ張力制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤソーの巻き取りリールの軽量化、低コス
ト化を可能にするワイヤソーのワイヤ張力制御方法及び
装置を提供する。 【解決手段】ダンサローラ２０、モータ２３を含む張力
付与手段２１、２１をワイヤリール１２と溝付きローラ
２２Ａの間、及びワイヤリール２６と溝付きローラ２２
Ａの間のそれぞれに配設し、ワイヤ供給側においては、
制御部からパウダクラッチに所要の電流を流すことによ
り、モータ２３の動力をドラム７０に伝え、ロープ６８
を介してスライダ６６に力が加えられる。その結果、ワ
イヤ１４の張力はスライス（切断）加工に必要な高張力
Ｔが付与される。逆に、ワイヤ巻き取り側においては、
制御部からパウダクラッチへの電流供給を行わないこと
でモータ２３の動力は前記ドラムに伝わらず、ワイヤ１
４の張力は低く設定できる。これにより、巻き取り側の
ワイヤリールに過大な力が加わらず、低剛性のリールを
使用することが可能となり、リールの軽量化、低コスト
化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソーにおけ
るワイヤの張力制御方法及び装置に係り、特に被加工物
の切断に必要なワイヤ張力とワイヤをリールに巻き取る
側の張力を適切に制御するワイヤソーのワイヤ張力制御
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体インゴット、セラミック等の被加
工物を多数の薄板状に切断する切断装置の一つにワイヤ
ソーがある。このワイヤソーは、一方のワイヤリールか
ら繰り出されたワイヤを複数個の溝付ローラ（グルーブ
ローラ）に巻き掛けてワイヤ列を形成し、他方のワイヤ
リールに巻き取るとともに、前記ワイヤ列に砥粒を含む
加工液を供給して被加工物を押し当てることにより、そ
の砥粒のラッピング作用により前記被加工物を多数の薄
板状のウェーハに切断するものである。

【０００３】この場合、前記溝付きローラに巻かれるワ
イヤには、被加工物を切断するのに必要な一定の張力を
加える必要がある。そのため、従来はワイヤ繰り出し側
のリール（ワイヤ供給リール）から溝付きローラにワイ
ヤを供給する側、及び溝付きローラから巻取りリールに
ワイヤを巻き取る側の双方に、一定の張力を加える張力
付与手段がそれぞれ設けている。尚、張力付与手段とし
ては、ダンサローラに錘を吊着し、その荷重により張力
を付与するものが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のワイヤソーは、ワイヤ供給側の張力とワイヤ巻き取
り側の張力は等しい値（例えば、２５Ｎ）に設定されて
いるため、巻き取りリールがワイヤを巻き進めるとリー
ルに膨大な力が加わり、低剛性のリールではリールが変
形し、破損してしまうという問題がある。そのため従来
のリールは、これに耐え得る高剛性が要求され、高重
量、大型のものとなっており、高価な上に扱いづらいと
いう問題がある。

【０００５】また、従来巻き取り張力を弱く設定するた
めに、溝付きローラからの高張力を遮断するキャプスタ
ンを設ける方法も知られているが、この場合はワイヤ供
給側及びワイヤ巻き取り側の両方に、キャプスタンロー
ラ、ダンサローラ、及びキャプスタンローラ駆動用モー
タをそれぞれ配設する必要があるのに加え、溝付きロー
ラとキャプスタンの間に切断用の高張力を付与する第１
のダンサローラと、リールとキャプスタンの間に低張力
を付与する第２のダンサローラを配設する必要があるの
で、部品点数が増大し、構成も複雑になるという欠点が
あった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ワイヤソーの巻き取りリールの軽量化、低コス
ト化を可能にするワイヤソーのワイヤ張力制御方法を提
供するとともに、その構成において部品点数が少ない実
効的なワイヤソーのワイヤ張力制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】請求項１の発明は上記目的
を達成するために、一対のワイヤリール間を走行するワ
イヤを複数個の溝付きローラに巻き掛けてワイヤ列を形
成し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供給しながら被
加工物を押し当てることにより該被加工物を多数のウェ
ーハに切断するワイヤソーに於いて、ワイヤ繰り出し側
の第１のワイヤリールと前記溝付きローラの間にワイヤ
に張力を付与する第１のワイヤ張力付与手段を設け、ワ
イヤ巻き取り側の第２のワイヤリールと前記溝付きロー
ラの間にワイヤに張力を付与する第２のワイヤ張力付与
手段を設け、前記第１及び第２のワイヤ張力付与手段が
付与する張力を制御する制御手段を設け、該制御手段に
より、前記ワイヤ巻き取り側の第２のワイヤ張力付与手
段が付与する張力を、前記ワイヤ繰り出し側の第１のワ
イヤ張力付与手段が付与する張力よりも低張力となるよ
うに制御することを特徴としている。

【０００８】そして、請求項１の発明によれば、ワイヤ
繰り出し側の張力は、被加工物の切断時に必要な高張力
とし、ワイヤ巻き取り側の張力は、それよりも低い張力
に制御したことにより、巻き取り側のワイヤリールに加
わる力を小さくすることができ、低剛性のワイヤリール
でも使用することができるようになる。請求項２の発明
は上記目的を達成するために、一対のワイヤリール間を
往復走行するワイヤを複数個の溝付きローラに巻き掛け
てワイヤ列を形成し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を
供給しながら被加工物を押し当てることにより該被加工
物を多数のウェーハに切断するワイヤソーに於いて、第
１のワイヤリールと前記溝付きローラの間に設けられ、
電気的入力信号に対応した大きさの張力をワイヤに付与
する第１のワイヤ張力付与手段と、第２のワイヤリール
と前記溝付きローラの間に設けられ、電気的入力信号に
対応した大きさの張力をワイヤに付与する第２のワイヤ
張力付与手段と、前記第１及び第２のワイヤ張力付与手
段と接続され、両者に対しワイヤに付与する張力を制御
する前記電気的信号を加える制御手段と、を備え、前記
第１又は第２のワイヤリールから前記溝付きローラに向
かってワイヤが繰り出される経路を繰り出し側とし、前
記溝付きローラから前記第１又は第２のワイヤリールに
ワイヤが巻き取られる経路を巻き取り側とすると、前記
制御手段は、巻き取り側のワイヤ張力を繰り出し側のワ
イヤ張力よりも低張力となるように前記第１及び第２の
ワイヤ張力付与手段を制御することを特徴としている。

【０００９】そして、請求項２の発明によれば、第１の
ワイヤリール側及び第２のワイヤリール側の両方にそれ
ぞれワイヤ張力付与手段を設けることで、双方向型のワ
イヤソー、即ち、一対のワイヤリール間をワイヤが往復
走行するワイヤソーに対応させるとともに、前記ワイヤ
張力付与手段を、制御手段から加えられる電気的入力信
号に対応した大きさの張力をワイヤに付与する構成とし
たことにより、制御手段によってワイヤ張力を容易に制
御することができる。こうして、第１又は第２のワイヤ
リールの何れが巻き取り側のリールの役割を果たす場合
においても、巻き取り側のワイヤ張力を繰り出し側のワ
イヤ張力よりも低張力となるように制御することが可能
となる。これにより、巻き取り側のワイヤリールに加わ
る力を小さくすることができ、低剛性のワイヤリールで
も使用することができるとともに、従来のキャプスタ
ン、ガイドローラ等が不要となるために、部品点数を減
らすことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーのワイヤ張力制御方法及び装置の好ましい
実施の形態について説明する。図１は本発明に係るワイ
ヤソーのワイヤ張力制御方法及び装置が適用されるワイ
ヤソー１０の全体の構成図である。同図に示すように、
図上左側のワイヤリール１２に巻回されたワイヤ１４
は、トラバース装置１６、複数の固定ガイドローラ１
８、１８…、及びダンサローラ２０を経由して溝付ロー
ラ（グルーブローラ）２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに順次巻
き掛けられている。そして、溝付ローラ２２Ｂと２２Ｃ
の間にワイヤ列２４を形成した後、同ワイヤ１４は図上
右側の複数の固定ガイドローラ１８、１８…、ダンサロ
ーラ２０、及びトラバース装置１６を経て他方のワイヤ
リール２６に巻き取られる。

【００１１】前記ワイヤリール１２、２６には、それぞ
れ正逆回転可能な駆動モータ２８、３０が連結されてお
り、前記溝付ローラ２２Ａにも正逆回転可能な駆動モー
タ３２が連結されている。そして、これら駆動モータ２
８、３０、３２を駆動することにより、前記ワイヤ１４
が一方のワイヤリール１２と他方のワイヤリール２６の
間を往復走行される。

【００１２】前記ダンサローラ２０を含むワイヤ張力付
与手段２１は、インダクションモータ２３の動力を利用
してワイヤ１４に所要の張力を付与している。尚、この
ワイヤ張力付与手段２１については、後述する。前記ワ
イヤ列２４の下方には、ワーク送りテーブル３６が設け
られており、このワーク送りテーブル３６は、モータ３
８で回動するネジ桿４０により切断送り方向（図中Ｙ−
Ｙ方向）に移動可能に設けられる。また、ワーク送りテ
ーブル３６のワイヤ列２４側には、被加工物である半導
体インゴット４２がワークブロック４４とスライスベー
ス４８を介して支持されている。

【００１３】前記ワイヤ列２４両端にはスラリ供給ノズ
ル５０、５０が配設されており、スラリ貯留タンク５２
に貯留された砥粒を含む加工液（スラリ）５４がポンプ
５６及び配管系５８を介して前記スラリ供給ノズル５
０、５０から前記ワイヤ列２４に供給される。尚、前記
砥粒は、例えば、ＧＣ＃６００〜＃１０００程度のもの
が使用される。また、ワイヤ列２４に供給されたスラリ
５４は、ワイヤ列２４の下方に設置された図示しない回
収皿で回収されて再びスラリ貯留タンク５２に戻され
る。即ち、前記スラリ５４は、ワイヤ列２４に循環供給
されている。

【００１４】そして、ワーク送りテーブル３６を切断送
り方向（ワイヤ列２４側）に移動させると、半導体イン
ゴット４２は高速走行するワイヤ列２４に押し当てら
れ、このワイヤ列２４に押しつけられた半導体インゴッ
ト４２は、前記スラリ５４によるラッピング作用によっ
て多数の薄板状のウェーハに切断される。また前記ワイ
ヤ走行路の途中にはワイヤ洗浄装置６０、６０が設けら
れ、このワイヤ洗浄装置６０、６０によって前記ワイヤ
１４に付着したスラリ５４を除去している。

【００１５】図２（Ａ）、（Ｂ）は前記ワイヤ張力付与
手段２１の構成を示す図であり、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）は側面図である。尚、図１に示した左右１対のワ
イヤ張力付与手段２１、２１は両者同様の構成であるの
で、以下の説明では右側、即ち、ワイヤリール２６側の
ワイヤ張力付与手段２１について述べることにする。同
図に示すように、このワイヤ張力付与手段２１は、主と
してガイドローラ６４、６４、スライダ６６、スライダ
レール６７、ダンサローラ２０、ロープ６８、ドラム７
０、パウダクラッチ７２、インダクションモータ２３、
及び制御部７４等から構成されている。

【００１６】スライダ６６は、スライダレール６７に沿
って上下方向に移動可能に取り付けられており、該スラ
イダ６６に、ダンサローラ２０が回動自在に設けられて
いる。また、前記スライダ６６は、ロープ６８によって
ドラム７０と繋がれており、該ドラム７０がパウダクラ
ッチ７２を介してインダクションモータ２３と連結され
ている。

【００１７】パウダクラッチ７２は、動力伝達の媒体に
磁性粒子（パウダ）を使用したもので、特性として、駆
動側と被動側のスリップ回転速度に関係なく、伝達トル
クは一定に保たれ、また、励磁電流と伝達トルクがほぼ
比例的であるなどの特徴があり、張力制御の分野で使用
されているものである。このパウダクラッチ７２は制御
部７４と接続されており、制御部７４から出力される電
流信号に応じて、インダクションモータ２３の動力をド
ラム７０に伝達する。ドラム７０が回転してロープ６８
がドラム７０に巻き取られると、ロープ６８に繋がれた
スライダ６６は図の下方に力が加えられ、ダンサローラ
２０を介してワイヤ１４に張力を付与する。また、制御
部７４がパウダクラッチ７２に電流信号を供給しなけれ
ば、インダクションモータ２３の動力はドラム７０に伝
わらず、ワイヤ１４への張力付与を解除することができ
る。

【００１８】また、制御部７４は、図示しないセンサに
よりワイヤの走行方向を検出し、或いはモータ２８、３
０、３２の回転方向を検出するなどして、ワイヤの繰り
出し側と巻き取り側を認識し、ワイヤに付与する張力の
高低を自動的に切り替えるようになっている。本実施の
形態の特徴は、上記張力付与手段２１、２１をワイヤリ
ール１２と溝付きローラ２２Ａの間、及びワイヤリール
２６と溝付きローラ２２Ａの間のそれぞれに配設し（図
１参照）、ワイヤ繰り出し側については切断に必要な高
張力ＴH を付与し、ワイヤの巻き取り側については、前
記高張力ＴH よりも低い張力ＴL （＜ＴH ）を付与する
点にある。

【００１９】例えば、ワイヤリール１２から繰り出しさ
れたワイヤ１４がワイヤリール２６に巻き取られるよう
にワイヤ１４が走行する場合には、図１の左側の張力付
与手段によって切断に必要な高張力ＴH が付与され、右
側の張力付与手段によって、巻き取り用の低張力ＴL が
付与される。次に、上記の如く構成されたワイヤソーの
ワイヤ張力付与手段２１の作用について説明する。

【００２０】ワイヤ１４が図中の矢印Ａの方向に走行す
る場合、即ち、ワイヤ１４を溝付きローラ２２Ａ、２２
Ｂ、２２Ｃに供給する場合は、制御部７４からパウダク
ラッチ７２に所要の電流Ｉ1 を流すことにより、インダ
クションモータ２３の動力をドラム７０に伝える。ドラ
ム７０には一定トルクが伝えられるので、ロープ６８に
一定の力が加わり、スライダ６６に２Ｔの力が加えられ
る。その結果、ダンサローラ２０で折り返されるワイヤ
１４には、それぞれ張力Ｔが付与されることになる（図
２（Ａ）参照）。そして、ワイヤ１４の張力はスライス
（切断）加工に必要な高張力Ｔが付与される。

【００２１】逆に、ワイヤ１４が図中の矢印Ｂの方向に
走行する場合、即ち、溝付きローラ２２Ａからワイヤ１
４を巻き取る場合は、制御部７４からパウダクラッチ７
２への電流供給を行わないことにする。この時、インダ
クションモータ２３の動力はワイヤ１４に伝わらず、ワ
イヤ１４の張力は低く設定できる。このように、ワイヤ
供給側においては、スライスに必要な高張力を付与し、
他方、ワイヤの巻き取り側においては、それより低い張
力を付与することができる。これにより、巻き取り側の
ワイヤリールに過大な力が加わらず、低剛性（低強度）
のリールを使用することが可能となる。即ち、ワイヤリ
ールを軽量化することができ、安価にできる。また、リ
ールの軽量化により、リールの取り扱いも容易になる。

【００２２】図３は本発明の他の実施の形態の要部構成
図である。尚、図２に示す構成と同一又は類似の構成に
は同一の符号を付し、その説明は省略する。同図に示す
張力付与手段は、図２のパウダクラッチ７２及びインダ
クションモータ２３の代わりに電空レギュレータ７６を
使用し、スライダレール６７の代わりにエアシリンダア
クチュエータ７８を使用したものである。

【００２３】電空レギュレータ７６は、圧縮空気の配管
系８０と接続され、制御部７４から加えられる電気的入
力信号に対応した空気圧出力を得る圧力調整器である。
電空レギュレータ７６で調整された空気圧出力はエアシ
リンダ７８に加えられ、エアシリンダ７８のピストン８
２に力を加える。ピストン８２に転結されたダンサロー
ラ２０によって、ワイヤ１４に所要の張力が付与され
る。

【００２４】尚、張力付与手段の構成は、図２、図３に
示すものに限らず、例えば、前記インダクションモータ
２３及びパウダクラッチ７２の代わりに、定トルクモー
タで構成してもよく、種々の構成が可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るワイ
ヤソーのワイヤ張力制御方法及び装置によれば、ワイヤ
繰り出し側とワイヤ巻き取り側のそれぞれにワイヤ張力
付与手段を設け、巻き取り側の張力を繰り出し側の張力
より低張力に制御したことにより、巻き取り側のワイヤ
リールに加わる力を低減させることができ、リールの剛
性を低くすることができる。これにより、リールの軽量
化、低コスト化が可能となる。

【００２６】また、制御手段から加えられる電気的入力
信号に対応した大きさの張力をワイヤに付与するワイヤ
張力付与手段により、ワイヤ張力を容易に制御すること
ができ、特に、いわゆる双方向タイプのワイヤソーにお
いて巻き取り側のワイヤ張力を繰り出し側のワイヤ張力
よりも低張力となるように制御することが可能となる。
これにより、巻き取り側のワイヤリールに加わる力を小
さくすることができ、低剛性のワイヤリールでも使用す
ることができる。リールが軽量化されるとリールを安価
にできるうえ、リールの取り扱いも容易になるという利
点がある。更に、ワイヤ張力の制御に関して従来のキャ
プスタン、ガイドローラ等が不要となるために、部品点
数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤソーの全体の構成図

【図２】図１のワイヤソーのワイヤ張力付与手段の構成
図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図

【図３】ワイヤ張力付与手段の他の実施の形態を示す要
部構成図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １２、２６…ワイヤリール １４…ワイヤ ２１…ワイヤ張力付与手段 ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ…グルーブローラ（溝付きロー
ラ） ２３…インダクションモータ ４２…半導体インゴット ５０…スラリ供給ノズル ５４…スラリ（加工液） ６６…スライダ ６７…スライダレール ６８…ロープ ７０…ドラム ７２…パウダクラッチ ７４…制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のワイヤリール間を走行するワイヤ
   を複数個の溝付きローラに巻き掛けてワイヤ列を形成
   し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供給しながら被加
   工物を押し当てることにより該被加工物を多数のウェー
   ハに切断するワイヤソーに於いて、 ワイヤ繰り出し側の第１のワイヤリールと前記溝付きロ
   ーラの間にワイヤに張力を付与する第１のワイヤ張力付
   与手段を設け、 ワイヤ巻き取り側の第２のワイヤリールと前記溝付きロ
   ーラの間にワイヤに張力を付与する第２のワイヤ張力付
   与手段を設け、 前記第１及び第２のワイヤ張力付与手段が付与する張力
   を制御する制御手段を設け、該制御手段により、前記ワ
   イヤ巻き取り側の第２のワイヤ張力付与手段が付与する
   張力を、前記ワイヤ繰り出し側の第１のワイヤ張力付与
   手段が付与する張力よりも低張力となるように制御する
   ことを特徴とするワイヤソーのワイヤ張力制御方法。
2. 【請求項２】 一対のワイヤリール間を往復走行するワ
   イヤを複数個の溝付きローラに巻き掛けてワイヤ列を形
   成し、該ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供給しながら被
   加工物を押し当てることにより該被加工物を多数のウェ
   ーハに切断するワイヤソーに於いて、 第１のワイヤリールと前記溝付きローラの間に設けら
   れ、電気的入力信号に対応した大きさの張力をワイヤに
   付与する第１のワイヤ張力付与手段と、 第２のワイヤリールと前記溝付きローラの間に設けら
   れ、電気的入力信号に対応した大きさの張力をワイヤに
   付与する第２のワイヤ張力付与手段と、 前記第１及び第２のワイヤ張力付与手段と接続され、両
   者に対しワイヤに付与する張力を制御する前記電気的信
   号を加える制御手段と、を備え、 前記第１又は第２のワイヤリールから前記溝付きローラ
   に向かってワイヤが繰り出される経路を繰り出し側と
   し、前記溝付きローラから前記第１又は第２のワイヤリ
   ールにワイヤが巻き取られる経路を巻き取り側とする
   と、前記制御手段は、巻き取り側のワイヤ張力を繰り出
   し側のワイヤ張力よりも低張力となるように前記第１及
   び第２のワイヤ張力付与手段を制御することを特徴とす
   るワイヤソーのワイヤ張力制御装置。