JPH09300343A - マルチワイヤソーによる切断方法 - Google Patents

マルチワイヤソーによる切断方法

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JPH09300343A
JPH09300343A JP12338696A JP12338696A JPH09300343A JP H09300343 A JPH09300343 A JP H09300343A JP 12338696 A JP12338696 A JP 12338696A JP 12338696 A JP12338696 A JP 12338696A JP H09300343 A JPH09300343 A JP H09300343A
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JP
Japan
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cutting
cut
wire
work
wire saw
Prior art date
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Application number
JP12338696A
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English (en)
Inventor
Shoji Masuyama
尚司 増山
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワークとワイヤとの間に砥液を十分に入り込
ませることにより、切断成形されるウエハの精度の向上
を図れるマルチワイヤソーによる切断方法を提供する。 【解決手段】 溝ローラ1間に張設された多条ワイヤ列
3を一方向または往復方向に走行させ、被切断物7を、
砥液4を供給しつつ、上記ワイヤ列3に押し付けて切断
するマルチワイヤソーにおいて、被切断物7を所定量L
1切断する毎に、切断方向とは逆の方向に上記所定量L
1より少量L2だけ戻し、再度切断方向に押し付けるこ
とを繰り返すものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料やセラ
ミックス等の高精度切断が要求される材料を、ワイヤと
砥粒を含んだ砥液とにより薄厚の多数のウエハに切断す
るマルチワイヤソーによる切断方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】マルチワイヤソーは所定ピッチのワイヤ
列に被切断物(以下「ワーク」と称する)を押し付け砥
粒を含む加工液である砥液を吹き付け、ワイヤとワーク
を相対運動させて、研削作用によって、多数のウエハに
切断する装置である。
【0003】この装置の一例として、特開平6−155
450号公報に示すような装置がある。このマルチワイ
ヤソーは、その外周面に所定ピッチで多数のリング状の
溝が刻設された3個の溝ローラが横向きに平行に配列さ
れ、これらの溝ローラを結ぶように、ワイヤが巻き付け
られ、所定ピッチのワイヤ列が形成され、構成されてい
る。このワイヤ列の底辺部の上方には、ワイヤ列に砥液
を吹き付ける砥液供給ノズルが設けられており、また、
ワイヤ列の底辺部の下方には、ワークを載置する昇降自
在のワーク押上台が設けられている。そして、このワイ
ヤを一方向あるいは往復方向に走行させ、ワイヤ列の底
辺部に砥液を吹き付けながら、その下方よりワークを押
し付け、所定の厚さを有するウエハが切断成形されるよ
うになっている。
【0004】このマルチワイヤソーにてワークを切断す
るに際しては、ワイヤの温度が上昇すると、溝ローラが
熱膨張を起こす等の不都合が生じるため、砥液の温度が
上昇したときにワークを押し上げる速度を減少させるこ
とによって、砥液の温度の上昇を防止して、切断成形さ
れるウエハの精度を向上させることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5に
示すように、従来のマルチワイヤソーによる切断方法で
は、ワーク51の切断面部52の距離Aが長い場合、端
部54側は砥液55が入り込み易く、効果的に研削され
るが、端部54から中央部53に行くに連れて、入り込
む砥液55が減少して、中央部53では研削効果が落ち
てしまい、切断面部52の断面が凸形になってしまう。
よって、中央部53ではワイヤ56と切断面部52との
隙間が狭く砥液55の入込みが悪くなり、切断のムラが
発生してしまう。このことは、横方向の厚さ方向にも同
様であり、切断成形されたウエハの中央部が厚くなり、
厚さムラが生じるという問題が発生する。すなわち、砥
液55の温度上昇を検知して、砥液55の温度が下がる
まで押上速度を減少させても、ウエハの厚さムラをなく
すまでには砥液55は入り込まないので、ウエハの厚さ
精度は悪くなってしまう。さらに、砥液55の入込みの
バラツキにより、ウエハのそり精度及び表面粗さ精度も
悪くなってしまう。
【0006】そこで本発明の目的は、ワークとワイヤと
の間に砥液を十分に入り込ませることにより、切断成形
されるウエハの精度の向上を図れるマルチワイヤソーに
よる切断方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決すべく本
発明は、溝ローラ間に張設された多条ワイヤ列を一方向
または往復方向に走行させ、被切断物を、砥液を供給し
つつ、ワイヤ列に押し付けて切断するマルチワイヤソー
において、被切断物を所定量切断する毎に、切断方向と
は逆の方向に所定量より少量だけ戻し、再度切断方向に
押し付けるものである。
【0008】また、本発明は、切断中のワイヤ列のたわ
みを検知し、そのたわみ量が設定許容値以上になったと
きに、被切断物を切断方向とは逆の方向に少量だけ戻
し、再度切断方向に押し付けるものである。
【0009】さらに、本発明は、切断中の被切断物に掛
かる荷重を検知し、その荷重値が設定許容値以上になっ
たときに、被切断物を切断方向とは逆の方向に少量だけ
戻し、再度切断方向に押し付けるものである。
【0010】このように切断される被切断物であるワー
クを切断方向とは逆の方向に少量だけ戻すことにより、
ワークとワイヤとの間に隙間ができるので砥液を十分に
入り込ませることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。
【0012】図1中、(a)は本発明の第一の実施の形
態を示したマルチワイヤソー切断部の装置構成とその制
御系を示す概略図、(b)はそのフローチャート、図2
はワークの移動距離を示すグラフである。
【0013】まず、マルチワイヤソーの構成について説
明する。図1(a)に示すように、回転自在に軸支さ
れ、その外周面に所定ピッチで多数のリング状の溝(図
示せず)が刻設された3個の溝ローラ1が横向きに平行
に配列され、設けられている。この配列は上部の溝ロー
ラ1を頂点とし、ほぼ正三角形を形成している。そし
て、これらの溝ローラ1を結ぶように、それぞれの溝ロ
ーラ1に設けられた溝毎に一本の長いワイヤ2が巻き付
け張設され、所定ピッチの多条ワイヤ列3が形成されて
いる。底辺部の多条ワイヤ列3の上方には、多条ワイヤ
列3に砥粒を含んだ加工液である砥液4を吹き付ける砥
液供給ノズル5が設けられている。この砥液供給ノズル
5は砥液供給装置6と接続されており、溝ローラ1と同
じ向きで、平行に3本設けられており、被切断物である
ワーク7と多条ワイヤ列3との切断面部8の両端に砥液
4が吹き付けられるように構成されている。また、底辺
部の多条ワイヤ列3の下方には、ワークを載置する昇降
自在のワーク押上台9が設けられている。ワーク押上台
9はワーク押上台昇降制御装置10に接続されており、
任意の距離及び速度で昇降できるようになっている。な
お、ワーク7とワーク押上台9との間には、ワーク7を
固定し、ワーク7が可端部まで切断されたときに、ワー
ク押上台9を保護するためのダミー板11が設けられて
いる。
【0014】次に、図1(b)により前記マルチワイヤ
ソーによる切断方法を説明する。まず、ワーク7をダミ
ー板11を介して、ワーク押上台9上に載置すると共
に、ワイヤ2を図中、矢印に示すように一方向または往
復方向に走行させ、多条ワイヤ列3を走行させる。そし
て、ワーク押上台9を上昇させ、ワーク7を走行する多
条ワイヤ列3に押し当て、切断を開始する。図2に示す
ように、所定量L1切断加工が進んだ時点で、ワーク押
上台9を一旦、切断方向とは逆に、少量L2だけ下降さ
せる。これらの所定量L1及び少量L2の値は、所定量
L1の値においては、多条ワイヤ列3とワーク7との切
断面部8に吹き付けられた砥液4が一様に行き渡ってい
る状態の移動範囲内の数値であり、少量L2の値におい
ては、戻ったことにより、多条ワイヤ列3とワーク7と
の間に隙間が形成され、そこに砥液4が一様に入り込む
ことができる程度の数値とする。具体的には例えば、G
aAs単結晶を切断する場合は、所定量L1を1mmと
し少量L2を0.05mmと設定すればよいことが実験
結果から得られている。ここで少量L2だけワーク押上
台9を下降させたことによって、多条ワイヤ列3とワー
ク7との切断面部8に隙間ができるので、この隙間に砥
液4が一様に入り込むことができる。そして、再度ワー
ク押上台9の上昇を開始する。所定量L1切断した後、
ワーク押上台9を少量L2だけ下降させる。以上の動作
を切断が完了するまで(全切断量L0を切断するまで)
繰り返すことによりワーク7から複数のウエハを切断成
形することができる。
【0015】以上の方法により、多条ワイヤ列3とワー
ク7との間の隙間に砥液4が入り込むことができるの
で、切断面部8の全ての場所で一様の研削作用が行わ
れ、品質が一定のウエハを成形することができる。上述
のGaAs単結晶においては、厚さムラが約3分の2、
そりが約2分の1、表面粗さが約4分の3減少するとい
う結果が得られた。
【0016】次に、本発明の第二の実施の形態を説明す
る。このマルチワイヤソーは、図3(a)に示すよう
に、底辺部の多条ワイヤ列3の上方に、多条ワイヤ列3
のたわみを検知するためのたわみセンサ12が設けられ
ている。そして、このたわみセンサ12は、ワイヤたわ
み検知装置13に接続され、さらに、ワイヤたわみ検知
装置13はワーク押上台昇降制御装置に接続されてい
る。なお、その他の構成については、上述のマルチワイ
ヤソーと同様であるので、同一の符号を付して説明を省
略する。
【0017】上述のマルチワイヤソーによる切断方法で
は、ワーク7を所定量切断する毎に、切断方向とは逆の
方向に所定量より少量だけ戻すようにしたが、この実施
の形態においては、図3(b)に示すように、たわみセ
ンサ12により多条ワイヤ列3のたわみを検知してから
ワーク押上台9を少量だけ下降させるものである。
【0018】すなわち、具体的に説明すると、一定の速
度でワーク押上台9が上昇して、ワーク7が切断される
に連れて、その切断面部8の距離が長くなり、砥液4の
入込みが悪くなっていく。これに伴い、研削効果が悪く
なり切断速度が徐々に遅くなっていくが、ワーク押上台
9の押上速度は一定であるので、多条ワイヤ列3がワー
ク7に押されて上方にたわむ。このとき、たわみセンサ
12及びワイヤたわみ検知装置13によって、たわみを
検知する。このたわみ量が設定許容値以上になったとき
に、ワーク押上台9を一旦、切断方向とは逆に、少量だ
け下降させる。この少量の下降量の値は、上述の第一の
実施の形態と同様に、戻ったことにより、多条ワイヤ列
3とワーク7との間に隙間が形成され、そこに砥液4が
入り込むことができる程度の数値とする。また、たわみ
の許容設定量は、ウエハの精度に影響が出ない程度のた
わみ量とする。これにより、砥液4が多条ワイヤ列3と
ワーク7との間に行き渡り、再び、切断速度がワーク押
上台9の押上速度と同じとなり、切断が再開できる。そ
して、切断が完了するまで、この動作を繰り返すことに
より、スムーズに切断できる。
【0019】次に、本発明の第三の実施の形態を説明す
る。このマルチワイヤソーは、図4(a)に示すよう
に、ワーク押上台9に、ワーク7に掛かる荷重を検知す
るための荷重センサ14が設けられている。そして、こ
の荷重センサ14は、荷重検知装置15に接続され、さ
らに、荷重検知装置15はワーク押上台昇降制御装置に
接続されている。なお、その他の構成については、図1
のマルチワイヤソーと同様であるので、同一の符号を付
して説明を省略する。
【0020】図3のマルチワイヤソーによる切断方法で
は、たわみセンサ12により多条ワイヤ列3のたわみを
検知してからワーク押上台9を少量だけ下降させるよう
にしたが、この実施の形態においては、図4(b)に示
すように、荷重センサ14によりワーク7に掛かる荷重
を検知してからワーク押上台9を少量だけ下降させるも
のである。
【0021】すなわち、具体的に説明すると、一定の速
度でワーク押上台9が上昇して、ワーク7が切断される
に連れて、その切断面部8の距離が長くなり、砥液4の
入込みが悪くなっていく。これに伴い、研削効果が悪く
なり、切断速度が徐々に遅くなっていくが、ワーク押上
台9の押上速度は一定であるので、多条ワイヤ列3とワ
ーク7とが互いに押し合ってワーク7に荷重が掛かる。
このとき、荷重センサ14及び荷重検知装置15によっ
て、ワーク7に掛かった荷重を検知する。この荷重量が
設定許容値以上になったときに、ワーク押上台9を一
旦、切断方向とは逆に、少量だけ下降させる。この少量
の下降量の値は、上述の実施の形態と同様に、戻ったこ
とにより、多条ワイヤ列3とワーク7との間に隙間が形
成され、そこに砥液4が入り込むことができる程度の数
値とする。これにより、砥液4が多条ワイヤ列3とワー
ク7との間に行き渡り、再び、切断速度がワーク押上台
9の押上速度と同じとなり、切断が再開できる。そし
て、切断が完了するまで、この動作を繰り返すことによ
り、スムーズに切断できる。
【0022】なお、切断されるワーク7の材質や形状、
ワイヤ2の径や走行速度、成形されるウエハの厚さ等の
諸条件により、押上速度や切断する所定量及び戻る少量
の値が決定されるものであり、上述の実施の形態では、
押上速度を一定としているが、切断面部8の長さに比例
させて、押上速度を多段式に変速させてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、切断され
る被切断物であるワークを切断方向とは逆の方向に所定
量より少量だけ戻すことにより、ワークとワイヤとの間
に隙間ができるので砥液を十分に入り込ませることがで
きる。これにより、ワークの切断をスムーズに行うこと
ができ、切断成形されるウエハの厚さ精度、そり精度及
び表面粗さを向上させることができるという、優れた効
果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態を示した図であり、
(a)はマルチワイヤソーの正面図、(b)はそのフロ
ーチャートである。
【図2】図2はワークの移動距離を示すグラフである。
【図3】本発明の第二の実施の形態を示した図であり、
(a)はマルチワイヤソーの正面図、(b)はそのフロ
ーチャートである。
【図4】本発明の第三の実施の形態を示した図であり、
(a)はマルチワイヤソーの正面図、(b)はそのフロ
ーチャートである。
【図5】従来のマルチワイヤソーによる切断方法の課題
を説明するための、ワークの切断面部を示す拡大断面図
である。
【符号の説明】
1 溝ローラ 3 多条ワイヤ列 4 砥液 7 ワーク(被切断物) 12 たわみセンサ 14 荷重センサ L1 所定量 L2 少量

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溝ローラ間に張設された多条ワイヤ列を
    一方向または往復方向に走行させ、被切断物を、砥液を
    供給しつつ、上記ワイヤ列に押し付けて切断するマルチ
    ワイヤソーにおいて、被切断物を所定量切断する毎に、
    切断方向とは逆の方向に上記所定量より少量だけ戻し、
    再度切断方向に押し付けることを特徴とするマルチワイ
    ヤソーによる切断方法。
  2. 【請求項2】 溝ローラ間に張設された多条ワイヤ列を
    一方向または往復方向に走行させ、被切断物を、砥液を
    供給しつつ、上記ワイヤ列に押し付けて切断するマルチ
    ワイヤソーにおいて、切断中の上記ワイヤ列のたわみを
    検知し、そのたわみ量が設定許容値以上になったとき
    に、被切断物を切断方向とは逆の方向に少量だけ戻し、
    再度切断方向に押し付けることを特徴とするマルチワイ
    ヤソーによる切断方法。
  3. 【請求項3】 溝ローラ間に張設された多条ワイヤ列を
    一方向または往復方向に走行させ、被切断物を、砥液を
    供給しつつ、上記ワイヤ列に押し付けて切断するマルチ
    ワイヤソーにおいて、切断中の上記被切断物に掛かる荷
    重を検知し、その荷重値が設定許容値以上になったとき
    に、被切断物を切断方向とは逆の方向に少量だけ戻し、
    再度切断方向に押し付けることを特徴とするマルチワイ
    ヤソーによる切断方法。
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