JPH09314550A - ワイヤソーの被加工物切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】効率的に被加工物の切断を行うことができるワ
イヤソーの被加工物切断方法の提供。 【解決手段】ワークフィードテーブル２８に着脱自在な
チルチングユニット３０を用いてインゴット３２の水平
角度調整と垂直角度調整をあらかじめワイヤソー１０の
装置外で行ったのち、前記チルチングユニット３０を介
して前記インゴット３２を前記ワークフィードテーブル
２８に取り付けてインゴット３２の切断を行う。

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の被加工
物切断方法に係り、特にシリコン、ガラス、セラミック
ス等の脆性材料を切断するワイヤソーの被加工物切断方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の単結晶材料をワイヤソーで
切断する場合、その切断面が所定の結晶方位となるよう
に、単結晶材料をワイヤ列面に対して所定角度傾斜させ
て切断する必要がある。従来、この種のワイヤソーで
は、被加工物の結晶方位合わせは、ワークフィードテー
ブルに一体形成されたチルチング装置で行っていた。こ
のチルチング装置は、被加工物をワイヤ列面に対して水
平、垂直方向に揺動自在に支持するものであり、作業者
は、あらかじめ求められた結晶方位のデータを基に手動
で結晶方位合わせを行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
ソー装置本体でのチルチング作業は、場所的な制約を受
けるため、その作業が極めて困難であるとともに、その
作業に時間がかかり効率的な切断を行うことができない
という欠点があった。本発明は、このような事情に鑑み
てなされたもので、効率的に被加工物の切断を行うこと
ができるワイヤソーの被加工物切断方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
するために、走行するワイヤを複数の溝付ローラに巻き
掛けてワイヤ列を形成し、該ワイヤ列に対して垂直に進
退移動するワークフィードテーブルに被加工物を取り付
け、該ワークフィードテーブルを前記ワイヤ列に向けて
送り出すことにより前記被加工物をワイヤ列に押し当
て、前記被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソ
ーの被加工物切断方法において、前記ワイヤソーの装置
外で、あらかじめ前記被加工物の水平角度調整及び垂直
角度調整を行ったのち、前記被加工物を前記ワークフィ
ードテーブルに取り付けて、前記被加工物の切断をする
ことを特徴とする。

【０００５】本発明によれば、ワイヤソーの装置外で、
あらかじめ前記被加工物の水平角度調整及び垂直角度調
整を行ったのち、前記被加工物を前記ワークフィードテ
ーブルに取り付けて被加工物の切断をする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーの被加工物切断方法の好ましい実施の形態
について詳説する。図１は、本発明に係る切断方法が適
用されたワイヤソーの実施の形態の透視図である。

【０００７】同図に示すように、ワイヤリール１２に巻
かれたワイヤ１４は、多数のガイドローラ１６、１６、
…で形成されるワイヤ走行路を経て３本の溝付きローラ
１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに巻き掛けられ、水平なワイヤ
列２０を形成する。ワイヤ列２０を形成したワイヤ１４
は、ワイヤ列２０を挟んで左右対称に形成された他方側
のワイヤ走行路を経て図示しないワイヤリールに巻き取
られる。

【０００８】前記ワイヤ列２０の両側に形成されるワイ
ヤ走行路には、それぞれワイヤ案内装置２２、ダンサロ
ーラ２４及びワイヤ洗浄装置２６が配設されており（一
方側のみ図示）、ワイヤ案内装置２２は、ワイヤリール
１２からワイヤ１４を一定ピッチでガイドする。また、
ダンサローラ２４は、所定重量のウェイト（図示せず）
が架設されていて、走行するワイヤ１４にこのウェイト
で一定の張力を付与する。ワイヤ洗浄装置２６は、洗浄
液タンク２９から供給される洗浄液をワイヤ１４に噴射
して、ワイヤ１４に付着したスラリをワイヤ１４から除
去する。

【０００９】前記一対のワイヤリール１２及び溝付ロー
ラ１８Ｃには、それぞれ正逆回転可能なモータ（図示せ
ず）が連結されており、前記ワイヤ１４は、このモータ
を駆動することにより、前記ワイヤリール１２間を高速
で往復走行する。前記ワイヤ列２０の上方には、ワイヤ
列２０に対して垂直に昇降移動するワークフィードテー
ブル２８が設置されている。ワークフィードテーブル２
８にはセッティングベース３１を介してチルチングユニ
ット３０が備えられており、インゴット３２は、このチ
ルチングユニット３０の下部に保持され、任意の傾斜角
度に設定される。なお、このチルチングユニット３０及
びセッティングベース３１の構成については、後に詳述
する。

【００１０】以上のように構成されたワイヤソー１０に
おいて、インゴット３２の切断は、ワークフィードテー
ブル２８を前記ワイヤ列２０に向けて下降させ、高速走
行するワイヤ列２０にインゴット３２を押し当てること
により行う。この際、前記ワイヤ列２０には、スラリタ
ンク３４から図示しないノズルを介してスラリが供給さ
れ、インゴット３２は、このスラリ中に含有される砥粒
のラッピング作用でウェーハに切断される。

【００１１】前記インゴット３２の加工に供したスラリ
は、前記ワイヤ列２０の下方に設置されたオイルパン３
８を介して前記スラリタンク３４に回収され、不足分を
補給されながら循環利用される。この際、スラリは加工
時に発生する熱を吸熱して温度上昇するので、回収した
スラリは、熱交換機３６で一定温度に冷却される。次
に、セッティングベース３１とチルチングユニット３
０、及び、チルチングユニット３０とインゴット３２と
の取り付け関係について図２、図３を参照しながら説明
する。

【００１２】図２は、インゴット３２の取付状況を示す
正面図であり、図３は、インゴット３２の取付状況を示
す斜視図である。図３に示すように、前記チルチングユ
ニット３０は、セッティングベース３１の下面に形成さ
れたアリ溝４２に、チルチングユニット３０の上面に形
成されたアリ部４４を挿入することにより、セッティン
グベース３１に装着される。

【００１３】前記アリ溝４２とアリ部４４との間には、
図４に示すように、断面楔形状の押圧板４６が配置され
ている。この押圧板４６はネジ棒４８の端部に枢支され
ており、また、このネジ棒４８はセッティングベース３
１に形成されたネジ孔５０に螺合されている。このネジ
棒４８の他端には、レバー５２が固着されており、前記
押圧板４６は、このレバー５２を回動させることによ
り、前記アリ部４４に対して進退移動する。

【００１４】したがって、前記レバー５２を回転させて
押圧板４６を図４中矢印方向に移動させることにより、
前記アリ部４４は、前記アリ溝４２と押圧板４６との間
で挟持される。これにより、チルチングユニット３０は
セッティングベース３１に固定される。図３に示すよう
に、前記インゴット３２は、マウンティングプレート５
８の下面にスライスベース６０を介して固定されてい
る。このマウンティングプレート５８は、チルチングユ
ニット３０の下面に形成されたアリ溝５４に、マウンテ
ィングプレート５８の上面に形成されたアリ部５６を挿
入することにより、前記チルチングユニット３０に装着
される。

【００１５】また、前記アリ溝５４とアリ部５６との間
には断面楔形状の押圧板６２が配置されおり、この押圧
板６２は、レバー６４の回動操作によって前記アリ部５
６を挟持、又は挟持解除する。なお、詳細は図４に示し
た機構と同一なので説明は省略する。次に、前記チルチ
ングユニット３０の構造について図５、図６を参照しな
がら説明する。図５はチルチングユニット３０の縦断面
図であり、図５はチルチングユニット３０の平面図であ
る。

【００１６】図５に示すように、前記チルチングユニッ
ト３０は、取付ブロック６６、水平揺動ブロック６８及
び垂直揺動ブロック７０を主要構成部材として構成さ
れ、各々がボルト７２で連結されて一体的に構成されて
いる。前記取付ブロック６６は矩形状に形成され、その
上面にアリ部４４が形成されている。この取付ブロック
６６には、図６に示すように、円弧状に形成されたガイ
ド孔７４、７４が前記ボルト７２を中心として左右対称
に形成されている。前記ガイド孔７４、７４には、ガイ
ド部材７６、７６が挿入されており、該ガイド部材７
６、７６は、前記ガイド孔７４、７４に沿って摺動可能
な形状に形成されている。前記ガイド部材７６、７６の
中央部には、ボルト穴が形成されており、該ボルト穴に
は、ボルト７８、７８が挿通されている。このボルト７
８、７８は、前記水平揺動ブロック６８の貫通孔８０、
８０を介してナット８２、８２に螺合されている。

【００１７】したがって、前記水平揺動ブロック６８
は、取付ブロック６６の下面に沿って摺動し、前記ボル
ト７８、７８を締めつけることにより前記取付ブロック
６６に固定され、緩めることによりボルト７２を中心と
して水平方向に揺動する。前記水平揺動ブロック６８の
下部には、凹状の湾曲面８４が形成されている。一方、
前記垂直揺動ブロック７０の上部には、この湾曲面８４
の形状に沿った凸状の湾曲面８６が形成されている。ま
た、垂直揺動ブロック７０の上部中央には、前記湾曲面
８６の形状に沿った円弧状の長孔８８が形成されてい
る。この長孔８８には、前記ボルト７２が挿通されてお
り、該ボルト７２は、ナット９０に螺合されている。

【００１８】したがって、前記垂直揺動ブロック７０
は、水平揺動ブロック６８の凹状の湾曲面８４上を摺動
し、前記ボルト７２を締めつけることにより取付ブロッ
ク６６に固定され、緩めることにより垂直方向に揺動す
る。前記垂直揺動ブロック７０の下部には、前述したア
リ溝５４が形成されている。

【００１９】次に、前記チルチングユニット３０によっ
てインゴット３２の切断方向を合わす手順について説明
する。前記インゴット３２は、Ｘ線照射装置によって結
晶方位が、あらかじめ確認されている。その結晶方位に
沿って切断するために、ワイヤ列２０に対するインゴッ
ト３２の水平方向及び垂直方向の傾斜角度をチルチング
ユニット３０によって設定する。

【００２０】先ず、インゴット３２が固着されたマウン
ティングプレート５８のアリ部５６を、チルチングユニ
ット３０側のアリ溝５４に挿入する。そして、レバー６
４、６４を回動してインゴット３２をチルチングユニッ
ト３０に固定する。次に、ボルト７２とボルト７８、７
８を緩め、水平揺動ブロック６８と垂直揺動ブロック７
０とを取付ブロック６６に対して揺動可能な状態にす
る。

【００２１】そして、まず、水平揺動ブロック６８を水
平方向に揺動させて、インゴット３２の水平方向の結晶
方位がワイヤ列２０に合致したところで、ボルト７８、
７８を締結して、水平揺動ブロック６８を取付ブロック
６６に固定する。次に、垂直揺動ブロック７０を水平揺
動ブロック６８に対して垂直方向揺動させて、インゴッ
ト３２の垂直方向の結晶方位がワイヤ列２０に合致した
ところでボルト７２を締結し、垂直揺動ブロック７０を
取付ブロック６６に固定する。

【００２２】これによって、インゴット３２の切断方向
の位置合わせ作業が終了する。次に、この結晶方位合わ
せを行ったインゴット３２を図１に示したワークフィー
ドテーブル２８に取り付ける手順について説明する。先
ず、図３に示したように、インゴット３２の方位合わせ
が終了したチルチングユニット３０をセッティングベー
ス３１に固定する。

【００２３】次に、図２に示すように、このセッティン
グベース３１をワークフィードテーブル２８の位置まで
移送し、セッティングベース３１の両端に形成された肩
部３１Ａ、３１Ａを、ワークフィードテーブル２８のフ
ック２８Ａ、２８Ａ上に載置する。そして、ワークフィ
ードテーブル２８に設けられた油圧シリンダ９２、９２
のロッド９４、９４を伸長させて、セッティングベース
３１の肩部３１Ａ、３１Ａを前記フック２８Ａ、２８Ａ
とロッド９４、９４の先端とで固定する。これによっ
て、インゴット３２の取り付け作業が終了する。

【００２４】前記インゴット３２を切断する場合は、ワ
ークフィードテーブル２８をワイヤ列２０に向けて送り
出して前記インゴット３２をワイヤ列２０に押し当てる
ことによりウェーハに切断する。このように、本実施の
形態のワイヤソーの被加工物切断方法によれば、ワイヤ
ソー１０の装置外で、あらかじめインゴット３２の水平
角度調整及び垂直角度調整を行ったのち、前記インゴッ
ト３２をワークフィードテーブル２８に取り付けて切断
をするようにしたので、ワイヤソー１０の稼働効率が向
上する。すなわち、インゴットの切断中に、次に切断す
るインゴットの軸方位合わせを行っておくことができる
ので、従来要していたインゴット３２装着後のチルチン
グ作業を省略することができ、ワイヤソー１０を極めて
効率的に稼働させることができる。

【００２５】また、ワイヤソー１０の装置外でチルチン
グ作業を行なうことができるので、従来の高所、狭所で
の作業に比べ安全かつ容易に作業を行なうことができ
る。さらに、ワイヤソー１０にチルチング装置を別途設
ける必要がなくなるので、ワイヤソー１０の装置構造を
簡素化することができる。なお、着脱自在なチルチング
ユニットは、本実施の形態のものに限らず、次のような
構成のものを用いてもよい。

【００２６】図７は、他のチルチングユニットの構成を
示す側面図である。同図に示すように、前記チルチング
ユニット９６は、円柱体からなり、該円柱体は軸線Ｌに
対して垂直な面Ｆ₁ 及び軸線Ｌに対して所定角度傾斜し
た２つの面Ｆ₂ 、Ｆ₃ によって４分割されている。この
４分割された円柱体の各分割体９８、１００、１０２、
１０４は、各々の結合面Ｆ₁ 〜Ｆ₃ に沿って相互に回動
自在に連結されている。

【００２７】チルチング操作は、水平面Ｆ₁ 上を回転す
る分割体１００で水平方向の角度調整を行い、傾斜面Ｆ
₂ 、Ｆ₃ 上を回転する分割体１０２、１０４で垂直方向
の角度調整を行う。この２方向の傾斜の組み合わせによ
り、インゴット３２をワイヤ列２０に対して任意の角度
に傾斜させることができる。次に、本発明に係るワイヤ
ソーの被加工物切断方法の第２の実施の形態について詳
説する。

【００２８】第２の実施の形態の切断方法では、インゴ
ット３２がワイヤ列２０に対して平行な状態で切断され
るとともに、その切断されたウェーハが所定の結晶方位
を有するようにインゴット３２をスライスベース６０及
びセッティングベース３１にあらかじめ位置決めしたの
ち固定し、そのセッティングベース３１をワークフィー
ドテーブル２８に固定する。

【００２９】インゴット３２がワイヤ列２０に対して平
行な状態で切断され、かつ切断されたウェーハが所定の
結晶方位を有するようにするためには、インゴット３２
を軸芯ｌを中心として円周方向に所定角度回転させるこ
と、及び、インゴット３２をインゴット３２の中心Ｏを
中心としてワイヤ列２０に対して平行に所定角度回転さ
せることにより結晶方位合わせを行なえばよい。

【００３０】ここで、インゴット３２の水平、垂直基準
（インゴット３２のオリフラ面を水平基準、インゴット
３２の軸線を含み前記オリフラ面を直交する面を水平基
準とする）が、ワイヤ列２０の水平、垂直基準（ワイヤ
列面を水平基準、ワイヤ列面の中心線を含みワイヤ列面
に直交する面を垂直基準とする）と一致した状態にある
と仮定する。

【００３１】インゴット３２が、ワイヤ列２０に対して
平行な状態で切断されるように、かつその切断されたウ
ェーハが所定の結晶方位を有するように、 インゴット３２を軸芯ｌを中心として円周方向に回転
させる角度をθ インゴット３２をインゴット３２の中心Ｏを中心とし
て回転させる角度をλとする。

【００３２】一方、Ｘ線照射装置によってあらかじめ確
認されたインゴット３２の軸線の垂直、水平方向の傾斜
角度をそれぞれα、βとすると、θとα、βとの間に
は、次式の関係が成り立ち、

【００３３】

【数１】θ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎβ／ｔａｎα） 更に、λとα、θとの間には、次式の関係が成り立つ。

【００３４】

【数２】λ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎα／ｃｏｓθ） したがって、前記インゴット３２がワイヤ列２０に対し
て平行な状態で切断され、かつ、その切断されたウェー
ハの切断面が所定の結晶面を有するようにするために
は、インゴット３２の垂直、水平基準がワイヤ列２０の
垂直、水平基準と平行状態にあると仮定した状態で、あ
らかじめインゴット３２を軸芯を中心に円周方向にθ回
転させるとともに、インゴット３２の軸芯と直交し、ワ
イヤ列２０により形成される平面に直行する軸線を中心
としてワイヤ列２０と平行にλ回転させてスライスベー
ス６０及びセッティングベース３１に位置決め固定し、
その位置決め固定したインゴット３２をワークフィード
テーブル２８に固定すればよい。

【００３５】図８（ａ）及び（ｂ）には、前記のように
して求めたθ、λから、インゴット３２の垂直、水平基
準がワイヤ列２０の垂直、水平基準と平行状態にあると
仮定した状態から、軸芯を中心にθ回転させるととも
に、ワイヤ列２０に対して平行にλ回転させたインゴッ
ト３２をスライスベース６０及びセッティングベース３
１に固定し、更にワークフィードテーブル（図示せず）
に固定した状態が示されている。

【００３６】この状態でインゴット３２の切断を行なう
ことにより、インゴット３２は、ワイヤ列２０に対して
平行な状態で切断され、かつ切断されたウェーハが所定
の結晶方位を有するようになる。このように、第２の実
施の形態の切断方法においても、ワイヤソー１０の装置
外で、あらかじめインゴット３２の水平角度調整及び垂
直角度調整を行ったのち、インゴット３２をワークフィ
ードテーブル２８に取り付けて切断をするようにしたの
で、前記第１の実施の形態と同様に切断効率が向上す
る。

【００３７】また、第２の実施の形態の切断方法によれ
ば、インゴット３２をワイヤ列２０に対して平行な状態
で切断することができるので、ワイヤ列２０を形成する
溝付ローラ１８Ａ〜１８Ｃに片寄った熱分布を生じさせ
ることがない。したがって、精度の高い切断を行なうこ
とができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワイヤソーの装置外で、あらかじめ前記被加工物の水平
角度調整及び垂直角度調整を行ったのち、前記被加工物
を前記ワークフィードテーブルに取り付けて被加工物の
切断をするようにしたことにより、ワイヤソーの稼働効
率が向上する。また、ワイヤソーの装置外でチルチング
作業を行なうことができるので、従来の高所、狭所での
作業に比べ安全かつ容易に作業を行なうことができる。
さらに、ワイヤソーにチルチング装置を別途設ける必要
がなくなるので、ワイヤソーの装置構造を簡素化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワイヤソーの透視図

【図２】インゴットの取付状況を示す正面図

【図３】インゴットの取付状況を示す斜視図

【図４】セッティングベースとチルチングユニットとの
係合状態を示す一部断面図

【図５】チルチングユニットの側面断面図

【図６】チルチングユニットの平面図

【図７】他のチルチングユニットの構成を実施を示す側
面図

【図８】本発明に係るワイヤソーの被加工物切断方法の
第２の実施の形態の説明図

【符号の説明】

１０…ワイヤソー １４…ワイヤ ２０…ワイヤ列 ２８…ワークフィードテーブル ３１…セッティングベース ３０、９６…チルチングユニット ３２…インゴット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行するワイヤを複数の溝付ローラに巻
   き掛けてワイヤ列を形成し、該ワイヤ列に対して垂直に
   進退移動するワークフィードテーブルに被加工物を取り
   付け、該ワークフィードテーブルを前記ワイヤ列に向け
   て送り出すことにより前記被加工物をワイヤ列に押し当
   て、前記被加工物を多数のウェーハに切断するワイヤソ
   ーの被加工物切断方法において、 前記ワイヤソーの装置外で、あらかじめ前記被加工物の
   水平角度調整及び垂直角度調整を行ったのち、前記被加
   工物を前記ワークフィードテーブルに取り付けて、前記
   被加工物の切断をすることを特徴とするワイヤソーの被
   加工物切断方法。
2. 【請求項２】 前記被加工物を前記ワイヤ列に対して水
   平、垂直方向にそれぞれ所定角度傾斜可能に保持すると
   ともに、前記ワークフィードテーブルに着脱自在なチル
   チングユニットを用いて前記被加工物の水平角度調整と
   垂直角度調整を行うことを特徴とする請求項１記載のワ
   イヤソーの被加工物切断方法。