JPH10156698A - ワイヤーソーのワイヤー形状検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ワイヤーを走行状態のまま、非接触でワイヤー
形状の異常を検出し、ワイヤーが切断される前にマシン
を停止させるワイヤー形状検知装置を提供する。 【構成】一方のワイヤーリールと他方のワイヤーリール
の間を往復走行するワイヤーに被加工物を押し当てると
共に、前記ワイヤーに砥粒を含む加工液を供給し、前記
被加工物を多数の薄板状のウェーハに切断するワイヤー
ソーにおいて、前記ワイヤーの走行を可能に該ワイヤー
を中心に巻回した励磁コイルと二組のワイヤー形状検出
コイルを備え、該コイル内を走行するワイヤーの形状変
化を検知するワイヤーソーのワイヤー形状検知装置を提
供する。 【効果】ワイヤーを走行状態のまま、非接触でワイヤー
形状の異常が検出できるので、ワイヤーが切断される前
にマシンを停止させることがでる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤーソーのワ
イヤーの形状及び摩耗状態を検知するワイヤー形状検知
装置に係り、特に円筒状の半導体インゴット、セラミッ
ク、ガラス等の脆性材料を走行するワイヤーで多数の薄
板状のウェーハに切断するワイヤーソーのワイヤーの形
状を検知する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体インゴット、セラミック、ガラス
等の脆性材料を走行するワイヤーで多数の薄板状のウェ
ーハに切断する切断装置の一つにワイヤーソーがある。
このワイヤーソーは、ワイヤーが複数の溝付きローラ間
に巻掛けられてワイヤー列が形成されると共に、ワイヤ
ーの一方端は一方のワイヤーリールに巻回され、他方端
は他方のワイヤーリールに巻回される。

【０００３】そして、ワイヤーが一方のワイヤーリール
と他方のワイヤーリールとの間を通常５００ｍ／ｍｉｎ
〜１０００ｍ／ｍｉｎと高速で往復走行する。この往復
走行の際に前記ワイヤー列に被加工物の脆性材料を押し
当てると共に、ワイヤー列に砥粒を含む加工液を供給し
て砥粒のラッピング作用により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。

【０００４】このワイヤーソーのワイヤーは、均一な真
円形状が望ましいが、長く細い鋼材を引き抜きで製造す
る為、全長は均一でなく種々の歪み形状や極部的な径の
大小が造成される。又、このワイヤーは被加工物を切断
しているうちに摩耗してくるため、切断中にワイヤーが
断線する危険がある。このため、定期的にワイヤーの形
状を検知して、断線する前にワイヤーを交換する必要が
あった。

【０００５】従来、ワイヤーソーのワイヤー形状の検知
はワイヤーの走行中は行えず、ワイヤーを一定時間使用
したら、ワイヤーソーを一時的に停止させ、この間に作
業者が目視、あるいはマイクロメータでワイヤー径を測
定してワイヤーの形状を検知していた。そして、ワイヤ
ーが所定の形状以下に摩耗したら、ワイヤーを交換する
ようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤーソーのワイヤー形状の検知は、ワイヤーソーの
運転中連続して検知することができなかったため、通常
の定期点検から次の定期点検の間にワイヤーが断線して
作業が停止するという危険性があつた。また、定期点検
の都度マシンを停止しなければならないので、作業能率
が悪くなるという欠点があった。

【０００７】このような観点から、本発明ではワイヤー
を走行状態のまま、非接触でワイヤー形状の異常を検出
し、ワイヤーが切断する前にマシンを停止させ、断線に
よる下記の問題点の解消をするものである。 （１）断線してからでは、加工材やグルーブローラにワ
イヤーが絡み、それぞれにダメージを与えることを回避
する。 （２）場合によっては、グルーブローラの交換が必要と
なることを回避する。 （３）ガイドローラへのワイヤーの絡みを取り除く手間
から解放される。 （４）修復のための時間ロスをなくす。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記問題点解消
を目的に、一方のワイヤーリールと他方のワイヤーリー
ルの間を往復走行するワイヤーに被加工物を押し当てる
と共に、前記ワイヤーに砥粒を含む加工液を供給し、前
記被加工物を多数の薄板状のウェーハに切断するワイヤ
ーソーにおいて、前記ワイヤーの走行を可能に該ワイヤ
ーを中心に巻回した励磁コイルと二組のワイヤー形状検
出コイルを備え、該コイル内を走行するワイヤーの形状
変化を検知するワイヤーソーのワイヤー形状検知装置を
提供する。これにより、ワイヤの形状を直接監視できる
ので、信頼性の高い検知結果を得る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤーソーのワイヤー摩耗状態検知装置の好ましい
実施形態について詳説する。本発明のワイヤーソーのワ
イヤー形状検知装置の実施形態を説明する前に、まず、
ワイヤーソー１０の全体構成を図１に従って説明する。
同図に示すように、一方のリール１２に巻回されたワイ
ヤー１４は、ワイヤー案内装置１６、複数の固定ガイド
ローラ１８、１８、ダンサローラ２０を経由して３本の
溝付きローラ２２、２２、２２に順次巻き掛けられてワ
イヤー列２４を形成した後、複数の固定ガイドローラ１
８、１８、ダンサローラ２０、ワイヤー案内装置１６を
経て他方のリール２６に巻き取られるワイヤー走行路を
形成する。

【００１０】前記ダンサローラ２０には、所定重量の錘
４４が吊設され、錘４４の荷重によりワイヤー走行路を
走行するワイヤー１４に常に所要の張力が付与される。
また、ワイヤー走行路の途中にはワイヤー洗浄装置４６
が設けられ、このワイヤー洗浄装置４６によってワイヤ
ー１４に付着した加工液４０がワイヤー１４から除去さ
れる。

【００１１】また、各々のリール１２、２６は正逆回転
可能な駆動モータ２８、３０に連結されると共に、３本
のうち１本の溝付きローラ２２は正逆回転可能な駆動モ
ータ３２に連結される。これにより、一方のリール１２
から繰り出されたワイヤー１４は、図中実線矢印３４方
向に５００ｍ／ｍｉｎ〜１０００ｍ／ｍｉｎの高速走行
しながら他方のリール２６に巻き取られる。

【００１２】また、他方のリール２６に巻き取られたワ
イヤー１４は図中実線矢印３４の逆方向に逆走行して一
方のリール１２に巻き取られる。即ち、ワイヤー１４は
一方のリール１２と他方のリール２６の間を往復走行す
る。

【００１３】また、ワイヤー列２４には、砥液貯留タン
ク３８に貯留された砥粒（通常、ＧＣ＃６００〜＃１０
００程度のものが使用される）を含む加工液４０が砥液
供給ノズル４２から供給される。

【００１４】また、前記ワイヤー列２４の下方には、被
加工物送りテーブル４８が設けられ、この被加工物送り
テーブル４８はモータ５０で回動するネジ桿５２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
ると共に、被加工物送りテーブル４８のワイヤー列２４
側には、被加工物である半導体インゴット５４が被加工
物ブロック５６とスライスベース５８を介して支持され
る。

【００１５】これにより、被加工物送りテーブル４８を
切断送り方向（ワイヤー列２４側）に移動させると、半
導体インゴット５４は高速走行するワイヤー列２４に押
し当てられ、ワイヤー列２４に供給される加工液４０の
砥粒によるラッピング作用により半導体インゴット５４
を多数の薄板状のウェーハに切断する。

【００１６】次に、本発明に係るワイヤーソーのワイヤ
ー形状検知装置について説明する。図２はワイヤー形状
検知装置の構成を示すブロック図である。同図に示すよ
うに、ワイヤー形状検知装置６０のワイヤー形状検知部
分は、主として励磁コイル６７（励磁電圧Ｅｐ）、ワイ
ヤー形状検知コイル６８（検出電圧Ｅｓ１）、６９（検
出電圧Ｅｓ２）を巻回してなる中空の円筒部材６１で構
成され、上記円筒部材の長手方向軸芯近傍にワイヤーソ
ーのワイヤーを走行させ、ワイヤー形状の異常を検知す
るものである。

【００１７】前述の如く検知するワイヤーの形状は通常
は均一な真円形状であるが、ワイヤーの製造工程及び、
被加工物を研削中流動砥粒の動向により図３のような形
状になることががある。図中のＰ１の形状は一般に砥粒
によりワイヤーが削り取られた場合、あるいは、ワイヤ
ー製造工程での鋼材の引き抜き異常による場合等が考え
られる。又、Ｐ２の形状は一般にワイヤー製造行程での
鋼材の引き抜き行程で形成されるものと考えられる。

【００１８】ワイヤー及び、流動砥粒により被加工物を
研削する場合は、ワイヤーに一定の張力を加えながら研
削する。ここで、Ｐ１、Ｐ２のような変形ポイントが研
削点に達した場合は、該研削点で急激な研削負荷が生ず
ることになる。

【００１９】このような、急激な負荷変動は一定の張力
を加える機構に対しても急峻な応答性が要求されること
になり、それに応答できない場合はワイヤーの断線につ
ながる。これを防止するためにに予め、研削点にワイヤ
ーのＰ１、Ｐ２部分が到達する前にワイヤー形状の異常
を検出して、図中のコンピュータ（ＣＰＵ）からマシン
に停止信号を送ることで断線に至る前にマシンを停止さ
せることができる。

【００２０】つぎに、ワイヤー形状の異常検出について
具体的に図４を用いて説明する。ワイヤーの走行を可能
に該ワイヤーを中心に巻回した励磁コイル６７に励磁電
圧Ｅｐを加え、二組のワイヤー形状検出コイル６８、６
９より検知信号電圧Ｅｓ１、Ｅｓ２が出力されるように
差動変圧形センサーを構成する。

【００２１】このような構成で、差動変圧形センサーの
領域１に図３のＰ１部分が移送された場合図５の実線で
示されるＥｓ１信号になる。又、該Ｐ１部分が領域２に
移送された場合は同図の破線で示されるＥｓ２信号にな
る。

【００２２】つぎに、この各々のＥｓ１、Ｅｓ２信号を
ＣＰＵの減算回路で減算し、図６の異常値検出信号波形
のように基準点を零電圧（０Ｖ）として、ワイヤー形状
の異常値検出波形を零電圧基準に振り分け、形状異常を
電圧値に変換し、異常値設定電圧Ｅｘを越えたところで
マシンを止め異常信号を発するようにする。なお、異常
値設定電圧はプラス、マイナスの両域に設けてもよい。

【００２３】実際、この異常値検出信号波形はワイヤー
の走行速度により、急峻な波形すなわち微分波形に類似
の波形となる。

【００２４】更に高感度にするためには、この信号を微
分して、波高値を上げてもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、ワイヤーを走行状態のま
ま、非接触でワイヤー形状の異常が検出できるので、ワ
イヤーが切断される前にマシンを停止させることがで
き、断線による、高価な被加工物へのダメージをなくす
ことと、マシンへのワイヤーの絡みを取り除く時間等の
改善が得られ、製品歩留まりの向上と、マシンの信頼性
の向上に寄与することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はワイヤーソーの全体構成図

【図２】図２は、本発明のワイヤーソーのワイヤー形状
検知装置の構成図。

【図３】図３は、ワイヤーの異常形状図

【図４】図４は、本発明のワイヤーソーのワイヤー形状
検知装置のワイヤー形状検知部の拡大図。

【図５】図５は、本発明の差動変圧形センサー出力波
形。

【図６】図６は、本発明のワイヤー形状異常検知信号波
形。

【符号の説明】

１０……ワイヤーソー １４……ワイヤー １２、２６……ワイヤーリール １８……ガイドローラ ２０……ダイサローラ ２２……溝付きローラ ２８、３０、３２……駆動モータ ４０……加工液 ４４……錘 ４８……被加工物送りテーブル ６０……ワイヤー形状検知装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方のワイヤーリールと他方のワイヤーリ
   ールの間を往復走行するワイヤーに被加工物を押し当て
   ると共に、前記ワイヤーに砥粒を含む加工液を供給し、
   前記被加工物を多数の薄板状のウェーハに切断するワイ
   ヤーソーにおいて、 前記ワイヤーの走行を可能に該ワイヤーを中心に巻回し
   た励磁コイルと二組のワイヤー形状検出コイルを備え、
   該コイル内を走行するワイヤーの形状変化を検知するワ
   イヤーソーのワイヤー形状検知装置。