JPH1015805A

JPH1015805A - ワイヤソー

Info

Publication number: JPH1015805A
Application number: JP17240496A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nagatsuka; 真史永塚; Yuji Kaneda; 雄司兼田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】溝付ローラの溝形状を手間をかけずに正確に測
定する。【解決手段】ワイヤソー１０のワークフィードテーブル
２８の下面に、Ｘ−Ｙ移動機構４２を介して形状測定機
４４を取り付ける。Ｘ−Ｙ移動機構４２は、形状測定機
４４をＸ方向、Ｙ方向に移動させるもので、これによ
り、形状測定機４４が測定対象の溝付ローラの位置に移
動される。測定時には、形状測定機４４で溝付ローラの
溝形状を測定可能な高さまでワークフィードテーブル２
８を下降させる。次に、形状測定機４４を測定対象の溝
付ローラ１８Ａの測定位置まで移動させる。次いで、形
状測定機４４を移動させながら、洗浄ノズル７２から洗
浄液を噴射すると共にエアブローノズル７４から圧縮エ
アを噴き出して、測定対象の位置を洗浄し乾燥する。そ
して、形状測定機４４を測定開始位置に復帰移動させた
のち、形状測定機４４で溝付ローラ１８Ａの溝形状を測
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、円柱状の半導体イ
ンゴット、セラミック、ガラス等のワークを走行するワ
イヤで薄板状のウェーハに切断するワイヤソーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体インゴット、セラミック、ガラス
等のワークを薄板状のウェーハ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台の溝付ローラ
の溝に巻き掛けてワイヤ列を形成し、他方のワイヤリー
ルに巻き取ると共に、ワイヤ列に砥粒を含む加工液を供
給してワークを押し当てることにより、その砥粒のラッ
ピング作用によってワークを多数のウェーハに切断す
る。

【０００３】ところで、溝付ローラの溝が磨耗していく
と、切断されるウェーハの精度に悪影響を与える。即
ち、溝の傾斜面が磨耗した場合には、ワイヤが溝付ロー
ラの軸線方向に移動してしまい、結果的にウェーハの厚
さが不均一になる。また、溝が径方向に磨耗して隣接す
る溝との溝径が大きく変化するとワイヤが蛇行してしま
い、結果的にウェーハの平坦度が悪化するという現象が
生じる。

【０００４】そこで、従来では、溝付ローラを実機から
一旦取り外して、この溝付ローラの溝形状を形状測定機
を用いて測定し、その結果が許容値を外れた時に溝付ロ
ーラの寿命と判断して溝付ローラを新品のものと交換す
るようにしている。図８は、溝付ローラ１の測定状態を
示す要部断面図である。同図によれば、形状測定機の触
針２を溝付ローラ１の溝３に当接させると共に、溝付ロ
ーラ１の軸線方向（図中矢印で示す方向）に走行させて
溝３の形状を測定する。図９は、その測定結果を示す出
力データであり、このデータに基づいて隣接する溝３、
３…同士のピッチ（Ｐ）、及び溝径のバラツキ（α）を
算出し溝３、３…の磨耗量を計測している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
溝形状測定方法では、測定する度に溝付ローラを実機か
ら取り外さなければならず、また、測定終了後に溝付ロ
ーラを実機に再度取り付けなければならないので、非常
に手間がかかるという欠点がある。更に、従来の溝形状
測定方法では、ワイヤが巻き掛けられていない溝自体の
形状を測定するので、負荷がかかった状態の溝形状を測
定することができない。したがって、従来のワイヤソー
では、溝３の磨耗量（変化量）を正確に計測できないと
いう欠点がある。

【０００６】例えば、図９に示すように、溝３の両壁３
Ａ、３Ｂの傾斜角度θ１、θ２に差があると、実際には
この溝３に巻き掛けられるワイヤの位置が図８上で左右
方向にずれているにもかかわらず、触針２は溝３の深部
を測定し、この深部でＰを算出するので測定誤差が出
る。また、図８に示すように溝３の深部に割れ３Ｃが生
じていると、実際にはこの溝３に巻き掛けられるワイヤ
が割れ３Ｃを押し広げて下方にずれているにもかかわら
ず、触針２は溝３の深部を測定し、この深部でαを算出
するので測定誤差が出る。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、溝付ローラの溝形状を手間をかけずに正確に測
定することができるワイヤソーを提供することを目的と
する。

【０００８】

【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個の溝付ローラに巻
き掛けてワイヤ列を形成し、ワーク送りテーブルにワー
クを取り付け、該ワーク送りテーブルを前記ワイヤ列に
向けて送り出すことによりワークをワイヤ列に押し当て
て、ワークを多数のウェーハに切断するワイヤソーにお
いて、該ワイヤソーに形状測定機を設け、該形状測定機
によって、前記ワイヤが巻き掛けられた状態の前記溝付
ローラの溝形状を測定することを特徴としている。

【０００９】本発明によれば、ワイヤソーに設けた形状
測定機によって、溝付ローラの溝形状を測定するように
したので、測定の度に溝付ローラを脱着しなければなら
ない従来方法と比較して、溝付ローラの溝形状を手間を
かけずに測定することができる。また、前記形状測定機
は、ワイヤが巻き掛けられた状態の溝付ローラの溝形状
を測定するので、溝形状を正確に測定することができ
る。

【００１０】本発明では、前記形状測定機をワーク送り
テーブルに設けて、ワークの移動機構と形状測定機の移
動機構とを併用している。したがって、本発明では、形
状測定機の移動機構を別個に設ける必要がないので、ワ
イヤソーを小型化できる。更に、本発明では、洗浄ノズ
ルとエアブローノズルとを前記形状測定機に隣接して設
け、測定対象の溝付ローラを洗浄ノズルからの洗浄液で
洗浄し、エアブローノズルからのエアーで乾燥してか
ら、形状測定機で溝形状測定を行うようにした。これに
より、本発明は、切削屑等の塵を溝付ローラから除去し
た状態で溝形状測定を行うことができるので、溝形状を
更に正確に測定することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
るワイヤソーの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明の実施の形態に係るワイヤソーの透視図
である。同図に示すワイヤソー１０によれば、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。

【００１２】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、このウェイトによって、走行するワイヤ
１４に一定の張力が付与されている。ワイヤ洗浄装置２
６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。

【００１３】一対のワイヤリール１２及び溝付ローラ１
８Ｃ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、ワイヤリール１２間を高速で往復走
行する。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２８の下面に
は、セッティングベース３０を介して半導体インゴット
３２が保持されている。

【００１４】以上のように構成されたワイヤソー１０に
おいて、半導体インゴット３２を切断する場合には、ワ
ークフィードテーブル２８をワイヤ列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、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。

【００１５】インゴット３２の加工に供したスラリは、
ワイヤ列２０の下方に設置されたオイルパン３８を介し
てスラリタンク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。なお、インゴット
３２の切断は、図１中二点破線で示すように、ハウジン
グ４０内で行われ、供給したスラリが周囲に飛散するの
を防止している。

【００１６】ところで、ワークフィードテーブル２８の
下面には図２に示すように、Ｘ−Ｙ移動機構４２が設け
られ、このＸ−Ｙ移動機構４２に形状測定機４４が取り
付けられている。また、ワークフィードテーブル２８の
下面には図３に示すように、形状測定機４４の収納ボッ
クス４６が設置されている。この収納ボックス４６は、
溝付ローラ１８Ｂの図３中右側で、ワークフィードテー
ブル２８の下降時（半導体インゴット３２の切断時）に
溝付ローラ１８Ｂと衝突しない位置に設けられている。
前記形状測定機４４は、半導体インゴット３２の切断中
には、前記収納ボックス４６に収納されて、切断雰囲気
から遮蔽される。

【００１７】図２において、Ｘ−Ｙ移動機構４２は、ワ
ークフィードテーブル２８の下面に設けられた梁部材４
８に支持されている。Ｘ−Ｙ移動機構４２は、Ｙ方向に
配設された一対のガイドレール５０、５０と、Ｘ方向に
配設された一対のガイドレール５２、５２（一方側は図
示せず）とを有している。前記ガイドレール５０、５０
はワークフィードテーブル２８と平行に梁部材４８に固
定され、これに前記ガイドレール５２、５２が形成され
たガイド部５４がＹ方向に移動自在に係合されている。
前記ガイドレール５２には、ガイド部５６がＸ方向に移
動自在に係合され、このガイド部５４に形状測定機４４
が固定されている。符号５８はＹ軸モータであり、この
Ｙ軸モータ５８が形状測定機用のＣＰＵ６０（図４参
照）によって駆動されると、形状測定機４４はＹ方向に
移動される。また、符号６２はＸ軸モータであり、この
Ｘ軸モータ６２が前記ＣＰＵ６０（図４参照）によって
駆動されると、形状測定機４４はＸ方向に移動される。
したがって、形状測定機４４は、ＣＰＵ６０によって移
動位置が制御されている。

【００１８】形状測定機４４は、ガイド部５６に固定さ
れた駆動部６４を有しており、この駆動部６４の下部
に、検出器６６が設けられている。駆動部６４は、検出
器６６を水平方向に往復移動させるもので、その移動量
は前記ＣＰＵ６０によって制御されている。検出器６６
の側部には、逆Ｌ字状の触針６８が設けられる。触針６
８は、基部を支点に上下に揺動自在に設けられ、この触
針６８の移動量が検出器６６に取り込まれると、検出器
６６は前記移動量に基づいた電気信号をＣＰＵ６０に出
力する。そして、ＣＰＵ６０は、前記電気信号に基づい
て図４に示す溝測定ＤＡＴＡ処理回路７０に測定データ
を作成させ、この作成した測定データを図示しないディ
スプレイ、又はプリンタに表示する。

【００１９】図２において、洗浄ノズル７２とエアブロ
ーノズル７４とが形状測定機４４に隣接して設けられ
る。洗浄ノズル７２とエアブローノズル７４とは、形状
測定機４４の駆動部６４から延設されたアーム７６に固
定されると共に、形状測定機４４の触針６８の上方に設
置されている。洗浄ノズル７２の図示しないポンプ、及
びエアブローノズル７４の図示しないポンプは、洗浄・
乾燥コントローラ７８（図４参照）によって制御され、
洗浄ノズル７２からの洗浄液の供給、及びエアブローノ
ズル７４からのエアーブローのタイミングが制御されて
いる。

【００２０】図４は、ワイヤソー１０の制御系を示すブ
ロック図である。同図に示すワイヤソー用のＣＰＵ８０
は、ワイヤソー１０全体の諸機能を制御すると共に、前
述した形状測定機用のＣＰＵ６０、溝測定ＤＡＴＡ処理
回路７０、及び洗浄・乾燥コントローラ７８を統括制御
する。次に、前記の如く構成されたワイヤソー１０の形
状測定機４４による溝形状測定方法について、図４に示
す制御系を参照しながら説明する。

【００２１】先ず、ワイヤソー用のＣＰＵ８０でワーク
フィードテーブル２８の駆動装置（図示せず）を制御し
て、ワークフィードテーブル２８を所定の位置、即ち、
形状測定機４４で溝付ローラの溝形状を測定可能な高さ
まで下降移動させる。次に、ＣＰＵ８０で形状測定機用
のＣＰＵ６０を制御してＸ−Ｙ移動機構４２の各モータ
５８、６２を駆動させ、形状測定機４４を図３に示した
収納ボックス４６から測定対象の溝付ローラ１８Ａの測
定位置（例えば、図２、図３中二点鎖線で示す位置）ま
で移動させる。

【００２２】次いで、ＣＰＵ８０で形状測定機用のＣＰ
Ｕ６０と洗浄・乾燥コントローラ７８とを制御して、移
動機構４２のＸ軸モータ６２を駆動させて形状測定機４
４を図２中右方向に移動させながら、溝付ローラ１８Ａ
の測定対象の位置に向けて洗浄ノズル７２から洗浄液を
噴射すると共に、後続するエアブローノズル７４から圧
縮エアを噴き出して、前記測定対象位置を洗浄し乾燥す
る。

【００２３】そして、ＣＰＵ８０で形状測定機用のＣＰ
Ｕ６０を制御し、移動機構４２のＸ軸モータ６２を逆転
駆動させて形状測定機４４を図２中左方向に移動させ
て、図２中二点鎖線で示す測定開始位置に移動させる。
そして、ＣＰＵ８０で形状測定機用のＣＰＵ６０を制御
して、形状測定機４４の駆動部６４を駆動させ、触針６
８を溝付ローラ１８Ａの測定開始位置に当接させると共
に、駆動部６４で検出器６６を図２中右方向に移動させ
て、溝付ローラ１８Ａの溝形状測定を開始する。

【００２４】図５は、溝付ローラ１８Ａの測定状態を示
す要部断面図である。同図によれば、形状測定機４４の
触針６８を溝付ローラ１８Ａの軸線方向（図２中右方
向）に走行させて溝１９の形状を測定する。図６は、そ
の測定結果を示す出力データであり、この出力データに
基づいて隣接する溝１９、１９…同士のピッチ（Ｐ）、
及び溝径のバラツキ（α）を算出し溝１９、１９…の磨
耗量を計測する。

【００２５】前記測定結果において、本実施の形態で
は、溝付ローラ１８Ａの溝１９にワイヤ１４を巻き掛け
た状態で測定したので、前記出力データはワイヤ１４の
一部周部を含むデータとして出力されるが、溝１９の両
壁１９Ａ、１９Ｂの傾斜角度θ１、θ２に差があって
も、また、溝１９の深部に割れ１９Ｃが生じていても、
この溝１９に巻き掛けられる実際のワイヤ１４の位置で
前記Ｐ、α値を測定できる。即ち、ワイヤ１４の形状を
示すデータの頂部Ｔ、Ｔ間の軸線方向の距離をＰ値と
し、径方向の距離をα値として測定する。

【００２６】したがって、本実施の形態は、形状測定機
４４をワイヤソー１０に設け、溝付ローラを実機から取
り外すことなく溝形状を測定するようにしたので、測定
の度に溝付ローラを実機に対して脱着しなければならな
い従来方法と比較して、溝付ローラの溝形状を手間をか
けずに測定することができる。また、前記形状測定機４
４は、ワイヤ１４が巻き掛けられた状態の溝付ローラの
溝形状を測定するので、溝形状を正確に測定することが
できる。

【００２７】更に、本実施の形態は、形状測定機４４を
ワークフィードテーブル２８に設け、インゴット３２の
移動機構と形状測定機４４の移動機構とを併用したの
で、形状測定機４４の移動機構を別個に設ける必要がな
く、よってワイヤソー１０を小型化できる。また、本実
施の形態では、洗浄ノズル７２とエアブローノズル７４
とを形状測定機４４に隣接して設け、測定対象の溝付ロ
ーラを洗浄ノズル７２からの洗浄液で洗浄し、エアブロ
ーノズル７４からの圧縮エアーで乾燥してから、形状測
定機４４で溝形状測定を行うようにしたので、切削屑等
の塵を溝付ローラから除去した状態で溝形状測定を行う
ことができる。したがって、溝形状を更に正確に測定す
ることができる。

【００２８】図７は、第２の実施の形態のワイヤソーの
要部を示す正面図であり、図１〜図３に示した第１の実
施の形態と同一若しくは類似の部材については同一の符
号を付してその説明は省略する。同図に示すワイヤソー
は、着脱自在な形状測定機ユニット８１を備え、この形
状測定機ユニット８１の形状測定機４４によって測定対
象の溝付ローラの溝形状を測定するようにしたものであ
る。前記形状測定機ユニット８１は、形状測定機４４と
門型フレーム８２とから構成される。門型フレーム８２
は、その上部梁部８４に形状測定機４４が、梁部８４に
沿って移動自在に取り付けられており、梁部８４の両端
に固着された支柱８６、８６が、溝付ローラ１８Ａ（溝
付ローラ１８Ｂでも良い）の軸受部９０、９０にボルト
等の取付具によって着脱自在に取り付けられている。

【００２９】前記形状測定機ユニット８１によれば、溝
形状測定時に同図に示すようにワイヤソー側に取り付け
られる。そして、形状測定機４４は、梁部８４に沿って
測定対象の溝位置まで移動されたのち、触針６８をその
溝に当接させて、検出器６６を溝付ローラ１８Ａの軸線
方向（梁部８４の長手方向）に沿って移動させることに
より溝形状を測定する。

【００３０】一方、本実施の形態では、形状測定機４４
で測定された溝形状データを蓄積することで、溝付ロー
ラの寿命及び保守点検（再生加工）の時期を判断するこ
ともできる。その判断方法は、先ず、新品の溝付ローラ
の溝形状を測定し、前記ピッチＰ₁と溝径のバラツキα
₁の初期データを保存する。次に、この溝付ローラを実
機に搭載し、ワークをｎ本（例えば１０本）切断した後
の前記Ｐ₂、α₂の中間データを保存する。そして、初
期データＰ₁、α₁から中間データＰ₂、α₂を減算
し、ｎ本目における変化量を求める。この変化量に基づ
いて、ワーク１本当たりの変化量を求め、何本目に保守
点検が必要となるか、及び何本目に寿命となるかを予測
する。即ち、保守点検時期の規定値、及び寿命の規定値
を予め設定しておき、これらの規定値を超えると予測さ
れる本数目のワークを切断終了した時に、保守点検を行
い又は新品のものと交換する。

【００３１】これにより、溝付ローラの寿命及び保守点
検の時期を効率良く判断することができる。尚、前記中
間データは１回に限らず、ｎ本毎に複数回取得するよう
にすれば、切断本数に対する溝の形状変化の統計値を得
ることができるので、変化量の異常の有無を判定でき
る。変化量が異常の場合には、ワイヤソーに異常が生じ
たと判断し、ワイヤソーの異常診断を行う。これによ
り、ワイヤソーの故障を未然に防止することができる。

【００３２】本実施の形態では、形状測定機として触針
を有する接触式の形状測定機について述べたが、これに
限られるものではなく、溝にレーザービームを照射して
溝形状を測定する非接触式の形状測定機を適用しても良
い。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るワイヤ
ソーによれば、形状測定機をワイヤソーに設け、この形
状測定機によって溝付ローラの溝形状を測定するように
したので、溝付ローラの溝形状を手間をかけずに測定す
ることができ、また、形状測定機は、ワイヤが巻き掛け
られた状態の溝付ローラの溝形状を測定するので、溝形
状を正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤソーの
透視図

【図２】図１に示したワイヤソーのワークフィードテー
ブルに形状測定機が取り付けられた状態を示す拡大正面
図

【図３】図２の側面図

【図４】図１に示したワイヤソーの制御系を示すブロッ
ク図

【図５】溝形状測定状態を示す要部拡大断面図

【図６】溝形状測定結果の出力データを示す説明図

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るワイヤソーの
要部正面図

【図８】従来の溝形状測定状態を示す要部拡大断面図

【図９】従来の溝形状測定結果の出力データを示す説明
図

【符号の説明】

１０…ワイヤソー１４…ワイヤ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ…溝付ローラ２０…ワイヤ列２８…ワークフィードテーブル４２…Ｘ−Ｙ移動機構４４…形状測定機７２…洗浄ノズル７４…エアブローノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行するワイヤを複数個の溝付ローラに巻
き掛けてワイヤ列を形成し、ワーク送りテーブルにワー
クを取り付け、該ワーク送りテーブルを前記ワイヤ列に
向けて送り出すことによりワークをワイヤ列に押し当て
て、ワークを多数のウェーハに切断するワイヤソーにお
いて、該ワイヤソーに形状測定機を設け、該形状測定機によっ
て、前記ワイヤが巻き掛けられた状態の前記溝付ローラ
の溝形状を測定することを特徴とするワイヤソー。
【請求項２】前記形状測定機は、前記ワーク送りテーブ
ルに設けられていることを特徴とする請求項１記載のワ
イヤソー。
【請求項３】前記形状測定機に隣接して、洗浄ノズルと
エアブローノズルとが設けられ、該形状測定機による溝
形状測定前に、測定対象の溝付ローラを前記洗浄ノズル
からの洗浄液で洗浄し、エアブローノズルからのエアー
で乾燥するようにしたことを特徴とする請求項１、又は
２記載のワイヤソー。