JPH1076517A - ワイヤソーによるワークの切断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部に空間を有するワークを、切削抵抗に大
きな変動が生じることなく切断することができて、切断
されたウエハの面粗度が、切断箇所によって変化するの
を抑制することができるワイヤソーによるワークの切断
方法を提供する。 【解決手段】 ワーク２１の内部空間２１ａにダミー材
３４を装填する。この状態で、複数の加工用ローラ１
３，１４間に所定ピッチで巻回されたワイヤ１５を走行
させながら、そのワイヤ１５に対しワーク２１を接触さ
せて、ワーク２１をウェハに切断加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤを用い
て、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料よ
りなるワークを切断加工するためのワイヤソーによるワ
ークの切断方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワイヤソーにおいては、複数の
加工用ローラが所定間隔おきに配設され、それらのロー
ラの外周には多数の環状溝が所定ピッチで形成されてい
る。また、各加工用ローラ間において、環状溝には１本
のワイヤが順に巻回されている。そして、ワイヤが走行
されながら、そのワイヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供
給され、この状態でワイヤに対しワークが押し付け接触
されて、そのワークがウェハに切断加工されるようにな
っている。

【０００３】図５に示すように、ワーク４１には、外周
面にカーボン製等の接合板４２及びガラス製等の取付板
４３が接着固定される。そして、ワーク４１は、これら
の接合板４２及び取付板４３を介してワイヤソーのワー
ク支持機構１９に取り付けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すように、ワ
ーク４１が中空円筒状に形成されている場合には、ワイ
ヤの下降に従ってワークの切断が、図５の位置Ｐ１から
位置Ｐ２，Ｐ３へと順に進行する際に、ワークの切断長
及びワイヤ上における切断領域が変化して切削抵抗が大
きく変動する。

【０００５】すなわち、切断が位置Ｐ１から位置Ｐ２に
進行する間は、ワーク４１の切断長が徐々に増加して切
削抵抗が徐々に増大する。また、切断がワーク４１の中
空部４１ａの始端と対応する位置Ｐ２を越えて進行する
ときには、切断長及び切断領域が変化して切削抵抗が激
変する。その後、切断がワーク４１の中空部４１ａの終
端と対応する位置Ｐ３を越えて進行するときには、切断
長及び切断領域が瞬時に変化して切削抵抗が激増する。

【０００６】さらに、ワイヤ１５が一側切断部、中空
部、他側切断部の順で走行する際に、供給される砥粒の
一部が、中空部で落下、あるいはかきおとされ、他側の
切断に寄与することがなく、切断面にむらが発生する。

【０００７】このように、ワーク４１の切断箇所によっ
て、切断長や切断領域が瞬時に変化して切削抵抗が変動
すると、切断されたウエハ切断面の面粗度が、切断箇所
によって著しく変化して、ソーマーク等が形成された
り、場合によってはワイヤが破断したりするという問題
があった。

【０００８】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、内部に空間を有するワークを、切削抵抗
に大きな変動が生じることなく切断することができるワ
イヤソーによるワークの切断方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、複数の加工用ローラ
間にワイヤを所定ピッチで巻回し、そのワイヤを走行さ
せながら、ワイヤに対しワークを接触させて、切断加工
を行うようにしたワイヤソーによるワークの切断方法に
おいて、前記ワークの内部空間にダミー材を装填し、こ
の状態でワークを加工用ローラ間のワイヤに接触させ
て、切断加工を行うようにしたものである。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載のワイヤソーによるワークの切断方法において、前記
ワークは筒状に形成され、そのワークの中心にダミー材
を装填して、切断加工を行うようにしたものである。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載のワイヤソーによるワークの切断方法において、前記
ワークは複数の棒状ワークを外周面において互いに接合
して構成され、それらの棒状ワーク間の隙間にダミー材
を装填して、切断加工を行うようにしたものである。

【００１２】さて、請求項１に記載のワークの切断方法
においては、ワークの内部空間にダミー材を装填し、こ
の状態でワークを走行中のワイヤに押し付け接触させ
て、ウェハに切断加工する。このため、ワークの内部に
空間が形成されていても、その切断加工の進行に連れて
切削抵抗に大きな変動が生じることはなく、さらに砥粒
がスムースに切断終端部まで運ばれ、切断開始箇所から
切断終了箇所まで、大きな切削抵抗の変化を生じること
なく切断加工を行うことができる。

【００１３】請求項２に記載のワークの切断方法におい
ては、筒状をなすワークを、その中心にダミー材を装填
した状態で、ワイヤにより切断加工するようになってい
る。このため、筒状のワークを切削抵抗に大きな変動が
生じることなく、高精度に切断することができる。

【００１４】請求項３に記載のワークの切断方法におい
ては、複数の棒状ワークを、外周面において互いに接合
するとともに、それらの間の隙間にダミー材を装填した
状態で、ワイヤにより切断加工するようになっている。
このため、複数の棒状ワークを切削抵抗に大きな変動が
生じることなく、高精度に同時切断することができて、
作業能率を向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、この発明の第１の実施形態
を、図１〜図３に基づいて説明する。

【００１６】まず、ワイヤソーについて述べると、図１
及び図２に示すように、切断機構１１は装置基台１２上
に装設されている。この切断機構１１は平行に延びる加
工用駆動ローラ１３及び加工用被動ローラ１４を備え、
それらの外周には多数の環状溝１３ａ，１４ａが所定ピ
ッチで形成されている。なお、図面においては理解を容
易にするために、環状溝１３ａ，１４ａの数を実際より
も少なく描いてある。

【００１７】１本の線材よりなるワイヤ１５は前記加工
用ローラ１３，１４の各環状溝１３ａ，１４ａに連続的
に巻回されている。ワイヤ走行用モータ１６は装置基台
１２上に配設され、このモータ１６により加工用駆動ロ
ーラ１３が直接回転されるとともに、ワイヤ１５を介し
て加工用被動ローラ１４が回転される。そして、これら
の加工用ローラ１３，１４の回転によって、ワイヤ１５
が所定の走行速度で走行される。このワイヤ１５の走行
は、一定量前進（例えば１０ｍ）及び一定量後退（例え
ば９ｍ）を繰り返し、全体として歩進的に前進するよう
に行われる。

【００１８】ワーク支持機構１９は前記切断機構１１の
上方に位置するように、装置基台１２上に立設されたコ
ラム２０に上下動可能に支持され、その下部には硬脆材
料よりなるワーク２１が着脱自在にセットされる。ワー
ク昇降用モータ２２はコラム２０上に配設され、このモ
ータ２２により図示しないボールスクリュー等を介して
ワーク支持機構１９が上下動される。

【００１９】そして、このワイヤソーの運転時には、ワ
イヤ１５が切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間で
走行されながら、ワーク支持機構１９を介してワーク２
１が切断機構１１に向かって下降される。このとき、図
示しないスラリ供給機構により、ワイヤ１５上へ遊離砥
粒を含む水性または油性のスラリが供給されるととも
に、そのワイヤ１５に対しワーク２１が押し付け接触さ
れ、砥粒のラッピング作用によってワーク２１がウェハ
に切断加工される。

【００２０】リール機構２３は前記装置基台１２上に装
設され、ワイヤ１５を繰り出すための繰出しリール２４
と、ワイヤ１５を巻き取るための巻取りリール２５とを
備えている。回転方向及び回転速度を変更可能なサーボ
モータよりなる一対のリール回転用モータ２６，２７は
装置基台１２に配設され、それらのモータ軸には図示し
ない伝達機構を介してリール２４，２５が連結されてい
る。

【００２１】トラバース機構２８は前記リール機構２３
に隣接して装置基台１２上に装設され、繰出しリール２
４からのワイヤ１５の繰出し及び巻取りリール２５への
ワイヤ１５の巻取りを、上下にトラバースしながら案内
する。そして、前記リール機構２３の両リール２４，２
５の回転により、繰出しリール２４から切断機構１１へ
ワイヤ１５が繰り出されるとともに、加工後のワイヤ１
５が巻取りリール２５に巻き取られる。

【００２２】張力付与機構２９及びガイド機構３０は、
前記リール機構２３と切断機構１１との間に配設されて
いる。そして、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４
間に巻回されたワイヤ１５の両端が、ガイド機構３０の
各ガイドローラ３１を介して張力付与機構２９に掛装さ
れている。この状態で、張力付与機構２９により、加工
用ローラ１３，１４間のワイヤ１５に所定の張力が付与
されるようになっている。

【００２３】張力低減機構３２は前記リール機構２３と
張力付与機構２９との間に配設され、一対の回転ローラ
３３を備えている。そして、これらの回転ローラ３３に
はワイヤ１５が掛装され、両回転ローラ３３が回転され
ることによって、張力付与機構２９からリール機構２３
の各リール２４，２５側へ波及するワイヤ１５の張力が
低減されるようになっている。

【００２４】次に、前記のように構成されたワイヤソー
によるワークの切断方法について説明する。図１及び図
３に示すように、この実施形態においては、ワーク２１
が中空円筒状に形成されている。そのため、このワーク
２１の中心の中空部２１ａ内には、エポキシ樹脂等より
なる内側ダミー材３４を装填して接着剤により固定す
る。このように、ワーク２１の内部にダミー材３４を装
着することにより、ダミー材３４を含めたワーク２１を
中実円筒形状にしている。

【００２５】その後、カーボン３５を介して、ガラス等
よりなる取付板３６を接着固定する。そして、この取付
板３６を介して、ワーク２１をワイヤソーのワーク支持
機構１９に着脱可能にセットして、切断機構１１のワイ
ヤ１５の上方に対向配置する。

【００２６】この状態で、ワイヤソーを運転させると、
ワイヤ１５がリール機構２３の繰出しリール２４から繰
り出され、切断機構１１の加工用ローラ１３，１４間に
おいて歩進的に走行された後、巻取りリール２５に巻き
取られる。そして、図示しないスラリ供給機構により、
加工用ローラ１３，１４間のワイヤ１５上に遊離砥粒を
含むスラリが供給されながら、ワーク支持機構１９の下
降により、ワイヤ１５に対してワーク２１が押し付け接
触される。これにより、ワーク２１が所定の厚さに切断
加工される。

【００２７】このワーク２１の切断加工時には、ワーク
２１に対するダミー材３４の接着固定によって、ダミー
材３４を含むワーク２１の断面が中実になっている。こ
のため、ワイヤ１５によるワーク２１の切断加工が進行
しても、切削抵抗が急激に変動することがない。

【００２８】すなわち、ワーク２１の切断が、図３に示
す位置Ｐ１から位置Ｐ２に進行する間では、ワーク２１
上の切断長が増加しているため、切削抵抗が徐々に増大
する傾向にある。切断がワーク２１の中空部２１ａの始
端と対応する位置Ｐ２を越えて進行するときには、ワー
ク２１の切断長及びワイヤ１５上の切断領域が２分割さ
れ、切削抵抗が急変する。しかしながら、この切削抵抗
の急変が内側ダミー材３４により補正されているため、
切削抵抗が急変することはない。

【００２９】このため、ワーク２１が中空円筒状に形成
されていても、その切断加工の進行に連れて切削抵抗に
大きな変動が生じることはなく、切断開始箇所から切断
終了箇所まで、ほぼ一定の切削抵抗で切断加工を行うこ
とができる。従って、切断されたウエハの面粗度が、切
断箇所によって変化するのを最小限に抑制することがで
きるとともに、ウェハの破損を抑制して、高品質のウエ
ハを製作することができる。

【００３０】前記の実施形態によって期待できる効果に
ついて、以下に記載する。 （ａ） この実施形態のワイヤソーによるワークの切断
方法においては、内部に空間２１ａを有するワーク２１
を、その空間２１ａにダミー材３４を装填した状態で、
ワイヤ１５により切断加工するようになっている。この
ため、ワーク２１の内部に空間２１ａが形成されていて
も、そのワーク２１を切削抵抗に大きな変動が生じるこ
となく切断することができる。従って、切断されたウエ
ハの面粗度が、切断箇所によって変化するのを抑制する
ことができて、ソーマークが生じるを阻止できるととも
に、ウェハの破損を抑制できる。。

【００３１】（ｂ） この実施形態のワイヤソーによる
ワークの切断方法においては、円筒状をなすワーク２１
を、その中心の中空部２１ａに内側ダミー材２１を装填
した状態で、ワイヤ１５により切断加工するようになっ
ている。このため、中空部で砥粒が落下することなく切
断の終端部まで運ばれ、円筒状のワーク２１を高精度に
切断することができる。 （第２の実施形態）次に、この発明の第２の実施形態
を、図４に基づいて説明する。

【００３２】さて、この実施形態のワークの切断方法に
おいては、ワーク２１が複数（実施形態では３個）の丸
棒状ワーク２１Ａを外周面において互いに接着固定して
構成されている。そのため、これらの丸棒状ワーク２１
Ａ間の空間部をなす隙間２１ａ内には、エポキシ樹脂等
よりなる内側ダミー材３４を装填して接着剤により固定
する。また、ワーク２１の外周面には、カーボン等より
なる３つの外側ダミー材３７を装着して接着剤により固
定する。このように、ワーク２１にダミー材３４，３７
を装着することにより、ダミー材３４，３７を含めたワ
ーク２１の断面をほぼ四角形状にしている。

【００３３】その後、外側ダミー材３７の一側面には、
ガラス等よりなる取付板３６を接着固定し、この取付板
３６を介して、ワーク２１をワイヤソーのワーク支持機
構１９にセットする。この状態で、ワイヤソーを運転す
ると、前述した第１の実施形態とほぼ同様に、ワーク２
１を切削抵抗に大きな変動が生じることなく、切断開始
箇所から切断終了箇所まで、ほぼ一定の切削抵抗で切断
加工することができる。さらに、空間部の隙間２１ａで
砥粒が落下することなく、高精度に加工ができる。

【００３４】従って、この第２の実施形態においても、
前記第１の実施形態と同様に、切断されたウエハの板厚
及び切断面の面粗度が、切断箇所によって変化するのを
最小限に抑制することができるとともに、ウェハの破損
を抑制して、高品質のウエハを製作することができる。
また、この第２の実施形態においては、ワーク２１が複
数の丸棒状ワーク２１Ａを接着固定して構成されている
ため、複数の丸棒状ワーク２１Ａを同時に切断加工する
ことができて、作業能率を向上させることができる。

【００３５】なお、この発明を次のように変更して具体
化することも可能である。 （１） 前記各実施形態において、外側を四角形とする
外側ダミー材を加えて、ワーク２１をほぼ四角形にし
て、切断加工を行うようにすること。

【００３６】（２） 前記第２の実施形態において、２
個または４個以上の複数の丸棒状ワーク２１Ａを互いに
接着固定して、切断加工を行うようにすること。

【００３７】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るため、次のような効果を奏する。請求項１に記載の発
明によれば、内部に空間を有するワークを、切削抵抗に
大きな変動が生じることなく切断することができる。従
って、切断されたウエハの切断面の面粗度が、切断箇所
によって変化するのを抑制することができるとともに、
ウェハの破損を抑制でき、高品質のウェハを得ることが
できる。。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、筒状をな
すワークを、その中心にダミー材を装填した状態で、切
削抵抗に大きな変動が生じることなく、高精度に切断す
ることができる。

【００３９】請求項３に記載の発明によれば、複数の棒
状ワークを、外周面において互いに接合するとともに、
それらの間の隙間にダミー材を装填した状態で、切削抵
抗に大きな変動が生じることなく、高精度に同時切断す
ることができて、作業能率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化したワイヤソーを示す正面
図。

【図２】 そのワイヤソーの平面図。

【図３】 この発明のワークの切断方法の第１の実施形
態を示す断面図。

【図４】 この発明のワークの切断方法の第２の実施形
態を示す断面図。

【図５】 従来のワークの切断方法を示す断面図。

【符号の説明】

１１…切断機構、１３…加工用駆動ローラ、１４…加工
用被動ローラ、１３ａ，１４ａ…環状溝、１５…ワイ
ヤ、１９…ワーク支持機構、２１…ワーク、２１ａ…内
部空間としての中空部、２１Ａ…丸棒状ワーク、３４…
内側ダミー材、３７…外側ダミー材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の加工用ローラ間にワイヤを所定ピ
   ッチで巻回し、そのワイヤを走行させながら、ワイヤに
   対しワークを接触させて、切断加工を行うようにしたワ
   イヤソーによるワークの切断方法において、 前記ワークの内部空間にダミー材を装填し、この状態で
   ワークを加工用ローラ間のワイヤに接触させて、切断加
   工を行うようにしたワイヤソーによるワークの切断方
   法。
2. 【請求項２】 前記ワークは筒状に形成され、そのワー
   クの中心にダミー材を装填して、切断加工を行うように
   した請求項１に記載のワイヤソーによるワークの切断方
   法。
3. 【請求項３】 前記ワークは複数の棒状ワークを外周面
   において互いに接合して構成され、それらの棒状ワーク
   間の隙間にダミー材を装填して、切断加工を行うように
   した請求項１に記載のワイヤソーによるワークの切断方
   法。