JPH1080855A - マルチワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワイヤガイドの溝加工作業及び交換作業に要す
る手間及びコストの低減を図るとともに、被加工物の切
断精度を維持することが可能な構成とされたマルチワイ
ヤソーを提供する。 【解決手段】本発明に係るマルチワイヤソーは、ワイヤ
ガイド１のそれぞれが円形軸状の全体外形を有してお
り、中心軸２上の円周方向に沿って離間配置され、か
つ、ワイヤガイド１の軸心方向に沿って一体となった複
数の扇形部材３ａ，３ｂを具備したものであるととも
に、各ワイヤガイド１が具備した扇形部材３ａ，３ｂそ
れぞれの外周面上にはワイヤガイド１の円周方向に沿っ
たワイヤ走行溝５がワイヤガイド１の軸心方向に沿って
並列形成されており、かつ、隣接配置された一対ごとの
扇形部材３ａ，３ｂの一方は他方よりも外側にまで突出
されて全体外形が円形軸状となる包絡面Ｍを形づくるも
のであることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被加工物を薄板状と
して切断する際に使用されるマルチワイヤソーに係り、
特には、このマルチワイヤソーが備えるワイヤガイドの
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチワイヤソーはシリコンインゴット
や水晶、石英などのような円形軸状やブロック形状を有
する被加工物を薄板状として切断する際に使用される切
断装置の一つであり、このマルチワイヤソーは砥粒が付
着されたうえでの並列状として高速走行中のワイヤに対
して押し当てられた被加工物を薄板状の多数枚に切断す
るものとして知られている。そして、この種のマルチワ
イヤソーは、図３で全体構造を簡略化して示すような構
成を有しており、ワイヤ２１の送り出し及び巻き取りを
行う供給側及び回収側スプール２２，２３と、全体外形
が円形軸状とされたうえで並列配置された３本のワイヤ
ガイド２４と、スプール２２，２３及びワイヤガイド２
４間に配設された供給側及び回収側プーリ２５，２６と
を備えている。なお、図３では３本のワイヤガイド２４
を用いているが、２本もしくは４本のワイヤガイドを備
えてなるマルチワイヤソーも使用されていることは周知
の通りである。

【０００３】また、このマルチワイヤソーが備えるワイ
ヤガイド２４それぞれの外周面上には、図４で示すよう
に、円周方向に沿った多数のワイヤ走行溝２７が各ワイ
ヤガイド２４の軸心方向に沿った所定ピッチでもって離
間したうえで並列形成されており、供給側スプール２２
から供給側プーリ２５を介して送り出されてきたワイヤ
２１は、各ワイヤガイド２４のワイヤ走行溝２７ごとを
順次挿通しながらワイヤガイド２４同士間に張り渡され
ており、回収側プーリ２６を介したうえで回収側スプー
ル２３でもって巻き取られている。なお、この際におけ
る各ワイヤガイド２４の外周面は、ウレタン系のコーテ
ィング材２８からなる被覆面となっている。

【０００４】さらに、マルチワイヤソーの下側に位置す
る一対のワイヤガイド２４間に張り渡されたうえで並列
状となって高速走行しているワイヤ２１列に対しては砥
粒液供給ノズル２９から砥粒液が滴下によって供給され
ており、砥粒が付着したワイヤ２１列に対しては被加工
物３０が押し当てられる。したがって、ワイヤ２１列に
対して押し当てられた被加工物３０は、ワイヤ２１列を
構成するワイヤ２１それぞれの離間ピッチに対応した厚
みを有する薄板状の多数枚として切断されることにな
り、これらワイヤ２１の離間ピッチ、つまり、各ワイヤ
ガイド２４におけるワイヤ走行溝２７の離間ピッチを予
め調整しておくことによって所定厚みの薄板状となった
被加工物３０の多数枚が切断したうえで得られることに
なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
形態に係るマルチワイヤソーにおいては、つぎのような
不都合が生じていた。まず、１本当たり約６０Ｋｇもの
重量を有するワイヤガイド２４そのものの外周面、つま
り、コーティング材からなる被覆面２８上に多数のワイ
ヤ走行溝２７を並列形成しておく必要があり、これらの
溝加工作業に多大の手間及びコストを要することになっ
てしまう。

【０００６】また、ワイヤガイド２４の外周面上に形成
されたワイヤ走行溝２７内をワイヤ２１が高速で走行す
るため、ワイヤ走行溝２７が摩耗したり損傷したりする
ことが避けられず、損傷などに伴うワイヤ走行溝２７同
士の離間ピッチの変化が起こる結果、被加工物３０の切
断精度を維持することが困難となる。さらに、被加工物
３０の切断精度が低下してきた際には、重量物であるワ
イヤガイド２４を交換しなければならず、これらの交換
作業にも多大の手間及びコストがかかることになってい
た。

【０００７】本発明は、これらの不都合に鑑みて創案さ
れたものであって、ワイヤガイドの溝加工作業及び交換
作業に要する手間及びコストの低減を図るとともに、被
加工物の切断精度を維持することが可能な構成とされた
マルチワイヤソーの提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
マルチワイヤソーは、互いに並列配置された複数本のワ
イヤガイドを備えてなるマルチワイヤソーであって、ワ
イヤガイドのそれぞれは円形軸状の全体外形を有してお
り、その中心軸上の円周方向に沿って離間配置され、か
つ、ワイヤガイドの軸心方向に沿って一体となった複数
の扇形部材を具備したものであるとともに、各ワイヤガ
イドが具備した扇形部材それぞれの外周面上にはワイヤ
ガイドの円周方向に沿ったワイヤ走行溝がワイヤガイド
の軸心方向に沿って並列形成されており、かつ、隣接配
置された一対ごとの扇形部材のうちの一方は他方よりも
外側にまで突出されて全体外形が円形軸状となる包絡面
を形づくるものであることを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項２に係るマルチワイヤソー
は、扇形部材それぞれの外周面が高分子硬質ウレタン系
もしくはセラミックス系のコーティング材からなる被覆
面であることを特徴とするものであり、請求項３に係る
マルチワイヤソーは、各ワイヤガイドが具備した扇形部
材それぞれの外周面上に並列形成されたワイヤ走行溝の
離間ピッチが互いに同一であることを特徴としている。
そして、請求項４に係るマルチワイヤソーは、各ワイヤ
ガイドが具備した扇形部材の一方と他方とでは外周面上
に並列形成されたワイヤ走行溝の離間ピッチが互いに相
違していることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の請求項５に係るマルチワイ
ヤソーは、各ワイヤガイドが具備した扇形部材それぞれ
の外周面上に並列形成された円周溝の離間ピッチがワイ
ヤガイドの軸心方向に沿って互いに相違していることを
特徴とするものであり、請求項６に係るマルチワイヤソ
ーは、各ワイヤガイドが具備した扇形部材のそれぞれが
ワイヤガイドの軸心方向に沿って着脱可能に保持された
ものであることを特徴としている。さらに、請求項７に
係るマルチワイヤソーは、各ワイヤガイドの中心軸が冷
却液でもって循環冷却されていることを特徴とするもの
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１２】図１は本実施の形態に係るマルチワイヤソ
ーが備えてなるワイヤガイドの要部構造を一部破断して
示す説明図、図２はワイヤガイドの変形例、図３は本実
施の形態に係るマルチワイヤソーの全体構造を簡略化し
て示す説明図であり、これら図中の符号１はワイヤガイ
ドを示している。なお、ワイヤガイドを除くマルチワイ
ヤソーの全体構造は従来の形態と基本的に異ならないの
で、ここでは従来の形態と同一の図３に基づいてマルチ
ワイヤソーの全体構造を説明することとし、図１及び図
２において図３と互いに同一もしくは相当する部品、部
材のそれぞれには同一符号を付している。

【００１３】本実施の形態に係るマルチワイヤソーはシ
リコンインゴットや水晶、石英などのような被加工物３
０を切断する際に使用される切断装置であり、このマル
チワイヤソーは、砥粒が付着されたうえでの並列状とし
て高速走行中のワイヤ２１に対し３００μｍ／ｍｉｎ程
度の速度で押し当てられた被加工物３０、例えば、１０
０ｍｍ角×３２０ｍｍ長さの大きさを有するシリコンイ
ンゴットなどを薄板状となった多数枚のシリコンウェハ
として切断するものとなっている。そして、ここでのマ
ルチワイヤソーは、図３で示すように、太さが１８０μ
ｍ程度となったワイヤ２１の送り出し及び巻き取りを行
う供給側及び回収側スプール２２，２３と、全体外形が
円形軸状とされて並列配置された３本のワイヤガイド１
と、これらのワイヤガイド１及びスプール２２，２３間
にそれぞれ配設された供給側及び回収側プーリ２５，２
６と、下側に位置する一対のワイヤガイド１間に張り渡
されて並列状となったうえで１０ｍ／ｍｉｎというよう
な高速で走行しているワイヤ２１列に対してオイル及び
砥粒からなる砥粒液（スラリ）を滴下によって供給する
砥粒液供給ノズル２９とを備えている。なお、図３で示
したマルチワイヤソーは３本のワイヤガイド１を備えて
いるが、２本もしくは４本のワイヤガイドを備えて構成
されたマルチワイヤソーであってもよいことは従来の形
態と同じである。

【００１４】また、この際におけるワイヤガイド１のそ
れぞれは、図１で示すような円形軸状の全体外形、例え
ば、外直径が２００ｍｍで全長が４００ｍｍの大きさ程
度の全体外形を有するものであり、３００ｍｍ程度の離
間間隔をあけて並列配置されたワイヤガイド１のそれぞ
れが具備した中心軸２上には、ワイヤガイド１の円周方
向に沿って互いに離間配置されたうえ、ワイヤガイド１
の軸心方向に沿って一体となった８個の扇形部材３ａ，
３ｂが配設されている。すなわち、これら扇形部材３
ａ，３ｂの単体は、各々の円弧幅寸法が中心軸２の軸心
に対して４５度弱の角度範囲内に収まる断面形状を有す
るものとして作製されており、扇形部材３ａ，３ｂ同士
間には中心軸２の軸心に対する角度範囲が５度程度とな
るような隙間Ｓが設けられている。なお、ここでは８個
の扇形部材３ａ，３ｂを放射状として組み合わせること
によって単一本のワイヤガイド１を構成しているが、８
個を越える個数の扇形部材を用いたり８個未満の個数か
らなる扇形部材を用いたりしたうえでワイヤガイド１を
構成することも可能であり、扇形部材３ａ，３ｂの個数
が８個に限定されないことは勿論である。

【００１５】さらに、各ワイヤガイド１が具備した扇形
部材３ａ，３ｂそれぞれの外周面は高分子ウレタンのよ
うな硬質ウレタン系もしくはセラミックス系などのコー
ティング材からなる所定厚みの被覆面４となっており、
扇形部材３ａ，３ｂそれぞれの外周面上にはワイヤガイ
ド１の円周方向に沿った多数のワイヤ走行溝５が５６０
μｍの離間ピッチを介しながらワイヤガイド１の軸心方
向に沿ったうえで並列形成されている。なお、ワイヤ走
行溝５は断面Ｖ字形状を有しているのが一般的であり、
ここではワイヤ走行溝５同士の離間ピッチを５６０μｍ
としているが、これらの離間ピッチは薄板状として切断
される被加工物３０の厚みに対応して設定されることに
なり、５６０μｍの離間ピッチは太さが１８０μｍのワ
イヤ２１を用いたうえで３５０μｍ±４０μｍの厚みを
有するシリコンウェハを製作する際に採用されている。
そして、この際においては、ワイヤガイド１のそれぞれ
を複数の扇形部材３でもって構成し、かつ、各扇形部材
３ａ，３ｂの外周面を硬質ウレタン系やセラミックス系
などのコーティング材からなる被覆面４としているの
で、ワイヤガイド１から扇形部材３ａ，３ｂのそれぞれ
を個別的に分離したうえでの溝加工作業を実行しうると
ともに、ワイヤ２１が高速で走行していてもコーティン
グ材の有する特性によって摩耗及び損傷が起こり難いこ
ととなる。

【００１６】さらにまた、各ワイヤガイド１を構成して
いる扇形部材３ａ，３ｂのそれぞれは油圧シリンダ６を
介したうえで中心軸２上に配設されており、互いに隣接
配置された一対ごとの扇形部材３ａ，３ｂのうちの一方
３ａは他方３ｂよりも外側にまで油圧シリンダ６の進出
動作によって突出させられたうえで全体外形が円形軸状
となる包絡面Ｍを形づくるものとなっている。そして、
一方の扇形部材３ａでもって包絡面Ｍを形づくる際に
は、ワイヤガイド１を停止したうえで全ての扇形部材３
ａ，３ｂを突出させた後、他方の扇形部材３ｂを後退動
作させることによって一方の扇形部材３ａのみを突出さ
せたままとしておくことが行われる。ところで、この際
においては、一方の扇形部材３ａが他方の扇形部材３ｂ
よりも外側に突出することによって包絡面Ｍを形づくる
としているが、ワイヤガイド１の中心軸２と扇形部材３
との間に介装された油圧シリンダ６の進退動作を切り換
えると、一方の扇形部材３ａが下降動作したうえで他方
の扇形部材３ｂが一方の扇形部材３ａよりも外側にまで
突出させられることになり、これら他方の扇形部材３ｂ
でもっても同一形状の包絡面Ｍが形づくられることにな
る。

【００１７】すなわち、これら一方の扇形部材３ａと他
方の扇形部材３ｂとは交互に突出させられる構成となっ
ており、ワイヤ２１は各ワイヤガイド１を構成して互い
に異なる扇形部材３の一群ずつ、つまり、隣接配置され
たうちの一方の扇形部材３ａもしくは他方の扇形部材３
ｂでもってワイヤガイド１間に張り渡されることになっ
ている。なお、この際における中心軸２と各扇形部材３
との間に介装されることによって一方の扇形部材３ａを
他方の扇形部材３ｂよりも突出させる進退機構が油圧シ
リンダ６からなるもののみに限定されることはなく、例
えば、空気圧シリンダやネジもしくはリンクなどのよう
な機械的な手段を利用して構成された進退機構を採用す
ることも可能である。

【００１８】ところで、以上説明したワイヤ走行溝５、
つまり、扇形部材３ａ，３ｂそれぞれの外周面上に形成
されたワイヤ走行溝５の離間ピッチは、一方の扇形部材
３ａであるか他方の扇形部材３ｂであるかに拘わらず、
互いに同一とされている。そして、このような構成とし
ておいた際には、ワイヤ２１が張り渡されたワイヤガイ
ド１の包絡面Ｍを形づくっていた一方の扇形部材３ａに
おけるワイヤ走行溝５が摩耗したり損傷した場合には、
これら一方の扇形部材３ａを後退動作させたうえで他方
の扇形部材３ｂを突出させることによって被加工物３０
であるシリコンインゴットなどに対する切断作業を同一
条件のままで続行しうることとなる。なお、実験結果で
は、５６０μｍの離間ピッチとされたワイヤ走行溝５が
形成された一方の扇形部材３ａからなるワイヤガイド１
間にワイヤ２１を張り渡したうえでの切断作業によって
製作されたシリコンウェハの平均厚みが３４１μｍ、同
一の離間ピッチを有するワイヤ走行溝５が形成された他
方の扇形部材３ｂを用いた場合におけるシリコンウェハ
の平均厚みが３４７μｍとなっており、目標値である３
５０μｍ±４０μｍの厚みを有するシリコンウェハが十
分に得られることが確認された。

【００１９】また、一方の扇形部材３ａにおけるワイヤ
走行溝５の離間ピッチと他方の扇形部材３ｂにおけるワ
イヤ走行溝５の離間ピッチとを互いに相違させておくこ
とも可能であり、このような構成を採用した場合にはワ
イヤガイド１の包絡面Ｍを形づくる扇形部材３ａ，３ｂ
を選択することによってシリコンインゴットそれぞれの
切断厚みを極めて容易に変更しうることとなる。さらに
また、一方の扇形部材３ａ及び他方の扇形部材３ｂそれ
ぞれにおけるワイヤ走行溝５の離間ピッチがワイヤガイ
ド１の軸心方向に沿って互いに相違している構成を採用
することも可能であり、このような構成とした場合には
単一のシリコンインゴットから切断によって得られるシ
リコンウェハごとの厚みを互いに異ならせて製作しうる
こととなる。

【００２０】次に、本実施の形態に係るマルチワイヤソ
ーが備えるワイヤガイド１の変形例を図２に基づいて説
明する。すなわち、図１で示したワイヤガイド１では、
このワイヤガイド１を構成する複数の扇形部材３ａ，３
ｂそれぞれが油圧シリンダ６を介したうえで中心軸２に
固定されているが、このような構成に限定されることは
ないのであり、図２で示すように、ワイヤガイド１の中
心軸２に対して固定された油圧シリンダ６側に一対のガ
イド部材７を平行状としたうえで予め配設しておき、こ
れらのガイド部材７でもってワイヤガイド１の軸心方向
に沿って案内されながら摺動するよう扇形部材３ａ，３
ｂのそれぞれを着脱可能に保持させておくことも可能で
ある。なお、この際においては、一対のガイド部材７で
もって扇形部材３ａ，３ｂを保持するとしているが、こ
のような構成に限られることはなく、図示省略している
が、扇形部材３ａ，３ｂのそれぞれを二股状としておい
たうえ、単一本のガイド部材でもって着脱可能に保持す
る構成を採用してもよいことは勿論である。

【００２１】そして、このような構成を採用した際に
は、下降動作中でワイヤ２１が張り渡されていない扇形
部材３ａ，３ｂをワイヤガイド１の停止状態下において
ワイヤガイド１の軸心方向に沿った外部へと引き出すこ
とが可能となる結果、摩耗したり損傷したりした扇形部
材３ａ，３ｂの容易な交換作業を行いうることとなる。
なお、上記と同一の離間ピッチを有するワイヤ走行溝５
が形成された一方の扇形部材３ａを交換したうえでの切
断作業を行ってみたところ、平均厚みが３４３μｍのシ
リコンウェハが得られることも確認されている。また、
図１及び図２で示したワイヤガイド１が具備する中心軸
２の軸心方向に沿って貫通孔８を形成したうえ、水など
の冷却液が貫通孔８内を流通しながら循環する構成を採
用することも可能であり、このような構成を採用した場
合には、ワイヤガイド１の中心軸２が冷却液でもって循
環冷却されているため、例えば、冷却液の温度を２５℃
として制御することによって切断に伴う加工熱及びコー
ティング材の熱膨張の発生を抑制しうることとなる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
及び請求項２に係るマルチワイヤソーによれば、ワイヤ
ガイドから扇形部材のそれぞれを個別的に分離したうえ
での溝加工作業を実行しうるとともに、ワイヤが高速で
走行していてもコーティング材の有する特性によって摩
耗及び損傷が起こり難いこととなるため、溝加工作業に
要する手間及びコストの大幅な低減を図ることができ、
切断精度の維持及び向上を図ることができるという効果
が得られる。

【００２３】そして、請求項３に係るマルチワイヤソー
によれば、各ワイヤガイドが具備した扇形部材それぞれ
の外周面上に並列形成されたワイヤ走行溝の離間ピッチ
を互いに同一としているので、一方の扇形部材における
ワイヤ走行溝が摩耗したり損傷した場合には、これら一
方の扇形部材を後退動作させたうえで他方の扇形部材を
突出させることによって被加工物に対する切断作業を同
一条件のままで続行しうることとなる。また、請求項４
に係るマルチワイヤソーによれば、各ワイヤガイドが具
備した扇形部材の一方と他方とにおけるワイヤ走行溝の
離間ピッチを互いに相違させているので、包絡面を形づ
くる扇形部材を選択することによって被加工物の切断厚
みを極めて容易に変更しうるという効果が得られる。

【００２４】一方、請求項５に係るマルチワイヤソーに
よれば、扇形部材それぞれの外周面上に形成された円周
溝の離間ピッチをワイヤガイドの軸心方向に沿って互い
に相違させているので、単一の被加工物から切断して得
られる多数枚それぞれの厚みを互いに異ならせておくこ
とが可能となる。さらに、請求項６に係るマルチワイヤ
ソーによれば、扇形部材のそれぞれがワイヤガイドの軸
心方向に沿って着脱可能に保持されているので、各扇形
部材をワイヤガイドの軸心方向に沿って引き出したうえ
で交換することが可能となり、重量物であるワイヤガイ
ドを全体として交換する必要がなくなる結果、交換作業
の大幅な省力化を実現できるという効果が得られる。さ
らにまた、請求項７に係るマルチワイヤソーによれば、
各ワイヤガイドが具備した中心軸を冷却液でもって循環
冷却することを行っているので、切断に伴う加工熱及び
コーティング材の熱膨張の発生を抑制することができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るマルチワイヤソーが備える
ワイヤガイドの要部構造を一部破断して示す説明図であ
る。

【図２】ワイヤガイドの変形例を示す説明図である。

【図３】本実施の形態及び従来の形態に係るマルチワイ
ヤソーの全体構造を簡略化して示す説明図である。

【図４】従来の形態に係るマルチワイヤソーの要部構造
を一部破断して示す説明図である。

【符号の説明】

１ ワイヤガイド ２ 中心軸 ３ａ 一方の扇形部材 ３ｂ 他方の扇形部材 ５ ワイヤ走行溝 Ｍ 包絡面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに並列配置された複数本のワイヤガ
   イドを備えてなるマルチワイヤソーであって、 ワイヤガイドのそれぞれは円形軸状の全体外形を有して
   おり、その中心軸上の円周方向に沿って離間配置され、
   かつ、ワイヤガイドの軸心方向に沿って一体となった複
   数の扇形部材を具備したものであるとともに、 各ワイヤガイドが具備した扇形部材それぞれの外周面上
   にはワイヤガイドの円周方向に沿ったワイヤ走行溝がワ
   イヤガイドの軸心方向に沿って並列形成されており、か
   つ、隣接配置された一対ごとの扇形部材のうちの一方は
   他方よりも外側にまで突出されて全体外形が円形軸状と
   なる包絡面を形づくるものであることを特徴とするマル
   チワイヤソー。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のマルチワイヤソーであ
   って、 扇形部材それぞれの外周面は、高分子硬質ウレタン系も
   しくはセラミックス系のコーティング材からなる被覆面
   であることを特徴とするマルチワイヤソー。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２に記載のマル
   チワイヤソーであって、 各ワイヤガイドが具備した扇形部材それぞれの外周面上
   に並列形成されたワイヤ走行溝の離間ピッチは互いに同
   一であることを特徴とするマルチワイヤソー。
4. 【請求項４】 請求項１もしくは請求項２に記載のマル
   チワイヤソーであって、 各ワイヤガイドが具備した扇形部材の一方と他方とで
   は、外周面上に並列形成されたワイヤ走行溝の離間ピッ
   チが互いに相違していることを特徴とするマルチワイヤ
   ソー。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載のマルチワイヤソーであって、 各ワイヤガイドが具備した扇形部材それぞれの外周面上
   に並列形成された円周溝の離間ピッチは、ワイヤガイド
   の軸心方向に沿って互いに相違していることを特徴とす
   るマルチワイヤソー。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のマルチワイヤソーであって、 各ワイヤガイドが具備した扇形部材のそれぞれは、ワイ
   ヤガイドの軸心方向に沿って着脱可能に保持されたもの
   であることを特徴とするマルチワイヤソー。
7. 【請求項７】 請求項１ないし請求項６のいずれかに記
   載のマルチワイヤソーであって、 各ワイヤガイドが具備した中心軸は、冷却液でもって循
   環冷却されていることを特徴とするマルチワイヤソー。