JPH11129152A

JPH11129152A - 固定砥粒付エンドレスワイヤソー

Info

Publication number: JPH11129152A
Application number: JP29545597A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Tago; 一弘田子; Shuichi Tsukada; 修一塚田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高いウェーハを効率的に切断することが
できる固定砥粒付エンドレスワイヤソーの提供。【解決手段】一本の無端状の固定砥粒付ワイヤ２６を２
本のグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌに巻きかけてワイヤ
列２８を形成し、グルーブローラ２４Ｌを回転駆動して
ワイヤ列２８を走行させる。この走行するワイヤ列２８
にインゴットＩｎを押し当てて多数枚のウェーハに同時
に切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定砥粒付エンド
レスワイヤソーに係り、特にシリコン、ガラス、セラミ
ック等の硬脆性材料を切断する固定砥粒付エンドレスワ
イヤソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン等の硬脆性材料のインゴットか
らウェーハを切り出す装置の一つに固定砥粒ワイヤソー
がある。この固定砥粒ワイヤソーは、ワイヤ（ピアノ線
やステンレス線等）の周面に固定砥粒（ダイヤモンド砥
粒やＳｉＣ、ＣＢＮ等のセラミックス砥粒等）が固着さ
れた固定砥粒付ワイヤでワイヤ列を形成し、そのワイヤ
列を高速走行させることにより、ワイヤ列に押し付けら
れたインゴットを多数枚のウェーハに切断する装置であ
る。そして、従来の固定砥粒ワイヤソーは、そのワイヤ
列の形成方式から次の２つのタイプの固定砥粒ワイヤソ
ーがあった。

【０００３】１つは、一対のワイヤリール間を走行する
固定砥粒付ワイヤを２本以上のグルーブローラに巻き掛
けてワイヤ列を形成するタイプのワイヤソーであり、ワ
イヤ列は一対のワイヤリール及びグルーブローラに連結
されたモータを同期させて駆動することにより走行させ
る。他の１つは、無端状に形成された複数本の固定砥粒
付エンドレスワイヤを２本以上のグルーブローラに一定
間隔で張架してワイヤ列を形成するタイプのワイヤソー
であり、ワイヤ列はグルーブローラに連結されたモータ
を駆動することにより走行させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一対のワイヤ
リール間を走行する固定砥粒付ワイヤでワイヤ列を形成
するワイヤソーにあっては、ワイヤ列を走行させる際
に、各モータを同期させて駆動しなければならないた
め、高速化に限界があり、効率的な切断ができないとい
う欠点がある。

【０００５】一方、複数本の固定砥粒付エンドレスワイ
ヤを用いてワイヤ列を形成するワイヤソーにあっては、
１本１本のワイヤが独立しているため、砥粒固着分布や
目詰まり具合の違いなどにより、切断時の各ワイヤの挙
動がバラバラとなり、精度の高い切断ができないという
欠点がある。また、固定砥粒付エンドレスワイヤを用い
たワイヤソーには、エンドレスワイヤ１本のみを用いて
インゴットを切断するタイプのものもあるが、この場
合、１回の切断に対して１枚のウェーハしか切断できな
いため、切断効率が悪いという欠点がある。また、この
場合、砥粒は徐々に切れ味が低下するので、ワイヤのラ
イフ初期のウェーハとワイヤのライフエンドのウェーハ
で、ウェーハ間の切断精度に大きな差が出てしまうとい
う欠点もある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、精度の高いウェーハを効率的に切断すること
ができる固定砥粒付エンドレスワイヤソーを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、２本以上のグルーブローラに巻き掛けら
れて形成されるワイヤ列を一本の無端状の固定砥粒付ワ
イヤで形成し、前記グルーブローラを回転駆動して前記
ワイヤ列を走行させるとともに、その走行するワイヤ列
に被加工物を押し当てることにより、該被加工物を多数
枚のウェーハに同時に切断することを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、一本の無端状の固定砥粒
付ワイヤによってワイヤ列が形成される。そして、その
ワイヤ列は、グルーブローラを回転駆動することによっ
て走行する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る固定砥粒付エンドレスワイヤソーの実施の形態につい
て詳説する。図１、図２は、それぞれ本発明に係る固定
砥粒付エンドレスワイヤソーの実施の形態の正面図と側
面図である。同図に示すように、固定砥粒付エンドレス
ワイヤソー１０は、主として、インゴットＩｎの切断を
行う切断ユニット１２と、インゴットＩｎに送りを与え
るワーク送りユニット１４とから構成されている。

【００１０】まず、切断ユニット１２の構成から説明す
る。防振台１６、１６、…を介して水平に設置された架
台１８上には、一対のスピンドルブラケット２０、２０
が垂直に立設されている。このスピンドルブラケット２
０、２０には、左右一組のスピンドルユニット２２Ｕ、
２２Ｌが上下方向に一対、所定の間隔をもって配設され
ている。この上下一対のスピンドルユニット２２Ｕ、２
２Ｌには、それぞれグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌが回
動自在に支持されており、このグルーブローラ２４Ｕ、
２４Ｌに固定砥粒付ワイヤ２６を巻き掛けることにより
垂直なワイヤ列２８が形成される。

【００１１】ここで、このワイヤ列２８を形成する方法
について説明する。前記グルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌ
の外周には、それぞれ螺旋状の溝が形成されており、ワ
イヤ列２８は、この溝に沿って固定砥粒付ワイヤ２６を
掛けてゆくことにより形成される。このとき、固定砥粒
付ワイヤ２６は、１本の線状の状態、すなわち両端がつ
ながっていない状態でグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌの
一方端側（入側）から他方端側（出側）に向けて巻き掛
けてゆく。

【００１２】前記のごとくワイヤ列２８を形成した固定
砥粒付ワイヤ２６は、グルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌの
出側から繰り出されて複数のガイドローラ３０Ｂ、３０
Ｂ、３０Ｆ、３０Ｆに巻き掛けられる。このガイドロー
ラ３０Ｂ、３０Ｂ、３０Ｆ、３０Ｆは、前記架台１８上
に設置された図示しないフレームに回転自在に支持され
ており、このガイドローラ３０Ｂ、３０Ｂ、３０Ｆ、３
０Ｆに巻きかけられることよって、固定砥粒付ワイヤ２
６はグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌの出側からグルーブ
ローラ２４Ｕ、２４Ｌの入側に向けてガイドされる。そ
して、入側にガイドされた固定砥粒付ワイヤ２６は、そ
こで両端部をレーザー溶接、抵抗溶接等でつなぎ合わさ
れて無端状に形成される。

【００１３】このように、本実施の形態の固定砥粒付エ
ンドレスワイヤソー１０では、ワイヤ列２８を無端状の
固定砥粒付ワイヤ２６で形成する。なお、以上のように
形成されたワイヤ走行路には、固定砥粒付ワイヤ２６に
所定の張力を付与するためのテンションユニット３２が
配設されている。このテンションユニット３２は、前記
ガイドローラ３０Ｂ、３０Ｆ間に設置されており、一対
の固定ガイドローラ３４、３４と、その固定ガイドロー
ラ３４、３４間に配設されたテンションローラ３６とか
ら構成されている。固定ガイドローラ３４、３４は、前
記架台１８上に設置された図示しないフレーム上に回動
自在に支持されており、一方、前記テンションローラ３
６は、ガイドレール３８上を上下方向に摺動自在に支持
されたスライダ４０上に回動自在に支持されている。そ
して、この上下動自在に支持されたテンションローラ３
６には、所定荷重のテンションウェイト４２が吊設され
ている。

【００１４】前記ガイドローラ３０Ｂ、３０Ｆ間を走行
する固定砥粒付ワイヤ２６は、前記固定ガイドローラ３
４、３４を経て前記テンションローラ３６に巻き掛けら
れ、これにより所定の張力が付与される。また、前記の
ごとく形成されたワイヤ列２８の走行は、一方のグルー
ブローラ２４Ｌを駆動モータ４４で回転させることによ
り行い、該グルーブローラ２４Ｌは、次のように駆動モ
ータ４４によって駆動される。すなわち、前記グルーブ
ローラ２４Ｌの一方端にはスピンドルプーリ４６が設け
られており、また、前記駆動モータ４４の出力軸にはモ
ータプーリ４８が設けられている。このスピンドルプー
リ４６とモータプーリ４８はベルト５０を介して連結さ
れており、前記駆動モータ４４を駆動すると、その回転
がベルト５０を介してグルーブローラ２４Ｌに伝達さ
れ、この結果、グルーブローラ２４Ｌが回転する。そし
て、このグルーブローラ２４Ｌが回転することにより、
そこに張設されたワイヤ列２８が走行する。

【００１５】切断ユニット１２は、以上のように構成さ
れる。次に、ワーク送りユニット１４の構成について説
明する。図２に示すように、前記切断ユニット１２が設
置された架台１８上には、その切断ユニット１２の図中
右側にベース５２が設置されている。このベース５２の
上部には一対のガイドレール５４、５４が敷設されてお
り、該ガイドレール５４、５４上をコラム５６が摺動自
在に支持されている。

【００１６】また、前記ベース５２の内部には、前記ガ
イドレール５４、５４に沿ってネジ棒５８が配設されて
おり、該ネジ棒５８は、その両端部をブラケット６０、
６０に回動自在に支持されている。このネジ棒５８の一
方端には、架台１８上に設置されたワーク送りモータ６
２の出力軸が連結されており、このワーク送りモータ６
２を駆動することにより、ネジ棒５８が回動する。

【００１７】前記コラム５６の下面には、このネジ棒５
８と螺合するナット部材５６Ａが固着されており、前記
コラム５６は、このネジ棒５８を前記ワーク送りモータ
６２で回動させることにより移動する。前記のごとく移
動自在に設けられたコラム５６は、Ｌ字状に形成されて
おり、その頂部の切断ユニット１２側には、チルチング
ユニット６４が設けられている。被加工物であるインゴ
ットＩｎは、このチルチングユニット６４のワーク保持
部に装着される。

【００１８】なお、このチルチングユニット６４は、装
着されたインゴットＩｎをワイヤ列２８に対して水平、
垂直方向に所定角度傾斜させて保持することができ、装
着されたインゴットは、このチルチングユニット６４に
よって結晶方位合わせがなされる。また、このチルチン
グユニット６４へのインゴットＩｎの装着は、マウンテ
ィングブロックＭを介して行われ、該マウンティングブ
ロックＭにスライスベースＳを介して接着したインゴッ
トＩｎをチルチングユニット６４のワーク保持部に取り
付けて、インゴットＩｎをチルチングユニット６４に装
着する。

【００１９】本実施の形態の固定砥粒付エンドレスワイ
ヤソー１０は以上のように構成され、切断は走行するワ
イヤ列２８にインゴットＩｎを押し当てることにより行
う。なお、この際、インゴットＩｎとワイヤ列２８との
接触部にはクーラントが供給され、このクーラントを供
給するためのクーラント供給ノズル６６が前記インゴッ
トＩｎの切断部上方に設置されている。

【００２０】また、供給されたクーラントは自重で落下
するので、図２に示すように、これを回収、廃棄するた
めのドレンパン６８が前記グルーブローラ２４Ｌの下部
に設置されている。前記のごとく構成された本実施の形
態の固定砥粒付エンドレスワイヤソー１０の作用は次の
通りである。

【００２１】まず、マウンティングブロックＭにスライ
スベースＳを介してインゴットＩｎを接着し、そのマウ
ンティングブロックＭに接着されたインゴットＩｎをチ
ルチングユニット６４のワーク装着部に装着する。装着
後、インゴットＩｎが所定の結晶方位で切断されるよう
に、チルチングユニット６４によってインゴットＩｎを
ワイヤ列２８に対して所定角度傾斜させる。

【００２２】次に、駆動モータ４４を駆動して、グルー
ブローラ２４Ｌを高速回転させ、グルーブローラ２４
Ｕ、２４Ｌ間に張設されたワイヤ列２８を高速走行させ
る。なお、この際、固定砥粒付ワイヤ２６は無端状に形
成されているので、一定の走行路を周回することにな
る。次に、ワーク送りモータ６２を駆動して、コラム５
６を切断ユニット１２に向けて一定の送り量で送る。こ
の結果、インゴットＩｎが高速走行するワイヤ列２８に
押し当てられる。

【００２３】ワイヤ列２８に押し当てられたインゴット
Ｉｎは、そのワイヤ列２８との接触部を固定砥粒付ワイ
ヤ２６の周面に固着された固定砥粒に研削され、この結
果、多数枚のウェーハに切断される。なお、この切断に
際して、インゴットＩｎとワイヤ列２８との接触部に
は、クーラント供給ノズル６６からクーラントが供給さ
れる。

【００２４】このように、本実施の形態の固定砥粒付エ
ンドレスワイヤソー１０は、一本の無端状の固定砥粒付
ワイヤ２６によってワイヤ列２８を形成し、このワイヤ
列２８にインゴットＩｎを押し当てて切断する。このた
め、切断される各ウェーハは、一本の固定砥粒付ワイヤ
２６によって切断されることとなり、均一な精度のウェ
ーハが切断される。

【００２５】すなわち、従来の固定砥粒ワイヤソーで
は、複数本のエンドレスワイヤを用いてワイヤ列を形成
していたため、各エンドレスワイヤの砥粒固着分布や目
詰まり具合の違いなどにより、均一な精度のウェーハが
切断ができなかったが、本実施の形態の固定砥粒付エン
ドレスワイヤソー１０のように、一本の無端状の固定砥
粒付ワイヤ２６によってワイヤ列２８を形成することに
より、同一のコンディションの固定砥粒付ワイヤ２６で
インゴットＩｎを切断することができ、切断精度の均一
化が図れる。

【００２６】また、従来のエンドレスワイヤを用いた固
定砥粒ワイヤソーでは、各ワイヤの管理の難しさからワ
イヤ列の形成本数に限界があり（１本〜数本）、効率的
な切断ができなかったが、本実施の形態の固定砥粒付エ
ンドレスワイヤソー１０では、多数本のワイヤ列の形成
が可能となり、生産効率が向上する。一方、一対のワイ
ヤリール間を走行させるタイプの固定砥粒ワイヤソーと
比較すると、装置の構成が極めて簡易となるとともに、
装置自体のコンパクト化が図れる。

【００２７】また、ワイヤリールがないので、１台の駆
動モータ４４で固定砥粒付ワイヤ２６を走行させること
ができ、この結果、各モータを同期させて駆動する必要
がなくなる。このため、駆動モータ４４を高速回転させ
ることができるようになり、固定砥粒付ワイヤ２６の高
速走行が可能になる。この結果、精度の高いウェーハを
効率的に切断することができる。

【００２８】なお、本実施の形態の固定砥粒付エンドレ
スワイヤソー１０では、上下一対のグルーブローラ２４
Ｕ、２４Ｌのうち、一方のグルーブローラ２４Ｌのみを
回転駆動して固定砥粒付ワイヤ２６を走行させている
が、両方のグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌを回転駆動さ
せることにより、固定砥粒付ワイヤ２６を走行させるよ
うにしてもよい。この場合、各グルーブローラ２４Ｕ、
２４Ｌに駆動モータを連結して、同期させて駆動しても
よいし、また、１台の駆動モータからベルトを介して各
グルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌに回転力を伝達するよう
にしてもよい。

【００２９】また、本実施の形態の固定砥粒付エンドレ
スワイヤソー１０では、駆動モータ４４からグルーブロ
ーラ２４Ｌへの回転力の伝達は、ベルトを介して行って
いるが、グルーブローラ２４Ｌに駆動モータ４４（ビル
トイン型モータ）を直結して直接モータの回転力を伝達
するようにしてもよい。また、本実施の形態の固定砥粒
付エンドレスワイヤソー１０では、ワイヤ列２８は２本
のグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌを用いて形成するよう
にしているが、この数に限定されるものではなく、例え
ば、三角形を成すように配置した３本のグルーブローラ
に固定砥粒付ワイヤを巻き掛けてワイヤ列を形成しても
よいし、また、四角形を成すように配置された４本のグ
ルーブローラに固定砥粒付ワイヤを巻き掛けてワイヤ列
を形成するようにしてもよい。

【００３０】また、本実施の形態の固定砥粒付エンドレ
スワイヤソー１０では、一対のグルーブローラ２４Ｕ、
２４Ｌを上下方向に配置して垂直なワイヤ列２８を形成
するようにしているが、この他、グルーブローラ２４
Ｕ、２４Ｌを横方向に配置して水平なワイヤ列２８を形
成するようにしてもよいし、また、斜め方向に配置して
傾斜したワイヤ列２８を形成するようにしてもよい。ま
た、水平なワイヤ列２８を形成した場合は、ワイヤ列２
８の上方からインゴットＩｎを垂直下向きに送り、イン
ゴットＩｎを切断するようにしてもよいし、また、ワイ
ヤ列２８の下方からインゴットＩｎを垂直上向きに送
り、インゴットＩｎを切断するようにしてもよい。

【００３１】また、本実施の形態の固定砥粒付エンドレ
スワイヤソー１０では、外周に螺旋溝が形成されたグル
ーブローラ２４Ｕ、２４Ｌを用いてワイヤ列２８を形成
するようにしているが、互いに平行な溝が一定ピッチで
形成されているグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌを用いて
ワイヤ列２８を形成するようにしてもよい。また、本実
施の形態の固定砥粒付エンドレスワイヤソー１０では、
固定砥粒付ワイヤ２６は、一方向のみに走行させてイン
ゴットＩｎを切断するようにしているが、固定砥粒付ワ
イヤ２６を往復走行させて切断するようにしてもよい。
なお、この場合は、往方向のワイヤの送り量と復方向の
ワイヤの送り量との間に差を設け、同じ箇所でインゴッ
トＩｎを切断しないようにしてもよい。

【００３２】また、本実施の形態の固定砥粒付エンドレ
スワイヤソー１０では、インゴットＩｎの切断に際し
て、インゴットＩｎを一定の送り量で送るようにしてい
るが（定速送り方式）、この他、一定の圧力でインゴッ
トＩｎがワイヤ列２８に押し当てられるようにインゴッ
トＩｎを送るようにしてもよい（定圧送り方式）。ま
た、インゴットＩｎの切断に際しては、固定砥粒付ワイ
ヤ２６に捩じりを与えながら切断することが有効であ
る。この場合、あらかじめ固定砥粒付ワイヤ２６に捩じ
りを与えた状態でグルーブローラ２４Ｕ、２４Ｌに巻き
付けてワイヤ列２８を形成することにより、固定砥粒付
ワイヤ２６を強制的に捩じりながら走行させることがで
きる。

【００３３】また、固定砥粒付ワイヤ２６は、インゴッ
トＩｎの切断を重ねるうちに目詰まりが生じるので、こ
の固定砥粒付ワイヤ２６のドレッシングを行うドレッシ
ング装置を別途設置してもよい。ドレッシング方法とし
ては、例えば、インゴット切断中のワイヤ列２８にセラ
ミックス製のドレッシングストーンを押し付けてドレッ
シングする。また、このドレッシングは、固定砥粒付ワ
イヤ２６を新しく張架したときに実施すると、切刃が確
保され効果的である。また、本実施の形態の固定砥粒付
エンドレスワイヤソー１０では、テンションユニットが
１ヵ所配設されているが、複数ヵ所配設してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一本の無端状の固定砥粒付ワイヤによってワイヤ列を形
成することにより、同一のコンディションの固定砥粒付
ワイヤで被加工物を切断することができ、切断精度の均
一化を図ることができる。また、多数本のワイヤ列の形
成が可能となり、生産効率が向上する。さらに、直接グ
ルーブローラを駆動してワイヤ列を走行させるため、ワ
イヤ列の高速走行が可能になり、精度の高いウェーハを
効率的に切断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定砥粒付エンドレスワイヤソーの構成を示す
正面図

【図２】固定砥粒付エンドレスワイヤソーの構成を示す
側面図

【符号の説明】

１０…固定砥粒付エンドレスワイヤソー１８…架台２４Ｕ、２４Ｌ…グルーブローラ２６…固定砥粒付ワイヤ２８…ワイヤ列３０Ｂ、３０Ｆ…ガイドローラ３６…テンションローラ４４…駆動モータ５６…コラム６２…ワーク送りモータ６４…チルチングユニット６６…クーラント供給ノズルＩｎ…インゴット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２本以上のグルーブローラに巻き掛けら
れて形成されるワイヤ列を一本の無端状の固定砥粒付ワ
イヤで形成し、前記グルーブローラを回転駆動して前記
ワイヤ列を走行させるとともに、その走行するワイヤ列
に被加工物を押し当てることにより、該被加工物を多数
枚のウェーハに同時に切断することを特徴とする固定砥
粒付エンドレスワイヤソー。
【請求項２】前記グルーブローラには螺旋状の溝が形
成されており、この螺旋状の溝に前記固定砥粒付ワイヤ
が嵌入されることにより、前記グルーブローラに前記固
定砥粒付ワイヤが巻き掛けられてワイヤ列が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の固定砥粒付エンドレス
ワイヤソー。
【請求項３】前記グルーブローラには互いに平行な溝
が一定ピッチで形成されており、この平行な溝に前記固
定砥粒付ワイヤが嵌入されることにより、前記グルーブ
ローラに前記固定砥粒付ワイヤが巻き掛けられてワイヤ
列が形成されることを特徴とする請求項１記載の固定砥
粒付エンドレスワイヤソー。