JPS62157794A

JPS62157794A - 脆性材料或いは軟性材料の切断加工方法及び装置

Info

Publication number: JPS62157794A
Application number: JP29861485A
Authority: JP
Inventors: 正三神原
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-07-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】・　−１本発明は、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（ＭＯ）、タ
ングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）
若しくはこれらの合金等のような脆性材料、又は白金（
Ｐｔ）、金（Ａ　ｕ）等の貴金属のような軟性材料を四
面体、扇形（楔形）の如き所定の形状に切断加工する方
法及び装置に関するものであり、特にワイヤソーを使用
し前記の如き脆性材料或いは軟性材料を切断し且つ切断
面を同時に研摩する点に特徴を有する。

′−の　　　　　　び　、３　　　へ最近、電子材料としてシリコン（Ｓ　ｉ）　、モリブデ
ン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、タ
ンタル（Ｔ　ａ）若しくはこれらの合金等のような脆性
材料、又は白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）等の貴金属のよう
な軟性材料が頻繁に使用されている０例えばシリコン等
は、半導体素子を製造する際に例えばスパッタリングの
ターゲットとして有効に使用されているが、ターゲット
としてシリコンを使用し得るには、シリコン単結晶を所
定厚さを有した楔形へと加工し、複数の該楔形シリコン
を円形上に配列することが必要であった。

従来、シリコン単結晶の切断は、特に、スパッタリング
ターゲット用として該シリコン単結晶を所定厚さを有し
た楔形へと切断する加工は、内周部に切断刃が設けられ
た内周刃式スライシングマシンを使用して行なわれてい
た。更に説明すると、斯る従来の内周刃式スライシング
マシンによると、（１）円柱状シリコン単結晶から角材状の母材を切出し
、（２）該角材状の母材から複数のシリコン薄板を作製し
、（３）該シリコン薄板を更に細分化し、（４）該細分化
シリコン薄板の両端をテーパ状に成形し、楔形のシリコン薄板が製造された。

上記説明にて理解されるように、該内周刃式スライシン
グマシンによる切断加工は、（イ）材料歩留りが悪い、（ロ）所要工程数が多く切断加工に長時間を有し、更に
切断後に該製品の切断面を研摩加工する必要があり、量
産性に欠ける。

（ハ）製品のエツジ部に多数のチッピング（欠け）が発
生し、製品の歩留りを悪くし、又品質の低下を来す。

（ニ）各楔形製品は個別に切り出されるために、寸法、
角度精度がばらつき、特に切断面の直角度、平行度が悪
く、複数の楔形製品を接合しスパッタリングターゲット
として使用した場合に隣接製品間に時間経過と共に空隙
が生じ、不具合を生じる、（ホ）結果として製品の価格が高くなる、等の問題を有
していた。

１１立１」本発明の目的は、材料歩留りを向上し、切断加工工程数
を低減せしめた電子材料等に使用し得る脆性材料或いは
軟性材料の切断加工方法及び装置を提供することである
。

本発明の他の目的は、切断加工時のチッピングを減少さ
せ、製品の歩留りを大幅に向上せしめると共に高品質の
製品を得ることのできる上記脆性材料或いは軟性材料の
切断加工方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、同時に一定品質の製品を高精度に
て且つ低価格にて量産し得る上記脆性材料或いは軟性材
料の切断方法及び装置を提供することである。

０　占　　　　　ため上記薄目的は本発明に係る脆性材料或いは軟性材料の切
断方法及び装置にて完全に達成される。

要約すれば本発明は、ワイヤソーを所定のワイヤピッチ
にて配列し、該ワイヤソーで脆性材料或いは軟性材料か
ら成る被加工物を切断することを特徴とする脆性材料或
いは軟性材料の切断加工方法である。好ましい実施態様
によると、被加工物は前記ワイヤーソで切断する毎にそ
の位置を変位せしめ、所望の形状に切断され且つ切断面
が同時に研摩される。

又、本発明の他の態様によると、脆性材料或いは軟性材
料である被加工物を回転及び直進運動可能に取付けるた
めのワークテーブルと、前記被加工物を切断するために
所定のワイヤピッチにて配列されたワイヤソーと、該ワ
イヤソーを駆動するための駆動手段とを具備することを
特徴とする脆性材料或いは軟性材料の切断装置が提供さ
れる。

該発明の好ましい実施態様によると、ワイヤソーは３木
の多溝滑車に巻回され、一つの多溝滑車は駆動手段を有
し、他の二つの多溝滑車はワークテーブルの上方にワイ
ヤソーを平行に且つ所定のワイヤピッチにて配列するよ
うに回転自在に配置され、ワイヤは、駆動用の多溝滑車
と、他の二つの多溝滑車との間にて所定巻回数毎に交互
に巻回され、被加工物の切断に寄与するワイヤ部分のテ
ンションが均等となるようにされる。

次いで、本発明に係る脆性材料或いは軟性材料の切断方
法及び装置を図面に即して更に詳細に説明する。以後の
説明においては、本発明の方法をスパッタリングターゲ
ットを製造するための横形のシリコンを製造するのに適
用した場合について説明するが、本発明を限定するもの
ではないことを理解されたい。

第３図を参照すると、本発明を実施する切断装置の一実
施例が図示される０本切断装置１は、ワイヤソ一手段２
と、ワークテーブル３とを有する。該ワークテーブル３
には１本実施例では所定の厚さを有した矩形状のシリコ
ンとされる被加工物４が適当な接合剤にて取付けられて
いる。

先ず、ワイヤソ一手段２について説明する。ワイヤソ一
手段２は通常使用されている構成とすることができ、ワ
イヤＷは電動モータＭｌにて駆動される新線繰出しホイ
ール５によって新線ポビン６から繰出される０次いで、
ワイヤＷはシーソー７及びガイドローラＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ
を経由してワイヤソー切断部８に供給される。該ワイヤ
ソー切断部８については後で詳述する。該ワイヤソー切
断部８にて加工物４の切断作用をなしたワイヤＷはガイ
ドローラＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈにてシーソー９へと送給され、
駆動モータＭ２にて駆動される一定張力ホイール１０を
経て巻取りポビン１１に巻取られる。

前記ワイヤソー切断部８は、限定されるものではないが
、好ましくは３個の多溝滑車ｃｉ、ｃ２、Ｃ３を有し、
該多溝滑車Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３の回りにワイヤＷが巻回さ
れ多条のワイヤソーを形成する。多溝滑車Ｃ１には駆動
モータＭ３が連結され該多溝滑車ＣＩを所定方向に回転
運動せしめ、他の多溝滑車Ｃ２、Ｃ３は多条のワイヤを
互いに平行に且つ所定距離離隔して加工物対面せしめる
働きをなす０本実施例において、ワイヤＷは多溝滑車Ｃ
２へと入力し、前記多溝滑車ＣＩ、Ｃ２、Ｃ３を所定の
手順にて巻回され多溝滑車Ｃ３から出力される。

前記ワイヤＷには、図示されてはいないが砥粒供給手段
にて砥粒が供給される。

次に、第１図及び第２図を参照して１本発明に係る脆性
材料の切断方法について説明する０本方法にては第４図
に図示されるような横形のシリコン製品をｕＪ出すもの
とする。

第１図に図示されるように、特定の溝を有する前記３本
の多溝滑車Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３に、後で説明する方法にて
ワイヤＷを巻回し、各ワイヤの間隔を所定のワイヤピッ
チＰに設定する。一方、単結晶から成形された所定の厚
さを有した矩形状のシリコンとされる被加工物４はワー
クテーブル３を適当に回転し、矩形状のシリコンの中心
軸線を多条ワイヤＷに対し角度αだけ回転して設定され
る。

被加工物４の設定が終ると、切断装置１が駆動され、ワ
イヤＷが適正なスピードで往復運動され、且つ適正なス
ピードで巻取られる。該ワイヤＷには砥粒供給手段より
適量の且つ適当な粒径の砥粒が供給される。砥粒の径は
、被加工物の切断面が切断と同時にラッピングされるよ
うなものとされる。これにより、被加工物４は一辺４ａ
が切断され且つ研摩される。

次いで、ワークテーブル３は前回の設定時とは反対方向
に角度（α＋β）だけ回転し、且つ被加工物４の短辺４
Ｃをもって切断し得るようにワークテーブル３をワイヤ
Ｗに対し直角方向にＸだけ移動させ、上記と同様に切断
装置１を駆動し被加工物４の他の一辺４ｂが切断され且
つ研摩される。

上記工程を繰り返し行なうことにより第５因に図示され
るような切断加工済のシリコン４が提供される６該切断
操作により、複数の、本実施例では７個の楔形シリコン
が同時に且つ寸法のバラツキもなく迅速に製造される。

第１表及び第２表にジャパン・マシン・ドレープインク
ａ　式会社ｍマルチワイヤソー：ＭＯＤＥＬ　　Ｋ２Ｏ
２を用いて本発明に従って切断された一実施例が示され
る。

表１　材料及び製品形状表２　加工条件上記説明では、ワークテーブル３に被加工物４を固定し
、ワークテーブル３を回転及び直線！！ｂせしめること
によって被加工物４の設定を行なったが、例えばワーク
テーブル３は固定し、被加工物４を予めα、βの角度を
有する楔形の治具を使用して設定することも可能である
。

本発明に係る切断方法は、ワイヤソーを有した切断装置
を使用して第５図に示す、所謂、「チドリ型切断」によ
る被加工物４の切断及び研摩を同時に実施することが可
能になり、且つ切り代Ｓとしてはワイヤー径と供給砥粒
径とにより決まる値であるため理想的な材料活用ができ
、材料留まりの大幅な向上が可能である。また、切断と
研摩が同時に行なわれるために工程数を減少することが
出来５作業部率が著しく向上する。又、本発明による加
工方法は研摩方法であることから特に、切断面に加工変
質層をほとんど発生させず、加工変質層に原因を発する
製品のエツジ部分に発生するチッピングを皆無とするこ
とができる。更には、上述のように本発明は、「チドリ
型切断」によるため同時に画一的な製品を歩留まり良く
生産できるという利点がある。

上記実施例で理解されるように１本発明に従えば、従来
特に問題が多かった任意の寸法及び角度（α、β）をも
った楔形をした脆性材料或いは軟性材料製品を、極めて
高精度にて加工することが可能となった。

次に、上記ワイヤソー切断部８を構成する多溝滑車Ｃ１
，Ｃ２、Ｃ３へのワイヤＷの好ましい巻回方法について
、第６図及び第７図を参照して説明する０本発明者等は
多くの研究実験の結果、多溝滑車へのワイヤの巻回方法
は、被加工物４を精度良く切断するためには極めて重要
であることを見出した。好ましい巻回方法は次の通りで
ある。

（１）新線ポビン６から送給されるワイヤＷは多溝滑車
Ｃ２の一番奥側（第７図で上方側）に回される。

（２）該ワイヤＷは多溝滑車Ｃ３の一番奥側の溝に回す
。

（３）次いで、該ワイヤＷは多溝滑車Ｃ１において、多
溝滑車Ｃ３と同じ位置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に
変位させ、多溝滑車Ｃ１にワイヤＷを回す。

（４）該ワイヤＷは多溝滑車Ｃ２へと送給され。

溝ピッチ一つ手前側に変位させて多溝滑車Ｃ３に回す。

（上記１〜４の作業手順にて３木の多溝滑車をワイヤＷ
が−回りする。）（５）多溝滑車Ｃ３において、多溝滑車Ｃ２と同じ位置
の溝の多溝滑車Ｃ３にワイヤＷを回す。

（６）多溝滑車Ｃ１において、多溝滑車Ｃ３と同じ位置
の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車Ｃ
１にワイヤＷを回す。

（７）多溝滑車Ｃ２において、多溝滑車Ｃｔと同じ位置
の溝から溝ピッチ１つ分子前側に変位させ、多溝滑車Ｃ
２にワイヤＷを回す。

（上記５〜７の作業手順にて３本の多溝滑車Ｃ１、Ｃ２
、Ｃ３をワイヤＷが−回りする。）（８）多溝滑車Ｃ３
において、多溝滑車Ｃ２と同じ位置の溝の多溝滑車Ｃ３
にワイヤーを回す。

（９）多溝滑車Ｃ１において、多溝滑車Ｃ３と同じ位置
の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車Ｃ
１にワイヤＷを回す。

（１０）多溝滑車Ｃ３において、多溝滑車Ｃ１と同じ位
置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車
Ｃ３にワイヤＷを回す。

（上記９〜１０の作業手順にて２木の多溝滑車Ｃ１、Ｃ
３をワイヤＷが−回りする。）（１１）９〜１０と同様の作業手順を、ワイヤピッチの
半分のピッチ数になるまで２木の多溝滑車Ｃ１，０３間
にて行なう。

（１２）多溝滑車Ｃ１において、多溝滑車Ｃ３と同じ位
置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車
Ｃ１にワイヤＷを回す。

（１３）多溝滑車Ｃ２において、多溝滑車Ｃ１と同じ位
置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車
Ｃ２にワイヤＷを回す。

（１４）多溝滑車Ｃ１において、多溝滑車Ｃ２と同じ位
置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車
Ｃ１にワイヤＷを回す。

（上記１２〜１４の作業手順にて２木の多溝滑車Ｃ１、
Ｃ２をワイヤＷが−回りする。）（１５）１３〜１４と
同様の作業手順を、ワイヤピッチの半分のピッチ数にな
るまで二本の多溝滑車Ｃ１，Ｃ２にて行なう。

（１６）多溝滑車Ｃ２において、多溝滑車ＣＩと同じ位
置の溝から溝ピッチ一つ分子前側に変位させ、多溝滑車
Ｃ２にワイヤＷを回す。

（１７）多溝滑車Ｃ３において、多溝滑車Ｃ２と同じ位
置の溝の多溝滑車Ｃ３にワイヤＷを回す。

（これで一番目の切断に寄与するワイヤＷが張れたこと
になる。）（１Ｂ）９〜１７と同様の作業手順を行なう。

（これで二番目の切断に寄与するワイヤＷが張れたこと
になる。）（１９）以下順次所定の切断に寄与するワイヤ本数が張
れるまで９〜１７と同様の作業手順を行なう。

（２０）最後のワイヤピッチに入るようにワイヤＷを回
した後、多溝滑車Ｃ２から多溝滑車Ｃ３にワイヤＷを送
給する。

（２１）多溝滑車Ｃ３からワイヤＷを巻き取りボビンに
巻き付ける。

ただし、一番手前の切断に寄与するワイヤＷのテンショ
ンが弱い場合は、５〜７の作業手順を繰り返した後、前
記２１の作業を実施してもよい。

上記態様に係るワイヤの巻回方法によると、切断に寄与
する各ワイヤ間のワイヤテンションの差が発生すること
もなく、又多溝滑車Ｃ２，Ｃ３の摩耗度も同じ速さで進
行し、製品の寸法精度もよく、更には多溝滑車Ｃ２、Ｃ
３の相互交換も可能となり、ランニングコストも低減し
得る。

先乱立鬼」以上の如くに構成される本発明に係る切断方法及び装置
は、材料歩留りを向上し、切断加工工程数を低減せしめ
、又切断加工時のチッピングを減少させ、製品の歩留り
を大幅に向上せしめると共に高品質の製品を得ることの
できるという効果を有する。

更に、本発明は、同時に一定品質の製品を高精度にて且
つ低価格にて、量産し得るという利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明に係る切断装置のワイヤ切
断部分の作用を説明する作動説明図である。第３図は、本発明に係る切断装置の一実施例の斜視図で
ある。第４図は、本発明にて製造される楔形製品の図である。第５図は、本発明にて製造される楔形製品の切断直後の
状態を示す図である。第６図及び第７図は、本発明に係るワイヤソーにおける
ワイヤの巻回方法を説明する正面図及び平面図である。３：ワークテーブル４：被加工物８：ワイヤソー切断部Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３：多溝滑車第１図第２図第３図第４図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１）ワイヤソーを所定のワイヤピッチにて配列し、該ワ
イヤソーで脆性材料或いは軟性材料から成る被加工物を
切断することを特徴とする脆性材料或いは軟性材料の切
断加工方法。２）被加工物は前記ワイヤソーで切断する毎にその位置
を変位せしめ、所望の形状に切断され且つ切断面が同時
に研摩される特許請求の範囲第１項記載の方法。３）脆性材料或いは軟性材料である被加工物を回転及び
直進運動可能に取付けるためのワークテーブルと、前記
被加工物を切断するために所定のワイヤピッチにて配列
されたワイヤソーと、該ワイヤソーを駆動するための駆
動手段とを具備することを特徴とする脆性材料或いは軟
性材料の切断装置。４）ワイヤソーは３本の多溝滑車に巻回され、一つの多
溝滑車は駆動手段を有し、他の二つの多溝滑車はワーク
テーブルの上方にワイヤソーを平行に且つ所定のワイヤ
ピッチにて配列するように回転自在に配置されて成る特
許請求の範囲第３項記載の装置。５）ワイヤは、駆動用の多溝滑車と、他の二つの多溝滑
車との間にて所定巻回数毎に交互に巻回され、被加工物
の切断に寄与するワイヤ部分のテンションが均等となる
ようにされて成る特許請求の範囲第４項記載の装置。