WO2022158215A1 - 加工装置 - Google Patents

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武宏 篠原
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株式会社 安永
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B5/00Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23HWORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02Wire-cutting
    • B23H7/08Wire electrodes
    • B23H7/10Supporting, winding or electrical connection of wire-electrode
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00Other grinding machines or devices
    • B24B27/06Grinders for cutting-off
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    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a machining apparatus, and more particularly to a machining apparatus such as a wire saw for slicing a workpiece with a wire and a wire electric discharge machine.
  • Wire saws and wire electric discharge machines are processing devices that use wires to slice workpieces.
  • a processing apparatus includes a main roller in which a large number of grooves around which a wire is wound are spirally formed along the circumferential direction at predetermined intervals in the axial direction.
  • the main roller has a shaft portion (core material) and a resin layer that covers the outer peripheral surface of the shaft portion and in which the aforementioned numerous grooves are formed.
  • Patent Document 1 discloses a wire saw processing roller in which a resin layer is coated on the outer periphery of a shaft portion and a large number of grooves are formed on the outer peripheral surface of the resin layer for hooking wires.
  • a detection target ring made of metal for detecting thermal expansion displacement of the resin layer is fixed to the end surface of the resin layer by integral molding.
  • the thermal expansion of the resin layer may change the position of the groove in the resin layer, change the thickness and warp of the wafer, which is a sliced product, and affect the quality of the wafer.
  • the detection ring for detecting the thermal expansion displacement of the resin layer is provided, the detection ring does not suppress the thermal expansion displacement itself of the resin layer.
  • groove regenerating means periodically regenerates grooves by peeling off the surface layer of the resin layer along the outer periphery thereof.
  • the ring to be detected may interfere with the groove reproducing means, making surface peeling of the resin layer difficult.
  • the groove reproducing means in order to perform the step of peeling off the surface layer of the resin layer by means of the groove regenerating means, it is necessary to detach the ring to be detected and attach it again after the work is completed, which reduces the production efficiency of the wafer.
  • An object of the present invention is to provide a processing apparatus capable of improving the production efficiency of processed products by efficiently performing regeneration.
  • a processing apparatus for slicing a workpiece with a wire, in which a large number of grooves around which the wire is wound are formed spirally along the circumferential direction and axially.
  • the main roller has a main roller formed at predetermined intervals in the direction of the axis, and the main roller holds the shaft, the resin layer covering the outer peripheral surface of the shaft and having a large number of grooves, and the resin layer in the direction of the axis.
  • the resin layer is allowed to form a large number of regenerated grooves by peeling off the surface layer of the resin layer along the outer periphery by the groove regenerating means, and the resin layer has a large number of grooves and regenerated grooves.
  • the groove formation width in the axial direction in which the groove is formed is characterized by being smaller than the resin formation width in the axial direction of the resin layer.
  • a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect, the width difference between the groove forming width and the resin forming width is such that the groove reproducing means does not interfere with the holding portion.
  • the groove reproducing means comprises rotating means for rotating the main roller, horizontal moving means for moving the cutting bit along the axial direction, and cutting toward the resin layer.
  • a large number of regeneration grooves are formed by cooperation with the lifting movement means for raising and lowering the cutting tool. It is characterized in that it is of a size that does not come into contact with the
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the width difference between the groove formation width and the resin formation width is at least one of the blade angle of the cutting bit, the blade width, and the descent angle of the cutting bit. It is characterized in that it is set according to one.
  • the quality of the processed product can be improved by suppressing the positional change of the groove caused by the thermal expansion of the resin layer of the main roller, and the groove regeneration can be performed efficiently. By doing so, it is possible to improve the production efficiency of the processed products. Further, according to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably form a desired reproduction groove without removing the holding portion while suppressing the thermal expansion displacement of the resin layer and thus the positional change of the groove by means of the holding portion. .
  • the holding portion suppresses the thermal expansion displacement of the resin layer and thus the positional change of the groove, and the desired regenerated groove can be reliably formed by the cutting tool without removing the holding portion. can be formed. Further, according to the fourth aspect of the present invention, groove regeneration can be performed reliably with the holding portion attached to the main roller.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a wire saw according to an embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main roller
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of grooves formed in a resin layer
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a grooving device
  • FIG. It is a figure which shows the stage before groove regeneration in a groove regeneration process. It is a figure which shows the peeling process of a resin layer. It is a figure which shows a groove regeneration process. It is a figure which shows the state in which the peeling process and the groove regeneration process were each performed 3 times.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a wire saw 2 as an example of a processing apparatus for slicing a work W with a wire 1.
  • the wire saw 2 includes a roller unit 4 having a pair of main rollers 6 .
  • a pair of main rollers 6 are arranged apart from each other in a wire path 8 and fastened to a rotation shaft (not shown) of the roller unit 4 .
  • motors not shown
  • the wire saw 2 includes a pair of wire reels 10 and a pair of guide rollers 12.
  • Each wire reel 10 is arranged at a position separated from each other by the roller unit 4 and each guide roller 12 in the wire path 8, and can be rotated forward and backward by a motor (not shown).
  • Each wire reel 10 is used as a supply reel or a take-up reel depending on the direction of rotation.
  • a wire reel 10 used as a pay-out reel pays out the wire 1 as it rotates, and the wire 1 that has been paid out is guided toward the roller unit 4 via one of the guide rollers 12 along the wire path 8. .
  • Each of the guide rollers 12 is a direction changing roller, and is spaced apart from each other in the wire path 8 at positions separated from the roller unit 4 .
  • the wire drawn out from the wire reel 10 is guided to the roller unit 4 through one guide roller 12 .
  • the wire 1 guided to the roller unit 4 is wound between a pair of main rollers 6 for a predetermined number of times, then led out from the roller unit 4, passes through the other guide roller 12, and is used as a take-up reel. It is wound on reel 10 .
  • Each wire reel 10 is connected to a traverse control mechanism (not shown), and each traverse control mechanism reciprocates the connected wire reel 10 in its axial direction. This allows the wire 1 to be stably paid out or wound in the wire path 8 .
  • a lifting table 14 is arranged between the pair of main rollers 6 above the roller unit 4 .
  • a bonding portion 16 is provided on the lower surface of the elevating table 14 , and a workpiece W to be sliced is attached to the bonding portion 16 .
  • the work W is gradually lowered together with the lifting table 14 and cut into a plurality of slices by the wire 1 positioned between the pair of main rollers 6 .
  • coolant is supplied to the wire positioned between the main rollers 6 .
  • the coolant is used as a cooling liquid for cooling the wire 1 and each main roller 6, and is also used as a grinding liquid for cutting the work W when the coolant contains abrasive grains. If the coolant does not contain abrasive grains, the abrasive grains are adhered to the wire 1 itself. After the coolant is supplied to the wire 1 positioned between the main rollers 6, the coolant is recovered in a recovery tank 18 and reused.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main roller 6.
  • the main roller 6 includes a hollow shaft portion 20 that is a core material, a resin layer 22 that covers the outer peripheral surface 20a of the shaft portion 20, and a pair of rings that hold the resin layer 22 on both sides of the shaft portion 20 in the axial direction X. and a holding portion 24 having a shape.
  • the rotating shaft of the roller unit 4 is inserted and fastened to the inner peripheral surface 20b of the shaft portion 20 .
  • a large number of grooves 26 around which the wire 1 is wound a predetermined number of times are formed in the resin layer 22 spirally along the circumferential direction of the shaft portion 20 at predetermined intervals (groove pitch) in the axial direction X. .
  • a groove formation width L1 in the axial direction X in which a large number of grooves 26 are formed in the resin layer 22 is smaller than the resin formation width L in the axial direction X of the resin layer 22 .
  • a width difference ⁇ L between the groove formation width L1 and the resin formation width L is ensured at both ends of the resin layer 22 in the axial direction X, respectively.
  • FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the groove 26 formed in the resin layer.
  • Each groove is formed in an inverted trapezoidal cross section having a predetermined groove depth D, a predetermined groove angle ⁇ , and a predetermined groove bottom width Wa, and has a predetermined groove pitch P and a predetermined tip width Wb. A large number of them are formed on the outer peripheral surface 22 a of the layer 22 .
  • These predetermined values are appropriately set according to the specifications of the main roller 6 .
  • corners 28 are formed at the boundaries between the outermost ends (left and right ends) of the grooves 26 located on both sides in the axial direction X of the resin layer 22 and the outer peripheral surface 22a of the resin layer 22. formed. That is, the groove formation width L1 is defined as the distance between the corners 28 that are the outermost ends of the groove 26 in the axial direction X.
  • the groove formation width L1 is defined as the distance between the corners 28 that are the outermost ends of the groove 26 in the axial direction X.
  • the resin layer 22 Since the wire 1 is wound around and slidably contacted with a large number of grooves 26 formed in the resin layer 22 of the main roller 6, the resin layer 22 is likely to expand due to processing heat or the like associated with the operation of the wire saw 2.
  • the thermal expansion of the resin layer 22 may change the position of the grooves 26 in the resin layer 22, change the thickness and warp of the wafer, which is a sliced product, and affect the quality of the wafer.
  • the thermal expansion of the resin layer 22 particularly in the axial direction X is suppressed by the pair of holding portions 24 , and the positional change of the groove 26 in the resin layer 22 is suppressed.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a grooving device 30 that forms grooves 26 in the main roller 6 .
  • the grooving device 30 includes a rotating unit (rotating means) 32, a cutting tool 34, a fixed table 36, a horizontal moving unit (horizontal moving means) 38, an elevating moving unit (elevating moving means) 40, and the like.
  • the rotation unit 32 centers the shaft portion 20 of the main roller 6 and supports it rotatably.
  • the cutting bit 34 has a blade 34 a at its tip for forming the groove 26 in the resin layer 22 of the main roller 6 .
  • the cutting tool 34 is fixed to the fixing base 36 with the cutting edge of the blade 34a facing downward, with the vertical direction (axial radial direction) Y as the longitudinal direction.
  • the horizontal movement unit 38 has a rail 38a that supports the fixed base 36 so as to be movable in the horizontal direction (axial direction X). move along.
  • the up-and-down movement unit 40 supports the fixed table 36 and the cutting tool 34 so that it can be raised and lowered with respect to the main roller 6 .
  • a large number of grooves 26 can be formed in the resin layer 22 of the main roller 6 by the cooperation of the rotation unit 32 , the horizontal movement unit 38 , and the elevation movement unit 40 .
  • the wire 1 is wound around the grooves 26 formed in the resin layer 22 of the main roller 6 and comes into sliding contact, the grooves 26 formed in the resin layer 22 are worn and deformed as the wire saw 2 is operated. . Therefore, the grooves 26 are periodically regenerated by using the groove processing device 30 . That is, in the wire saw 2 of the present embodiment, the resin layer 22 of the main roller 6 can form regenerated grooves by groove regenerating means using the grooving device 30 while thermal expansion is suppressed by the pair of holding portions 24 . Allowed.
  • FIG. 5A to 5D show schematic diagrams for stepwise explanation of the groove regeneration process using the upper section of the main roller 6.
  • FIG. FIG. 5A shows the stage prior to groove regeneration.
  • Each groove 26 of the groove forming region 42 formed in the groove forming width L1 of the resin layer 22 is worn and deformed.
  • FIG. 5B shows a step of removing the resin layer 22, which is a pre-stage of the groove regeneration step.
  • the cutting edge of the blade 34a of the cutting tool 34 is positioned above the corner 28 on one end side (the left end side in FIG. 5B) of the groove forming width L1, as indicated by the dashed line. , and positioned slightly outside (slightly to the left in FIG. 5B) of the corner 28 in the axial direction.
  • the vertical movement unit 40 is driven to move the cutting bit 34 vertically downward, and as indicated by the broken line, the cutting edge of the blade 34a of the cutting bit 34 reaches the peeling depth of the resin layer on the outer peripheral surface 22a of the resin layer 22.
  • the cutting edge is bitten to D1 and positioned at the peeling start position 44 .
  • the peeling start position 44 is located within the range of the width difference ⁇ L in the axial direction X, and is a position where the cutting bit 34 does not contact the holding portion 24 .
  • the separation depth D1 is greater than or equal to the groove depth D. As shown in FIG.
  • the rotation unit 32 and the horizontal movement unit 38 are driven to horizontally move the cutting bit 34 while rotating the main roller 6.
  • the up-and-down movement unit 40 is driven to raise the cutting bit 34 vertically upward and retract it, as indicated by the two-dot chain line.
  • the surface layer of the resin layer 22 in which a large number of grooves 26 are formed is peeled off along its outer circumference, forming a peeled area 48 on the resin layer 22 .
  • the stripped region 48 is formed with a stripped peripheral surface 48 a without the groove 26 and stripped side surfaces 48 b formed on both sides in the axial direction X of the stripped region 48 to have an inverted trapezoidal cross section.
  • the peeling peripheral surface 48a has a shape recessed from the outer peripheral surface 22a of the resin layer 22 by the peeling depth D1 over the entire circumference of the resin layer 22 .
  • the peeling side surface 48b is an inclined surface formed from the peeling peripheral surface 48a to the outer peripheral surface 22a. It becomes an angle corresponding to Wc.
  • the width difference ⁇ L is ensured at both ends in the axial direction of the resin layer 22 on the outer peripheral surface 22a of the resin layer 22 .
  • the width difference ⁇ L is at least one of elements such as the blade angle ⁇ of the blade 34a of the cutting bit 34, the blade width Wc, and the descent angle of the cutting bit 34 with respect to the vertical direction Y (0° in the case of FIG. 5B).
  • the grooving device 30 is set to a size that does not interfere with the holding portion 24 , that is, the size is set so that the cutting bit 34 does not come into contact with the holding portion 24 .
  • the width difference ⁇ L should be set to a large value in advance. must be ensured to Further, when the descent angle of the cutting bit 34 with respect to the vertical direction becomes larger than 0°, that is, when the cutting bit 34 is lowered obliquely downward along the peeling side surface 48b, the width difference ⁇ L is set in advance. Need to make sure it's big.
  • FIG. 5C shows the groove regeneration process performed after the peeling process.
  • the cutting tool 34 is gradually moved in the axial direction X while rotating the main roller 6 . shape.
  • the up-and-down movement unit 40 is driven to raise and retract the cutting tool 34 .
  • the groove forming region 42 is formed on the peeling peripheral surface 48 a of the resin layer 22 .
  • the groove formation width L1 of the groove formation region 42 formed on the peeled peripheral surface 48a is the same size as the groove formation width L1 in the initial stage before groove regeneration.
  • a width difference ⁇ L of the same size as that in the initial stage is ensured between the groove formation width L1 and the resin formation width L, respectively.
  • the regenerated grooves 26 have the same shape and the same groove pitch P as before wear.
  • FIG. 5D shows a state in which the peeling process and the groove regeneration process have been performed three times.
  • the peeled peripheral surface 48a is recessed to a peeled depth D3 that is three times the peeled depth D1 in the first groove regeneration.
  • the peeling start position 44 and the peeling end position 46 are shifted in the axial direction X to positions closer to each other.
  • the peeled side surface 48b formed in the third peeling process is formed as a continuous inclined surface maintaining the inclination angle ⁇ from the peeled side surface 48b formed in the first peeling process.
  • the wire saw 2 of this embodiment includes the holding portion 24 that holds the resin layer 22 of the main roller 6 in the axial direction X. Furthermore, the groove formation width L1 in the axial direction X in which the numerous grooves 26 and the regenerated grooves 26 are formed in the resin layer 22 is set smaller than the resin formation width L in the axial direction X of the resin layer 22 .
  • the holding portion 24 suppresses the thermal expansion displacement of the resin layer 22 and thus the positional change of the groove 26, and the groove can be regenerated by the groove regenerating means using the grooving device 30 without removing the holding portion 24. Become. Therefore, in the wire saw 2, it is possible to improve the quality of the wafer, which is the processed product, and to improve the production efficiency of the wafer, which is the processed product, by efficiently performing groove regeneration.
  • the width difference ⁇ L between the groove forming width L1 and the resin forming width L is set to a size that does not interfere with the groove reproducing means using the groove processing device 30 .
  • the groove regenerating means using the grooving device 30 can form a large number of regenerated grooves 26 by cooperation of the rotating unit 32, the horizontal movement unit 38, and the vertical movement unit 40.
  • the width difference ⁇ L between the groove formation width L1 and the resin formation width L is such that the cutting bit 34 does not come into contact with the holding portion 24 when the groove 26 is formed by the groove regeneration means using the groove processing device 30. set.
  • the width difference ⁇ L between the groove formation width L1 and the resin formation width L is set according to at least one of the blade angle ⁇ of the blade 34a of the cutting bit 34, the blade width Wc, and the descent angle of the cutting bit 34. be done.
  • the width difference ⁇ L between the groove formation width L1 and the resin formation width L may be different at both ends in the axial direction X of the resin layer 22 as long as the groove regeneration is not hindered. Further, if an appropriate width difference ⁇ L that prevents the cutting tool 34 from contacting the holding portion 24 can be secured, it is also possible to change the groove formation width L1 during groove regeneration according to changes in the specifications of the wire saw 2 and the main roller 6. be.
  • the holding portion 24 may be formed integrally with the shaft portion 20. Further, as shown in FIGS. 2 and 5A to 5D, the holding portion 24 is formed to have a smaller shaft diameter than the resin layer 22. As shown in FIG. However, the present invention is not limited to this, and if groove reproduction can be performed while suppressing thermal expansion displacement of the resin layer 22 by the holding portion 24 and thus the positional change of the groove 26, the shaft diameter of the holding portion 24 is set to the shaft diameter of the resin layer 22. may be larger than
  • the separation start position and the separation end position are separated from each other in the axial direction X each time the separation process is performed. You don't have to move it to a closer position.
  • the present invention is not limited to the wire saw 2 described in the above embodiment, and can be widely applied to processing devices that slice a workpiece with a wire, including wire electric discharge machining devices.

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Abstract

加工装置2は、ワイヤ1が巻き掛けられる多数の溝26が周方向に沿って螺旋状に、且つ軸線方向Xに所定の間隔Pで形成されたメインローラ6を備え、メインローラ6は、軸部20と、軸部20の外周面20aを覆うとともに多数の溝26が形成される樹脂層22と、樹脂層22を軸線方向Xにて保持する保持部24とを有し、樹脂層22は、溝再生手段30によって、樹脂層22の表層をその外周に沿って剥離することにより多数の再生溝26を形成することが許容され、樹脂層22において多数の溝26及び再生溝26が形成される軸線方向Xにおける溝形成幅L1は、樹脂層22の軸線方向Xにおける樹脂形成幅Lよりも小さい。

Description

加工装置
 本発明は、加工装置に関し、特にワークをワイヤでスライス加工するワイヤソーやワイヤ放電加工装置などの加工装置に関する。
 ワイヤソーやワイヤ放電加工装置は、ワークをワイヤでスライス加工する加工装置である。このような加工装置は、ワイヤが巻き掛けられる多数の溝が周方向に沿って螺旋状に、且つ軸線方向に所定の間隔で形成されたメインローラを備えている。メインローラは、軸部(芯材)と、軸部の外周面を覆うとともに前述した多数の溝が形成される樹脂層とを有している。
 特許文献1には、軸部の外周に樹脂層を被覆成形し、樹脂層の外周面にワイヤを掛装するための溝を多数形成したワイヤソーの加工用ローラが開示されている。この樹脂層の端面には、樹脂層の熱膨張変位を検出するための金属製の被検出リングが一体成形により固定されている。
特開平11-277399号公報
 メインローラの樹脂層に形成された溝にワイヤが巻き掛けられて摺接することから、樹脂層は加工装置の稼働に伴う加工熱などによって膨張し易い。従って、樹脂層が熱膨張することにより、樹脂層における溝の位置が変化し、スライス加工された加工品であるウェハの厚みや反りが変化し、ウェハの品質に影響を及ぼすおそれがある。しかし、特許文献1においては、樹脂層の熱膨張変位を検出するための被検出リングが設けられているものの、被検出リングは樹脂層の熱膨張変位自体を抑制するものではない。
 また、メインローラの樹脂層に形成された溝にワイヤが巻き掛けられて摺接することから、樹脂層に形成された溝は加工装置の稼働に伴い摩耗して変形する。従って、溝再生手段により、樹脂層の表層をその外周に沿って剥離して溝を定期的に再生することが行われている。
 しかし、特許文献1においては、被検出リングが溝再生手段に干渉し、樹脂層の表層剥離が困難となるおそれがある。また、溝再生手段により樹脂層の表層の剥離工程を行うためには、被検出リングを取り外し、作業完了後に再び取り付ける必要があるため、ウェハの生産効率が低下する。
 本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、メインローラの樹脂層の熱膨張に起因した溝の位置変化を抑制することにより、加工品の品質を向上することができるとともに、溝再生を効率的に行うことにより、加工品の生産効率を向上することができる加工装置を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するべく、請求項1記載の加工装置は、ワークをワイヤでスライス加工する加工装置であって、ワイヤが巻き掛けられる多数の溝が周方向に沿って螺旋状に、且つ軸線方向に所定の間隔で形成されたメインローラを備え、メインローラは、軸部と、軸部の外周面を覆うとともに多数の溝が形成される樹脂層と、樹脂層を軸線方向にて保持する保持部とを有し、樹脂層は、溝再生手段によって、樹脂層の表層をその外周に沿って剥離することにより多数の再生溝を形成することが許容され、樹脂層において多数の溝及び再生溝が形成される軸線方向における溝形成幅は、樹脂層の軸線方向における樹脂形成幅よりも小さいことを特徴としている。
 また、請求項2記載の発明は、請求項1において、溝形成幅と樹脂形成幅との幅差は、溝再生手段が保持部に干渉しない大きさであることを特徴としている。
 また、請求項3記載の発明は、請求項2において、溝再生手段は、メインローラを回転させる回転手段と、切削バイトを軸線方向に沿って移動させる水平移動手段と、樹脂層に向けて切削バイトを昇降させる昇降移動手段とが協働することにより多数の再生溝を形成し、溝形成幅と樹脂形成幅との幅差は、溝再生手段による再生溝の形成に際し、切削バイトが保持部に非接触となる大きさであることを特徴としている。
 また、請求項4記載の発明は、請求項3において、溝形成幅と樹脂形成幅との幅差は、切削バイトの刃の刃角、刃幅、及び切削バイトの降下角の少なくとも何れか1つに応じて設定されることを特徴としている。
 従って、請求項1記載の加工装置によれば、メインローラの樹脂層の熱膨張に起因した溝の位置変化を抑制することにより、加工品の品質を向上することができるとともに、溝再生を効率的に行うことにより、加工品の生産効率を向上することができる。
 また、請求項2記載の発明によれば、保持部によって樹脂層の熱膨張変位、ひいては溝の位置変化を抑制しつつ、保持部を取り外さないで所望の再生溝を確実に形成することができる。
 また、請求項3記載の発明によれば、保持部によって樹脂層の熱膨張変位、ひいては溝の位置変化を抑制しつつ、保持部を取り外さないで所望の再生された溝を切削バイトにより確実に形成することができる。
 また、請求項4記載の発明によれば、メインローラに保持部を取り付けた状態で溝再生を確実に行うことができる。
本発明の一実施形態に係るワイヤソーの概略図である。 メインローラの断面図である。 樹脂層に形成される溝の拡大断面図である。 溝加工装置の概略図である。 溝再生工程において溝再生前の段階を示す図である。 樹脂層の剥離工程を示す図である。 溝再生工程を示す図である。 それぞれ3回の剥離工程及び溝再生工程が行われた状態を示す図である。
 以下、本発明の実施形態に係る加工装置について図面を参照して説明する。
 図1は、ワークWをワイヤ1でスライス加工する加工装置の一例として、ワイヤソー2の概略図を示す。ワイヤソー2は、ローラユニット4を備え、ローラユニット4は一対のメインローラ6を有している。一対のメインローラ6は、ワイヤ経路8において互いに離間して配置され、ローラユニット4の図示しない回転軸にそれぞれ締結されている。これらの回転軸を図示しないモータで駆動することにより各メインローラ6をそれぞれ正逆回転可能である。
 ワイヤソー2は、一対のワイヤリール10と一対のガイドローラ12とを備えている。各ワイヤリール10は、ワイヤ経路8においてローラユニット4及び各ガイドローラ12を隔てた位置に互いに離間して配置され、図示しないモータによりそれぞれ正逆回転可能である。各ワイヤリール10は、回転方向に応じて繰り出しリール又は巻き取りリールとして使用される。
 繰り出しリールとして使用されるワイヤリール10は、その回転に伴ってワイヤ1を繰り出し、繰り出されたワイヤ1はワイヤ経路8に沿って一方のガイドローラ12を介してローラユニット4に向けて案内される。各ガイドローラ12は、方向変換ローラであって、ワイヤ経路8においてローラユニット4を隔てた位置に互いに離間して配置されている。
 ワイヤリール10から繰り出されたワイヤは、一方のガイドローラ12を経てローラユニット4に導かれる。ローラユニット4に導かれたワイヤ1は、一対のメインローラ6間に所定の回数巻き掛けられた後、ローラユニット4から導出され、他方のガイドローラ12を経て、巻き取りリールとして使用されるワイヤリール10に巻き取られる。
 各ワイヤリール10は、図示しないトラバース制御機構にそれぞれ連結され、各トラバース制御機構は、連結されたワイヤリール10をその軸線方向に往復動させる。これにより、ワイヤ経路8におけるワイヤ1の安定した繰り出し又は巻き取りが可能となる。ローラユニット4の上方の一対のメインローラ6間には昇降テーブル14が配置されている。昇降テーブル14の下面には接着部16が設けられ、接着部16にはスライス加工の対象となるワークWが取り付けられる。
 ワイヤ1がローラユニット4を通過して走行中、ワークWは、昇降テーブル14とともに徐々に降下され、一対のメインローラ6間に位置するワイヤ1によって複数のスライス品に切断される。この際、メインローラ6間に位置するワイヤにはクーラントが供給される。
 クーラントは、ワイヤ1及び各メインローラ6を冷却するための冷却液として使用され、クーラントに砥粒を含有する場合、ワークWを切断するための研削液としても使用される。クーラントが砥粒を含有しない場合、ワイヤ1自体に砥粒が固着される。クーラントは、メインローラ6間に位置するワイヤ1に供給された後、回収槽18にて回収されて再利用される。
 図2は、メインローラ6の断面図を示す。メインローラ6は、芯材である中空の軸部20と、軸部20の外周面20aを覆う樹脂層22と、樹脂層22を軸部20の軸線方向Xの両側にて保持する一対のリング状の保持部24とを備えている。軸部20の内周面20bにはローラユニット4の回転軸が嵌挿されて締結される。
 樹脂層22には、ワイヤ1が所定の回数巻き掛けられる多数の溝26が軸部20の周方向に沿って螺旋状に、且つ軸線方向Xに所定の間隔(溝ピッチ)で形成されている。樹脂層22にて多数の溝26が形成される軸線方向Xにおける溝形成幅L1は、樹脂層22の軸線方向Xにおける樹脂形成幅Lよりも小さい。また、樹脂層22の軸線方向Xにおける両端には、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの幅差ΔLがそれぞれ確保されている。
 図3は、樹脂層に形成される溝26の拡大断面図を示す。個々の溝は、所定の溝深さD、所定の溝角度θ、所定の溝底幅Waを有する断面逆台形状に形成され、所定の溝ピッチP、所定の先端幅Wbを有して樹脂層22の外周面22aに多数形成されている。これらの所定値はメインローラ6の仕様に応じて適宜設定される。図2にも示すように、樹脂層22の軸線方向Xにて両側に位置する溝26の最外端(左右端)と、樹脂層22の外周面22aとの境界には角部28がそれぞれ形成されている。すなわち、溝形成幅L1は、軸線方向Xの溝26の最外端である各角部28間の距離として規定されている。
 メインローラ6の樹脂層22に形成された多数の溝26にワイヤ1が巻き掛けられて摺接することから、樹脂層22はワイヤソー2の稼働に伴う加工熱などによって膨張し易い。樹脂層22が熱膨張することにより、樹脂層22における溝26の位置が変化し、スライス加工された加工品であるウェハの厚みや反りが変化し、ウェハの品質に影響を及ぼすおそれがある。しかし、本実施形態においては、一対の保持部24によって、樹脂層22の特に軸線方向Xにおける熱膨張が抑制され、樹脂層22における溝26の位置変化が抑制されている。
 図4は、メインローラ6に溝26を形成する溝加工装置30の概略図を示す。溝加工装置30は、回転ユニット(回転手段)32、切削バイト34、固定台36、水平移動ユニット(水平移動手段)38、及び昇降移動ユニット(昇降移動手段)40などを備えている。回転ユニット32は、メインローラ6の軸部20を芯出しして回転可能に支持する。切削バイト34は、メインローラ6の樹脂層22に溝26を形成するための刃34aを先端に有する。
 固定台36には、切削バイト34の刃34aの刃先を下方に向けた状態で鉛直方向(軸径方向)Yを長手方向として固定される。水平移動ユニット38は、固定台36を水平方向(軸線方向X)に移動可能に支持するレール38aを有し、レール38aに沿って固定台36を移動することにより、切削バイト34を軸線方向Xに沿って移動する。昇降移動ユニット40は、固定台36ひいては切削バイト34をメインローラ6に対して昇降可能に支持している。回転ユニット32、水平移動ユニット38、及び昇降移動ユニット40が協働することにより、メインローラ6の樹脂層22に前述した多数の溝26を形成可能である。
 ここで、メインローラ6の樹脂層22に形成された溝26にワイヤ1が巻き掛けられて摺接することから、樹脂層22に形成された溝26はワイヤソー2の稼働に伴い摩耗して変形する。そこで、溝加工装置30を用いることにより、定期的に溝26を再生することが行われている。すなわち、本実施形態のワイヤソー2において、メインローラ6の樹脂層22は、一対の保持部24で熱膨張が抑制されつつ、溝加工装置30を用いた溝再生手段によって再生溝を形成することが許容されている。
 図5A~図5Dは、メインローラ6の上部断面を用いて溝再生の工程を段階的に説明する概略図を示す。図5Aは、溝再生前の段階を示す。樹脂層22の溝形成幅L1に形成された溝形成領域42の各溝26は摩耗して変形している。図5Bは、溝再生工程の前段階である樹脂層22の剥離工程を示す。先ず、水平移動ユニット38を駆動することにより、一点鎖線で示すように、切削バイト34の刃34aの刃先を溝形成幅L1の一端側(図5Bでは左端側)の角部28の上側であって、角部28よりも軸線方向にて若干外側(図5Bでは若干左側)に位置付ける。
 次に、昇降移動ユニット40を駆動して切削バイト34を鉛直下方に下降させ、破線で示すように、切削バイト34の刃34aの刃先を樹脂層22の外周面22aにおいて樹脂層の剥離深さD1まで刃先を喰い込ませての剥離開始位置44に位置付ける。剥離開始位置44は、軸線方向Xにおいて幅差ΔLの範囲に位置し、切削バイト34が保持部24に非接触となる位置である。また、剥離深さD1は溝深さD以上の大きさである。
 次に、回転ユニット32及び水平移動ユニット38を駆動して、メインローラ6を回転させながら切削バイト34を水平に移動し、実線で示すように、切削バイト34の刃先を溝形成幅L1の他端側(図5Bでは右側)であって、角部28よりも軸線方向Xにて若干外側(図5Bでは若干右側)の剥離終了位置46に位置付ける。次に、昇降移動ユニット40を駆動し、二点鎖線で示すように、切削バイト34を鉛直上方に上昇させて退避させる。
 これにより、樹脂層22の多数の溝26が形成された表層がその外周に沿って剥離され、樹脂層22に剥離領域48が形成される。剥離領域48は、溝26のない剥離周面48aと、剥離領域48の軸線方向Xにおける両側に形成された剥離側面48bとから断面逆台形状に形成されている。
 剥離周面48aは、樹脂層22の全周に亘って樹脂層22の外周面22aから剥離深さD1の分だけ凹んだ形状となる。剥離側面48bは、剥離周面48aから外周面22aに亘って形成された傾斜面であり、その軸線方向Xを基準とした傾斜角αは、切削バイト34の刃34aの刃角βや刃幅Wcに応じた角度となる。
 また、剥離領域48が形成された後においても、樹脂層22の外周面22aには、樹脂層の軸線方向における両端に幅差ΔLがそれぞれ確保されている。幅差ΔLは、切削バイト34の刃34aの刃角β、刃幅Wc、及び切削バイト34の鉛直方向Yを基準とした降下角(図5Bの場合は0°)などの要素の少なくとも何れか1つに応じて、溝加工装置30が保持部24に干渉しない大きさに設定され、すなわち、切削バイト34が保持部24に非接触となる大きさに設定される。
 詳しくは、切削バイト34を保持部24に接触させないようにして溝再生を行うためには、切削バイト34の刃34aの刃角βや刃幅Wcが比較的大きい場合、幅差ΔLを予め大きめに確保する必要がある。また、切削バイト34の鉛直方向を基準とした降下角が0°よりも大きくなる場合、すなわち、切削バイト34が剥離側面48bに沿って斜め下方に降下される場合には、幅差ΔLを予め大きめに確保する必要がある。
 次に、図5Cは、剥離工程の後に行う溝再生工程を示す。回転ユニット32、水平移動ユニット38、及び昇降移動ユニット40を駆動することにより、メインローラ6を回転させながら切削バイト34を軸線方向Xに徐々に移動し、剥離領域48に多数の溝26を螺旋状に形成する。次に、昇降移動ユニット40を駆動し、切削バイト34を上昇させて退避させる。これにより、樹脂層22の剥離周面48aに溝形成領域42が形成される。
 剥離周面48aに形成される溝形成領域42の溝形成幅L1は、溝再生前の初期段階の溝形成幅L1と同一の大きさである。また、樹脂層22の軸線方向Xにおける両端には、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの間に初期段階と同じ大きさの幅差ΔLがそれぞれ確保されている。また、再生された溝26は、摩耗前と同じ形状であり、同じ溝ピッチPで形成される。
 図5Dは、3回の剥離工程及び溝再生工程が行われた状態を示す。剥離領域48において、剥離周面48aは、1回目の溝再生における剥離深さD1の3倍となる剥離深さD3に凹んで形成されている。2回目及び3回目の剥離工程においては、剥離開始位置44及び剥離終了位置46が軸線方向Xにおいて互いに近づく位置にずらされる。
 これにより、3回目の剥離工程で形成された剥離側面48bは、1回目の剥離工程で形成された剥離側面48bから傾斜角αを維持した連続した傾斜面として形成される。図5Bに示した剥離工程、及び図5Cに示した溝再生工程を繰り返すことにより、残された樹脂層22の厚みtが所定の厚み(例えば溝26の強度が確保可能な樹脂層の厚み)となったり、或いは、溝形成領域42において溝形成幅Lが確保できなくなったりするまでは、溝再生を定期的に繰り返し行うことができる。
 以上のように本実施形態のワイヤソー2は、メインローラ6の樹脂層22を軸線方向Xにて保持する保持部24を備える。さらに、樹脂層22において多数の溝26及び再生された溝26が形成される軸線方向Xにおける溝形成幅L1は、樹脂層22の軸線方向Xにおける樹脂形成幅Lよりも小さく設定されている。
 これにより、保持部24によって樹脂層22の熱膨張変位、ひいては溝26の位置変化を抑制しつつ、保持部24を取り外さなくとも、溝加工装置30を用いた溝再生手段によって溝再生が可能となる。従って、ワイヤソー2において、加工品であるウェハの品質を向上することができるとともに、溝再生を効率的に行うことにより、加工品であるウェハの生産効率を向上することができる。
 また、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの幅差ΔLは、溝加工装置30を用いた溝再生手段が干渉しない大きさに設定される。これにより、保持部24によって樹脂層22の熱膨張変位、ひいては溝26の位置変化を抑制しつつ、保持部を取り外さないで所望の再生溝を確実に形成することができる。
 より詳しくは、溝加工装置30を用いた溝再生手段は、回転ユニット32、水平移動ユニット38、及び昇降移動ユニット40が協働することにより多数の再生された溝26を形成可能である。そして、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの幅差ΔLは、溝加工装置30を用いた溝再生手段による溝26の形成に際し、切削バイト34が保持部24に非接触となる大きさに設定される。これにより、保持部24によって樹脂層22の熱膨張変位、ひいては溝26の位置変化を抑制しつつ、保持部24を取り外さないで所望の再生された溝26を切削バイト34により確実に形成することができる。
 また、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの幅差ΔLは、切削バイト34の刃34aの刃角β、刃幅Wc、及び切削バイト34の降下角の少なくとも何れか1つに応じて設定される。これらの要素に応じて幅差ΔLを予め大きめに確保することにより、メインローラ6に保持部24を取り付けた状態で溝再生を確実に行うことができる。
 以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。例えば、樹脂層22の熱膨張変位、ひいては溝26の位置変化を抑制可能であれば、メインローラ6及びローラユニット4の構成に応じて保持部24を1つだけ設け、樹脂層22を軸線方向Xの片側のみにて保持するようにしても良い。
 また、溝形成幅L1と樹脂形成幅Lとの幅差ΔLは、溝再生に支障がないのであれば、樹脂層22の軸線方向Xの両端おいて異なる大きさであっても良い。また、保持部24に切削バイト34が接触しない適切な幅差ΔLが確保できるのであれば、ワイヤソー2やメインローラ6の仕様変更に応じて溝再生時に溝形成幅L1を変更することも可能である。
 また、本実施形態では、保持部24を取り外さなくとも溝再生が可能であるため、保持部24を軸部20と一体に形成しても良い。また、図2及び図5A~図5Dに示すように、保持部24は樹脂層22よりも軸径が小さく形成されている。しかし、これに限らず、保持部24によって樹脂層22の熱膨張変位、ひいては溝26の位置変化を抑制しつつ溝再生が可能であれば、保持部24の軸径を樹脂層22の軸径よりも大きくしても良い。
 また、図5Dに示す状態において、保持部24に切削バイト34が接触しない適切な幅差ΔLが確保できるのであれば、剥離工程を行うたびに剥離開始位置と剥離終了位置が軸線方向Xにおいて互いに近づく位置にずらさなくても良い。また、本発明は、上記実施形態で説明したワイヤソー2に限らず、ワイヤ放電加工装置なども含めたワークをワイヤでスライス加工する加工装置に広く適用可能である。
  1 ワイヤ
  2 ワイヤソー(加工装置)
  6 メインローラ
 20 軸部
20a 外周面
 22 樹脂層
 24 保持部
 26 溝(再生溝)
 30 溝加工装置(溝再生手段)
 32 回転ユニット(回転手段)
 34 切削バイト
34a 刃
 38 水平移動ユニット(水平移動手段)
 40 昇降移動ユニット(昇降移動手段)
  W ワーク
  X 軸線方向
  P 溝ピッチ(間隔)
 L1 溝形成幅
  L 樹脂形成幅
 ΔL 幅差
  β 刃角
 Wc 刃幅

 

Claims (4)

  1.  ワークをワイヤでスライス加工する加工装置であって、
     前記ワイヤが巻き掛けられる多数の溝が周方向に沿って螺旋状に、且つ軸線方向に所定の間隔で形成されたメインローラを備え、
     前記メインローラは、
     軸部と、
     前記軸部の外周面を覆うとともに前記多数の溝が形成される樹脂層と、
     前記樹脂層を前記軸線方向にて保持する保持部と
    を有し、
     前記樹脂層は、溝再生手段によって、前記樹脂層の表層をその外周に沿って剥離することにより多数の再生溝を形成することが許容され、
     前記樹脂層において前記多数の溝及び再生溝が形成される前記軸線方向における溝形成幅は、前記樹脂層の前記軸線方向における樹脂形成幅よりも小さい、加工装置。
  2.  前記溝形成幅と前記樹脂形成幅との幅差は、前記溝再生手段が前記保持部に干渉しない大きさである、請求項1に記載の加工装置。
  3.  前記溝再生手段は、前記メインローラを回転させる回転手段と、切削バイトを前記軸線方向に沿って移動させる水平移動手段と、前記樹脂層に向けて前記切削バイトを昇降させる昇降移動手段とが協働することにより前記多数の再生溝を形成し、
     前記溝形成幅と前記樹脂形成幅との前記幅差は、前記溝再生手段による前記再生溝の形成に際し、前記切削バイトが前記保持部に非接触となる大きさである、請求項2に記載の加工装置。
  4.  前記溝形成幅と前記樹脂形成幅との前記幅差は、前記切削バイトの刃の刃角、刃幅、及び前記切削バイトの降下角の少なくとも何れか1つに応じて設定される、請求項3に記載の加工装置。
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