(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断用のワイヤを複数本並べた状態で張設し、このワイヤの表面に砥粒を付着させかつこのワイヤをその軸方向に駆動しながらこのワイヤに対してワークを切断送りすることによりワークの切断を行うワイヤソーにおける上記ワイヤへの砥粒付着装置であって、上記ワイヤに上記砥粒として磁性砥粒を供給する磁性砥粒供給手段と、この磁性砥粒供給手段による砥粒供給位置もしくはそれよりも手前側の位置で全ワイヤを磁化させるワイヤ磁化手段とを備え、このワイヤ磁化手段として、複数本並んだワイヤをその並び方向と直交する方向から挟むように磁石を配し、この挟み位置で磁界を形成するように構成したことを特徴とするワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤソーにおけるワイヤへの磁性砥粒付着装置において、上記磁石において各ワイヤを挟む部分をこのワイヤに向けて突出させたことを特徴とするワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置において、上記ワークの切断位置とこの切断位置よりもワイヤ駆動方向下流側に位置するワイヤ用ガイドローラとの間の位置でワイヤの脱磁を行うワイヤ脱磁手段を備えたことを特徴とするワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置。
【請求項４】
請求項３記載のワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置において、ワークの両側の位置に、複数本並んだワイヤをその並び方向と直交する方向から挟む一対の磁極部をもつ電磁石を設けるとともに、各電磁石を両磁極部の磁極が互いに異なる磁極に固定された磁界固定状態と両磁極部の磁極が周期的に変化して交番磁界を形成する交番磁界形成状態とに切換える磁極切換手段を備えたことを特徴とするワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置。
【請求項５】
ワイヤ繰出し部材から繰り出したワイヤを複数のガイドローラの周囲に巻回してワイヤ巻取り部材に巻き取ることによりガイドローラ間にワイヤを複数本並べた状態で張設し、このワイヤの表面に砥粒を付着させかつこのワイヤをその軸方向に駆動しながらこのワイヤに対してワークを切断送りすることによりワークの切断を行うワイヤソーにおける上記ワイヤへの砥粒付着装置であって、上記ワイヤに上記砥粒として磁性砥粒を供給する磁性砥粒供給手段と、この磁性砥粒供給手段による砥粒供給位置もしくはそれよりも手前側の位置で全ワイヤを磁化させるワイヤ磁化手段とを備え、このワイヤ磁化手段を上記ワイヤ繰出し部材とガイドローラとの間の位置に配設し、この配設位置で単一本のワイヤを磁化させるようにしたことを特徴とするワイヤソーにおけるワイヤへの砥粒付着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤソーにおいて張設されるワイヤの表面に加工用の砥粒を付着させるための砥粒付着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体インゴットからウェハを切り出す手段等として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、多数本の切断用ワイヤが互いに平行な状態で張設され、これら切断用ワイヤがその長手方向に高速駆動された状態で、このワイヤ長手方向と直交する方向に上記半導体インゴット等からなるワークを切断送りすることにより、このワークから多数枚の薄片が同時に切り出される。
【０００３】
ところで、このようなワイヤソーにおいて高い加工能率と高い加工精度を得るには、平行に配された多数本のワイヤの表面に加工用の砥粒を十分付着させておく必要がある。そこで従来は、上記砥粒を比較的粘度の高い油等からなる液状媒体に混合して加工液（スラリー）とし、ワイヤ表面に付着しやすいようにする工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように砥粒を加工液に含ませてワイヤ表面に供給するようにしても、砥粒は液状媒体の表面張力のみによってワイヤに付着するだけで、大部分の砥粒はワイヤから脱落してしまうことになり、その付着度合いを高めるには限界がある。また、スラリーの液状媒体としては通常油性のものが用いられるので、その廃液処理が難しく、作業環境も悪い。従って、スラリーを用いずに砥粒をワイヤに付着させることがより好ましい。
【０００５】
なお、ワイヤに確実に砥粒が付着した状態で加工を行う手段として、表面にダイヤモンド砥粒を電着させたダイヤモンドワイヤを用いることが考えられるが、このようなワイヤは高価であり、しかも、このワイヤが掛けられるガイドローラ表面の摩耗を著しく促進させてしまう欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単かつ安価な構成で、切断用のワイヤの表面に高効率で砥粒を付着させることができる装置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】
上記課題を解決するための手段として、本発明は、切断用のワイヤを複数本並べた状態で張設し、このワイヤの表面に砥粒を付着させかつこのワイヤをその軸方向に駆動しながらこのワイヤに対してワークを切断送りすることによりワークの切断を行うワイヤソーにおける上記ワイヤへの砥粒付着装置であって、上記ワイヤに上記砥粒として磁性砥粒を供給する磁性砥粒供給手段と、この磁性砥粒供給手段による砥粒供給位置もしくはそれよりも手前側の位置で全ワイヤを磁化させるワイヤ磁化手段とを備え、このワイヤ磁化手段として、複数本並んだワイヤをその並び方向と直交する方向から挟むように磁石を配し、この挟み位置で磁界を形成するように構成したものである。
【０００８】
この装置では、ワイヤがワイヤ磁化手段により磁化されると同時に、もしくは磁化された後に、これらのワイヤに磁性砥粒が供給されることにより、この磁性砥粒が磁力により高い確率でワイヤ表面に付着する。
【０００９】
この場合、上記磁石において各ワイヤを挟む部分をこのワイヤに向けて突出させれば、ワイヤに磁力を集中させることができ、効率のよいワイヤ磁化ができる。
【００１０】
なお、ワイヤを磁化してこれに磁性砥粒が付着した後は、そのまま放置しておいてもよいが、ワイヤにおいてワークを通過した部分に磁性砥粒が付着したままこの部分がガイドローラに至ると、このガイドローラの溝部の摩耗を促進するおそれがある。しかし、上記ワークの切断位置とこの切断位置よりもワイヤ駆動方向下流側に位置するガイドローラとの間の位置でワイヤの脱磁を行うワイヤ脱磁手段を備え、ワーク切断位置を通過したワイヤ部分を上記ガイドローラの手前で脱磁して磁性砥粒を脱落させるようにすれば、ガイドローラの摩耗促進を防ぐことができる。
【００１１】
ここで、上記ワイヤを軸方向に往復駆動する場合には、ワークの両側の位置に、複数本並んだワイヤをその並び方向と直交する方向から挟む一対の磁極部をもつ電磁石を設けるとともに、各電磁石を両磁極部の磁極が互いに異なる磁極に固定された状態と両磁極部の磁極が周期的に変化して交番磁界を形成する状態とに切換える磁極切換手段を備えるのがよい。この装置によれば、ワークよりもワイヤ駆動方向上流側の電磁石は上記磁界固定状態とすることにより、この電磁石をワイヤ磁化手段として利用でき、ワイヤ駆動方向下流側の電磁石は上記交番磁界形成状態とすることにより、この電磁石をワイヤ脱磁手段として利用できる。すなわち、各電磁石をワイヤ磁化手段とワイヤ脱磁手段とに兼用できる。
【００１２】
また、ワイヤ繰出し部材から繰り出したワイヤを複数のガイドローラの周囲に巻回してワイヤ巻取り部材に巻き取ることによりガイドローラ間にワイヤを複数本並べた状態で張設するように構成されたワイヤソーでは、上記ワイヤ繰出し部材とガイドローラとの間の位置に上記ワイヤ磁化手段を配設し、この配設位置で単一本のワイヤを磁化させるようにしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に示す。
【００１４】
図３に示すワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ、及び４つの多溝ローラ（ガイドローラ）２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを備えている。多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、多溝ローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれ多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されており、多溝ローラ２６Ａが駆動モータ２５によって回転駆動されるようになっている。
【００１５】
各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａから繰り出されたワイヤＷは、ガイドプーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力調節装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらに多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外側に多数回巻回された後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力調節装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られており、両ワイヤ張力調節装置１８Ａ，１８ＢによってワイヤＷに適当な張力が与えられている。そして、駆動モータ２５による多溝ローラ２６Ａの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。
【００１６】
すなわち、このワイヤソーにおいては、多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られながらその軸方向に往復駆動されるようになっている。
【００１７】
この多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を移動させるワーク送り装置３０が設けられている。このワーク送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。ワーク保持部３２は、上記ワーク２８をその軸方向とワイヤ並び方向とが合致する向きに保持するものであり、ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、上記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させる（すなわち切断送りする）ものである。
【００１８】
多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られたワイヤＷの上方において、ワーク２８の左右両側の位置には、磁性砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらの磁性砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂは、高速駆動される各ワイヤＷに対し、加工用砥粒として磁性砥粒が混合された加工液（スラリー）を同時供給し、もしくは上記磁性砥粒をそのまま単独で同時供給して、ワイヤＷの表面に付着させるものである。
【００１９】
従って、このワイヤソーでは、多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られた多数本のワイヤＷがその長手方向に同時高速駆動され、かつこれらのワイヤＷに磁性砥粒供給装置３６Ａ，３６Ｂから磁性砥粒もしくはこれを含んだスラリーが供給されながら、上記ワイヤＷに対してワーク２８が下方に切断送りされることにより、このワーク２８から一度に多数枚のウェハが同時に切り出される。
【００２０】
さらに、このワイヤソーでは、図１に示すように、前記磁性砥粒供給装置３６Ａによる砥粒供給位置と多溝ローラ２４Ａとの間の位置、及び磁性砥粒供給装置３６Ｂによる砥粒供給位置と多溝ローラ２４Ｂとの間の位置に、それぞれ電磁石４０Ａ，４０Ｂが設けられている。
【００２１】
各電磁石４０Ａ，４０Ｂは、図２に示すような磁性体４２とコイル４４とを備えている。磁性体４２は、両端がわずかに離間した状態でほぼループ状に構成された枠部４２ｃと、この枠部４２ｃの両端から互いに平行な状態で水平に延びる一対の磁極部４２ａ，４２ｂとを有しており、両磁極部４２ａ，４２ｂがガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ間で多数本並んだワイヤＷを全て上下から挟む位置に配設されている。コイル４４は、上記枠部４２ｃの周囲に巻回されており、このコイル４４の両端子４５ａ，４５ｂには、両端子４５ａ，４５ｂを同時に直流電源４７に接続する状態と、同時に交流電源４８に接続する状態とに切換えられるスイッチ４６ａ，４６ｂが設けられている。
【００２２】
次に、この装置を用いた砥粒付着方法を説明する。
【００２３】
まず、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻取られる状態（すなわちワイヤＷが多溝ローラ２４Ａから多溝ローラ２４Ｂに向けて駆動される状態）では、電磁石４０Ａにおけるコイル端子４５ａ，４５ｂを直流電源４７に接続するようにスイッチ４６ａ，４６ｂを切換え、電磁石４０Ｂにおけるコイル端子４５ａ，４５ｂを交流電源４８に接続するようにスイッチ４６ａ，４６ｂを切換える。このスイッチ切換により、電磁石４０Ａにおける磁極部４２ａ，４２ｂの磁極は互いに異なる磁極（すなわち一方がＮ極で他方がＳ極）に固定され、その配設位置で一定の磁界が形成される一方、電磁石４０Ｂにおける磁極部４２ａ，４２ｂの磁極は周期的に変化し、その配設位置で交番磁界が形成される。
【００２４】
この状態では、多溝ローラ２４Ａからワーク切断位置に向けて進むワイヤ部分が、先ず電磁石４０Ａの両磁極部４２ａ，４２ｂ間を通過することにより磁化され、その後にこのワイヤ部分に磁性砥粒供給装置３６Ａから磁性砥粒が供給されることにより、この磁性砥粒は磁力で上記ワイヤ部分に吸引され、その表面に高い確率で付着する。このように十分に磁性砥粒が付着したワイヤ部分によってワーク２８が高精度で加工されることになる。
【００２５】
このワーク２８の切断位置を通過したワイヤ部分は、電磁石４０Ｂの両磁極部４２ａ，４２ｂ間を通過する際、この位置で形成されている交番磁界によって脱磁され、それまでこのワイヤ部分に磁力で吸引されていた磁性砥粒が脱落する。従って、このワイヤ部分が磁化されて磁性砥粒が多量に付着したまま多溝ローラ２４Ｂに至る場合に比べ、この付着砥粒に起因する多溝ローラ２４Ｂの摩耗が大幅に抑制される。
【００２６】
すなわち、多溝ローラ２４Ａから多溝ローラ２４Ｂへ向けてワイヤＷが駆動される場合には、電磁石４０Ａをワイヤ磁化手段、電磁石４０Ｂをワイヤ脱磁手段として用いることにより、ワイヤＷへの砥粒付着効率を高めながら、多溝ローラ２４Ｂの摩耗を抑制できるという効果を得ることができる。
【００２７】
逆に、多溝ローラ２４Ｂから多溝ローラ２４Ａへ向けてワイヤＷが駆動される状態に切換えられた場合には、電磁石４０Ｂにおけるコイル端子４５ａ，４５ｂを直流電源４７に接続してこの電磁石４０Ｂをワイヤ磁化手段として用い、電磁石４０Ａにおけるコイル端子４５ａ，４５ｂを交流電源４８に接続してこの電磁石４０Ａをワイヤ脱磁手段として用いることにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
第２の実施の形態を図４に示す。ここでは、前記電磁石４０Ａ，４０Ｂにおける両磁極部４２ａ，４２ｂの相対向する面に、多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ間におけるワイヤＷ同士のピッチと同じピッチで、相手面に向かって突出する山部４９が設けられ、これら山部４９が各々ワイヤＷの直上方もしくは直下方に位置するように電磁石４０Ａ，４０Ｂが配設されている。
【００２９】
この構造によれば、前記図２に示したように両磁極部４２ａ，４２ｂの対向面が平面である構造に比べ、山部４９がとがっている分だけワイヤＷに磁力を集中でき、より強力に磁化できる。従って、特に消費電力を上げることなくワイヤＷへの砥粒付着効率を高めることができる。
【００３０】
第３の実施の形態を図５に示す。ここでは、前記図３にも示したガイドプーリ２２Ａと多溝ローラ２４Ａとの間、及びガイドプーリ２２Ｂと多溝ローラ２４Ｂとの間に、それぞれ電磁石４０Ａ，４０Ｂが設けられている。この構成によれば、ワイヤＷが多溝ローラ周囲に巻回される前の時点でこのワイヤＷを単一本だけ磁化することにより、結果的に多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂ間に張られる全てのワイヤＷの磁化を行うことができる。なお、この実施形態では、ワイヤ部分が電磁石４０Ａ（４０Ｂ）を通過してからワーク切断位置に至るまでの間に、ある程度磁力は消失するが、電磁石４０Ａ，４０Ｂは１本のワイヤＷのみに集中して磁化すればよく、その分強力な磁化ができるため、ワイヤ部分が切断位置に至るまでに十分な磁力を残しておくことが可能である。
【００３１】
なお、本発明の実施の態様は上記に限られず、例えば次のような態様をとることも可能である。
【００３２】
(1) 上記各実施態様では、砥粒供給位置よりも手前の位置でワイヤの磁化を行っているが、砥粒供給位置と同じ位置でワイヤの磁化を行ってもよい。
【００３３】
(2) ワーク２８を加工するにあたっては、ワイヤ脱磁手段は必ずしも要せず、これを省略してもよい。
【００３４】
(3) ワイヤＷに磁界を形成する手段は永久磁石でもよい。この場合、ワイヤＷを挟んでその一方にＮ極、他方にＳ極を配すれば、ワイヤの磁化が可能である。ただし、上記のようにワーク２８の両側に電磁石４０Ａ，４０Ｂを設け、各電磁石４０Ａ，４０Ｂを一定の磁界を形成する状態と交番磁界を形成する状態とに切換可能にすれば、各電磁石４０Ａ，４０Ｂをワイヤ磁化手段とワイヤ脱磁手段とに兼用でき、構造をより簡素化できる利点がある。
【００３５】
(4) 本発明では、前記多溝ローラ２４Ａ，２４Ｂの間に張られたワイヤＷの１本１本の周囲にコイルを巻き、これらコイルを同時に通電して各ワイヤＷを磁化させるようにしてもよい。また、ガイドプーリ２２Ａ（２２Ｂ）と多溝ローラ２４Ａ（２４Ｂ）との間のワイヤの周囲にコイルを巻き、このコイルを通電してワイヤを磁化させるようにしてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、切断用のワイヤに付着させる砥粒として磁性砥粒を用い、この磁性砥粒をワイヤに供給する位置もしくはそれよりもワイヤ駆動方向手前側の位置で上記ワイヤを磁化させるようにしたものであるので、磁力の利用により、上記磁性砥粒を簡単な構成でワイヤ表面に高効率で付着させることができ、従来と比べて加工能率及び加工精度を大幅に高めることができる効果がある。
【００３７】
特に請求項１記載の発明は、ワイヤ磁化手段として、複数本並んだワイヤに対してその並び方向と直交する方向から挟む位置に磁石を配し、この挟み位置で磁界を形成するようにしたものであるので、簡単な構成でワイヤ表面を磁化できる。
【００３８】
さらに、上記磁石において各ワイヤを挟む部分をこのワイヤに向けて突出させれば、ワイヤに磁力を集中させることができ、効率のよいワイヤ磁化ができる。
【００３９】
また、上記ワークの切断位置とこの切断位置よりもワイヤ駆動方向下流側に位置するワイヤ用ガイドローラとの間の位置でワイヤの脱磁を行うワイヤ脱磁手段を備え、ワークを通過したワイヤ部分を上記ガイドローラの手前で脱磁して磁性砥粒を脱落させるようにすれば、この磁性砥粒に起因するガイドローラの摩耗促進を防ぐことができる効果が得られる。
【００４０】
特に、上記ワイヤを軸方向に往復駆動する場合、ワークの両側の位置に、複数本並んだワイヤをその並び方向と直交する方向から挟む一対の磁極部をもつ電磁石を設けるとともに、各電磁石を両磁極部の磁極が互いに異なる磁極に固定された状態と両磁極部の磁極が周期的に変化して交番磁界を形成する状態とに切換える磁極切換手段を備え、両電磁石をワイヤ磁化手段とワイヤ脱磁手段とに兼用することにより、装置全体を大幅に簡素化できる効果が得られる。
【００４１】
また、ワイヤ繰出し部材から繰り出したワイヤを複数のガイドローラの周囲に巻回してワイヤ巻取り部材に巻き取ることによりガイドローラ間にワイヤを複数本並べた状態で張設するように構成されたワイヤソーでは、請求項５記載のように、上記ワイヤ繰出し部材とガイドローラとの間の位置に上記ワイヤ磁化手段を配設し、この配設位置で単一本のワイヤを磁化させるようにすることにより、ガイドローラ間で複数本並んだワイヤそれぞれを磁化させる場合に比べ、ワイヤ磁化手段をより小型化しながら、結果的にガイドローラ間に張られる全てのワイヤＷの磁化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態にかかるワイヤソーでの砥粒付着装置を示す正面図である。
【図２】  上記砥粒付着装置を構成する電磁石の側面図である。
【図３】  上記ワイヤソーの全体構成図である。
【図４】  本発明の第２の実施の形態にかかる砥粒付着装置の側面図である。
【図５】  本発明の第３の実施の形態にかかる砥粒付着装置の正面図である。
【符号の説明】
２４Ａ，２４Ｂ  多溝ローラ（ガイドローラ）
２８  ワーク
３６Ａ，３６Ｂ  磁性砥粒供給装置
４０Ａ，４０Ｂ  電磁石
４２  磁性体
４４  コイル
４５ａ，４５ｂ  コイル端子
４６ａ，４６ｂ  スイッチ（磁極切換手段）
４７  直流電源
４８  交流電源
４９  山部
Ｗ  ワイヤ
【図１】
0003657323.tif 000002
【図２】
0003657323.tif 000003
【図３】
0003657323.tif 000004
【図４】
0003657323.tif 000005
【図５】
0003657323.tif 000006