(57)【要約】【課題】係合溝が摩耗した補助ローラを交換する際、この係合溝に係合しているワイヤを脱落させることがないワイヤソー装置を提供する。【解決手段】互いの軸線方向が平行となるように所定間隔隔てて配置され、螺旋状のワイヤ係合溝が連続的に形成されたメインローラ１００と、各メインローラ間で多数本平行に橋渡しされるように各ワイヤ係合溝に係合され、各メインローラ間に互いに所定間隔隔てた複数本のワイヤＷでワイヤ列を形成するワイヤＷと、ワイヤを送り出すと共に巻き取るワイヤ送り出し部及びワイヤ巻き取り部２００と、これとメインローラとの間に配置され、ワイヤが引っ掛けられた状態で回転する補助ローラ３００を有し、補助ローラの付近にこのワイヤ係合溝の摩耗に起因して補助ローラを交換する際、この部分のワイヤを仮置きするワイヤ仮置きローラ５００が補助ローラの近傍に備わっている。【選択図】図２
2014079830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いの軸線方向が平行となるように所定間隔隔てて配置され、それぞれに螺旋状のワイヤ係合溝が連続的に形成されたメインローラと、
前記各メインローラ間で多数本平行に橋渡しされるように前記各ワイヤ係合溝に係合され、前記各メインローラ間に互いに所定間隔隔てたワイヤ列を形成するワイヤと、
前記ワイヤの一側を送り出すと共に他側を巻き取るワイヤ送り出し部及びワイヤ巻き取り部と、
前記ワイヤ送り出し部及びワイヤ巻き取り部と前記メインローラとの間に配置され、前記メインローラよりも外径が小さくかつ外周にワイヤ係合溝が形成され、前記ワイヤが引っ掛けられた状態で回転する補助ローラと、
前記ワイヤ列と当該ワイヤ列でスライス加工される被加工物を互いに押し付け合ったり離間させたりする移動手段を有し、
前記メインローラを回転させた状態で前記ワイヤ列に被加工物を押し付けることで、被加工物をスライス加工するようになったワイヤソー装置において、
前記補助ローラは、ワイヤ係合溝形成部と、当該ワイヤ係合溝形成部支持部材とからなり、前記補助ローラの付近に当該補助ローラのワイヤ係合溝の摩耗に起因して、前記補助ローラの係合溝を正規の係合溝となるように前記ワイヤ係合溝形成部を交替する際、この部分に対応して位置する前記ワイヤを仮置きするワイヤ仮置きローラが当該補助ローラの近傍に備わっていることを特徴とするワイヤソー装置。
【請求項２】
前記ワイヤソー装置は、固定砥粒方式のワイヤソー装置であり、
前記ワイヤには全体に亘って予めスライス加工用砥粒が付着していることを特徴とする請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記補助ローラは、ワイヤ走行路規定ローラ、ガイドローラ、トラバーサローラ、張力調整ローラからなり、前記ワイヤ仮置きローラは、前記ワイヤ走行路規定ローラ、前記張力調整ローラ、前記ガイドローラ、前記トラバーサローラの少なくとも何れか１つの近傍に備わっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至請求項３に記載のワイヤソー装置を用いて被加工物をスライス加工してウエハを製造することを特徴とするワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体のインゴット等を厚さの薄い複数のウエハにスライス加工するワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体のインゴット等からなる被加工物を厚さの薄い複数のウエハにスライス加工するワイヤソー装置は従来から知られている。係るワイヤソー装置は、一般に外周に係合溝が螺旋状に形成され互いに所定間隔隔てて対向配置された２つのメインローラと、各メインローラ間を橋渡すように各メインローラの隣接する係合溝に順々に係合されかつその両端部がそれぞれワイヤ巻き取りボビンとワイヤ送り出しボビンに巻き取られた１本のワイヤと、各メインローラとワイヤ巻き取りボビン及びワイヤ送り出しボビンとの間に配置された複数の補助ローラを有している。そして、各メインローラ間において形成されたワイヤ列に被加工物を押し付けることによってこの被加工物をスライス加工するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
係る特許文献１に記載のワイヤソー装置は、ワイヤ列による被加工物のスライス加工を一定量行なう毎にワイヤ送り出しボビンから新しいワイヤを送り出してワイヤ列を新しいワイヤ列に変え、同様の作業を繰り返して最終的に全てのワイヤを加工作業に使用した後にワイヤを交換する際、新しいワイヤの端部を仮止めして保持する構成に関する発明を実現したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４８３７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ワイヤソー装置のワイヤ送り出しボビンに巻かれたワイヤの長さは非常に長く、実際にはワイヤの交換作業をそれほど頻繁に行なうようになってはいない。その一方、上述したメインローラに形成されたワイヤ係合溝と補助ローラに形成されたワイヤ係合溝は、これらのローラの一部をなすウレタンでできた溝形成部材を加工してできている。そして、補助ローラの直径は、メインローラの直径よりもかなり小さいため、一定量のワイヤ移動量に対するメインローラの回転数よりも補助ローラの回転数の方がかなり大きくなる。その結果、一定のワイヤ移動量に関してメインローラの周囲に形成された係合溝にワイヤが接触する回数よりも補助ローラの周囲に形成された係合溝にワイヤが接触する回数の方がはるかに大きくなり、その分補助ローラの係合溝の摩耗が早く進む。そのため、メインローラのワイヤ係合溝形成部の交換頻度に比べて補助ローラのワイヤ係合溝形成部の交換頻度の方がはるかに多くなる。
【０００６】
現状では、補助ローラのウレタン部の係合溝が摩耗し、これを正規の係合溝を有するウレタン部を備えた補助ローラとする交換作業を行なう際に、ワイヤをテープ等で補助ローラの一部に仮止めしている。しかしながら、このテープが補助ローラの一部から剥離してしまい、ワイヤが脱落して補助ローラ周囲における装置の複雑な構成部分に絡まってしまうことがある。このような不具合が生じた場合に、ワイヤの各部品への絡まりを慎重に解してワイヤを元の状態に戻した上で、ワイヤのねじれ等がないことを確認して正規の係合溝を有する交換後の補助ローラの係合溝にワイヤを係合させるという大変手間のかかる作業を行なう必要がある。
【０００７】
一方、ワイヤソー装置による被加工物のスライス加工方式には遊離砥粒方式と固定砥粒方式がある。そして、固定砥粒方式によるワイヤソー装置の場合、ワイヤ全体に亘って予めスライス加工用砥粒が付着している。このスライス加工用砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、立方晶系ＢＮ砥粒、アルミナ砥粒、炭化珪素砥粒等が知られているが、現状では、一般にダイヤモンド砥粒が用いられている。この場合、上述のようなワイヤ交換に際してダイヤモンド砥粒が付着したワイヤを例えばテープで止めて、補助ローラの係合溝を交換しようとすると、ダイヤモンド砥粒がテープに付着してその部分のダイヤモンド砥粒がワイヤから欠落してしまうことがある。このような状態で再度被加工物のスライス加工を行なうと、被加工物のスライス作業の作業効率が低下するばかりではなく、スライス面にも悪影響を与える虞がある。
【０００８】
また、上述したワイヤ脱落と同様な不具合も起こり得る。即ち、補助ローラの一部に仮止めしたワイヤのテープが剥がれてワイヤ自体が脱落し、補助ローラ周囲の構成部品に絡まったりする。このような一旦他の部品に絡まったワイヤを元に戻す際に例えば作業者が手作業で行おうとすると、その部分のダイヤモンド砥粒が欠落して、ワイヤに均一なダイヤモンド砥粒が付着しなくなってしまう虞がある。この場合であっても上述したスライス作業の作業効率が低下するばかりではなく、スライス面にも悪影響を与える虞がある。
【０００９】
また、ダイヤモンド砥粒の付着したワイヤは、通常の遊離砥粒方式に使用するワイヤに比べて格段に高価なため、上述のような不具合が特にワイヤ列の上流側で生じる毎にワイヤ送り出しボビンから新たなワイヤを送り出して全てのワイヤにダイヤモンド砥粒がきちんと付着したワイヤ列とする対策を取っていたのでは、まだ使用可能なワイヤもワイヤ巻き取りローラで巻き取ることになり、ダイヤモンド砥粒の付着した高価なワイヤを無駄にしてしまうので、コスト的に高くつき非常に問題となる。
【００１０】
本発明の目的は、係合溝が摩耗した補助ローラを正規の係合溝を有する補助ローラに交換する際、補助ローラの係合溝に係合しているワイヤの脱落やダイヤモンド砥粒が備わったワイヤの砥粒が一部欠落するようなことなく、補助ローラの係合溝の部分の交換作業を迅速かつ確実に行なうことができるワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るワイヤソー装置は、
互いの軸線方向が平行となるように所定間隔隔てて配置され、それぞれに螺旋状のワイヤ係合溝が連続的に形成されたメインローラと、
前記各メインローラ間で多数本平行に橋渡しされるように前記各ワイヤ係合溝に係合され、前記各メインローラ間に互いに所定間隔隔てたワイヤ列を形成するワイヤと、
前記ワイヤの一側を送り出すと共に他側を巻き取るワイヤ送り出し部及びワイヤ巻き取り部と、
前記ワイヤ送り出し部及びワイヤ巻き取り部と前記メインローラとの間に配置され、前記メインローラよりも外径が小さくかつ外周にワイヤ係合溝が形成され、前記ワイヤが引っ掛けられた状態で回転する補助ローラと、
前記ワイヤ列と当該ワイヤ列でスライス加工される被加工物を互いに押し付け合ったり離間させたりする移動手段を有し、
前記メインローラを回転させた状態で前記ワイヤ列に被加工物を押し付けることで、被加工物をスライス加工するようになったワイヤソー装置において、
前記補助ローラは、ワイヤ係合溝形成部と、当該ワイヤ係合溝形成部支持部材とからなり、前記補助ローラの付近に当該補助ローラのワイヤ係合溝の摩耗に起因して、前記補助ローラの係合溝を正規の係合溝となるように前記ワイヤ係合溝形成部を交換する際、この部分に対応して位置する前記ワイヤを仮置きするワイヤ仮置きローラが当該補助ローラの近傍に備わっていることを特徴としている。
【００１２】
メインローラに比べて補助ローラは外径が非常に小さく、一定のワイヤ移動量に対してメインローラよりも回転数がかなり大きくなるため、一定量のワイヤ移動距離に対してメインローラのワイヤ係合溝にワイヤが接触する回数よりも補助ローラのワイヤ係合溝にワイヤが接触する回数も極端に多くなり、所定の期間内の補助ローラのワイヤ係合溝の摩耗度合いがメインローラのワイヤ係合溝の摩耗度合いに比べてはるかに大きくなる。従って、補助ローラのワイヤ係合溝を摩耗していないものに頻繁に交換しなければならない。しかしながら、請求項１に係るワイヤソー装置がこのような構成を有することで、補助ローラのワイヤ係合溝が摩耗し、これを正規のワイヤ係合溝を有する補助ローラに交換する作業を行なう際に、テープ等で補助ローラの一部に仮置きしたワイヤが脱落してワイヤが補助ローラ付近の複雑な形状の構成部分に絡まったりすることがない。従って、そのような不具合が生じた場合に、ワイヤソー装置の構成部分に絡まったワイヤを解してワイヤを元の状態に戻してからワイヤのねじれの有無等を慎重に確認した後に正規のワイヤ係合溝を有する補助ローラにワイヤを係合させるような面倒な作業を必要としない。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るワイヤソー装置は、請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記ワイヤソー装置は、固定砥粒方式のワイヤソー装置であり、
前記ワイヤには全体に亘って予めスライス加工用砥粒が付着していることを特徴としている。
【００１４】
固定砥粒方式のワイヤソー装置の場合、スライス加工用として一般的に用いられているダイヤモンド砥粒が付着したワイヤを従来のように例えば補助ローラの一部にテープで止めて、補助ローラの係合溝を交換しようとすると、ダイヤモンド砥粒がテープに付着してその部分のダイヤモンド砥粒がワイヤから欠落したりする。このような状態で被加工物のスライス加工を再度行なうと、スライス作業の作業効率が低下するばかりではなく、被加工物のスライス面にも悪影響を与える虞がある。
【００１５】
また、上述と同様な不具合が固定砥粒方式のワイヤソー装置においても生じ得る。即ち、従来のように補助ローラの一部に仮止めしたワイヤのテープが剥がれてワイヤが脱落し、そのワイヤが補助ローラ周囲における装置の複雑な構成部分に絡まってしまう。この場合、絡まったワイヤを解いて元に戻す際に例えば作業者が手作業で行おうとすると、その部分のダイヤモンド砥粒が欠落して、ワイヤに均一なダイヤモンド砥粒が付着しなくなる虞がある。しかしながら、本発明に係るワイヤソー装置によると、このような不具合が生じなくて済む。
【００１６】
また、予めダイヤモンド砥粒の付着したワイヤは、通常の遊離砥粒方式に使用するワイヤに比べて格段に高価なため、上述のような不具合が特にワイヤ列の上流側で生じる毎にワイヤ送り出しボビンから新たなワイヤを送り出して全てのワイヤにダイヤモンド砥粒がきちんと付着したワイヤ列に変える対策をとる必要がなく、コスト的に無駄がなくなる。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係るワイヤソー装置は、請求項１又は請求項２に記載のワイヤソー装置において、
前記補助ローラは、ワイヤ走行路規定ローラ、ガイドローラ、トラバーサローラ、張力調整ローラからなり、前記ワイヤ仮置きローラは、ワイヤ走行路規定ローラ、前記張力調整ローラ、ガイドローラ、トラバーサローラの少なくとも何れか１つの近傍に備わっていることを特徴としている。
【００１８】
上述したように、メインローラに比べてこのようなローラは外径が非常に小さく、回転数が速くなるため、一定量のワイヤ移動距離に対してメインローラのワイヤ係合溝にワイヤが接触する回数よりも補助ローラのワイヤ係合溝にワイヤが接触する回数が極端に多くなる。従って、どのような補助ローラにおいても、補助ローラ係合溝の摩耗の問題が生じてしまうので、何れの補助ローラの近傍にワイヤ仮置きローラを備えても本発明の効果を発揮できる。
【００１９】
特に係るワイヤ仮置きローラを備えた補助ローラの数が上述のように多ければ多いほど、ワイヤ係合溝の摩耗した補助ローラの交換作業が従来よりも容易に行なえるようになり、このようなメンテナンス作業に慣れていない作業者の負担を軽減する。
【００２０】
また、本発明の請求項４に係るワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法は、
前記請求項１乃至請求項３に記載のワイヤソー装置を用いて被加工物をスライス加工してウエハを製造することを特徴としている。
【００２１】
このようなワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法によると、補助ローラの摩耗したワイヤ係合溝を正規のワイヤ係合溝に交換する際の作業を迅速に行なうことができると共に、交換作業時にワイヤが脱落してしまうような虞がなく、品質の良いウエハを効率良く大量に製造することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、係合溝が摩耗した補助ローラを正規の係合溝を有する補助ローラに交換する際、補助ローラの係合溝に係合しているワイヤの脱落やダイヤモンド砥粒が備わったワイヤの砥粒が一部欠落するようなことなく、補助ローラの係合溝の部分の交換作業を迅速かつ確実に行なうことができ、例えば半導体のインゴット等を厚さの薄い複数のウエハにスライス加工する際に品質の良いウエハを効率良く大量に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るワイヤソー装置の概略構成図である。
【図２】図１に示したワイヤソー装置の２つのワイヤ走行路規定ローラを部分的に拡大して示す斜視図である。
【図３】図２に示したワイヤ走行路規定ローラの一方を拡大して示す斜視図（図３（ａ））及びこのワイヤ走行路規定ローラの近傍に配置されたワイヤ仮置きローラを拡大して示す斜視図（図３（ｂ））である。
【図４】図３に示したワイヤ走行路規定ローラを分解して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係るワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るワイヤソー装置は、長手方向と直交する方向の断面が略角形状をなす加工物をスライス加工するワイヤソー装置であって、この加工物には例えばシリコンのウエハを製造する元となるシリコンインゴットが用いられている。
【００２５】
以下、この実施形態に係るワイヤソー装置の構造について図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤソー装置の概略構成図である。
【００２６】
本実施形態に係るワイヤソー装置１は、互いの軸線方向が平行となるように所定間隔隔てて配置され、それぞれの外周面に螺旋状のワイヤ係合溝（図示せず）が連続的に形成されたメインローラ１１０，１２０（１００）と、それぞれのメインローラ１１０，１２０（１００）において隣接するワイヤ係合溝（ここでは図示せず）に順々に係合され各メインローラ間で多数本平行に橋渡しされてこの部分でワイヤ列を形成する１本のワイヤＷと、ワイヤＷを送り出すと共に巻き取るワイヤ送り出しボビン２１０（２００）及びワイヤ巻き取りボビン２２０（２００）と、ワイヤ送り出しボビン２１０（２００）及びワイヤ巻き取りボビン２２０（２００）とメインローラ１００との間に配置され、ワイヤＷが引っ掛けられた状態で回転する複数の補助ローラ３００（３１０〜３４０）と、メインローラ間に橋渡しされた部分の所定間隔隔てた複数本のワイヤＷで形成されるワイヤ列でスライス加工される被加工物１０をワイヤ列に押し付けたりワイヤ列から離間させたりする被加工物移動部２０と、これらの各構成要素を制御する制御部３０とを有している。
【００２７】
なお、メインローラ１００の外周面に形成されたワイヤ係合溝は、例えばメインローラの長手方向に数十列乃至数千列程度所定間隔隔てて並ぶように形成されているので、ワイヤ列も互いに僅かな間隔を隔てた数十本乃至数千本程度のワイヤＷが平行に並んだ状態で構成されている。
【００２８】
そして、メインローラ間のワイヤ列に被加工物であるシリコンのインゴット１０を押し付けることで、シリコンのインゴット１０をスライス加工するようになっている。ここまでの構成は、例えば、特開２０１０−１０５０６１号公報の図１に示される構成と共通するが、本実施形態に係るワイヤソー装置１の場合、各補助ローラ３００（３１０〜３４０）の近傍にそれぞれ２つのワイヤ仮置きローラ５００が備わっていることを特徴としている。
【００２９】
互いの軸線が所定距離隔てて平行に対向配置されたメインローラ１００は、ここでは詳細には図示しないが金属でできたメインローラ本体と、メインローラ本体の周囲に形成されウレタンでできたワイヤ係合溝形成部からなる。そして、各メインローラ１００のワイヤ溝形成係合部の外周部には上述したように螺旋状のワイヤ係合溝が連続的に形成されている。
【００３０】
本実施形態に係る固定砥粒方式のワイヤソー装置１に用いるワイヤＷは、金属製のワイヤ本体と、その周囲に均等に付着したスライス加工用砥粒としてのダイヤモンド砥粒とからなる。そして、上述したように各ワイヤＷをそれぞれのメインローラ間において互いに隣接するワイヤ係合溝に係合させることで、各メインローラ１００のワイヤ係合溝にワイヤＷを多数本平行に橋渡しさせる。これによって、各メインローラ間に形成され各ワイヤにダイヤモンド砥粒が付着したワイヤ列がシリコンのインゴット１０をスライス加工するようになっている。なお、ワイヤＷは、全長が極めて長く後述する各種補助ローラ３００を介してその一端がワイヤ送り出しボビン２１０に巻回され、その他端がワイヤ巻き取りボビン２２０に巻回されている。
【００３１】
補助ローラ３００は、一方のメインローラ１１０とワイヤ送り出しボビン２１０との間及び他方のメインローラ１２０とワイヤ巻き取りボビン２２０との間に延在するワイヤＷの間に配置され、各補助ローラ３００のワイヤ係合溝３０２ａ（図２及び図３参照）にはワイヤＷを係合させている。補助ローラ３００は、本実施形態の場合、ワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０から構成されている。ガイドローラ３２０は、ワイヤＷをメインローラに形成された所定のワイヤ係合溝に正確に導いて係合させるためのローラである。また、張力調整ローラ３４０は、一端が支持されたアーム３４１の他端に回動可能に備わり、アーム３４１の傾きに応じてワイヤＷに作用する張力を調整するローラである。また、トラバーサローラ３３０は、ワイヤ送り出しボビン２１０の適正なワイヤ巻回位置からスライス加工使用前のワイヤＷを送り出すと共に、スライス加工使用後のワイヤＷをワイヤ巻き取りボビン２２０の適正な位置に巻き取るためのローラである。また、ワイヤ送り出しボビン２１０から一方のメインローラ１１０にワイヤＷが至るまでに配置されたワイヤ走行路規定ローラ３１０は、ワイヤ送り出しボビン２１０からワイヤＷが導入される一方のメインローラ１１０に至るまでのワイヤＷの走行経路を規定する役目を果たしている。同様に、他方のメインローラ１２０からワイヤ巻き取りボビン２２０にワイヤＷが至るまでに配置されたワイヤ走行路規定ローラ３１０は、他方のメインローラ１２０から導出されワイヤ巻き取りボビン２２０に至るまでのワイヤの走行経路を規定する役目を果たしている。
【００３２】
ワイヤ送り出しボビン２１０には、上述したワイヤ列を用いてシリコンのインゴットを所定の数量だけスライス加工した後に順次新しいワイヤ列を送り出し形成できるように、全長の極めて長いワイヤＷが巻回されている。そして、ワイヤ送り出しボビン２１０に巻回されたワイヤＷは、トラバーサローラ３３０及びワイヤ走行路規定ローラ３１０を介して導出され、張力調整ローラ３４０を介してワイヤＷの張力を調整されつつガイドローラ３２０を介してその走行方向を制御されながら一方のメインローラ１１０の所定のローラ係合溝に係合される。
【００３３】
また、ワイヤ巻き取りボビン２２０は、補助ローラ３００を介して使用済みのワイヤＷを巻き取るためのものである。使用済みのワイヤＷは、ワイヤ走行路規定ローラ３１０を介して他方のメインローラ１２０のワイヤ係合溝から導出され、張力調整ローラ３４０を介して張力が調整され、トラバーサローラ３３０を介してワイヤ巻き取りボビン２２０の所定位置に巻き取られるようになっている。
【００３４】
図２は、図１に示したワイヤソー装置の２つのワイヤ走行路規定ローラを部分的に拡大して示す斜視図である。また、図３は、図２に示したワイヤ走行路規定ローラ（図３（ａ））とこの近傍に配置された２つのワイヤ仮置きローラの一方（図３（ｂ））を拡大して示す斜視図である。
【００３５】
ワイヤ仮置きローラ５００は、各補助ローラ３００の周方向であって、ワイヤＷが各補助ローラ３００のワイヤ係合溝に係合している部分の近傍のベース板４０の２箇所に回転自在に配置されている。ワイヤ仮置きローラ５００は、例えば図３（ｂ）に示すように、補助ローラ３００を回動可能に支持するベース板４０に固定された金属製のシャフト５０１と、シャフト５０１に回転自在に取り付けられかつワイヤを仮係合する係合溝が周囲に形成されたウレタン製のワイヤ仮置き係合溝形成部５０２からなる。
【００３６】
ワイヤ仮置きローラ５００がこのような位置に配置されているおかげで、作業者は補助ローラ３００のワイヤ係合溝３０２ａに係合しているワイヤＷの係合部近傍を例えば手や適当な工具で摘んでワイヤ仮置きローラ５００のワイヤ係合溝５０２ａにそのまま引っ掛けて仮置きし、その間に後述する補助ローラ３００の摩耗したワイヤ係合溝を新たなワイヤ係合溝に変える作業を行うことができるようになっている。
【００３７】
昇降装置２０は、シリコンのインゴット１０を２つのメインローラ間のワイヤ列に押し付けてこのインゴット１０をスライス加工したり、スライス加工後のシリコンをワイヤ列から引き離したりする役割を果たしている。
【００３８】
制御装置３０は、メインローラ１００、トラバーサローラ３３０、昇降装置２０、張力調整ローラ３４０、ワイヤ送り出しボビン２１０、及びワイヤ巻き取りボビン２２０等を適宜制御するためのものである。即ち、制御装置３０によって２つのメインローラ１１０，１２０を所定の回転数だけ正逆方向に回転させることで、ワイヤ列を所定方向に走行させた状態で昇降装置２０をワイヤ列に向って移動させ、所定方向に走行しているワイヤＷにシリコンのインゴット１０を押し付けてスライス加工し、スライス加工後にシリコンを昇降装置２０によってワイヤ列から引き離すようになっている。
【００３９】
また、制御装置３０は、ワイヤ列が一定量のスライス加工を行なった後、ワイヤ送り出しボビン２１０から新たなワイヤＷを所定量だけ送り出すと共に使用済みのワイヤＷをワイヤ巻き取りボビン２２０によって所定量だけ巻き取るように制御することで新たなワイヤ列を形成させ、この新たなワイヤ列を介して新たなシリコンのインゴットをスライス加工する。このようにして一定の加工作業量毎に新たなワイヤ列がメインローラ間に形成されるようにしている。
【００４０】
続いて、基本的に同一の構成を有するワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０からなる補助ローラ３００の構成についてより詳細に説明する。図４は、図３に示したワイヤ走行路規定ローラを分解して示す斜視図である。
【００４１】
補助ローラ３００は、ベース板４０に回転シャフト３０５を介して正逆回転可能に支持され金属ででき後述するウレタンリング３０２の内周面に当接する外周面が全周に亘って形成された支持リング３０１と、外周部にワイヤ係合溝３０２ａを有しウレタンでできたウレタンリング３０２と、支持リング３０１と協働してウレタンリング３０２を挟み込んで固定する金属でできた押さえリング３０３と、回転シャフト３０５の端部に被せられるカバー３０４等を備えている。そして、ウレタンリング３０２は、支持リング３０１の外周部とシャフト連結部との間に形成された３本のスポーク３０１ａに備わる雌ねじ部３０１ｂと、この雌ねじ部３０１ｂに対応するように押さえリング３０３に形成された取付け孔３０３ｂを利用して６角ボルト３０９を介してウレタンリング３０２を押さえリング３０３と支持リング３０１との間でずれないようにしっかりと挟み込んでいる。同様にカバー３０４もカバー周面に備わった貫通孔３０４ｂと支持リング３０１の３本のスポークのシャフト側に備わった雌ねじ部３０１ｃに６角ボルト３０９を介して固定されている。
【００４２】
補助ローラ３００がこのような構成を有することで、ワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０と多数のローラから構成される補助ローラ全般に関して比較的頻繁に行われるウレタンリング３０２の交換作業を行ない易くしている。
【００４３】
続いて、本実施形態の特徴点であるワイヤ仮置きローラ５００の用い方について説明する。ワイヤ仮置きローラ５００は、補助ローラ３００を図４に示すように分解してウレタンリング３０２を新しいウレタンリング３０２に交換する前にワイヤＷを作業者が例えば手や適当な工具で掴んで、そのワイヤ係合溝に仮置き係合させる（図３（ａ）のワイヤＷの位置参照）。そして、補助ローラ３００のカバー３０４を外すと共に押さえリング３０３を外し、支持リング３０１に嵌められワイヤ係合溝３０２ａの摩耗したウレタンリング３０２を新しいウレタンリング３０２に交換する。そして、押さえリング３０３と支持リング３０１を６角ボルト３０９で締め付けることによって、新しいウレタンリング３０２を支持リング３０１と押さえリング３０３との間でしっかりと挟み込んで支持リング３０１にしっかりと固定すると共に、再びカバー３０４を支持リング３０１に取り付ける。そして、仮置きローラ５００のワイヤ仮置き係合溝５０２ａに引っ掛けておいたワイヤＷの形成された補助ローラ３００の新たなワイヤ係合溝３０２ａに掛け戻す。
【００４４】
このような作業を例えば一定のメンテナンス期間毎に全ての補助ローラ３００、即ちワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０の全てにおいて行なう。本実施形態の場合、この各補助ローラ３００には全てワイヤ仮置きローラ５００が備わっているので、ワイヤＷをワイヤ仮置きローラ５００に仮置きしながら各補助ローラ３００のウレタンリング３０２の交換作業を確実に行なうことができる。即ち、従来のように支持リング３０１にテープ等で仮止めしたワイヤＷのテープが補助ローラ３００の一部から剥離してワイヤＷがその周辺部品に絡まるようなことを心配することなく、多数の補助ローラ３００の交換作業を迅速に行なうことができる。特にこのような交換作業に慣れていない作業者にとって、メンテナンス作業の負担軽減を図ることが可能となる。
【００４５】
以下に、上述の実施形態に係るワイヤソー装置１の従来例に比較した優位点を再度確認する。ワイヤソー装置１のメインローラ１００に比べて補助ローラ３００は外径が非常に小さく、一定のワイヤ移動量に対してメインローラ１００よりも回転数がかなり大きくなるため、一定量のワイヤ移動距離に対してメインローラ１００のワイヤ係合溝にワイヤＷが接触する回数よりも補助ローラ３００の係合溝にワイヤが接触する回数が極端に多くなり、所定の期間内の補助ローラ３００のワイヤ係合溝の摩耗度合いがメインローラ１００のワイヤ係合溝の摩耗度合いに比べてはるかに大きくなる。従って、補助ローラ３００のワイヤ係合溝を摩耗していないものに頻繁に交換しなければならない。しかしながら、本実施形態に係るワイヤソー装置１が上述した構成を有することで、補助ローラ３００のワイヤ係合溝が摩耗し、これを正規のワイヤ係合溝を有する補助ローラ３００に交換する作業を行なう際に、補助ローラ３００の一部にテープ等で仮置きしたワイヤＷが脱落してワイヤＷがワイヤソー装置１の補助ローラ付近の複雑な形状の構成部分に絡まったりすることがない。従って、そのような不具合が生じた場合に、ワイヤソー装置１の構成部分に絡まったワイヤＷを解してワイヤＷを元の状態に戻してからワイヤＷのねじれの有無等を慎重に確認した後に正規のワイヤ係合溝を有する補助ローラ３００に引っ掛けるような面倒な作業を必要としない。
【００４６】
また、ワイヤソー装置１は固定砥粒方式であるが、このような方式の場合、従来のようにダイヤモンド砥粒が付着したワイヤを例えばテープで止めて、補助ローラ３００の係合溝を交換しようとすると、ダイヤモンド砥粒がテープに付着してその部分のダイヤモンド砥粒がワイヤＷから欠落したりする。このような状態で被加工物１０のスライス加工を再度行なうと、スライス作業の作業効率が低下するばかりではなく、被加工物のスライス面にも悪影響を与える虞がある。
【００４７】
また、固定砥粒方式のワイヤソー装置の場合であっても、上述したように従来のように補助ローラの一部に仮止めしたワイヤのテープが剥がれてワイヤが脱落し、そのワイヤが補助ローラ周囲における装置の複雑な構成部分に絡まってしまう。この場合、絡まったワイヤを解いて元に戻す際に例えば作業者が手作業で行なおうとすると、その部分のダイヤモンド砥粒が欠落して、ワイヤＷに均一なダイヤモンド砥粒が付着しなくなる虞がある。しかしながら、本発明に係るワイヤソー装置１によると、このような不具合が生じなくて済む。ダイヤモンド砥粒の付着したワイヤＷは、通常の遊離砥粒方式に使用するワイヤＷに比べて格段に高価なため、上述のような不具合が特にワイヤ列の上流側で生じる毎にワイヤ送り出しボビン２１０から新たなワイヤＷを送り出して全てのワイヤＷにダイヤモンド砥粒が均等に付着したワイヤ列に変更する対策をとる必要がなく、ダイヤモンド砥粒の付着した高価なワイヤを無駄なく利用できるためコスト的に非常に優れている。
【００４８】
また、本実施形態においては、補助ローラ３００が、ワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０と多数のローラから構成されるが、このように補助ローラ３００の数が多ければ多いほど、ワイヤ係合溝の摩耗した補助ローラ３００の交換作業が従来よりも容易に行なえるようになり、このようなメンテナンス作業に慣れていない作業者の負担を軽減する。
【００４９】
最後に、以上説明した本実施形態に係るワイヤソー装置１を用いたシリコンウエハの製造方法について説明する。ワイヤソー装置１を所定の期間稼働させた後、上述したように各補助ローラ３００のウレタンリング３０２を新しいウレタンリング３０２に交換する。この際、各補助ローラ３００の交換作業において上述したワイヤ仮置きローラ５００のワイヤ仮置き係合溝５０２ａにワイヤＷを仮置きするので、従来のようにテープ止めしたワイヤＷが脱落して補助ローラ３００の周辺部分に引っ掛かったりするのを防止する。そして、補助ローラのウレタンリング３０２の交換作業が終了した後、メインローラ１００をワイヤ列の各ワイヤＷを一定回転正方向と逆方向に交互に走行させる。これと同時にシリコンのインゴット１０を取り付けた昇降装置２０をワイヤ列に向って近づけ徐々に押し付けスライス加工を行なう。スライス加工を行なった後、昇降装置２０を再びワイヤ列から遠ざける方向に駆動させ、多数枚のシリコンウエハ状にスライス加工されたシリコンをワイヤ列から引き離す。そして、それぞれ個別のシリコンウエハとなるように後工程で分離する。このようにして本実施形態に係るワイヤソー装置１を利用して高品質のシリコンウエハを効率良く大量生産する。
【００５０】
以上、上述した実施形態において紹介した装置の各部品の寸法関係や材質、個数は、あくまで例示的なものに過ぎず、本発明の作用を発揮し得れば他の寸法関係や材質、個数についても本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００５１】
例えば、本実施形態においては、ワイヤ仮置きローラ５００は、補助ローラ３００を構成するワイヤ走行路規定ローラ３１０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０、張力調整ローラ３４０のそれぞれの各近傍に設けられていたが、必ずしもこのように設ける必要はなく、ワイヤ走行路規定ローラ３１０、張力調整ローラ３４０、ガイドローラ３２０、トラバーサローラ３３０の少なくとも何れか１つの近傍にワイヤ仮置きローラ５００が備わっていても、本発明による作用を発揮し得る。
【００５２】
これは、メインローラ１００に比べてこのような補助ローラ３００は径が非常に小さく、回転数が速くなるため、一定量のワイヤ移動距離に対してメインローラ１００のワイヤ係合溝にワイヤＷが接触する回数よりも補助ローラ３００のワイヤ係合溝にワイヤＷが接触する回数が極端に多くなるからである。従って、どのような補助ローラ３００においても、補助ローラ係合溝の摩耗の問題が生じてしまうので、何れの補助ローラ３００の近傍にワイヤ仮置きローラ５００を備えても本発明の効果を発揮できるからである。
【００５３】
また、本実施形態の場合、ワイヤ仮置きローラ５００は、これに対応する補助ローラ３００の近傍にそれぞれ２つ配置されていたが、ワイヤ仮置きローラ５００の個数は本実施形態のように限定されることはない。具体的には、ワイヤ仮置きローラ５００を配置するスペースが十分確保されている場合、ワイヤＷを十分余裕をもって仮置きできる比較的大きな直径のワイヤ仮置きローラを１つだけ補助ローラの近傍に設けても良く、ワイヤ仮置きローラを配置するスペースがあまり確保されていない場合、直径の比較的小さいワイヤ仮置きローラを例えば３つ補助ローラのワイヤ係合溝に沿って、ワイヤ仮置きローラ自体が補助ローラ３００の回転軸方向から見て補助ローラ外周面からあまりはみ出さないように配置しても良い。
【００５４】
また、本実施形態では、好適な実施例として上述したようにワイヤに予めダイヤモンド砥粒を付着させた固定砥粒方式のワイヤソー装置を適用対象の前提として説明したが、ワイヤに付着されたスライス加工用の砥粒は、その目的を果たすものであればダイヤモンド砥粒に限定されないことは言うまでもない。
【００５５】
また、本実施形態のような固定砥粒方式のワイヤソー装置に代えて、砥粒をクーラント液に混合した加工液を使用する遊離砥粒方式のワイヤソー装置に対しても本発明を適用することができる。これは、このような遊離砥粒方式のワイヤソーに本発明を適用しても、本発明の課題の最初に記載した問題点を解決するのに十分有用であるからである。
【００５６】
なお、上述の実施形態では、被加工物を３つ以上にスライス加工するためにワイヤ列がメインローラ間に形成されたいわゆるマルチワイヤスライス加工方式のワイヤソー装置について説明したが、その代わりに被加工物を２つにスライス加工するために１本のワイヤがメインローラ間に橋渡しされたいわゆるシングルワイヤスライス加工方式のワイヤソー装置に対しても本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    ワイヤソー装置
１０    シリコンインゴット（被加工物）
２０    昇降装置（被加工物移動部）
３０    制御装置
４０    ベース板
１１０，１２０（１００）    メインローラ
２１０（２００）    ワイヤ送り出しボビン
２２０（２００）    ワイヤ巻き取りボビン
３００    補助ローラ
３０１    支持リング
３０１ａ    スポーク
３０１ｂ    雌ねじ部
３０１ｃ    シャフト側雌ねじ部
３０２    ウレタンリング
３０２ａ    ワイヤ係合溝
３０３    押さえリング
３０３ｂ    取付け孔
３０４    カバー
３０４ｂ    貫通孔
３０５    回転シャフト
３０９    ６角ボルト
３１０    ワイヤ走行路規定ローラ
３２０    ガイドローラ
３３０    トラバーサローラ
３４０    張力調整ローラ
３４１    アーム
５００    ワイヤ仮置きローラ
５０１    シャフト
５０２    ワイヤ仮置きローラ
５０２ａ    ワイヤ仮置き係合溝
Ｗ    ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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