(57)【要約】【課題】加工液を効率よくワイヤに付着させて、加工液の使用量を抑制しつつ加工能力及び加工精度の向上を図る。【解決手段】往復動するワイヤ２に加工液を供給しながらワーク５をワイヤ２に対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーにおいて、加工液を排出する加工液供給ノズル１１とワイヤ列４との間に、加工液供給ノズル１１から排出した加工液を、加工点１５の近傍でワイヤ２の上面に導入する加工液導入ガイド１３を備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーにおいて、
前記加工液を排出する加工液供給ノズルと前記ワイヤとの間に、前記加工液供給ノズルから排出した加工液を、前記ワイヤと前記被加工物とが接触する加工点の近傍で前記ワイヤの上面に導入する加工液導入ガイドを備えたことを特徴とするワイヤソーの加工液供給装置。
【請求項２】
前記加工液導入ガイドは、前記ワイヤの上方に配置された前記加工液供給ノズルから、前記ワイヤに沿って下方に傾斜しつつ前記加工点に向かって延びるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーの加工液供給装置。
【請求項３】
前記ワイヤは複数列に並んで配置されるとともに、
前記加工液供給ノズルと前記加工液導入ガイドとの間で前記ワイヤの列方向に延び、前記加工液供給ノズルから供給された加工液を一時的に溜めて、全ての前記複数列のワイヤに均一に供給されるよう前記加工液導入ガイドに加工液を排出する加工液貯留槽が更に備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤソーの加工液供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を押し付けて切断するワイヤソーの加工液供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン等の半導体結晶材料や水晶等の硬脆性材料（ワーク：被加工物）からウェハ状の薄板を製造する手段として、研磨剤を油性又は水性の分散媒に混合した加工液とワイヤとを使用してこれらのワークを切断加工するワイヤソーが知られている。
このワイヤソーは、所定のピッチでワイヤが巻きつけられた溝付きのローラと、ワイヤに加工液を供給する加工液供給装置とを備えており、ローラを回転駆動してワイヤを往復動させ、加工液供給装置によりこの往復動するワイヤに加工液を供給して付着させつつ、ワークを往復動するワイヤに対して垂直方向に押し付けて切断する。
【０００３】
加工液供給装置として、例えば水平方向に往復動するワイヤの上方に加工液供給ノズルを備え、加工液を貯留するタンクからポンプ等により供給された加工液を加工液供給ノズルからワイヤに向けて下方に噴射供給するものがある。
しかしながら、このような加工液供給装置では、加工液はポンプ等により圧縮されて加工液供給ノズルから噴射されるとともに、ワイヤに対して加工液が垂直方向から供給されるので、加工液がワイヤ列の間を通過してしまいワイヤに効果的に付着することが困難である。
【０００４】
このようにワイヤに対する加工液の付着量が少ないと、ワイヤの切れ味が悪く、加工能力が低下するとともに、切断厚さの不均一や切断面のうねり、表面粗さ等の加工精度が低下する虞がある。
そこで、ワイヤの直近下方に加工液の受け板を設け、この受け板の上に加工液を載せるように供給することで、受け板の上に載った加工液をワイヤが引き込むようにしてワークとの接触部である加工点に供給する方法も知られている(特許文献１)。
【特許文献１】特開２００５−１５３０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載されたような構成のワイヤソーであっても、高速走行するワイヤに対して略垂直方向に加工液が供給されるので、加工液がワイヤに弾かれて効率よくワイヤに付着することが困難である。
特に、被加工物を上方からワイヤに押し付けて切断するダウンカット方式のワイヤソーでは、ワイヤの上面が被加工物に接触するので、ワイヤの上面に加工液を多く付着することが望ましいが、上記の特許文献１のようにワイヤの下方に受け板を備えても、ワイヤの下面には加工液は付着し易くなるものの上面には比較的付着し難い。したがって、ダウンカット方式のワイヤソーでは、例え上記のような受け板を備えたとしても、加工液の使用量を増加せざるを得ず、経済性の確保が困難となる虞がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、加工液を効率よくワイヤに付着させて、加工液の使用量を抑えつつ加工能力及び加工精度が向上するワイヤソーの加工液供給装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、走行するワイヤに加工液を供給しながら被加工物を前記ワイヤに対し垂直方向に押し付けて切断するワイヤソーにおいて、加工液を排出する加工液供給ノズルとワイヤとの間に、加工液供給ノズルから排出した加工液を、ワイヤと被加工物とが接触する加工点の近傍でワイヤの上面に導入する加工液導入ガイドを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明では、請求項１において、加工液導入ガイドは、ワイヤの上方に配置された加工液供給ノズルから、ワイヤに沿って下方に傾斜しつつ加工点に向かって延びるように形成されたことを特徴とする。
また、請求項３の発明では、請求項１または２において、ワイヤは複数列に並んで配置されるとともに、加工液供給ノズルと加工液導入ガイドとの間でワイヤの列方向に延び、加工液供給ノズルから供給された加工液を一時的に溜めて、全ての複数列のワイヤに均一に供給されるように加工液導入ガイドに加工液を排出する加工液貯留槽が更に備えられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明では、加工液供給ノズルから排出された加工液は、加工液導入ガイドにより、加工点の近傍でワイヤに供給されるので、加工点に加工液が効率よく供給され、加工液の使用量を抑えつつ加工能力及び加工精度の向上を図ることができる。また、加工液はワイヤの上面に供給されるので、ワイヤの上面に加工液が付着し易くなる。したがって、特にダウンカット方式のワイヤソーでは、更に効率よく加工点に加工液を供給することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、加工液導入ガイドは、加工点に向かって下方に傾斜しつつワイヤに沿って延びているので、ワイヤへの供給時の加工液の移動方向とワイヤの移動方向とが略一致し、かつこれらの移動速度の差が低減されるので、加工液がワイヤに弾かれ難くなり、ワイヤに加工液を更に付着し易くすることができる。
請求項３の発明では、加工液が複数列のワイヤに均一に供給されるので、ワイヤ毎の加工能力が均一となり、安定した加工精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るワイヤソーの加工部１の構成を示す斜視図である。本実施形態では、ワイヤソーとして、シリコン等のワーク（被加工物）を上方からワイヤ２に押し付けて切断するダウンカット方式のワイヤソーを採用している。
図１に示すように、ワイヤソーの加工部１は、水平方向に間隔を置いて配置された２個のローラ３を備えている。ローラ３には所定のピッチ（スライスすべき板厚＋切り代）で複数の溝が形成されており、この溝に新線リール（図示せず）から繰り出されたワイヤ２が螺旋状に巻き付けられてローラ３間にワイヤ列４が形成されている。ローラ３はモータ(図示せず)により回転駆動されて、ワイヤ２を往復動させる機能を有する。また、ワイヤ２の繰出し側には張力調整手段（図示せず）が設けられており、ワイヤ２の張力を所定の値に調整可能とされている。
【００１２】
図２は、ワイヤソーの加工部１の概略構成を示す正面図である。
図２に示すように、ワーク５は、ベース材６を介してワーク固定具７に接着されて固定される。ワーク固定具７はワーク昇降装置８に着脱自在に固定される。ワーク昇降装置８は、ワーク固定具７を介してワーク５をローラ３間で上下動させる機能を有する。ワイヤ列４の上方には、ワーク５を挟んだ位置に加工液供給装置１０が夫々設けられている。
【００１３】
加工液供給装置１０は、ローラ３間で走行するワイヤ列４に加工液を供給する機能を有している。本実施形態のワイヤソーでは、加工液として、研磨剤を油性又は水性の分散媒に混合したものが採用されている。
図３は加工液供給装置の構造を示す斜視図である。
図３に示すように、加工液供給装置１０は、加工液を噴射する加工液供給ノズル１１、この加工液供給ノズル１１から噴射供給された加工液を一時的に溜める加工液供給安定化槽（加工液貯留槽）１２、加工液供給安定化槽１２の底面からワイヤ列４に向かって延びるガイドプレート（加工液導入ガイド）１３を含んで構成されている。
【００１４】
図４〜図６は、加工液供給ノズル１１の形状を示す構造図であり、図４は正面断面図、図５は側面断面図、図６は加工液供給ノズル１１の他の実施形態の側面断面図である。
加工液供給ノズル１１は、図４に示すように円筒状に形成されており、ワイヤ列４の上方で軸線がワイヤ列４の列方向に延びるように配置されている。図５に示すように、加工液供給ノズル１１は、基端１１ａが開放している一方、先端１１ｂが閉塞して形成されている。加工液供給ノズル１１の基端１１ａは、図示しない供給管の一端に接続されている。供給管の他端は図示しないポンプを介して加工液を貯留するタンクと接続されている。加工液供給ノズル１１の下端には加工液を排出する孔１１ｃがローラ３と略同じ幅の間で複数設けられている。なお、加工液供給ノズル１１の下端には、複数の孔ではなく、図６に示すようにローラ３と略同じ幅に延びたスリット１１ｄを設けてもよい。
【００１５】
図７は、加工液供給安定化槽１２及びガイドプレート１３の構造を示す断面図である。
図７に示すように、加工液供給安定化槽１２は、ワイヤ列４の列方向に延び上面が開放した槽形状をなしており、加工液供給ノズル１１の下方に配置されている。加工液供給安定化槽１２の下端部には、ローラ３と略同じ幅に延びたスリット状の孔１２ａが設けられている。加工液供給安定化槽１２には、孔１２ａを覆うようにメッシュ状の網１４が取り付けられている。
【００１６】
ガイドプレート１３は、両側端１３ａが上方に屈曲して、ローラ３の幅方向と略同じ幅の樋状に形成されている。ガイドプレート１３の基端部(上端部)１３ｂは加工液供給安定化槽１２の下壁と一体化して形成される一方、先端(下端)１３ｃは下方に傾斜しつつ、ワイヤ列４とワーク５とが接触する加工点１５に向かってその近傍まで延びている。ガイドプレート１３の先端１３ｃとワイヤ列４との上下間隔Ｌaは１〜５ｍｍ、ガイドプレート１３の傾斜角θaはワイヤ列４に対して平行に近い角度（１０°〜３０°）に設定されている。また、加工点１５から先端１３ｃまでの距離Ｌｂは例えば５〜３０ｍｍに設定されている。
【００１７】
このような構成により加工液供給ノズル１１から排出されて加工液供給安定化槽１２に貯留された加工液は、孔１２ａからローラ３の幅方向に広がって排出され、ガイドプレート１３の上面をカーテン状に伝って流れ落ちる。そして、加工液はガイドプレート１３の先端１３ｃからワイヤ列４の幅一杯にワイヤ２の上面に落下する。このようにワイヤ２に加工液を供給しつつワイヤ２を往復動させ、ワーク昇降装置８によりワーク５を降下させてワイヤ２の上面にワーク５を押し付けることにより、加工点１５で加工液中の研磨剤が転動し、ラッピング加工が行われ、ワーク５が切断される。
【００１８】
本発明では、ガイドプレート１３の先端１３ｃがワイヤ列４の上方を加工点１５に向かってその近傍まで延びているので、加工点１５に加工液が効率よく供給される。したがって、加工液の使用量を抑えつつ、ワイヤ２の切れ味が確保されるとともに切断時の熱の発生量が抑えられ、加工能力及び加工精度の向上を図ることができる。また、加工液はワイヤ２の上面に供給されるので、ワイヤ２の上面に加工液が付着し易くなる。したがって、特にダウンカット方式のワイヤソーでは、更に効率よく加工点１５に加工液を供給することができる。
【００１９】
更に、本実施形態では、ガイドプレート１３は先端１３ｃがワイヤ列４に対して平行に近い角度で延びるように配置されているので、加工点１５に向かうワイヤ２の移動方向と加工液の移動方向とが略一致するとともに、加工液の流速とワイヤ２の移動速度との差（相対速度）が小さくなる。したがって、ワイヤ２の上面に加工液をスムーズに載せることができ、ワイヤ２の上面に加工液を効果的に付着させることができる。
【００２０】
これにより、加工点１５に加工液を効率よく供給することができるので、加工液の使用量を抑制しつつ、加工液の供給不足による加工能力の低下や発熱を抑制することができる。したがって、生産性を向上させるとともに、ワーク５の切断厚さの不均一や切断面のうねり、表面粗さ等が抑制されて加工精度を向上させることができる。
また、加工液供給ノズル１１とガイドプレート１３との間に加工液供給安定化槽１２を設け、加工液供給ノズル１１から排出した加工液を一時溜め、ローラ３の幅方向に均一にガイドプレート１３の上面を伝ってワイヤ列４に供給するので、ワイヤ２毎の切削能力が均一となり、安定した加工性能を得ることができる。例えば加工液供給ノズル１１の孔１１ｃに加工液が詰まり均一に加工液が排出されない場合でも、加工液供給安定化槽１２によりローラ３の幅方向に均一に加工液が排出されるので、切断加工前での加工液供給ノズル１１の清掃等のメインテナンスを頻繁に行う必要がなくなり、生産性を向上させることができる。
【００２１】
また、本実施形態として採用されたダウンカット方式のワイヤソーは、切断後のワーク５の倒れこみが発生しないので、切断距離の長いものでも効率よく加工が行われ、ワーク５をワイヤ列４に対して下方から押し付けて切断するアップカット方式のワイヤソーと比較して、生産性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、加工液供給安定化槽１２とガイドプレート１３とが一体化しているが、これらを独立して設けてもよい。この場合、加工液供給安定化槽１２の孔１２ａから落下した加工液を基端部１３ｂに受けるようにガイドプレート１３を配置すればよい。
【００２２】
また、本実施形態では、ワイヤ２を往復動させるようにしたが、ワイヤが片方向にのみ走行する形態のワイヤソーに対しても本発明を適用することができる。
また、本実施形態では、ダウンカット方式のワイヤソーに本発明の加工液供給装置を適用したが、アップカット方式のワイヤソーにも本発明を適用することができる。
図８は、本発明の加工液供給装置を適用したアップカット方式のワイヤソーの概略構成図である。図８に示すように、アップカット方式のワイヤソーでは、ローラ３間で水平方向に張ったワイヤ列４に対して下方にベース材６が備えられており、ワイヤ２の下面がワーク５に接触することから、ワイヤ２の下面に加工液をより付着させることが望ましいが、本発明では、少なくとも加工液を加工点１５の近傍でワイヤ２上に導入するので、加工液を加工点１５に効率よく供給する効果を得ることはできる。
【００２３】
また、本実施形態では、研磨剤を分散媒に混合した加工液を使用した遊離吐粒方式のワイヤソーについて説明したが、ワイヤに研磨剤を固着させた固定吐粒方式のワイヤソーに対しても本発明を適用することができる。この場合、加工点に冷却用として供給するクーラントの供給装置として、本発明を採用することで、クーラントを均一かつ効率的にワイヤ列に付着させて加工点に供給することができ、クーラントによる冷却性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るワイヤソーの加工部の構成を示す斜視図である。
【図２】ワイヤソーの加工部の概略構成を示す正面図である。
【図３】加工液供給装置の構造を示す斜視図である。
【図４】加工液供給ノズルの形状を示す正面断面図である。
【図５】加工液供給ノズルの形状を示す側面断面図である。
【図６】加工液供給ノズルの他の実施形態の側面断面図である
【図７】加工液供給安定化槽及びガイドプレートの構造を示す断面図である。
【図８】本発明に係るアップカット方式のワイヤソーの加工部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  加工部
２  ワイヤ
３  ローラ
４  ワイヤ列
５  ワーク
１０  加工液供給装置
１１  加工液供給ノズル
１２  加工液供給安定化槽
１３  ガイドプレート
１５  加工点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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