(57)【要約】【課題】  ワークの切り始め部分側において切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切断加工精度を向上させることができるワイヤソーにおける切断方法を提供する。【解決手段】  複数の加工用ローラ１５，１６，１７間に周回されたワイヤ１８を所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させて、ワーク２２に対して切断加工を施すようにする。この場合、ワーク２２の切断開始時には、ワイヤ１８を前記所定ストロークより長いストロークで往方向または復方向のいずれか一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行う。その後、ワイヤ１８の走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工用ローラ間に周回されたワイヤを所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させ、走行するワイヤに対しワークを接触方向に相対送りさせてワークに切断加工を施すようにしたワイヤソーにおいて、
切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで往方向または復方向のいずれか一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させるワイヤソーにおける切断方法。
【請求項２】
請求項１において、切断開始前に、ワイヤをワークに接触させることなく前記所定ストロークより長いストロークで往方向に連続走行させた後に、そのワイヤを同じ距離分だけワークに接触させた状態で復方向に走行させて前記切り始め部分の切削を行い、次いで、ワイヤをワークから離間させた状態で同じ距離分だけ往方向に走行させ、その後にワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とするワイヤソーにおける切断方法。
【請求項３】
請求項１において、ワイヤを往方向に走行させて前記切り始め部分の切削を実行させ、それに続いてワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とするワイヤソーにおける切断方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削においては、少なくともワイヤの直径に相当する深さ以上で５ｍｍ以下を切り込むことを特徴とするワイヤソーにおける切断方法。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削でのワイヤの一方向への走行距離は、５００ｍ〜５０００ｍの範囲内であることを特徴とするワイヤソーにおける切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤを使用して、半導体材料、磁性材料、セラミック等の硬脆材料よりなるワークを切断加工するワイヤソーにおけるワークの切断方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のワイヤソーとしては、例えば特許文献１に開示されるような構成のものが知られている。すなわち、この従来構成においては、図６に示すように、複数の加工用ローラ４１間に１本のワイヤ４２が周回されている。そして、このワイヤ４２が所定ストロークで往復走行されるとともに、その往行ストロークが復行ストロークよりも長く設定されることにより、全体として送り込み側４２ａから送り出し側４２ｂに向かって一方向に送り走行される。このワイヤ４２の走行途中で、ワイヤ上に遊離砥粒を含むスラリが供給され、この状態でワイヤに対してワーク４３が押し付け接触されることにより、ワーク４３に切断加工が施されるようになっている。
【特許文献１】特開平１０−３２９０００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この従来のワイヤソーを使用してワーク４３を切断加工した場合、図７に示すように、ワーク４３の切り始め部分４３ａにおいては、ワイヤ４２による切断面４４がワーク４３の軸線方向に対して片方へ流れるように傾斜状態に形成される。また、ワーク４３の切り終わり部分４３ｂにおいては、切断面４４がワーク４３に軸線方向に対して切り始め部分４３ａの反対方向へ傾斜状態に形成される。よって、ワーク４３に対する切断加工精度が著しく低下するという問題があった。
【０００４】
このような問題点に対処するために、従来から種々の対策が試みられてきた。その結果、ワーク４３の切り終わり部分４３ｂの加工に際して、熱膨張等の影響も考えられ、スラリの温度を通常時よりも低下させて、加工部分を低温にて冷却することにより、切り終わり部分４３ｂにおける切断面４４の傾斜状態の発生をほとんど解消することができた。しかしながら、ワーク４３の切り始め部分４３ａにおいては、依然として切断面４４が傾斜状態になって、切断加工精度の低下を招いていた。この切り始め部分４３ａが傾斜される原因としては、ワイヤ４２が往復走行されるために左右に妄動しやすく、かつワイヤの走行方向切換時にワイヤが一旦止まることの繰り返しにより、ワイヤ４２のネジ作用が発生し、ワーク４３に対しワイヤ４２の一進行方向に力が働いて、切り口に片寄った方向に流れた切り込み溝が形成されるものと推測される。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、ワークの切り始め部分側において切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切り口にまっすぐな切り込み溝を形成でき、続く往復走行による切削においてもそのまままっすぐな溝に切断することができ、切断加工精度を向上させることができるワイヤソーにおける切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の加工用ローラ間に周回されたワイヤを所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させ、走行するワイヤに対しワークを接触方向に相対送りさせてワークに切断加工を施すようにしたワイヤソーにおいて、切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで往方向または復方向のいずれか一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明においては、請求項１において、切断開始前に、ワイヤをワークに接触させることなく前記所定ストロークより長いストロークで往方向に連続走行させた後に、そのワイヤを同じ距離分だけワークに接触させた状態で復方向に走行させて前記切り始め部分の切削を行い、次いで、ワイヤをワークから離間させた状態で同じ距離分だけ往方向に走行させ、その後にワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明においては、請求項１において、ワイヤを往方向に走行させて前記切り始め部分の切削を実行させ、それに続いてワイヤの往復走行による切削に移行させることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明においては、請求項１〜３のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削においては、少なくともワイヤの直径に相当する深さ以上で５ｍｍ以下を切り込むことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のうちのいずれか一項において、前記切り始め部分の切削でのワイヤの一方向への走行距離は、５００ｍ〜５０００ｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１１】
（作用）
請求項１〜請求項３に記載の発明においては、ワークの切り始め時に、ワイヤを一方向に走行させてワークの切り始め部分の切削を行うことにより、ワイヤの左右方向への妄動を抑制でき、かつワイヤのネジ作用を抑制してワークの切り始め部分側で切断面が傾斜状態になるのを防ぎ、まっすぐな切り込み溝を形成することができる。よって、続く往復走行による切削においても、そのまままっすぐな溝に切断することができ、ワークの切断加工精度を向上させることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明においては、切り始め部分の切削にて少なくともワイヤの直径に相当する深さ以上で５ｍｍ以下を切り込むことにより、その後の往復走行による切削の開始において、ワイヤが切り込み溝から外れるのを防止できるとともに、ワイヤによるワークの切断方向をワークの軸線方向と直交する方向に決定することができて、切り始め部分側の切断面が傾斜状態になるのを防ぐことができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明においては、切り始め部分の切削にてワイヤを５００ｍ〜５０００ｍの範囲内で一方向に走行させることにより、ワイヤをワークの切り始め部分に対して十分に切り込み進入させることができて、切り始め部分側の切断面が傾斜状態になるのを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、この発明によれば、ワークの切り始め部分において切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切断加工精度を向上させることができるという効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
以下、この発明のワイヤソーの第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、装置基台１１上にはコラム１２が立設されている。コラム１２の一側には切断機構１３がブラケット１４を介して装設されている。この切断機構１３は所定間隔をおいて平行に延びる複数の加工用ローラ１５，１６，１７を備え、それらの外周には環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａが所定ピッチで形成されている。なお、図面においては理解を容易にするために、環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａの数を実際よりも少なく描いてある。
【００１６】
前記加工用ローラ１５，１６，１７の各環状溝１５ａ，１６ａ，１７ａには、１本の線材よりなるワイヤ１８が連続的に周回されている。ブラケット１４には回転方向を変更可能なワイヤ走行用モータ１９が配設され、このモータ１９により図示しない伝達機構を介して加工用ローラ１５，１６，１７が回転される。そして、これらの加工用ローラ１５，１６，１７の回転によって、ワイヤ１８が所定ストロークで往復走行される。この場合、往行ストロークが復行ストロークよりも長くなるように設定され、例えば１０ｍ往行及び９ｍ復行を繰り返して、ワイヤ１８全体として一方向に送り走行されるようになっている。
【００１７】
前記切断機構１３の上方において加工用ローラ１５〜１７と平行に延びるように、ブラケット１４上にはスラリ供給機構２０が配設されている。そして、ポンプ用モータ２０ａにてポンプ２０ｂが回転されることにより、このスラリ供給機構２０から隣接する一対の加工用ローラ１５，１６間のワイヤ１８上に、遊離砥粒を含む水性または油性のスラリが供給される。スラリ供給機構２０の上方において、コラム１２にはワーク支持機構２１が上下動可能に支持され、その下部には硬脆材料よりなるワーク２２が着脱自在にセットされる。コラム１２上にはワーク昇降用モータ２３が配設され、このモータ２３により図示しないボールスクリュー等を介してワーク支持機構２１が上下動され、ワーク２２がワイヤ１８に対する接触方向に相対送りされる。
【００１８】
そして、このワイヤソーの運転時には、ワイヤ１８が切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１７間で走行されながら、ワーク支持機構２１が切断機構１３に向かって下降される。このとき、スラリ供給機構２０からワイヤ１８上へ遊離砥粒を含むスラリが供給されるとともに、そのワイヤ１８に対しワーク２２が押し付け接触されて、ワーク２２からウェーハが切断加工される。
【００１９】
前記装置基台１１上にはリール機構２４が装設され、ワイヤ１８を進行方向へ繰り出すための繰出しリール２５と、ワイヤ１８を巻き取るための巻取りリール２６とを備えている。装置基台１１には回転方向及び回転速度を変更可能なサーボモータよりなる一対のリール回転用モータ２７，２８が配設され、それらのモータ軸には図示しない伝達機構を介してリール２５，２６が連結されている。そして、サーボモータの正逆回転により、前記加工用ローラ１５，１６，１７と同期してリール２５，２６が正逆回転され、ワイヤ１８が往復走行にともなう巻き取り及び繰り出しが行われる。
【００２０】
前記装置基台１１上にはリール機構２４に隣接してトラバース機構２９が装設され、繰出しリール２５からのワイヤ１８の繰出し及び巻取りリール２６へのワイヤ１８の巻取りを、上下にトラバースしながら案内する。そして、前記リール機構２４の両リール２５，２６の回転により、繰出しリール２５から切断機構１３へワイヤ１８が繰り出されるとともに、加工後のワイヤ１８が巻取りリール２６に巻き取られる。
【００２１】
前記リール機構２４と切断機構１３との間には、張力付与機構３０及びガイド機構３１が配設されている。そして、切断機構１３の加工用ローラ１５，１６，１７間に巻回されたワイヤ１８の両端が、ガイド機構３１の各ガイドローラ３２を介して張力付与機構３０に掛装されている。この状態で、張力付与機構３０により、加工用ローラ１５，１６，１７間のワイヤ１８に所定の張力が付与されるようになっている。
【００２２】
次に、ワイヤソーの回路構成について説明する。
図３に示すように、この制御回路３４は、ＣＰＵ３５、ＲＯＭ３６、ＲＡＭ３７、操作部３８、ワイヤ走行用モータ１９、ワーク昇降用モータ２３、リール回転用モータ２７，２８、スラリ供給ポンプ用モータ２０ａ及び表示部３９から構成されている。
【００２３】
前記ＣＰＵ３５は制御手段を構成し、制御回路３４全体の制御を行う。ＲＯＭ３６は制御回路３４の制御を行うためのプログラムを記憶している。ＲＡＭ３７はフラッシュメモリ等で構成され、プログラム実行時に発生する一時的なデータを記憶する。操作部３８は入力に必要なテンキー３８ａ、ワイヤソーの動作を開始及び停止させるためのキー等の各種操作キーを備えている。表示部３９はＬＣＤ等からなるモニタを備え、ワイヤソーの状態を表示したり、テンキー３８ａによって入力したデータを表示する。
【００２４】
そして、前記ＣＰＵ３５は、各モータ１９，２３，２７，２８，２０ａを作動制御することにより、ワーク２２の切断開始時に、ワイヤ１８を前述した往復走行時の所定ストロークより長いストロークで一方向に走行させて切り始め部分の切削を行わせる。その後に、ワイヤ１８の走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワーク２２の切削を続行させるようになっている。
【００２５】
次に、この実施形態のワイヤソーによりワーク２２を切断加工する場合の動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、このフローチャートは、ＲＯＭ３６に記憶されているプログラムに基づいて、ＣＰＵ３５の制御により実行される。
【００２６】
さて、このワイヤソーの運転が開始されると、ステップＳ１において、ワイヤ１８がワーク２２に接触されることなく離間されたままの状態で、前記所定ストロークより長いストロークで往方向に連続走行される。この場合、走行距離は、５００ｍ〜５０００ｍの範囲内で設定するのが望ましい。そして、ワイヤ１８が設定された所定距離だけ往方向に走行されると、Ｓ２において、ワーク支持機構２１によるワーク２２が下降されてワイヤ１８に接触されるとともに、スラリ供給機構２０からのスラリの供給が開始される。
【００２７】
次いで、Ｓ３において、ワイヤ１８が前記往方向の走行時と同じ距離分だけ復方向に連続走行されるとともに、ワーク２２の切断加工送りが行われる。これにより、ワイヤ１８が新線部分から復方向に連続走行されながら、ワーク２２の切り始め部分の切削が行われ、ワーク２２には切り込み溝が形成される。この切り始め部分の切削においては、ワイヤ１８が後述の往復走行に移行したときに、切り込み溝から外れない程度の深さ、例えば少なくともワイヤ１８の直径に相当する深さの切り込みが形成されればよいが、ワイヤ１８が５０００ｍ分走行されて切り始め部分の切削が実行されることにより、ワーク２２の外周には十分な深さ（５ｍｍ程度）の切り込み溝が形成されることになる。なお、ワイヤ１８の太さは０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００２８】
その後、ワイヤ１８が所定距離だけ復方向に走行されて切り始め部分の切削が終了すると、Ｓ４において、ワーク支持機構２１によるワーク２２の下降が中断されるとともに、スラリ供給機構２０からのスラリの供給が中断される。そして、Ｓ５において、ワーク２２の加工送りが停止された状態で、前記と同じ所定距離分だけワイヤ１８が往方向に空送り走行されて、切り始め部分の切削で使用されたワイヤ１８の所定長さ部分が切断機構１３上からリール機構２４側に送り出される。
【００２９】
そして、ワイヤ１８が前記所定距離だけ空送り走行されると、Ｓ６において、ワイヤ１８の走行が前記所定ストロークの往復走行に切り替えられる。それと同時に、ワーク支持機構２１によるワーク２２の加工送りが再開されるとともに、スラリ供給機構２０からのスラリの供給が再開される。これにより、ワイヤ１８が新線部分から往復走行されながらワーク２２に接触されて、ワーク２２への切削が続行される。
【００３０】
以上のように、この実施形態においては、切り始め部分の切削においてワイヤ１８が往復走行されることなく一定距離一方向に連続走行されるため、ワイヤ１８は妄動されることなくワイヤ１８のネジ作用を抑制してワーク２２を切り込んでいくので、ワーク２２の外周に片よりのないまっすぐな切り口で所定の深さの切り込み溝が形成される。このため、この切り込み溝はワーク２２の軸線方向と直交する方向に向かって深くなり、ワイヤ１８の切り込み方向が同方向に決定される。従って、ワイヤ１８が往復走行の切削に移行した後もワイヤ１８はワーク２２の軸線方向と直交する方向に向かってまっすぐな切り込みを行う。よって、ワーク２２の切り始め部分で切断面が傾斜状態になるのを抑制することができ、ワーク２２の切断加工精度を向上させることができて、高精度のウェーハを得ることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心にして説明する。
【００３２】
さて、この第２実施形態においては、図５に示すように、ワーク２２の切断方法が前記第１実施形態の場合と相違している。すなわち、このワイヤソーの運転が開始されると、ステップＳ１１において、ワーク支持機構２１によるワーク２２の下降が開始されてそのワーク２２がワイヤ１８に接触されるとともに、スラリ供給機構２０からのスラリの供給が開始される。続いて、Ｓ１２において、ワーク２２の加工送りが開始されるとともに、ワイヤ１８がその往復動ストロークより長い所定距離（例えば５０００ｍ）分だけ往方向に連続走行される。これにより、ワーク２２の切り始め部分の切削が行われる。その後、Ｓ１３において、ワイヤ１８の走行が往方向に連続走行から所定ストロークの往復走行に切り替えられて、ワイヤ１８によるワーク２２の切断加工が往復走行による切削に移行される。
【００３３】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態の場合と同様に、ワーク２２の切り始め部分にて切断面が傾斜状態になるのを抑制することができて、切断加工精度を向上させることができる。また、この第２実施形態においては、一方向切削に引き続いて直ちに往復走行による切削に移行するため、切断作業を効率的に実行できる。
【００３４】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記第１，第２実施形態とは逆に、ワークが固定位置に配置されて、加工用ローラが昇降するタイプのワイヤソーにおいてこの発明を具体化すること。
【００３５】
・  前記第１，２実施形態において、ワイヤ１８を切り始め部分の切削のために連続走行させ始めた後に、ワーク２２を下降させてワイヤ１８に接触させること。このようにすれば、走行中のワイヤ１８にワーク２２が接触するため、切削開始時におけるワイヤ１８の妄動をさらに抑制できる。
【００３６】
（別の技術的思想）
さらに、上記実施形態により把握される請求項以外の技術的思想について、以下にそれらの効果とともに記載する。
【００３７】
（１）  複数の加工用ローラ間に周回されたワイヤを所定ストロークで往復走行させるとともに、往行ストロークを復行ストロークよりも長くすることにより、全体として一方向に送り走行させて、走行するワイヤに対しワークを接触方向に相対送りさせてワークに対して切断加工を施すようにしたワイヤソーにおいて、
切断開始に際して、ワイヤを前記所定ストロークより長いストロークで一方向に走行させて切り始め部分の切削を行い、その後にワイヤの走行を前記所定ストロークの往復走行に切り替えてワークの切削を続行させるようにワイヤの走行方向の切り替えを制御する制御手段を設けたことを特徴とするワイヤソー。
【００３８】
このように構成した場合にも、前記請求項１に記載の発明と同様の作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態の切断加工方法を示す正面図。
【図２】ワイヤソーの要部を示す斜視図。
【図３】ワイヤソーの回路構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態の切断加工方法を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態の切断加工方法を示すフローチャート。
【図６】従来の切断加工方法を示す要部平面図。
【図７】従来の切断加工方法によるワークの切断状態を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１３…切断機構、１５，１６，１７…加工用ローラ、１８…ワイヤ、１９…ワイヤ走行用モータ、２０…スラリ供給機構、２１…ワーク支持機構、２２…ワーク、２３…ワーク昇降用モータ、２４…リール機構、２５…繰出しリール、２６…巻取りリール、２７，２８…リール回転用モータ、３４…制御回路、３５…制御手段を構成するＣＰＵ。
【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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