(57)【要約】【課題】  スラリータンクに貯留されたスラリー中の遊離砥粒を均一に分散させ、これをワイヤに供給してインゴットを切断する。【解決手段】  走行するワイヤ４にインゴット５を押し付けると共に、ワイヤ４とインゴット５との接触部にスラリータンク８に貯留された砥粒を含むスラリー７を供給してインゴット５を切断するワイヤソー装置において、前記スラリータンク８をタンク中心軸回りに回転自在に支持し、前記スラリータンク８を前記中心軸回りに回転駆動すべくタンク回転駆動装置１２を設ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するワイヤにインゴットを押し付けると共に、ワイヤとインゴットとの接触部に、スラリータンクに貯留された砥粒を含むスラリーを供給してインゴットを切断するワイヤソー装置において、前記スラリータンクをタンク中心軸回りに回転自在に支持し、前記スラリータンクを前記タンク中心軸回りに回転駆動するタンク回転駆動装置を設けたことを特徴とするワイヤソー装置。
【請求項２】
前記スラリータンクに貯留されたスラリーを撹拌する撹拌翼と、この撹拌翼を前記スラリータンクと逆方向に回転する撹拌翼回転駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項１記載のワイヤソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行するワイヤに被加工物であるインゴットを押し付けながら両者の接触部に砥粒を含むスラリーを供給して切断するワイヤソー装置に関するものであり、特に、半導体材料、ガラス、セラミックス等の脆性材料の切断に好適なワイヤソー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤソー装置は、走行するワイヤに被加工物であるインゴットを押し付けると共に、スラリータンクから遊離砥粒（以下、砥粒という）を含むスラリーを供給してインゴットを切断するように構成されている。スラリーには、油又は水溶性の加工液に、炭化ケイ素、コランダム、シリカ、ジルコニア等の砥粒を混合したものが用いられている。近年では、周囲の環境への影響が少ない水溶性のスラリー（遊離砥粒を水などに混ぜたスラリー）を用いることも一般化しているが、加工液が比較的粘度の高い油でも砥粒が沈殿してスラリータンクの底面に堆積、固化してしまうことがある。そこで、従来は、スラリータンク内に撹拌翼を設置し、撹拌翼でタンク内のスラリーを加工液と砥粒とに分離しないように撹拌することにより、砥粒がタンクの底面に堆積することを防止している（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開平１０−１２８６６２号公報
【特許文献２】特開平１１−０３３９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、撹拌翼によりスラリータンク中のスラリーを撹拌しても、スラリー中に砥粒が偏在して濃淡を生じ易く、加工液に対して砥粒を全体一様に分散させることは困難である。このため、加工液に対する砥粒の混合比率が低下し、ワイヤソー装置の切断加工精度、切断加工能率に悪影響を及ぼしてしまうことがある。
【０００４】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、スラリータンクに貯留されたスラリー中の砥粒を全体一様に分散させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、走行するワイヤにインゴットを押し付けると共に、ワイヤとインゴットとの接触部に、スラリータンクに貯留された砥粒を含むスラリーを供給してインゴットを切断するワイヤソー装置において、前記スラリータンクをタンク中心軸回りに回転自在に支持し、前記スラリータンクを前記タンク中心軸回りに回転駆動すべくタンク回転駆動装置を設けたものである。
タンク回転駆動装置によりスラリータンクをタンク中心軸線回りに回転させると、スラリータンク内のスラリーに対流が発生し、スラリーの加工液中の砥粒が全体的一様に分散する。走行するワイヤにインゴットを押し付けながらワイヤとインゴットとの接触部に、前記スラリーを供給すると、その接触部においてインゴットが良好に切断される。
【０００６】
請求項１記載の発明は、前記スラリータンクに貯留されたスラリーを撹拌する撹拌翼と、この撹拌翼を前記スラリータンクと逆方向に回転する撹拌翼回転駆動装置とを備えたものである。
撹拌翼をスラリータンクと逆方向に回転させると、スラリータンク内での対流の発生が促進され、スラリーの加工液に対する砥粒の分散性がより向上する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のワイヤソー装置によれば、加工液に砥粒が均一に混在し、砥粒が均一に分散したスラリータンク内のスラリーがワイヤとインゴットとの接触部に供給されるので、インゴットに対する切れ味の変動を抑止し、切断加工精度および切断加工能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
ワイヤソー切断装置は、図１に示すように三角形に並設された３本の溝付きローラ１、２、３と、これら溝付きローラ１、２、３に所定間隔を隔てて形成された各溝（図示せず）に対して螺旋状に巻き付けられた１本のワイヤ４と、溝付ローラ１、２、３の少なくとも一本を正逆方向に駆動することにより、前記溝付ローラ１、２、３を正逆方向に回転させて前記ワイヤ４を双方向に走行させる駆動モータ（図示せず）と、ワイヤ４の双方向への移動を可能とするための一対のワイヤリール（図示せず）とから構成されている。
【０００９】
前記一対のワイヤリールは、前記駆動モータの正逆回転の切り替えによる前記ワイヤの双方向への移動に対応してそれぞれワイヤ４の繰り出しと巻き取りとを切り替えるように構成されている。また、この一対のワイヤリールは、前記ワイヤ４の張力を一定に保持するテンショナとしても機能する。
そして、溝付ローラ１、２間に巻きかけられたワイヤ４列のほぼ中央外側部に臨ませてインゴット押し付け手段としてのアクチュエータ６が配置されており、アクチュエータ６の先端部にインゴット５をワイヤ列に押し付けるための治具が装着されている。
アクチュエータ６を伸長すると、ワイヤ列にインゴット５が押し付けられるので、ワイヤ４にインゴット５を押し付けて互いの接触部にスラリー７を供給すると、ワイヤのミクロ的な変形と、スラリー７に含まれている砥粒によるラッピング作用によってインゴット５が複数のウェハにスライスされる。
【００１０】
前記スラリー７は、スラリータンク８一杯に貯留されており、供給管９を経てノズル１０に供給するようになっている。前記ノズル１０は、例えば、ワイヤ列に臨ませられており、ワイヤ列の各ワイヤ４とインゴット５との接触部にそれぞれスラリーを供給するようになっている。
さらに、ワイヤ４とインゴット５との接触部との下方には、必用に応じて、スラリー回収用のパン（図示せず）が設置され、パンで回収されたスラリーを前記スラリータンク８に返送するようになっている。なお、スラリー７を冷却する熱交換器（図示せず）を必要に応じて設け、スラリータンク８との間でスラリー７を循環させることにより、スラリーを冷却するようにしてもよい。
【００１１】
前記スラリータンク８は、上方側が開放された円筒形に成形されており、内部にスラリー７が貯留されている。このスラリータンク８は、支持部材（図示せず）に、タンク中心軸回りに回転自在に支持されており、タンク回転駆動装置１２によってタンク中心軸回りに回転駆動される。
タンク回転駆動装置１２は、スラリータンク８の下面中心部に連結されたタンク回転軸１３と、このタンク回転軸１３を回転する減速装置付きのタンク回転用モータ（図示せず）とで構成されている。スラリータンク８の上部開口は、板状の蓋部材１１によって被蔽する構造となっている。蓋部材１１は、固定系の支持部材（図示せず）に固定支持されており、蓋部材１１の外周面は、前記蓋部材１１の回転に対する縁切りのため、スラリータンク８の上部開口部の内周面との間に所定のクリアランスを有している。
タンク回転用モータによりタンク回転軸１３を回転すると、スラリータンク８が図中、矢印１５方向に方向に回転され、スラリータンク８内のスラリー７に対流が発生してスラリーが撹拌される。このためスラリーの加工液に対して砥粒が均一に分散し、加工液に対して砥粒が均一に混在したスラリーが生成される。
【００１２】
また、本実施の形態にあっては、撹拌性をさらに向上するために、前記スラリータンク８に、貯留されたスラリー７を撹拌すべく撹拌翼１６が挿入されている。撹拌翼１６の軸部１９は、蓋部材１１を厚み方向に貫通していて、前記スラリータンク８と逆方向（矢印１７で示す方向）に回転させる撹拌翼回転駆動装置１８に連結される。具体的に、撹拌翼回転駆動装置１８は、スラリータンク８内の撹拌翼の軸部１９と、この軸部１９を回転駆動する撹拌翼回転用モータ２０とで構成されており、撹拌翼回転用モータ２０は、蓋部材１１と同様に固定系に支持部材を介して支持されている。スラリータンク８の回転方向と撹拌翼１６の回転方向を逆方向とすると、スラリータンク８内のスラリー７は、撹拌翼回転駆動装置１８によって図中、矢印１７方向に回転される撹拌翼１６により撹拌を受けるだけでなく、タンク回転駆動装置１２によるスラリータンク８の逆方向（矢印１５の方向）の回転による撹拌を受け、スラリータンク８内のスラリーには、撹拌を促進するための対流が発生する。この結果、スラリー７中の砥粒の偏在による濃淡がなくなり、スラリーに対して砥粒が全体一様に分散する。
【００１３】
スラリータンク８内のスラリー７は、前記スラリー供給ポンプ２１により、スラリー７中に挿入された吸込管２２及び供給管９を経由してノズル１０へと供給され、ワイヤ列のワイヤ４とインゴット５との接触部に供給される。スラリー７には、前記したように砥粒が均一に分散しているので、インゴット５が一定の切れ味で高精度に切断され、切断加工能率が向上する。
【００１４】
表１は、本実施形態のワイヤソー装置により化合物半導体結晶からなるインゴット５から切り出したウエハの反りと、従来の撹拌翼により撹拌するだけのワイヤソー装置（従来法）により切り出したウエハの反りとを比較して示したものである。本実施形態のワイヤソー装置によりスライスしたウエハの方が、従来のワイヤソー装置によりスライスしたウエハに比べ、反りの程度が小さい。
従って、この結果から、スラリー７中に砥粒を均一に分散させると、インゴット５に対する切れ味の変動が抑止され、切断加工精度および切断加工能率が向上することが分かる。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されものではない。
【００１７】
例えば、前記実施形態では、スラリータンク８をタンク中心軸線を回転中心として回転させるタンク回転駆動装置１２として説明したが、両端を閉じたスラリータンクを横置き又は斜め置きとし、このスラリータンクを水平又は斜めの中心軸線を回転中心として回転させ、スラリー７中の砥粒を均一に混在させるタンク回転駆動装置を備えた構成としてもよい。この場合、スラリータンクはコロ等の回転自在な支持部材で支持し、撹拌翼回転駆動装置の軸部１９は、スラリータンク８の軸線方向の片側から挿入して撹拌を行うものとする。また、スラリータンク８のスラリーは、スラリータンク８の軸線方向の他方側からスラリータンク８内に挿入したパイプより取り出すものとし、このパイプに前記スラリー供給ポンプ２１等を接続するものとする。
また、前記スラリータンク８の内面又は前記蓋部材１１の内面に、内側に向かって突き出した固定翼を少なくとも１以上、設け、固定翼によりスラリー７の撹拌を促進するようにしてもよい。この場合、固定翼には、スラリーを通過させる程度の孔を設けて撹拌を促進するようにしてもよい。また、スラリータンク８の回転方向を正逆方向に交互に切り替えることにより対流を発生させ、スラリー７の撹拌効率を向上させるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記実施形態では、スラリータンク８の上端においてスラリータンク８の内側に存在する形で蓋部材１１を設ける説明をしたが、スラリータンク８の上端の上方においてスラリータンク８の外側にまで延在する形で蓋部材１１を設けるようにしてもよい。この場合、スラリータンク８の上端とその上方の蓋部材１１との間に、軸受を介在させた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のワイヤソー装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１,２,３      溝付きローラ
４      ワイヤ
５      インゴット
７      スラリー
８      スラリータンク
９      供給管
１０      ノズル
１１      蓋部材
１２      タンク回転駆動装置
１６      撹拌翼
１８      撹拌翼回転駆動装置
【図１】
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