(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の外側に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤーに対してワークを装着したステージ部を前進させることにより、前記多条ワイヤーによって前記ワークを薄くスライスするマルチワイヤーソーであって、前記ガイドローラは、ワイヤーガイド軸と、このワイヤーガイド軸の外周表面に形成され、前記ワイヤーを掛け回すための螺旋状の溝部が形成された樹脂部とからなり、この樹脂部の前記溝部より下層に導電層が形成され、前記導電層と前記ワイヤーとの接触を電気的に検知する検知手段を備え、前記検知手段により導電層にワイヤーが接触したことを検知した場合にワイヤーの駆動を停止するように構成されたマルチワイヤーソーにおいて、
前記樹脂部は、前記導電層の下にさらに樹脂層が形成されており、これら導電層と樹脂層とが複数層に形成されていることを特徴とするマルチワイヤーソー。
【請求項２】
前記導電層が金属層である請求項１に記載のマルチワイヤーソー。
【請求項３】
前記金属層が銅、アルミニウム、チタンまたは鉄のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のマルチワイヤーソー。
【請求項４】
前記樹脂層の厚みが約３ｍｍであり、前記導電層の厚みが数十μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のマルチワイヤーソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の外側に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤーに対してワークを装着したステージ部を前進させることにより、多条ワイヤーによってワークを薄くスライスするマルチワイヤーソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマルチワイヤーソーのガイドローラ２１は、図５（ａ）に示すように、円筒形状のワイヤーガイド軸２２の外周表面に、ウレタン樹脂２３を巻き付け、このウレタン樹脂２３の外周表面に所定の間隔で螺旋状の溝部２５（同図（ｂ），（ｃ）参照）を形成している。この溝部２５は、シリコンウエハの厚みを制御するためのものであり、溝部２５の間隔（ピッチ）Ｐは、通常、０．５〜０．７ｍｍで正確に加工されている。
【０００３】
この溝部２５にワイヤー（ピアノ線）２６を螺旋状に巻き付けて張設し、スラリーをかけながら、ワイヤー２６にワークであるシリコンブロックを押し付けてスライスを行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このとき、スラリーの流量が不均一であったり、シリコンブロック内に異物等が混入していた場合には、その部分のワイヤー２６に負荷がかかり、溝部２５が削られて深溝となる。そして、この深溝部分２５ａ（図５（ｃ）参照）に張られているワイヤー２６に過剰な応力がかかり、断線が発生することになる。これにより、ガイドローラ２１が破損するとともに、製品歩留りも低下するといった問題があった。また、ワイヤー交換による作業能率の低下や、不良シリコンウエハ（シリコンブロック）等が発生し、コストアップの要因になるといった問題もあった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、樹脂部に形成された溝部が削られて深溝となっていることを事前に検知することにより、ワイヤーの断線を未然に防止するとともに、ワイヤーガイドの破損や製品歩留りの低下を防止し得るマルチワイヤーソーを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のマルチワイヤーソーは、所定の間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の外側に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤーに対してワークを装着したステージ部を前進させることにより、前記多条ワイヤーによって前記ワークを薄くスライスするマルチワイヤーソーにおいて、前記ガイドローラは、ワイヤーガイド軸と、このワイヤーガイド軸の外周表面に形成され、前記ワイヤーを掛け回すための螺旋状の溝部が形成された樹脂部とからなり、この樹脂部の前記溝部より下層に導電層が形成されている。この場合、導電層は金属層で形成されており、具体的には、銅、アルミニウム、チタンまたは鉄のうちの少なくとも１つを含んで構成されることが好ましい。
【０００７】
このように、樹脂部の前記溝部より下層に導電層が形成されているので、溝部がワイヤーにより削られて深溝となった場合には、下層部の導電層が深溝部の内部に露出し、この露出した導電層に金属であるワイヤーが接触することになる。そのため、この導電層とワイヤーとの接触を電気的に検知すれば、ガイドローラが破損する前に、樹脂部に形成された溝部が削られて深溝となっていることを事前に検知することが可能となる。
【０００８】
そのため、本発明では、導電層とワイヤーとの接触を電気的に検知する検知手段を備えている。そして、この検知手段により導電層にワイヤーが接触したことを検知した場合には、ワイヤーの駆動を停止する。これにより、ワイヤーの断線が発生する前に、自動的にマルチワイヤーソーの加工を停止することができる。
【０００９】
この場合、前記樹脂部は、前記導電層の下にさらに樹脂層を形成し、これら導電層と樹脂層とを複数層に形成した構造としてもよい。このような複数層構造とすることにより、溝部がワイヤーにより削られて深溝となり、１層目の導電層が溝部内に露出した状態になった場合でも、ガイドローラの外周表面全体を研磨して、１層目の導電層まで取り除き、露出した２層目の樹脂層の外周表面に、再度、一定の間隔を存して螺旋状の溝部を形成すれば、新品のガイドローラとして再度利用可能となる。なお、樹脂層の厚みとしては約３ｍｍ程度、導電層の厚みとしては数十μｍ程度が好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態のマルチワイヤーソーのガイドローラの断面図、図２は、ガイドローラを装置本体に取り付けた状態を示す概略断面図、図３（ａ），（ｂ）は、ウレタン樹脂層の表面に形成された溝部とその下層の金属膜との状態を示す部分拡大断面図、図４は、シリコンブロックをスライスする様子を示す概略説明図である。
【００１２】
本実施の形態のガイドローラ１は、円筒形状のワイヤーガイド軸（以下、単にガイド軸という）２を備えており、このガイド軸２の外周表面に、ウレタン樹脂層３が厚み３ｍｍに巻き付けられ、このウレタン樹脂３の外周表面に、導電部である金属膜（金属層）４が０．５ｍｍの厚みでコーティングされた構造となっている。本実施の形態では、このようなウレタン樹脂層３と金属膜４とを多層構造（この例では、ウレタン樹脂層３が３層で金属膜４が２層の５層構造）としている。また、金属膜４は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）または鉄（Ｆｅ）のうちの少なくとも１つを含んで構成されている。
【００１３】
そして、最外周に巻き付けられたウレタン樹脂層３の外周表面に、所定の間隔Ｐ（本実施の形態では、０．５８ｍｍピッチ）で螺旋状の溝部５が形成されている。
【００１４】
この溝部５にワイヤー（ピアノ線）６を螺旋状に掛け回して張設し、図４に示すように、ワイヤー６にスラリー９を吹き付けながら、ワークであるシリコンブロックＢをワイヤー６に押し付けてスライスを行う。
【００１５】
なお、コーティングされた金属膜４を通じてアースをとるための装置本体１０との接触は、図２に示すように、ワイヤーガイド１のガイド軸２を支持する装置本体１０の側面に金属部１１を設け、ワイヤーガイド１の側面がこの金属部１１に常に接触した状態で回転するように取り付けておけばよい。これにより、導電部である金属膜４が、金属部１１を介して常に装置本体１０に電気的に接続された状態となる。
【００１６】
ここで、スライスするシリコンブロックＢは結晶シリコンであり、１２５ｍｍ角で長さ３００ｍｍの角型インゴットを使用した。
【００１７】
このシリコンブロックＢを、図示は省略しているが、ガラスまたはアルミで形成された捨て板にエポキシ接着剤で接着し、この捨て板をビス止め等によりホルダに固定し、このホルダをステージ部に装着することで、シリコンブロックＢをステージ部に取り付けた。
【００１８】
そして、図示しないスラリーノズルから砥粒とオイルの混合物であるスラリー９を噴射させながら、シリコンブロックＢを取り付けたステージ部を、対向する多条のワイヤー４に向けて前進（降下）させ、シリコンブロックＢの加工を実施した。
【００１９】
このときの加工条件は、下記の通りである。
【００２０】
ワイヤー走行      ８ｍ／ｍｉｎ
降下スピード      ３００μｍ／ｍｉｎ
ワイヤー径      １８０μｍ
ウエハ板厚      ３５０μｍ
ここで、ワイヤー６が金属膜４に接触したことの検知確認を行うため、図３（ｂ）に示すように、ワイヤーガイド１の一部の溝部５ａの形状を、意図的に深溝に作製した。すなわち、下層の金属膜４が溝部５ａ内に露出するように作製した。ただし、最初のうちはワイヤー６が接触しないように作製した。
【００２１】
以上の条件及び状態で加工を実施した。
【００２２】
その結果、深溝に作製した溝部５ａのワイヤー６による切削が進行して、約４時間後にワイヤー６と金属膜４とが接触し、この接触を電気的に検知したため、自動的にマルチワイヤソーの加工を停止した。
【００２３】
ここで、検知手段の一例としては、例えば金属膜４を金属部１１及び装置本体１０を介して接地し、ワイヤー６側に所定レベルの電圧を印加し、この印加電圧をマルチワイヤソーの制御部（図示省略）で検知するように構成すればよい。すなわち、ワイヤー６が金属膜４に接触するまでは、制御部に「Ｈ」レベルの信号が入力され、ワイヤー６が金属膜４に接触すると、印加電圧が金属膜４、金属部１１及び装置本体１０を介してアースされるので、制御部に「Ｌ」レベルの信号が入力される。制御部は、この入力信号の「Ｈ」から「Ｌ」への変化を検知することで、ワイヤー６が金属膜４に接触したことを検知することができる。
【００２４】
また、検知手段の他の例としては、上記と逆の構成とすることが可能である。すなわち、ワイヤー６側を図示しないワイヤー巻取装置等を介して電気的に接地し、金属膜４側を金属部１１を介して装置本体１０ではなくマルチワイヤソーの制御部（図示省略）に電気的に接続するとともに、金属膜４側に所定レベルの電圧を印加し、この印加電圧を制御部で検知するように構成してもよい。この場合も、ワイヤー６が金属膜４に接触するまでは、制御部に「Ｈ」レベルの信号が入力され、ワイヤー６が金属膜４に接触すると、印加電圧がワイヤー６及びワイヤー巻取装置等を介してアースされるので、制御部に「Ｌ」レベルの信号が入力される。制御部は、この入力信号の「Ｈ」から「Ｌ」への変化を検知することで、ワイヤー６が金属膜４に接触したことを検知することができる。
【００２５】
加工を停止した後、加工途中のシリコンブロックＢをワイヤー６から抜き取り、不具合が生じたと判定された（すなわち、接触を検知した）ワイヤーガイド１を新しいものに交換し、再びワイヤー６を螺旋状に掛け回して加工を再開し、スライスを最後まで完了した。
【００２６】
その結果、ウエハに特別の損傷は確認されなかった。また、ワイヤー６の掛け直し作業及びワイヤーガイド１の交換作業にも特別の作業を必要としなかった。つまり、従来通りの交換作業と同じであった。
【００２７】
また、不具合が生じたと判定された（すなわち、接触を検知した）ワイヤーガイド１は、その外周表面全体を研磨して、最外層のウレタン樹脂層３とその下層の金属層４までを全て取り除き、露出した２層目のウレタン樹脂層３の外周表面に、再度、一定の間隔を存して螺旋状の溝部５を形成し、その後の加工にガイドローラとして再度利用した。
【００２８】
また、上記と同様のガイドローラ１を使用して加工を行い、約４時間後にワイヤー６と金属膜４との接触を電気的に検知したが、そのまま加工を継続した。その結果、その１時間後の加工開始から約５時間後に、ワイヤー６が断線した。このことから、上記構成のガイドローラ１を使用した場合、断線の約１時間前に不具合が発生したことを検知することが可能であることが分かった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のマルチワイヤーソーによれば、ガイドローラを、ワイヤーガイド軸と、このワイヤーガイド軸の外周表面に形成された、イヤーを掛け回すための螺旋状の溝部を形成した樹脂部とで構成し、この溝部より下層に導電層を形成した構成としたので、溝部がワイヤーにより削られて深溝となった場合には、下層部の導電層が深溝部の内部に露出し、この露出した導電層に金属であるワイヤーが接触することになる。そのため、この導電層とワイヤーとの接触を電気的に検知することにより、ガイドローラが破損する前に、樹脂部に形成された溝部が削られて深溝となっていることを事前に検知することができる。
【００３０】
また、溝部が削られて深溝となっていることを事前に検知した場合には、ワイヤーの駆動を停止するように構成すれば、ワイヤーの断線が発生する前に、自動的にマルチワイヤーソーの加工を停止することができる。これにより、ワイヤーガイドの破損を未然に防止できるとともに、製品歩留りの低下や製品コストの上昇も確実に防止することができる。
【００３１】
さらに、導電層と樹脂層とを複数層に形成した構造とすることにより、溝部がワイヤーにより削られて深溝となり、１層目の導電層が溝部内に露出した状態になった場合でも、ガイドローラの外周表面全体を研磨して、１層目の導電層まで取り除き、露出した２層目の樹脂層の外周表面に、再度、一定の間隔を存して螺旋状の溝部を形成すれば、ガイドローラとして再度利用することが可能となる。これにより、ガイドローラの利用効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるマルチワイヤーソーのガイドローラの断面図である。
【図２】ガイドローラを装置本体に取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、ウレタン樹脂層の表面に形成された溝部とその下層の金属膜との状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】シリコンブロックをスライスする様子を示す概略説明図である。
【図５】（ａ）は、従来のマルチワイヤソーのガイドローラの断面図、（ｂ）及び（ｃ）はウレタン樹脂層の表面に形成された溝部とこの溝部に掛け回されたワイヤーとの関係を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ガイドローラ
２  ワイヤーガイド軸（ガイド軸）
３  ウレタン樹脂層
４  金属膜
５  溝部
５ａ  深溝に形成された溝部
６  ワイヤー（ピアノ線）
【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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