(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成され、当該切断用ワイヤが軸方向に駆動され、かつ、当該切断用ワイヤにスラリが供給されながら前記ワイヤ群に対してワークが切込み送りされることにより、このワークが軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーにおいて、前記ワークの切断後、その切断時よりも前記ワイヤ群を構成する切断用ワイヤの張力を高めた状態で当該ワイヤ群からワークを引抜くことを特徴とするワイヤソーからのワーク引抜き方法。
【請求項２】
切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成されるとともに、当該切断用ワイヤを軸方向に駆動するワイヤ駆動手段と、前記切断用ワイヤが軸方向に駆動され、かつ、当該切断用ワイヤにスラリが供給される状態で前記ワイヤ群に対してワークを切込み送りすることにより当該ワークを軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断する切込み送り手段とを備えたワイヤソーにおいて、前記ワイヤ群に対してワークを切込み送りすることにより当該ワークを切断した後、逆方向にワークを移動させることにより当該ワークを前記ワイヤ群から引抜くように前記切込み送り手段を作動させる切込み送り制御手段と、前記ワークの引抜き時に当該ワークの切断時よりも前記ワイヤ群を構成する切断用ワイヤの張力を上昇させる張力制御手段とを備えたことを特徴とするワイヤソー。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤソーにおいて、前記ワイヤ駆動手段は、前記切断用ワイヤを前記ガイドローラに向けて繰り出すワイヤ繰出し手段と、前記ガイドローラから前記切断用ワイヤを巻き取るワイヤ巻取り手段とを含み、前記張力制御手段は、前記ワークの引抜き時に前記ワークの切断時よりも前記ワイヤ張力が高くなるように前記ワイヤ巻取り手段の巻取り駆動力及び前記ワイヤ繰出し手段による繰出し駆動力を調節することを特徴とするワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断用ワイヤにより構成されたワイヤ群に対して半導体インゴット等のワークを切込み送りすることにより当該ワークを切断するワイヤソーにおいて、その切断後に前記ワイヤ群からワークを引抜く技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体インゴットからウェハを切り出す手段等として、ワイヤソーが知られている。このワイヤソーでは、例えば特開２００１−２３２５５０号公報に示されるように、複数のガイドローラの周囲に切断用ワイヤが多数回巻かれることによりワイヤ群が形成されており、その切断用ワイヤが軸方向に高速駆動され、かつ、スラリ（加工液）が適宜供給されながら前記ワイヤ群に対してワークが切込み送りされることにより、このワークが各ワイヤ位置で同時に切断されるようにしたものである。
【０００３】
より詳しくは、前記ワークの周方向の一部にその軸方向略全域にわたるスライスベースが固着され、このスライスベースが保持された状態でワーク全体が切込み送りされ、前記スライスベースと反対の側から切断用ワイヤにより切込まれる。そして、当該切断用ワイヤが前記スライスベースまで切込んだ後、ワーク送り方向が逆転することにより、前記ワイヤソー群から切断済ワークが引抜かれることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、前記切断用ワイヤに供給されるスラリは、例えば水に比べて粘度が高く、切断終了後のワークに残存し易い。従って、この状態でワークをワイヤ群から引抜くと、当該ワイヤ群からワーク切断面がダメージを受けて当該切断面にいわゆるソーマークが生じ易く、これによって品質を損ねる結果を招く。
【０００５】
特に、近年は、従来の油性スラリに代わって取扱いが容易な水溶性スラリの使用が進められているため、前記ワーク引抜き時におけるダメージがより顕著となるおそれがある。すなわち、前記水溶性スラリは油性スラリに比べて砥粒と液成分とが分離し易いため、切断終了後のワークから前記液成分が抜けることにより、高粘度化したスラリがワークに残存し易く、その分ワーク切断面へのダメージが大きくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構成で、ワイヤソーのワイヤ群により切断したワークをその切断面に著しい悪影響を与えることなく前記ワイヤ群から引抜くことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく研究がなされた結果、ワイヤ群からのワークの引抜き時に当該ワイヤ群を構成する切断用ワイヤの張力を高くすることにより、ワーク切断面への悪影響を抑制する効果が得られることが判明した。その理由は、次のように推察される。
【０００８】
一般に、ワイヤ群からワークを引抜く際には、前述のスラリの粘性やワーク切断面と切断用ワイヤとの摩擦力により当該切断用ワイヤがワーク引抜き方向に撓ませられる。そして、その撓み部分の凹み側（例えばワイヤが上側に撓む場合にはワイヤの下側）の空間にスラリが溜まり易く、その撓みが大きいほどスラリの残留量も大きくなる。従って、ワーク引抜時のワイヤ張力が高いほど、前記ワイヤの撓みが抑えられ、スラリの残留量が削減されて、当該スラリによるワーク切断面への悪影響が抑制するものと考えられる。
【０００９】
ただし、常にワイヤ張力を高くしておくと、ガイドローラその他のワイヤソー構成部品に対する強度的負担が増え、また、これらの弾性変形により切断精度が低下する不都合が生じる。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成され、当該切断用ワイヤが軸方向に駆動され、かつ、当該切断用ワイヤにスラリが供給されながら前記ワイヤ群に対してワークが切込み送りされることにより、このワークが軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断されるワイヤソーにおいて、前記ワークの切断後、その切断時よりも前記ワイヤ群を構成する切断用ワイヤの張力を高めた状態で当該ワイヤ群からワークを引抜くものである。
【００１１】
この方法によれば、ワーク切断時には切断用ワイヤの張力を比較的低く抑えてワイヤソー構成部品の強度的負担や弾性変形を抑えながら、ワーク引抜き時には切断用ワイヤの張力を高めることによってワーク切断面への悪影響を抑えることができる。
【００１２】
なお、前記ワイヤ張力の具体的な値は、ワイヤの引張強度やワイヤソー構成要素の強度、剛性等に応じて適宜設定すればよい。一般には、ワイヤソーで適用されるワイヤ張力範囲は２５Ｎ〜２８Ｎであり、その場合には、引抜き時のワイヤ張力を３０Ｎ〜４０Ｎ程度に設定することにより、ワイヤの切断やワイヤソー構成要素の強度的負担等を抑えながら引抜き時におけるワイヤ切断面保護の効果を享受することができる。
【００１３】
また本発明は、切断用ワイヤが複数のガイドローラの周囲に巻回されることによりワイヤ群が形成されるとともに、当該切断用ワイヤを軸方向に駆動するワイヤ駆動手段と、前記切断用ワイヤが軸方向に駆動され、かつ、当該切断用ワイヤにスラリが供給される状態で前記ワイヤ群に対してワークを切込み送りすることにより当該ワークを軸方向に並ぶ複数の箇所で同時に切断する切込み送り手段とを備えたワイヤソーにおいて、前記ワイヤ群に対してワークを切込み送りすることにより当該ワークを切断した後、逆方向にワークを移動させることにより当該ワークを前記ワイヤ群から引抜くように前記切込み送り手段を作動させる切込み送り制御手段と、前記ワークの引抜き時に当該ワークの切断時よりも前記ワイヤ群を構成する切断用ワイヤの張力を上昇させる張力制御手段とを備えたものである。
【００１４】
このワイヤソーにおいて、前記ワイヤ駆動手段は、例えば、前記切断用ワイヤを前記ガイドローラに向けて繰り出すワイヤ繰出し手段と、前記ガイドローラから前記切断用ワイヤを巻き取るワイヤ巻取り手段とを含み、前記張力制御手段は、前記ワークの引抜き時に前記ワークの切断時よりも前記ワイヤ張力が高くなるように前記ワイヤ巻取り手段の巻取り駆動力及び前記ワイヤ繰出し手段による繰出し駆動力を調節するものが、好適である。
【００１５】
この構成によれば、前記繰出し駆動力及び巻取り駆動力を調節するだけの簡単な構成でワーク引抜き時にのみワイヤ張力を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの全体構成を示したものである。
【００１７】
図示のワイヤソーは、一対のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂ、ガイドプーリ１２Ａ，１２Ｂ、ガイドプーリ１４Ａ，１４Ｂ、ガイドプーリ１６Ａ，１６Ｂ、ワイヤ張力付与装置１８Ａ，１８Ｂ、ガイドプーリ２２Ａ，２２Ｂ、及び４つのガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂを備えている。ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂは互いに同じ高さ位置に配され、ガイドローラ２６Ａ，２６Ｂはそれぞれガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの下方の位置に配されており、ガイドローラ２６Ａが駆動モータ２５によって回転駆動されるようになっている。
【００１８】
各ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂは、切断用のワイヤＷが巻かれるボビン９Ａ，９Ｂと、これを回転駆動するボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂとを備えている。
【００１９】
一方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａのボビン９Ａから繰り出されたワイヤＷは、ガイドプーリ１２Ａ，１４Ａ，１６Ａ、ワイヤ張力付与装置１８Ａのプーリ２０Ａ、及びガイドプーリ２２Ａの順に掛けられ、さらにガイドローラ２４Ａ，２４Ｂ，２６Ｂ，２６Ａの外周面に形成されたガイド溝に嵌め込まれながらこれらガイドローラの外側に多数回巻回された後、ガイドプーリ２２Ｂ、ワイヤ張力付与装置１８Ｂのプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ１６Ｂ，１４Ｂ，１２Ｂの順に掛けられ、他方のワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂのボビン９Ｂに巻き取られている。そして、駆動モータ２５によるガイドローラ２６Ａの回転駆動方向と、各ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂによるボビン９Ａ，９Ｂの回転駆動方向が正逆に切換えられることにより、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる状態と、ワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる状態とに切換えられるようになっている。
【００２０】
すなわち、このワイヤソーにおいては、ガイドローラ２４Ａ，２４Ｂの間に多数本のワイヤＷが互いに平行な状態で張られることによりワイヤ群２７が形成され、かつ、そのワイヤＷが軸方向に往復駆動されるようになっている。
【００２１】
前記ワイヤ張力付与装置１８Ａ，１８Ｂでは、揺動アーム１９Ａ，１９Ｂの先端に前記プーリ２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ取付けられ、かつ、図略のばねによって各プーリ２０Ａ，２０Ｂが下向き（すなわち切断用ワイヤＷに張力を与える向き）に付勢されている。従って、プーリ２０Ａ，２０Ｂの位置が高いほどワイヤＷに高い張力が加えられていることになる。
【００２２】
前記ワイヤ群２７の上方には、円柱状のワーク（例えば半導体インゴット）２８を切込み方向及びその逆方向に移動させる（図例では昇降させる）切込み送り装置３０が設けられている。この切込み送り装置３０は、ワーク保持部３２と、ワーク送りモータ３４とを備えている。
【００２３】
前記ワーク２８の上面には、その軸方向全域にわたって図略のスライスベースが貼着され、そのスライスベース側が前記ワーク保持部３２に保持される。このワーク保持部３２は、前記ワーク２８をその軸方向とワイヤ群２７の幅方向（ワイヤ並び方向）とが合致する向きで保持する。ワーク送りモータ３４は、図略のボールネジとの組み合わせにより、前記ワーク保持部３２とワーク２８とを一体に昇降させ、当該ワーク２８を前記ワイヤ群２７に対して切込み送りする。
【００２４】
なお、本発明においてガイドローラの本数は４本に限られるものではなく、２本以上のガイドローラの周囲に切断用ワイヤＷが巻回され、かつ、そのうちの２つのガイドローラの間に形成されたワイヤ群に対してワークが切込み送りされるものについて広く本発明の適用が可能である。
【００２５】
前記ワーク２８の切断位置から左右両側に離れた位置（ワイヤ軸方向に離れた位置）には、加工用砥粒を含む加工液（スラリ）を供給するためのスラリ供給部材３６Ａ，３６Ｂが設けられている。これらのスラリ供給部材３６Ａ，３６Ｂは、ホッパー状をなし、前記ワイヤ群２７に対してその幅方向全域にわたり上方からスラリを流下させ、前記ワイヤ群２７を構成する各ワイヤＷの表面に付着させるものである。このようなスラリ供給を伴いながら、ワイヤ群２７に対してワーク２８が下向きに切込み送りされることにより、このワーク２８がその軸方向に並ぶ多数の個所で同時切断され、これにより多数枚のウェハが同時に切り出される。
【００２６】
なお、本発明において使用するスラリの種類は特に問わないが、水溶性スラリは油性スラリに比べて取扱いが容易であり、しかも、前述のように砥粒と液成分とが分離して液成分が抜けることにより高粘度化してワーク切断面に付着し易い傾向があるため、本発明にはより有効である。この水溶性スラリとしては、例えば、グリコール及び水を主成分として界面活性剤、消泡剤、粘度調整剤等が微量添加されたものが好適である。
【００２７】
前記ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａ，１０Ｂのボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂ及び切込み送り装置３０のワーク送りモータ３４には、制御装置４０が接続されている。この制御装置４０は、前記ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂの駆動トルク及び駆動速度を制御するワイヤ駆動制御手段としての機能と、前記ワーク送りモータ３４を作動させてワイヤ群２７に対するワーク２８の切込み送り及びワイヤ群２７からのワーク２８の引抜き動作を制御する切込み制御手段としての機能を併有するとともに、後述のようにボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂの駆動トルク及び駆動速度を調節してワイヤ張力を変化させる張力制御手段としての機能も有している。
【００２８】
次に、この制御装置４０の行う具体的な制御動作について説明する。
【００２９】
制御装置４０は、ボビン駆動モータ１１Ａ，１１Ｂ及びメインモータ２５を作動させて切断用ワイヤＷの駆動を行わせる。ここで、ワイヤＷがボビン９Ａから繰り出されてボビン９Ｂに巻き取られる向きに各モータを作動させた場合には、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａがワイヤ繰出し手段、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂがワイヤ巻取り手段として機能し、逆にワイヤＷがボビン９Ｂから繰り出されてボビン９Ａに巻き取られる向きに各モータを作動させた場合には、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ｂがワイヤ繰出し手段、ワイヤ繰出し・巻取り装置１０Ａがワイヤ巻取り手段として機能する。
【００３０】
なお、本発明は切断用ワイヤＷが一方向にのみ駆動される場合にも適用可能であることはいうまでもない。
【００３１】
前記のようなワイヤＷの軸方向の駆動と、スラリ供給装置３６Ａ，３６ＢによるワイヤＷへのスラリ供給とが行われた状態で、制御装置４０は切込み送りモータ３４を作動させ、ワーク保持部３２及びワーク２８を一体に下降させて当該ワーク２８をワイヤ群２７に対して切込み送りさせる。このとき、制御装置４０は、ワイヤ群２７における切断用ワイヤＷの張力が第１の目標圧力となるように、具体的にはワイヤ張力付与装置１８Ａにおけるプーリ２０Ａが目標高さ位置に位置するように、ボビン９Ｂの回転駆動力すなわちワイヤ巻取り駆動力と、ボビン９Ａの回転駆動力すなわちワイヤ繰出し駆動力の調節を行う。
【００３２】
このようにしてワークＷの切断が進められ、ワイヤ群２７がワーク２８の上面のスライスベースにまで至った時点で制御装置４０は切込み送りを停止させ、さらに切込み送りモータ３４を逆転させてワーク２８をワイヤ群２７から上方に引抜く。その際、ボビン９Ｂの回転駆動力（すなわち巻取り駆動力）を高くし、かつ、ボビン９Ａの回転駆動力（すなわち繰出し駆動力）を低くして（あるいはボビン９Ａの回転駆動力を低くするのみで）、ボビン９Ｂ，９Ａの駆動力差を拡大し、その拡大によりワイヤ張力を切断時よりも高くする。これにより、ワーク引抜き時におけるワイヤ群２７でのワイヤＷの撓み（図例では上方への撓み）が抑制され、ひいてはワーク切断面におけるスラリの残留量が削減されて、当該残留スラリによるワーク切断面への悪影響（例えばソーマークの発生）が有効に抑止される。
【００３３】
なお、本発明において張力を調節する手段は前記のものに限られない。例えば、図１に示すワイヤ張力付与装置１８Ａ，１８Ｂの揺動アーム１９Ａ，１９Ｂを積極的に駆動してワイヤ張力を増減させるようにしてもよい。
【００３４】
【実施例】
１）ワイヤ駆動条件についての好適な例を次表に示す。
【００３５】
【表１】
0003887574.tif 000002
【００３６】
２）引抜き時のワイヤ張力及びワイヤ駆動速度を適宜変化させて引抜き後のワーク切断面の状態を調べた。その結果を次の表２に示す。
【００３７】
【表２】
0003887574.tif 000003
【００３８】
この表から明らかなように、引抜き時のワイヤ張力を高めることによってワーク切断面はより良好に維持されることとなる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ワイヤ群からのワークの引抜き時にワーク切断時よりもワイヤ張力を高くするようにしたものであるので、簡単な構成で、ワイヤソーのワイヤ群により切断したワークをその切断面に著しい悪影響を与えることなく前記ワイヤ群から引抜くことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるワイヤソーの全体構成図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ  ワイヤ繰出し・巻取り装置
１８  ワイヤ張力付与装置
２４Ａ，２４Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ  ガイドローラ
２７  ワイヤ群
２８  ワーク
３０  切込み送り装置
３６  スラリ供給装置
４０  制御装置（切込み送り制御手段・張力制御手段）
Ｗ  切断用ワイヤ
【図１】
0003887574.tif 000004