(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インゴット切断用のワイヤ列を往復走行させる複数本のワイヤソー用溝ローラに対して、ワイヤの導入および導出をガイドするワイヤソー用ガイドローラであって、
ワイヤソーのフレーム本体に突設された軸部材と、
この軸部材の先端に一体形成されたボールと、
このボールを所定の隙間を有して回動自在に包持するソケットと、
このソケットから突設され、回転軸が上記ボールの中心を常時通るとともに、外周面に環状のワイヤ溝が形成されたローラ本体とを有し、
上記インゴットの切断時、ワイヤソー用ガイドローラのワイヤ溝の方向が、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上から位置ずれした場合には、ワイヤの張力により、ローラ本体が、回転軸の方向を位置ずれ補正方向へ向けて、その補正に必要な分だけ動くように、上記ローラ本体が上記ボールを支点として揺動自在に支持されたワイヤソー用ガイドローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はワイヤソー用ガイドローラ、詳しくは平面視して、ワイヤソー用ガイドローラのワイヤ溝の長さ方向がワイヤ走行路上から位置ずれしても、自動的にその位置ずれを補正するワイヤソー用ガイドローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤソーは、繰出し装置のワイヤ繰出し用のリールから導出されたインゴット切断用のワイヤを、複数本のワイヤソー用溝ローラ（以下、単に溝ローラ）にコイル状に巻き架け、その後、多数個のワイヤソー用ガイドローラを介して、巻取り装置のワイヤ巻取り用のリールに巻き取る装置構成となっている。
この繰出し装置から溝ローラまでのワイヤ走行路および溝ローラから巻取り装置までのワイヤ走行路には、それぞれ多数個のワイヤソー用ガイドローラ（以下、単にガイドローラ）が配設されている。各ガイドローラは、外周面に環状のワイヤ溝が形成されたローラ本体と、このローラ本体の回転中心となる軸部材とを備えている。これらのガイドローラは、ワイヤ走行時のワイヤのねじれを抑制し、ワイヤによるインゴットの切断精度を安定化するため、それぞれのワイヤ溝の平面視した長さ方向（以下、ワイヤ溝の方向）が合致している。
【０００３】
ワイヤソーによる単結晶シリコンインゴットの切断時には、ラッピングオイルに遊離砥粒（以下、砥粒という場合がある）を含むスラリー状の砥液を供給しながら、往復走行中のワイヤ列に対してインゴットを相対的に押し付ける。これにより、砥粒の研削作用でインゴットが多数枚のウェーハに切断される。その際、繰出し側の各ガイドローラに掛け渡されたワイヤと、巻取り側の各ガイドローラに掛け渡されたワイヤとは、それぞれ対応するローラ本体のワイヤ溝に沿って同一平面上を走行する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のガイドローラにあっては、前述したように繰出し側の各ガイドローラのワイヤ溝と、巻取り側の各ガイドローラのワイヤ溝とが、それぞれの溝の長さ方向を合致させ、対応した前記同一平面上に配置されていた。
そのため、何らかの原因によって、特定のガイドローラのワイヤ溝が、対応する同一平面上に合致しない場合には、ワイヤがその特定のガイドローラを通過する際、この通過部分の張力が高まる。その結果、位置ずれしたガイドローラのワイヤ溝では、その位置ずれ方向とは反対側の溝形成部分に対してのワイヤの押し付け力が増大し、スラリー中の遊離砥粒が付着したワイヤによるワイヤ溝形成部の奥部の研削力が高まる。これにより、この特定のワイヤソー用ガイドローラの寿命が、他のワイヤソー用ガイドローラの寿命よりも短くなるおそれがあった。しかも、ワイヤ溝からワイヤが脱線したり、ワイヤの断線が発生するおそれもあった。
【０００５】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、ワイヤソー用ガイドローラのローラ本体と回転体との間に、ローラ本体の回転軸の方向を可変とするエコライズ機構を設ければ、仮に特定のワイヤソー用ガイドローラのワイヤ溝が前記同一平面上から外れても、このエコライズ機構により、ローラ本体のワイヤ溝の方向を自動的に同一平面上に戻すことができることを見出し、この発明を完成させた。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上からのローラ本体の位置ずれを自動的にしかも簡単かつ低コストで補正することができ、その結果、この位置ずれを原因として、ワイヤソー用ガイドローラの寿命が短くなったり、ワイヤがワイヤ溝から脱線または断線するおそれを解消することができるワイヤソー用ガイドローラを提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、インゴット切断用のワイヤ列を往復走行させる複数本のワイヤソー用溝ローラに対して、ワイヤの導入および導出をガイドするワイヤソー用ガイドローラであって、ワイヤソーのフレーム本体に突設された軸部材と、この軸部材の先端に一体形成されたボールと、このボールを所定の隙間を有して回動自在に包持するソケットと、このソケットから突設され、回転軸が上記ボールの中心を常時通るとともに、外周面に環状のワイヤ溝が形成されたローラ本体とを有し、上記インゴットの切断時、ワイヤソー用ガイドローラのワイヤ溝の方向が、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上から位置ずれした場合には、ワイヤの張力により、ローラ本体が、回転軸の方向を位置ずれ補正方向へ向けて、その補正に必要な分だけ動くように、上記ローラ本体が上記ボールを支点として揺動自在に支持されたワイヤソー用ガイドローラである。
【０００８】
この発明が適用されるワイヤソーの種類は限定されない。例えば、インゴットを動かしてワイヤ列に押圧、接触させて切断するものでもよいし、反対にワイヤ列を動かしてインゴットに押圧、接触させて切断するものでもよい。また、ワイヤ列の上部にインゴット下面が当接するものでもよく、さらに、ワイヤ列の下部にインゴット上面が押し当てられるものでもよい。
ワイヤソーにより切断されるインゴットとしては、例えばシリコン単結晶、化合物半導体単結晶、磁性材料、石英、セラミックスなどが挙げられる。
【０００９】
ワイヤソーに組み配置されるワイヤソー用溝ローラの本数は限定されない。例えば、繰出し側のワイヤ走行路および巻取り側のワイヤ走行路にそれぞれ５本ずつなどでもよい。
ワイヤソー用溝ローラの構造は限定されない。通常は、軸部材に軸支されるローラ本体が、円筒形状の台金の外周面に所定厚さのライニング材（ウレタンゴム）を被覆し、ライニング材の外周面にワイヤ溝を刻設した構成を有している。
ローラ本体の回転軸の方向を、軸部材との連結状態を保持したまま可変とする構造としては、ボールとソケットとを有する玉継ぎ手構造などが挙げられる。
【００１０】
玉継手構造の種類は限定されない。例えば、ボールを保持するボール保持部（ソケット）が板材により形成されたものでもよいし、ボールとボール保持部との間に弾性部材を介在したものでもよい。
【００１１】
【作用】
この発明によれば、インゴット切断時、ワイヤソー用ガイドローラのワイヤ溝の方向が、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上から位置ずれした場合には、ボールを包持するソケットを介して、ローラ本体が、回転軸の方向を位置ずれ補正方向へ向けて、その補正に必要な分だけ動く。これにより、ローラ本体のワイヤ溝がワイヤ走行路上に戻る。その結果、ローラ本体の位置ずれを自動的に補正することができる。よって、この位置ずれを原因として、ワイヤソー用ガイドローラの寿命が短くなったり、ワイヤがワイヤ溝から脱線または断線するおそれを解消することができる。
【００１２】
しかも、ボールとこれを包持するソケットとからなる玉継手構造が組み込まれているので、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上からのローラ本体の位置ずれを簡単かつ低コストで補正することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの横断面図である。図２は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラが組み込まれたワイヤソーの全体斜視図である。図３（ａ）は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの位置ずれ補正前の横断面図である。図３（ｂ）は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの位置ずれ補正後の横断面図である。
図２において、１０はこの発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラ（以下、ガイドローラ）であり、このガイドローラ１０は、ＣＺ法により引き上げられた単結晶シリコン製のインゴットＩを多数枚のウェーハにワイヤ切断するワイヤソー１１に組み込まれている。
【００１４】
ワイヤソー１１は、正面視して逆三角形状に配置された３本の溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを有している。これらの溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ間には、１本のワイヤＷが互いに平行かつ一定ピッチで巻きかけられている。これによって、溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ間にワイヤ列Ｗａが現出される。ワイヤ列Ｗａは、３本の溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ間で往復走行される。上側に配置された２本の溝ローラ１２Ａ，１２Ｂの中間が、インゴットＩを切断するワイヤ列Ｗａのインゴット切断位置ａとなっている。そして、このインゴット切断位置ａの両側の上方には、砥液をワイヤ列Ｗａ上に連続供給する砥液供給ノズルＮが、一対配設されている。
これらの３本の溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの各外周面は、ウレタンゴムからなる所定厚さのライニング材で被覆されている。各ライニング材の外周面には、それぞれ多数条のワイヤ溝が刻設されている。
【００１５】
ワイヤＷは、繰出し装置１３のリール２０から繰り出され、繰出し側の多数のガイドローラ１０（ダンサローラ１０Ａを含む）を介して、これらの溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに架けわたされた後、巻取り側の多数個のガイドローラ１０（ダンサローラ１０Ｂを含む）を介して、巻取り装置１５のリール２１に巻き取られる。繰出し側の多数のガイドローラ１０のワイヤ溝と、導出側の多数のガイドローラ１０のワイヤ溝とは、平面視して対応する同一平面（垂直面）Ｐ，Ｐ上にそれぞれ配置されている。これらの繰出し装置１３および巻取り装置１５の各回転軸は、駆動モータ１６，１７の出力軸にそれぞれ連結されている。各駆動モータ１６，１７を周期的に駆動すると、各リール２０，２１がその軸線を中心として順方向または逆方向に回転して、ワイヤＷが往復走行する。
なお、図２において、１８はインゴットＩの昇降台、１８ａはインゴットＩを昇降台１８に固定するカーボンベッドである。また、１９は昇降台１８を昇降させ昇降モータ、４２は溝ローラ１２Ｃを回転する回転モータである。さらに、４３はインゴットＩの端材を回収する端材ボックスである。
【００１６】
次に、図１および図３を参照して、このガイドローラ１０を詳細に説明する。
図１および図３に示すガイドローラ１０は、ワイヤソー１１の本体フレーム３５に固定された軸部材３２と、この軸部材３２に軸支されるローラ本体３３と、軸部材３２とローラ本体３３との間に設けられ、ローラ本体３３の回転軸の方向を可変とするエコライズ機構３４とを備えている。
軸部材３２は、その元部がワイヤソー１１の本体フレーム３５に螺合されている。軸部材３２の先端には、ボール３６が一体形成されている。
【００１７】
ローラ本体３３は小型の円板形状を有している。ローラ本体３３の外周面には、ポリウレタン製の厚肉なリング部材３７が固着されている。このリング部材３７の外周面には、１本のワイヤＷが巻き掛けられる１条のワイヤ溝３７ａが形成されている。また、ローラ本体３３の裏面の中央部には、前記ボール３６を外方から回動自在に包むローラ保持用のソケット３８が突設されている。なお、このソケット３８にボール３６が保持された状態でのローラ本体３３の揺動角度θは、４５度である。ボール３６とソケット３８との間には、若干の隙間が形成されている。この隙間の長さは、ローラ本体３３がボール３６を中心にして揺動可能で、かつローラ本体３３がソケット３８の軸線方向へも若干移動可能な長さである。前記エコライズ機構３４は、ボール３６と、ソケット３８とにより構成されている。
【００１８】
次に、このワイヤソー１１によるインゴットＩの切断方法を説明する。
図２に示すように、ワイヤソー１１では、砥液を砥液ノズルＮよりワイヤ列Ｗａに供給するとともに、駆動モータ１６により繰出し装置１３のリール２０を回転させて、ワイヤＷを導入側の多数個のガイドローラ１０を経て溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに供給する。一方、駆動モータ１７により巻取り装置１５のリール２１を回転させて、溝ローラ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ、導出側の多数個のガイドローラ１０を経てワイヤＷを巻き取る。そして、適宜、各リール２０，２１の回転方向を変えることで、ワイヤＷを往復走行させる。これに伴い、他の２本の溝ローラ１２Ａ，１２Ｂが回転するとともに、それぞれのガイドローラ１０も回転する。この際、回転モータ４２によって溝ローラ１２Ｃを回転させ、ワイヤ列Ｗａの往復走行を補助する。
【００１９】
このワイヤ列Ｗａの往復走行時に、上方からインゴットＩをワイヤ列Ｗａへ押し付けていく。これにより、インゴットＩが何枚ものウェーハに切断される。すなわち、ワイヤ列Ｗａの往復走行時に、砥液中の遊離砥粒がワイヤ列Ｗａの各ワイヤＷにより各切断溝の底部に擦りつけられることで、その底部が徐々に削り取られ、最終的に多数枚の薄いウェーハに切断される。このとき、切断後に残ったインゴットＩの端材は、端材ボックス４３に回収される。
【００２０】
このインゴット切断時、ワイヤＷの往復走行に伴い、各ガイドローラ１０が回転する。その際、ダンサローラ１０Ａ，１０Ｂは、走行するワイヤＷに一定の張力を与える。このとき、何らかの原因で、特定のガイドローラ１０の平面視したワイヤ溝３７ａの方向ａに、前記同一平面Ｐ上から位置ずれが発生したとする（図３（ａ））。このような場合には、エコライズ機構３４によって、ローラ本体３３が、自己の回転軸の方向を位置ずれ補正方向へ向けて、この補正に必要な分だけ動く。これにより、その位置ずれが自動的に補正され、ローラ本体３３のワイヤ溝３７ａが同一平面Ｐ上に戻る（図３（ｂ））。その結果、この位置ずれによって、ガイドローラ１０の寿命が短くなるおそれが解消される。しかも、この位置ずれを原因として発生するおそれがある、ワイヤＷのワイヤ溝３７ａからの脱線またはワイヤＷの断線を解消することができる。
また、この一実施例では、エコライズ機構３４として玉継手構造を採用したので、ローラ本体３３と軸部材３２との間に、このエコライズ機構３４を簡単かつ低コストに組み込むことができる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、ローラ本体と軸部材との間に、ローラ本体の回転軸の方向を可変とするエコライズ機構を設けたので、そのローラ本体の位置ずれを自動的に補正することができる。その結果、この位置ずれを原因としてワイヤソー用ガイドローラの寿命が短くなったり、ワイヤがワイヤ溝から脱線または断線するおそれを解消することができる。
【００２２】
しかも、ボールとこれを包持するソケットとからなる玉継手構造が組み込まれているので、あらかじめ設定されたワイヤ走行路上からのローラ本体の位置ずれを簡単かつ低コストで補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの横断面図である。
【図２】  この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラが組み込まれたワイヤソーの全体斜視図である。
【図３】  （ａ）は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの位置ずれ補正前の横断面図である。
（ｂ）は、この発明の一実施例に係るワイヤソー用ガイドローラの位置ずれ補正後の横断面図である。
【符号の説明】
１０  ワイヤソー用ガイドローラ、
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  ワイヤソー用溝ローラ、
３２  軸部材、
３３  ボール（玉継手構造）、
３４  エコライズ機構、
３７  ローラ本体、
３７ａ  ワイヤ溝、
３８  ソケット（玉継手構造）、
Ｉ  インゴット、
Ｗ  ワイヤ、
Ｗａ  ワイヤ列。
【図１】
0004129716.tif 000002
【図２】
0004129716.tif 000003
【図３】
0004129716.tif 000004