(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な少なくとも２つのローラ（１１、１２）と、
前記ローラ（１１、１２）に対して巻き付けられ、前記２つのローラ（１１、１２）の間にワイヤー（２）が張設されることで構成されたワイヤー列（２０）と、
砥粒が含まれたスラリ（４０）の供給口となる供給ノズル（４１ａ）から前記ワイヤー列（２０）に対して前記スラリ（４０）を供給すると共に、前記ワイヤー列（２０）に供給された前記スラリ（４０）を収集し、前記ワイヤー列（２０）に再び供給するという再利用を行うリターン方式で前記スラリ（４０）の供給を行うスラリ供給装置（４１）と、を備え、
前記２つのローラ（１１、１２）の間に配置された前記ワイヤー（２）を炭化珪素のインゴット（４）に押し当てた状態で前記ローラ（１１、１２）の回転に基づいて前記ワイヤー（２）を走行させると共に、前記スラリ供給装置（４１）にて前記ワイヤー（２）に対して前記スラリ（４０）を供給することにより、前記ワイヤー（２）にて前記インゴット（４）を基板状に切断する炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置において、
前記供給ノズル（４１ａ）による前記スラリ（４０）の供給場所よりも前記インゴット（４）から離れる側において、前記ワイヤー列（２０）の上方と接することで前記ワイヤー列（２０）に付着した前記スラリ（４０）を回収するワイパー部（５１）と、前記ワイパー部（５１）にて回収された前記スラリ（４０）を前記ワイパー部（５１）よりも前記インゴット（４）側に導く経路形成隔壁（５２）とを有し、前記ワイパー部（５１）よりも前記インゴット（４）側に導びかれた前記スラリ（４０）を前記ワイヤー列（２０）に再供給するスラリ回収再供給機構（５０）が備えられており、
前記経路形成隔壁（５２）は、前記スラリ（４０）を前記ワイヤー列（２０）に対して斜めに向けて再供給する傾斜部（５２ｄ）を備えていることを特徴とする炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【請求項２】
前記スラリ供給装置（４１）における前記スラリ（４０）の供給を行う供給ノズル（４１ａ）が前記インゴット（４）の両側に配置され、
前記スラリ回収再供給機構（５０）が前記インゴット（４）の両側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【請求項３】
前記傾斜部（５２ｄ）の延長線と前記ワイヤー列（２０）との成す角度が５〜１５度とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【請求項４】
前記経路形成隔壁（５２）は、前記ワイヤー（２）の長手方向に対して垂直となる面および平行となる面を有する凹部を備え、前記垂直となる面と前記平行となる面の境界部がＲ形状となっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【請求項５】
前記経路形成隔壁（５２）には、前記スラリ（４０）の流動速度を減速する減速壁（５３）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【請求項６】
前記減速壁（５３）は、前記スラリ（４０）の下降方向に対して非平行な壁として前記経路形成隔壁（５２）から突き出すように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張設したワイヤーを移動させつつ炭化珪素（以下、ＳｉＣという）のインゴットを切断してＳｉＣ基板の製造を行うＳｉＣインゴット切断用ワイヤーソー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ単結晶のインゴットを切断してＳｉＣ基板を製造する場合、例えば特許文献１に示されるようにワイヤーソー装置が用いられている。具体的には、ワイヤーソー装置は、複数のローラに対してワイヤーを複数回巻き付けることでワイヤーが複数列に張設されたワイヤー列を構成しており、ローラの回転によってワイヤー列を高速往復走行させると共に、ダイヤ砥粒を混ぜたスラリをワイヤーに掛けながらＳｉＣ単結晶のインゴットに押し付け切断することにより複数枚のＳｉＣ基板を製造している。
【特許文献１】特許第２６５６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したように、ダイヤ砥粒を混ぜたスラリを供給しながらインゴットを切断することにより、加工精度、加工効率の向上を図ることができる。このとき、スラリに含まれるダイヤ砥粒を如何に多くワイヤー列に付着させて切断箇所に送り込むかが重要であり、付着したダイヤ砥粒が多いほどワイヤーの切れ味が良くなるため、できるだけ多くのスラリを供給することにより加工精度、加工効率を向上させることが可能となる。
【０００４】
一般的に、ワイヤーソー装置では、ワイヤーにて切断されるＳｉＣ単結晶のインゴットの両側にスラリの供給ノズルを配置し、ワイヤー列に対してインゴットの両側でスラリの供給を行っている。このスラリの供給において、スラリ供給装置から常に新しいスラリが供給されるような形態にすることもできるが、必要となるスラリの量が多大となるため、スラリ供給装置から供給されたスラリをスラリタンクに収集し、再利用するというリターン方式が採用されている。
【０００５】
しかしながら、ワイヤー列が一方向に走行されるとき、インゴットの両側で供給されたスラリのうちの一方はインゴットの切断に寄与することになるが、他方はワイヤー列がインゴットから離れる方向に走行されることになるため、インゴットの切断に寄与することができない。このため、供給されるスラリのうちの半分しか加工に寄与しないことになり、スラリの供給量に対してワイヤーに付着させられるダイヤ砥粒の量の割合が少なく、効率が悪いという問題がある。このため、スラリの供給量に対してワイヤーに付着させられるダイヤ砥粒の量の割合を高くすることが望まれる。
【０００６】
これを実現する手法として、高速で往復走行させられているワイヤー列の移動に合せて、インゴットの両側に配置されるスラリの供給ノズルからのスラリの供給タイミングをソレノイドなどにより切り替えるという手法が考えられる。しかし、高速で走行しているワイヤー列の往復動に連動してタイミング良くスラリを供給することが困難であり、そのための機構を備えなければならず、ワイヤーソー装置を複雑にすると共にコスト高にする。また、この方法においてリターン方式にてスラリの再利用を行おうとすれば、ノズルや配管長も増大しなければならず、加工スペースを狭くしてしまうという問題も生じる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、スラリの供給量に対してワイヤーに付着させられる砥粒の量の割合をできるだけ多くできるワイヤーソー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明では、供給ノズル（４１ａ）によるスラリ（４０）の供給場所よりもインゴット（４）から離れる側において、ワイヤー列（２０）の上方と接することでワイヤー列（２０）に付着したスラリ（４０）を回収するワイパー部（５１）と、ワイパー部（５１）にて回収されたスラリ（４０）をワイパー部（５１）よりもインゴット（４）側に導く経路形成隔壁（５２）とを有し、ワイパー部（５１）よりもインゴット（４）側に導びかれたスラリ（４０）をワイヤー列（２０）に再供給するスラリ回収再供給機構（５０）が備えられていることを特徴としている。
【０００９】
このように、従来スラリタンクに回収されるだけであったスラリ（４０）をスラリタンクに回収される前に再供給できるようにしている。このため、供給ノズル（４１ａ）から供給されるスラリ（４０）の量が一定量であったとしても、ワイヤー列（２０）に対して供給できるスラリ（４０）の量を多くすることが可能となる。これにより、ワイヤー列（２０）に付着させられる砥粒を多くでき、よりワイヤー（２）の切れ味を高められる。
また、本発明は、経路形成隔壁（５２）に、スラリ（４０）をワイヤー列（２０）に対して斜めに向けて再供給する傾斜部（５２ｄ）を備えると好ましい。このような傾斜部（５２ｄ）を備えることにより、スラリ（４０）をワイヤー列（２０）に対してできる限り水平に向けて供給するようにしている。このため、スラリ（４０）がワイヤー列（２０）に接する時間もしくは面積を多くすることができ、よりワイヤー列（２０）に砥粒を付着させることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、スラリ供給装置（４１）におけるスラリ（４０）の供給を行う供給ノズル（４１ａ）をインゴット（４）の両側に配置し、スラリ回収再供給機構（５０）がインゴット（４）の両側に配置されるようにすると良い。
【００１２】
例えば、傾斜部（５２ｄ）の延長線とワイヤー列（２０）との成す角度が５〜１５度とされるようにすると良い。
【００１３】
また、経路形成隔壁（５２）にワイヤー（２）の長手方向に対して垂直となる面および平行となる面を有する凹部を備え、垂直となる面と平行となる面の境界部をＲ形状にすると良い。このように、Ｒ形状とすることでスラリ（４０）の流動が容易に行われるようにすることができる。
【００１４】
さらに、経路形成隔壁（５２）にスラリ（４０）の流動速度を減速する減速壁（５３）を備えると好ましい。このような減速壁（５３）を備えることで、よりスラリ（４０）の流動速度を減速でき、スラリ（４０）をワイヤー列（２０）に供給したときに、ワイヤ列（２０）と接する時間を長くすることができ、よりワイヤー列（２０）に砥粒を付着させることが可能となる。
【００１５】
例えば、減速壁（５３）は、スラリ（４０）の下降方向に対して非平行な壁として経路形成隔壁（５２）から突き出すように構成される。
【００１６】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかるワイヤーソー装置１の模式的な斜視図である。また、図２は、図１に示すワイヤーソー装置１の模式的な正面図である。ワイヤーソー装置１は、図１および図２の紙面上下方向が天地方向と対応するように配置されている。以下、図１、図２を参照して本実施形態のワイヤーソー装置１について説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、三角形状に配置した３つの溝付ローラ（以下、単にローラという）１１〜１３に、一本の磁性金属材料にて構成されたピアノ線等のワイヤー２を螺旋状に巻き付けてあり、３つのローラ１１〜１３のうちの２つのローラ１１、１２の間に、複数列に並べられたワイヤー列２０を形成している。このワイヤー列２０にて基板形成用のＳｉＣ単結晶のインゴット４の切断が行われ、インゴット４の切断中に、紙面右側をワイヤー２の供給側、紙面左側をワイヤー２の回収側として、ワイヤー２の磨耗量を考慮して新線が常に供給されるようになっている。
【００２０】
また、３つのローラ１１〜１３のうちの残りの１つのローラ１３はモータ３によって回転させられるようになっており、このローラ１２が回転させられることにより、ワイヤー２が往復走行させられる。すなわち、３つのローラ１１〜１３のうちのワイヤー列２０の両側に位置する２つのローラ１１、１２は、これら各ローラ１１、１２の支持軸３１、３２の中心軸を回転軸として回転自在とされており、ローラ１３がモータ３によって回転させられると、ローラ１１、１２もワイヤー２の走行に応じて回転させられるようになっている。
【００２１】
また、ワイヤー列２０の下方には、インゴット４を配置するための台座５が備えられ、この台座５に対して接着部材（図示せず）を介してインゴット４が固定され、台座５の上でインゴット４の切断が行われる。
【００２２】
そして、ダイヤ砥粒を混ぜたスラリ４０の供給を行うためのスラリ供給装置４１が備えられており、スラリ供給装置４１の供給ノズル４１ａがインゴット４の両側に配置され、ワイヤー列２０の下方からスラリ４０の供給が行える構成とされている。このスラリ供給装置４１は、ワイヤー列２０に対してスラリ４０の供給を行ったのち、ワイヤー列２０もしくはインゴット４から垂れてくるスラリ４０を収集するスラリタンク（図示せず）を有しており、収集したスラリ４０を再利用してワイヤー列２０に対して再び供給するリターン式のものとされている。
【００２３】
さらに、本実施形態では、図２に示すように、スラリ供給装置４１の供給ノズル４１ａよりもインゴット４から離れる側においてスラリ回収再供給機構５０が備えられている。スラリ回収再供給機構５０は、ワイヤー列２０に付着したダイヤ砥粒を含むスラリ４０を回収し、再びワイヤー列２０に向けて供給するものである。このスラリ回収再供給機構５０は、ワイヤー列２０の上方に配置されている。
【００２４】
図３は、スラリ回収再供給機構５０の拡大断面図、図４は、スラリ回収再供給機構５０をワイヤー２の長手方向（ワイヤー２の走行方向）から見たときの正面図である。図３、図４に示されるように、スラリ回収再供給機構５０は、ワイパー部５１と、経路形成隔壁５２と、減速壁５３とを備えて構成されている。これら各構成要素は、図４に示されるようにワイヤー列２０と対応した長さとされ、図３の紙面垂直方向（ワイヤー２の長手方向に対する垂直方向）に延設されている。
【００２５】
ワイパー部５１は、ワイヤー列２０と接触するように配置され、ワイヤー列２０が走行されたときに、ワイヤー列２０に付着しているダイヤ砥粒を含むスラリ４０を拭き取るようにして回収する。このワイパー部５１は、ステンレス製の平板状部材にて構成されており、ワイヤー列２０に対して９０度に立てられて配置されている。そして、このワイパー部５１がネジ５４を介して経路形成隔壁５２に固定されている。ワイパー部５１のネジ挿入部は長穴となっており、ワイヤとの位置関係を適正に保つために調整が可能となっている。ワイパー部５１は、ワイヤー列２０と接するため、ワイヤー２の摺動によって磨耗し難い材質であるのが好ましく、上述したようにステンレス製としてあるが、ネジ５４を取り外すことにより容易に取替え可能となっているため、磨耗したとしても問題ない。
【００２６】
なお、ここではワイパー部５１をワイヤー列２０に対して９０度に立てるようにしているが、ワイヤー列２０のうちワイパー部５１よりもインゴット４側の部分とワイパー部５１の表面とがなす角度が９０度以下となるようにワイパー部５１を傾斜させても構わない。
【００２７】
経路形成隔壁５２は、ワイパー部５１で回収されたダイヤ砥粒を含むスラリ４０を再びワイヤー列２０に対して供給するための経路を形成するための部材である。この経路形成隔壁５２は、例えばステンレス製の部材を複数結合することにより図３中に矢印で示した経路を構成する。具体的には、経路形成隔壁５２は、厚い板状部材を２箇所屈曲させたステー部５２ａと、ステー部５２ａに固定されスラリ４０の上昇を止めてワイヤー列２０の走行方向と反対側にスラリ４０を導くスラリ返し部５２ｂと、スラリ４０を下降させるスラリ下降部５２ｃと、下降してきたスラリ４０をワイヤー列２０に対してできる限り水平に向けて供給する傾斜部５２ｄとを備えて構成されている。
【００２８】
ステー部５２ａは、各ローラ１１、１２の支持軸３１、３２やモータ３などが配置される図示しないボデーにスラリ回収再供給機構５０を固定するものとして用いられている。このステー部５２ａに対してネジ５５を通じてスラリ返し部５２ｂが固定されている。
【００２９】
スラリ返し部５２ｂは、ワイヤー２の長手方向に対して垂直とされた面と平行とされた面により構成された凹部を有しており、この凹部内を経路としてスラリ４０が流動できるようになっている。また、凹部のうちワイヤー２の長手方向に対して垂直とされた面と平行とされた面の境界部がＲ形状とされることで、スラリ４０が流動し易い構造とされている。このスラリ返し部５２ｂにネジ５６を介してスラリ下降部５２ｃおよび傾斜部５２ｄが固定されている。
【００３０】
スラリ下降部５２ｃは、スラリ返し部５２ｂおよび後述する傾斜部５２ｄの窓部５２ｅを通じて流動してきたスラリ４０を下降させる隔壁を構成するものであり、ワイヤー２の長手方向に対して垂直とされた面と平行とされた面とを有して構成されている。ワイヤー２の長手方向に対して平行とされた面は、上述したスラリ返し部５２ｂにおけるワイヤー２の長手方向に対して平行とされた面から延長した面とされており、この面を通じた後、スラリ４０はワイヤー２の長手方向に対して垂直とされた面に辿り着き、下降させられるようになっている。
【００３１】
傾斜部５２ｄは、基本的にはスラリ下降部５２ｃを通じて流動してきたスラリ４０をワイヤー列２０に対して再供給するものであるが、スラリ返し部５２ｂに固定するための部分がスラリ返し部５２ｂとスラリ下降部５２ｃとの間まで延設され、これらの間に挟まれるようにしてスラリ返し部５２ｂに固定されている。そして、この延設された部分によってスラリ４０の流動が妨げられないように窓部５２ｅが形成されている。傾斜部５２ｄの傾斜角度はスラリ４０をできる限り緩やかに流動させながらワイヤー列２０に再供給できるように、傾斜部５２ｄの延長線とワイヤー列２０とが成す角度を鋭角、好ましくは５〜１５度程度となるようにしている。このような傾斜部５２ｄを備えることにより、スラリ４０をワイヤー列２０に対してできる限り水平に向けて供給することができ、スラリ４０がワイヤー列２０に接する時間もしくは面積を多くすることができる。したがって、よりワイヤー列２０に砥粒を付着させることが可能となる。
【００３２】
また、減速壁５３は、スラリ下降部５２ｃ内に配置され、スラリ下降部５２ｃの内壁面からスラリ４０の流動方向に対して非平行な方向に突き出し、スラリ４０の流動速度（下降速度）を減速する役割を果たす。この減速の目的は、ワイヤー２が、スラリー回収再供給機構５０側に向かってくることで回収したスラリ４０を、インゴット４方向に向かう方向に切り替わったワイヤ−２に供給させるための時間差を作るためのものである。
【００３３】
加工条件が常に一定で安定した状態で、減速する程度が決まっているのであればこの減速壁５３はスラリ下降部５２ｃと一体成形によって形成されていても良い。また、加工条件を変化させる必要がある場合などには、減速壁５３を任意の個数に調整可能なように差し込み式にする、もしくは、減速壁５３をステンレス板を曲げたものを、いくつか重ねた構成にする方式など、自由度のある構成にしても良い。この減速壁５３により、スラリ４０の流動速度を減速できるため、スラリ４０がワイヤー列２０に接する時間を多くすることができる。したがって、よりワイヤー列２０に砥粒を付着させることが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態では、スラリ供給装置４１の供給ノズル４１ａよりもインゴット４から離れる側においてスラリ回収再供給機構５０を配置するようにしているが、スラリ回収再供給機構５０のうちの少なくともワイパー部５１が供給ノズル４１ａよりもインゴット４から離れる側にされていれば良く、傾斜部５２ｄから再供給されるスラリ４０が供給ノズル４１ａよりもインゴット４側においてワイヤー列２０に再供給されても構わない。
【００３５】
このようなＳｉＣ単結晶インゴット切断用のワイヤーソー装置１を用い、ワイヤー２を走行した状態で、ワイヤー列２０に対してスラリ４０を供給しながら、台座５を矢印Ｋの方向に移動させ、ワイヤー列２０とインゴット４とを押し当てて切断溝を深く形成していく。そして、インゴット４の直径分切断することによりインゴット４から、例えば厚さ１．０ｍｍ程度以下のＳｉＣ単結晶基板を製造することができる。
【００３６】
このとき、ワイヤーソー装置１にスラリ回収再供給機構５０を備えているため、ワイヤー列２０が高速で往復走行されたときに、ワイヤー列２０のうちインゴット４から離れる側に位置する部分がワイパー部５１と接触し、ワイヤー列２０に付着したスラリ４０が拭き取られる。このスラリ４０がワイヤー列２０の走行の勢い若しくは拭き取られたときの勢いにより上方に導かれ、スラリ返し部５２ｂの凹部および傾斜部５２ｄの窓部５２ｅを通じてスラリ下降部５２ｃに行き着く。そしてスラリ下降部５２ｃを通じてスラリ４０が下降していき、減速壁５３にて流動速度が低下させられた後に、傾斜部５２ｄにてワイヤー列２０に対して斜めされた状態でスラリ４０が再供給される。
【００３７】
以上説明したＳｉＣ単結晶インゴット切断用のワイヤーソー装置１によれば、従来スラリタンクに回収されるだけであったスラリ４０をスラリタンクに回収される前に再供給できるようにしている。このため、供給ノズル４１ａから供給されるスラリ４０の量が一定量であったとしても、ワイヤー列２０に対して供給できるスラリ４０の量を多くすることが可能となる。これにより、ワイヤー列２０に付着させられるダイヤ砥粒を多くでき、よりワイヤー２の切れ味を高められる。
【００３８】
したがって、スラリ４０の供給量に対してワイヤー２に付着させられるダイヤ砥粒の量の割合を多くでき、効率を向上させることが可能となる。そして、ワイヤー列２０の走行方向に合せてスラリ４０の供給を制御するような複雑な装置が必要とされないため、比較的簡素な構成によって上記効果を得ることが可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態においてスラリ供給は、インゴットの左右に配置したスラリ供給装置から行うことが好ましいが、インゴットの上方から供給しても良い。
今回の被加工材は、非常に硬く加工性が著しく悪いＳｉＣを、効率良く切断する方法であるが、加工性の良いＳｉ（シリコン）、水晶などに用いることで、更なる効率加工が可能となる。
【００４０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、３つのローラ１１〜１３を用いる場合について説明したが、ローラの数は単なる例示であり、これよりも多くのローラを用いても構わない。
【００４１】
また、上記実施形態では、台座５に搭載したインゴット４をワイヤー列２０側に移動させることでワイヤー列２０にてインゴット４が押し付けられるようにしたが、ワイヤー列２０に対してインゴット４が相対的に移動させられれば良く、ワイヤー列２０側を移動させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるワイヤーソー装置１の模式的な斜視図である。
【図２】図１に示すワイヤーソー装置１の模式的な正面図である。
【図３】スラリ回収再供給機構５０の拡大断面図である。
【図４】スラリ回収再供給機構５０をワイヤー２の長手方向（ワイヤー２の走行方向）から見たときの正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ワイヤーソー装置、２…ワイヤー、３…モータ、４…インゴット、５…台座、１１〜１３…ローラ、２０…ワイヤー列、３１…支持軸、４０…スラリ、４１…スラリ供給装置、４１ａ…供給ノズル、５０…スラリ回収再供給機構、５１…ワイパー部、５２…経路形成隔壁、５２ａ…ステー部、５２ｂ…部、５２ｃ…スラリ下降部、５２ｄ…傾斜部、５２ｅ…窓部、５３…減速壁、５４〜５６…ネジ
【図１】
0004930292.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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