ワイヤソー装置およびワーク切断方法、ウエハの製造方法
【課題】ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量をワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持して、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側とワイヤ回収側でワーク切断能力を均一にできて切断厚さのバラツキを低減する。
【解決手段】所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワークである半導体インゴット７を切断するワイヤソー装置１において、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段１６を有している。
【解決手段】所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワークである半導体インゴット７を切断するワイヤソー装置１において、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段１６を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周に通した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のワイヤソー装置は、メインローラに掛け渡されたワイヤの張力を制御しながらワークを切断してウエハ素材を作製している。これが特許文献１、２に開示されている。
【０００３】
図１７は、特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【０００４】
図１７に示すように、従来のワイヤソー装置２００は、主に、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ２０１と、この固定砥粒ワイヤ２０１を巻掛けした二つの溝付きローラ２０２と、固定砥粒ワイヤ２０１に張力を付与するためのワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂと、切断するワークＷを保持して切り込み送りするワーク送り機構２０４と、切断されるワークＷを冷却するための冷却水供給機構２０５とを有している。
【０００５】
固定砥粒ワイヤ２０１は、供給側のワイヤリール２０６Ａから繰り出され、ワイヤ張力付与機構２０３Ａを経て、溝付きローラ２０２に入っている。固定砥粒ワイヤ２０１がこの溝付きローラ２０２に３００〜４００回程度巻掛けられることによってワイヤ列が形成される。固定砥粒ワイヤ２０１はもう一方のワイヤ張力付与機構２０３Ｂを経て回収側のワイヤリール２０６Ｂに巻き取られている。
【０００６】
このように、これらのワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂにより、溝付きローラ２０２に巻掛けられた固定砥粒ワイヤ２０１に張力を付与し、駆動モータ２０７によって軸方向へ予め設定した反転サイクル時間、走行速度で往復走行させ、ワークＷを往復走行する固定砥粒ワイヤ２０１に押し当てて切り込み送りし、ワークＷをウエーハ状に切断している。
【０００７】
上記従来のワイヤソー装置２００では、新線供給側と旧線回収側でワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂにより固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理しているが、各溝付きローラ２０２内側で固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理していない。各溝付きローラ２０２内側で固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理しているものが特許文献２に開示されている。
【０００８】
図１８は、特許文献２に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。図１９は、図１８のワイヤソー装置における３個の溝付ローラの斜視図である。
【０００９】
図１８および図１９において、従来のワイヤソー装置１００は３個の溝付ローラ１０１〜１０３が所定間隔を置いて軸方向に平行で回転自在に設けられている。各溝付ローラ１０１〜１０３にワイヤ１０４が巻き付けられてその巻付き形状が側面視で三角形になっている。各溝付ローラ１０１〜１０３はそれぞれ、その周面に回転軸と直交する平面内に所定ピッチ間隔で複数の円周溝１０５が螺旋状に形成されている。
【００１０】
各溝付ローラ１０１〜１０３の所定ピッチの円周溝１０５にワイヤ１０４が係合するように、溝付ローラ１０１〜１０３間にワイヤ１０４を巻き付ける。このとき、溝付ローラ１０１〜１０３の円周溝１０５に巻き付けられるワイヤ１０４は、螺旋状に多重に巻き付けられる。溝付ローラ１０１〜１０３間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ１０４の一方を供給リール１０６に巻き付け、他方を回収リール１０７に巻き付けてワイヤ１０４を巻き取るようにしている。これらの供給リール１０６および回収リール１０７を駆動することにより、溝付ローラ１０１〜１０３に巻き付けられたワイヤ１０４を走行させることができるようになっている。
【００１１】
各溝付ローラ１０１〜１０３に巻き付けられるワイヤ１０４に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ１０１〜１０３の外では、ダンサローラー１０８、１０９により張力を検知し、供給リール１０６および回収リール１０７の回転数を制御して、溝付ローラ１０１〜１０３の外でのワイヤ１０４の張力が一定となるようにしている。なお、キャプスタン１１０，１１１はワイヤ１０４を複数回巻き付けてワイヤ１０４に制動を与えている。
【００１２】
各溝付ローラ１０１〜１０３内でもワイヤ１０４の張力が一定となるように溝付ローラ間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ１０４に当接して、ワイヤ１０４の張力を一定に保持する張力保持手段１１２を設けている。この張力保持手段１１２の設置場所は、図１８に示すように、三角形の頂点位置に配設した溝付ローラ１０１と溝付ローラ１０３との間の斜辺のワイヤ１０４の近傍、および溝付ローラ１０１と溝付ローラ１０２との間の斜辺のワイヤ１０４の近傍の２箇所で、共に三角形の外側辺部である。
【００１３】
張力保持手段１１２は、ワイヤ１０４に当接する張力付与部材１１３と、それを支えるシャフト１１４と、張力付与部材１１３を一定の圧力でワイヤ１０４に付勢するスプリング１１５と、スプリング１１５およびシャフト１１４を支える支持部材１１６とから構成されている
溝付ローラ１０２と溝付ローラ１０３との間の底辺のワイヤ１０４はワークの切断部となり、この切断部となるワイヤ１０４に冷却用のクーラントをかけながら、例えばワークとしての半導体インゴットなどの被切断物１１７を押し付ける。この押付けは、駆動装置１１８によりスライド部１１９を介してステージ１２０を昇降させ、ステージ１２０上に固定した被切断物１１７を昇降させる昇降装置１２１によって行われる。多数本が平行に並んだ各ワイヤ１０４に被切断物１１７を押し付けることによりラッピング作用で切削を行い、同時に被切断物１１７を多数の薄いウエハ状に切断することができる。これによって、多数のウエハ素材を製造することができる。
【００１４】
スプリング１１５によって一定の圧力で付勢された張力付与部材１１３を、切断に寄与しない三角形の頂角に隣接する２辺のワイヤ１０４に当接させて、ワイヤ１０４の張力が常に一定となるように保持している。
【００１５】
この結果、張力保持手段１１２により、ワイヤ１０４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ１０４が断線したり、または、ワイヤ１０４の溝付ローラ１０１〜１０３への巻付力が弱くなってワーク切断精度が低下したり、ワイヤ１０４が円周溝１０５から外れて切断不良を起こしたりすることもなくなる。
【００１６】
このように、切断部のワイヤ１０４の張力を一定に保持すると、特に、半導体材料、磁性体材料、セラミックス材料のような脆性材料をウエハ状に高精度に多数同時に切断することができる。
【００１７】
張力付与部材１１３は、各ワイヤ１０４単位で個別に当接する複数個の当接ローラを用いたものであり、その周面にはワイヤ１０４と係合する円周溝が設けられている。このようにすると、個別に各ワイヤ１０４の張力が調節できるため、ワイヤ１０４の横振れが無くなり、ウエハ切断精度の一層の向上が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１１−２０１９７号公報
【特許文献２】特開平７−２７６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献２に開示されている上記従来のワイヤソー装置１００では、新線供給側と旧線回収側でダンサーローラ１０８，１０９でワイヤ１０４の張力を管理し、各溝付ローラ１０１〜１０３内側でもワイヤ１０４の張力が一定となるようにワイヤ１０４の張力を張力保持手段１１２により管理している。
【００２０】
この場合、ワイヤ１０４に固着された砥粒は、ワークとの摩擦で磨耗するため、図２０に示すように新線側ほど良く切れて、ワークの幅方向のワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に行くほど切れ味が低下する。したがって、ワイヤ１０４にワークを一定の力で押し付けると、多数本張られた各ワイヤ１０４の撓み量に差が発生する。即ち、ワイヤ供給側からワイヤ回収側に向かうほど、ワイヤの撓み量が大きくワイヤ１０４に強い張力がかかりブレが生じ易くなって加工精度が低下するという問題があった。また、ワイヤ１０４が切れると、ワイヤ１０４のつなぎ目やワーク１１７の温度も冷えて切れ方が変わって段差を生じてしまうので、ワーク１１７とワイヤ１０４を共に交換する必要があるという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にできて切断厚さのバラツキを低減することができるワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法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】
【００２２】
本発明のワイヤソー装置は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤを走行させて該ワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、該複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
また、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、該ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して前記ワイヤの撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワークを切断するワイヤ列面と、前記張力制御手段が当接するワイヤ列面とがそれぞれ別のワイヤ列面である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、一または複数設けられ、２段階以上で前記ワイヤの複数列におけるワイヤ本数分の複数段階以下に張力を制御する。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて複数段階に前記ワイヤ張力が設定されている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記各ワイヤに当接する複数のサブローラ群と、該複数のサブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを一または複数セット有し、該複数のサブローラ群を一括して該ワイヤのそれぞれに押圧する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎または該サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にサブローラの直径が小さくなるように構成されている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤのそれぞれに当接するサブローラ群と、該サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを複数セット有し、該複数セットのサブローラ群のそれぞれを独立して該ワイヤのそれぞれに押圧する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にサブローラ群の前記ワイヤのそれぞれへの押し込み力または押し込み量が小さくなるように構成されている。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における溝付きローラ間に、前記ワイヤの撓み量を検出する撓み量検出手段を備え、前記張力制御手段は、該ワイヤの撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該撓み量検出手段で検出した該撓み量に応じて該ワイヤのそれぞれを加圧する加圧制御部が設けられている。
【００３５】
本発明のワーク切断方法は、本発明の上記ワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、テスト用ワークの切断により前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
また、好ましくは、本発明のワーク切断方法におけるワイヤ張力設定工程は、前記テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて前記張力制御手段を操作して前記ワイヤ張力を制御することにより、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該ワイヤ張力を調整して該ワイヤ張力を設定する。
【００３７】
本発明のワーク切断方法は、本発明の上記ワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法におけるワイヤ張力設定工程は、前記実際のワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、前記張力制御手段が自動的に前記ワイヤ張力を制御して該ワイヤ張力を設定する。
【００３９】
本発明のウエハの製造方法は、本発明の上記ワーク切断方法において、前記ワークが半導体のインゴットであって、該半導体インゴットを前記ワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚の半導体ウエハに切断するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４１】
本発明においては、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用の各ワイヤを走行させてワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有する。
【００４２】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
以上により、本発明によれば、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のワイヤソー装置の溝付ローラ間にワイヤが巻き付けられた状態を上から見た平面図である。
【図３】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す側面図である。
【図４】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す平面図である。
【図５】図４の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図６】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す平面図である。
【図７】図６の張力制御手段の他の一例を示す構成図である。
【図８】図１の張力制御手段の変形例を含むワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の変形例を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のワイヤソー装置の更なる変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０】図９の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図１１】図９の張力制御手段の他の一例を示す構成図である。
【図１２】ワイヤ１本毎の張力を設定した場合のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示すワークおよびワイヤの縦断面図である。
【図１３】２段階にワイヤの張力を設定した場合のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示すワークおよびワイヤの縦断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図１５】図１４のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図１６】図１４および図１５の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図１７】特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図１８】図１７のワイヤソー装置における３個の溝付ローラの斜視図である。
【図１９】特許文献３に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２０】従来のワイヤソー装置のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示す半導体インゴットおよびワイヤの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明のワイヤソー装置の実施形態１、３および、これらの本発明のワイヤソー装置の実施形態１を用いたワーク切断方法の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【００４７】
図１において、本実施形態１のワイヤソー装置１は複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸はその軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された複数の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。
【００４８】
溝付ローラ２，３の外周溝に巻き付けられるワイヤ４は、螺旋状に多重に巻き付けられる。溝付ローラ２，３間で巻き回数が多い場合には数千回程度にもなる。溝付ローラ２，３間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ４の一方端が新線供給側の供給リール５に巻き付けられ、その他方端が旧線回収側の回収リール６に巻き付けられている。これらの供給リール５および回収リール６を駆動することにより、溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。切断枚数は多い場合には、数千枚程度を同時に切断する。ワイヤ４は、芯線径が例えばここでは５０μｍ〜５００μｍのものを用い、芯線の周囲にダイヤモンドなどの砥粒が固着されている。ワイヤ４の芯線径によって切り代が決まり例えばワイヤ４の径が５０μｍ（０．０５ｍｍ）の場合に切り代も５０μｍ（０．０５ｍｍ）程度となるのが理想的である。供給リール５には、例えば数十〜数百Ｋｍのワイヤ４が巻かれている。
【００４９】
各溝付ローラ２，３に巻き付けられるワイヤ４に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ２と供給リール５との間に慣性駆動のガイドローラ８，９が設けられ、ガイドローラ８，９の間にダンサローラ１０が設けられている。ダンサローラ１０により溝付ローラ２へのワイヤ４の張力を一定に制御している。また、溝付ローラ３と回収リール６との間の慣性駆動のガイドローラ１１，１２が設けられ、ガイドローラ１１，１２の間にダンサローラ１３が設けられている。ダンサローラ１３により溝付ローラ３からのワイヤ４の張力を一定に制御している。要するに、ダンサローラ１０，１３は、ワイヤ４の向きを変えるためのガイドローラ８，９間とガイドローラ１１，１２間に設けられ、一定の付勢力が下方に働いてワイヤ４に一定の張力が作用するようになっている。旧線側のダンサローラ１３によるワイヤ張力が最大、供給側のダンサローラ１０によるワイヤ張力は回収側のワイヤ張力よりも低い値（例えば７０〜９５パーセント）とする。
【００５０】
ガイドローラ９と供給リール５との間にはトラバーサ１４が設けられ、トラバーサ１４により供給リール５に整列して巻き付けられているワイヤ４が順次取り出されるように作用する。また、ガイドローラ１２と回収リール６との間にもトラバーサ１５が設けられ、トラバーサ１５により回収リール６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。
【００５１】
供給側のトラバーサ１４は、供給リール５からワイヤ４を取り込むときに順次ワイヤ位置に上下移動して整列巻き付けされたワイヤ４をスムーズに取り出す機能を有している。また、回収側のトラバーサ１５は、回収リール６もワイヤ４を整列巻き付けするために順次上下移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００５２】
各溝付ローラ２，３内において、ワイヤ４の張力が制御できるように溝付ローラ２，３間に螺旋状に巻き付けられた多数のワイヤ４に当接して、ワイヤ４の張力を制御する張力制御手段１６が設けられている。この張力制御手段１６が当接する下側のワイヤ列面は、ワーク７を切断する上側のワイヤ列面とは別のワイヤ列面である。このように、張力制御手段１６をワーク切断部（半導体インゴット側）と別の場所に備えることにより、張力制御によるワイヤ高さずれがワーク切断に与える影響を小さくすることができる。ここで、ワイヤ列面とは、溝付ローラ２、３間のワイヤ列で形成される上側と下側の各平面を示している。
【００５３】
張力制御手段１６は、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ４の張力のうち、少なくとも２段階で、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を小さく設定している。また、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的にワイヤ４の張力を小さくした状態でワイヤ４の張力を保持している。この場合、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減する。
【００５４】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面はワーク７の切断面であり、この切断面を左右に横切るように加工液供給部２０が設けられ、この切断面の各ワイヤ列に加工液供給部１９の加工液供給口から冷却用のクーラントをかけながら、例えばワーク７をその切断面のワイヤ列面に押し付けて切断する。冷却の目的で液体のクーラントをワーク７および各ワイヤ４にかけながら多数本のワイヤ４で一括して同時にワーク７をウエハ状に切断する。
【００５５】
このワイヤ列へのワーク７の押付けは、ワーク７を固定した固定部１７をワーク送り機構１８により昇降させて、ワーク７を溝付ローラ２、３間のワイヤ列に上から押し付ける。多数本が平行に並んだワイヤ４の列上にワーク７を押し付けることにより、厚さが均一な多数の薄いウエハ状に同時に切断する。これによって、厚さの揃ったウエハ素材を製造することができる。
【００５６】
加工室には、溝付ローラ２、３、その間のワイヤ４、張力制御手段１６、ワーク７、これを固定した固定部１７およびワーク送り機構１８が収容され、それ以外の部材は加工室の外部に配置されている。
【００５７】
図２は、図１のワイヤソー装置１の溝付ローラ２，３間にワイヤ４が巻き付けられた状態を上から見た平面図である。
【００５８】
図２に示すように、溝付きローラ２，３間に張架された多数のワイヤ４のうち、少なくともワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂの２段階に分割し、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）Ａのワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側（新線側）Ｂのワイヤ４の張力を小さく設定する。ここでは、ワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂとの比率を１対２（全体の１／３と２／３）としている。ワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂとの比率は１対２に限らず、センターラインを境にして１対１（全体の１／２と１／２）でもよいし、それ以外の比率でもよい。また、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）Ａの端部からワイヤ供給側（新線側）に向けて一または複数のワイヤ４毎に段階的にワイヤ４の張力を小さくした状態でワイヤ４の張力を保持するようにしてもよい。要するに、張力制御手段１６は、一または複数設けられ、２段階以上でワイヤ列のワイヤ本数以下の段階に張力を制御する。これによって、２段階以上でワイヤ列のワイヤ本数以下の張力グラデーションがある状態となる。
【００５９】
ここで、張力制御手段１６として、図３および図４を用いて、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤ４に沿った左右２箇所で押圧する連結サブローラについて説明する。
【００６０】
図３は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の一例を示す側面図である。図４は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の一例を示す平面図である。図５は、図４の張力制御手段１６の一例を示す構成図である。
【００６１】
図３〜図５に示すように、張力制御手段１６は、各ワイヤ４に当接する５個のサブローラ群と、５個の溝付サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、溝付サブローラ群を一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、５個のサブローラ群を一括して各ワイヤ４に押圧してもよいが、ここでは、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に設けられた３個のサブローラ群を持つ連結サブローラの張力制御手段１６１Ａと、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に設けられた２個のサブローラ群を持つ連結サブローラの張力制御手段１６１Ｂとに分けられている。
【００６２】
張力制御手段１６１Ａは、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅと、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材１６１ｆからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材１６１ｆに付勢するスプリング１６１ｇと、スプリング１６１ｇおよびシャフト部材１６１ｆを支持する支持部材１６１ｈとを有し、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ（３個のサブローラ群）を一括して各ワイヤ４に押圧する。これらのスプリング１６１ｇと支持部材１６１ｈにより上記付勢部材が構成されている。
【００６３】
ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第５の５段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列範囲に分割されており、溝付サブローラ１６１ａは最も旧線側の第１のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｃは中間に位置する第３のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｅは最もワイヤ供給側（新線側）の第５のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ１６１ａの直径をＲ１、溝付サブローラ１６１ｃの直径をＲ３、溝付サブローラ１６１ｅの直径をＲ５とした場合に、Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ５とする。直径の異なる３個のサブローラ群である溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧するように構成されている。この場合、旧線側ほど径が大きい分だけ、旧線側ほど押し込み量が大きく強い張力で各ワイヤ４に押圧することができる。
【００６４】
張力制御手段１６１Ｂは、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄと、溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材からなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリングと、このスプリングおよびシャフト部材を支持する支持部材とを有している。これらのスプリングと支持部材により上記付勢部材が構成されている。
【００６５】
溝付サブローラ１６１ｂは旧線側の第２のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｄは新線側の第４のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ１６１ｂの直径をＲ２、溝付サブローラ１６１ｄの直径をＲ４とした場合に、Ｒ２＞Ｒ４であって、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５とする。直径の異なる２個のサブローラ群である溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧することができる。この場合、旧線側ほど径が大きい分だけ、旧線側ほど押し込み量が大きく強い張力で各ワイヤ４に押圧することができる。
【００６６】
以上の場合、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂにより、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってワーク切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００６７】
以上は、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂにより、それぞれ一括して各ワイヤ４に押圧し、サブローラ径の違いによってワイヤ張力を異ならせた張力制御手段１６１Ａの張力付与部材として３個の溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ、張力制御手段１６１Ｂの張力付与部材として２個の溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄについて説明したが、別の事例として、図６および図７を用いて、独立してワイヤ群毎に押圧し、ローラ押し込み量（ローラ押し込み力）の違いによってワイヤ張力を異ならせた５個の張力制御手段１６２の張力付与部材として溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄおよび１６１ｅについて説明する。
【００６８】
さらに、張力制御手段１６として、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤに沿った左右２箇所で押圧する非連結サブローラについて説明する。
【００６９】
図６は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の他の一例を示す平面図である。図７は、図６の張力制御手段１６の他の一例を示す構成図である。
【００７０】
図６および図７に示すように、上記張力制御手段１６は、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に設けられ、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ，１６２ｃ，１６２ｅをそれぞれ持つ３個の張力制御手段１６２と、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に設けられ、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ｂおよび１６２ｄをそれぞれ持つ２個の張力制御手段１６２とを有し、複数（５個）のサブローラ群をそれぞれ独立に駆動させて、分割した５個の溝付きサブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅのうち、最もワイヤ回収側（溝付きサブローラ１６２ａ）の押し込み量（押し込み力）を最大としてワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて押し込み量（押し込み力）を段階的に小さくしてワイヤ４の張力を順次段階的に小さくした状態でワイヤ４の張力を保持するように各ワイヤ４に押圧する。
【００７１】
張力制御手段１６２は、各ワイヤ４に当接するサブローラ群の溝付サブローラと、溝付溝付サブローラを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、溝付サブローラ群を一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、サブローラ群の溝付きサブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅをそれぞれ独立して各ワイヤ４にそれぞれ押圧する。
【００７２】
例えば、最もワイヤ回収側（旧線側）の張力制御手段１６２は、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６２ａと、溝付サブローラ１６２ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材１６２ｆからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６２ａを所定圧力（押し込み力）で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材１６２ｆを付勢するスプリング１６２ｇと、スプリング１６２ｇおよびシャフト部材１６２ｆを支持する支持部材１６２ｈとを有している。他の張力制御手段１６２も同様の構成である。これらのスプリング１６２ｇと支持部材１６２ｈにより上記付勢部材が構成されている。
【００７３】
５個の張力制御手段１６２のスプリング１６２ｇによる各ワイヤ４への押し込み力は、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて段階的に小さくなっている。要するに、溝付サブローラ１６２ａは、最もワイヤ回収側（旧線側）に位置しており、溝付サブローラ１６１ｅは最もワイヤ供給側（新線側）に位置している。溝付サブローラ１６２ａが最も大きい押し込み量（押し込み力）で、溝付サブローラ１６２ａ〜１６２ｅにおいてワイヤ供給側（新線側）に行くほど押し込み量（押し込み力）を段階的に小さくしてワイヤ４の張力を順次小さくしている。
【００７４】
以上の場合、５個の張力制御手段１６２により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００７５】
さらに、張力制御手段１６として、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４を左右２箇所で押圧する非連結サブローラの場合に、以上の同一ローラ径を持ち押し込み量を変化させた５個の張力制御手段１６２ａ〜１６２ｅに代えて、図１１を用いて説明すると、５個の張力制御手段がそれぞれ、ローラ直径が段階的（階段状）または連続的（テーパ状）に変化するように構成してもよい。この場合、１個の張力制御手段においても５個の張力制御手段全体においても、ワイヤ供給側（新線側）に行くほどローラ直径が段階的（階段状）または連続的（テーパ状）に小さくなるように設定して、ワイヤ供給側ほどワイヤ４の張力を順次小さくすればよい。この場合に、５個の張力制御手段において押し込み量（押し込み力）は一定かまたはそれほど変化しないように変化幅を小さくすることができる。要するに、ローラ直径の変化と押し込み量の変化とを組み合わせることにより、ワイヤ回収側のワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ４の張力を小さくすることができる。
【００７６】
図１１を用いて説明すると、５個の張力制御手段はそれぞれ、各ワイヤ４に当接するサブローラ群２３ａからなる溝付サブローラと、溝付サブローラ群２３ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２３ｂからなる支持部材と、サブローラ群２３ａを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリング２３ｃと、スプリング２３ｃおよびシャフト部材２３ｂを支持する支持部材２３ｄとを有し、サブローラ群２３ａを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて溝付サブローラ毎に段階的（階段状）または連続的（テーパ状）にワイヤ張力を小さくするように構成することができる。これらのスプリング２３ｃと支持部材２３ｄにより付勢部材が構成されている。ここでは、サブローラ群２３ａは、一の溝付サブローラで一のワイヤ４を押圧して最もワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて１本のワイヤ４毎に連続的（テーパ状）に張力を小さくした状態で張力を保持するようになっている。
【００７７】
以上の５個の張力制御手段１６２ａ〜１６２ｅ、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂは、取り付け機構において、溝付サブローラの各ワイヤ４に対する押し込み量を調整可能に取り付けられている。
【００７８】
以上により、本実施形態１によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１において、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段１６を有している。即ち、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ４毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００７９】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力をワイヤ排出側のワイヤ張力に比べて低減してワイヤ４の撓み量のバラツキを低減した状態で保持するため、ワイヤ４の断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ排出側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【００８０】
ここで、一般的に、ワイヤを細線化するとワイヤ破断強度が低下し、装置内で使用できるワイヤ張力上限を下げる必要があるが、ワイヤ張力上限を下げると、ワークの加工性が低下し、ワイヤ張力の違い、すなわり、上述の各ウェハの切断厚さのバラツキがより顕著に表れてしまう。したがって、細線ワイヤ使用時(特にワイヤ４の芯線径が８０μｍ以下のような破断強度が小さなワイヤを用いるとき)、本発明のように制御することで、従来装置に対してより大きな効果を得ることができる。
【００８１】
特に、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を低減するのは、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４は良く切れるために切り代を広げてしまう可能性が高く、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を低減することにより、ワーク切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。また同様に、ワイヤ回収側のワイヤ４においても良く切れなくなっているためにかえって切り代を広げてしまう可能性が高く、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を大きくすることにより、ワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。要するに、ワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡ってワイヤ４にて同じように切断することができる。
【００８２】
次に、前述したように、ワイヤ４に沿って左右に分けられた２個（またはそれ以上の複数個）の張力制御手段１６を設けたが、これに限らず、張力制御手段１６の変形例として、図９および図１０を用いて、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤ４に沿って１箇所で押圧する連結サブローラについて説明する。
【００８３】
ここでは、ワイヤ４に沿って後述する１個の張力制御手段２２を設けた場合について図９（ａ）および図１０〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００８４】
図９（ａ）は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の変形例を模式的に示す側面図である。図９（ａ）では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。図１０は、図９（ａ）の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【００８５】
図９（ａ）および図１０において、本実施形態１の変形例であるワイヤソー装置１Ａは、複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸は、その軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔（例えば０．３ｍｍ）で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された２個の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。
【００８６】
上記実施形態１の場合と異なるのは、ワイヤ４に沿った張架方向に分けられた２個（またはそれ以上の複数個）の張力制御手段１６の代わりに、ワイヤ４に沿った張架方向に設けられた１個の張力制御手段２２を設けた点である。
【００８７】
張力制御手段２２は、平面視で溝付ローラ２とワーク７との間で、ワーク７とは反対側のワイヤ面に設けられている。張力制御手段２２は、各ワイヤ４に当接する、直径が段階的に異なる６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆからなる溝付サブローラと、６個の溝付サブローラ群２２ａ〜２２ｆを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２２ｇからなる支持部材と、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材２２ｈとを有し、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一括して各ワイヤ４に押圧する。
【００８８】
溝付サブローラ２２ａ〜２２ｆは、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて複数段階の第１〜第６の６段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列範囲に分割されており、溝付サブローラ２２ａが最も旧線側の第１のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ２２ｆは最も新線側の第６のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ２２ａの直径をＲ１、溝付サブローラ２２ｂの直径をＲ２、溝付サブローラ２２ｃの直径をＲ３、溝付サブローラ２２ｄの直径をＲ４、溝付サブローラ２２ｅの直径をＲ５、溝付サブローラ２２ｆの直径をＲ６とした場合に、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６とする。直径の異なるサブローラ群２２ａ〜２２ｆを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧することができる。この場合、旧線側ほどローラ直径が大きい分だけ、旧線側ほど強い張力で各ワイヤ４に押圧することができるようになっている。
【００８９】
以上の場合、張力制御手段２２により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００９０】
以上の張力制御手段２２は、取り付け機構において、溝付サブローラの各ワイヤ４に対する押し込み量を調整可能に取り付けられている。
【００９１】
以上により、本実施形態１の変形例によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワークであるワーク７を切断するワイヤソー装置１Ａにおいて、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段２２を有している。即ち、張力制御手段２２は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて一のワイヤ４毎に連続的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００９２】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量のバラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減するかまたは一定に保持するため、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【００９３】
なお、本実施形態１では、ワーク７として半導体材料の半導体インゴット（例えば単結晶または多結晶のシリコンインゴット）を多数に切断する場合について説明したが、これに限らず、サファイヤ、磁性体材料やセラミックス材料のような脆性材料をウエハ状に高精度に多数同時に切断することもできる。
【００９４】
なお、本実施形態１では、一括して各ワイヤ４に押圧し、サブローラ径の違いによってワイヤ張力を異ならせた張力制御手段１６１Ａの張力付与部材として３個の溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ、張力制御手段１６１Ｂの張力付与部材として２個の溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄについて説明すると共に、別の事例として、独立してワイヤ群に押圧し、ローラ押し込み量の違いによってワイヤ張力を異ならせた５個の張力制御手段１６２の張力付与部材として溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄおよび１６１ｅについて説明したが、これに限らず、ワイヤ４に対して摩擦がない溝付サブローラの代わりに、図８に示すように、ワイヤ４に対して多少の摩擦がある押さえ部材１９１を設けてもよい。溝付サブローラのサブローラ径の違いに代えて押さえ部材１９１の厚みの違い（ワイヤ列面の幅方向に平面状、階段状またはテーパ状など）でワイヤ張力の違いを生じさせてもよいし、溝付サブローラの押し込み量（押し込み力）の違いに代えて押さえ部材１９１の押し込み量（押し込み力）の違いでワイヤ張力の違いを生じさせてもよい。さらに、厚みが連続的または段階的に異なる押さえ部材１９１をワイヤ列面の幅方向に端から端（ワイヤ供給側からワイヤ回収側の旧線側）まで設けてもよい。
【００９５】
この場合、張力制御手段１９は、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての押さえ部材１９１と、一または複数のワイヤ４に対して押さえ部材１９１を押し込み量を調節可能に保持する保持部材１９２と、張力付与部材としての押さえ部材１９１を、所定の押し込み量で各ワイヤ４に所定の張力になるように付勢する付勢部材である制御部１９３とを有している。
【００９６】
なお、本実施形態１では、複数のワイヤ４のワイヤ列を幅方向に５段階のエリアに分割し５段階のエリアに対応した各溝付サブローラでワイヤ４を押圧してワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ（５段階のエリア）毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する場合について説明したが、５段階のエリアに限らず、２〜４段階のエリアや段階のエリア、さらにはそれ以上の複数段階のエリアに分割して各エリアに対応した各溝付サブローラでワイヤ４を押圧してワイヤ回収側のエリアのワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ４（各エリア）毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持するようにしてもよい。
【００９７】
なお、本実施形態１では、図６の場合に、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ，１６２ｃ，１６２ｅをそれぞれ持つ３個の張力制御手段１６２が設けられ、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ｂおよび１６２ｄをそれぞれ持つ２個の張力制御手段１６２が設けられる場合について説明したが、これに限らず、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄおよび１６２ｅをそれぞれ持つ５個の張力制御手段１６２が設けられてもよい。ところが、実際は、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄおよび１６２ｅは、ローラ径は同一であってもワイヤ４への押し込み力（押し込み量）が異なっており、ワイヤ４の走行に同期して独立に回転する以上、隣接する溝付サブローラとの間にある程度の隙間を持たせる必要があり、ワイヤ４の間隔を例えば０．３ｍｍとした場合に、ある程度の隙間が０．３ｍｍ以下にできれば可能である。ここでは、前後の位置に分けて３個の張力制御手段１６２と２個の張力制御手段１６２を配置している。各張力制御手段１６２が、隣の張力制御手段１６２とくっ付かないようにする必要がある。
【００９８】
図６の各溝付きサブローラをそれぞれ独立して各ワイヤ４に押圧する場合の方が、図４のローラ径が異なる各溝付サブローラを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧する場合に比べて汎用性がある。つまり、ローラ径はワイヤ４の張力の設定に応じて変更されることから、図４のローラ径が異なる各溝付サブローラを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧する場合は、ワイヤ４の芯線径の異なるものには適用できない可能性があるが、図６の各溝付きサブローラをそれぞれ独立して各ワイヤ４に押圧する場合には押し込み量（押し込み力）の設定を、ワイヤ４の芯線径に応じて変えるだけで対応することができる。
【００９９】
なお、本実施形態１の変形例では、張力制御手段２２は、各ワイヤ４に当接する６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆからなる溝付サブローラと、６個の溝付サブローラ群２２ａ〜２２ｆを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２２ｇからなる支持部材と、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第６の６段階にワイヤ張力を階段状に小さくするように構成したが、これに限らず、図１１に示すように、張力制御手段２３として、各ワイヤ４に当接するサブローラ群２３ａからなる溝付サブローラと、溝付サブローラ群２３ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２３ｂからなる支持部材と、サブローラ群２３ａを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリング２３ｃと、スプリング２３ｃおよびシャフト部材２３ｂを支持する支持部材２３ｄとを有し、サブローラ群２３ａを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて溝付サブローラ毎に連続的（テーパ状）にワイヤ張力を小さくするように構成してもよい。これらのスプリング２３ｃと支持部材２３ｄにより付勢部材が構成されている。ここでは、サブローラ群２３ａは、一の溝付サブローラで一のワイヤ４を押圧して最もワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて１本のワイヤ４毎に連続的（テーパ状）に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【０１００】
ワイヤ１本毎に張力を設定した場合（テーパ状）のワイヤ４によるワーク７の切れ方を模式的に示すワーク７およびワイヤ４の縦断面図を図１２に示している。このように、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されている。
【０１０１】
２段階にワイヤの張力を設定した場合（階段状）のワイヤ４によるワーク７の切れ方を模式的に示すワーク７およびワイヤ４の縦断面図を図１３に示している。２段階にワイヤ４の張力を設定した図１３の場合よりもワイヤ１本毎に張力を設定した図１２の場合の方がワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力をより均一にすることができて、各ウエハの切断厚さのバラツキをより低減することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態１では特に説明しなかったが、各ワイヤ４に当接する張力制御手段１６の各サブローラ群は、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けてワイヤ列面の端から端まで設けたが、ダンサローラ１０、１３でワイヤ４の張力制御ができるワイヤ回収側とワイヤ供給側のワイヤ４の各数本については、各ワイヤ４に当接する張力制御手段１６の各サブローラ群を配置しなくてもよい。
【０１０３】
なお、本実施形態１では、２個の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている場合について説明したが、これに限らず、図１８のように三角形の頂点部分に３個の溝付ローラを設けてもよく、また、四角形の頂点部分に４個の溝付ローラを設けてもよい。
【０１０４】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ、溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ、サブローラ群２２ａ〜２２ｆ、サブローラ群２３ａに関して溝付きであったが、これに限らず、溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群であってもよい。
【０１０５】
（実施形態２）
本実施形態２では、上記実施形態１のワイヤソー装置１、１Ａを用いてワーク７を多数のウエハに切断するワーク切断方法について説明する。
【０１０６】
本実施形態２のワーク切断方法は、テスト用ワーク（ワーク７と同様の半導体インゴット）の切断により溝付きローラ２．３間に張架されたワイヤ４のワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、設定されたワイヤ張力を用いて実際のワーク７を切断するワーク切断工程とを有している。このワイヤ張力設定工程は、テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて張力制御手段１６または２２を操作してワイヤ張力を制御することにより、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるようにワイヤ張力を調整してワイヤ張力を設定する。ここでは、ワーク７は半導体インゴットであって、半導体インゴットをワイヤソー装置１または１Ａのワイヤ列で多数枚の半導体ウエハにスライス状に切断する。
【０１０７】
以下に、本実施形態２のワーク切断方法について更に詳細に説明する。
【０１０８】
まず、テスト用のワーク７での試し切断により、張力グラデーションを設定する。その後、張力グラデーションの切断条件で、実際のワーク７を切断する。ワイヤ４の張力にグラデーションを付けて、加工中のワイヤ撓み量のバラツキを低減するかまたはワイヤ撓み量を一定にする。要するに、撓み量の分布を小さくする。なお、ワイヤ張架直後は、メインローラＭＲ（溝付きローラ２．３）全面が新線の状況であり、連続的に切断しているときと状況が異なる。
【０１０９】
ここで、張力グラデーションの設定方法について説明する。
（１）新線側のダンサローラ１０の張力（例：１０Ｎ）でＭＲに芯線径５０μｍ〜５００μｍのワイヤ４を張架する。
（２）旧線側の張力値となるように張力制御手段を構成する全溝付サブローラを各ワイヤ４にそれぞれ当接する。
（３）テスト用のワーク７（半導体インゴット）を１本、固定部１７にセットする。予めワーク７について、接着剤を介して固定部１７の固定板に固定しておく。ワーク７の切断深さは例えば□１２５ｍｍ、□１５６ｍｍである。
（４）テスト用の半導体インゴット７を１本、実際のスライス条件でスライスを実施する。
スライス条件例としては、新線供給量：５−３０ｍ／分、サイクル数：０．５−４ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎ（なお、１ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎとは往路３０ｓｅｃ／復路３０ｓｅｃで往復走行させることを意味する）、インゴット送り速度：０．１−１．０ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ走行速度：５００−１２００ｍ／ｍｉｎである。
（５）ワーク７を例えば半分以上切断したところで、スライスを中断し、ワイヤ４の撓み量を実測する。
（６）新線側のサブローラ当接量を減少させることにより、ＭＲ張力グラデーションを付与し、ワイヤ４の撓み量分布を減少させる。
（７）テスト用のワーク７のスライスを再開し、張力グラデーション付与の妥当性を確認する。
【０１１０】
以上によって、張力グラデーションを設定することができる。
【０１１１】
次に、設定された張力グラデーションを用いて実際のワーク７を切断するワーク切断工程を実施する。
（１）新線側のダンサローラ１０の張力（例：１０Ｎ）でＭＲに芯線径５０μｍ〜５００μｍのワイヤ４を張架する。
（２）旧線側の張力値となるように張力制御手段を構成する全溝付サブローラを各ワイヤ４にそれぞれ当接する。
（３）実際に切断するワーク７を１本、固定部１７にセットする。予めワーク７について、接着剤を介して固定部１７の固定板に固定しておく。ワーク７の切断深さは例えば□１２５ｍｍ、□１５６ｍｍである。
（４）実際に切断するワークを１本、実際のスライス条件でスライスを実施する。
スライス条件例としては、新線供給量：５−３０ｍ／分、サイクル数：０．５−４ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎ（なお、１ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎとは往路３０ｓｅｃ／復路３０ｓｅｃで往復走行させることを意味する）、インゴット送り速度：０．１−１．０ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ走行速度：５００−１２００ｍ／ｍｉｎである。
【０１１２】
これによって、本実施形態２によれば、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量のバラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減するかまたは一定に保持するため、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【０１１３】
なお、上記実施形態１の変形例であるワイヤソー装置１Ａの更なる変形例として、ワーク送り機構１８を制御するための撓み量センサ２１が設けられていてもよい。
【０１１４】
図９（ｂ）は、図９（ａ）のワイヤソー装置１Ａの更なる変形例を模式的に示す側面図である。図９（ｂ）では、図１および図９（ａ）の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。
【０１１５】
図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）のワイヤソー装置１Ａの場合と異なるのは、ワーク送り機構１８を制御するための撓み量センサ２１が設けられた点である。
【０１１６】
撓み量センサ２１は、ワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量を検出し、検出した撓み量が所定値以下になるように、ワーク７を上部で固定してワーク７を下方に移動させて各ワイヤ４に押し付けるワーク送り機構１８を制御する。この撓み量センサ２１で検出したワイヤ撓み量に応じてワーク送り機構１８のワーク送り量が制御される。
【０１１７】
なお、この撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する構成は、図９（ａ）の構成への適用に限らず、ワイヤに沿った左右２箇所で押圧する上記実施形態１の連結サブローラや非連結サブローラの他、図８の押さえ部材１９１および溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群など、上記実施形態１で記載した全てのサブローラ押圧構成に適用することができる。
【０１１８】
（実施形態３）
前述したように、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合に対して、本実施形態３では、撓み量センサを用い、ワイヤ４の撓み量に応じてサブローラ押圧量を調整する場合について説明する。
【０１１９】
図１４は、本発明の実施形態３におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。図１５は、図１４のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す平面図である。図１４および図１５では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。図１６は、図１４および図１５の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【０１２０】
図１４〜図１６において、本実施形態３のワイヤソー装置１Ｂは複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸は、その軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔（例えば０．３ｍｍ）で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された２個の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。
【０１２１】
上記実施形態１、２の場合と異なるのは、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、張力制御手段１６，２２の代わりに、前後に設けられ、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量に基づいてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５とを設けた点である。
【０１２２】
撓み量センサ２４は、ワーク７のへワイヤ４の供給側と回収側にそれぞれ設けられると共に、張力制御手段２５が配置されているワイヤ列面毎に設けられている。撓み量センサ２４は、ワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量を検出し、検出した撓み量が所定値以下になるように、ワーク７を上部で固定してワーク７を下方に移動させて各ワイヤ４に押し付けるワーク送り機構１８（ここでは図示せず）を制御すると共に、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値を、対応する張力制御手段２５にフィードバックする。
【０１２３】
張力制御手段２５は、ここでは合計５個、平面視で溝付ローラ２とワーク７との間および平面視で溝付ローラ３とワーク７との間で、ワーク７を切断する上側のワイヤ列面とは反対側の下側のワイヤ列面に設けられている。張力制御手段２５はそれぞれ、各ワイヤ４に当接する、直径が同一のサブローラ群からなる溝付サブローラ２５ａと、溝付サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２５ｂからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ２５ａを所定圧力（押し込み力）で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材２５ｂを付勢するスプリング２５ｃと、スプリング２５ｃおよびシャフト部材２５ｂを支持する支持部材２５ｄと、スプリング２５ｃを介して溝付サブローラ２５ａを押し込む押し込み力（押し込み量）を検出する圧力センサ２５ｅと、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じた所定加圧値を圧力センサ２５ｅが検出するまで圧力センサ２５ｅを介してスプリング２５ｃを加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、サブローラ群２２ａを他のサブローラ群２２ａと独立的に溝付サブローラ２５ａによって各ワイヤ４に押圧する。これらのスプリング２５ｃ、支持部材２５ｄ、圧力センサ２５ｅおよび加圧ステージ２５ｆにより加圧制御部２５ｇが構成されている。この場合、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じた所定加圧値は、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように設定される。
【０１２４】
複数（ここでは５個）のサブローラ群の各溝付サブローラ２５ａは、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第５の５段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列面範囲に分割されており、複数の溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくしている。
【０１２５】
即ち、張力制御手段２５のサブローラ制御部は、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値をモニタリングする張力モニタリング手段（ロードセル；ここでは図示せず）と、モニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持するようになっている。加圧制御部２５ｇを構成する加圧ステージ２５ｆの内部に、図示しない張力モニタリング手段が設けられていてもよい。
【０１２６】
以上の場合、張力制御手段２５により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【０１２７】
上記構成により、まず、全ての溝付サブローラ２５ａを旧線側張力値にてワイヤ列に当接し、所定の切断条件でワーク７の切断を開始する。
【０１２８】
次に、張力制御手段２５の加圧制御部２５ｇ内の張力モニタリング手段により、張力制御手段２５に対応した撓み量センサ２４で検出されたワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量がモニタリングされる。このモニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧ステージ２５ｆが溝付サブローラ２５ａをワイヤ４側に押し込むように加圧する。
【０１２９】
これを繰り返して、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力が保持されて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持される。
【０１３０】
したがって、本実施形態３によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１Ｂにおいて、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段２５を有している。即ち、張力制御手段２５は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて一のワイヤ４毎に連続的に張力を小さくした状態で張力を保持する。この場合に、溝付きローラ２，３間に、ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４が設けられ、張力制御手段２５は、ワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように撓み量センサ２４で検出した撓み量に応じてワイヤ４を加圧する加圧制御部２５ｇが設けられている。
【０１３１】
本実施形態３のワーク切断方法は、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ４のワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、設定されたワイヤ張力を用いて実際のワーク７（ここでは半導体インゴット）を切断するワーク切断工程とを有している。このワイヤ張力設定工程は、実際のワーク切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、張力制御手段２５が自動的にワイヤ張力を制御してワイヤ張力を設定する。
【０１３２】
このように、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要はなく、直接、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤ４の撓み量をワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って一定に保持して、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【０１３３】
なお、本実施形態３では、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、上記実施形態１の張力制御手段１６，２２の代わりに、ワイヤ４に沿った左右２箇所に設けられ、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量に基づいてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５とを設けた場合について説明したが、これに限らず、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、上記実施形態１の張力制御手段１６または／および２２とを用いてもよい。この場合にも、張力制御手段２５のサブローラ制御部と同様のサブローラ制御部が必要である。このサブローラ制御部は、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値をモニタリングする張力モニタリング手段（ロードセル；ここでは図示せず）と、モニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【０１３４】
要するに、この撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５は、本実施形態３の構成に限らず、ワイヤ４に沿った左右２箇所で押圧する上記実施形態１の連結サブローラや非連結サブローラの他、図８の押さえ部材１９１および溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群など、上記実施形態１で記載した全てのサブローラ押圧構成に適用することができる。
【０１３５】
なお、本実施形態３では、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合とは別に、撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５を用いてサブローラ押圧量を調整する場合について説明したが、これに限らず、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合に加えて、撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５を用いてサブローラ押圧量を調整するようにしてもよい。撓み量センサ２４は撓み量センサ２１と別々でもよいし、撓み量センサ２４は撓み量センサ２１を兼ねてもよい。
【０１３６】
なお、本実施形態３では、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ、溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ、サブローラ群２２ａ〜２２ｆ、サブローラ群２３ａ、溝付サブローラ２５ａに関して溝付きであったが、これに限らず、溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群であってもよい。
【０１３７】
なお、本実施形態３では、撓み量センサ２４で検出した撓み量に応じてワイヤ４を加圧する加圧制御部２５ｇを設けたことによって、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要はなかったが、上記実施形態１では、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要がある。
【０１３８】
なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周に通した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法の分野において、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量をワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って一定に保持することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１、１Ａ、１Ｂ ワイヤソー装置
２，３ 溝付ローラ
４ ワイヤ
５ 供給リール（新線ボビン）
６ 回収リール（旧線ボビン）
７ ワーク（半導体インゴット）
８、９、１１、１２ ガイドローラ
１０、１３ ダンサローラ
１４、１５ トラバーサ
１６、１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２ 張力制御手段
１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ 溝付サブローラ
１６１ｆ シャフト部材
１６１ｇ スプリング
１６１ｈ 支持部材
１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ 溝付サブローラ
１６２ｆ シャフト部材
１６２ｇ スプリング
１６２ｈ 支持部材
１７ 固定部
１８ ワーク送り機構
１９ 張力制御手段
１９１ 押さえ部材
１９２ 保持部材
１９３ 制御部
２０ 加工液供給部
２１ 撓み量センサ
２２、２３ 張力制御手段
２２ａ〜２２ｆ サブローラ群
２２ｇ シャフト部材
２２ｈ 付勢部材
２３ａ サブローラ群
２３ｂ シャフト部材
２３ｃ スプリング
２３ｄ 支持部材
２４ 撓み量センサ
２５ 張力制御手段
２５ａ 溝付サブローラ
２５ｂ シャフト部材
２５ｃ スプリング
２５ｄ 支持部材
２５ｅ 圧力センサ
２５ｆ 加圧ステージ
２５ｇ 加圧制御部
Ａ ワイヤ回収側（旧線側）
Ｂ ワイヤ供給側（新線側）
Ｒ１〜Ｒ６ 溝付サブローラの直径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周に通した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のワイヤソー装置は、メインローラに掛け渡されたワイヤの張力を制御しながらワークを切断してウエハ素材を作製している。これが特許文献１、２に開示されている。
【０００３】
図１７は、特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【０００４】
図１７に示すように、従来のワイヤソー装置２００は、主に、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ２０１と、この固定砥粒ワイヤ２０１を巻掛けした二つの溝付きローラ２０２と、固定砥粒ワイヤ２０１に張力を付与するためのワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂと、切断するワークＷを保持して切り込み送りするワーク送り機構２０４と、切断されるワークＷを冷却するための冷却水供給機構２０５とを有している。
【０００５】
固定砥粒ワイヤ２０１は、供給側のワイヤリール２０６Ａから繰り出され、ワイヤ張力付与機構２０３Ａを経て、溝付きローラ２０２に入っている。固定砥粒ワイヤ２０１がこの溝付きローラ２０２に３００〜４００回程度巻掛けられることによってワイヤ列が形成される。固定砥粒ワイヤ２０１はもう一方のワイヤ張力付与機構２０３Ｂを経て回収側のワイヤリール２０６Ｂに巻き取られている。
【０００６】
このように、これらのワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂにより、溝付きローラ２０２に巻掛けられた固定砥粒ワイヤ２０１に張力を付与し、駆動モータ２０７によって軸方向へ予め設定した反転サイクル時間、走行速度で往復走行させ、ワークＷを往復走行する固定砥粒ワイヤ２０１に押し当てて切り込み送りし、ワークＷをウエーハ状に切断している。
【０００７】
上記従来のワイヤソー装置２００では、新線供給側と旧線回収側でワイヤ張力付与機構２０３Ａ、２０３Ｂにより固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理しているが、各溝付きローラ２０２内側で固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理していない。各溝付きローラ２０２内側で固定砥粒ワイヤ２０１の張力を管理しているものが特許文献２に開示されている。
【０００８】
図１８は、特許文献２に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。図１９は、図１８のワイヤソー装置における３個の溝付ローラの斜視図である。
【０００９】
図１８および図１９において、従来のワイヤソー装置１００は３個の溝付ローラ１０１〜１０３が所定間隔を置いて軸方向に平行で回転自在に設けられている。各溝付ローラ１０１〜１０３にワイヤ１０４が巻き付けられてその巻付き形状が側面視で三角形になっている。各溝付ローラ１０１〜１０３はそれぞれ、その周面に回転軸と直交する平面内に所定ピッチ間隔で複数の円周溝１０５が螺旋状に形成されている。
【００１０】
各溝付ローラ１０１〜１０３の所定ピッチの円周溝１０５にワイヤ１０４が係合するように、溝付ローラ１０１〜１０３間にワイヤ１０４を巻き付ける。このとき、溝付ローラ１０１〜１０３の円周溝１０５に巻き付けられるワイヤ１０４は、螺旋状に多重に巻き付けられる。溝付ローラ１０１〜１０３間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ１０４の一方を供給リール１０６に巻き付け、他方を回収リール１０７に巻き付けてワイヤ１０４を巻き取るようにしている。これらの供給リール１０６および回収リール１０７を駆動することにより、溝付ローラ１０１〜１０３に巻き付けられたワイヤ１０４を走行させることができるようになっている。
【００１１】
各溝付ローラ１０１〜１０３に巻き付けられるワイヤ１０４に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ１０１〜１０３の外では、ダンサローラー１０８、１０９により張力を検知し、供給リール１０６および回収リール１０７の回転数を制御して、溝付ローラ１０１〜１０３の外でのワイヤ１０４の張力が一定となるようにしている。なお、キャプスタン１１０，１１１はワイヤ１０４を複数回巻き付けてワイヤ１０４に制動を与えている。
【００１２】
各溝付ローラ１０１〜１０３内でもワイヤ１０４の張力が一定となるように溝付ローラ間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ１０４に当接して、ワイヤ１０４の張力を一定に保持する張力保持手段１１２を設けている。この張力保持手段１１２の設置場所は、図１８に示すように、三角形の頂点位置に配設した溝付ローラ１０１と溝付ローラ１０３との間の斜辺のワイヤ１０４の近傍、および溝付ローラ１０１と溝付ローラ１０２との間の斜辺のワイヤ１０４の近傍の２箇所で、共に三角形の外側辺部である。
【００１３】
張力保持手段１１２は、ワイヤ１０４に当接する張力付与部材１１３と、それを支えるシャフト１１４と、張力付与部材１１３を一定の圧力でワイヤ１０４に付勢するスプリング１１５と、スプリング１１５およびシャフト１１４を支える支持部材１１６とから構成されている
溝付ローラ１０２と溝付ローラ１０３との間の底辺のワイヤ１０４はワークの切断部となり、この切断部となるワイヤ１０４に冷却用のクーラントをかけながら、例えばワークとしての半導体インゴットなどの被切断物１１７を押し付ける。この押付けは、駆動装置１１８によりスライド部１１９を介してステージ１２０を昇降させ、ステージ１２０上に固定した被切断物１１７を昇降させる昇降装置１２１によって行われる。多数本が平行に並んだ各ワイヤ１０４に被切断物１１７を押し付けることによりラッピング作用で切削を行い、同時に被切断物１１７を多数の薄いウエハ状に切断することができる。これによって、多数のウエハ素材を製造することができる。
【００１４】
スプリング１１５によって一定の圧力で付勢された張力付与部材１１３を、切断に寄与しない三角形の頂角に隣接する２辺のワイヤ１０４に当接させて、ワイヤ１０４の張力が常に一定となるように保持している。
【００１５】
この結果、張力保持手段１１２により、ワイヤ１０４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ１０４が断線したり、または、ワイヤ１０４の溝付ローラ１０１〜１０３への巻付力が弱くなってワーク切断精度が低下したり、ワイヤ１０４が円周溝１０５から外れて切断不良を起こしたりすることもなくなる。
【００１６】
このように、切断部のワイヤ１０４の張力を一定に保持すると、特に、半導体材料、磁性体材料、セラミックス材料のような脆性材料をウエハ状に高精度に多数同時に切断することができる。
【００１７】
張力付与部材１１３は、各ワイヤ１０４単位で個別に当接する複数個の当接ローラを用いたものであり、その周面にはワイヤ１０４と係合する円周溝が設けられている。このようにすると、個別に各ワイヤ１０４の張力が調節できるため、ワイヤ１０４の横振れが無くなり、ウエハ切断精度の一層の向上が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１１−２０１９７号公報
【特許文献２】特開平７−２７６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献２に開示されている上記従来のワイヤソー装置１００では、新線供給側と旧線回収側でダンサーローラ１０８，１０９でワイヤ１０４の張力を管理し、各溝付ローラ１０１〜１０３内側でもワイヤ１０４の張力が一定となるようにワイヤ１０４の張力を張力保持手段１１２により管理している。
【００２０】
この場合、ワイヤ１０４に固着された砥粒は、ワークとの摩擦で磨耗するため、図２０に示すように新線側ほど良く切れて、ワークの幅方向のワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に行くほど切れ味が低下する。したがって、ワイヤ１０４にワークを一定の力で押し付けると、多数本張られた各ワイヤ１０４の撓み量に差が発生する。即ち、ワイヤ供給側からワイヤ回収側に向かうほど、ワイヤの撓み量が大きくワイヤ１０４に強い張力がかかりブレが生じ易くなって加工精度が低下するという問題があった。また、ワイヤ１０４が切れると、ワイヤ１０４のつなぎ目やワーク１１７の温度も冷えて切れ方が変わって段差を生じてしまうので、ワーク１１７とワイヤ１０４を共に交換する必要があるという問題があった。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にできて切断厚さのバラツキを低減することができるワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法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】
【００２２】
本発明のワイヤソー装置は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤを走行させて該ワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、該複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】
また、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、該ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して前記ワイヤの撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されている。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワークを切断するワイヤ列面と、前記張力制御手段が当接するワイヤ列面とがそれぞれ別のワイヤ列面である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、一または複数設けられ、２段階以上で前記ワイヤの複数列におけるワイヤ本数分の複数段階以下に張力を制御する。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて複数段階に前記ワイヤ張力が設定されている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記各ワイヤに当接する複数のサブローラ群と、該複数のサブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを一または複数セット有し、該複数のサブローラ群を一括して該ワイヤのそれぞれに押圧する。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎または該サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にサブローラの直径が小さくなるように構成されている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における張力制御手段は、前記ワイヤのそれぞれに当接するサブローラ群と、該サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを複数セット有し、該複数セットのサブローラ群のそれぞれを独立して該ワイヤのそれぞれに押圧する。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にサブローラ群の前記ワイヤのそれぞれへの押し込み力または押し込み量が小さくなるように構成されている。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における溝付きローラ間に、前記ワイヤの撓み量を検出する撓み量検出手段を備え、前記張力制御手段は、該ワイヤの撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該撓み量検出手段で検出した該撓み量に応じて該ワイヤのそれぞれを加圧する加圧制御部が設けられている。
【００３５】
本発明のワーク切断方法は、本発明の上記ワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、テスト用ワークの切断により前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
また、好ましくは、本発明のワーク切断方法におけるワイヤ張力設定工程は、前記テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて前記張力制御手段を操作して前記ワイヤ張力を制御することにより、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該ワイヤ張力を調整して該ワイヤ張力を設定する。
【００３７】
本発明のワーク切断方法は、本発明の上記ワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法におけるワイヤ張力設定工程は、前記実際のワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、前記張力制御手段が自動的に前記ワイヤ張力を制御して該ワイヤ張力を設定する。
【００３９】
本発明のウエハの製造方法は、本発明の上記ワーク切断方法において、前記ワークが半導体のインゴットであって、該半導体インゴットを前記ワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚の半導体ウエハに切断するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４１】
本発明においては、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用の各ワイヤを走行させてワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有する。
【００４２】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００４３】
以上により、本発明によれば、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量バラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１のワイヤソー装置の溝付ローラ間にワイヤが巻き付けられた状態を上から見た平面図である。
【図３】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す側面図である。
【図４】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す平面図である。
【図５】図４の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図６】図１のワイヤソー装置の要部構成の一例を示す平面図である。
【図７】図６の張力制御手段の他の一例を示す構成図である。
【図８】図１の張力制御手段の変形例を含むワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の変形例を模式的に示す側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のワイヤソー装置の更なる変形例を模式的に示す側面図である。
【図１０】図９の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図１１】図９の張力制御手段の他の一例を示す構成図である。
【図１２】ワイヤ１本毎の張力を設定した場合のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示すワークおよびワイヤの縦断面図である。
【図１３】２段階にワイヤの張力を設定した場合のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示すワークおよびワイヤの縦断面図である。
【図１４】本発明の実施形態３におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図１５】図１４のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す平面図である。
【図１６】図１４および図１５の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【図１７】特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。
【図１８】図１７のワイヤソー装置における３個の溝付ローラの斜視図である。
【図１９】特許文献３に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２０】従来のワイヤソー装置のワイヤによるワークの切れ方を模式的に示す半導体インゴットおよびワイヤの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明のワイヤソー装置の実施形態１、３および、これらの本発明のワイヤソー装置の実施形態１を用いたワーク切断方法の実施形態２について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００４６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【００４７】
図１において、本実施形態１のワイヤソー装置１は複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸はその軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された複数の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。
【００４８】
溝付ローラ２，３の外周溝に巻き付けられるワイヤ４は、螺旋状に多重に巻き付けられる。溝付ローラ２，３間で巻き回数が多い場合には数千回程度にもなる。溝付ローラ２，３間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ４の一方端が新線供給側の供給リール５に巻き付けられ、その他方端が旧線回収側の回収リール６に巻き付けられている。これらの供給リール５および回収リール６を駆動することにより、溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。切断枚数は多い場合には、数千枚程度を同時に切断する。ワイヤ４は、芯線径が例えばここでは５０μｍ〜５００μｍのものを用い、芯線の周囲にダイヤモンドなどの砥粒が固着されている。ワイヤ４の芯線径によって切り代が決まり例えばワイヤ４の径が５０μｍ（０．０５ｍｍ）の場合に切り代も５０μｍ（０．０５ｍｍ）程度となるのが理想的である。供給リール５には、例えば数十〜数百Ｋｍのワイヤ４が巻かれている。
【００４９】
各溝付ローラ２，３に巻き付けられるワイヤ４に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ２と供給リール５との間に慣性駆動のガイドローラ８，９が設けられ、ガイドローラ８，９の間にダンサローラ１０が設けられている。ダンサローラ１０により溝付ローラ２へのワイヤ４の張力を一定に制御している。また、溝付ローラ３と回収リール６との間の慣性駆動のガイドローラ１１，１２が設けられ、ガイドローラ１１，１２の間にダンサローラ１３が設けられている。ダンサローラ１３により溝付ローラ３からのワイヤ４の張力を一定に制御している。要するに、ダンサローラ１０，１３は、ワイヤ４の向きを変えるためのガイドローラ８，９間とガイドローラ１１，１２間に設けられ、一定の付勢力が下方に働いてワイヤ４に一定の張力が作用するようになっている。旧線側のダンサローラ１３によるワイヤ張力が最大、供給側のダンサローラ１０によるワイヤ張力は回収側のワイヤ張力よりも低い値（例えば７０〜９５パーセント）とする。
【００５０】
ガイドローラ９と供給リール５との間にはトラバーサ１４が設けられ、トラバーサ１４により供給リール５に整列して巻き付けられているワイヤ４が順次取り出されるように作用する。また、ガイドローラ１２と回収リール６との間にもトラバーサ１５が設けられ、トラバーサ１５により回収リール６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。
【００５１】
供給側のトラバーサ１４は、供給リール５からワイヤ４を取り込むときに順次ワイヤ位置に上下移動して整列巻き付けされたワイヤ４をスムーズに取り出す機能を有している。また、回収側のトラバーサ１５は、回収リール６もワイヤ４を整列巻き付けするために順次上下移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００５２】
各溝付ローラ２，３内において、ワイヤ４の張力が制御できるように溝付ローラ２，３間に螺旋状に巻き付けられた多数のワイヤ４に当接して、ワイヤ４の張力を制御する張力制御手段１６が設けられている。この張力制御手段１６が当接する下側のワイヤ列面は、ワーク７を切断する上側のワイヤ列面とは別のワイヤ列面である。このように、張力制御手段１６をワーク切断部（半導体インゴット側）と別の場所に備えることにより、張力制御によるワイヤ高さずれがワーク切断に与える影響を小さくすることができる。ここで、ワイヤ列面とは、溝付ローラ２、３間のワイヤ列で形成される上側と下側の各平面を示している。
【００５３】
張力制御手段１６は、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ４の張力のうち、少なくとも２段階で、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を小さく設定している。また、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的にワイヤ４の張力を小さくした状態でワイヤ４の張力を保持している。この場合、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減する。
【００５４】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面はワーク７の切断面であり、この切断面を左右に横切るように加工液供給部２０が設けられ、この切断面の各ワイヤ列に加工液供給部１９の加工液供給口から冷却用のクーラントをかけながら、例えばワーク７をその切断面のワイヤ列面に押し付けて切断する。冷却の目的で液体のクーラントをワーク７および各ワイヤ４にかけながら多数本のワイヤ４で一括して同時にワーク７をウエハ状に切断する。
【００５５】
このワイヤ列へのワーク７の押付けは、ワーク７を固定した固定部１７をワーク送り機構１８により昇降させて、ワーク７を溝付ローラ２、３間のワイヤ列に上から押し付ける。多数本が平行に並んだワイヤ４の列上にワーク７を押し付けることにより、厚さが均一な多数の薄いウエハ状に同時に切断する。これによって、厚さの揃ったウエハ素材を製造することができる。
【００５６】
加工室には、溝付ローラ２、３、その間のワイヤ４、張力制御手段１６、ワーク７、これを固定した固定部１７およびワーク送り機構１８が収容され、それ以外の部材は加工室の外部に配置されている。
【００５７】
図２は、図１のワイヤソー装置１の溝付ローラ２，３間にワイヤ４が巻き付けられた状態を上から見た平面図である。
【００５８】
図２に示すように、溝付きローラ２，３間に張架された多数のワイヤ４のうち、少なくともワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂの２段階に分割し、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）Ａのワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側（新線側）Ｂのワイヤ４の張力を小さく設定する。ここでは、ワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂとの比率を１対２（全体の１／３と２／３）としている。ワイヤ回収側（旧線側）Ａとワイヤ供給側（新線側）Ｂとの比率は１対２に限らず、センターラインを境にして１対１（全体の１／２と１／２）でもよいし、それ以外の比率でもよい。また、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）Ａの端部からワイヤ供給側（新線側）に向けて一または複数のワイヤ４毎に段階的にワイヤ４の張力を小さくした状態でワイヤ４の張力を保持するようにしてもよい。要するに、張力制御手段１６は、一または複数設けられ、２段階以上でワイヤ列のワイヤ本数以下の段階に張力を制御する。これによって、２段階以上でワイヤ列のワイヤ本数以下の張力グラデーションがある状態となる。
【００５９】
ここで、張力制御手段１６として、図３および図４を用いて、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤ４に沿った左右２箇所で押圧する連結サブローラについて説明する。
【００６０】
図３は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の一例を示す側面図である。図４は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の一例を示す平面図である。図５は、図４の張力制御手段１６の一例を示す構成図である。
【００６１】
図３〜図５に示すように、張力制御手段１６は、各ワイヤ４に当接する５個のサブローラ群と、５個の溝付サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、溝付サブローラ群を一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、５個のサブローラ群を一括して各ワイヤ４に押圧してもよいが、ここでは、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に設けられた３個のサブローラ群を持つ連結サブローラの張力制御手段１６１Ａと、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に設けられた２個のサブローラ群を持つ連結サブローラの張力制御手段１６１Ｂとに分けられている。
【００６２】
張力制御手段１６１Ａは、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅと、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材１６１ｆからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材１６１ｆに付勢するスプリング１６１ｇと、スプリング１６１ｇおよびシャフト部材１６１ｆを支持する支持部材１６１ｈとを有し、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ（３個のサブローラ群）を一括して各ワイヤ４に押圧する。これらのスプリング１６１ｇと支持部材１６１ｈにより上記付勢部材が構成されている。
【００６３】
ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第５の５段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列範囲に分割されており、溝付サブローラ１６１ａは最も旧線側の第１のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｃは中間に位置する第３のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｅは最もワイヤ供給側（新線側）の第５のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ１６１ａの直径をＲ１、溝付サブローラ１６１ｃの直径をＲ３、溝付サブローラ１６１ｅの直径をＲ５とした場合に、Ｒ１＞Ｒ３＞Ｒ５とする。直径の異なる３個のサブローラ群である溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧するように構成されている。この場合、旧線側ほど径が大きい分だけ、旧線側ほど押し込み量が大きく強い張力で各ワイヤ４に押圧することができる。
【００６４】
張力制御手段１６１Ｂは、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄと、溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材からなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリングと、このスプリングおよびシャフト部材を支持する支持部材とを有している。これらのスプリングと支持部材により上記付勢部材が構成されている。
【００６５】
溝付サブローラ１６１ｂは旧線側の第２のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ１６１ｄは新線側の第４のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ１６１ｂの直径をＲ２、溝付サブローラ１６１ｄの直径をＲ４とした場合に、Ｒ２＞Ｒ４であって、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５とする。直径の異なる２個のサブローラ群である溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧することができる。この場合、旧線側ほど径が大きい分だけ、旧線側ほど押し込み量が大きく強い張力で各ワイヤ４に押圧することができる。
【００６６】
以上の場合、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂにより、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってワーク切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００６７】
以上は、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂにより、それぞれ一括して各ワイヤ４に押圧し、サブローラ径の違いによってワイヤ張力を異ならせた張力制御手段１６１Ａの張力付与部材として３個の溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ、張力制御手段１６１Ｂの張力付与部材として２個の溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄについて説明したが、別の事例として、図６および図７を用いて、独立してワイヤ群毎に押圧し、ローラ押し込み量（ローラ押し込み力）の違いによってワイヤ張力を異ならせた５個の張力制御手段１６２の張力付与部材として溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄおよび１６１ｅについて説明する。
【００６８】
さらに、張力制御手段１６として、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤに沿った左右２箇所で押圧する非連結サブローラについて説明する。
【００６９】
図６は、図１のワイヤソー装置１の要部構成の他の一例を示す平面図である。図７は、図６の張力制御手段１６の他の一例を示す構成図である。
【００７０】
図６および図７に示すように、上記張力制御手段１６は、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に設けられ、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ，１６２ｃ，１６２ｅをそれぞれ持つ３個の張力制御手段１６２と、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に設けられ、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ｂおよび１６２ｄをそれぞれ持つ２個の張力制御手段１６２とを有し、複数（５個）のサブローラ群をそれぞれ独立に駆動させて、分割した５個の溝付きサブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅのうち、最もワイヤ回収側（溝付きサブローラ１６２ａ）の押し込み量（押し込み力）を最大としてワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて押し込み量（押し込み力）を段階的に小さくしてワイヤ４の張力を順次段階的に小さくした状態でワイヤ４の張力を保持するように各ワイヤ４に押圧する。
【００７１】
張力制御手段１６２は、各ワイヤ４に当接するサブローラ群の溝付サブローラと、溝付溝付サブローラを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、溝付サブローラ群を一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、サブローラ群の溝付きサブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅをそれぞれ独立して各ワイヤ４にそれぞれ押圧する。
【００７２】
例えば、最もワイヤ回収側（旧線側）の張力制御手段１６２は、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての溝付サブローラ１６２ａと、溝付サブローラ１６２ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材１６２ｆからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ１６２ａを所定圧力（押し込み力）で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材１６２ｆを付勢するスプリング１６２ｇと、スプリング１６２ｇおよびシャフト部材１６２ｆを支持する支持部材１６２ｈとを有している。他の張力制御手段１６２も同様の構成である。これらのスプリング１６２ｇと支持部材１６２ｈにより上記付勢部材が構成されている。
【００７３】
５個の張力制御手段１６２のスプリング１６２ｇによる各ワイヤ４への押し込み力は、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて段階的に小さくなっている。要するに、溝付サブローラ１６２ａは、最もワイヤ回収側（旧線側）に位置しており、溝付サブローラ１６１ｅは最もワイヤ供給側（新線側）に位置している。溝付サブローラ１６２ａが最も大きい押し込み量（押し込み力）で、溝付サブローラ１６２ａ〜１６２ｅにおいてワイヤ供給側（新線側）に行くほど押し込み量（押し込み力）を段階的に小さくしてワイヤ４の張力を順次小さくしている。
【００７４】
以上の場合、５個の張力制御手段１６２により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００７５】
さらに、張力制御手段１６として、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４を左右２箇所で押圧する非連結サブローラの場合に、以上の同一ローラ径を持ち押し込み量を変化させた５個の張力制御手段１６２ａ〜１６２ｅに代えて、図１１を用いて説明すると、５個の張力制御手段がそれぞれ、ローラ直径が段階的（階段状）または連続的（テーパ状）に変化するように構成してもよい。この場合、１個の張力制御手段においても５個の張力制御手段全体においても、ワイヤ供給側（新線側）に行くほどローラ直径が段階的（階段状）または連続的（テーパ状）に小さくなるように設定して、ワイヤ供給側ほどワイヤ４の張力を順次小さくすればよい。この場合に、５個の張力制御手段において押し込み量（押し込み力）は一定かまたはそれほど変化しないように変化幅を小さくすることができる。要するに、ローラ直径の変化と押し込み量の変化とを組み合わせることにより、ワイヤ回収側のワイヤ４の張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ４の張力を小さくすることができる。
【００７６】
図１１を用いて説明すると、５個の張力制御手段はそれぞれ、各ワイヤ４に当接するサブローラ群２３ａからなる溝付サブローラと、溝付サブローラ群２３ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２３ｂからなる支持部材と、サブローラ群２３ａを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリング２３ｃと、スプリング２３ｃおよびシャフト部材２３ｂを支持する支持部材２３ｄとを有し、サブローラ群２３ａを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて溝付サブローラ毎に段階的（階段状）または連続的（テーパ状）にワイヤ張力を小さくするように構成することができる。これらのスプリング２３ｃと支持部材２３ｄにより付勢部材が構成されている。ここでは、サブローラ群２３ａは、一の溝付サブローラで一のワイヤ４を押圧して最もワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて１本のワイヤ４毎に連続的（テーパ状）に張力を小さくした状態で張力を保持するようになっている。
【００７７】
以上の５個の張力制御手段１６２ａ〜１６２ｅ、張力制御手段１６１Ａおよび１６１Ｂは、取り付け機構において、溝付サブローラの各ワイヤ４に対する押し込み量を調整可能に取り付けられている。
【００７８】
以上により、本実施形態１によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１において、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段１６を有している。即ち、張力制御手段１６は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ４毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００７９】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力をワイヤ排出側のワイヤ張力に比べて低減してワイヤ４の撓み量のバラツキを低減した状態で保持するため、ワイヤ４の断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ排出側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【００８０】
ここで、一般的に、ワイヤを細線化するとワイヤ破断強度が低下し、装置内で使用できるワイヤ張力上限を下げる必要があるが、ワイヤ張力上限を下げると、ワークの加工性が低下し、ワイヤ張力の違い、すなわり、上述の各ウェハの切断厚さのバラツキがより顕著に表れてしまう。したがって、細線ワイヤ使用時(特にワイヤ４の芯線径が８０μｍ以下のような破断強度が小さなワイヤを用いるとき)、本発明のように制御することで、従来装置に対してより大きな効果を得ることができる。
【００８１】
特に、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を低減するのは、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４は良く切れるために切り代を広げてしまう可能性が高く、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤ４の張力を低減することにより、ワーク切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。また同様に、ワイヤ回収側のワイヤ４においても良く切れなくなっているためにかえって切り代を広げてしまう可能性が高く、ワイヤ回収側（旧線側）のワイヤ４の張力を大きくすることにより、ワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。要するに、ワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡ってワイヤ４にて同じように切断することができる。
【００８２】
次に、前述したように、ワイヤ４に沿って左右に分けられた２個（またはそれ以上の複数個）の張力制御手段１６を設けたが、これに限らず、張力制御手段１６の変形例として、図９および図１０を用いて、溝付ローラ２，３間の下側のワイヤ４をワイヤ４に沿って１箇所で押圧する連結サブローラについて説明する。
【００８３】
ここでは、ワイヤ４に沿って後述する１個の張力制御手段２２を設けた場合について図９（ａ）および図１０〜図１３を用いて詳細に説明する。
【００８４】
図９（ａ）は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の変形例を模式的に示す側面図である。図９（ａ）では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。図１０は、図９（ａ）の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【００８５】
図９（ａ）および図１０において、本実施形態１の変形例であるワイヤソー装置１Ａは、複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸は、その軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔（例えば０．３ｍｍ）で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された２個の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。
【００８６】
上記実施形態１の場合と異なるのは、ワイヤ４に沿った張架方向に分けられた２個（またはそれ以上の複数個）の張力制御手段１６の代わりに、ワイヤ４に沿った張架方向に設けられた１個の張力制御手段２２を設けた点である。
【００８７】
張力制御手段２２は、平面視で溝付ローラ２とワーク７との間で、ワーク７とは反対側のワイヤ面に設けられている。張力制御手段２２は、各ワイヤ４に当接する、直径が段階的に異なる６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆからなる溝付サブローラと、６個の溝付サブローラ群２２ａ〜２２ｆを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２２ｇからなる支持部材と、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材２２ｈとを有し、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一括して各ワイヤ４に押圧する。
【００８８】
溝付サブローラ２２ａ〜２２ｆは、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて複数段階の第１〜第６の６段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列範囲に分割されており、溝付サブローラ２２ａが最も旧線側の第１のワイヤ列範囲に対応し、溝付サブローラ２２ｆは最も新線側の第６のワイヤ列範囲に対応している。溝付サブローラ２２ａの直径をＲ１、溝付サブローラ２２ｂの直径をＲ２、溝付サブローラ２２ｃの直径をＲ３、溝付サブローラ２２ｄの直径をＲ４、溝付サブローラ２２ｅの直径をＲ５、溝付サブローラ２２ｆの直径をＲ６とした場合に、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３＞Ｒ４＞Ｒ５＞Ｒ６とする。直径の異なるサブローラ群２２ａ〜２２ｆを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧することができる。この場合、旧線側ほどローラ直径が大きい分だけ、旧線側ほど強い張力で各ワイヤ４に押圧することができるようになっている。
【００８９】
以上の場合、張力制御手段２２により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【００９０】
以上の張力制御手段２２は、取り付け機構において、溝付サブローラの各ワイヤ４に対する押し込み量を調整可能に取り付けられている。
【００９１】
以上により、本実施形態１の変形例によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワークであるワーク７を切断するワイヤソー装置１Ａにおいて、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段２２を有している。即ち、張力制御手段２２は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて一のワイヤ４毎に連続的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【００９２】
これによって、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量のバラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減するかまたは一定に保持するため、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【００９３】
なお、本実施形態１では、ワーク７として半導体材料の半導体インゴット（例えば単結晶または多結晶のシリコンインゴット）を多数に切断する場合について説明したが、これに限らず、サファイヤ、磁性体材料やセラミックス材料のような脆性材料をウエハ状に高精度に多数同時に切断することもできる。
【００９４】
なお、本実施形態１では、一括して各ワイヤ４に押圧し、サブローラ径の違いによってワイヤ張力を異ならせた張力制御手段１６１Ａの張力付与部材として３個の溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｃおよび１６１ｅ、張力制御手段１６１Ｂの張力付与部材として２個の溝付サブローラ１６１ｂおよび１６１ｄについて説明すると共に、別の事例として、独立してワイヤ群に押圧し、ローラ押し込み量の違いによってワイヤ張力を異ならせた５個の張力制御手段１６２の張力付与部材として溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄおよび１６１ｅについて説明したが、これに限らず、ワイヤ４に対して摩擦がない溝付サブローラの代わりに、図８に示すように、ワイヤ４に対して多少の摩擦がある押さえ部材１９１を設けてもよい。溝付サブローラのサブローラ径の違いに代えて押さえ部材１９１の厚みの違い（ワイヤ列面の幅方向に平面状、階段状またはテーパ状など）でワイヤ張力の違いを生じさせてもよいし、溝付サブローラの押し込み量（押し込み力）の違いに代えて押さえ部材１９１の押し込み量（押し込み力）の違いでワイヤ張力の違いを生じさせてもよい。さらに、厚みが連続的または段階的に異なる押さえ部材１９１をワイヤ列面の幅方向に端から端（ワイヤ供給側からワイヤ回収側の旧線側）まで設けてもよい。
【００９５】
この場合、張力制御手段１９は、各ワイヤ４に当接する張力付与部材としての押さえ部材１９１と、一または複数のワイヤ４に対して押さえ部材１９１を押し込み量を調節可能に保持する保持部材１９２と、張力付与部材としての押さえ部材１９１を、所定の押し込み量で各ワイヤ４に所定の張力になるように付勢する付勢部材である制御部１９３とを有している。
【００９６】
なお、本実施形態１では、複数のワイヤ４のワイヤ列を幅方向に５段階のエリアに分割し５段階のエリアに対応した各溝付サブローラでワイヤ４を押圧してワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ（５段階のエリア）毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する場合について説明したが、５段階のエリアに限らず、２〜４段階のエリアや段階のエリア、さらにはそれ以上の複数段階のエリアに分割して各エリアに対応した各溝付サブローラでワイヤ４を押圧してワイヤ回収側のエリアのワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ４（各エリア）毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持するようにしてもよい。
【００９７】
なお、本実施形態１では、図６の場合に、各ワイヤ４への張力が５段階に分割されており、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ，１６２ｃ，１６２ｅをそれぞれ持つ３個の張力制御手段１６２が設けられ、平面視でワーク７と溝付きローラ３間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ｂおよび１６２ｄをそれぞれ持つ２個の張力制御手段１６２が設けられる場合について説明したが、これに限らず、平面視でワーク７と溝付きローラ２間に、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄおよび１６２ｅをそれぞれ持つ５個の張力制御手段１６２が設けられてもよい。ところが、実際は、それぞれ独立して動く溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄおよび１６２ｅは、ローラ径は同一であってもワイヤ４への押し込み力（押し込み量）が異なっており、ワイヤ４の走行に同期して独立に回転する以上、隣接する溝付サブローラとの間にある程度の隙間を持たせる必要があり、ワイヤ４の間隔を例えば０．３ｍｍとした場合に、ある程度の隙間が０．３ｍｍ以下にできれば可能である。ここでは、前後の位置に分けて３個の張力制御手段１６２と２個の張力制御手段１６２を配置している。各張力制御手段１６２が、隣の張力制御手段１６２とくっ付かないようにする必要がある。
【００９８】
図６の各溝付きサブローラをそれぞれ独立して各ワイヤ４に押圧する場合の方が、図４のローラ径が異なる各溝付サブローラを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧する場合に比べて汎用性がある。つまり、ローラ径はワイヤ４の張力の設定に応じて変更されることから、図４のローラ径が異なる各溝付サブローラを共通な軸部材を介して一括して各ワイヤ４に押圧する場合は、ワイヤ４の芯線径の異なるものには適用できない可能性があるが、図６の各溝付きサブローラをそれぞれ独立して各ワイヤ４に押圧する場合には押し込み量（押し込み力）の設定を、ワイヤ４の芯線径に応じて変えるだけで対応することができる。
【００９９】
なお、本実施形態１の変形例では、張力制御手段２２は、各ワイヤ４に当接する６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆからなる溝付サブローラと、６個の溝付サブローラ群２２ａ〜２２ｆを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２２ｇからなる支持部材と、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢する付勢部材とを有し、６個のサブローラ群２２ａ〜２２ｆを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第６の６段階にワイヤ張力を階段状に小さくするように構成したが、これに限らず、図１１に示すように、張力制御手段２３として、各ワイヤ４に当接するサブローラ群２３ａからなる溝付サブローラと、溝付サブローラ群２３ａを回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２３ｂからなる支持部材と、サブローラ群２３ａを一定の圧力で各ワイヤ４に付勢するスプリング２３ｃと、スプリング２３ｃおよびシャフト部材２３ｂを支持する支持部材２３ｄとを有し、サブローラ群２３ａを一括して各ワイヤ４に押圧する場合に、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて溝付サブローラ毎に連続的（テーパ状）にワイヤ張力を小さくするように構成してもよい。これらのスプリング２３ｃと支持部材２３ｄにより付勢部材が構成されている。ここでは、サブローラ群２３ａは、一の溝付サブローラで一のワイヤ４を押圧して最もワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて１本のワイヤ４毎に連続的（テーパ状）に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【０１００】
ワイヤ１本毎に張力を設定した場合（テーパ状）のワイヤ４によるワーク７の切れ方を模式的に示すワーク７およびワイヤ４の縦断面図を図１２に示している。このように、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されている。
【０１０１】
２段階にワイヤの張力を設定した場合（階段状）のワイヤ４によるワーク７の切れ方を模式的に示すワーク７およびワイヤ４の縦断面図を図１３に示している。２段階にワイヤ４の張力を設定した図１３の場合よりもワイヤ１本毎に張力を設定した図１２の場合の方がワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力をより均一にすることができて、各ウエハの切断厚さのバラツキをより低減することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態１では特に説明しなかったが、各ワイヤ４に当接する張力制御手段１６の各サブローラ群は、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けてワイヤ列面の端から端まで設けたが、ダンサローラ１０、１３でワイヤ４の張力制御ができるワイヤ回収側とワイヤ供給側のワイヤ４の各数本については、各ワイヤ４に当接する張力制御手段１６の各サブローラ群を配置しなくてもよい。
【０１０３】
なお、本実施形態１では、２個の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている場合について説明したが、これに限らず、図１８のように三角形の頂点部分に３個の溝付ローラを設けてもよく、また、四角形の頂点部分に４個の溝付ローラを設けてもよい。
【０１０４】
なお、本実施形態１では、特に説明しなかったが、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ、溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ、サブローラ群２２ａ〜２２ｆ、サブローラ群２３ａに関して溝付きであったが、これに限らず、溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群であってもよい。
【０１０５】
（実施形態２）
本実施形態２では、上記実施形態１のワイヤソー装置１、１Ａを用いてワーク７を多数のウエハに切断するワーク切断方法について説明する。
【０１０６】
本実施形態２のワーク切断方法は、テスト用ワーク（ワーク７と同様の半導体インゴット）の切断により溝付きローラ２．３間に張架されたワイヤ４のワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、設定されたワイヤ張力を用いて実際のワーク７を切断するワーク切断工程とを有している。このワイヤ張力設定工程は、テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて張力制御手段１６または２２を操作してワイヤ張力を制御することにより、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるようにワイヤ張力を調整してワイヤ張力を設定する。ここでは、ワーク７は半導体インゴットであって、半導体インゴットをワイヤソー装置１または１Ａのワイヤ列で多数枚の半導体ウエハにスライス状に切断する。
【０１０７】
以下に、本実施形態２のワーク切断方法について更に詳細に説明する。
【０１０８】
まず、テスト用のワーク７での試し切断により、張力グラデーションを設定する。その後、張力グラデーションの切断条件で、実際のワーク７を切断する。ワイヤ４の張力にグラデーションを付けて、加工中のワイヤ撓み量のバラツキを低減するかまたはワイヤ撓み量を一定にする。要するに、撓み量の分布を小さくする。なお、ワイヤ張架直後は、メインローラＭＲ（溝付きローラ２．３）全面が新線の状況であり、連続的に切断しているときと状況が異なる。
【０１０９】
ここで、張力グラデーションの設定方法について説明する。
（１）新線側のダンサローラ１０の張力（例：１０Ｎ）でＭＲに芯線径５０μｍ〜５００μｍのワイヤ４を張架する。
（２）旧線側の張力値となるように張力制御手段を構成する全溝付サブローラを各ワイヤ４にそれぞれ当接する。
（３）テスト用のワーク７（半導体インゴット）を１本、固定部１７にセットする。予めワーク７について、接着剤を介して固定部１７の固定板に固定しておく。ワーク７の切断深さは例えば□１２５ｍｍ、□１５６ｍｍである。
（４）テスト用の半導体インゴット７を１本、実際のスライス条件でスライスを実施する。
スライス条件例としては、新線供給量：５−３０ｍ／分、サイクル数：０．５−４ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎ（なお、１ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎとは往路３０ｓｅｃ／復路３０ｓｅｃで往復走行させることを意味する）、インゴット送り速度：０．１−１．０ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ走行速度：５００−１２００ｍ／ｍｉｎである。
（５）ワーク７を例えば半分以上切断したところで、スライスを中断し、ワイヤ４の撓み量を実測する。
（６）新線側のサブローラ当接量を減少させることにより、ＭＲ張力グラデーションを付与し、ワイヤ４の撓み量分布を減少させる。
（７）テスト用のワーク７のスライスを再開し、張力グラデーション付与の妥当性を確認する。
【０１１０】
以上によって、張力グラデーションを設定することができる。
【０１１１】
次に、設定された張力グラデーションを用いて実際のワーク７を切断するワーク切断工程を実施する。
（１）新線側のダンサローラ１０の張力（例：１０Ｎ）でＭＲに芯線径５０μｍ〜５００μｍのワイヤ４を張架する。
（２）旧線側の張力値となるように張力制御手段を構成する全溝付サブローラを各ワイヤ４にそれぞれ当接する。
（３）実際に切断するワーク７を１本、固定部１７にセットする。予めワーク７について、接着剤を介して固定部１７の固定板に固定しておく。ワーク７の切断深さは例えば□１２５ｍｍ、□１５６ｍｍである。
（４）実際に切断するワークを１本、実際のスライス条件でスライスを実施する。
スライス条件例としては、新線供給量：５−３０ｍ／分、サイクル数：０．５−４ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎ（なお、１ｃｙｃｌｅ／ｍｉｎとは往路３０ｓｅｃ／復路３０ｓｅｃで往復走行させることを意味する）、インゴット送り速度：０．１−１．０ｍｍ／ｍｉｎ、ワイヤ走行速度：５００−１２００ｍ／ｍｉｎである。
【０１１２】
これによって、本実施形態２によれば、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量のバラツキをワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って低減するかまたは一定に保持するため、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワイヤ切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【０１１３】
なお、上記実施形態１の変形例であるワイヤソー装置１Ａの更なる変形例として、ワーク送り機構１８を制御するための撓み量センサ２１が設けられていてもよい。
【０１１４】
図９（ｂ）は、図９（ａ）のワイヤソー装置１Ａの更なる変形例を模式的に示す側面図である。図９（ｂ）では、図１および図９（ａ）の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。
【０１１５】
図９（ｂ）に示すように、図９（ａ）のワイヤソー装置１Ａの場合と異なるのは、ワーク送り機構１８を制御するための撓み量センサ２１が設けられた点である。
【０１１６】
撓み量センサ２１は、ワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量を検出し、検出した撓み量が所定値以下になるように、ワーク７を上部で固定してワーク７を下方に移動させて各ワイヤ４に押し付けるワーク送り機構１８を制御する。この撓み量センサ２１で検出したワイヤ撓み量に応じてワーク送り機構１８のワーク送り量が制御される。
【０１１７】
なお、この撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する構成は、図９（ａ）の構成への適用に限らず、ワイヤに沿った左右２箇所で押圧する上記実施形態１の連結サブローラや非連結サブローラの他、図８の押さえ部材１９１および溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群など、上記実施形態１で記載した全てのサブローラ押圧構成に適用することができる。
【０１１８】
（実施形態３）
前述したように、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合に対して、本実施形態３では、撓み量センサを用い、ワイヤ４の撓み量に応じてサブローラ押圧量を調整する場合について説明する。
【０１１９】
図１４は、本発明の実施形態３におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す側面図である。図１５は、図１４のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す平面図である。図１４および図１５では、図１の構成部材と同一の作用効果を奏する構成部材には同一の部材番号を付けて説明する。図１６は、図１４および図１５の張力制御手段の一例を示す構成図である。
【０１２０】
図１４〜図１６において、本実施形態３のワイヤソー装置１Ｂは複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸は、その軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔（例えば０．３ｍｍ）で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された２個の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。
【０１２１】
上記実施形態１、２の場合と異なるのは、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、張力制御手段１６，２２の代わりに、前後に設けられ、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量に基づいてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５とを設けた点である。
【０１２２】
撓み量センサ２４は、ワーク７のへワイヤ４の供給側と回収側にそれぞれ設けられると共に、張力制御手段２５が配置されているワイヤ列面毎に設けられている。撓み量センサ２４は、ワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量を検出し、検出した撓み量が所定値以下になるように、ワーク７を上部で固定してワーク７を下方に移動させて各ワイヤ４に押し付けるワーク送り機構１８（ここでは図示せず）を制御すると共に、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値を、対応する張力制御手段２５にフィードバックする。
【０１２３】
張力制御手段２５は、ここでは合計５個、平面視で溝付ローラ２とワーク７との間および平面視で溝付ローラ３とワーク７との間で、ワーク７を切断する上側のワイヤ列面とは反対側の下側のワイヤ列面に設けられている。張力制御手段２５はそれぞれ、各ワイヤ４に当接する、直径が同一のサブローラ群からなる溝付サブローラ２５ａと、溝付サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支えるシャフト部材２５ｂからなる支持部材と、張力付与部材としての溝付サブローラ２５ａを所定圧力（押し込み力）で各ワイヤ４に付勢するためにシャフト部材２５ｂを付勢するスプリング２５ｃと、スプリング２５ｃおよびシャフト部材２５ｂを支持する支持部材２５ｄと、スプリング２５ｃを介して溝付サブローラ２５ａを押し込む押し込み力（押し込み量）を検出する圧力センサ２５ｅと、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じた所定加圧値を圧力センサ２５ｅが検出するまで圧力センサ２５ｅを介してスプリング２５ｃを加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、サブローラ群２２ａを他のサブローラ群２２ａと独立的に溝付サブローラ２５ａによって各ワイヤ４に押圧する。これらのスプリング２５ｃ、支持部材２５ｄ、圧力センサ２５ｅおよび加圧ステージ２５ｆにより加圧制御部２５ｇが構成されている。この場合、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じた所定加圧値は、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように設定される。
【０１２４】
複数（ここでは５個）のサブローラ群の各溝付サブローラ２５ａは、ワイヤ回収側（旧線側）からワイヤ供給側（新線側）に向けて第１〜第５の５段階にワイヤ張力を付与するワイヤ列面範囲に分割されており、複数の溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくしている。
【０１２５】
即ち、張力制御手段２５のサブローラ制御部は、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値をモニタリングする張力モニタリング手段（ロードセル；ここでは図示せず）と、モニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持するようになっている。加圧制御部２５ｇを構成する加圧ステージ２５ｆの内部に、図示しない張力モニタリング手段が設けられていてもよい。
【０１２６】
以上の場合、張力制御手段２５により、ワイヤ４に引張強度以上の張力が加えられてワイヤ４が断線したり、または、ワイヤ４の溝付ローラ２，３への巻付力が弱くなってウエハ切断精度が低下したり、ワイヤ４が外周溝から外れて切断不良を起こしたりすることがないように、ワイヤ４の張力が設定される。ワイヤ４の張力はワイヤ４の破断強度（引張強度）に基づいて設定される。
【０１２７】
上記構成により、まず、全ての溝付サブローラ２５ａを旧線側張力値にてワイヤ列に当接し、所定の切断条件でワーク７の切断を開始する。
【０１２８】
次に、張力制御手段２５の加圧制御部２５ｇ内の張力モニタリング手段により、張力制御手段２５に対応した撓み量センサ２４で検出されたワーク７の切断領域のワイヤ４の撓み量がモニタリングされる。このモニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧ステージ２５ｆが溝付サブローラ２５ａをワイヤ４側に押し込むように加圧する。
【０１２９】
これを繰り返して、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力が保持されて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持される。
【０１３０】
したがって、本実施形態３によれば、所定の間隔で配置された複数（ここでは二つ）の溝付きローラ２，３の外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１Ｂにおいて、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段２５を有している。即ち、張力制御手段２５は、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて一のワイヤ４毎に連続的に張力を小さくした状態で張力を保持する。この場合に、溝付きローラ２，３間に、ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４が設けられ、張力制御手段２５は、ワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように撓み量センサ２４で検出した撓み量に応じてワイヤ４を加圧する加圧制御部２５ｇが設けられている。
【０１３１】
本実施形態３のワーク切断方法は、溝付きローラ２，３間に張架されたワイヤ４のワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、設定されたワイヤ張力を用いて実際のワーク７（ここでは半導体インゴット）を切断するワーク切断工程とを有している。このワイヤ張力設定工程は、実際のワーク切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、張力制御手段２５が自動的にワイヤ張力を制御してワイヤ張力を設定する。
【０１３２】
このように、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要はなく、直接、ワイヤ供給側（新線側）のワイヤの張力を低減してワイヤ４の撓み量をワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って一定に保持して、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にできて各ウエハの切断厚さのバラツキを低減することができる。
【０１３３】
なお、本実施形態３では、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、上記実施形態１の張力制御手段１６，２２の代わりに、ワイヤ４に沿った左右２箇所に設けられ、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量に基づいてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５とを設けた場合について説明したが、これに限らず、各ワイヤ４の撓み量を検出する撓み量検出手段としての撓み量センサ２４と、上記実施形態１の張力制御手段１６または／および２２とを用いてもよい。この場合にも、張力制御手段２５のサブローラ制御部と同様のサブローラ制御部が必要である。このサブローラ制御部は、撓み量センサ２４で検出した各ワイヤ４の撓み量の検出値をモニタリングする張力モニタリング手段（ロードセル；ここでは図示せず）と、モニタリングした各ワイヤ４の撓み量の検出値に応じて、ワイヤ供給側のワイヤ張力を低減してワイヤ４の撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるように、加圧する加圧ステージ２５ｆとを有し、ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、ワイヤ回収側からワイヤ供給側に向けて複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する。
【０１３４】
要するに、この撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５は、本実施形態３の構成に限らず、ワイヤ４に沿った左右２箇所で押圧する上記実施形態１の連結サブローラや非連結サブローラの他、図８の押さえ部材１９１および溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群など、上記実施形態１で記載した全てのサブローラ押圧構成に適用することができる。
【０１３５】
なお、本実施形態３では、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合とは別に、撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５を用いてサブローラ押圧量を調整する場合について説明したが、これに限らず、撓み量センサ２１を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワーク送り量を制御する場合に加えて、撓み量センサ２４を用い、ワイヤ４の撓み量に応じてワイヤ４の張力を制御する張力制御手段２５を用いてサブローラ押圧量を調整するようにしてもよい。撓み量センサ２４は撓み量センサ２１と別々でもよいし、撓み量センサ２４は撓み量センサ２１を兼ねてもよい。
【０１３６】
なお、本実施形態３では、溝付サブローラ１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ、溝付サブローラ１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ、サブローラ群２２ａ〜２２ｆ、サブローラ群２３ａ、溝付サブローラ２５ａに関して溝付きであったが、これに限らず、溝なしサブローラまたは溝なしサブローラ群であってもよい。
【０１３７】
なお、本実施形態３では、撓み量センサ２４で検出した撓み量に応じてワイヤ４を加圧する加圧制御部２５ｇを設けたことによって、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要はなかったが、上記実施形態１では、試し切断をしてワイヤ張力を調整する必要がある。
【０１３８】
なお、以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜３を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１〜３に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１〜３の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周に通した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、ウエハの製造方法の分野において、ワイヤ供給側（新線側）ワイヤの張力を低減してワイヤの撓み量をワイヤ供給側（新線側）からワイヤ回収側（旧線側）に渡って一定に保持することにより、ワイヤの断線リスクを抑制すると共に、ワイヤ供給側（新線側）とワイヤ回収側（旧線側）でワーク切断能力を均一にでき切断厚さのバラツキを低減することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１、１Ａ、１Ｂ ワイヤソー装置
２，３ 溝付ローラ
４ ワイヤ
５ 供給リール（新線ボビン）
６ 回収リール（旧線ボビン）
７ ワーク（半導体インゴット）
８、９、１１、１２ ガイドローラ
１０、１３ ダンサローラ
１４、１５ トラバーサ
１６、１６１Ａ、１６１Ｂ、１６２ 張力制御手段
１６１ａ、１６１ｂ、１６１ｃ、１６１ｄ、１６１ｅ 溝付サブローラ
１６１ｆ シャフト部材
１６１ｇ スプリング
１６１ｈ 支持部材
１６２ａ、１６２ｂ、１６２ｃ、１６２ｄ、１６２ｅ 溝付サブローラ
１６２ｆ シャフト部材
１６２ｇ スプリング
１６２ｈ 支持部材
１７ 固定部
１８ ワーク送り機構
１９ 張力制御手段
１９１ 押さえ部材
１９２ 保持部材
１９３ 制御部
２０ 加工液供給部
２１ 撓み量センサ
２２、２３ 張力制御手段
２２ａ〜２２ｆ サブローラ群
２２ｇ シャフト部材
２２ｈ 付勢部材
２３ａ サブローラ群
２３ｂ シャフト部材
２３ｃ スプリング
２３ｄ 支持部材
２４ 撓み量センサ
２５ 張力制御手段
２５ａ 溝付サブローラ
２５ｂ シャフト部材
２５ｃ スプリング
２５ｄ 支持部材
２５ｅ 圧力センサ
２５ｆ 加圧ステージ
２５ｇ 加圧制御部
Ａ ワイヤ回収側（旧線側）
Ｂ ワイヤ供給側（新線側）
Ｒ１〜Ｒ６ 溝付サブローラの直径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤを走行させて該ワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、
該複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有するワイヤソー装置。
【請求項２】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、該ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して前記ワイヤの撓み量を該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定にしているかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減している請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記ワークを切断するワイヤ列面と、前記張力制御手段が当接するワイヤ列面とがそれぞれ別のワイヤ列面である請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
前記張力制御手段は、一または複数設けられ、２段階以上で前記ワイヤの複数列におけるワイヤ本数分の複数段階以下に張力を制御する請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項６】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて複数段階に前記ワイヤ張力が設定されている請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項７】
前記張力制御手段は、前記各ワイヤに当接する複数のサブローラ群と、該複数のサブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを一または複数セット有し、該複数のサブローラ群を一括して該ワイヤのそれぞれに押圧する請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項８】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎または該サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にサブローラの直径が小さくなるように構成されている請求項７に記載のワイヤソー装置。
【請求項９】
前記張力制御手段は、前記ワイヤのそれぞれに当接するサブローラ群と、該サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを複数セット有し、該複数セットのサブローラ群のそれぞれを独立して該ワイヤのそれぞれに押圧する請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項１０】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にサブローラ群の前記ワイヤのそれぞれへの押し込み力または押し込み量が小さくなるように構成されている請求項９に記載のワイヤソー装置。
【請求項１１】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている請求項７または９に記載のワイヤソー装置。
【請求項１２】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている請求項７に記載のワイヤソー装置。
【請求項１３】
前記溝付きローラ間に、前記ワイヤの撓み量を検出する撓み量検出手段を備え、前記張力制御手段は、該ワイヤの撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該撓み量検出手段で検出した該撓み量に応じて該ワイヤのそれぞれを加圧する加圧制御部が設けられている請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２に記載のワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、
テスト用ワークの切断により前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するワーク切断方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のワーク切断方法であって、前記ワイヤ張力設定工程は、前記テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて前記張力制御手段を操作して前記ワイヤ張力を制御することにより、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤ撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該ワイヤ張力を調整して該ワイヤ張力を設定するワーク切断方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、
前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するワーク切断方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のワーク切断方法であって、前記ワイヤ張力設定工程は、前記実際のワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤ撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、前記張力制御手段が自動的に前記ワイヤ張力を制御して該ワイヤ張力を設定するワーク切断方法。
【請求項１８】
請求項１４または１７に記載のワーク切断方法であって、前記ワーク切断工程は、前記ワイヤ撓み量に応じてワーク送り機構のワーク送り量を制御するワーク切断方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかに記載のワーク切断方法において、前記ワークが半導体のインゴットであって、該半導体インゴットを前記ワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断するウエハの製造方法。
【請求項１】
所定の間隔で配置された複数の溝付きローラの外周溝に巻き付けられた切断用のワイヤを走行させて該ワイヤの複数列でワークを切断するワイヤソー装置において、
該複数の溝付きローラ間に張架されたワイヤ張力のうち、ワイヤ回収側のワイヤ張力を大きくし、ワイヤ供給側のワイヤ張力を小さくした張力制御手段を有するワイヤソー装置。
【請求項２】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ回収側のワイヤ張力を最大とし、該ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて一または複数のワイヤ毎に段階的に張力を小さくした状態で張力を保持する請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して前記ワイヤの撓み量を該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定にしているかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減している請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記ワークを切断するワイヤ列面と、前記張力制御手段が当接するワイヤ列面とがそれぞれ別のワイヤ列面である請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
前記張力制御手段は、一または複数設けられ、２段階以上で前記ワイヤの複数列におけるワイヤ本数分の複数段階以下に張力を制御する請求項１または２に記載のワイヤソー装置。
【請求項６】
前記張力制御手段は、前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて複数段階に前記ワイヤ張力が設定されている請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項７】
前記張力制御手段は、前記各ワイヤに当接する複数のサブローラ群と、該複数のサブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを一または複数セット有し、該複数のサブローラ群を一括して該ワイヤのそれぞれに押圧する請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項８】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎または該サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にサブローラの直径が小さくなるように構成されている請求項７に記載のワイヤソー装置。
【請求項９】
前記張力制御手段は、前記ワイヤのそれぞれに当接するサブローラ群と、該サブローラ群を回転自在に軸支する軸部材およびこれを支える支持部材と、該サブローラ群を一定の圧力で該ワイヤのそれぞれに付勢する付勢部材とを複数セット有し、該複数セットのサブローラ群のそれぞれを独立して該ワイヤのそれぞれに押圧する請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項１０】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にサブローラ群の前記ワイヤのそれぞれへの押し込み力または押し込み量が小さくなるように構成されている請求項９に記載のワイヤソー装置。
【請求項１１】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている請求項７または９に記載のワイヤソー装置。
【請求項１２】
前記ワイヤ回収側から前記ワイヤ供給側に向けて前記サブローラ群の各サブローラ毎に段階的にワイヤ張力を小さくするように構成されている請求項７に記載のワイヤソー装置。
【請求項１３】
前記溝付きローラ間に、前記ワイヤの撓み量を検出する撓み量検出手段を備え、前記張力制御手段は、該ワイヤの撓み量がワイヤ供給側からワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤの撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該撓み量検出手段で検出した該撓み量に応じて該ワイヤのそれぞれを加圧する加圧制御部が設けられている請求項６に記載のワイヤソー装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２に記載のワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、
テスト用ワークの切断により前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するワーク切断方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のワーク切断方法であって、前記ワイヤ張力設定工程は、前記テスト用ワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて前記張力制御手段を操作して前記ワイヤ張力を制御することにより、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤ撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、該ワイヤ張力を調整して該ワイヤ張力を設定するワーク切断方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のワイヤソー装置を用いたワークの切断方法であって、
前記溝付きローラ間に張架されたワイヤのワイヤ張力を自動的に設定するワイヤ張力設定工程と、該設定されたワイヤ張力を用いて実際のワークを切断するワーク切断工程とを有するワーク切断方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のワーク切断方法であって、前記ワイヤ張力設定工程は、前記実際のワークの切断中に検出されたワイヤ撓み量の変位に基づいて、前記ワイヤ供給側のワイヤ張力を前記ワイヤ回収側のワイヤ張力に比べて低減して該ワイヤ撓み量が該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って一定に保持されるかまたは、該ワイヤ撓み量のバラツキを該ワイヤ供給側から該ワイヤ回収側に渡って低減するように、前記張力制御手段が自動的に前記ワイヤ張力を制御して該ワイヤ張力を設定するワーク切断方法。
【請求項１８】
請求項１４または１７に記載のワーク切断方法であって、前記ワーク切断工程は、前記ワイヤ撓み量に応じてワーク送り機構のワーク送り量を制御するワーク切断方法。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれかに記載のワーク切断方法において、前記ワークが半導体のインゴットであって、該半導体インゴットを前記ワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断するウエハの製造方法。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図１７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図１】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２５０３２８（Ｐ２０１２−２５０３２８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５８１８（Ｐ２０１１−１２５８１８）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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