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】従来装置と比較してより高い張力で、ワイヤ断線なくワークの切断を素早く実現する。
【解決手段】各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、各溝付ローラ２，３間のワイヤ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、各溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン手段としての第１バッファボビン１４と第２バッファボビン手段としての第２バッファボビン１８がそれぞれ配設され、各溝付ローラ２，３と第１バッファボビン１４との間に第３ダンサローラ１７が配設されると共に、各溝付ローラ２、３と第２バッファボビン１８との間に第４ダンサローラ２１が配設されている。
【解決手段】各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、各溝付ローラ２，３間のワイヤ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、各溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン手段としての第１バッファボビン１４と第２バッファボビン手段としての第２バッファボビン１８がそれぞれ配設され、各溝付ローラ２，３と第１バッファボビン１４との間に第３ダンサローラ１７が配設されると共に、各溝付ローラ２、３と第２バッファボビン１８との間に第４ダンサローラ２１が配設されている。
【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、切断用ワイヤのワイヤ列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、このワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハ素材を製造する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、溝付きローラに掛け渡されたワイヤの張力を制御しながらワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハ素材を作製している。このことが特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１１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１１に示すように、従来のワイヤソー装置１００は、主に、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ１０１と、この固定砥粒ワイヤ１０１を巻掛けした二つの溝付ローラ１０２と、固定砥粒ワイヤ１０１に張力を付与するためのワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂ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１０４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１０５とを有している。
【０００５】
固定砥粒ワイヤ１０１は、供給ボビン１０６Ａから繰り出され、ワイヤ張力付与機構１０３Ａを経て、溝付ローラ１０２に入っている。固定砥粒ワイヤ１０１がこの溝付ローラ１０２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。別の溝付きローラ１０２からの固定砥粒ワイヤ１０１はもう一方のワイヤ張力付与機構１０３Ｂを経て回収ボビン１０６Ｂ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１０３Ａ、１０３Ｂにより、溝付ローラ１０２に巻掛けられた固定砥粒ワイヤ１０１に張力を付与し、駆動モータ１０７によって予め設定した反転サイクル時間毎に所定の走行速度で往復走行させている。往復走行する固定砥粒ワイヤ１０１にワークＷを押し当てて切り込み送りし、ワークＷを多数枚のウエハ状に切断している。
【０００７】
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ワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂにより固定砥粒ワイヤ１０１の張力を管理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている上記従来のワイヤソー装置１００では、固定砥粒ワイヤ１０１を用い、ワイヤ往復走行で半導体インゴットであるワークＷをウエハ状に切断する。
【００１０】
一般的なワイヤソー装置１００におけるワイヤ張力変動要因を図１２に示す。
【００１１】
図１２（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図１２（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図である。
【００１２】
図１２（a）および図１２（ｂ）に示すように、ワイヤソー装置１００において、（１）往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速、（２）供給ボビン１０６Ａおよび回収ボビン１０６Ｂに対してボビン幅方向に固定砥粒ワイヤ１０１を移動させる場合のトラバーサ折り返し(トラバーサによる追随が困難)、（３）供給ボビン１０６Ａおよび回収ボビン１０６Ｂに対してトラバーサを追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサのボビンへの巻き方向、（４）プーリの慣性、（５）ワイヤ振動などが原因でワイヤ張力変動が発生している。
このときの張力変動幅としては、ダンサローラ設定の張力値に対し、（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性の合計で１５〜２０パーセント、（２）トラバーサ折り返しにより５〜１０パーセント、（３）ボビン巻き方向による張力変動により１５〜２０パーセント、（５）ワイヤ振動により３〜４パーセントである。
【００１３】
具体的な張力変動値としては、ダンサローラ張力設定値を１３．５Ｎに設定した場合、（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動が±２．５Ｎ発生しており、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動が±１Ｎ発生しており、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動が±２．５Ｎ発生しており、（５）ワイヤ振動による張力変動が±０．５Ｎ発生していることを確認しており、合わせて±６．５Ｎの張力変動が発生していることが判る。
【００１４】
特に、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、上記（１）ワイヤ加減速、（２）トラバーサ折り返しおよび（３）ボビンへの巻き方向であり、これら複数の事象が同時に起こるときにワイヤ張力変動が最大となって、ワイヤの破断強度であるＴ_max（図中では２０Ｎ）を超えて、ワイヤ断線の原因になっていた。
【００１５】
したがって、ワークＷの切断中の張力はワイヤ破断強度（２０Ｎ）からワイヤの張力変動分（±６．５Ｎ）を引いた１３．５Ｎ以下での張力で切断しなければならない。
【００１６】
ワイヤ張力変動が大きくなって固定砥粒ワイヤ１０１が断線すると、ワイヤ断線修復に要する時間により、ワークＷやワイヤソー装置自体の温度状態が断線直後よりも低下し、切れ方が変わって段差を生じてしまうので、ワークＷと固定砥粒ワイヤ１０１を共に交換する必要があるという問題があった。
【００１７】
従来は、ワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂの各ダンサローラ張力をワイヤ破断強度の６０パーセント程度の張力で制御してワイヤ断線を防止していたが、昨今の固定砥粒ワイヤ１０１の細線化において、破断強度が小さく細い固定砥粒ワイヤ１０１を使用する場合に、それに合わせてダンサローラ張力を下げると、ワークＷを切断する能力が著しく低下して切断時間が大幅に増加してしまうという問題もあった。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、解決方法１として、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）ワイヤ加減速、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動をワーク切断領域に及ぼさない機構を設けることにより張力変動をワーク切断領域の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法であり、解決方法２としては、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動を張力変動吸収手段により抑制または防止することにより、ワーク切断時の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、この解決方法を利用したワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造する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】
【００１９】
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ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の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、該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
また、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値がそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動が、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有している。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定されている。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置におけるワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値がワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置におけるワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量が一時的に０に設定される。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサが設けられ、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサが設けられており、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段がそれぞれ設けられている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されている。
【００３１】
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付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラは前記回転軸を回転中心として平衡状態になっている。
【００３２】
本発明のワーク切断方法は、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間のワイヤの複数列でワークを切断するワーク切断方法において、該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
また、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値をそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定する。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動を、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有している。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値を、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定する。
【００３６】
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走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値をワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御する。
【００３７】
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走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量を一時的に０に設定する。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して前記ワイヤを移動する第１トラバーサを設け、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して該ワイヤを移動する第２トラバーサを設け、該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかを設ける。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段をそれぞれ設ける。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とを平衡状態に設定する。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラを前記回転軸を回転中心として平衡状態する。
【００４５】
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インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断して多数枚のウエハ素材を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４７】
本発明においては、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、ワイヤを往復走行させて複数の溝付ローラ間の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、複数の溝付ローラと第１ダンサローラおよび第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、複数の溝付ローラと第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、複数の溝付ローラと第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されている。
【００４８】
これによって、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるので、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことが可能で、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することが可能となる。要するに、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めても、バッファボビンによりボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響を受けない切断領域ではその分、ワイヤ張力を高めて効率よくワークの切断を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００４９】
以上により、本発明によれば、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるため、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことができ、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態２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４】図３のトラバーサの第１ワイヤ張力変動吸収手段の一例を示す正面図である。
【図５】図３の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の事例を示す側面図である。
【図６】図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段の正面図である。
【図７】図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の第２ワイヤ張力変動吸収手段の事例を示す正面図である。
【図８】図７の第２張力変動吸収手段とは別の事例の第２張力変動吸収手段を含む正面図である。
【図９】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図１１】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。
【図１２】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下に、本発明のワイヤソー装置およびワーク切断方法、ウエハの製造方法の実施形態１、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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ボビン５に巻き付けられ、その他方端が旧線回収側の回収ボビン６に巻き付けられている。これらの溝付ローラ２、３、供給ボビン５および回収ボビン６を互いに同期を取って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程度のものを用い、芯線の周囲にダイヤモンドなどの砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを用いる。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。供給ボビン５には、例えば数十〜数百Ｋｍのワイヤ４が巻かれている。ワイヤソー装置１はワイヤ４を往復走行しており、回収ボビン６に巻かれたワイヤ４は、溝付ローラ２，３、供給ボビン５および回収ボビン６の駆動が反転して供給ボビンとして動作する。ここでは、供給ボビン５と回収ボビン６は名称を決めて説明している。
【００５５】
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と供給ボビン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の間に第１ダンサローラ１０が設けられている。また同様に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ２と回収ボビン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の間に第２ダンサローラ１３が設けられている。また、溝付ローラ２とガイドローラ９の間に、ワイヤ走行に同期して回転させるバッファボビン１４が設けられ、溝付ローラ２とバッファボビン１４の間には慣性駆動のガイドローラ１５，１６が設けられ、所要の張力を与えるため、ガイドローラ１５，１６の間に第３ダンサローラ１７が設けられている。また同様に、溝付ローラ２とガイドローラ１１の間に、ワイヤ走行に同期して回転させるバッファボビン１８が設けられ、溝付ローラ２とバッファボビン１８の間に慣性駆動のガイドローラ１９，２０が設けられ、所要の張力を与えるため、ガイドローラ１９，２０の間に第４ダンサローラ２１が設けられている。
【００５６】
バッファボビン１４，１８はそれぞれ、ワイヤ４が数百ｍ程度を周回できて、溝付ローラ２，３側の張力と供給ボビン５または回収ボビン６側の各張力とが互いに影響しないように緩衝用に設けられている。ここでは、バッファボビン１４，１８へのワイヤ４の巻き長さは、ボビン前後で張力の影響を受けない長さ（例えば２００ｍ〜３００ｍ）以上とし、ワイヤ４が重ならないようにし、ワイヤ摩擦がないようにする。また、バッファボビン１４，１８は、それぞれ１つのボビン構成でもよいし、２つのボビン構成でもよく、それ以上の複数のボビン構成でもよい。例えばバッファボビン１４として２つのボビン構成の場合、１つのボビン構成に比べてワイヤ４の巻き数を少なくしてワイヤ４の距離を長く稼ぐことができる。バッファボビン１４，１８には溝があってもなくてもよいが、ワイヤ４が滑らなければよい。また、バッファボビン１４，１８はそれぞれ、溝付ローラ２，３の回転駆動に同期するように回転させる。したがって、供給ボビン５からバッファボビン１４の間の張力変動およびバッファボビン１８から回収ボビン６の間の張力変動を、バッファボビン１４，１８から溝付ローラ２，３の間の張力変動を別々のダンサローラ１０，１３とダンサローラ１７，２１で管理している。バッファボビン１４，１８の溝付ローラ２，３側の位置Ａにはそれぞれ、後述するトラバーサ２２，２３でワイヤ折り返しによる張力変化が常に伝わらないようにしている。
【００５７】
第１ダンサローラ１０は供給ボビン５とバッファボビン１４との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。第２ダンサローラ１３はバッファボビン１４と回収ボビン６との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。第３ダンサローラ１７はバッファボビン１４と溝付ローラ２との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。さらに、第４ダンサローラ２１は溝付ローラ２とバッファボビン１８との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。これらのダンサローラ１０，１３，１７，２１はそれぞれ、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。第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１で管理する各張力値が、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３で管理する各張力値よりも高い値に設定されている。要するに、ワイヤ折り返しによる張力変動がバッファボビン１４，１８により切断領域３１側に影響しない分だけ、ワーク７を切断する切断領域３１の張力を大きくでき、供給ボビン５側の供給領域３２または回収ボビン６側の回収領域３３についてはそれよりも低い張力で管理する。供給領域３２および回収領域３３の各張力はワーク７の切断領域３１の張力よりも３．５Ｎ以上低い張力が好ましい。これは、供給領域３２および回収領域３３が（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動、の影響を受ける領域であり、また、ワーク切断領域３１が（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動の影響を受ける領域であり、これらの差分である３．５Ｎ以上低い張力で制御することにより、張力変動の複数の事象が同時に起こった場合においてもワイヤの破断強度を超えることがなく、ワイヤ断線を防止することができる。
【００５８】
具体的には、ワーク７を切断するワーク切断領域３１では、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１により張力を１７Ｎで制御し、ワイヤ往復走行の加減速時には、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１でのワイヤ４の断線を防止するために、張力を１７Ｎよりも３．５Ｎ低い１３．５Ｎで制御する。このように、ワイヤ往復走行の加減速時には、張力変動があるのでワイヤ４の断線を防ぐため、溝付ローラ２，３の張力制御用の第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１の張力制御値を下げる。ワイヤ走行の減速開始と共にその制御張力値を下げ、停止時（走行速度が０）に制御張力値を最小とし、ワイヤ走行の加速開始と共にその制御張力値を上げる。このとき同時に、ワーク７の送りも一時的に停止すれば、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１でのワイヤ４の断線を防止するために効果的である。一方、供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３では、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３により張力を１０Ｎで制御する。第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３の制御張力値は、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１の制御張力値よりも、トラバーサ２２，２３でワイヤ折り返しによるワイヤ張力変動の分以下に低く設定される。
【００５９】
供給ボビン５とガイドローラ８の間にはトラバーサ２２が設けられ、トラバーサ２２が供給ボビン５のボビン幅方向に移動して、供給ボビン５に整列して巻き付けられているワイヤ４が順次取り出すように作用する。また、ガイドローラ１２と回収ボビン６との間にはトラバーサ２３が設けられ、トラバーサ２３が回収ボビン６のボビン幅方向に移動して、回収ボビン６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。この場合、供給側のトラバーサ２２は、供給ボビン５からワイヤ４を取り込むときにボビンワイヤ位置に順次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２３は、回収ボビン６にワイヤ４を整列巻き付けするためにボビンワイヤ位置に順次移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００６０】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面は半導体インゴットのワーク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２４，２５がワーク７の前後に設けられている。この切断面の各ワイヤ列に加工液供給部２４，２５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を多数枚のウエハ状に切断する。
【００６１】
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２６をワーク送り機構２７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の複数列上にワーク７を押し付けることにより、厚さが均一な多数枚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。
【００６２】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【００６３】
図２（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図２（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図２（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域３１の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【００６４】
前述したが、ワイヤ張力変動原因は、主に（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動および（５）ワイヤ振動による張力変動である。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し周期で例えば張力１３．５Ｎを中心にして±１Ｎ分山形および谷形にワイヤ張力が変動する。また、ワイヤ往復走行に伴う加減速によって±２．５Ｎ分のトリガ状の張力変動が発生する。更に供給ボビン５、回収ボビン６への巻き方向による張力変動によって±２．５Ｎの張力変動が発生する。
【００６６】
図２（ｂ）に示すように、ワイヤ往復走行でワーク７を多数枚のウエハ状に切断しているが、往復走行するワイヤ方向の切り替え時に所定の一定速度からワイヤ４が加減速される。ワイヤ４の往走行と復走行とは１０００対９９０程度の時間比である。
【００６７】
図２（ａ）に示すように、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速時点のワイヤ速度０前後の位置でワイヤ張力がトリガ状に増減変動する。したがって、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２、２３を追従させ固定砥粒ワイヤ４を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２、２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動が最大の時に、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の最大値が重なり、かつ、ワイヤ往復走行時のワイヤ加減速によるワイヤ張力変動が同時に起こる場合にワイヤ張力変動が最大となる。これは図２（ａ）の左横方向の矢印に示す張力最大位置Ｔ maxである。この最大張力がワイヤ４の破断張力２０Ｎを超えないようにしなければならない。
【００６８】
本実施形態１では、ワーク７の切断するワーク切断領域３１と、供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３との間にバッファボビン１４，１８を設けて、ワーク切断領域３１のワイヤ張力に、ワイヤ張力変動の大きいトラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の影響を受けない状態としている。トラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動が、バッファボビン１４，１８によりワーク切断領域３１に伝わらない分だけ、ワイヤ張力の最大値が下がる。ワーク切断領域３１においてそのワイヤ張力の最大値が下がる分だけ、逆にワイヤ張力を高くしてもワイヤ４の断線がなく、ワーク７を効率よく切断することができる。
【００６９】
したがって、バッファボビン１４，１８に挟まれたワーク切断領域３１では、往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速によりワイヤ張力変動がトリガ状に増減変動するが、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動と、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動は発生せず、図２（ａ）に示す山形および谷形の凹凸波形はなくなって、図２（ｃ）に示すトリガ状の張力増減変動が定期的に存在するだけの横一本線になり、ワイヤ折り返し動作による山形および谷形の張力変動がない分、張力を上げて切断加工の効率を上げることができる。
【００７０】
要するに、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１で管理する各張力値は、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３で管理する各張力値よりも、トラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作による各張力変動値の範囲内で高く設定すればよい。
【００７１】
一方、バッファボビン１４，１８により隔離された供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３では、図２（ａ）に示すように、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動（例えば２．５Ｎ）と共に、供給ボビン５または回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返しによる山形および谷形のワイヤ張力変動（例えば１Ｎ）更に、往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速によりパルス的なワイヤ張力変動（例えば２．５Ｎ）、ワイヤ振動による張力変動（例えば０．５Ｎ）が発生するものの、制御張力値を低めてワイヤ４の断線の安全性を確保すればよい。
【００７２】
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各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、ワイヤ４を走行させて各溝付ローラ２，３間のワイヤ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、各溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン手段としての第１バッファボビン１４と第２バッファボビン手段としての第２バッファボビン１８がそれぞれ配設され、各溝付ローラ２，３と第１バッファボビン１４との間に第３ダンサローラ１７が配設されると共に、各溝付ローラ２、３と第２バッファボビン１８との間に第４ダンサローラ２１が配設されている。
【００７３】
これによって、半導体インゴットなどワーク７を切断する領域３１のワイヤ張力を、ワイヤ張力変動の大きい要因であるボビン折り返しの影響を受けないように第１バッファボビン１４と第２バッファボビン１８を設けたため、各溝付ローラ２，３側の張力を、ボビン折り返し時の張力変動分だけ最大限に設定することができ、従来装置と比較してより高いワイヤ張力でワイヤ断線なく半導体インゴットなどワーク７の切断を効率的に行うことができる。
【００７４】
即ち、ワーク７を切断するワイヤ切断領域３１のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動の影響をバッファボビン１４，１８により受けない状態とし、ワイヤ切断領域３１のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動が存在する供給領域３２および回収領域３３ではワイヤ張力を小さく設定できるため、ワイヤ切断領域３１では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワーク７の切断を行うことができ、ボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動が存在する領域（供給領域３２および回収領域３３）ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【００７５】
（実施形態２）
上記実施形態１では、溝付ローラ２と供給ボビン５およびトラバーサ２２との間にバッファボビン１４を設け、溝付ローラ２とトラバーサ２３および回収ボビン６との間にバッファボビン１８を設けて、バッファボビン１４，１８によりトラバーサによるワイヤ折り返しを原因とするワイヤ張力変動を溝付ローラ２，３側のワーク切断領域に影響させない場合について説明したが、本実施形態２では、トラバーサによるワイヤ折り返しを原因とするワイヤ張力変動を張力変動吸収機構としての張力変動吸収手段により吸収する場合について説明する。
【００７６】
図３は、本発明の実施形態２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。なお、図３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符号を付して説明する。
【００７７】
図３において、本実施形態１のワイヤソー装置１Ａにおいて、所定距離を置いて配置された溝付ローラ２，３にはそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔で複数の外周溝が形成されている。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。 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、溝付ローラ２から新線供給側の供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が溝付ローラ２から旧線回収側の回収ボビン６に巻き付けられている。これらの供給ボビン５および回収ボビン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。
【００７８】
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と供給ボビン５との間に第１ダンサローラ１０が設けられ、溝付ローラ２と回収ボビン６との間の第２ダンサローラ１３が設けられている。第１ダンサローラ１０と供給ボビン５との間には、張力変動吸収手段を持つトラバーサ２２Ａが設けられ、トラバーサ２２Ａが供給ボビン５のワイヤ巻き付け位置に追随してボビン幅方向に移動して、供給ボビン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、第２ダンサローラ１３と回収ボビン６との間にも、張力変動吸収手段を持つトラバーサ２３Ａが設けられ、トラバーサ２３Ａが回収ボビン６のワイヤ巻き付け位置に追随してボビン幅方向に移動して、回収ボビン６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。この場合、供給側のトラバーサ２２Ａは、供給ボビン５からワイヤ４を取り込むときにボビンワイヤ位置に順次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２３Ａは、回収ボビン６にワイヤ４を整列巻き付けするためにボビンワイヤ位置に順次移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００７９】
トラバーサ２２Ａ，２３Ａの張力変動吸収手段はそれぞれ、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返し動作で発生する張力変動分を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段である。
【００８０】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面がワーク７の切断面であるが、ここでは図示していないが、この切断面を左右に横切るように加工液供給部２４，２５がワーク７の前後に設けられている。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２６をワーク送り機構２７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ようになっている。これらの構成は図１の場合と同様である。
【００８１】
図４は、図３のトラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段の一例を示す正面図である。なお、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段はトラバーサ２３Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段と同様の構成である。
【００８２】
図４に示すように、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に設けられ、各ガイドローラ２２１，２２２間に回転軸２２３が設けられ、回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に軸支されている。トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、各ガイドローラ２２１，２２２にワイヤ４が一方回転方向に付勢するようにＳ字状に通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段（回転付勢手段）が設けられて一方回転方向の付勢力と他方回転方向の付勢力とが平衡状態（均衡状態）になるように構成されている。
【００８３】
即ち、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、帯状の板体の両端部にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、ここでは図示していないが、回転軸２２３を回転中心として左回転方向に所定の付勢力（ダンサローラの張力設定値）で付勢するつるまきばねや回転ソレノイドコイルなどの張力付与手段（回転付勢手段）を有している。ダンサローラ１０，１３の張力設定値に、回転軸２２３を持つシーソ状の張力変動吸収手段が釣り合うようにばねなどの付勢力を調整している。このように、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の右側からガイドローラ２２２の左側にＳ字状に通された後に、ガイドローラ２２２を介して右側にワイヤ４が引き出されている。
【００８４】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が右側に引っ張られると、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力に抗して右回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んで左側に移動しても、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れて張力付与手段（回転付勢手段）の付勢力によって左回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００８５】
トラバーサ２２Ａは、第１ワイヤ張力変動吸収手段と共に、供給ボビン５のボビン幅方向（トラバーサ往復範囲Ｂ）に移動して、供給ボビン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。
【００８６】
図４では、第１ワイヤ張力変動吸収手段が第１トラバーサ２２Ａおよび第２トラバーサ２３Ａにそれぞれ設けられた場合について説明したが、図５および図６では、トラバーサとは別に、第１ワイヤ張力変動吸収手段が供給ボビン５および回収ボビン６とトラバーサとの間にそれぞれ配置されている場合について説明する。
【００８７】
図５は、図３の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の事例を示す側面図である。図６は、図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段の正面図である。
【００８８】
図５および図６に示すように、供給ボビン５と一方のトラバーサ２２Ｂとの相対位置変動および回収ボビン６と他方のトラバーサ２３Ｂとの相対位置変動に起因する各張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５が供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間および、回収ボビン６とトラバーサ２３Ｂとの間にそれぞれ配置されている。ここでは、供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間に設けられた第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５について説明する。この張力変動吸収手段２２５は、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同じ）で付勢されている。張力変動吸収手段２２５がばね２２４によって右回転方向に付勢した状態で回転軸２２３を回転中心としてシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の右側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からトラバーサ２２Ｂを介してワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与している第１ダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００８９】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して張力変動吸収手段２２５が左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９０】
図７は、図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の第２ワイヤ張力変動吸収手段の事例を示す正面図である。
【００９１】
図７に示すように、ワイヤ４の往復走行切替に伴う加減速時の張力変動を吸収させる第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段がトラバーサ２２Ｃに設けられている。このトラバーサ２２Ｃの第２ワイヤ張力変動吸収手段がダンサローラ１０側に配置されている。このトラバーサ２２Ｃは、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２を右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同一）で付勢されている。ばね２２４によって各ガイドローラ２２１，２２２を右回転方向に付勢された状態で釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の下側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９２】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９３】
図８は、図７の第２張力変動吸収手段とは別の事例の第２張力変動吸収手段を含む正面図である。
【００９４】
図８に示すように、供給ボビン５と一方のトラバーサ２２Ｂとの相対位置変動に起因する張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５が供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間に配置されている。また、ワイヤ４の往復走行切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２６がトラバーサ２２Ｂとダンサローラ１０との間に設けられている。要するに、第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５と、第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２６がトラバーサ２２Ｂ（またはトラバーサ２３Ｂ）を挟んで共に設けられている。
【００９５】
この張力変動吸収手段２２５は、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドガイドローラ２２１，２２２も回転自在に軸支されされている。回転軸２２３を回転中心として各ガイドガイドローラ２２１，２２２が右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同一）で付勢されている。張力変動吸収手段２２５がばね２２４によって右回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の右側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からトラバーサ２２Ｂを介してワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９６】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して張力変動吸収手段２２５が左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９７】
次に、この張力変動吸収手段２２６は、帯状の板体の両端部に設けられたガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値と同一）で付勢されている。ばね２２４によって右回転方向に付勢された状態で釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の下側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９８】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９９】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【０１００】
図９（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図９（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図９（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワーク７切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【０１０１】
前述したが、ワイヤ張力変動原因は、主に（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分±２．５Ｎ、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動分±１Ｎ、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動分±２．５Ｎ、および（５）ワイヤ振動による張力変動分±０．５Ｎであり、合わせて±６．５Ｎの張力変動が発生している。
【０１０２】
図９（ａ）に示すように、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し周期で例えば張力１３．５Ｎを中心にして±１Ｎ分山形および谷形にワイヤ張力が変動する。また、ワイヤ往復走行に伴う加減速によって±２．５Ｎ分のトリガ状の張力変動が発生する。更に供給ボビン５、回収ボビン６への巻き方向による張力変動によって±２．５Ｎの張力変動が発生する。
【０１０３】
図９（ｂ）に示すように、ワイヤ往復走行でワーク７を多数枚のウエハ状に切断しているが、往復走行するワイヤ方向の切り替え時に所定の一定速度からワイヤ４が加減速される。ワイヤ４の往走行と復走行とは１０００対９９０程度の時間比である。
【０１０４】
図９（ａ）に示すように、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速時点のワイヤ速度０前後の位置でワイヤ張力がトリガ状に増減変動する。したがって、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ４を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動が最大の時に、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の最大値が重なり、かつ、ワイヤ往復走行時のワイヤ加減速によるワイヤ張力変動が同時に起こる場合にワイヤ張力変動が最大となる。これは図９（ａ）の左横方向の矢印に示す張力最大位置Ｔ maxである。この最大張力がワイヤ４の破断張力２０Ｎを超えないようにしなければならない。
【０１０５】
張力変動吸収手段は、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の右側からガイドローラ２２２の左側にＳ字状に通された後に、ガイドローラ２２２を介して右側にワイヤ４が引き出されている。
【０１０６】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が右側に引っ張られると、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力に抗して右回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んで左側に移動しても、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れて張力付与手段（回転付勢手段）の付勢力によって左回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【０１０７】
このため、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分を±１Ｎ、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動分は吸収することができ±０Ｎ、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動分を±１Ｎ、（５）ワイヤ振動による張力変動は変わらず±０．５Ｎ、にまで抑制することが可能となり、合わせて±２．５Ｎに低減することが可能となり、ワーク７の切断領域の張力を１７．５Ｎまで上げて加工を行うことが可能となり、切断時間を短縮することができる。
【０１０８】
以上の本実施形態２のワイヤソー装置１Ａにおいて第１ワイヤ張力変動吸収手段を含むトラバーサ２２Ａ，２３Ａ，張力変動吸収手段２２５（第１ワイヤ張力変動吸収手段）、第２ワイヤ張力変動吸収手段を含むトラバーサ２２Ｃ，２３Ｃ，さらに、張力変動吸収手段２２６（第２ワイヤ張力変動吸収手段）について説明したが、本実施形態２のワイヤソー装置では、供給ボビン５に対する第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられていればよい。
【０１０９】
以上により、本実施形態２によれば、供給ボビン５のワイヤ４はトラバーサ２２Ａさらにダンサローラ１０を通り溝付ローラ２，３に複数回巻き付けられた後にダンサローラ１３さらにトラバーサ２３Ａを通って回収ボビン６に巻き取られている。トラバーサ２２Ａ，２３Ａは供給ボビン５および回収ボビン６へのワイヤ４の巻き付け位置に追従するように図４のトラバーサ往復範囲Ｂを移動しながら供給ボビン５および回収ボビン６に規則正しくワイヤ４を巻き付けたり巻き戻したりしてトラバーサ往復範囲Ｂを往復動作する。供給ボビン５および回収ボビン６のワイヤ折り返し位置とトラバーサ折り返し位置の相対位置ずれが発生すると、折り返しのタイミングずれに対応した張力変動が発生するが、図４のような回転中心２２３を持つシーソのような張力変動吸収手段を設けることにより張力変動は供給ボビン５とトラバーサ２２Ａ間および、回収ボビン６とトラバーサ２３Ａ間でそれぞれ吸収されて相殺され、ダンサローラ１０，１３へは張力変動の影響が及ばない。このような加速度に伴う張力変動に影響を及ぼす張力変動を張力変動吸収手段で吸収して、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返しによるワイヤ張力変動を防止することができて、ワイヤ断線を防止することができる。したがって、従来装置と比較してより高い張力で、ワイヤ断線なくワークＷの切断を素早く実現することができる。
【０１１０】
即ち、ワイヤ張力変動吸収手段を設けることにより、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速によるワイヤ張力変動およびワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動のうちの少なくともいずれかを吸収するため、ワイヤ断線を抑制または防止することができる。ワイヤ張力変動を抑制または防止した分だけワイヤ張力を高く設定することができるため、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができる。
【０１１１】
上記実施形態２では、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように配置したが、ガイドローラ２２１、２２２が独立したばね２２４によって相反する方向の変位に追従するように配置されていても良い。
【０１１２】
なお、上記実施形態１、２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１、２を合体してもよい。即ち、上記実施形態１である張力変動をワーク切断領域に及ぼさない機構を設けることにより張力変動をワーク切断領域の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置に本実施形態２である張力変動を張力変動吸収手段により抑制または防止する機構を設けた場合について説明する。
【０１１３】
図１０（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図１０（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図１０（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワーク７切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
図１０（a）〜図１０（c）に示すように、上記実施形態１のバッファボビン１４，１８では吸収しきれなかった張力変動である（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分±２．５Ｎを張力変動吸収手段を設けることにより±１Ｎまで低減することができるようになり、ワーク切断領域３１の張力を１９Ｎまで上げてワークを切断することが可能となり、更なる切断時間の短縮を実現することが可能となり、従来装置と比較してより高い張力で、ワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができる本発明の効果が高められる。
【０１１４】
即ち、所定の間隔で配置された溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、ワイヤ４を往復走行させて溝付ローラ２，３間のワイヤ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、溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン１４，１８がそれぞれ配設され、溝付ローラ２，３とバッファボビン１４の間に第３ダンサローラ１７が配設されていると共に、複溝付ローラ２，３とバッファボビン１８の間に第４ダンサローラ２１が配設されている。この場合に、供給ボビン５に対する第１トラバーサ２２のワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサ２３のワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられていてもよい。特に、第２ワイヤ張力変動吸収手段は、溝付きロール２，３とバッファボビン１４，１８との各間および、バッファボビン１４と第１トラバーサ２２およびバッファボビン１８と第２トラバーサ２３の各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【０１１５】
これらの第１ワイヤ張力変動吸収手段および第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、前述したように、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に設けられ、各ガイドローラ２２１，２２２間に回転軸２２３が設けられ、回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に軸支されており、各ガイドローラ２２１，２２２にワイヤ４が一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて一方回転方向の付勢力と他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されている。
【０１１６】
また、即ち、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられ、供給ボビン５と第１ダンサローラ１０の間に、供給ボビン５のワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサ２２Ａが設けられ、第２ダンサローラ１３と回収ボビン６の間に、回収ボビン６のワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサ２３Ａが設けられて、ワイヤ４を往復走行させて複数の溝付ローラ２，３間のワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１Ａにおいて、供給ボビン５に対する第１トラバーサ２２Ａのワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサ２３Ａのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられている。この場合に、溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン１４、１８がそれぞれ配設され、溝付ローラ２，３とバッファボビン１４の間に第３ダンサローラ１７が配設されていると共に、複溝付ローラ２，３とバッファボビン１８の間に第４ダンサローラ２１が配設されていてもよい。特に、第２ワイヤ張力変動吸収手段は、溝付きロール２．３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との各間および、第１ダンサローラ１０と第１トラバーサ２２Ａおよび第２ダンサローラ１２と第２トラバーサ２３Ａの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されていればよい。
【０１１７】
なお、バッファボビン１４，１８を備えたワイヤソー装置１を上記実施形態１で説明し、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えたワイヤソー装置１Ａを実施形態２で説明し、それらを合体してもよいことを前述したが、バッファボビン１４，１８を備えたワイヤソー装置１をメイン構成とし、これに対して、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えていてもよいことは言うまでもないことである。また逆に、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えたワイヤソー装置１Ａををメイン構成とし、これに対してバッファボビン１４，１８を上記実施形態１と同様の位置に備えていてもよいことは言うまでもないことである。
【０１１８】
本発明は、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）ワイヤ加減速、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動を、ワーク切断領域に及ぼさない機構（バッファボビン１４，１８）を設けることにより張力変動をワーク切断領域３１の張力を更に上げてワーク切断加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法である。即ち、この解決方法を利用したワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造するウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０１１９】
また、本発明は、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）〜（４）の要因による張力変動を、張力変動吸収手段により抑制または防止することにより、ワーク切断時の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置１Ａおよびこれを用いたワーク切断方法である。即ち、この解決方法を利用したワイヤソー装置１Ａのワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造するウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０１２０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２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、２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、２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】
【０１２１】
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、このワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハを製造するウエハの製造方法の分野において、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるため、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことができ、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ ワイヤソー装置
２、３ 溝付ローラ
４ 切断用のワイヤ
５ 新線供給側の供給ボビン
６ 旧線回収側の回収ボビン
７ ワーク
８、９ 慣性駆動のガイドローラ
１０ 第１ダンサローラ
１１、１２ 慣性駆動のガイドローラ
１３ 第２ダンサローラ
１４ バッファボビン（第１バッファボビン手段）
１５、１６ 慣性駆動のガイドローラ
１７ 第３ダンサローラ
１８ バッファボビン（第２バッファボビン手段）
１９、２０ 慣性駆動のガイドローラ
２１ 第４ダンサローラ
２２，２３ トラバーサ
２４，２５ 加工液供給部
２６ 固定部
２７ ワーク送り機構
３１ ワーク切断領域
３２ 供給領域
３３ 回収領域
２２Ａ、２３Ａ、２２Ｂ、２３Ｂ、２２Ｃ、２３Ｃ トラバーサ
２２１、２２２ ガイドローラ
２２３ 回転軸
２２４ ばね（張力付与手段）
２２５ 張力変動吸収手段（第１ワイヤ張力変動吸収手段）
２２６ 張力変動吸収手段（第２ワイヤ張力変動吸収手段）
【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、切断用ワイヤのワイヤ列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、このワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハ素材を製造する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、溝付きローラに掛け渡されたワイヤの張力を制御しながらワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハ素材を作製している。このことが特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１１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１１に示すように、従来のワイヤソー装置１００は、主に、ワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ１０１と、この固定砥粒ワイヤ１０１を巻掛けした二つの溝付ローラ１０２と、固定砥粒ワイヤ１０１に張力を付与するためのワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂ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１０４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１０５とを有している。
【０００５】
固定砥粒ワイヤ１０１は、供給ボビン１０６Ａから繰り出され、ワイヤ張力付与機構１０３Ａを経て、溝付ローラ１０２に入っている。固定砥粒ワイヤ１０１がこの溝付ローラ１０２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。別の溝付きローラ１０２からの固定砥粒ワイヤ１０１はもう一方のワイヤ張力付与機構１０３Ｂを経て回収ボビン１０６Ｂ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１０３Ａ、１０３Ｂにより、溝付ローラ１０２に巻掛けられた固定砥粒ワイヤ１０１に張力を付与し、駆動モータ１０７によって予め設定した反転サイクル時間毎に所定の走行速度で往復走行させている。往復走行する固定砥粒ワイヤ１０１にワークＷを押し当てて切り込み送りし、ワークＷを多数枚のウエハ状に切断している。
【０００７】
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ワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂにより固定砥粒ワイヤ１０１の張力を管理している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２０１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている上記従来のワイヤソー装置１００では、固定砥粒ワイヤ１０１を用い、ワイヤ往復走行で半導体インゴットであるワークＷをウエハ状に切断する。
【００１０】
一般的なワイヤソー装置１００におけるワイヤ張力変動要因を図１２に示す。
【００１１】
図１２（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図１２（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図である。
【００１２】
図１２（a）および図１２（ｂ）に示すように、ワイヤソー装置１００において、（１）往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速、（２）供給ボビン１０６Ａおよび回収ボビン１０６Ｂに対してボビン幅方向に固定砥粒ワイヤ１０１を移動させる場合のトラバーサ折り返し(トラバーサによる追随が困難)、（３）供給ボビン１０６Ａおよび回収ボビン１０６Ｂに対してトラバーサを追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサのボビンへの巻き方向、（４）プーリの慣性、（５）ワイヤ振動などが原因でワイヤ張力変動が発生している。
このときの張力変動幅としては、ダンサローラ設定の張力値に対し、（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性の合計で１５〜２０パーセント、（２）トラバーサ折り返しにより５〜１０パーセント、（３）ボビン巻き方向による張力変動により１５〜２０パーセント、（５）ワイヤ振動により３〜４パーセントである。
【００１３】
具体的な張力変動値としては、ダンサローラ張力設定値を１３．５Ｎに設定した場合、（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動が±２．５Ｎ発生しており、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動が±１Ｎ発生しており、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動が±２．５Ｎ発生しており、（５）ワイヤ振動による張力変動が±０．５Ｎ発生していることを確認しており、合わせて±６．５Ｎの張力変動が発生していることが判る。
【００１４】
特に、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、上記（１）ワイヤ加減速、（２）トラバーサ折り返しおよび（３）ボビンへの巻き方向であり、これら複数の事象が同時に起こるときにワイヤ張力変動が最大となって、ワイヤの破断強度であるＴ_max（図中では２０Ｎ）を超えて、ワイヤ断線の原因になっていた。
【００１５】
したがって、ワークＷの切断中の張力はワイヤ破断強度（２０Ｎ）からワイヤの張力変動分（±６．５Ｎ）を引いた１３．５Ｎ以下での張力で切断しなければならない。
【００１６】
ワイヤ張力変動が大きくなって固定砥粒ワイヤ１０１が断線すると、ワイヤ断線修復に要する時間により、ワークＷやワイヤソー装置自体の温度状態が断線直後よりも低下し、切れ方が変わって段差を生じてしまうので、ワークＷと固定砥粒ワイヤ１０１を共に交換する必要があるという問題があった。
【００１７】
従来は、ワイヤ張力付与機構１０３Ａ、１０３Ｂの各ダンサローラ張力をワイヤ破断強度の６０パーセント程度の張力で制御してワイヤ断線を防止していたが、昨今の固定砥粒ワイヤ１０１の細線化において、破断強度が小さく細い固定砥粒ワイヤ１０１を使用する場合に、それに合わせてダンサローラ張力を下げると、ワークＷを切断する能力が著しく低下して切断時間が大幅に増加してしまうという問題もあった。
【００１８】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、解決方法１として、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）ワイヤ加減速、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動をワーク切断領域に及ぼさない機構を設けることにより張力変動をワーク切断領域の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法であり、解決方法２としては、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動を張力変動吸収手段により抑制または防止することにより、ワーク切断時の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、この解決方法を利用したワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造する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】
【００１９】
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ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の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、該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
また、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値がそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定されている。
【００２１】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動が、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有している。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定されている。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置におけるワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値がワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御されている。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置におけるワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量が一時的に０に設定される。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されている。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサが設けられ、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサが設けられており、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段がそれぞれ設けられている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されている。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されている。
【００３１】
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付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラは前記回転軸を回転中心として平衡状態になっている。
【００３２】
本発明のワーク切断方法は、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間のワイヤの複数列でワークを切断するワーク切断方法において、該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
また、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値をそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定する。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動を、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有している。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値を、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定する。
【００３６】
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走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値をワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御する。
【００３７】
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走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量を一時的に０に設定する。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されている。
【００３９】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して前記ワイヤを移動する第１トラバーサを設け、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して該ワイヤを移動する第２トラバーサを設け、該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかを設ける。
【００４０】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段をそれぞれ設ける。
【００４１】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されている。
【００４２】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【００４３】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とを平衡状態に設定する。
【００４４】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラを前記回転軸を回転中心として平衡状態する。
【００４５】
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インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断して多数枚のウエハ素材を製造するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４７】
本発明においては、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、ワイヤを往復走行させて複数の溝付ローラ間の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、複数の溝付ローラと第１ダンサローラおよび第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、複数の溝付ローラと第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、複数の溝付ローラと第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されている。
【００４８】
これによって、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるので、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことが可能で、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することが可能となる。要するに、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めても、バッファボビンによりボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響を受けない切断領域ではその分、ワイヤ張力を高めて効率よくワークの切断を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００４９】
以上により、本発明によれば、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるため、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことができ、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態２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４】図３のトラバーサの第１ワイヤ張力変動吸収手段の一例を示す正面図である。
【図５】図３の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の事例を示す側面図である。
【図６】図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段の正面図である。
【図７】図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の第２ワイヤ張力変動吸収手段の事例を示す正面図である。
【図８】図７の第２張力変動吸収手段とは別の事例の第２張力変動吸収手段を含む正面図である。
【図９】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【図１１】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。
【図１２】（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下に、本発明のワイヤソー装置およびワーク切断方法、ウエハの製造方法の実施形態１、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。
【００５２】
（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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ボビン５に巻き付けられ、その他方端が旧線回収側の回収ボビン６に巻き付けられている。これらの溝付ローラ２、３、供給ボビン５および回収ボビン６を互いに同期を取って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程度のものを用い、芯線の周囲にダイヤモンドなどの砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを用いる。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。供給ボビン５には、例えば数十〜数百Ｋｍのワイヤ４が巻かれている。ワイヤソー装置１はワイヤ４を往復走行しており、回収ボビン６に巻かれたワイヤ４は、溝付ローラ２，３、供給ボビン５および回収ボビン６の駆動が反転して供給ボビンとして動作する。ここでは、供給ボビン５と回収ボビン６は名称を決めて説明している。
【００５５】
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と供給ボビン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の間に第１ダンサローラ１０が設けられている。また同様に、所要の張力を与えるため、溝付ローラ２と回収ボビン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の間に第２ダンサローラ１３が設けられている。また、溝付ローラ２とガイドローラ９の間に、ワイヤ走行に同期して回転させるバッファボビン１４が設けられ、溝付ローラ２とバッファボビン１４の間には慣性駆動のガイドローラ１５，１６が設けられ、所要の張力を与えるため、ガイドローラ１５，１６の間に第３ダンサローラ１７が設けられている。また同様に、溝付ローラ２とガイドローラ１１の間に、ワイヤ走行に同期して回転させるバッファボビン１８が設けられ、溝付ローラ２とバッファボビン１８の間に慣性駆動のガイドローラ１９，２０が設けられ、所要の張力を与えるため、ガイドローラ１９，２０の間に第４ダンサローラ２１が設けられている。
【００５６】
バッファボビン１４，１８はそれぞれ、ワイヤ４が数百ｍ程度を周回できて、溝付ローラ２，３側の張力と供給ボビン５または回収ボビン６側の各張力とが互いに影響しないように緩衝用に設けられている。ここでは、バッファボビン１４，１８へのワイヤ４の巻き長さは、ボビン前後で張力の影響を受けない長さ（例えば２００ｍ〜３００ｍ）以上とし、ワイヤ４が重ならないようにし、ワイヤ摩擦がないようにする。また、バッファボビン１４，１８は、それぞれ１つのボビン構成でもよいし、２つのボビン構成でもよく、それ以上の複数のボビン構成でもよい。例えばバッファボビン１４として２つのボビン構成の場合、１つのボビン構成に比べてワイヤ４の巻き数を少なくしてワイヤ４の距離を長く稼ぐことができる。バッファボビン１４，１８には溝があってもなくてもよいが、ワイヤ４が滑らなければよい。また、バッファボビン１４，１８はそれぞれ、溝付ローラ２，３の回転駆動に同期するように回転させる。したがって、供給ボビン５からバッファボビン１４の間の張力変動およびバッファボビン１８から回収ボビン６の間の張力変動を、バッファボビン１４，１８から溝付ローラ２，３の間の張力変動を別々のダンサローラ１０，１３とダンサローラ１７，２１で管理している。バッファボビン１４，１８の溝付ローラ２，３側の位置Ａにはそれぞれ、後述するトラバーサ２２，２３でワイヤ折り返しによる張力変化が常に伝わらないようにしている。
【００５７】
第１ダンサローラ１０は供給ボビン５とバッファボビン１４との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。第２ダンサローラ１３はバッファボビン１４と回収ボビン６との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。第３ダンサローラ１７はバッファボビン１４と溝付ローラ２との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。さらに、第４ダンサローラ２１は溝付ローラ２とバッファボビン１８との間のワイヤ４の張力を一定に制御している。これらのダンサローラ１０，１３，１７，２１はそれぞれ、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。第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１で管理する各張力値が、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３で管理する各張力値よりも高い値に設定されている。要するに、ワイヤ折り返しによる張力変動がバッファボビン１４，１８により切断領域３１側に影響しない分だけ、ワーク７を切断する切断領域３１の張力を大きくでき、供給ボビン５側の供給領域３２または回収ボビン６側の回収領域３３についてはそれよりも低い張力で管理する。供給領域３２および回収領域３３の各張力はワーク７の切断領域３１の張力よりも３．５Ｎ以上低い張力が好ましい。これは、供給領域３２および回収領域３３が（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動、の影響を受ける領域であり、また、ワーク切断領域３１が（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動の影響を受ける領域であり、これらの差分である３．５Ｎ以上低い張力で制御することにより、張力変動の複数の事象が同時に起こった場合においてもワイヤの破断強度を超えることがなく、ワイヤ断線を防止することができる。
【００５８】
具体的には、ワーク７を切断するワーク切断領域３１では、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１により張力を１７Ｎで制御し、ワイヤ往復走行の加減速時には、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１でのワイヤ４の断線を防止するために、張力を１７Ｎよりも３．５Ｎ低い１３．５Ｎで制御する。このように、ワイヤ往復走行の加減速時には、張力変動があるのでワイヤ４の断線を防ぐため、溝付ローラ２，３の張力制御用の第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１の張力制御値を下げる。ワイヤ走行の減速開始と共にその制御張力値を下げ、停止時（走行速度が０）に制御張力値を最小とし、ワイヤ走行の加速開始と共にその制御張力値を上げる。このとき同時に、ワーク７の送りも一時的に停止すれば、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１でのワイヤ４の断線を防止するために効果的である。一方、供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３では、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３により張力を１０Ｎで制御する。第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３の制御張力値は、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１の制御張力値よりも、トラバーサ２２，２３でワイヤ折り返しによるワイヤ張力変動の分以下に低く設定される。
【００５９】
供給ボビン５とガイドローラ８の間にはトラバーサ２２が設けられ、トラバーサ２２が供給ボビン５のボビン幅方向に移動して、供給ボビン５に整列して巻き付けられているワイヤ４が順次取り出すように作用する。また、ガイドローラ１２と回収ボビン６との間にはトラバーサ２３が設けられ、トラバーサ２３が回収ボビン６のボビン幅方向に移動して、回収ボビン６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。この場合、供給側のトラバーサ２２は、供給ボビン５からワイヤ４を取り込むときにボビンワイヤ位置に順次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２３は、回収ボビン６にワイヤ４を整列巻き付けするためにボビンワイヤ位置に順次移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００６０】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面は半導体インゴットのワーク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２４，２５がワーク７の前後に設けられている。この切断面の各ワイヤ列に加工液供給部２４，２５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を多数枚のウエハ状に切断する。
【００６１】
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２６をワーク送り機構２７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の複数列上にワーク７を押し付けることにより、厚さが均一な多数枚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。
【００６２】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【００６３】
図２（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図２（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図２（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ切断領域３１の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【００６４】
前述したが、ワイヤ張力変動原因は、主に（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動および（５）ワイヤ振動による張力変動である。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し周期で例えば張力１３．５Ｎを中心にして±１Ｎ分山形および谷形にワイヤ張力が変動する。また、ワイヤ往復走行に伴う加減速によって±２．５Ｎ分のトリガ状の張力変動が発生する。更に供給ボビン５、回収ボビン６への巻き方向による張力変動によって±２．５Ｎの張力変動が発生する。
【００６６】
図２（ｂ）に示すように、ワイヤ往復走行でワーク７を多数枚のウエハ状に切断しているが、往復走行するワイヤ方向の切り替え時に所定の一定速度からワイヤ４が加減速される。ワイヤ４の往走行と復走行とは１０００対９９０程度の時間比である。
【００６７】
図２（ａ）に示すように、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速時点のワイヤ速度０前後の位置でワイヤ張力がトリガ状に増減変動する。したがって、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２、２３を追従させ固定砥粒ワイヤ４を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２、２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動が最大の時に、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の最大値が重なり、かつ、ワイヤ往復走行時のワイヤ加減速によるワイヤ張力変動が同時に起こる場合にワイヤ張力変動が最大となる。これは図２（ａ）の左横方向の矢印に示す張力最大位置Ｔ maxである。この最大張力がワイヤ４の破断張力２０Ｎを超えないようにしなければならない。
【００６８】
本実施形態１では、ワーク７の切断するワーク切断領域３１と、供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３との間にバッファボビン１４，１８を設けて、ワーク切断領域３１のワイヤ張力に、ワイヤ張力変動の大きいトラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の影響を受けない状態としている。トラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動が、バッファボビン１４，１８によりワーク切断領域３１に伝わらない分だけ、ワイヤ張力の最大値が下がる。ワーク切断領域３１においてそのワイヤ張力の最大値が下がる分だけ、逆にワイヤ張力を高くしてもワイヤ４の断線がなく、ワーク７を効率よく切断することができる。
【００６９】
したがって、バッファボビン１４，１８に挟まれたワーク切断領域３１では、往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速によりワイヤ張力変動がトリガ状に増減変動するが、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動と、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動は発生せず、図２（ａ）に示す山形および谷形の凹凸波形はなくなって、図２（ｃ）に示すトリガ状の張力増減変動が定期的に存在するだけの横一本線になり、ワイヤ折り返し動作による山形および谷形の張力変動がない分、張力を上げて切断加工の効率を上げることができる。
【００７０】
要するに、第３ダンサローラ１７および第４ダンサローラ２１で管理する各張力値は、第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３で管理する各張力値よりも、トラバーサ２２，２３のワイヤ折り返し動作による各張力変動値の範囲内で高く設定すればよい。
【００７１】
一方、バッファボビン１４，１８により隔離された供給ボビン５側の供給領域３２および回収ボビン６側の回収領域３３では、図２（ａ）に示すように、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ１０１を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動（例えば２．５Ｎ）と共に、供給ボビン５または回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返しによる山形および谷形のワイヤ張力変動（例えば１Ｎ）更に、往復走行するワイヤ方向切り替え時のワイヤ加減速によりパルス的なワイヤ張力変動（例えば２．５Ｎ）、ワイヤ振動による張力変動（例えば０．５Ｎ）が発生するものの、制御張力値を低めてワイヤ４の断線の安全性を確保すればよい。
【００７２】
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各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、各溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、ワイヤ４を走行させて各溝付ローラ２，３間のワイヤ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、各溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン手段としての第１バッファボビン１４と第２バッファボビン手段としての第２バッファボビン１８がそれぞれ配設され、各溝付ローラ２，３と第１バッファボビン１４との間に第３ダンサローラ１７が配設されると共に、各溝付ローラ２、３と第２バッファボビン１８との間に第４ダンサローラ２１が配設されている。
【００７３】
これによって、半導体インゴットなどワーク７を切断する領域３１のワイヤ張力を、ワイヤ張力変動の大きい要因であるボビン折り返しの影響を受けないように第１バッファボビン１４と第２バッファボビン１８を設けたため、各溝付ローラ２，３側の張力を、ボビン折り返し時の張力変動分だけ最大限に設定することができ、従来装置と比較してより高いワイヤ張力でワイヤ断線なく半導体インゴットなどワーク７の切断を効率的に行うことができる。
【００７４】
即ち、ワーク７を切断するワイヤ切断領域３１のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動の影響をバッファボビン１４，１８により受けない状態とし、ワイヤ切断領域３１のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動が存在する供給領域３２および回収領域３３ではワイヤ張力を小さく設定できるため、ワイヤ切断領域３１では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワーク７の切断を行うことができ、ボビン折り返し動作によるワイヤ張力変動が存在する領域（供給領域３２および回収領域３３）ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【００７５】
（実施形態２）
上記実施形態１では、溝付ローラ２と供給ボビン５およびトラバーサ２２との間にバッファボビン１４を設け、溝付ローラ２とトラバーサ２３および回収ボビン６との間にバッファボビン１８を設けて、バッファボビン１４，１８によりトラバーサによるワイヤ折り返しを原因とするワイヤ張力変動を溝付ローラ２，３側のワーク切断領域に影響させない場合について説明したが、本実施形態２では、トラバーサによるワイヤ折り返しを原因とするワイヤ張力変動を張力変動吸収機構としての張力変動吸収手段により吸収する場合について説明する。
【００７６】
図３は、本発明の実施形態２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。なお、図３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符号を付して説明する。
【００７７】
図３において、本実施形態１のワイヤソー装置１Ａにおいて、所定距離を置いて配置された溝付ローラ２，３にはそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔で複数の外周溝が形成されている。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。 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、溝付ローラ２から新線供給側の供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が溝付ローラ２から旧線回収側の回収ボビン６に巻き付けられている。これらの供給ボビン５および回収ボビン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。
【００７８】
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と供給ボビン５との間に第１ダンサローラ１０が設けられ、溝付ローラ２と回収ボビン６との間の第２ダンサローラ１３が設けられている。第１ダンサローラ１０と供給ボビン５との間には、張力変動吸収手段を持つトラバーサ２２Ａが設けられ、トラバーサ２２Ａが供給ボビン５のワイヤ巻き付け位置に追随してボビン幅方向に移動して、供給ボビン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、第２ダンサローラ１３と回収ボビン６との間にも、張力変動吸収手段を持つトラバーサ２３Ａが設けられ、トラバーサ２３Ａが回収ボビン６のワイヤ巻き付け位置に追随してボビン幅方向に移動して、回収ボビン６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。この場合、供給側のトラバーサ２２Ａは、供給ボビン５からワイヤ４を取り込むときにボビンワイヤ位置に順次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２３Ａは、回収ボビン６にワイヤ４を整列巻き付けするためにボビンワイヤ位置に順次移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００７９】
トラバーサ２２Ａ，２３Ａの張力変動吸収手段はそれぞれ、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返し動作で発生する張力変動分を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段である。
【００８０】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面がワーク７の切断面であるが、ここでは図示していないが、この切断面を左右に横切るように加工液供給部２４，２５がワーク７の前後に設けられている。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２６をワーク送り機構２７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ようになっている。これらの構成は図１の場合と同様である。
【００８１】
図４は、図３のトラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段の一例を示す正面図である。なお、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段はトラバーサ２３Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段と同様の構成である。
【００８２】
図４に示すように、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に設けられ、各ガイドローラ２２１，２２２間に回転軸２２３が設けられ、回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に軸支されている。トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、各ガイドローラ２２１，２２２にワイヤ４が一方回転方向に付勢するようにＳ字状に通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段（回転付勢手段）が設けられて一方回転方向の付勢力と他方回転方向の付勢力とが平衡状態（均衡状態）になるように構成されている。
【００８３】
即ち、トラバーサ２２Ａの第１ワイヤ張力変動吸収手段は、帯状の板体の両端部にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、ここでは図示していないが、回転軸２２３を回転中心として左回転方向に所定の付勢力（ダンサローラの張力設定値）で付勢するつるまきばねや回転ソレノイドコイルなどの張力付与手段（回転付勢手段）を有している。ダンサローラ１０，１３の張力設定値に、回転軸２２３を持つシーソ状の張力変動吸収手段が釣り合うようにばねなどの付勢力を調整している。このように、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の右側からガイドローラ２２２の左側にＳ字状に通された後に、ガイドローラ２２２を介して右側にワイヤ４が引き出されている。
【００８４】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が右側に引っ張られると、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力に抗して右回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んで左側に移動しても、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れて張力付与手段（回転付勢手段）の付勢力によって左回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００８５】
トラバーサ２２Ａは、第１ワイヤ張力変動吸収手段と共に、供給ボビン５のボビン幅方向（トラバーサ往復範囲Ｂ）に移動して、供給ボビン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。
【００８６】
図４では、第１ワイヤ張力変動吸収手段が第１トラバーサ２２Ａおよび第２トラバーサ２３Ａにそれぞれ設けられた場合について説明したが、図５および図６では、トラバーサとは別に、第１ワイヤ張力変動吸収手段が供給ボビン５および回収ボビン６とトラバーサとの間にそれぞれ配置されている場合について説明する。
【００８７】
図５は、図３の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の事例を示す側面図である。図６は、図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段の正面図である。
【００８８】
図５および図６に示すように、供給ボビン５と一方のトラバーサ２２Ｂとの相対位置変動および回収ボビン６と他方のトラバーサ２３Ｂとの相対位置変動に起因する各張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５が供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間および、回収ボビン６とトラバーサ２３Ｂとの間にそれぞれ配置されている。ここでは、供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間に設けられた第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５について説明する。この張力変動吸収手段２２５は、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同じ）で付勢されている。張力変動吸収手段２２５がばね２２４によって右回転方向に付勢した状態で回転軸２２３を回転中心としてシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の右側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からトラバーサ２２Ｂを介してワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与している第１ダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００８９】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して張力変動吸収手段２２５が左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９０】
図７は、図５の第１ワイヤ張力変動吸収手段とは別の第２ワイヤ張力変動吸収手段の事例を示す正面図である。
【００９１】
図７に示すように、ワイヤ４の往復走行切替に伴う加減速時の張力変動を吸収させる第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段がトラバーサ２２Ｃに設けられている。このトラバーサ２２Ｃの第２ワイヤ張力変動吸収手段がダンサローラ１０側に配置されている。このトラバーサ２２Ｃは、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２を右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同一）で付勢されている。ばね２２４によって各ガイドローラ２２１，２２２を右回転方向に付勢された状態で釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の下側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９２】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９３】
図８は、図７の第２張力変動吸収手段とは別の事例の第２張力変動吸収手段を含む正面図である。
【００９４】
図８に示すように、供給ボビン５と一方のトラバーサ２２Ｂとの相対位置変動に起因する張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５が供給ボビン５とトラバーサ２２Ｂとの間に配置されている。また、ワイヤ４の往復走行切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２６がトラバーサ２２Ｂとダンサローラ１０との間に設けられている。要するに、第１ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２５と、第２ワイヤ張力変動吸収手段としての張力変動吸収手段２２６がトラバーサ２２Ｂ（またはトラバーサ２３Ｂ）を挟んで共に設けられている。
【００９５】
この張力変動吸収手段２２５は、帯状の板体の両端部に設けられた各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドガイドローラ２２１，２２２も回転自在に軸支されされている。回転軸２２３を回転中心として各ガイドガイドローラ２２１，２２２が右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値に同一）で付勢されている。張力変動吸収手段２２５がばね２２４によって右回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の右側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からトラバーサ２２Ｂを介してワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９６】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して張力変動吸収手段２２５が左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９７】
次に、この張力変動吸収手段２２６は、帯状の板体の両端部に設けられたガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として回転自在に軸支され、帯状の板体により直結された各ガイドローラ２２１，２２２自体も回転自在に軸支されている。回転軸２２３を回転中心として右回転方向に、張力付与手段（回転付勢手段）としてのばね２２４の所定の付勢力（ダンサローラ１０の張力設定値と同一）で付勢されている。ばね２２４によって右回転方向に付勢された状態で釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の左側からガイドローラ２２２の下側に逆Ｓ字状に通された後に、ガイドローラ２２２からワイヤ４が引き出されている。ワイヤ４に張力を付与しているダンサローラ１０による左回転力と、ダンサローラ１０と同一の張力を付与するばね２２４の付勢力による右回転力とがシーソ状に平衡状態となっている。
【００９８】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が引っ張られると、ばね２２４の右回転方向の付勢力に抗して左回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んでも、ばね２２４の右回転方向の付勢力とのバランスが崩れてばね２２４の付勢力によって右回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【００９９】
上記構成により、以下、その動作について説明する。
【０１００】
図９（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図９（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図９（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワーク７切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
【０１０１】
前述したが、ワイヤ張力変動原因は、主に（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分±２．５Ｎ、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動分±１Ｎ、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動分±２．５Ｎ、および（５）ワイヤ振動による張力変動分±０．５Ｎであり、合わせて±６．５Ｎの張力変動が発生している。
【０１０２】
図９（ａ）に示すように、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し周期で例えば張力１３．５Ｎを中心にして±１Ｎ分山形および谷形にワイヤ張力が変動する。また、ワイヤ往復走行に伴う加減速によって±２．５Ｎ分のトリガ状の張力変動が発生する。更に供給ボビン５、回収ボビン６への巻き方向による張力変動によって±２．５Ｎの張力変動が発生する。
【０１０３】
図９（ｂ）に示すように、ワイヤ往復走行でワーク７を多数枚のウエハ状に切断しているが、往復走行するワイヤ方向の切り替え時に所定の一定速度からワイヤ４が加減速される。ワイヤ４の往走行と復走行とは１０００対９９０程度の時間比である。
【０１０４】
図９（ａ）に示すように、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速時点のワイヤ速度０前後の位置でワイヤ張力がトリガ状に増減変動する。したがって、ワイヤ張力変動に影響が大きいのは、供給ボビン５および回収ボビン６に対してトラバーサ２２，２３を追従させ固定砥粒ワイヤ４を繰り出し、巻き取りを行う時のトラバーサ２２，２３の供給ボビン５および回収ボビン６への巻き方向による張力変動が最大の時に、トラバーサ２２，２３によるワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動の最大値が重なり、かつ、ワイヤ往復走行時のワイヤ加減速によるワイヤ張力変動が同時に起こる場合にワイヤ張力変動が最大となる。これは図９（ａ）の左横方向の矢印に示す張力最大位置Ｔ maxである。この最大張力がワイヤ４の破断張力２０Ｎを超えないようにしなければならない。
【０１０５】
張力変動吸収手段は、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように、ワイヤ４がガイドローラ２２１の右側からガイドローラ２２２の左側にＳ字状に通された後に、ガイドローラ２２２を介して右側にワイヤ４が引き出されている。
【０１０６】
この場合に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に増加してワイヤ４が右側に引っ張られると、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力に抗して右回転方向に回転することにより張力変動が吸収される。また逆に、ワイヤ４の張力が徐々にまたは瞬間的に減少してワイヤ４が緩んで左側に移動しても、張力付与手段（回転付勢手段）の左回転方向の付勢力とのシーソバランスが崩れて張力付与手段（回転付勢手段）の付勢力によって左回転方向にガイドローラ２２１，２２２が回転軸２２３を回転中心として回転することによりワイヤ４が緩んだ分を吸収することができる。
【０１０７】
このため、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分を±１Ｎ、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動分は吸収することができ±０Ｎ、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動分を±１Ｎ、（５）ワイヤ振動による張力変動は変わらず±０．５Ｎ、にまで抑制することが可能となり、合わせて±２．５Ｎに低減することが可能となり、ワーク７の切断領域の張力を１７．５Ｎまで上げて加工を行うことが可能となり、切断時間を短縮することができる。
【０１０８】
以上の本実施形態２のワイヤソー装置１Ａにおいて第１ワイヤ張力変動吸収手段を含むトラバーサ２２Ａ，２３Ａ，張力変動吸収手段２２５（第１ワイヤ張力変動吸収手段）、第２ワイヤ張力変動吸収手段を含むトラバーサ２２Ｃ，２３Ｃ，さらに、張力変動吸収手段２２６（第２ワイヤ張力変動吸収手段）について説明したが、本実施形態２のワイヤソー装置では、供給ボビン５に対する第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられていればよい。
【０１０９】
以上により、本実施形態２によれば、供給ボビン５のワイヤ４はトラバーサ２２Ａさらにダンサローラ１０を通り溝付ローラ２，３に複数回巻き付けられた後にダンサローラ１３さらにトラバーサ２３Ａを通って回収ボビン６に巻き取られている。トラバーサ２２Ａ，２３Ａは供給ボビン５および回収ボビン６へのワイヤ４の巻き付け位置に追従するように図４のトラバーサ往復範囲Ｂを移動しながら供給ボビン５および回収ボビン６に規則正しくワイヤ４を巻き付けたり巻き戻したりしてトラバーサ往復範囲Ｂを往復動作する。供給ボビン５および回収ボビン６のワイヤ折り返し位置とトラバーサ折り返し位置の相対位置ずれが発生すると、折り返しのタイミングずれに対応した張力変動が発生するが、図４のような回転中心２２３を持つシーソのような張力変動吸収手段を設けることにより張力変動は供給ボビン５とトラバーサ２２Ａ間および、回収ボビン６とトラバーサ２３Ａ間でそれぞれ吸収されて相殺され、ダンサローラ１０，１３へは張力変動の影響が及ばない。このような加速度に伴う張力変動に影響を及ぼす張力変動を張力変動吸収手段で吸収して、供給ボビン５および回収ボビン６に対してボビン幅方向にワイヤ４を移動させる場合のワイヤ折り返しによるワイヤ張力変動を防止することができて、ワイヤ断線を防止することができる。したがって、従来装置と比較してより高い張力で、ワイヤ断線なくワークＷの切断を素早く実現することができる。
【０１１０】
即ち、ワイヤ張力変動吸収手段を設けることにより、ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速によるワイヤ張力変動およびワイヤ折り返し動作によるワイヤ張力変動のうちの少なくともいずれかを吸収するため、ワイヤ断線を抑制または防止することができる。ワイヤ張力変動を抑制または防止した分だけワイヤ張力を高く設定することができるため、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができる。
【０１１１】
上記実施形態２では、二つの各ガイドローラ２２１，２２２がその間の回転軸２２３を回転中心として左回転方向に付勢した状態でシーソ状に釣り合うように配置したが、ガイドローラ２２１、２２２が独立したばね２２４によって相反する方向の変位に追従するように配置されていても良い。
【０１１２】
なお、上記実施形態１、２では、特に説明しなかったが、上記実施形態１、２を合体してもよい。即ち、上記実施形態１である張力変動をワーク切断領域に及ぼさない機構を設けることにより張力変動をワーク切断領域の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置に本実施形態２である張力変動を張力変動吸収手段により抑制または防止する機構を設けた場合について説明する。
【０１１３】
図１０（ａ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ供給側の張力モニタリング結果を模式的に示す図、図１０（ｂ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワイヤ走行速度を模式的に示す図、図１０（ｃ）は、時間軸（ｍｉｎ）に対するワーク７切断領域の張力モニタリング結果を模式的に示す図である。
図１０（a）〜図１０（c）に示すように、上記実施形態１のバッファボビン１４，１８では吸収しきれなかった張力変動である（１）ワイヤ加減速と（４）プーリの慣性による張力変動分±２．５Ｎを張力変動吸収手段を設けることにより±１Ｎまで低減することができるようになり、ワーク切断領域３１の張力を１９Ｎまで上げてワークを切断することが可能となり、更なる切断時間の短縮を実現することが可能となり、従来装置と比較してより高い張力で、ワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができる本発明の効果が高められる。
【０１１４】
即ち、所定の間隔で配置された溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられて、ワイヤ４を往復走行させて溝付ローラ２，３間のワイヤ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、溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン１４，１８がそれぞれ配設され、溝付ローラ２，３とバッファボビン１４の間に第３ダンサローラ１７が配設されていると共に、複溝付ローラ２，３とバッファボビン１８の間に第４ダンサローラ２１が配設されている。この場合に、供給ボビン５に対する第１トラバーサ２２のワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサ２３のワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられていてもよい。特に、第２ワイヤ張力変動吸収手段は、溝付きロール２，３とバッファボビン１４，１８との各間および、バッファボビン１４と第１トラバーサ２２およびバッファボビン１８と第２トラバーサ２３の各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されている。
【０１１５】
これらの第１ワイヤ張力変動吸収手段および第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、前述したように、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に設けられ、各ガイドローラ２２１，２２２間に回転軸２２３が設けられ、回転軸２２３を回転中心として各ガイドローラ２２１，２２２が回転自在に軸支されており、各ガイドローラ２２１，２２２にワイヤ４が一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて一方回転方向の付勢力と他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されている。
【０１１６】
また、即ち、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ２，３間に巻き付けられた切断用のワイヤ４の一方端が第１ダンサローラ１０を介して供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラ１３を介して回収ボビン６に巻き付けられ、供給ボビン５と第１ダンサローラ１０の間に、供給ボビン５のワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサ２２Ａが設けられ、第２ダンサローラ１３と回収ボビン６の間に、回収ボビン６のワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサ２３Ａが設けられて、ワイヤ４を往復走行させて複数の溝付ローラ２，３間のワイヤ４の複数列でワーク７を切断するワイヤソー装置１Ａにおいて、供給ボビン５に対する第１トラバーサ２２Ａのワイヤ折り返し移動による張力変動および、回収ボビン６に対する第２トラバーサ２３Ａのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられている。この場合に、溝付ローラ２，３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との間にそれぞれ、第１バッファボビン１４、１８がそれぞれ配設され、溝付ローラ２，３とバッファボビン１４の間に第３ダンサローラ１７が配設されていると共に、複溝付ローラ２，３とバッファボビン１８の間に第４ダンサローラ２１が配設されていてもよい。特に、第２ワイヤ張力変動吸収手段は、溝付きロール２．３と第１ダンサローラ１０および第２ダンサローラ１３との各間および、第１ダンサローラ１０と第１トラバーサ２２Ａおよび第２ダンサローラ１２と第２トラバーサ２３Ａの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されていればよい。
【０１１７】
なお、バッファボビン１４，１８を備えたワイヤソー装置１を上記実施形態１で説明し、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えたワイヤソー装置１Ａを実施形態２で説明し、それらを合体してもよいことを前述したが、バッファボビン１４，１８を備えたワイヤソー装置１をメイン構成とし、これに対して、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えていてもよいことは言うまでもないことである。また逆に、トラバーサに設けられた張力変動吸収手段や、張力変動吸収手段２２５，２２６などを備えたワイヤソー装置１Ａををメイン構成とし、これに対してバッファボビン１４，１８を上記実施形態１と同様の位置に備えていてもよいことは言うまでもないことである。
【０１１８】
本発明は、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）ワイヤ加減速、（５）ワイヤ振動による張力変動以外の張力変動を、ワーク切断領域に及ぼさない機構（バッファボビン１４，１８）を設けることにより張力変動をワーク切断領域３１の張力を更に上げてワーク切断加工することを可能にしたワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法である。即ち、この解決方法を利用したワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造するウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０１１９】
また、本発明は、従来装置と比較してより高い張力でもワイヤ断線なくワークの切断を効率よく行うことができるワイヤソー装置であり、張力変動要因である（１）ワイヤ加減速、（４）プーリの慣性による張力変動、（２）トラバーサ折り返しによる張力変動、（３）ボビンへの巻き方向による張力変動、（５）ワイヤ振動による張力変動のうち、（１）〜（４）の要因による張力変動を、張力変動吸収手段により抑制または防止することにより、ワーク切断時の張力を更に上げて加工することを可能にしたワイヤソー装置１Ａおよびこれを用いたワーク切断方法である。即ち、この解決方法を利用したワイヤソー装置１Ａのワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断してウエハを製造するウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【０１２０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１、２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、２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、２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】
【０１２１】
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、このワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状にワークを切断してウエハを製造するウエハの製造方法の分野において、ワークを切断する切断領域のワイヤ張力に対して、張力変動の大きいボビン折り返しによるワイヤ張力変動の影響をバッファボビンにより受けない状態とし、切断領域のワイヤ張力をその分だけ大きく設定し、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を小さく設定できるため、切断領域では従来装置と比較してより高いワイヤ張力で効率よくワークの切断を行うことができ、ボビン折り返しによるワイヤ張力変動が存在する領域ではワイヤ張力を弱めてワイヤ断線を抑制または防止することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１Ａ ワイヤソー装置
２、３ 溝付ローラ
４ 切断用のワイヤ
５ 新線供給側の供給ボビン
６ 旧線回収側の回収ボビン
７ ワーク
８、９ 慣性駆動のガイドローラ
１０ 第１ダンサローラ
１１、１２ 慣性駆動のガイドローラ
１３ 第２ダンサローラ
１４ バッファボビン（第１バッファボビン手段）
１５、１６ 慣性駆動のガイドローラ
１７ 第３ダンサローラ
１８ バッファボビン（第２バッファボビン手段）
１９、２０ 慣性駆動のガイドローラ
２１ 第４ダンサローラ
２２，２３ トラバーサ
２４，２５ 加工液供給部
２６ 固定部
２７ ワーク送り機構
３１ ワーク切断領域
３２ 供給領域
３３ 回収領域
２２Ａ、２３Ａ、２２Ｂ、２３Ｂ、２２Ｃ、２３Ｃ トラバーサ
２２１、２２２ ガイドローラ
２２３ 回転軸
２２４ ばね（張力付与手段）
２２５ 張力変動吸収手段（第１ワイヤ張力変動吸収手段）
２２６ 張力変動吸収手段（第２ワイヤ張力変動吸収手段）
【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ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の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、
該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているワイヤソー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値がそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定されているワイヤソー装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワイヤソー装置において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動が、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有しているワイヤソー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤソー装置において、
前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定されているワイヤソー装置。
【請求項５】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値がワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御されているワイヤソー装置。
【請求項６】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量が一時的に０に設定されるワイヤソー装置。
【請求項７】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されているワイヤソー装置。
【請求項８】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサが設けられ、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサが設けられており、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられているワイヤソー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段がそれぞれ設けられているワイヤソー装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されているワイヤソー装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されているワイヤソー装置。
【請求項１２】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されているワイヤソー装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のワイヤソー装置において、
前記張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラは前記回転軸を回転中心として平衡状態になっているワイヤソー装置。
【請求項１４】
所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間のワイヤの複数列でワークを切断するワーク切断方法において、
該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているワーク切断方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値をそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定するワーク切断方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載のワーク切断方法において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動を、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有しているワーク切断方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のワーク切断方法において、
前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値を、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定するワーク切断方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値をワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御するワーク切断方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量を一時的に０に設定するワーク切断方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されているワーク切断方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して前記ワイヤを移動する第１トラバーサを設け、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して該ワイヤを移動する第２トラバーサを設け、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかを設けるワーク切断方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段をそれぞれ設けるワーク切断方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されているワーク切断方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されているワーク切断方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とを平衡状態に設定するワーク切断方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のワーク切断方法において、
前記張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラを前記回転軸を回転中心として平衡状態するワーク切断方法。
【請求項２７】
請求項１４〜２６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インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断して多数枚のウエハ素材を製造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ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の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、
該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているワイヤソー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値がそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定されているワイヤソー装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のワイヤソー装置において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動が、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有しているワイヤソー装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤソー装置において、
前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定されているワイヤソー装置。
【請求項５】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値がワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御されているワイヤソー装置。
【請求項６】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量が一時的に０に設定されるワイヤソー装置。
【請求項７】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されているワイヤソー装置。
【請求項８】
請求項１に記載のワイヤソー装置において、
前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第１トラバーサが設けられ、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して移動する第２トラバーサが設けられており、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかが設けられているワイヤソー装置。
【請求項９】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段がそれぞれ設けられているワイヤソー装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されているワイヤソー装置。
【請求項１１】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されているワイヤソー装置。
【請求項１２】
請求項８に記載のワイヤソー装置において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とが平衡状態に設定されているワイヤソー装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のワイヤソー装置において、
前記張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラは前記回転軸を回転中心として平衡状態になっているワイヤソー装置。
【請求項１４】
所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられた切断用のワイヤの一方端が第１ダンサローラを介して供給ボビンに巻き付けられ、その他方端が第２ダンサローラを介して回収ボビンに巻き付けられて、該ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間のワイヤの複数列でワークを切断するワーク切断方法において、
該複数の溝付ローラと該第１ダンサローラおよび該第２ダンサローラとの間にそれぞれ、第１バッファボビン手段と第２バッファボビン手段がそれぞれ配設され、該複数の溝付ローラと該第１バッファボビン手段の間に第３ダンサローラが配設されていると共に、該複数の溝付ローラと該第２バッファボビン手段の間に第４ダンサローラが配設されているワーク切断方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値をそれぞれ、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値よりも低い値に設定するワーク切断方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載のワーク切断方法において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段はそれぞれ、前記供給ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動および、前記回収ボビンに対するトラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動を、前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値に影響しないワイヤ巻き付け長さを有しているワーク切断方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のワーク切断方法において、
前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値を、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラで管理する各張力値よりも、前記トラバーサのワイヤ折り返し動作による張力変動値の範囲内で高く設定するワーク切断方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記第３ダンサローラおよび前記第４ダンサローラで管理する各張力値をワイヤ速度一定時の各張力値よりもそれぞれ低く設定制御するワーク切断方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
ワイヤ走行の往復切替に伴うワイヤ加減速の間に前記ワークの送り量を一時的に０に設定するワーク切断方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記第１バッファボビン手段と前記第２バッファボビン手段がそれぞれ一または複数の溝付ローラから構成されているワーク切断方法。
【請求項２１】
請求項１４に記載のワーク切断方法において、
前記供給ボビンと前記第１ダンサローラの間に、該供給ボビンのワイヤ巻き位置に追随して前記ワイヤを移動する第１トラバーサを設け、前記第２ダンサローラと前記回収ボビンの間に、該回収ボビンのワイヤ巻き位置に追随して該ワイヤを移動する第２トラバーサを設け、
該供給ボビンに対する該第１トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動および、該回収ボビンに対する該第２トラバーサのワイヤ折り返し移動による張力変動を吸収する第１ワイヤ張力変動吸収手段と、ワイヤ往復走行の往復切替に伴う加減速時の張力変動を吸収する第２ワイヤ張力変動吸収手段とのうちの少なくともいずれかを設けるワーク切断方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１トラバーサおよび前記第２トラバーサにそれぞれ前記第１ワイヤ張力変動吸収手段をそれぞれ設けるワーク切断方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段は、前記供給ボビンと前記第１トラバーサの間および、前記回収ボビンと前記第２トラバーサの間にそれぞれ配置されているワーク切断方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第２ワイヤ張力変動吸収手段は、前記溝付きロールと前記第１バッファボビン手段および前記第２バッファボビン手段との各間および、該第１バッファボビン手段と前記第１トラバーサおよび該第２バッファボビン手段と前記第２トラバーサの各間のうちの少なくともいずれかの各間に配置されているワーク切断方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載のワーク切断方法において、
前記第１ワイヤ張力変動吸収手段および前記第２ワイヤ張力変動吸収手段はそれぞれ、帯状の板体の両端部にそれぞれ各ガイドローラが回転自在に設けられ、該各ガイドローラ間に回転軸が設けられ、該回転軸を回転中心として該各ガイドローラが回転自在に軸支されており、該各ガイドローラに前記ワイヤが一方回転方向に付勢するように通され、他方回転方向に付勢するように張力付与手段が設けられて該一方回転方向の付勢力と該他方回転方向の付勢力とを平衡状態に設定するワーク切断方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のワーク切断方法において、
前記張力付与手段は、前記第１ダンサローラおよび前記第２ダンサローラによる各張力と同一の張力を前記各ガイドローラに付与して該各ガイドローラを前記回転軸を回転中心として平衡状態するワーク切断方法。
【請求項２７】
請求項１４〜２６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インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置のワイヤ列で多数枚のウエハ状に切断して多数枚のウエハ素材を製造するウエハの製造方法。
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１】
【図３】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２７９５８（Ｐ２０１３−２７９５８Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６０１６（Ｐ２０１１−１６６０１６）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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