ワイヤーソーとワイヤーソーを用いたシリコン製造方法
【課題】マルチ・ワイヤーソーにおいて、多溝ローラの長寿命化を図り、多溝ローラのＶ溝からワイヤーが脱線することを防止することを目的とする。
【解決手段】回転自在に設けられた複数の多溝ローラ１ａ，１ｂ間に巻き付けられたワイヤー２を備え、ワイヤー２を被加工物３に相対的に押し付けて被加工物３をスライスするワイヤーソーにおいて、多溝ローラ１ａ，１ｂからワイヤー２が離れる出口近傍とワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂに接触を始める入口近傍とに、ワイヤー２を多溝ローラ１ａ，１ｂに押し付ける回転自在な押さえローラ１１ａ，１１ｂを設け、多溝ローラ１の長寿命化を図り、ワイヤー２のＶ溝からの脱線を防止する。
【解決手段】回転自在に設けられた複数の多溝ローラ１ａ，１ｂ間に巻き付けられたワイヤー２を備え、ワイヤー２を被加工物３に相対的に押し付けて被加工物３をスライスするワイヤーソーにおいて、多溝ローラ１ａ，１ｂからワイヤー２が離れる出口近傍とワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂに接触を始める入口近傍とに、ワイヤー２を多溝ローラ１ａ，１ｂに押し付ける回転自在な押さえローラ１１ａ，１１ｂを設け、多溝ローラ１の長寿命化を図り、ワイヤー２のＶ溝からの脱線を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路や太陽電池に使用されるシリコンウエハなどの切り出しに使用されるワイヤーソーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハは、柱状のシリコンインゴットを四角状に切り出して、その上で所定の厚さ（概ね１８０μｍ）にスライスして製造される。特に太陽電池用のシリコンウエハは、半導体用に比べてコストを優先して製造されるため、生産性の高い方式が優先して用いられる。生産性の高い方式として、マルチ・ワイヤーソーと呼ばれる装置を用いることが一般的である。
【０００３】
マルチ・ワイヤーソーは、一本のワイヤー（概ね直径１２０μｍ）を複数（２〜４本）の多溝ローラに螺旋状に巻き付けた後、このワイヤーを一方向に高速走行させながら、このワイヤーにＳｉＣとグリコール等を混ぜたスラリーと呼ばれる懸濁液を供給しながら、ワイヤーに押し付けられた被加工物の柱状のシリコンインゴットを切断加工する。
【０００４】
昨今では、より生産性を高める目的で、スラリーの代わりに、ワイヤーの表面にダイヤモンド砥粒をめっき技術等で強固に固着したダイヤモンド・ワイヤーを工具として用いるようになった。ダイヤモンド・ワイヤーを用いれば、スラリーを用いた従来の切断加工よりも加工時間が短くなり、生産性を高めることができるようになってきた。
【０００５】
ダイヤモンド・ワイヤーの場合は、通称“バック・アンド・フォース”と呼ばれるワイヤーの走行方向を途中で反転（交播運動）させながら少しずつワイヤーを繰り出す加工技術が使われる。これは、ダイヤモンド・ワイヤーの価格が高いことや、加工中にワイヤー自体が削られて引張強度が低下しないのでスラリー切断加工のようにワイヤーを一方向にのみ走行させる必要がなくなったためと考えられる。
【０００６】
ダイヤモンド・ワイヤーは、上記のようにワイヤー自体に工具となるダイヤモンドが強固に固着されているために、加工機となるマルチ・ワイヤーソーの方でも従来問題とならなかったことが、問題視されるようになっている。
【０００７】
具体的な問題として、マルチ・ワイヤーソーのダイヤモンド・ワイヤーが加工中に多溝ローラのＶ溝から脱線して、隣接するＶ溝に移動してしまうことがある。この問題は従来のスラリー加工においても生じたが、多数加工されたウエハの内、１枚に厚み不良が生じる程度であった。ところが、ダイヤモンド・ワイヤーによる加工になると、Ｖ溝から脱線して隣接溝に移ると、２本のダイヤモンド・ワイヤーが相互に傷つけあって断線したり、ワイヤーに固着してあるダイヤモンドが脱落して加工できなくなったりして、断線に至る可能性が高くなる。加工中にワイヤーが断線すると、加工中のインゴット全てに被害が及び、大きな損失を被る問題となる場合がある。
【０００８】
そこでダイヤモンド・ワイヤーを使った加工では、ワイヤーが脱線しないために従来よりもワイヤーの張力を強くしている。だが、張力を強くすると、多溝ローラにダイヤモンド・ワイヤーが食い込んでしまい、多溝ローラのＶ溝が損傷する場合がある。損傷した多溝ローラを使用すると、ワイヤーの脱線が生じ易くなるという悪循環に陥る。
【０００９】
図７は、特許文献１に記載されたマルチ・ワイヤーソーを示す。
特許文献１のワイヤーソーは、上下２段の加工テーブル１０５，１０６で被加工物（インゴット）１０３，１０４を同時加工するもので、４本の多溝ローラ１０１と、１本の連続するワイヤー２で構成される。スラリーは加工液ノズル１０９から供給される。１０８は荷重計である。
【００１０】
特許文献１の装置の特徴としては、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂが設置されていることにある。本来、多溝ローラに接するワイヤーが５００ｍ／分以上で走行すると、ワイヤー２が遠心力により外側に膨らむ。上下２段に設置された被加工物１０３，１０４の加工が始まると、上部の被加工物１０３は外側に遠心力で移動するワイヤー２の撓みを抑止する方向に作用する。しかし下側の被加工物１０４の加工では、ワイヤー２がより外側へ移動することを助長する作用がある。このように外側にふくらんだ状態で加工が進行すると、加工後のウエハの厚みバラツキの点でも望ましい精度を得ることが困難となる。そこで、特許文献１では撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂを設けることで、下側の位置で加工する場合においても、上側と同様の高精度な加工が可能となるように、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂが設けてある。
【００１１】
また、特許文献２には、図８に示すように被加工物１０３の左右に撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂを設けることで、加工中の撓みが一定になるように制御するものが記載されている。
【００１２】
このように、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂによって、ワイヤー２の撓みを制御することで、加工されたウエハの厚みバラツキを軽減し、高精度化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−８９０５０号公報
【特許文献２】特許第４２５２１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら従来の構成では、複数ある多溝ローラ間の全てに撓み調整ローラが設置されていないため、多溝ローラの一方においては撓み調整ローラがあるためにワイヤーの張力が高くなり、多溝ローラのもう一方ではワイヤーの張力が低いままである。このように、一つの多溝ローラを挟んでワイヤーの張力が一方では高く、もう一方では低いという状態が生じる。その結果、多溝ローラとワイヤーの間では滑りが生じるので、摩耗が生じやすくなり、多溝ローラが急速に損耗する。多溝ローラの損耗が進むと、多溝ローラのＶ溝からのワイヤーの脱線が生じ、ワイヤーが断線する可能性がある。
【００１５】
本発明は、前記従来法の問題点に鑑み、多溝ローラの長寿命化が図れることは勿論のこと、ワイヤー多溝ローラのＶ溝から脱線を防止することが可能なワイヤーソー用張力付与方法と機構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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソーは、回転自在に設けられた複数のローラ間に巻き付けられたワイヤーを備え、前記ワイヤーを被加工物に相対的に押し付けて前記被加工物をスライスするワイヤーソーにおいて、前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソーを用いたシリコンの製造方法は、回転自在に設けられた複数のローラ間にワイヤーを巻き付け、前記ワイヤーを被加工物に押し付けてスライスしてシリコンを製造するワイヤーソーを用いたシリコン製造方法において、前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、回転自在な押さえローラを押し付け前記ワイヤーに張力を付与した状態で、被加工物を加工してシリコンを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、多溝ローラを損傷することなく、ワイヤーの張力を高めることが可能となり、多溝ローラの寿命を従来に無く向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーの要部の正面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーの加工部正面図
【図３】本発明の実施の形態１における交播運動に伴うワイヤーソーの基本挙動の図
【図４】本発明の実施の形態２におけるマルチ・ワイヤーソーの要部の正面図
【図５】本発明の実施の形態２における動作原理の図
【図６】本発明の実施の形態２の別の形態の斜視図
【図７】特許文献１に記載されたワイヤーソーにおける撓み調整ローラを示す図
【図８】特許文献２に記載されたワイヤーソーにおける撓み調整ローラを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のマルチ・ワイヤーソーにおけるワイヤーの張力付与方法を、具体的な各実施の形態に基づいて説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付けて、適宜、説明を省略している。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーを示す基本的な構成であり、マルチ・ワイヤーソーに張力を発生させる多溝ローラ１ａ，１ｂを正面からみた図である。
【００２２】
このマルチ・ワイヤーソーには、ローラの一例である２つの多溝ローラ１ａ，１ｂと、多溝ローラ１ａ，１ｂに対して螺旋状に巻き付けられたワイヤー２と、ワイヤー２の上部に配置された被加工物３と、押さえローラ１１ａ１と、押さえローラ１１ａ２と、押さえローラ１１ｂ１と、押さえローラ１１ｂ２と、被加工物保持具４が設けられている。
【００２３】
ここで、ワイヤー２の一例は、ダイヤモンド・ワイヤーである。また、被加工物３の一例は、シリコンインゴットである。また、押さえローラ１１ａ１は、ワイヤー２が多溝ローラ１ａから離れる出口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ａ２は、ワイヤー２が多溝ローラ１ａに接触を始める入口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ｂ１は、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂから離れる出口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ｂ２は、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂに接触を始める入口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付ける回転自在なローラである。また、被加工物保持具４は、被加工物３とマルチ・ワイヤーソー本体との間に設けられて、被加工物３をワイヤー２に押圧する方向に移動させる保持具である。
【００２４】
すなわち、多溝ローラ１ａ，１ｂには、ローラごとに２個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２が設けられている。ここで、押さえローラ１１（１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２）は、本図で図示していないマルチ・ワイヤーソーの装置本体に、回転自在に取り付けられている。
【００２５】
ここではマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）の駆動機構を特に描いてないが、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転駆動に伴って、工具となるワイヤー２は、概ね毎分１０００ｍ近い速度で回転している。そして、この速度で回転しているワイヤー２に加工液を供給しながら、加工プログラムの指示によって上部にある被加工物３を、毎分１ｍｍ程度の速度で上から下へ相対的に移動させることで、被加工物３の一例であるシリコンインゴットのスライスを行う。そして、このマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）には、所定位置までの加工が完了した被加工物３を、元の加工スタート位置に戻す加工プログラムが組まれている。また、先述したように、ダイヤモンド・ワイヤーを使った加工技術においては、ワイヤーを毎分１回程度のサイクルで前進と後退を交互に繰り返す通称“バック・アンド・フォース”と呼ばれる交播運動をさせながら、わずかずつワイヤーを繰り出して加工する。
【００２６】
本実施の形態における交播運動では、一例として、多溝ローラ１ａ，１ｂを正転させることでワイヤー２を４０９ｍ繰り出した後、多溝ローラ１ａ，１ｂを逆転させることでワイヤー２を４００ｍ巻き戻した。この交播運動を１分間で１回行うと、１サイクルとなる。また、ワイヤー２は、本実施の形態の場合、毎分９ｍ（繰り出し長さと、巻き戻し長さの差）の速度で新たなワイヤーが繰り出されている。この時、図１における４つの押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２は、ワイヤー２と接しており、ワイヤー２の走行方向にならって回転するようになっている。
【００２７】
続いて、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の効果について説明する。
図２に、マルチ・ワイヤーソーの加工部の正面図を示す。図２は、多溝ローラ１ａ，１ｂにワイヤー２を一様な張力Ｔで巻き付けた様子を示す図である。図２に示す構成は、マルチ・ワイヤーソーへのワイヤー２の巻き付け状態として、最も一般的である。
【００２８】
ここで、ワイヤー２の巻き付け時の張力Ｔを高くすると、加工初期において多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝から脱線することは無い。しかしながら、多溝ローラ１ａ，１ｂを構成する材質としてポリウレタンが使用されることが多く、張力Ｔを高くして多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝にワイヤー２を巻き付けると、ワイヤー２がＶ溝に食い込んでＶ溝が削れてしまうことがある。Ｖ溝が削れてしまうと、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命を早めることになる。特にワイヤー２にダイヤモンド砥粒が固定されたダイヤモンド・ワイヤーを用いた場合、この現象が顕著である。
【００２９】
ここで、逆に、多溝ローラ１ａ，１ｂを長寿命化するために、ワイヤー２の巻き付け時の張力Ｔを低く設定すると、加工中にワイヤー２の多溝ローラ１ａ，１ｂにあるＶ溝からの脱線（外れ）が生じ易くなり、多溝ローラ１ａ，１ｂを継続して使用することができなくなることがある。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、多溝ローラ１ａ，１ｂへ巻き付けるワイヤー２の張力Ｔを、多溝ローラに形成されたＶ溝への損傷を低減した上で、加工時においてもワイヤー２の脱線が生じない張力Ｔとしている。具体的には、本実施の形態では、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂと接する部分においては低い張力（図１中における張力Ｔ１）となり、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる区間においては高い張力（図１中における張力Ｔ２）となる構成としている。一本のワイヤー２において、張力の異なる区間を有するという工学的矛盾を解決するために、本実施の形態では、以下に説明する工夫を行っている。
【００３１】
本実施の形態では、まず図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂに、巻き付け張力Ｔ１に設定して、ワイヤー２を巻き付ける。このようにすることで、ワイヤー２と多溝ローラ１ａ，１ｂの接する区間においては、ワイヤー張力をＴ１としている。次に、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２でワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる付近を押さえるように構成する。具体的には、図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂの２つの回転軸を通る垂線の内側（同図中Ｌ１の間）に、４つの押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の回転軸の中心を設置している。このように構成することで、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、ワイヤー張力を、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係となるように設定することが望ましい。このように設定することで、多溝ローラ１ａ，１ｂを損傷させること無く、ワイヤー２がＶ溝から脱線することが無いマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）を実現できる。
【００３２】
直径１２０μｍのワイヤーの場合、一例としてワイヤーの張力Ｔ１を１０Ｎ、張力Ｔ２を２５Ｎに設定すると、ワイヤーの張力を一様に２５Ｎ（Ｔ１＝Ｔ２）に設定した場合と比較して、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命が２倍になることが確認できた。なお、ここで設定するワイヤー２の張力Ｔ１，Ｔ２の値は、ワイヤー２の破断張力より低い。また、使用するワイヤー２の直径や材質が変わった場合においても、固有の破断強さに応じて、最適値が異なることは言うまでもない。
【００３３】
このように設定したマルチ・ワイヤーソーを用いて被加工物であるシリコンインゴットを加工することで、スライスされたシリコンを製造することができる。
次にダイヤモンド・ワイヤーを使った加工で特有の交播運動によって生じる現象において、本実施の形態の有効性について説明する。
【００３４】
図３（ａ），図３（ｂ）に、交播運動によるワイヤーの基本挙動を示す。
図３（ａ），図３（ｂ）に示すマルチ・ワイヤーソーにおいて、多溝ローラ１ａは駆動軸に結合され、多溝ローラ１ｂは従動軸に結合されている。そして、多溝ローラ１ａ，１ｂに、ワイヤー２が巻き付けられている。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、多溝ローラ１ａが正転（図の右回り）すると、ワイヤー２の弛みが上部（図の上側）に生じる。これによって、図３（ａ）にＡで示す入口側でワイヤー２の脱線が生じる場合がある。逆に、図３（ｂ）に示すように、多溝ローラ１ａが逆転（図の左回り）すると、ワイヤー２の弛みは下部（図の下側）に生じる。これによって、図３（ｂ）にＢで示す出口側でワイヤー２の脱線が生じる場合がある。このように、ワイヤー２が交播運動する過程では、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転方向が変化するため、ワイヤー２の張力の変動が生じる。この張力の変動は、多溝ローラ１ａ，１ｂの加減速中にも生じることは言うまでもない。
【００３６】
このワイヤー２の張力の変動が、多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝が損傷する原因になっている。そのため、本実施の形態でも使用しているような交播運動を行う構成の装置においては、加減速の速度の設定値を低く設定しないと、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命が極端に短くなることがある。多溝ローラ１ａ，１ｂが損傷すると、加工時間が必要以上に増加する場合もある。
【００３７】
加えて、多溝ローラ１ａ，１ｂの加減速中にワイヤー２の張力が低下することが原因で、Ｖ溝からの脱線が生じ易くなる。先述したように、ダイヤモンド・ワイヤーを使用している場合は、Ｖ溝からのワイヤー２の脱線が生じ、１つのＶ溝の中で２本のワイヤー２が折り重なると、お互いのワイヤー２をダイヤモンドで傷つけあい、断線の原因になる。また、ワイヤー２がお互いに傷つけあうことで断線しなかったとしても、ダイヤモンドがワイヤー２から脱落し、ワイヤー２の切れ味が低下する場合もある。ワイヤー２の切れ味が低下してワイヤー２で被加工物３を加工できなくなると、ワイヤー２に大きな撓みが生じ、断線に至る可能性すらある。
【００３８】
本実施の形態では、図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂに、ワイヤー２の巻き付け張力をＴ１に設定して巻き付けた上で、押さえローラ１１でワイヤーが多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる付近を押さえるように構成している。このように構成することで、多溝ローラ間（１ａと１ｂの間）のワイヤー張力をＴ２することができ、さらに、ワイヤー張力がＴ１＜Ｔ２の関係となるように設定することで、多溝ローラ１を損傷すること無く、ワイヤー２がＶ溝から脱線することを防止できる。
【００３９】
図３（ａ），図３（ｂ）においては、多溝ローラ１ａを駆動軸とし、多溝ローラ１ｂを従動軸として説明したが、マルチ・ワイヤーソーの種類によっては、複数ある多溝ローラの全軸を駆動軸となるように構成したものもある。そのような構成の場合においても、全軸間の同期ズレが生じ、ワイヤー２の張力は全軸間で均等でない。よって、本実施の形態は、多溝ローラの全軸を駆動軸とした構成のマルチ・ワイヤーソーにおいても有効である。
【００４０】
なお、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２としてポリウレタンなどの弾性材料を使用した場合には、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２上には特にＶ溝等は設けなかったが、必要に応じて設けても良い。
【００４１】
また、本実施の形態では説明しなかったが、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２を図示しない連結部材で連結することで、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２の間隔を一定の状態にすることができる。この場合、同様に、押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２を図示しない連結部材で連結することで、同様に、押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２の間隔を一定の状態にすることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４〜図６を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態１では多溝ローラ１ａに２個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２を設け、多溝ローラ１ｂに２個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２を設けた。それに対し、この実施の形態２では、図４に示すように、多溝ローラ１ａに３個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３を設け、多溝ローラ１ｂに３個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３を設けた点が、実施の形態１とは大きく異なっている。
【００４３】
図４において、回転自在な押さえローラ１１ａ３は、多溝ローラ１ａからワイヤー２が離れる出口近傍と、ワイヤー２が多溝ローラ１ａに接触を始める入口近傍との間で、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付けるように配置されている。回転自在な押さえローラ１１ｂ３は、多溝ローラ１ｂからワイヤー２が離れる出口近傍と、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂに接触を始める入口近傍との間で、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付けるように配置されている。
【００４４】
さらに、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３のローラ端部は連結部材の一例である連結棒１２ａ，１２ａにより連結され、押さえローラ１１ｂ１〜１１ｂ３のローラ端部は連結部材の一例である連結棒１２ｂ，１２ｂにより連結されている。
【００４５】
この構成において、本実施の形態の効果を得るためには、２つの多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸間の区間をＬ１とすると、多溝ローラ１ａを取り巻く３個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の内の２個が区間Ｌ１に含まれる（多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸を結ぶ直線と直交する面上に存在する）必要がある。同様に、本実施の形態の効果を得るためには、多溝ローラ１ｂを取り巻く３個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３の内の２個が区間Ｌ１に含まれる（多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸を結ぶ直線と直交する面上に存在する）必要がある。
【００４６】
連結棒１２ａ，１２ｂは、引張バネや伸縮性のあるゴムで構成することが望ましい。引張バネや伸縮性のあるゴムで構成することで、３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３の相互間の距離の調整が簡便となる。
【００４７】
本実施の形態２では、多溝ローラ１ａ，１ｂごとに３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３、１１ｂ１〜１１ｂ３を設けたが、押さえローラ１１ａ１と押さえローラ１１ａ２の間に押さえローラ１１ａ３と同様の複数の押さえローラを設け、押さえローラ１１ｂ１と押さえローラ１１ｂ２の間に押さえローラ１１ｂ３と同様の複数の押さえローラを設けても良い。すなわち、本実施の形態２では、押さえの押圧力のバランスが取れれば、押さえローラ１１の数は、３個以上とすることも可能である。
【００４８】
図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、ワイヤー２の張力が上部区間でＴ２ｔとなり、下部区間でＴ２ｂとなる。図５（ａ）に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転方向が変わった瞬間においては、上部区間に弛みが生じ、ワイヤー２がＶ溝から脱線しやすくなる。しかしながら、本実施の形態２の構成にすることで、上下２区間のワイヤー２の張力に張力差が生じると、図５（ｂ）に示すように３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３が、僅かながら多溝ローラ１ａ，１ｂを中心に回転する。このように回転することで、図５（ｂ）に示すように、上下２区間のワイヤー２の張力Ｔ２ｔ、Ｔ２ｂが釣り合う。
【００４９】
本実施の形態２のように押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３を、多溝ローラ１ａ，１ｂを中心に連結棒１２ａ，１２ｂで連結することにより、自律的にワイヤー２の張力を調整することが可能となる。
【００５０】
また、前述の実施の形態１における押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２は、マルチ・ワイヤーソー本体に回転自在に固定する構成が必要であったが、この実施の形態２では、上記のように多溝ローラ１ａを取り巻く３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３を連結棒１２ａで連結し、多溝ローラ１ｂを取り巻く３個の押さえローラ１１ｂ１〜１１ｂ３を連結棒１２ｂで連結したので、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３をマルチ・ワイヤーソー本体に固定する必要がない。本実施の形態２において、連結された押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３は、多溝ローラ１ａ，１ｂにそれぞれ回転自在に固定されている。そのため、後述する図６のような構成も可能となる。
【００５１】
この実施の形態２を、より実用的にした別の形態を図６に示す。
図６に示す本実施の形態２の別の形態では、連結棒１２ａ，１２ｂが、弾性を有する“Ｃ”リング状に設計されている。そのため、図４に示すように、最初に、ワイヤー２を張力Ｔ１で多溝ローラ１ａ，１ｂに巻き付けた後、図６で示した“Ｃ”リング状の連結棒１２ａ，１２ｂに取り付けられた押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３を、多溝ローラ１ａ，１ｂに、はめ込むようにして取り付ける。
【００５２】
なお、上記の各実施の形態において押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３としてポリウレタンなどの弾性材料を使用した場合には、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３上には特にＶ溝等は設けなかったが、必要に応じて設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、太陽電池用シリコンインゴットのスライス加工分野に限らず、半導体用シリコンや、金属、セラミックス、サファイアや炭化珪素（ＳｉＣ）のスライス加工においても適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ 多溝ローラ
２ ワイヤー
３ 被加工物
４ 被加工物保持具
１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３，１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３ 押さえローラ
１２ａ，１２ｂ 連結棒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路や太陽電池に使用されるシリコンウエハなどの切り出しに使用されるワイヤーソーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハは、柱状のシリコンインゴットを四角状に切り出して、その上で所定の厚さ（概ね１８０μｍ）にスライスして製造される。特に太陽電池用のシリコンウエハは、半導体用に比べてコストを優先して製造されるため、生産性の高い方式が優先して用いられる。生産性の高い方式として、マルチ・ワイヤーソーと呼ばれる装置を用いることが一般的である。
【０００３】
マルチ・ワイヤーソーは、一本のワイヤー（概ね直径１２０μｍ）を複数（２〜４本）の多溝ローラに螺旋状に巻き付けた後、このワイヤーを一方向に高速走行させながら、このワイヤーにＳｉＣとグリコール等を混ぜたスラリーと呼ばれる懸濁液を供給しながら、ワイヤーに押し付けられた被加工物の柱状のシリコンインゴットを切断加工する。
【０００４】
昨今では、より生産性を高める目的で、スラリーの代わりに、ワイヤーの表面にダイヤモンド砥粒をめっき技術等で強固に固着したダイヤモンド・ワイヤーを工具として用いるようになった。ダイヤモンド・ワイヤーを用いれば、スラリーを用いた従来の切断加工よりも加工時間が短くなり、生産性を高めることができるようになってきた。
【０００５】
ダイヤモンド・ワイヤーの場合は、通称“バック・アンド・フォース”と呼ばれるワイヤーの走行方向を途中で反転（交播運動）させながら少しずつワイヤーを繰り出す加工技術が使われる。これは、ダイヤモンド・ワイヤーの価格が高いことや、加工中にワイヤー自体が削られて引張強度が低下しないのでスラリー切断加工のようにワイヤーを一方向にのみ走行させる必要がなくなったためと考えられる。
【０００６】
ダイヤモンド・ワイヤーは、上記のようにワイヤー自体に工具となるダイヤモンドが強固に固着されているために、加工機となるマルチ・ワイヤーソーの方でも従来問題とならなかったことが、問題視されるようになっている。
【０００７】
具体的な問題として、マルチ・ワイヤーソーのダイヤモンド・ワイヤーが加工中に多溝ローラのＶ溝から脱線して、隣接するＶ溝に移動してしまうことがある。この問題は従来のスラリー加工においても生じたが、多数加工されたウエハの内、１枚に厚み不良が生じる程度であった。ところが、ダイヤモンド・ワイヤーによる加工になると、Ｖ溝から脱線して隣接溝に移ると、２本のダイヤモンド・ワイヤーが相互に傷つけあって断線したり、ワイヤーに固着してあるダイヤモンドが脱落して加工できなくなったりして、断線に至る可能性が高くなる。加工中にワイヤーが断線すると、加工中のインゴット全てに被害が及び、大きな損失を被る問題となる場合がある。
【０００８】
そこでダイヤモンド・ワイヤーを使った加工では、ワイヤーが脱線しないために従来よりもワイヤーの張力を強くしている。だが、張力を強くすると、多溝ローラにダイヤモンド・ワイヤーが食い込んでしまい、多溝ローラのＶ溝が損傷する場合がある。損傷した多溝ローラを使用すると、ワイヤーの脱線が生じ易くなるという悪循環に陥る。
【０００９】
図７は、特許文献１に記載されたマルチ・ワイヤーソーを示す。
特許文献１のワイヤーソーは、上下２段の加工テーブル１０５，１０６で被加工物（インゴット）１０３，１０４を同時加工するもので、４本の多溝ローラ１０１と、１本の連続するワイヤー２で構成される。スラリーは加工液ノズル１０９から供給される。１０８は荷重計である。
【００１０】
特許文献１の装置の特徴としては、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂが設置されていることにある。本来、多溝ローラに接するワイヤーが５００ｍ／分以上で走行すると、ワイヤー２が遠心力により外側に膨らむ。上下２段に設置された被加工物１０３，１０４の加工が始まると、上部の被加工物１０３は外側に遠心力で移動するワイヤー２の撓みを抑止する方向に作用する。しかし下側の被加工物１０４の加工では、ワイヤー２がより外側へ移動することを助長する作用がある。このように外側にふくらんだ状態で加工が進行すると、加工後のウエハの厚みバラツキの点でも望ましい精度を得ることが困難となる。そこで、特許文献１では撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂを設けることで、下側の位置で加工する場合においても、上側と同様の高精度な加工が可能となるように、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂが設けてある。
【００１１】
また、特許文献２には、図８に示すように被加工物１０３の左右に撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂを設けることで、加工中の撓みが一定になるように制御するものが記載されている。
【００１２】
このように、撓み調整ローラ１０７ａ，１０７ｂによって、ワイヤー２の撓みを制御することで、加工されたウエハの厚みバラツキを軽減し、高精度化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００３−８９０５０号公報
【特許文献２】特許第４２５２１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら従来の構成では、複数ある多溝ローラ間の全てに撓み調整ローラが設置されていないため、多溝ローラの一方においては撓み調整ローラがあるためにワイヤーの張力が高くなり、多溝ローラのもう一方ではワイヤーの張力が低いままである。このように、一つの多溝ローラを挟んでワイヤーの張力が一方では高く、もう一方では低いという状態が生じる。その結果、多溝ローラとワイヤーの間では滑りが生じるので、摩耗が生じやすくなり、多溝ローラが急速に損耗する。多溝ローラの損耗が進むと、多溝ローラのＶ溝からのワイヤーの脱線が生じ、ワイヤーが断線する可能性がある。
【００１５】
本発明は、前記従来法の問題点に鑑み、多溝ローラの長寿命化が図れることは勿論のこと、ワイヤー多溝ローラのＶ溝から脱線を防止することが可能なワイヤーソー用張力付与方法と機構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】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソーは、回転自在に設けられた複数のローラ間に巻き付けられたワイヤーを備え、前記ワイヤーを被加工物に相対的に押し付けて前記被加工物をスライスするワイヤーソーにおいて、前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明のワイヤーソーを用いたシリコンの製造方法は、回転自在に設けられた複数のローラ間にワイヤーを巻き付け、前記ワイヤーを被加工物に押し付けてスライスしてシリコンを製造するワイヤーソーを用いたシリコン製造方法において、前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、回転自在な押さえローラを押し付け前記ワイヤーに張力を付与した状態で、被加工物を加工してシリコンを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、多溝ローラを損傷することなく、ワイヤーの張力を高めることが可能となり、多溝ローラの寿命を従来に無く向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーの要部の正面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーの加工部正面図
【図３】本発明の実施の形態１における交播運動に伴うワイヤーソーの基本挙動の図
【図４】本発明の実施の形態２におけるマルチ・ワイヤーソーの要部の正面図
【図５】本発明の実施の形態２における動作原理の図
【図６】本発明の実施の形態２の別の形態の斜視図
【図７】特許文献１に記載されたワイヤーソーにおける撓み調整ローラを示す図
【図８】特許文献２に記載されたワイヤーソーにおける撓み調整ローラを示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のマルチ・ワイヤーソーにおけるワイヤーの張力付与方法を、具体的な各実施の形態に基づいて説明する。なお、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付けて、適宜、説明を省略している。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるマルチ・ワイヤーソーを示す基本的な構成であり、マルチ・ワイヤーソーに張力を発生させる多溝ローラ１ａ，１ｂを正面からみた図である。
【００２２】
このマルチ・ワイヤーソーには、ローラの一例である２つの多溝ローラ１ａ，１ｂと、多溝ローラ１ａ，１ｂに対して螺旋状に巻き付けられたワイヤー２と、ワイヤー２の上部に配置された被加工物３と、押さえローラ１１ａ１と、押さえローラ１１ａ２と、押さえローラ１１ｂ１と、押さえローラ１１ｂ２と、被加工物保持具４が設けられている。
【００２３】
ここで、ワイヤー２の一例は、ダイヤモンド・ワイヤーである。また、被加工物３の一例は、シリコンインゴットである。また、押さえローラ１１ａ１は、ワイヤー２が多溝ローラ１ａから離れる出口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ａ２は、ワイヤー２が多溝ローラ１ａに接触を始める入口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ｂ１は、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂから離れる出口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付ける回転自在なローラである。また、押さえローラ１１ｂ２は、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂに接触を始める入口近傍に設けられ、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付ける回転自在なローラである。また、被加工物保持具４は、被加工物３とマルチ・ワイヤーソー本体との間に設けられて、被加工物３をワイヤー２に押圧する方向に移動させる保持具である。
【００２４】
すなわち、多溝ローラ１ａ，１ｂには、ローラごとに２個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２が設けられている。ここで、押さえローラ１１（１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２）は、本図で図示していないマルチ・ワイヤーソーの装置本体に、回転自在に取り付けられている。
【００２５】
ここではマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）の駆動機構を特に描いてないが、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転駆動に伴って、工具となるワイヤー２は、概ね毎分１０００ｍ近い速度で回転している。そして、この速度で回転しているワイヤー２に加工液を供給しながら、加工プログラムの指示によって上部にある被加工物３を、毎分１ｍｍ程度の速度で上から下へ相対的に移動させることで、被加工物３の一例であるシリコンインゴットのスライスを行う。そして、このマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）には、所定位置までの加工が完了した被加工物３を、元の加工スタート位置に戻す加工プログラムが組まれている。また、先述したように、ダイヤモンド・ワイヤーを使った加工技術においては、ワイヤーを毎分１回程度のサイクルで前進と後退を交互に繰り返す通称“バック・アンド・フォース”と呼ばれる交播運動をさせながら、わずかずつワイヤーを繰り出して加工する。
【００２６】
本実施の形態における交播運動では、一例として、多溝ローラ１ａ，１ｂを正転させることでワイヤー２を４０９ｍ繰り出した後、多溝ローラ１ａ，１ｂを逆転させることでワイヤー２を４００ｍ巻き戻した。この交播運動を１分間で１回行うと、１サイクルとなる。また、ワイヤー２は、本実施の形態の場合、毎分９ｍ（繰り出し長さと、巻き戻し長さの差）の速度で新たなワイヤーが繰り出されている。この時、図１における４つの押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２は、ワイヤー２と接しており、ワイヤー２の走行方向にならって回転するようになっている。
【００２７】
続いて、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の効果について説明する。
図２に、マルチ・ワイヤーソーの加工部の正面図を示す。図２は、多溝ローラ１ａ，１ｂにワイヤー２を一様な張力Ｔで巻き付けた様子を示す図である。図２に示す構成は、マルチ・ワイヤーソーへのワイヤー２の巻き付け状態として、最も一般的である。
【００２８】
ここで、ワイヤー２の巻き付け時の張力Ｔを高くすると、加工初期において多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝から脱線することは無い。しかしながら、多溝ローラ１ａ，１ｂを構成する材質としてポリウレタンが使用されることが多く、張力Ｔを高くして多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝にワイヤー２を巻き付けると、ワイヤー２がＶ溝に食い込んでＶ溝が削れてしまうことがある。Ｖ溝が削れてしまうと、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命を早めることになる。特にワイヤー２にダイヤモンド砥粒が固定されたダイヤモンド・ワイヤーを用いた場合、この現象が顕著である。
【００２９】
ここで、逆に、多溝ローラ１ａ，１ｂを長寿命化するために、ワイヤー２の巻き付け時の張力Ｔを低く設定すると、加工中にワイヤー２の多溝ローラ１ａ，１ｂにあるＶ溝からの脱線（外れ）が生じ易くなり、多溝ローラ１ａ，１ｂを継続して使用することができなくなることがある。
【００３０】
そこで、本実施の形態においては、多溝ローラ１ａ，１ｂへ巻き付けるワイヤー２の張力Ｔを、多溝ローラに形成されたＶ溝への損傷を低減した上で、加工時においてもワイヤー２の脱線が生じない張力Ｔとしている。具体的には、本実施の形態では、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂと接する部分においては低い張力（図１中における張力Ｔ１）となり、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる区間においては高い張力（図１中における張力Ｔ２）となる構成としている。一本のワイヤー２において、張力の異なる区間を有するという工学的矛盾を解決するために、本実施の形態では、以下に説明する工夫を行っている。
【００３１】
本実施の形態では、まず図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂに、巻き付け張力Ｔ１に設定して、ワイヤー２を巻き付ける。このようにすることで、ワイヤー２と多溝ローラ１ａ，１ｂの接する区間においては、ワイヤー張力をＴ１としている。次に、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２でワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる付近を押さえるように構成する。具体的には、図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂの２つの回転軸を通る垂線の内側（同図中Ｌ１の間）に、４つの押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２の回転軸の中心を設置している。このように構成することで、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、ワイヤー２が多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、ワイヤー張力を、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係となるように設定することが望ましい。このように設定することで、多溝ローラ１ａ，１ｂを損傷させること無く、ワイヤー２がＶ溝から脱線することが無いマルチ・ワイヤーソー（加工機本体）を実現できる。
【００３２】
直径１２０μｍのワイヤーの場合、一例としてワイヤーの張力Ｔ１を１０Ｎ、張力Ｔ２を２５Ｎに設定すると、ワイヤーの張力を一様に２５Ｎ（Ｔ１＝Ｔ２）に設定した場合と比較して、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命が２倍になることが確認できた。なお、ここで設定するワイヤー２の張力Ｔ１，Ｔ２の値は、ワイヤー２の破断張力より低い。また、使用するワイヤー２の直径や材質が変わった場合においても、固有の破断強さに応じて、最適値が異なることは言うまでもない。
【００３３】
このように設定したマルチ・ワイヤーソーを用いて被加工物であるシリコンインゴットを加工することで、スライスされたシリコンを製造することができる。
次にダイヤモンド・ワイヤーを使った加工で特有の交播運動によって生じる現象において、本実施の形態の有効性について説明する。
【００３４】
図３（ａ），図３（ｂ）に、交播運動によるワイヤーの基本挙動を示す。
図３（ａ），図３（ｂ）に示すマルチ・ワイヤーソーにおいて、多溝ローラ１ａは駆動軸に結合され、多溝ローラ１ｂは従動軸に結合されている。そして、多溝ローラ１ａ，１ｂに、ワイヤー２が巻き付けられている。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、多溝ローラ１ａが正転（図の右回り）すると、ワイヤー２の弛みが上部（図の上側）に生じる。これによって、図３（ａ）にＡで示す入口側でワイヤー２の脱線が生じる場合がある。逆に、図３（ｂ）に示すように、多溝ローラ１ａが逆転（図の左回り）すると、ワイヤー２の弛みは下部（図の下側）に生じる。これによって、図３（ｂ）にＢで示す出口側でワイヤー２の脱線が生じる場合がある。このように、ワイヤー２が交播運動する過程では、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転方向が変化するため、ワイヤー２の張力の変動が生じる。この張力の変動は、多溝ローラ１ａ，１ｂの加減速中にも生じることは言うまでもない。
【００３６】
このワイヤー２の張力の変動が、多溝ローラ１ａ，１ｂのＶ溝が損傷する原因になっている。そのため、本実施の形態でも使用しているような交播運動を行う構成の装置においては、加減速の速度の設定値を低く設定しないと、多溝ローラ１ａ，１ｂの寿命が極端に短くなることがある。多溝ローラ１ａ，１ｂが損傷すると、加工時間が必要以上に増加する場合もある。
【００３７】
加えて、多溝ローラ１ａ，１ｂの加減速中にワイヤー２の張力が低下することが原因で、Ｖ溝からの脱線が生じ易くなる。先述したように、ダイヤモンド・ワイヤーを使用している場合は、Ｖ溝からのワイヤー２の脱線が生じ、１つのＶ溝の中で２本のワイヤー２が折り重なると、お互いのワイヤー２をダイヤモンドで傷つけあい、断線の原因になる。また、ワイヤー２がお互いに傷つけあうことで断線しなかったとしても、ダイヤモンドがワイヤー２から脱落し、ワイヤー２の切れ味が低下する場合もある。ワイヤー２の切れ味が低下してワイヤー２で被加工物３を加工できなくなると、ワイヤー２に大きな撓みが生じ、断線に至る可能性すらある。
【００３８】
本実施の形態では、図１に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂに、ワイヤー２の巻き付け張力をＴ１に設定して巻き付けた上で、押さえローラ１１でワイヤーが多溝ローラ１ａ，１ｂから離れる付近を押さえるように構成している。このように構成することで、多溝ローラ間（１ａと１ｂの間）のワイヤー張力をＴ２することができ、さらに、ワイヤー張力がＴ１＜Ｔ２の関係となるように設定することで、多溝ローラ１を損傷すること無く、ワイヤー２がＶ溝から脱線することを防止できる。
【００３９】
図３（ａ），図３（ｂ）においては、多溝ローラ１ａを駆動軸とし、多溝ローラ１ｂを従動軸として説明したが、マルチ・ワイヤーソーの種類によっては、複数ある多溝ローラの全軸を駆動軸となるように構成したものもある。そのような構成の場合においても、全軸間の同期ズレが生じ、ワイヤー２の張力は全軸間で均等でない。よって、本実施の形態は、多溝ローラの全軸を駆動軸とした構成のマルチ・ワイヤーソーにおいても有効である。
【００４０】
なお、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２としてポリウレタンなどの弾性材料を使用した場合には、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２上には特にＶ溝等は設けなかったが、必要に応じて設けても良い。
【００４１】
また、本実施の形態では説明しなかったが、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２を図示しない連結部材で連結することで、押さえローラ１１ａ１，１１ａ２の間隔を一定の状態にすることができる。この場合、同様に、押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２を図示しない連結部材で連結することで、同様に、押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２の間隔を一定の状態にすることができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４〜図６を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。
実施の形態１では多溝ローラ１ａに２個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２を設け、多溝ローラ１ｂに２個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２を設けた。それに対し、この実施の形態２では、図４に示すように、多溝ローラ１ａに３個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３を設け、多溝ローラ１ｂに３個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３を設けた点が、実施の形態１とは大きく異なっている。
【００４３】
図４において、回転自在な押さえローラ１１ａ３は、多溝ローラ１ａからワイヤー２が離れる出口近傍と、ワイヤー２が多溝ローラ１ａに接触を始める入口近傍との間で、ワイヤー２を多溝ローラ１ａに押し付けるように配置されている。回転自在な押さえローラ１１ｂ３は、多溝ローラ１ｂからワイヤー２が離れる出口近傍と、ワイヤー２が多溝ローラ１ｂに接触を始める入口近傍との間で、ワイヤー２を多溝ローラ１ｂに押し付けるように配置されている。
【００４４】
さらに、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３のローラ端部は連結部材の一例である連結棒１２ａ，１２ａにより連結され、押さえローラ１１ｂ１〜１１ｂ３のローラ端部は連結部材の一例である連結棒１２ｂ，１２ｂにより連結されている。
【００４５】
この構成において、本実施の形態の効果を得るためには、２つの多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸間の区間をＬ１とすると、多溝ローラ１ａを取り巻く３個の押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３の内の２個が区間Ｌ１に含まれる（多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸を結ぶ直線と直交する面上に存在する）必要がある。同様に、本実施の形態の効果を得るためには、多溝ローラ１ｂを取り巻く３個の押さえローラ１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３の内の２個が区間Ｌ１に含まれる（多溝ローラ１ａ，１ｂの回転軸を結ぶ直線と直交する面上に存在する）必要がある。
【００４６】
連結棒１２ａ，１２ｂは、引張バネや伸縮性のあるゴムで構成することが望ましい。引張バネや伸縮性のあるゴムで構成することで、３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３の相互間の距離の調整が簡便となる。
【００４７】
本実施の形態２では、多溝ローラ１ａ，１ｂごとに３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３、１１ｂ１〜１１ｂ３を設けたが、押さえローラ１１ａ１と押さえローラ１１ａ２の間に押さえローラ１１ａ３と同様の複数の押さえローラを設け、押さえローラ１１ｂ１と押さえローラ１１ｂ２の間に押さえローラ１１ｂ３と同様の複数の押さえローラを設けても良い。すなわち、本実施の形態２では、押さえの押圧力のバランスが取れれば、押さえローラ１１の数は、３個以上とすることも可能である。
【００４８】
図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、ワイヤー２の張力が上部区間でＴ２ｔとなり、下部区間でＴ２ｂとなる。図５（ａ）に示すように、多溝ローラ１ａ，１ｂの回転方向が変わった瞬間においては、上部区間に弛みが生じ、ワイヤー２がＶ溝から脱線しやすくなる。しかしながら、本実施の形態２の構成にすることで、上下２区間のワイヤー２の張力に張力差が生じると、図５（ｂ）に示すように３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３が、僅かながら多溝ローラ１ａ，１ｂを中心に回転する。このように回転することで、図５（ｂ）に示すように、上下２区間のワイヤー２の張力Ｔ２ｔ、Ｔ２ｂが釣り合う。
【００４９】
本実施の形態２のように押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３を、多溝ローラ１ａ，１ｂを中心に連結棒１２ａ，１２ｂで連結することにより、自律的にワイヤー２の張力を調整することが可能となる。
【００５０】
また、前述の実施の形態１における押さえローラ１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ１，１１ｂ２は、マルチ・ワイヤーソー本体に回転自在に固定する構成が必要であったが、この実施の形態２では、上記のように多溝ローラ１ａを取り巻く３個の押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３を連結棒１２ａで連結し、多溝ローラ１ｂを取り巻く３個の押さえローラ１１ｂ１〜１１ｂ３を連結棒１２ｂで連結したので、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３をマルチ・ワイヤーソー本体に固定する必要がない。本実施の形態２において、連結された押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３は、多溝ローラ１ａ，１ｂにそれぞれ回転自在に固定されている。そのため、後述する図６のような構成も可能となる。
【００５１】
この実施の形態２を、より実用的にした別の形態を図６に示す。
図６に示す本実施の形態２の別の形態では、連結棒１２ａ，１２ｂが、弾性を有する“Ｃ”リング状に設計されている。そのため、図４に示すように、最初に、ワイヤー２を張力Ｔ１で多溝ローラ１ａ，１ｂに巻き付けた後、図６で示した“Ｃ”リング状の連結棒１２ａ，１２ｂに取り付けられた押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３を、多溝ローラ１ａ，１ｂに、はめ込むようにして取り付ける。
【００５２】
なお、上記の各実施の形態において押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３としてポリウレタンなどの弾性材料を使用した場合には、押さえローラ１１ａ１〜１１ａ３，１１ｂ１〜１１ｂ３上には特にＶ溝等は設けなかったが、必要に応じて設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、太陽電池用シリコンインゴットのスライス加工分野に限らず、半導体用シリコンや、金属、セラミックス、サファイアや炭化珪素（ＳｉＣ）のスライス加工においても適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１ａ，１ｂ 多溝ローラ
２ ワイヤー
３ 被加工物
４ 被加工物保持具
１１ａ１，１１ａ２，１１ａ３，１１ｂ１，１１ｂ２，１１ｂ３ 押さえローラ
１２ａ，１２ｂ 連結棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられた複数のローラ間に巻き付けられたワイヤーを備え、前記ワイヤーを被加工物に相対的に押し付けて前記被加工物をスライスするワイヤーソーにおいて、
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けた、
ワイヤーソー。
【請求項２】
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍および前記ワイヤーが前記ローラ接触を始める入口近傍の２個所と、この２個所の間とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けた、
請求項１に記載のワイヤーソー。
【請求項３】
前記ワイヤーが前記ローラに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、前記ワイヤーが前記ローラから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係を満たす、
請求項１又は請求項２に記載のワイヤーソー。
【請求項４】
前記複数の押さえローラが互いに連結部材で連結された、
請求項１から請求項３いずれか１項に記載のワイヤーソー。
【請求項５】
回転自在に設けられた複数のローラ間にワイヤーを巻き付け、前記ワイヤーを被加工物に押し付けてスライスしてシリコンを製造するワイヤーソーを用いたシリコン製造方法において、
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、回転自在な押さえローラを押し付け前記ワイヤーに張力を付与した状態で、被加工物を加工してシリコンを製造する、
ワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【請求項６】
前記ワイヤーが前記ローラに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、前記ワイヤーが前記ローラから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係を満たす、
請求項５に記載のワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【請求項７】
前記複数の押さえローラが互いに連結部材で連結された、
請求項５又は請求項６に記載のワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【請求項１】
回転自在に設けられた複数のローラ間に巻き付けられたワイヤーを備え、前記ワイヤーを被加工物に相対的に押し付けて前記被加工物をスライスするワイヤーソーにおいて、
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けた、
ワイヤーソー。
【請求項２】
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍および前記ワイヤーが前記ローラ接触を始める入口近傍の２個所と、この２個所の間とに、前記ワイヤーを前記ローラに押し付ける回転自在な押さえローラを設けた、
請求項１に記載のワイヤーソー。
【請求項３】
前記ワイヤーが前記ローラに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、前記ワイヤーが前記ローラから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係を満たす、
請求項１又は請求項２に記載のワイヤーソー。
【請求項４】
前記複数の押さえローラが互いに連結部材で連結された、
請求項１から請求項３いずれか１項に記載のワイヤーソー。
【請求項５】
回転自在に設けられた複数のローラ間にワイヤーを巻き付け、前記ワイヤーを被加工物に押し付けてスライスしてシリコンを製造するワイヤーソーを用いたシリコン製造方法において、
前記ローラから前記ワイヤーが離れる出口近傍と前記ワイヤーが前記ローラに接触を始める入口近傍とに、回転自在な押さえローラを押し付け前記ワイヤーに張力を付与した状態で、被加工物を加工してシリコンを製造する、
ワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【請求項６】
前記ワイヤーが前記ローラに接する区間のワイヤー張力をＴ１とし、前記ワイヤーが前記ローラから離れる区間のワイヤー張力をＴ２とすると、
Ｔ１ ＜ Ｔ２
の関係を満たす、
請求項５に記載のワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【請求項７】
前記複数の押さえローラが互いに連結部材で連結された、
請求項５又は請求項６に記載のワイヤーソーを用いたシリコン製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１８０８２（Ｐ２０１３−１８０８２Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３３９５（Ｐ２０１１−１５３３９５）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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