固定砥粒ワイヤーソー装置
【課題】従来の固定砥粒ワイヤーソー装置においては、高速走行している固定砥粒ワイヤーに向けて高圧流体や超音波振動を与えた流体を噴射する噴射手段を設け、ワイヤー表面に詰まったスラッジ等を吹き飛ばす技術や、高速走行するワイヤー列に空気あるいは加工液を介して超音波振動を付加する装置があるが、いずれも十分な洗浄効果が得られないという問題がある。
【解決手段】固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする。
【解決手段】固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミック等の脆性材料を切断することに用いることができる固定砥粒ワイヤーソー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリコン、ガラス、セラミック、脆い金属等のインゴットをウェハーに切断する装置の一つに固定砥粒ワイヤーソーがある。
【０００３】
この固定砥粒ワイヤーソーは、ワイヤーの表面にＣＢＮやダイヤモンド等の砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーによってワイヤー列を形成し、このワイヤー列を高速走行させ、それに被加工体であるインゴットを押し当てることにより、そのインゴットをウェハーにスライスすることができる。
このような固定砥粒ワイヤーソーでインゴットを切断する際に、一番の問題となるのは、固定砥粒ワイヤーに生じる目詰まりである。
【０００４】
この目詰まりを防止する対策として、固定砥粒ワイヤーに向けて高圧流体を噴射する噴射手段を設け、ワイヤー表面に詰まったスラッジ等を吹き飛ばす技術があり、さらには、この高圧流体に超音波振動を与えてさらに効率よくスラッジ等を吹き飛ばそうとする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
また、高速走行する固定砥粒ワイヤーに空気あるいは加工液を介して超音波振動を付加する装置もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７０４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−６２７００公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術においては、前者は、高速走行している固定砥粒ワイヤーに対しては十分な洗浄効果が得られず、さらに、流体に超音波振動を与えても固定砥粒ワイヤーに十分な振動が伝わらず、洗浄効果が少なく、しかも加工の最終段階になって加工性が悪くなるという問題がある。
【０００７】
また、上記の後者においては、空気または加工液を介して超音波振動を固定砥粒ワイヤーに伝えるために、十分な振動が固定砥粒ワイヤーに伝わらず、洗浄効果が少なく加工向上にならないのという問題がある。さらに、空気または加工液を介して固定砥粒ワイヤーに超音波振動を与える装置は極めて大がかりな装置となるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、ワイヤーの表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーを複数個の加工用ロールに巻き付けてワイヤー列を構成し、この固定砥粒ワイヤーを往復走行させながら被加工物を押し当てることにより、被加工物をウェハーに切断する固定砥粒ワイヤーソー装置において、固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた金属または合成樹脂製の薄板等による印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて１５ｋＨｚ以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、固定砥粒ワイヤーの走行路中にワイヤー洗浄装置を配置し、被加工物通過後のワイヤーを洗浄するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このようにした本発明は、超音波振動発生装置に設けた印加子によって走行する固定砥粒ワイヤーに１５ｋＨｚ以上の超音波振動を直接印加することにより、被加工物の切断加工によって固定砥粒ワイヤーの表面に残留しているスラッジ等を超音波振動によって確実に除去することができることになる。さらに、直接印加された超音波振動によって超音波切削と同等な切削性が得られ、ウェハーの切断効果が向上することになる。
【００１１】
また、被加工物を加工した後にワイヤー洗浄装置によって固定砥粒ワイヤー表面に残留しているスラッジ等を洗浄除去することにより、固定砥粒ワイヤーの消耗を抑制することができ、ひいては、固定砥粒ワイヤーの断線を防止して固定砥粒ワイヤーの寿命を延ばすことができることになる。特に、固定砥粒ワイヤーを往復させて使用する場合には、被加工物の切断加工が多く、このような場合には、固定砥粒ワイヤーの長寿命化が大きな効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例を示す説明図
【図２】ワイヤー列の構成図
【図３】超音波発生装置の説明図
【図４】超音波発生装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は実施例を示す説明図である。
固定砥粒ワイヤーソー装置１の固定砥粒ワイヤー２は、一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂに巻かれており、この一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間に配置した複数のガイドローラ４にガイドされて往復走行するようになっている。
【００１４】
つまり、上記一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂは図示しないモータに連結されており、この一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂが回転することにより、固定砥粒ワイヤー２は一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間を往復走行する。
【００１５】
往復走行する固定砥粒ワイヤー２は、図２に示す如く、一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間に配置した複数、本実施例では３本の主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを各軸が三角形を形成するように平行に配置したそのそれぞれの主軸ローラに巻き掛けてある。この主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各ローラの周面には所定のピッチのらせん状の溝が形成してあり、その溝に固定砥粒ワイヤー２が巻き掛けられてワイヤー列６が形成される。
【００１６】
上記主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、ワイヤーリール３Ａ、３Ｂの間に、ローラをその軸方向に移動可能にして固定砥粒ワイヤー２の走行を安定させるトラバース装置７があり、さらに、そのトラバース装置７とワイヤー列６の間に走行する固定砥粒ワイヤー２が一定の張力となるように調節するダンサーローラ８が配置してある。なお、上記ではトラバース装置７をワイヤーリール３Ａ、３Ｂの間のそれぞれに配置したが、その一方のみの配置でもよい。
【００１７】
上記ワイヤー列６に沿って被加工品であるインゴット９を装着するワークテーブル１０が配置してある。このワークテーブル１０は、図示しないテーブル送り装置によって駆動され、ワイヤー列６に対してインゴット９を移動させる。
【００１８】
つまり、ワイヤーリール３Ａ、３Ｂを連結した図示しないモータを駆動して固定砥粒ワイヤー２を走行させ、固定砥粒ワイヤー２の走行が安定したところで、インゴット９を取り付けたワークテーブル１０をワイヤー列６に向けて移動させる。これによって、インゴット９を走行するワイヤー列６に押し当てる。ワイヤー列６に押し当てられたインゴット９は、そのワイヤー列６を構成する固定砥粒ワイヤー２によって研削されてウェハー状に複数切断することができる。
【００１９】
上記主軸ローラ５Ｂ、５Ｃの間には１個もしくは複数個（本実施例では２個）の超音波振動発生装置である超音波振動用ホーン１１を配置し、その各超音波振動用ホーン１１には取り外して交換が可能な金属または合成樹脂製の薄板等による印加子１２が取り付けられている。
【００２０】
この印加子１２をワイヤー列６の走行している固定砥粒ワイヤー２に接触させて１５ｋＨｚ以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤー２に直接印加させることにより、固定砥粒ワイヤー２の表面に付着したスラッジ等を振り落とすことができ、これによって表面の目詰まりをなくして切削性の劣化を防ぐようにしてある。なお、超音波振動用ホーンにおける振動子１３の取り付け位置は、図３、図４に示す如く、超音波振動用ホーン本体の側面や上面等任意の位置でよい。
【００２１】
また、ワイヤーリール３Ａと主軸ローラ５Ａとの間およびワイヤーリール３Ｂと主軸ローラ５Ａとの間にはそれぞれワイヤー洗浄装置１４を設け、往復走行する固定砥粒ワイヤー２をそのワイヤー洗浄装置内を通過させることにより、固定砥粒ワイヤー２の表面に残留しているスラッジ等を洗浄液によって除去する。これによって、固定砥粒ワイヤー２の断線を防止し、耐久性の向上を図る。なお、このワイヤー洗浄装置１４内に超音波振動発生装置１５を配置しておくことにより、一層の洗浄効果を高めることが可能となる。
以上によって、本実施例の固定砥粒ワイヤーソー装置が構成される。
【００２２】
以下に上記構成による固定砥粒ワイヤーソー装置の使用例を説明する。
使用例
ワイヤー列の固定砥粒ワイヤーソーに、超音波振動用ホーンの薄板を介して超音波振動を直接印加しながらインゴットを切断し、切断使用後ワイヤー洗浄槽で超音波洗浄を行った後の切断面の粗さおよび固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、平均速度３００ｍ/ｍiｎ、テーブル速度０．３ｍ/ｍiｎ、ワイヤー径φ０．１４ｍｍである。
【００２３】
比較例
固定砥粒ワイヤーでインゴットを切断した後、固定砥粒ワイヤーの切断面の粗さと固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、上記使用例と同様で平均速度３００ｍ/ｍiｎ、テーブル速度０．３ｍ/ｍiｎ、ワイヤー径φ０．１４ｍｍである。
【００２４】
【表１】
【符号の説明】
【００２５】
１ 固定砥粒ワイヤーソー装置
２ 固定砥粒ワイヤー
３Ａ、３Ｂ ワイヤーリール
４ ガイドローラ
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 主軸ローラ
６ ワイヤー列
７ トラバース装置
８ ダンサーローラ
９ インゴット
１０ ワークテーブル
１１ 超音波振動用ホーン
１２ 印加子
１３ 振動子
１４ ワイヤー洗浄装置
１５ 超音波振動発生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料、磁性材料、セラミック等の脆性材料を切断することに用いることができる固定砥粒ワイヤーソー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリコン、ガラス、セラミック、脆い金属等のインゴットをウェハーに切断する装置の一つに固定砥粒ワイヤーソーがある。
【０００３】
この固定砥粒ワイヤーソーは、ワイヤーの表面にＣＢＮやダイヤモンド等の砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーによってワイヤー列を形成し、このワイヤー列を高速走行させ、それに被加工体であるインゴットを押し当てることにより、そのインゴットをウェハーにスライスすることができる。
このような固定砥粒ワイヤーソーでインゴットを切断する際に、一番の問題となるのは、固定砥粒ワイヤーに生じる目詰まりである。
【０００４】
この目詰まりを防止する対策として、固定砥粒ワイヤーに向けて高圧流体を噴射する噴射手段を設け、ワイヤー表面に詰まったスラッジ等を吹き飛ばす技術があり、さらには、この高圧流体に超音波振動を与えてさらに効率よくスラッジ等を吹き飛ばそうとする技術がある（例えば、特許文献１参照）。
また、高速走行する固定砥粒ワイヤーに空気あるいは加工液を介して超音波振動を付加する装置もある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７０４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−６２７００公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術においては、前者は、高速走行している固定砥粒ワイヤーに対しては十分な洗浄効果が得られず、さらに、流体に超音波振動を与えても固定砥粒ワイヤーに十分な振動が伝わらず、洗浄効果が少なく、しかも加工の最終段階になって加工性が悪くなるという問題がある。
【０００７】
また、上記の後者においては、空気または加工液を介して超音波振動を固定砥粒ワイヤーに伝えるために、十分な振動が固定砥粒ワイヤーに伝わらず、洗浄効果が少なく加工向上にならないのという問題がある。さらに、空気または加工液を介して固定砥粒ワイヤーに超音波振動を与える装置は極めて大がかりな装置となるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで本発明は、ワイヤーの表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーを複数個の加工用ロールに巻き付けてワイヤー列を構成し、この固定砥粒ワイヤーを往復走行させながら被加工物を押し当てることにより、被加工物をウェハーに切断する固定砥粒ワイヤーソー装置において、固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた金属または合成樹脂製の薄板等による印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて１５ｋＨｚ以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
さらに、固定砥粒ワイヤーの走行路中にワイヤー洗浄装置を配置し、被加工物通過後のワイヤーを洗浄するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
このようにした本発明は、超音波振動発生装置に設けた印加子によって走行する固定砥粒ワイヤーに１５ｋＨｚ以上の超音波振動を直接印加することにより、被加工物の切断加工によって固定砥粒ワイヤーの表面に残留しているスラッジ等を超音波振動によって確実に除去することができることになる。さらに、直接印加された超音波振動によって超音波切削と同等な切削性が得られ、ウェハーの切断効果が向上することになる。
【００１１】
また、被加工物を加工した後にワイヤー洗浄装置によって固定砥粒ワイヤー表面に残留しているスラッジ等を洗浄除去することにより、固定砥粒ワイヤーの消耗を抑制することができ、ひいては、固定砥粒ワイヤーの断線を防止して固定砥粒ワイヤーの寿命を延ばすことができることになる。特に、固定砥粒ワイヤーを往復させて使用する場合には、被加工物の切断加工が多く、このような場合には、固定砥粒ワイヤーの長寿命化が大きな効果となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例を示す説明図
【図２】ワイヤー列の構成図
【図３】超音波発生装置の説明図
【図４】超音波発生装置の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は実施例を示す説明図である。
固定砥粒ワイヤーソー装置１の固定砥粒ワイヤー２は、一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂに巻かれており、この一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間に配置した複数のガイドローラ４にガイドされて往復走行するようになっている。
【００１４】
つまり、上記一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂは図示しないモータに連結されており、この一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂが回転することにより、固定砥粒ワイヤー２は一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間を往復走行する。
【００１５】
往復走行する固定砥粒ワイヤー２は、図２に示す如く、一対のワイヤーリール３Ａ、３Ｂ間に配置した複数、本実施例では３本の主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃを各軸が三角形を形成するように平行に配置したそのそれぞれの主軸ローラに巻き掛けてある。この主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの各ローラの周面には所定のピッチのらせん状の溝が形成してあり、その溝に固定砥粒ワイヤー２が巻き掛けられてワイヤー列６が形成される。
【００１６】
上記主軸ローラ５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、ワイヤーリール３Ａ、３Ｂの間に、ローラをその軸方向に移動可能にして固定砥粒ワイヤー２の走行を安定させるトラバース装置７があり、さらに、そのトラバース装置７とワイヤー列６の間に走行する固定砥粒ワイヤー２が一定の張力となるように調節するダンサーローラ８が配置してある。なお、上記ではトラバース装置７をワイヤーリール３Ａ、３Ｂの間のそれぞれに配置したが、その一方のみの配置でもよい。
【００１７】
上記ワイヤー列６に沿って被加工品であるインゴット９を装着するワークテーブル１０が配置してある。このワークテーブル１０は、図示しないテーブル送り装置によって駆動され、ワイヤー列６に対してインゴット９を移動させる。
【００１８】
つまり、ワイヤーリール３Ａ、３Ｂを連結した図示しないモータを駆動して固定砥粒ワイヤー２を走行させ、固定砥粒ワイヤー２の走行が安定したところで、インゴット９を取り付けたワークテーブル１０をワイヤー列６に向けて移動させる。これによって、インゴット９を走行するワイヤー列６に押し当てる。ワイヤー列６に押し当てられたインゴット９は、そのワイヤー列６を構成する固定砥粒ワイヤー２によって研削されてウェハー状に複数切断することができる。
【００１９】
上記主軸ローラ５Ｂ、５Ｃの間には１個もしくは複数個（本実施例では２個）の超音波振動発生装置である超音波振動用ホーン１１を配置し、その各超音波振動用ホーン１１には取り外して交換が可能な金属または合成樹脂製の薄板等による印加子１２が取り付けられている。
【００２０】
この印加子１２をワイヤー列６の走行している固定砥粒ワイヤー２に接触させて１５ｋＨｚ以上の超音波振動を固定砥粒ワイヤー２に直接印加させることにより、固定砥粒ワイヤー２の表面に付着したスラッジ等を振り落とすことができ、これによって表面の目詰まりをなくして切削性の劣化を防ぐようにしてある。なお、超音波振動用ホーンにおける振動子１３の取り付け位置は、図３、図４に示す如く、超音波振動用ホーン本体の側面や上面等任意の位置でよい。
【００２１】
また、ワイヤーリール３Ａと主軸ローラ５Ａとの間およびワイヤーリール３Ｂと主軸ローラ５Ａとの間にはそれぞれワイヤー洗浄装置１４を設け、往復走行する固定砥粒ワイヤー２をそのワイヤー洗浄装置内を通過させることにより、固定砥粒ワイヤー２の表面に残留しているスラッジ等を洗浄液によって除去する。これによって、固定砥粒ワイヤー２の断線を防止し、耐久性の向上を図る。なお、このワイヤー洗浄装置１４内に超音波振動発生装置１５を配置しておくことにより、一層の洗浄効果を高めることが可能となる。
以上によって、本実施例の固定砥粒ワイヤーソー装置が構成される。
【００２２】
以下に上記構成による固定砥粒ワイヤーソー装置の使用例を説明する。
使用例
ワイヤー列の固定砥粒ワイヤーソーに、超音波振動用ホーンの薄板を介して超音波振動を直接印加しながらインゴットを切断し、切断使用後ワイヤー洗浄槽で超音波洗浄を行った後の切断面の粗さおよび固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、平均速度３００ｍ/ｍiｎ、テーブル速度０．３ｍ/ｍiｎ、ワイヤー径φ０．１４ｍｍである。
【００２３】
比較例
固定砥粒ワイヤーでインゴットを切断した後、固定砥粒ワイヤーの切断面の粗さと固定砥粒ワイヤーの線径を測定した。切断条件は、上記使用例と同様で平均速度３００ｍ/ｍiｎ、テーブル速度０．３ｍ/ｍiｎ、ワイヤー径φ０．１４ｍｍである。
【００２４】
【表１】
【符号の説明】
【００２５】
１ 固定砥粒ワイヤーソー装置
２ 固定砥粒ワイヤー
３Ａ、３Ｂ ワイヤーリール
４ ガイドローラ
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 主軸ローラ
６ ワイヤー列
７ トラバース装置
８ ダンサーローラ
９ インゴット
１０ ワークテーブル
１１ 超音波振動用ホーン
１２ 印加子
１３ 振動子
１４ ワイヤー洗浄装置
１５ 超音波振動発生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーの表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーを往復走行させ、それに被加工物を押し当てることにより、被加工物をウェハーに切断する固定砥粒ワイヤーソー装置において、
固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【請求項２】
請求項１において、固定砥粒ワイヤーの走行路中にワイヤー洗浄装置を配置し、被加工物通過後のワイヤーを洗浄するようにしたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【請求項３】
請求項１もしく請求項２において、固定砥粒ワイヤーに直接印加する超音波振動を１５ｋＨｚ以上としたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【請求項１】
ワイヤーの表面に砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤーを往復走行させ、それに被加工物を押し当てることにより、被加工物をウェハーに切断する固定砥粒ワイヤーソー装置において、
固定砥粒ワイヤーの走行路中に超音波振動発生装置を配置し、その超音波振動発生装置に設けた印加子を、走行する固定砥粒ワイヤーに接触させて超音波振動を固定砥粒ワイヤーに直接印加させるようにしたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【請求項２】
請求項１において、固定砥粒ワイヤーの走行路中にワイヤー洗浄装置を配置し、被加工物通過後のワイヤーを洗浄するようにしたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【請求項３】
請求項１もしく請求項２において、固定砥粒ワイヤーに直接印加する超音波振動を１５ｋＨｚ以上としたことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４５６８２（Ｐ２０１２−４５６８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１５４７（Ｐ２０１０−１９１５４７）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１５２１５８）株式会社徳力本店 (29)
【Ｆターム（参考）】
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