特許 5752396 ワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5752396

(24)【登録日】2015年5月29日

(45)【発行日】2015年7月22日

(54)【発明の名称】ワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 27/06 20060101AFI20150702BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20150702BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20150702BHJP

【ＦＩ】

   B24B27/06 S

   H01L21/304 611W

   B28D5/04 C

【請求項の数】4

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2010-251359(P2010-251359)

(22)【出願日】2010年11月9日

(65)【公開番号】特開2012-101310(P2012-101310A)

(43)【公開日】2012年5月31日

【審査請求日】2013年10月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000139687

【氏名又は名称】株式会社安永

(74)【代理人】

【識別番号】100106378

【弁理士】

【氏名又は名称】宮川 宏一

(72)【発明者】

【氏名】稲田 稔

(72)【発明者】

【氏名】田中 義明

(72)【発明者】

【氏名】吉松 高弘

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１４４２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／０７２１７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−０５２４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３２８０５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ２７／０６

Ｂ２８Ｄ５／０４

Ｈ０１Ｌ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置された２つのワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置において、
互いに対向して配置された２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置であって、
前記補助ローラのうち一方の補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するようになっており、
前記補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤとワークと反対側のワイヤにそれぞれの補助ローラが押し付けられ、前記補助ローラ移動機構を介して前記２つの補助ローラを前記ワイヤ保持ローラの中心軸線間を結ぶ線と直交する方向に移動させるようになっており、
前記各ワークは、前記ワーク側ワイヤに押し付けられた補助ローラとこれを挟むように配置された２本の前記ワイヤ保持ローラとの間をそれぞれ走行する前記ワーク側ワイヤによってそれぞれ切断されるようになったことを特徴とするワイヤソー装置。

【請求項2】

長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置されたワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置において、
互いに対向して配置された少なくとも２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された少なくとも２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置であって、
前記補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するようになっており、
前記各補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤにそれぞれ押し付けられていることを特徴とするワイヤソー装置。

【請求項3】

長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置された２つのワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法において、
互いに対向して配置された２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置を用意し、
前記２つのワークをそれぞれ前記２つのワークに対応するワーク切断部に押し付け、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークに対するワイヤの切断時の接触長さをワーク切断過程の少なくとも一部においてワークの幅よりも減少させると共にワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させながらワークを切断し、多数のウエハを製造するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラのうち一方の補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤとワークと反対側のワイヤにそれぞれの補助ローラが押し付けられ、前記補助ローラ移動機構を介して前記２つの補助ローラを前記ワイヤ保持ローラの中心軸線間を結ぶ線と直交する方向に移動させるようになっており、
前記各ワークは、前記ワーク側ワイヤに押し付けられた補助ローラとこれを挟むように配置された２本の前記ワイヤ保持ローラとの間をそれぞれ走行する前記ワーク側ワイヤによってそれぞれ切断されるようになったことを特徴とするワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法。

【請求項4】

長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置されたワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法において、
互いに対向して配置された少なくとも２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された少なくとも２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置を用意し、
前記複数のワークをそれぞれ前記複数のワーク切断部に押し付け、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークに対するワイヤの切断時の接触長さをワーク切断過程の少なくとも一部においてワークの幅よりも減少させると共にワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させながらワークを切断し、多数のウエハを製造するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であり、
前記各補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤにそれぞれ押し付けられていることを特徴とするワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば半導体のインゴット等を厚さの薄い複数のウエハに切断するワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体のインゴット等からなるワークを厚さの薄い複数のウエハに切断するワイヤソー装置は従来から知られている。そして、このワイヤソー装置による切断効率や、ワイヤソー装置によって切断されるウエハの歩留りを向上させるものも公知である（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。

【0003】

係る特許文献１乃至５に開示されたワイヤソー装置は、ワイヤを並行して多数巻きつけると共に、それを駆動させる複数のワイヤ保持ローラ群全体を揺動させることによってワイヤを揺動させ、ワイヤとワークの接触を線接触から点接触に近づけるようになっている。これによってワイヤのワークに対する切断部の面圧、即ち押し付け力を高くしてワイヤからワークに及ぼす力が同じ力であってもワークを切れ易くしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０１−１７１７５３号公報

【特許文献2】特開平０１−３１０８５６号公報

【特許文献3】特開２００７−１６０４６２号公報

【特許文献4】特開２００７−２１００６８号公報

【特許文献5】特開２００７−２７６０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許文献１乃至５に記載されたワイヤソー装置は、複数のワイヤ保持ローラ群全体を揺動させる構造となっている。即ち、大きな構造物を揺動させるため、コストが高く信頼性も低くなっている。また、摺動面への砥粒の噛み込みが起こり、摺動面の異常摩耗が発生する虞がある。また、ワイヤ保持ローラ自体を偏芯させて揺動させる構成では、線速に比例して揺動周期が変化するため、全てのローラの回転の位相を合わせなければならず、制御が複雑となっている。また、上述した特許文献１乃至５に記載されたワイヤソー装置の揺動方法では、ワイヤが何れかのワークから完全に離れる状態が起こるため、複数個のワークを同時に切断することができないという問題もある。

【0006】

本発明の目的は、例えば半導体のインゴット等を厚さの薄い複数のウエハに切断するのに適したワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の課題を解決するために、本発明の請求項１に係るワイヤソー装置は、
長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置された２つのワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置において、
互いに対向して配置された２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置であって、
前記補助ローラのうち一方の補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するようになっており、
前記補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤとワークと反対側のワイヤにそれぞれの補助ローラが押し付けられ、前記補助ローラ移動機構を介して前記２つの補助ローラを前記ワイヤ保持ローラの中心軸線間を結ぶ線と直交する方向に移動させるようになっており、
前記各ワークは、前記ワーク側ワイヤに押し付けられた補助ローラとこれを挟むように配置された２本の前記ワイヤ保持ローラとの間をそれぞれ走行する前記ワーク側ワイヤによってそれぞれ切断されるようになったことを特徴としている。

【0008】

本発明がこのような構成を有することで、ワイヤ保持ローラの備わった大きな構造物を円弧状に揺動させるのではなく、比較的小さな補助ローラのみを補助ローラ移動機構で移動させるだけでワーク切断中のワイヤを揺動させることができるので、ワイヤ揺動に伴うワイヤの動きの精度を高く保つことができ、高精度な加工が可能となる。

【0009】

また、既に加工された加工面に沿ってワイヤが揺動するため、最初に加工されたときに微小な凹凸が生じたとしても、揺動によりその凹凸を側面研磨する状態になり、加工面の面粗度が向上する。

【0010】

また、ワークとワイヤの接触面が小さくなるため、加工時の摩擦抵抗が減少し、加工部の発熱が減少することにより、工具であるワイヤの寿命を向上させることができる。また、加工液の冷却機構を簡素化したり、冷却機の容量を小さくしたりできる。さらに、ワイヤ駆動用モータの負荷トルクが減少することにより、モータの容量が小さくて済む。

【0011】

これによって、従来のワイヤソー装置を用いた場合の欠点を解消できる。具体的には、従来のワイヤソー装置は、ワイヤ保持ローラ群全体を揺動させる構造となっている。即ち、大きな構造物を揺動させるため、コストが高く信頼性も低くなっているが、本発明によるとコストを低くかつ信頼性を高めることができる。また、摺動面への砥粒の噛み込みが起こり、摺動面の異常摩耗が発生する虞があるが、本発明によるとこのような摺動面の異常摩耗を防止することができる。また、ワイヤ保持ローラ自体を偏芯させて揺動させる構成では、線速に比例して揺動周期が変化するため、全てのローラの回転の位相を合わせなければならず、制御が複雑となっているが、本発明によるとこのような複雑な制御を必要としなくなる。また、従来例として挙げたワイヤソー装置の揺動方法では、ワイヤが何れかのワークから完全に離れる状態が起こるため、複数個のワークを同時に切断することができないという問題もあるが、本発明によると複数個のワークを同時に切断でき、生産効率を高めることが可能となる。

【0012】

また、本発明によると、このような簡単な構成によって補助ローラ移動機構を介してワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、ワーク切断部におけるワイヤの傾きを揺動させてワイヤによるワーク切断部の切断位置を切断中に常に変化させることで、ワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることによりワークの加工が容易になる。その結果、ワークを多数のウエハに切断した場合、切断面であるウエハ表面の波打ちを防止し、所定の平坦度を保つようになり、製品の歩留りを高めることができる。

【0013】

また、ワーク切断時に補助ローラを積極的に動かしてワーク切断中のワイヤを切断面に対して揺動させることで、ワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることによりワークの加工が容易になるので、ＳｉＣやサファイアなどの高硬度材の切断にも効果を発揮する。

【0014】

また、本発明の請求項２に係るワイヤソー装置は、
長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置されたワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置において、
互いに対向して配置された少なくとも２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された少なくとも２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置であって、
前記補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するようになっており、
前記各補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤにそれぞれ押し付けられていることを特徴としている。

【0015】

本発明によると、ワーク切断箇所が増えるので、ワークの切断効率を高めることができる。

【0016】

また、本発明の請求項３に係るワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法は、
長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置された２つのワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法において、
互いに対向して配置された２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置を用意し、
前記２つのワークをそれぞれ前記２つのワークに対応するワーク切断部に押し付け、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークに対するワイヤの切断時の接触長さをワーク切断過程の少なくとも一部においてワークの幅よりも減少させると共にワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させながらワークを切断し、多数のウエハを製造するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラのうち一方の補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤとワークと反対側のワイヤにそれぞれの補助ローラが押し付けられ、前記補助ローラ移動機構を介して前記２つの補助ローラを前記ワイヤ保持ローラの中心軸線間を結ぶ線と直交する方向に移動させるようになっており、
前記各ワークは、前記ワーク側ワイヤに押し付けられた補助ローラとこれを挟むように配置された２本の前記ワイヤ保持ローラとの間をそれぞれ走行する前記ワーク側ワイヤによってそれぞれ切断されるようになったことを特徴としている。

【0017】

このようなワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法を実施することで、コストを抑えたウエハの製造装置を用いて、切断面であるウエハ表面の波打がなく所定の平坦度を保ったウエハを多数製造することができ、製品の歩留りを高めることができる。またワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることにより、ＳｉＣやサファイアなどの高硬度材の切断にも効果を発揮する。

【0018】

また、本発明の請求項４に係るワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法は、
長手方向の断面が略円形状又は略角形状をなすワークであって並列に配置されたワークを当該ワークの長手方向所定の厚さを有する板状のウエハに複数枚同時に切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法において、
互いに対向して配置された少なくとも２本のワイヤ保持ローラと、
前記ワイヤ保持ローラ間に配置され、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部を形成するように配置された少なくとも２つの補助ローラと、
前記ワイヤ保持ローラと補助ローラが取り付けられる基台と、を有し、
前記基台と補助ローラとの間には補助ローラ移動機構が備わり、
前記補助ローラ移動機構を介して前記ワイヤ保持ローラと補助ローラにかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させるワイヤソー装置を用意し、
前記複数のワークをそれぞれ前記複数のワーク切断部に押し付け、前記ワーク切断部におけるワイヤの傾きが逐次変化するようにワイヤを揺動させることで、ワークに対するワイヤの切断時の接触長さをワーク切断過程の少なくとも一部においてワークの幅よりも減少させると共にワークの幅方向におけるワイヤによる切断位置を逐次変化させながらワークを切断し、多数のウエハを製造するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であって、
前記補助ローラは、前記並列に配置されたワークの間に侵入することで前記ワイヤを介して前記ワークを切断するワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法であり、
前記各補助ローラは、前記各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て前記２本のワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤで囲まれる領域に配置され、前記ワイヤ保持ローラに巻かれたワーク側ワイヤにそれぞれ押し付けられていることを特徴としている。

【0019】

このようなワイヤソー装置を用いたウエハの製造方法を実施することで、コストを抑えたウエハの製造装置を用いて、切断面であるウエハ表面の波打がなく所定の平坦度を保ったウエハを多数製造することができ、製品の歩留りを高めることができる。またワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることにより、ＳｉＣやサファイアなどの高硬度材の切断にも効果を発揮する。
また、本発明によると、ワーク切断箇所が増えるので、ワークの切断効率を高めることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によると、例えば半導体のインゴット等を厚さの薄い複数のウエハに切断するのに適したワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法を提供できる。また、ワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることにより、ＳｉＣやサファイアなどの高硬度材の切断にも効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー装置の作用を説明する図であり、補助ローラが（１）（２）（３）の順に下限位置から上限位置まで移動する状態を示している。

【図2】図１に続く説明図であり、補助ローラが（４）（５）（６）の順に上限位置から下限位置まで移動する状態を示している。

【図3】本発明の第１の実施形態におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すフローチャートである。

【図4】本発明の第１の実施形態の変形例におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すフローチャートである。

【図5】本発明の第１の実施形態におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すワークの切断断面図である。

【図6】本発明に係るワイヤソー装置の一実施例を示す斜示図である。

【図7】図６に示したワイヤソー装置の補助ローラ及びその移動機構を示す斜示図である。

【図8】図６に示したワイヤソー装置の補助ローラ及びその移動機構を図７とは別の角度から示す斜示図である。

【図9】本発明に係るワイヤソー装置の他の実施例の補助ローラ及びその移動機構を示す斜示図である。

【図10】図９に示した移動機構の部分を拡大して示す斜視図である。

【図11】本発明に係るワイヤソー装置の更に他の実施例の補助ローラ及びその移動機構を示す斜示図である。

【図12】図１１とは異なる方向から見た補助ローラの移動機構を示す斜視図である。

【図13】本発明の第２の実施形態に係るワイヤソー装置を示す概略説明図である。

【図14】本発明の第３の実施形態に係るワイヤソー装置を示す概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー装置の構造について図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー装置の作用を説明する図であり、補助ローラが（１）（２）（３）の順に下限位置から上限位置まで移動する状態を示している。また、図２は、図１に続く説明図であり、補助ローラが（４）（５）（６）の順に上限位置から下限位置まで移動する状態を示している。また、図３は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すフローチャートである。また、図５は、本発明の第１の実施形態におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すワークの切断断面図である。また、図６は、本発明に係るワイヤソー装置の一実施例を示す斜示図である。

【0023】

以下、本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー装置及びこれを用いたウエハの製造方法について説明する。なお、本実施形態に係るワイヤソー装置１は、長手方向と直交する方向の断面が略角形状をなすワーク５０を切断するワイヤソー装置であって、このワーク５０には例えばシリコンのウエハを製造する元となるシリコンインゴットが適用されている。

【0024】

本発明の第１の実施形態に係るワイヤソー装置１は、ワーク５０を切断するワイヤＷと、互いに対向して配置されたワイヤ保持ローラ１１，１２が設けられている。ワイヤ保持ローラ１１，１２間には、補助ローラ１５，１６が、複数のワークを同時に切断するための複数のワーク切断部をワイヤ保持ローラ間に形成するように配置されている。ワイヤＷは、これらワイヤ保持ローラ１１，１２及び補助ローラ１５，１６の長手方向に所定間隔隔てて多数巻かれている。

【0025】

２つの補助ローラ１５，１６は、各ワイヤ保持ローラの一方の端部側から見て２つのワイヤ保持ローラ１１，１２に巻かれたワイヤＷで囲まれる領域に配置されている。そして、ワイヤ保持ローラ１１，１２に巻かれたワーク側のワイヤＷとワーク５０と反対側のワイヤＷにそれぞれの補助ローラ１５，１６が押し付けられ、補助ローラ移動機構を介して２つの補助ローラ１５，１６をワイヤ保持ローラ１１，１２の中心軸線間を結ぶ線と直交する方向に移動させるようになっている。

【0026】

ワイヤソー装置１は、ワイヤ保持ローラ１１，１２と補助ローラ１５，１６が取り付けられる基台を有し、基台１０１，１０２と補助ローラ１５，１６との間には補助ローラ移動機構４０（図６参照）が備わっている。そして、補助ローラ移動機構４０を介してワイヤ保持ローラ１１，１２と補助ローラ１５，１６にかけられる一周分のワイヤ長さを変えることなく、ワーク切断部におけるワイヤＷの傾きを揺動させてワイヤＷによるワーク切断部の切断位置を切断中に常に変化させるようになっている。

【0027】

以下、補助ローラ１５，１６の移動機構の幾つかの構成について説明する。第１の構成としては、リンクアームにカムフォロアを固定し、リンクシャフトを一定角度で往復させることで補助ローラを上下に揺動させる構成が考えられる。この際、サーボモータを用いてリンクシャフトを一定角度で往復させる。そして、２つの補助ローラを同一の支持プレートに固定することで、各補助ローラが互いに同じ位置関係を保ち保ちつつワイヤを揺動させる。なお、ホルダにカムフォロアのガイドを付け、ＬＭガイドを垂直に配置することにより、補助ローラの動きを上下に規制する。

【0028】

また、第２の構成としては、カムシャフトを回転させることで補助ローラを上下に移動させてワイヤを揺動させる構成が考えられる。具体的には、サーボモータを用いてカムシャフトを回転させる。そして、２つの補助ローラを同一の支持プレートに固定することで、各補助ローラが互いに同じ位置関係を保ちつつワイヤを揺動させる。なお、ＬＭガイドを垂直に配置することにより、補助ローラの動きを上下に規制する。

【0029】

また、第３の構成としては、補助ローラの両端側にそれぞれサーボモータを設け、補助ローラを上下に移動させることでワイヤを揺動させる構成が考えられる。この際、補助ローラの両端側にＬＭガイドとボールネジを垂直に配置する。そして、２つの補助ローラを同一の支持プレートに固定することで、各補助ローラが互いに同じ位置関係を保ちつつワイヤを揺動させる。また、補助ローラの両端側にサーボモータを取り付けボールネジを回転させる。そして、２つのサーボモータを同期させて駆動させ補助ローラを上下に揺動させる。なお、これら各種補助ローラの具体的構成については、後に詳細な図面に基づいて説明する。

【0030】

図１は、補助ローラ１５，１６が下限位置にある状態でワイヤＷにワーク５０をあてて切断を開始していく手順について示している。なお、図１の（１）〜（３）においては、補助ローラ１５，１６を上限位置まで上昇させると共に、これに合わせてワーク５０を上昇させるが、補助ローラ１５，１６の送りに対してワーク５０の切断送り分だけ差し引いた送り分でワークを送って切断している。これは、図１の（１）〜（３）に示すように、補助ローラの送り量のベクトルＡの長さに対してワークの送り量のベクトルＢの長さが若干短くなっていることからも分かる。なお、このベクトル量の差は、図１の（１）のベクトルＣに対応する。

【0031】

続いて、本実施形態におけるワイヤソー装置を用いたワークの具体的切断方法について説明する。図１の（１）に示すように、当初ワイヤＷは下限位置にあるので、ワイヤＷの水平方向に対する小さい角度でワーク５０に当たって、その位置を切断する。

【0032】

続いて、図１の（２）に示すように、ワイヤＷが中間位置まで上昇すると、その分ワーク５０の水平方向に対する角度が大きくなって先程の切断位置とは異なるワーク５０の切断位置にワイヤＷが達し、この部分を切断する。

【0033】

そして、図１の（３）に示すように、補助ローラ１５，１６が上限位置に達すると、ワイヤＷの水平方向に対する角度が一番大きくなって上述したワーク５０の切断位置と異なる切断位置をワイヤＷが切断するようになる。

【0034】

なお、図１の（１）〜（３）から明らかなように、ワイヤ保持ローラ１１，１２及び補助ローラ１５，１６にかけられたワイヤＷの一周の長さは、補助ローラ１５，１６の位置に関わらず略一定である。

【0035】

続いて、図２に示すように、補助ローラ１５，１６を下降させると共に、ワーク５０をこれに対応して下降させて、ワーク５０をワイヤＷで更に切断する。この際、補助ローラ１５，１６の送りに対してワーク切断送り分だけ足した送りでワークを送って切断する。これは、図２の（４）〜（６）に示すように、ワークの送り量のベクトルＡ’の長さに対して補助ローラの送り量のベクトルＢ’の長さが若干短くなっていることからも分かる。なお、このベクトル量の差は、図２の（４）のベクトルＣ’に対応する。

【0036】

図２の（４）に示す補助ローラ１５，１６が上限位置にある状態では、水平方向に対するワイヤＷのなす角が大きくワーク５０が同図の点線で示す状態の部分で切断されている。続いて、図２の（５）に示すように、補助ローラ１５，１６を中間位置まで下降させると、水平方向に対するワイヤＷのなす角が小さくなり、先程のワーク５０の切断部分とは異なる箇所をワイヤＷで切断するようになっている。更に補助ローラ１５，１６を下限位置まで移動させると、水平方向に対するワイヤＷの角度が更に小さくなり、先程のワーク５０の箇所と異なる切断位置をワイヤＷが切断するようになっている。

【0037】

なお、図２の（４）〜（６）から明らかなように、ワイヤ保持ローラ１１，１２及び補助ローラ１５，１６にかけられたワイヤＷの一周の長さは、補助ローラ１５，１６の位置に関わらず略一定である。

【0038】

以降、図１の（１）〜（３）、図２の（４）〜（６）を繰り返し、ワイヤＷによるワーク５０の切断過程においてワーク５０の幅方向全体ではなく、少なくとも幅方向一部を切断しながらワーク５０を全体的に切断していく。

【0039】

即ち、ワーク５０の幅方向におけるワイヤＷによる切断位置を逐次変化させながらワーク５０を切断する、言い換えるとワーク５０に対するワイヤＷの切断中の接触長さをワーク切断過程の少なくとも一部においてワーク５０の幅よりも減少させながらワークを切断する。

【0040】

続いて、本実施形態における上述した特徴的なワーク切断手順について図３に示すフローチャートに基づいて説明する。最初にワーク切断をスタートする（ステップＳ１）。その際、本実施形態の場合、補助ローラを下限位置にする（ステップＳ２）次いで、ワークをワイヤに向かって下降させる（ステップＳ３）。次いで、ワークがワイヤに当たったか否かを判断する（ステップＳ４）。

【0041】

ステップＳ４で、ワークがワイヤに当たったと判断した場合、ワークを上昇させ、かつ補助ローラも上昇させる（ステップＳ５）。このワークと補助ローラの上昇に際して、ワークがｘだけ上昇すると共に、補助ローラもｘ＋α上昇したか否かを判断する（ステップＳ６）。なお、このαは、１回の補助ローラの上昇によってワイヤがワークを切断していく量に対応している。

【0042】

ステップＳ６で、ワークがｘだけ上昇すると共に、補助ローラもｘ＋α上昇したと判断した場合、再びワークを下降させ、かつ補助ローラも下降させる（ステップＳ７）。このワークと補助ローラの下降に際して、ワークがｙ＋βだけ下降すると共に、補助ローラもｙだけ下降したか否かを判断する（ステップＳ８）。なお、このβは１回の補助ローラの下降によってワイヤがワークを切断していく量に対応している。

【0043】

ステップＳ８で、ワークがｙ＋βだけ下降すると共に、補助ローラもｙだけ下降したと判断した場合、ワイヤがワークを完全に切断したか否かを判断する（ステップＳ９）。

【0044】

ステップＳ９で、ワイヤがワークを完全に切断していないと判断した場合は、上述したステップＳ５乃至ステップＳ８を繰り返す。そして、ステップＳ９で、ワイヤがワークを完全に切断したと判断した場合、ワイヤをワークから抜く（ステップＳ１０）。そして、ワーク切断作業を終了する（ステップＳ１１）。

【0045】

続いて、別のワーク切断作業のルーチンについて説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の変形例におけるワイヤソー装置の、ワイヤ切断の具体的手順を分かり易く示すフローチャートである。なお、このルーチンは、上述したワーク切断作業のルーチンと異なり、ワーク切断の最初に補助ローラを上限位置に移動させておくルーチンである。

【0046】

最初にワーク切断をスタートする（ステップＳ２１）。その際、本ルーチンの場合、補助ローラを上限位置にする（ステップＳ２２）次いで、ワークをワイヤに向かって下降させる（ステップＳ２３）。次いで、ワークがワイヤに当たったか否かを判断する（ステップＳ２４）。

【0047】

ステップＳ２４で、ワークがワイヤに当たったと判断した場合、ワークを下降させ、かつ補助ローラも下降させる（ステップＳ２５）。このワークと補助ローラの下降に際して、ワークが、ｙ＋βだけ下降すると共に、補助ローラも、ｙだけ下降したか否かを判断する（ステップＳ２６）。ここで、このβは、上述したβと同様に１回の補助ローラの下降によってワイヤがワークを切断していく量に対応している。

【0048】

ステップＳ２６で、ワークがｙ＋βだけ下降すると共に、補助ローラもｙだけ下降したと判断した場合、再びワークを上昇させ、かつ補助ローラも上昇させる（ステップＳ２７）。このワークと補助ローラの上昇に際して、ワークがｘだけ上昇すると共に、補助ローラもｘ＋α上昇したか否かを判断する（ステップＳ２８）。ここで、このαは、上述したαと同様に１回の補助ローラの上昇によってワイヤがワークを切断していく量に対応している。

【0049】

ステップＳ２８で、ワークがｘだけ上昇すると共に、補助ローラもｘ＋αだけ上昇したと判断した場合、ワイヤがワークを完全に切断したか否かを判断する（ステップＳ２９）。

【0050】

ステップＳ２９で、ワイヤがワークを完全に切断していないと判断した場合は、上述したステップＳ２５乃至ステップＳ２８を繰り返す。そして、ステップＳ２９で、ワイヤがワークを完全に切断したと判断した場合、ワイヤをワークから抜く（ステップＳ３０）。そして、ワーク切断作業を終了する（ステップＳ３１）。

【0051】

図５は、ワーク５０をワイヤＷで切断していく手順を示した概略説明図である。図５における切断工程では、切断当初に補助ローラ１５，１６が上限位置にあるようにしている。そして、図中上段の左側に示す矩形のワーク５０に斜めの実線のワイヤＷが入り込んで切断を開始する。次いで、補助ローラ１５，１６は若干下側に移動すると共に、これに伴ってワイヤＷの水平方向に対する角度も小さくなり、図中上段の中央に示すような切断状態になる。この際、補助ローラ１５，１６の下降量よりもワーク５０の下降量の方が若干大きくなっているので、ワイヤＷがワーク５０に更に入り込んでワーク５０を切断する。上段の中央で示すように、破線で示す最初の切断箇所に対して実線で示すワイヤＷの切断箇所が異なっていることが分かる。

【0052】

次いで、更に補助ローラ１５，１６が下降すると、ワイヤＷが上段の右側に示す状態となる。これに伴って、ワーク５０に対するワイヤＷの切断箇所が上述した切断箇所と同様に、点線で示す切断箇所から新たな切断箇所に移行する。次いで、補助ローラ１５，１６が再び上昇してワーク５０も上昇すると、図中中段左側に示す切断状態となる。この場合、ワーク５０の上昇量よりも補助ローラ１５，１６の上昇量が若干大きくなっているので、ワイヤＷがワーク５０に更に入り込んで図中破線で示す切断箇所と異なる新たな箇所を切断する。

【0053】

次いで、補助ローラ１５，１６が上限位置に達すると、図中中段中央に示す切断状態となる。その状態では、破線で示す切断箇所とは異なり更にワーク５０にワイヤＷが入り込んで新たな部分を切断することが分かる。

【0054】

以降、再び補助ローラが下降すると共にワークが補助ローラの下降量よりも若干多く下降することで、図中中段右側から下段左側に示すワークの位置がワイヤによって切断される。

【0055】

そして、再び補助ローラ１５，１６が上限位置まで上昇することで、ワーク５０が図中下段中央に示す位置から下段右側に示す位置に切断箇所を移しながら切断されていく。このようにして、図中最下段左側に示すように、ワイヤＷはワーク５０の異なる箇所を切断しながら、ワイヤ全体を図中矢印に示すように切断し、最終的にワーク５０を完全に切断して多数のウエハを製造する。

【0056】

このような特別な手順でワイヤＷによるワーク切断を行うことで、大きな構造物を円弧状に揺動させるのではなく、比較的小さな補助ローラ１５，１６のみを直線的に上下させるだけで良くなるので、揺動面の精度を高く保つことができ、高精度な加工が可能となる。

【0057】

また、既に加工された加工面に沿ってワイヤＷが揺動するため、最初に加工されたときに微小な凹凸が生じたとしても、揺動によりその凹凸を側面研磨する状態になり、加工面の面粗度が向上する。

【0058】

また、ワーク５０とワイヤＷの接触面が小さくなるため、加工時の摩擦抵抗が減少し、加工部の発熱が減少することにより、工具であるワイヤＷの寿命を向上させることができる。また、加工液の冷却機構を簡素化したり、冷却機の容量を小さくできる。更にワイヤ駆動用モータの負荷トルクが減少することにより、モータの容量が小さくて済む。

【0059】

これによって、従来のワイヤソー装置を用いた場合の欠点を解消できる。具体的には、特許文献１乃至５に開示されたワイヤソー装置は、ワイヤ保持ローラ群全体を揺動させる構造となっている。大きな構造物を揺動させるため、コストが高く信頼性も低くなっている。また、摺動面への砥粒の噛み込みが起こり、摺動面の異常摩耗が発生する虞がある。また、ワイヤ保持ローラ自体を偏芯させて揺動させる構成では、線速に比例して揺動周期が変化するため、全てのローラの回転の位相を合わせなければならず、制御が複雑となっている。しかしながら、本発明に係るワイヤソー装置によると、このような問題点を解決できる。また、上述した特許文献１乃至５に記載されたワイヤソー装置の揺動方法の問題、即ちワイヤが何れかのワークから完全に離れる状態が起こるため、複数個のワークを同時に切断することができないという問題も解決できる。

【0060】

また、補助ローラを揺動させることでワイヤ１本当たりの接触面を減らし面圧を上げることによりワークの加工が容易になる。このため、ＳｉＣやサファイアなどの高硬度材の切断にも効果を発揮する。

【0061】

続いて、補助ローラ移動装置の幾つかの具体的構造を第１乃至第３実施例として説明する。最初に補助ローラ移動機構の第１実施例について説明する。図６は、リンクアーム型カムフォロアを用いた補助ローラの移動機構を含むワイヤソー装置を一部透過的に示す斜示図である。また、図７は、図６のリンクアーム型カムフォロアを用いた補助ローラの移動機構の部分を示す斜示図である。また、図８は、図６のリンクアーム型カムフォロアの部分を拡大して示す斜示図である。

【0062】

これらの図から明らかなように、ワイヤソー装置１００は、２つのワイヤ保持ローラ１１１，１１２の両端が基台に回転可能に支持されている。そして、一方のワイヤ保持ローラ１１１にはここでは図示しない駆動力伝達手段を介して駆動モータ駆動力が伝達されるようになっている。

【0063】

補助ローラ１１５，１１６は、各ワイヤ保持ローラ間に配置されている。補助ローラ１１５，１１６は、上下に互いに一定間隔隔てて平行となるように補助ローラ支持プレート１２１，１２２に回転可能に支持されている。

【0064】

そして、図６では図示しないが、ワイヤ保持ローラ１１１，１１２及び補助ローラ１１５，１１６の外周面には、それらの長手方向に所定間隔隔てて多数のワイヤ保持溝が形成され、これらの溝を介して各ローラに多数のワイヤが互いに所定間隔隔てた状態でかけられている。

【0065】

補助ローラ支持プレート１２１は、側面視逆Ｌ型の連結ブラケット１３１の上面に固定されている。連結ブラケット１３１の側面にはスライダ１４１が備わり、スライダ１４１が、図示しない取り付けプレートに備わったＬＭガイド１５１に係合して連結ブラケット１３１と補助ローラ支持プレート１２１を上下に移動させるようになっている。

【0066】

補助ローラ支持プレート１２２は、図７に示すようにスライダ１４２を介して取り付けプレート１０６に固定されたＬＭガイド１５２に上下移動可能に取り付けられている。取り付けプレート１０６は、基台１０１の外側面に固定されている。

【0067】

これによって、補助ローラ支持プレート１２１，１２２は、各取り付けプレートに対して上下に移動可能となっている。

【0068】

連結ブラケット１３１の側面にはカムシャフト貫通孔１３１ａが形成され、このカムシャフト貫通孔１３１ａを介してカムシャフト１６０の端部が各取り付けプレートに固定されている。取り付けプレート１０６の補助ローラ１１５，１１６との反対側面にはカップリング１７１及び減速機１７２を備えた支持ブラケット１７０が取り付けられ、減速機１７２には駆動モータ１７３が備わっている。そして、カムシャフト１６０の一方の端部は、カップリング１７１及び減速機１７２を介して駆動モータ１７３に連結され、駆動モータ１７３の駆動力によってカムシャフト１６０を回転するようになっている。

【0069】

カムシャフト１６０の両端部にはカムフォロア取り付け部１６１（一方のみ図８に図示）が備わり、このカムフォロア取り付け部１６１の突出部にカムフォロア１６３が備わっている。カムフォロア１６３の一方は、補助ローラ支持プレート１２２の下端に備わったガイド１２５の横溝１２５ａに係合し、カムシャフト１６０の回転に応じてカムフォロア１６３がガイド１２５の横溝１２５ａを往復しながら連結ブラケット１３１及び補助ローラ支持プレート１２２を上下に移動させるようになっている。なお、図７に示す連結ブラケット１３１にも同様の横溝が形成され、カムフォロア１６３が係合している。これによって、補助ローラ１１５，１１６もカムシャフト１６０の回転に応じて上下に移動させ、ワイヤＷをワーク５０の切断面において揺動させるようになっている。

【0070】

続いて、補助ローラ移動機構の他の実施例について説明する。図９は、上述した補助ローラの移動機構とは異なる構造を有する補助ローラの移動機構の他の実施例である。また、図１０は、図９に示した移動機構の部分を拡大して示す斜視図である。なお、上述した補助ローラの移動機構と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。

【0071】

この補助ローラの移動機構の実施例は、カムシャフト２６０を使った上下移動機構を採用している。具体的には、上下に配置された補助ローラ間にカムシャフト２６０が延在している。カムシャフト２６０の両端近傍には楕円形を有するカム２６１が備わっている。２つの補助ローラ２１５，２１６は、上述の実施例と同様に支持プレート２２１，２２２に上下に所定距離隔て平行して回転可能に支持されている。また、カムシャフト２６０の両端は、支持プレート２２１，２２２に設けたカムシャフト貫通孔（図９及び図１０では、一方のカムシャフト貫通孔２２２ａのみ図示）を介して、取り付けプレート（取り付けプレート２０６のみ図示）に回転可能に取り付けられている。カムシャフト２６０の一端は、図１０に示すようにカップリング２３１及び減速機２３２を介してモータ２３３に接続されている。また、各支持プレート２２１，２２２には、カム２６１の動きに合わせて上下するブラケット２２３，２２４が固定されている。そして、カップリング２３１、減速機２３２、及びモータ２３３は、モータ取り付けブラケット２３０を介してブラケット２２４に固定されている。

【0072】

図９に示すブラケット２２３は、一部が角形の逆Ｕ字形状をなし、この上辺部の下側面２２３ａにカム２６１の一部が当接している。また、図１０に示す支持プレート２２２には横長直方体状のブラケット２２４が備わり、このブラケット２２４の下面部２２４ａにカム２６２の一部が当接している。また、各ブラケット２２３，２２４にはスライダ２４１，２４２が備わっている。

【0073】

そして、上述した実施例と同様に、取り付けプレート（一方の取り付けプレート２０６のみ図示）が基台（図９では図示せず）にそれぞれ固定されている。また、取り付けプレートにはそれぞれＬＭガイド２５１，２５２が固定されている。そして、スライダ２４１，２４２は、取り付けプレートのＬＭガイド２５１，２５２に係合し、カム２６１の回転角度に応じてスライダ２４１，２４２を介してブラケット２２３，２２４及び支持プレート２２１，２２２が上下するようになっている。本変形例がこのような構成を有することで、カムシャフト２６０の回転に応じて補助ローラ２１５，２１６を上下に移動させ、ワイヤＷをワーク５０の切断面において揺動させるようになっている。

【0074】

続いて、補助ローラ移動機構の更に別の実施例について説明する。図１１は、上述した補助ローラの移動機構とは異なる構造を有する補助ローラの移動機構の更なる他の実施例である。また、図１２は、図１１とは異なる方向から見た補助ローラの移動機構の更なる他の実施例の斜視図である。なお、上述した補助ローラの移動機構と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。この補助ローラの移動機構の実施例は、ボールねじを使った上下機構を採用している。

【0075】

具体的には、補助ローラ３１５，３１６が上下に間隔を隔てて平行した状態で支持プレート３２１，３２２に回転可能に支持されている。支持プレート３２１，３２２の下端は、アーム型ブラケット３２５，３２６の先端部に固定され、アーム型ブラケット３２５，３２６の基端部は、取り付けプレート３０５，３０６の開口窓を介して取り付けプレート３０５，３０６の補助ローラ３１５，３１６と反対側に配置されたスライダ３４１，３４２に取り付けられている。スライダ３４１，３４２は、図１１における手前側のアーム型ブラケット３２５に備わるスライダ３４１は、取り付けプレート３０５の上側に備わったＬＭガイド３５１に係合して上下に自在に動くようになっている。また、図１２における手前側のアーム型ブラケット３２６に備わるスライダ３４２は、取り付けプレート３０６の下側に備わったＬＭガイド３５２に係合して上下に自在に動くようになっている。各取り付けプレート３０５，３０６の中央部には、ボールねじ支持部３７１，３７２が固定され、一方の取り付けプレート３０５の上方部及び他方の取り付けプレート３０６の下方部にＬ型のモータブラケット３８１，３８２が固定されている。

【0076】

モータブラケット３８１，３８２には、カップリング３８３，３８４及び減速機３８５，３８６並びにモータ３８７，３８８が固定され、このカップリング３８３，３８４からボールねじ３６１，３６２が延在し、このボールねじ３６１，３６２の端部がアーム型ブラケット３２５，３２６の基端部に固定されている。一方、モータブラケット３８１，３８２には、カップリング３８３，３８４及び減速機３８５，３８６並びにモータ３８７，３８８が固定され、このカップリング３８３，３８４からボールねじ３６１，３６２が延在し、このボールねじ３６１，３６２の端部がアーム型ブラケット３２５，３２６の基端部に固定されている。これによって、モータ３８７，３８８の回転に応じてボールねじ３６１，３６２が送り出されたり引き込まれたりし、このボールねじ３６１，３６２の送り出し量や引き込み量に応じてアーム型ブラケット３２５，３２６及びスライダ３４１，３４２がＬＭガイド３５１，３５２に沿って上下に移動し、アーム型ブラケット３２５，３２６と支持プレート３２１，３２２に回転可能に取り付けられた補助ローラ３１５，３１６を上下に移動させるようになっている。

【0077】

続いて、本発明の第２の実施形態に係るワイヤソー装置について説明する。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１３は、本発明の第２の実施形態に係るワイヤソー装置を示す概略説明図である。

【0078】

第２の実施形態に係るワイヤソー装置の場合、補助ローラは２つの補助ローラ２５，２６からなり、各ワイヤ保持ローラ２１，２２の一方の端部側から見て２つのワイヤ保持ローラに巻かれたワイヤＷで囲まれる領域に配置され、ワイヤ保持ローラ２１，２２に巻かれたワーク側のワイヤＷにそれぞれ押し付けられている。

【0079】

そして、上述した補助ローラ移動装置の各種実施例と同一の原理による移動装置を介して、左側の補助ローラ２５が上昇して上限位置に達し、右側の補助ローラ２６が下降して下限値に達した第１の状態（図中実線に示す状態）と、左側の補助ローラ２５が下降して下限位置に達し右側の補助ローラ２６が上昇して上限値に達した第２の状態（図中鎖線に示す状態）との間の移動を補助ローラ２５，２６が繰り返すことで、各ワーク５０に対するワイヤＷの切断方向を揺動させる。なお、この補助ローラ２５，２６が上述した範囲で移動しても、ワイヤ保持ローラ２１，２２及び補助ローラ２５，２６にかけられるワイヤ１周分の長さが変化しないようになっている。

【0080】

第２の実施形態に係るワイヤソー装置２によると、上述した第１の実施形態の作用効果に加えて、ワーク切断側のワイヤＷに配置された補助ローラが２つの補助ローラ２５，２６からなり、この２つの補助ローラ２５，２６が、各ワイヤ保持ローラ２１，２２の一方の端部側から見て２つのワイヤ保持ローラ２１，２２に巻かれたワイヤＷで囲まれる領域に配置され、ワイヤ保持ローラ２１，２２に巻かれたワーク側のワイヤＷにそれぞれ押し付けられている。これによって、一方のワイヤ保持ローラ２１と補助ローラ２５、他方のワイヤ保持ローラ２２と補助ローラ２６間に少なくともワイヤＷによるワーク切断領域が３箇所独立して形成され、ワーク５０の切断効率を高める。

【0081】

続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上述した第１及び第２の実施形態と同等の構成については、対応する符号を付して詳細な説明を省略する。図１４は、本発明の第３の実施形態に係るワイヤソー装置を示す概略説明図である。

【0082】

第３の実施形態に係るワイヤソー装置３の場合、各補助ローラは３つの補助ローラ３５，３６，３７からなり、各ワイヤ保持ローラ３１，３２の一方の端部側から見て３つのワイヤ保持ローラ３１，３２に巻かれたワイヤＷで囲まれる領域に配置され、ワイヤ保持ローラ３１，３２に巻かれたワーク側のワイヤＷにそれぞれ押し付けられている。

【0083】

そして、上述した補助ローラ移動装置と同一の原理による移動装置を介して、真ん中の補助ローラ３６はその位置を変えずに、左側の補助ローラ３５が上昇して上限位置に達し、右側の補助ローラ３７が下降して下限値に達した第１の状態（図中実線に示す状態）と、真ん中の補助ローラ３６はその位置を変えずに、左側の補助ローラ３５が下降して下限位置に達し、右側の補助ローラ３７が上昇して上限値に達した第２の状態（図中鎖線に示す状態）との間で補助ローラ３５，３７が移動を繰り返すことで、各ワーク５０に対するワイヤＷの切断方向を揺動させる。この際、この補助ローラ３５，３７が上述した範囲で移動しても、ワイヤ保持ローラ３１，３２及び補助ローラ３５，３６，３７にかけられるワイヤ１周分の長さが変化しないようになっている。

【0084】

第３の実施形態に係るワイヤソー装置３によると、上述した第１の実施形態の作用効果に加えて、ワーク切断側のワイヤＷに配置された補助ローラが３つの補助ローラ３５，３６，３７からなり、この３つの補助ローラが、各ワイヤ保持ローラ３１，３２の一方の端部側から見て２つのワイヤ保持ローラ３１，３２に巻かれたワイヤＷで囲まれる領域に配置され、ワイヤ保持ローラ３１，３２に巻かれたワーク側のワイヤＷにそれぞれ押し付けられている。これによって、一方のワイヤ保持ローラ３１と補助ローラ３５、他方のワイヤ保持ローラ３２と補助ローラ３７間に少なくともワイヤＷによるワーク切断領域が４箇所独立して形成され、ワークの切断効率を高める。

【0085】

なお、上述の実施形態におけるワークは、シリコンのインゴットとして紹介したが、このワークの材質はこれに限定されず、本発明の作用を発揮する範囲内であれば、サファイア等のインゴットや、その他の材質でできた様々なインゴットが適用可能である。

【0086】

また、本発明の他の実施形態として、上述の実施形態の内容に加えて、補助ローラがワイヤ保持ローラの駆動軸に同調して駆動するようにしても良い。補助ローラをワイヤ保持ローラと同調駆動させることにより、ワイヤが補助ローラを引きずらないようになるため、溝の摩耗を軽減でき、その分メンテナンスの回数も減らすことが可能となり、ワイヤソー装置の稼働効率を上げることができる。

【0087】

また、このような補助ローラの同調駆動により、ワイヤが補助ローラを引きずらないようにするためワイヤの負荷が減るので、ワイヤにかかる張力が安定し、ワイヤ断線の危険性を低減させることができる。

【0088】

このようなワイヤ断線の危険性を低減させることのメリットは大きい。その理由は、一旦、ワイヤが断線すると、ワイヤソー装置の稼働を停止し、ワイヤを全て取り除いて新しいワイヤをワイヤ供給リールから供給し、各ローラに巻き直さなければならない。そのため、ワイヤ断線を極力少なくすることがワイヤソー装置の稼働率を高め、ひいてはウエハの製造効率を向上させる点で有用であるからである。

【0089】

なお、上述した本発明にかかるワイヤソー装置において、ワイヤ保持ローラの回転に同期して、補助ローラを回転させる回転駆動機構を設けても良い。なお、この際、この回転駆動装置によって、補助ローラに掛けられたワイヤの走行速度が補助ローラの周速度とほぼ同一となるようにするのが良い。

【0090】

これによって、補助ローラに形成された溝部においてワイヤと補助ローラ周面との相対速度差が生じることがなくなり、この溝部の摩耗を極力抑えることができる。その結果、補助ローラのワイヤソー装置に対する取付け位置を頻繁に微調整することなく、長期に亘ってそのまま用いることができるようになる。

【0091】

なお、上述した本発明に係るワイヤソー装置によって半導体のインゴットから切断されて製造されるウエハは、様々なタイプの製品に適用可能である。具体的には、一例としてＣＰＵに用いられるような半導体チップ、流量センサや圧力センサに用いられる半導体チップ等、厚さが０．６ｍｍ乃至１ｍｍ程度のウエハを製造して、上述の製品に用いても良い。

【0092】

しかしながら、本発明に係るワイヤソー装置の作用を十分に発揮するにあたっては、例えば太陽電池用の半導体ウエハ等、厚さが０．２ｍｍ以下の非常に薄い厚さを有するウエハをその設計寸法通りに製造するのに用いるのが好ましい。

【0093】

また、上述した実施形態において紹介した装置の各部品の寸法関係や材質は、あくまで例示的なものに過ぎず、本発明の作用を発揮し得れば他の寸法関係や材質についても本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

【0094】

また、本実施形態では、好適な実施形態として、上述したようにワイヤに研磨剤を固着させた固定砥粒方式のワイヤソー装置が適用対象として挙げられるが、研磨剤を分散媒に混合した加工液を使用する遊離砥粒方式のワイヤソー装置に対しても本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１，２，３ ワイヤソー装置
１１，１２ ワイヤ保持ローラ
１５，１６ 補助ローラ
２１，２２ ワイヤ保持ローラ
２５，２６ 補助ローラ
３１，３２ ワイヤ保持ローラ
３５，３６，３７ 補助ローラ
４０ 補助ローラ移動機構
５０ ワーク
１００ ワイヤソー装置
１０１，１０２ 基台
１０６ 取り付けプレート
１１１，１１２ ワイヤ保持ローラ
１２１，１２２ 補助ローラ支持プレート
１２５ ガイド
１２５ａ 横溝
１３１ 連結ブラケット
１３１ａ カムシャフト貫通孔
１４１，１４２ スライダ
１５１，１５２ ＬＭガイド
１６０ カムシャフト
１６１ カムフォロア取り付け部
１６３ カムフォロア
１７０ 支持ブラケット
１７１ カップリング
１７２ 減速機
１７３ 駆動モータ
２０６ 取り付けプレート
２１５，２１６ 補助ローラ
２２１，２２２ 支持プレート
２２２ａ カムシャフト貫通孔
２２３，２２４ ブラケット
２２３ａ，２２４ａ 下側面
２３０ モータ取り付けブラケット
２３１ カップリング
２３２ 減速機
２３３ モータ
２４１，２４２ スライダ
２５１，２５２ ＬＭガイド
２６０ カムシャフト
２６１，２６２ カム
３０５，３０６ 取り付けプレート
３１５，３１６ 補助ローラ
３２１，３２２ 支持プレート
３２５，３２６ アーム型ブラケット
３４１，３４２ スライダ
３５１，３５２ ＬＭガイド
３６１，３６２ ボールねじ
３７１，３７２ ボールねじ支持部
３８１，３８２ モータブラケット
３８３，３８４ カップリング
３８５，３８６ 減速機
３８７，３８８ モータ
Ｗ ワイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】