JP2000108012A - ワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工ピッチが大きくなっても、各ローラへの
ワイヤの当り方をできるだけ直角に保つことができ、し
かもワイヤの巻付けを容易に行うことができるようにし
たワイヤソーを提供する。 【解決手段】 加工ローラ３ａ，３ｂ間を該加工ローラ
に直角にワイヤＷが走行し、案内ローラ４ａ，４ｂ間を
該案内ローラに直角にワイヤＷが走行するように構成さ
れ、案内ローラ４ａ，４ｂ間を走行するワイヤＷは、加
工ローラ３ａ，３ｂ間を走行するワイヤＷに対して該加
工ローラ３ａ，３ｂに設けられたワイヤガイド溝５の１
ピッチＰｗ分だけずれるように傾斜して走行するように
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば加工ピッチ
が３〜５０ｍｍ程度の比較的大ピッチの半導体ウエハの
ダイシングに使用して好適なワイヤソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハは、円盤状のダイヤモンド
ブレードを有するダイシングソー（ダイシング装置）を
使用してダイシングされる場合がある。しかしながら、
このようなダイシングソーを使用して半導体ウエハのダ
イシングを行うと、半導体ウエハの表面または裏面にな
かり大きなチッピングが生じてしまうばかりでなく、加
工変質層も大きくなって、歩留りや信頼性の低下に繋が
ってしまうという問題がある。

【０００３】このため、平行に配置された複数の溝付き
ローラ間に１本のワイヤを螺旋状に巻回し、ローラの正
逆または一方向への回転駆動でワーク加工部に隣接する
一対の溝付きローラ（加工ローラ）間を往復または一方
向に走行する複数列のワイヤにワークを押付け、同時に
砥粒を含む加工液を供給することで、該ワークに加工を
施すようにしたワイヤソーで半導体ウエハをダイシング
することが行われている。このワイヤソーによる半導体
ウエハのダイシングによれば、上述したチッピングの発
生を抑え、加工変質層を小さくするとともに、一度に多
くの加工を行って、半導体ウエハ一枚当りの加工時間を
短縮することができる。

【０００４】ここに、ワイヤソーにおけるワイヤの走行
精度は、ローラに一定のピッチで設けられたワイヤガイ
ド溝の溝精度に大きく影響される。このワイヤガイド溝
は、一般にローラの外周面にローラ軸に垂直に形成され
ているため、ワイヤはローラ軸に直角に入り直角に出て
いくことが望ましい。しかるに、ワイヤは複数のローラ
に設けられたワイヤガイド溝間に螺旋状に巻回されてい
るため、加工ピッチが大きくなって、ワーク加工部に隣
接する一対の加工ローラ間を走行する複数列のワイヤの
ピッチ（加工ピッチ）が大きくなると、ワイヤはローラ
軸に斜めに入り斜めに出ていくようになり、加工部にお
ける精度低下、ワイヤの振動、ワイヤガイド溝の偏摩耗
などの悪影響を及ぼすようになる。

【０００５】このため、狭いピッチでワイヤガイド溝が
設けられた２本の補助ローラを平行に配置し、この補助
ローラ間にワイヤを巻付けつつ、所定のピッチでワーク
加工部に隣接する加工ローラにワイヤを巻付けたり、ワ
イヤシフタを別途備えて、大ピッチの加工に対処するこ
とが行われていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術の前者にあっては、補助ローラ間にワイヤを巻
付ける必要があって、ワイヤの巻付けが複雑化してしま
い、ワイヤの自動巻付けが困難であるといった問題があ
った。また後者にあっては、ワイヤ及びワイヤシフタの
摩耗対策が必要となるばかりでなく、ワイヤシフタの剛
性確保と位置合わせが一般に困難で、しかもワイヤの自
動巻付けをロボット等で行う必要があるといった問題が
あった。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みて為されたもの
で、加工ピッチが大きくなっても、各ローラへのワイヤ
の当り方をできるだけ直角に保つことができ、しかもワ
イヤの巻付けを容易に行うことができるようにしたワイ
ヤソーを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のワイヤソーは、
ワーク加工部に隣接して平行に配置された一対の加工ロ
ーラと、前記加工ローラと対峙して平行に配置された一
対の案内ローラとを備え、該加工ローラと案内ローラに
はこれらの軸に垂直な複数のワイヤガイド溝が一定のピ
ッチで設けられ、これらのワイヤガイド溝間に１本のワ
イヤを螺旋状に巻回し、前記加工ローラ間を走行する複
数列のワイヤでワークに加工を施すようにしたワイヤソ
ーにおいて、前記一対の加工ローラ間を該加工ローラに
直角にワイヤが走行し、前記一対の案内ローラ間を該案
内ローラに直角にワイヤが走行するように構成され、前
記一対の案内ローラ間を走行するワイヤは、前記一対の
加工ローラ間を走行するワイヤに対して該加工ローラに
設けられた前記ワイヤガイド溝の１ピッチ分だけずれる
ように傾斜して走行するように構成されていることを特
徴とする。

【０００９】これにより、ワイヤは加工ローラ間を該加
工ローラに直角に、案内ローラ間を該案内ローラに直角
にそれぞれ走行し、この案内ローラ間を走行する間に加
工ローラに設けられたワイヤガイド溝の１ピッチ分だけ
ずれる。これにより、ワイヤが加工ローラに直角に入り
直角に出てゆき、案内ローラにも直角乃至これに極めて
近い角度で入り直角乃至これに極めて近い角度で出てゆ
くようにして、各ローラへのワイヤガイド溝へのワイヤ
の当り方を改善することができる。従って、ワイヤガイ
ド溝の偏摩耗の低減、ワイヤの位置精度の向上、ワイヤ
振動の低減を図ることができる。また、ワイヤの巻付け
を一般のワイヤソーとほぼ同様にして、この容易化及び
自動化を図ることができる。

【００１０】また、前記案内ローラに設けられたワイヤ
ガイド溝のピッチは、前記加工ローラに設けられたワイ
ヤガイド溝のピッチよりも広く設定されていることを特
徴とする。例えば、加工ローラのワイヤガイド溝のピッ
チをＰｗ、案内ローラの加工ローラに対する傾斜角（交
差角）をθとした時、案内ローラのワイヤガイド溝のピ
ッチＰａは、Ｐａ＝Ｐｗ／ｃｏｓθに設定される。

【００１１】また、前記加工ローラには、該加工ローラ
間を走行するワイヤのピッチを調節するピッチ可変機構
が、案内ローラには、該案内ローラ間を走行するワイヤ
のピッチを調整するピッチ可変機構がそれぞれ備えら
れ、更に前記案内ローラの前記加工ローラに対する傾斜
角を調整する傾斜角可変機構が備えられていることを特
徴とする。これにより、加工ローラ間及び案内ローラ間
を走行するワイヤのピッチを各ピッチ可変機構で、案内
ローラの加工ローラに対する傾斜角を傾斜角可変機構で
それぞれ調整することで、１台のワイヤソーで異なる加
工ピッチに対処することができる。

【００１２】また、前記傾斜角可変機構は、前記一対の
案内ローラを保持する案内ローラフレームを前記一対の
加工ローラを保持する加工ローラフレームに対して相対
的に回転させるよう構成されていることを特徴とする。
これにより、一対の案内ローラを案内ローラフレームを
介して一体に回転させて、この加工ローラに対する傾斜
角を調整することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のワイ
ヤソーを図面を参照して説明する。図１乃至図５は本発
明の第１の実施の形態のワイヤソーを示すもので、この
ワイヤソーは、ワイヤソー本体１とワーク加工部として
の上下動自在なテーブル２とから主に構成されている。

【００１４】ワイヤソー本体１には、図示しない繰出し
リール、巻取りリール及び張力調整機構が備えられてい
るとともに、前記テーブル２に近接して該テーブル２の
両側に一対の加工ローラ３ａ，３ｂが、この加工ローラ
３ａ，３ｂに対峙して一対の案内ローラ４ａ，４ｂがそ
れぞれ四角形の頂点位置に配置されている。前記加工ロ
ーラ３ａ，３ｂの外周面には、この軸に垂直なワイヤガ
イド溝５が一定のピッチＰｗで、案内ローラ４ａ，４ｂ
の外周面には、この軸に垂直なワイヤガイド溝６が所定
のピッチＰａでそれぞれ設けられ、前記繰出しリールか
ら繰出されたワイヤＷは、これらのローラ３ａ，３ｂ，
４ａ，４ｂのワイヤガイド溝５，６に螺旋状に巻回され
た後、巻取りリールで巻取られている。

【００１５】これによって、巻取りリールの正逆または
一方向の回転に伴って、他のローラを回転させつつ、ワ
イヤＷが双方向または一方向に走行し、加工ローラ３
ａ，３ｂ間を走行する複数列のワイヤＷにテーブル２上
に保持した半導体ウエハ等のワークＡを押付け、同時に
ワイヤＷ上に砥粒を含む加工液を供給することで、この
ワークＡに加工を施すようになっている。

【００１６】前記加工ローラ３ａ，３ｂは、所定間隔離
間して互いに平行に配置され、この加工ローラ３ａ，３
ｂに設けられたワイヤガイド溝５のピッチＰｗで該加工
ローラ３ａ，３ｂ間を複数列のワイヤＷが走行して、ワ
ークＡに一定の加工ピッチＰ（＝Ｐｗ）の加工を施す。
案内ローラ４ａ，４ｂも所定間隔離間して互いに平行に
配置され、この案内ローラ４ａ，４ｂに設けられたワイ
ヤガイド溝６のピッチＰａで該案内ローラ４ａ，４ｂ間
を複数列のワイヤＷが走行するように構成されている。

【００１７】ここに、この実施の形態にあっては、加工
ローラ３ａ，３ｂと案内ローラ４ａ，４ｂとして、ロー
ラ径の同じものが使用され、また、図４に示すように、
前記加工ローラ３ａ，３ｂの軸を含む平面Ｖａと、案内
ローラ４ａ，４ｂの軸を含む平面Ｖｂとが互いに平行に
配置されて、一対の加工ローラ３ａ，３ｂ間を走行する
ワイヤＷにより形成される面と一対の案内ローラ４ａ，
４ｂ間を走行するワイヤＷにより形成される面とが平行
となっている。更に、加工ローラ３ａ，３ｂ間を走行す
るワイヤＷ及び加工ローラ３ａ，３ｂと案内ローラ４
ａ，４ｂとを結ぶワイヤＷｖが加工ローラ３ａ，３ｂの
軸に垂直な平面Ｖｃ上に位置し、しかも、前記平面Ｖａ
上に前記加工ローラ３ａ，３ｂと案内ローラ４ａ，４ｂ
を投影した時に、図１に示すように、案内ローラ４ａ，
４ｂが加工ローラ３ａ，３ｂに対して所定の傾斜角θで
交差するように、加工ローラ３ａ，３ｂ及び案内ローラ
４ａ，４ｂが配置されている。

【００１８】ここに、前記傾斜角（交差角）θは、加工
ローラ３ａ，３ｂ間の軸間隔をＬｋ、このローラ半径を
Ｒｋとした時、 θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐｗ／（Ｌｋ＋２Ｒｋ）） ・・・（１） または、案内ローラ４ａ，４ｂ間の軸間隔をＬａ、この
ローラ半径をＲａとした時、 θ＝ａｒｃｓｉｎ（Ｐｗ／（Ｌａ＋２Ｒａ）） ・・・（２） の一方、または両者の中間に設定されている。

【００１９】また、前記加工ローラ３ａ，３ｂに設けら
れたワイヤガイド溝５のピッチＰｗと案内ローラ４ａ，
４ｂに設けられたワイヤガイド溝６のピッチＰａとの関
係は、 Ｐａ＝Ｐｗ／ｃｏｓθ ・・・（３） に設定されている。

【００２０】なお、加工ローラ３ａ，３ｂの軸間隔Ｌｋ
と案内ローラ４ａ，４ｂの軸間隔Ｌａの関係は、 Ｌｋ＋２Ｒｋ＝（Ｌａ＋２Ｒａ）／ｃｏｓθ の式を満足することが好ましいが、この実施の形態にあ
っては、加工ローラ３ａ，３ｂと案内ローラ４ａ，４ｂ
としてローラ径の同じもの（Ｒｋ＝Ｒａ）を使用し、し
かも加工ローラ３ａ，３ｂに設けられたワイヤガイド溝
５のピッチＰｗも小さく、従って傾斜角θも小さな値で
あるので、近似的にＬｋ＝Ｌａとしている。

【００２１】これにより、ワイヤＷは、加工ローラ３
ａ，３ｂの軸に直角に入り直角に出て、該加工ローラ３
ａ，３ｂ間をこのワイヤガイド溝５のピッチＰｗで平行
に走行し、このピッチＰｗでワークＡに加工ピッチＰの
加工を施す。同様に、ワイヤＷは、案内ローラ４ａ，４
ｂの軸に直角乃至これに極めて近い角度で入り直角乃至
これに極めて近い角度で出て、該案内ローラ４ａ，４ｂ
間をこのワイヤガイド溝６のピッチＰａで平行に走行す
る。

【００２２】つまり、案内ローラ４ａ，４ｂは加工ロー
ラ３ａ，３ｂに対して傾斜角θだけ傾いており、水平面
に投影した時の両者の間隔Ｌは、軸方向の端部にゆくに
従って徐々に拡がり、この間隔Ｌが広くなるに従って、
ワイヤＷの案内ローラ４ａ，４ｂに入る角度と出る角度
が直角から徐々にずれてくるが、この角度は、案内ロー
ラを傾斜させないときの当り角に比べて極めて小さい。
そして、ワイヤＷは、案内ローラ４ａ，４ｂ間を加工ロ
ーラ３ａ，３ｂ間に対して前記傾斜角θだけ傾斜した状
態で走行するが、案内ローラ４ａ，４ｂは加工ローラ３
ａ，３ｂに対して該傾斜角θだけ傾斜しているため、ワ
イヤＷは、案内ローラ４ａ，４ｂ間では該案内ローラ４
ａ，４ｂの軸に直角に入り直角に出て行くことができ
る。

【００２３】このように、ワイヤＷ（Ｗｖ）が加工ロー
ラローラ３ａ，３ｂに対しては軸に直角に入り直角に出
てゆき、案内ローラ４ａ，４ｂに対しては軸に直角乃至
これに極めて近い角度で入り直角乃至これに極めて近い
角度で出てゆくようにするとともに、これらの軸に垂直
にワイヤガイド溝５，６を設けることで、ワイヤガイド
溝５，６の偏摩耗及びワイヤＷの振動を低減させるとと
もに、位置精度を向上させることができる。しかも、ワ
イヤＷの巻付けは一般のワイヤソーと同じであるので、
この巻付けを容易に行うとともに、この自動化を図るこ
とができる。

【００２４】ここに、前記テーブル２は、図５に示すよ
うに、その上面２ａが加工ローラ３ａ，３ｂ間を走行す
るワイヤＷに向けて円弧状に湾曲するように構成するこ
とが望ましい。これにより、ワークＡをこのテーブル２
の上面２ａに湾曲させた状態で保持し、加工ローラ３
ａ，３ｂ間を走行するワイヤＷの張力が、ワークＡに均
等に作用するようにして、切削速度を速めるとともに、
ワークＡが山形に切削されてしまうことを防止すること
ができる。

【００２５】図６乃至図９は、本発明の第２の実施の形
態のワイヤソーを示すもので、このワイヤソーの加工ロ
ーラ３ａ，３ｂは、外周面に各１個のワイヤガイド溝５
を有する複数のシーブ１０を所定の間隔でローラ軸１１
に該ローラ軸１１と一体に回転するように保持して構成
され、更に、図９に示すように、この各シーブ１０，１
０間の間隔、すなわち加工ローラ３ａ，３ｂ間を走行す
るワイヤＷのピッチ（加工ローラワイヤピッチ）Ｐｗを
調整するピッチ可変機構（ロボット）１２が備えられて
いる。

【００２６】一方、案内ローラ４ａ，４ｂも同様に、外
周面に各１個のワイヤガイド溝６を有する複数のシーブ
１３を所定間隔でローラ軸１４に該ローラ軸１４と一体
に回転するように保持して構成され、更に、図９に示す
ように、この各シーブ１３，１３間の間隔、すなわち案
内ローラ４ａ，４ｂ間を走行するワイヤＷのピッチ（案
内ローラワイヤピッチ）Ｐａを調整するピッチ可変機構
（ロボット）１５が備えられている。

【００２７】前記加工ローラ３ａ，３ｂは、互いに平行
に配置された状態で加工ローラフレーム１６に保持さ
れ、案内ローラ４ａ，４ｂも同様に、互いに平行に配置
された状態で案内ローラフレーム１７に保持されてい
る。そして、両フレーム１６，１７間に案内ローラ４
ａ，４ｂの加工ローラ３ａ，３ｂに対する傾斜角θを調
整する傾斜角可変機構１８が備えられている。

【００２８】すなわち、案内ローラフレーム１７は加工
ローラフレーム１６に枢軸１９を介して回転自在に連結
され、更に、モータ２０の回転に伴って回転するウォー
ム２１と該ウォーム２１と噛合う歯車２２とが備えられ
ている。これによって、モータ２０の回転に伴って、案
内ローラフレーム１７が加工ローラフレーム１６に対し
て相対的に回転し、この回転角を制御することで、案内
ローラ４ａ，４ｂの加工ローラ３ａ，３ｂに対する傾斜
角θが調整できるようになっている。

【００２９】案内ローラ４ａ，４ｂの加工ローラ３ａ，
３ｂに対する傾斜角θは、加工ローラワイヤピッチＰｗ
の大きさに従って変化する。例えば、前記式（２）にお
いて、案内ローラ４ａ，４ｂとして、軸間隔Ｌａ＝３５
０ｍｍで、ローラ半径Ｒａ＝６０ｍｍのものを使用する
と、ピッチＰｗ＝５ｍｍでは傾斜角θ＝０．６１°に、
ピッチＰｗ＝２０ｍｍでは傾斜角θ＝２．４４°に、ピ
ッチＰｗ＝５０ｍｍでは傾斜角θ＝６．１１°になる。

【００３０】この実施の形態のワイヤソーは、このよう
に加工ローラワイヤピッチＰｗの大きさが変化しても、
これに対処できるようにしたもので、例えば半導体ウエ
ハにあっては、正方形にダイシングするのではなく、長
方形にダイシングする場合が多く、この場合に、半導体
ウエハを一方向にダイシングした後、半導体ウエハを９
０°回転させ、加工ローラワイヤピッチＰｗと案内ロー
ラワイヤピッチＰａ、及び案内ローラ４ａ，４ｂの加工
ローラ３ａ，３ｂに対する傾斜角θを調整して、再びダ
イシングすることで、所望の形状にダイシングすること
ができる。

【００３１】この時の動作を図９を参照して説明する。
先ず、ワークＡの加工ピッチＰに応じて、加工ローラワ
イヤピッチＰｗをこの加工ピッチＰと等しく（Ｐｗ＝
Ｐ）設定し、加工ローラ３ａ，３ｂのシーブ１０の位置
を検知した後、ロボットドライバーによりピッチ可変機
構（ロボット）１２を駆動させて、加工ローラ３ａ，３
ｂのシーブ１０の位置を、該シーブ１０，１０間の間隔
が前記加工ローラワイヤピッチＰｗと等しくなるように
調整する。

【００３２】次に、前記（１）または（２）の式により
案内ローラ４ａ，４ｂの加工ローラ３ａ，３ｂに対する
傾斜角θを求め、案内ローラフレーム１７の加工ローラ
フレーム１６に対する回転角度を求めた後、回転駆動ド
ライバにより傾斜角可変機構１８のモータ２０を駆動さ
せて、案内ローラ４ａ，４ｂが加工ローラ３ａ，３ｂに
対してこの傾斜角θだけ傾斜するように調整する。

【００３３】そして、前記（３）の式から案内ローラワ
イヤピッチＰａを設定し、案内ローラ４ａ，４ｂのシー
ブ１３の位置を検知した後、ロボットドライバによりピ
ッチ可変機構（ロボット）１５を駆動させて、案内ロー
ラ４ａ，４ｂのシーブ１３の位置を、該シーブ１３，１
３間の間隔が前記案内ローラワイヤピッチＰａと等しく
なるように調整する。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加工ピッチの大きさに合わせて、ワイヤが加工ローラに
対しては軸に直角に入り直角に出てゆき、案内ローラに
対しては軸に直角乃至これに極めて近い角度で入り直角
乃至これに極めて近い角度で出てゆくようにして、各ロ
ーラへのワイヤの当り方を改善し、これにより、ワイヤ
の位置精度を向上させるとともに、ワイヤの振動の低減
及びワイヤガイド溝の偏摩耗の低減を図ることができ
る。しかも、ワイヤの巻付けを一般のワイヤソーと同じ
にして、これを容易に、しかも自動的に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のワイヤソーの要部
を示す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図２の左側面図である。

【図４】加工ローラと案内ローラの位置関係の説明に付
する透視図である。

【図５】テーブルの他の例を示す断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態のワイヤソーの要部
を示す平面図である。

【図７】図６の正面図である。

【図８】図７の左側面図である。

【図９】第２の実施の形態のワイヤソーの制御フロー図
である。

【符号の説明】

１ ワイヤソー本体 ２ テーブル（ワーク加工部） ３ａ，３ｂ 加工ローラ ４ａ，４ｂ 案内ローラ ５，６ ワイヤガイド溝 １０，１３ シーブ １２，１５ ピッチ可変機構 １６ 加工ローラフレーム １７ 案内ローラフレーム １８ 傾斜角可変機構 Ｐ 加工ピッチ Ｐｗ 加工ローラのワイヤガイド溝のピッチ（加工ロ
ーラワイヤピッチ） Ｐａ 案内ローラのワイヤガイド溝のピッチ（案内ロ
ーラワイヤピッチ） θ 傾斜角 Ｗ，Ｗｖ ワイヤ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク加工部に隣接して平行に配置され
   た一対の加工ローラと、前記加工ローラと対峙して平行
   に配置された一対の案内ローラとを備え、該加工ローラ
   と案内ローラにはこれらの軸に垂直な複数のワイヤガイ
   ド溝が一定のピッチで設けられ、これらのワイヤガイド
   溝間に１本のワイヤを螺旋状に巻回し、前記加工ローラ
   間を走行する複数列のワイヤでワークに加工を施すよう
   にしたワイヤソーにおいて、 前記一対の加工ローラ間を該加工ローラに直角にワイヤ
   が走行し、前記一対の案内ローラ間を該案内ローラに直
   角にワイヤが走行するように構成され、 前記一対の案内ローラ間を走行するワイヤは、前記一対
   の加工ローラ間を走行するワイヤに対して該加工ローラ
   に設けられた前記ワイヤガイド溝の１ピッチ分だけずれ
   るように傾斜して走行するように構成されていることを
   特徴とするワイヤソー。
2. 【請求項２】 前記案内ローラに設けられたワイヤガイ
   ド溝のピッチは、前記加工ローラに設けられたワイヤガ
   イド溝のピッチよりも広く設定されていることを特徴と
   する請求項１記載のワイヤソー。
3. 【請求項３】 前記加工ローラには、該加工ローラ間を
   走行するワイヤのピッチを調節するピッチ可変機構が、
   案内ローラには、該案内ローラ間を走行するワイヤのピ
   ッチを調整するピッチ可変機構がそれぞれ備えられ、更
   に前記案内ローラの前記加工ローラに対する傾斜角を調
   整する傾斜角可変機構が備えられていることを特徴とす
   る請求項１記載のワイヤソー。
4. 【請求項４】 前記傾斜角可変機構は、前記一対の案内
   ローラを保持する案内ローラフレームを前記一対の加工
   ローラを保持する加工ローラフレームに対して相対的に
   回転させるように構成されていることを特徴とする請求
   項３記載のワイヤソー。