JP2009090387A - 炭化珪素基板製造用ワイヤーソー装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイヤーの張力が安定せずに撓んでしまうことで、本来の切断能力が発揮できなくなることを防止する。
【解決手段】ワイヤー列20にてインゴット4を切断するに際し、ワイヤー2が撓んだことが検知されたときに、補助ローラ機構40にてワイヤー列20をインゴット4の方向に押し付けることでその撓みを無くす。これにより、ワイヤー2の張力を安定させることができ、ワイヤーソー装置1に本来の切断能力を発揮させることが可能となる。
【選択図】図1
【解決手段】ワイヤー列20にてインゴット4を切断するに際し、ワイヤー2が撓んだことが検知されたときに、補助ローラ機構40にてワイヤー列20をインゴット4の方向に押し付けることでその撓みを無くす。これにより、ワイヤー2の張力を安定させることができ、ワイヤーソー装置1に本来の切断能力を発揮させることが可能となる。
【選択図】図1
Description
本発明は、張設したワイヤーを移動させつつ炭化珪素(以下、SiCという)のインゴットの切断してSiC基板の製造を行うSiCインゴット切断用ワイヤーソー装置に関するものである。
従来より、SiC単結晶のインゴットを切断してSiC基板を製造する場合、例えば特許文献1に示されるようにワイヤーソー装置が用いられている。具体的には、ワイヤーソー装置は、複数のローラに対してワイヤーを複数回巻き付けることでワイヤーが複数列に張設されたワイヤー列を構成しており、ローラの回転によってワイヤー列を一方向走行または往復走行させると共に、ワイヤーにダイヤ砥粒を混ぜたスラリを掛けることで、SiC単結晶のインゴットに押し付けたワイヤー列にて複数枚のSiC基板を製造している。
特許第2656719号公報
しかしながら、上記のようなワイヤーソー装置では、装置仕様が切断対象となるインゴットのサイズが決まっており(例えば6インチ仕様)、それよりも小径のインゴットの切断に用いる場合には加工エリアと比較してインゴットが小さいためにワイヤーの張力が安定せずに撓んでしまい、本来の切断能力を発揮できなくなるという問題がある。
本発明は上記点に鑑みて、ワイヤーソー装置によるSiC基板の製造において、ワイヤーの張力が安定せずに撓んでしまうことで、本来の切断能力が発揮できなくなることを防止することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明では、回転可能な2つのローラ(11、12)と、ローラ(11、12)に対して巻き付けられ、2つのローラ(11、12)の間にワイヤー(2)が張設されることで構成されたワイヤー列(20)とを備え、2つのローラ(11、12)の間に配置されたワイヤー(2)を炭化珪素のインゴット(4)に押し当てた状態でローラ(11、12)の回転に基づいてワイヤー(2)を走行させることにより、ワイヤー列(20)にてインゴット(4)を基板状に切断する炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置において、2つのローラ(11、12)の間におけるワイヤー列(20)に対して該ワイヤー列(20)のインゴット(4)とは反対側から荷重を掛ける補助ローラ機構(40)が備えられていることを特徴としている。
このように構成されたワイヤーソー装置では、ワイヤー列(20)にてインゴット(4)を切断するに際し、ワイヤー(2)が撓んだときに補助ローラ機構(40)にて押さえることでテンションが掛けられて切断性が向上し、結果として撓みを無くすことができる。このため、ワイヤー(2)の張力を安定させることができ、ワイヤーソー装置に本来の切断能力を発揮させることが可能となる。
このようなワイヤーソー装置に備えられる補助ローラ機構(40)は1つであっても良いが、インゴット(4)を挟んだ両側に補助ローラ機構(40)を配置すると好ましい。このように、インゴット(4)の両側に1つずつ補助ローラ機構(40)を配置するようにすれば、ワイヤー(2)を水平に保ってインゴット(4)の切断を行うことができる
また、上記ワイヤーソー装置に対して、ローラ(11、12)に備えられ、該ローラ(11、12)に巻き付けられたワイヤー(2)の撓み量を検出する撓みセンサ(53)と、撓みセンサ(53)の検出結果に基づいて撓みの発生を検知する撓み測定・検知部(51)と、撓み測定・検知部(51)にて撓みの発生が検知されたときに、撓み量に応じて補助ローラ機構(40)を駆動する補助ローラ機構駆動部(52)と、を備えることができる。
また、上記ワイヤーソー装置に対して、ローラ(11、12)に備えられ、該ローラ(11、12)に巻き付けられたワイヤー(2)の撓み量を検出する撓みセンサ(53)と、撓みセンサ(53)の検出結果に基づいて撓みの発生を検知する撓み測定・検知部(51)と、撓み測定・検知部(51)にて撓みの発生が検知されたときに、撓み量に応じて補助ローラ機構(40)を駆動する補助ローラ機構駆動部(52)と、を備えることができる。
このように、ローラ(11、12)に備えられる撓みセンサ(53)を用い、撓みセンサ(53)による撓み測定機能とリンクさせて撓み測定・検知部(51)にて撓み検知を行い、撓みが検知されたときに補助ローラ機構駆動部(52)にて補助ローラ機構(40)を駆動することができる。
また、補助ローラ機構(40)を、ワイヤー列(20)を押し付けるためのローラ(41)と、ローラ(41)を回動自在に保持するローラ保持部(42)と、ローラ保持部(42)を介してローラ(41)をワイヤー列(20)に押し付ける荷重を加える荷重付加部(43)と、を有した構成とすることができる。
この場合、荷重付加部(43)に、ワイヤー列(20)からローラ(41)に加えられる荷重を吸収するバネ構造体を備えることで、ローラ(41)に対して加えられる荷重が大きくなり過ぎることを防止できる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかるワイヤーソー装置1の模式的な斜視図である。また、図2は、図1に示すワイヤーソー装置1の模式的な正面図である。ワイヤーソー装置1は、図1および図2の紙面上下方向が天地方向と対応するように配置されている。以下、図1および図2を参照して本実施形態のワイヤーソー装置1について説明する。
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかるワイヤーソー装置1の模式的な斜視図である。また、図2は、図1に示すワイヤーソー装置1の模式的な正面図である。ワイヤーソー装置1は、図1および図2の紙面上下方向が天地方向と対応するように配置されている。以下、図1および図2を参照して本実施形態のワイヤーソー装置1について説明する。
図1、図2に示すように、三角形状に配置した3つの溝付ローラ(以下、単にローラという)11〜13に、一本のピアノ線等のワイヤー2を螺旋状に巻き付けてあり、3つのローラ11〜13のうちの2つのローラ11、12の間に、複数列に並べられたワイヤー列20を形成している。このワイヤー列20にて基板形成用のSiC単結晶のインゴット4の切断が行われ、インゴット4の切断中に、紙面右側をワイヤー2の供給側、紙面左側をワイヤー2の回収側として、ワイヤー2の磨耗量を考慮して新線が常に供給されるようになっている。
また、3つのローラ11〜13のうちの残りの1つのローラ13はモータ3によって回転させられるようになっており、このローラ12が回転させられることにより、ワイヤー2が高速で往復走行させられる。すなわち、3つのローラ11〜13のうちのワイヤー列20の両側に位置する2つのローラ11、12は、これら各ローラ11、12の支持軸31、32の中心軸を回転軸として回転自在とされており、ローラ13がモータ3によって回転させられると、ローラ11、12もワイヤー2の走行に応じて回転させられるようになっている。
また、ワイヤー列20の下方には、インゴット4を配置するための台座5が備えられ、この台座5に対して接着部材(図示せず)を介してインゴット4が固定され、台座5の上でインゴット4の切断が行われる。
さらに、本実施形態にかかるワイヤーソー装置1には、補助ローラ機構40が備えられている。補助ローラ機構40は、ワイヤー列20の上方、つまりインゴット4とは反対側において、インゴット4を挟んだ両側でワイヤー列20をインゴット4側に押さえ付けるために用いられる。
図3は、補助ローラ機構40の拡大斜視図である。この図に示すように、補助ローラ機構40は、ローラ41、ローラ保持部42および荷重付加部43を備えて構成されている。
ローラ41は、軸方向がワイヤー列20の配列方向(ワイヤー2の操作方向に対して垂直方向)となるように配置され、ワイヤー列20を構成するワイヤー2すべてと対向する構成とされている。ローラ41には、ワイヤー列20におけるワイヤー2の間隔に対応して形成された複数の溝41aが形成されている。
ローラ保持部42は、ローラ41を回動自在に保持するものであり、ローラ41の両端に備えられたベアリング機構42aを介してローラ41を保持している。
荷重付加部43は、ローラ保持部42を介してローラ41をワイヤー列20に押し付け荷重を加えるものである。例えば、荷重付加部43には、図示しないローラ治具等のアクチュエータが備えられており、このアクチュエータの駆動によりローラ41に対して押し付け荷重が加えられる。なお、この荷重付加部43はバネ構造体を介してローラ41に押し付け荷重を加えるようになっており、バネ構造体にて荷重を吸収することで、ローラ41に対して加えられる荷重が大きくなり過ぎることが防止されている。
このように構成された補助ローラ機構40は、図2に示されるワイヤーソー装置1に備えられた制御部50にて制御される。
図4は、ワイヤーソー装置1の制御部50のブロック構成を示した図である。この図に示されるように、制御部50は、撓み測定・検知部51、補助ローラ機構駆動部52が備えられている。
撓み測定・検知部51は、ワイヤー列20におけるワイヤー2の撓みを測定すると共に、撓みが発生したことを検知するものである。ローラ11、12には、元々撓み測定を行う撓みセンサ53が備えられているため、この撓みセンサ53で測定された撓み量を入力し、その撓み量が所定のしきい値以上になったときに、撓みを検知する。
補助ローラ機構駆動部52は、撓みが検知されたときに補助ローラ機構40に備えられた荷重付加部43のアクチュエータを駆動することで、補助ローラ機構40を駆動するものである。補助ローラ機構40の駆動量は、撓み測定・検知部51で測定された撓み量に応じたものとされる。この補助ローラ機構駆動部52による補助ローラ機構40の駆動により、ローラ41をワイヤー列20に押し付けることが可能となり、ワイヤー2の撓み補正を行うことが可能となる。
なお、図示しないが、ワイヤーソー装置1には、ダイヤ砥粒を混ぜたスラリの供給を行うためのスラリ供給装置が備えられており、ワイヤーソー装置1によってインゴット4を切断する際にはスラリ供給装置からスラリが供給されることで、切断の促進が図られるようになっている。
このようなSiC単結晶インゴット切断用のワイヤーソー装置1を用い、ワイヤー2を走行した状態で、ワイヤー列20に対してスラリを供給しながら、台座5を矢印Kの方向に移動させ、ワイヤー列20とインゴット4とを押し当てて切断溝を深く形成していく。そして、インゴット4の直径分切断することによりインゴット4から、例えば厚さ1.0mm程度以下のSiC単結晶基板を製造することができる。
このワイヤーソー装置1によるインゴット4の切断工程において、ワイヤー2に撓みが発生すると、撓みセンサ53の検出信号に基づいて撓み測定・検知部51にてその撓みが測定され、撓みが検知される。これにより、補助ローラ機構駆動部52が撓み量に応じて補助ローラ機構40に備えられた補助ローラ機構40を駆動し、ローラ保持部42を介してローラ41がワイヤー列20に押し付けられる。このため、ワイヤー列20に対してインゴット4の方向に荷重が掛けられ、撓み無くインゴット4の切断が行えるようになる。したがって、ワイヤー2の張力が安定せずに撓んでしまうことを防止でき、ワイヤーソー装置1に本来の切断能力を発揮させることが可能となる。
以上説明したように、本実施形態のSiC単結晶インゴット切断用のワイヤーソー装置1では、ワイヤー列20にてインゴット4を切断するに際し、ワイヤー2が撓んだときに補助ローラ機構40にてその撓みを無くすようにしている。このため、ワイヤー2の張力を安定させることができ、ワイヤーソー装置1に本来の切断能力を発揮させることが可能となる。
(他の実施形態)
上記実施形態では、インゴット4を挟んだ両側に1つずつ補助ローラ機構40を備えたが、少なくとも1つ配置されていれば良い。ただし、インゴット4の両側に1つずつ補助ローラ機構40を配置するようにすれば、ワイヤー2を水平に保ってインゴット4の切断を行うことができるため、好ましい。
上記実施形態では、インゴット4を挟んだ両側に1つずつ補助ローラ機構40を備えたが、少なくとも1つ配置されていれば良い。ただし、インゴット4の両側に1つずつ補助ローラ機構40を配置するようにすれば、ワイヤー2を水平に保ってインゴット4の切断を行うことができるため、好ましい。
上記実施形態では、3つのローラ11〜13を用いる場合について説明したが、ローラの数は単なる例示であり、これよりも多くのローラを用いても構わない。
また、上記実施形態では、台座5に搭載したインゴット4をワイヤー列20側に移動させることでワイヤー列20にてインゴット4が押し付けられるようにしたが、ワイヤー列20に対してインゴット4が相対的に移動させられれば良く、ワイヤー列20側を移動させても良い。
1…ワイヤーソー装置1、2…ワイヤー、3…モータ、4…インゴット、4a…切断溝、5…台座、11〜13…ローラ、20…ワイヤー列、31、32…支持軸、40…補助ローラ機構、41…ローラ、41a…溝、42…ローラ保持部、42a…ベアリング機構、43…荷重付加部、50…制御部、51…撓み測定・検知部、52…補助ローラ機構駆動部、53…撓みセンサ
Claims (5)
- 回転可能な少なくとも2つのローラ(11、12)と、
前記ローラ(11、12)に対して巻き付けられ、前記2つのローラ(11、12)の間にワイヤー(2)が張設されることで構成されたワイヤー列(20)とを備え、
前記2つのローラ(11、12)の間に配置された前記ワイヤー(2)を炭化珪素のインゴット(4)に押し当てた状態で前記ローラ(11、12)の回転に基づいて前記ワイヤー(2)を走行させることにより、前記ワイヤー列(20)にて前記インゴット(4)を基板状に切断する炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置において、
前記2つのローラ(11、12)の間における前記ワイヤー列(20)に対して該ワイヤー列(20)の前記インゴット(4)とは反対側から荷重を掛ける補助ローラ機構(40)が備えられていることを特徴とする炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。 - 前記補助ローラ機構(40)は、前記インゴット(4)を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
- 前記ローラ(11、12)に備えられ、該ローラ(11、12)に巻き付けられた前記ワイヤー(2)の撓み量を検出する撓みセンサ(53)と、
前記撓みセンサ(53)の検出結果に基づいて撓みの発生を検知する撓み測定・検知部(51)と、
前記撓み測定・検知部(51)にて撓みの発生が検知されたときに、前記撓み量に応じて前記補助ローラ機構(40)を駆動する補助ローラ機構駆動部(52)と、を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。 - 前記補助ローラ機構(40)は、
前記ワイヤー列(20)を押し付けるためのローラ(41)と、
前記ローラ(41)を回動自在に保持するローラ保持部(42)と、
前記ローラ保持部(42)を介して前記ローラ(41)を前記ワイヤー列(20)に押し付ける荷重を加える荷重付加部(43)と、を有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。 - 前記荷重付加部(43)は、前記ワイヤー列(20)から前記ローラ(41)に加えられる荷重を吸収するバネ構造体を備えていることを特徴とする請求項4に記載の炭化珪素基板製造用のワイヤーソー装置。
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