JP2016007689A - ワイヤーソー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーソー装置のワイヤーを作業者に見つけさせ易くすること。【解決手段】ワイヤーソー装置（１）は、被加工物（Ｗ）をワイヤー（１２）でスライスする装置であり、ワイヤーをガイドする２つのローラ（１１Ａ、１１Ｂ）と、ローラの軸方向に等ピッチでワイヤーを２つのローラに架け渡すことで張設された平行なワイヤー列（１３）と、ワイヤー列に向けて被加工物を移動させる移動手段（１６）とを備え、ワイヤーの背景がつや消し濃暗色になるように装置の内面（３５）が形成される構成にした。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体用のシリコンインゴットを薄くスライスするワイヤーソー装置に関する。

ワイヤーソー装置では、２つのローラにワイヤーが架け渡されて、２つのローラの間に平行なワイヤー列が張設されている。そして、２つのローラの間でワイヤー列が走行され、このワイヤー列に対してインゴットが押し当てられることで、インゴットがスライスされて複数枚のウェーハが形成される。従来、このようなワイヤーソー装置としては、砥粒が付着したワイヤー列でインゴットがスライスされる構成の他、ワイヤーを通電してワイヤーからインゴットに放電させることでインゴットがスライスされる構成も知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の砥粒を使用するワイヤーソー装置では、太め（例えば、７０μｍから１６０μｍ）のワイヤーが用いられる。これは、インゴットとワイヤーとの間に砥粒を進入させて、ワイヤーをインゴットに押し付けながら切断加工しているため、ワイヤーの接触抵抗を考慮して引っ張り強度を確保する必要があるからである。一方、特許文献２に記載の放電式のワイヤーソー装置では、ワイヤーとインゴットが直に接触することなく、放電によってインゴットを破壊しながら切断加工しているため、細め（例えば、２０μｍから５０μｍ）のワイヤーを用いることが可能である。

特開２０１１−０４２０２５号公報 特開２０１２−２４０１２８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の放電式のワイヤーソー装置は、ワイヤーが細く形成されているため、作業者から見え難くなり、２つのローラの間に張設されたワイヤーの断線箇所を特定することが難しかった。また、ワイヤーの張設作業が煩わしいものになり、さらにワイヤーソー装置のメンテナンスや清掃時等においても、ローラ間を注視してワイヤーの存在を確認しながら慎重に作業しなければならず作業性が悪化するという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、作業者にワイヤーを見つけさせ易くすることができるワイヤーソー装置を提供することを目的とする。

本発明のワイヤーソー装置は、被加工物をワイヤーでスライスするワイヤーソー装置であって、被加工物を挿入可能な所定の間隔で離間する少なくとも２つの回転可能なローラと、該少なくとも２つのローラの間に張設され該ローラの軸方向に並ぶワイヤー列に向かって被加工物を移動させる移動手段と、該少なくとも２つのローラにワイヤーが張設される装置の内面をつや消し濃暗色で形成する。

この構成によれば、ワイヤーの表面に光が反射して白っぽく見えるが、ワイヤーの背景となる装置の内面では光の反射が抑えられて濃暗色に見える。ワイヤーの光沢の白色と装置の内面の濃暗色のコントラストが明確になることによって、作業者がワイヤーを見つけ易くなっている。よって、ワイヤーの断線箇所を容易に特定でき、さらにワイヤーの張設作業、ワイヤーソー装置のメンテナンス作業や清掃作業の作業性を向上させることができる。

本発明によれば、装置の内面をつや消し濃暗色にすることで、光沢の無い濃暗色の装置の内面と光沢によって白く見えるワイヤーとのコントラストを明確にして、作業者にワイヤーを見つけさせ易くすることができる。

本実施の形態に係るワイヤーソー装置の斜視図である。 本実施の形態に係るワイヤーソー装置の平面模式図である。 本実施の形態におけるワイヤーとワイヤーソー装置の内面における光の反射状態の説明図である。 本実施の形態におけるワイヤーの見え方の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るワイヤーソー装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るワイヤーソー装置の斜視図である。図２は、本実施の形態に係るワイヤーソー装置の平面模式図である。なお、図２Ａはワイヤーソー装置の正面模式図、図２Ｂはワイヤーソー装置の上面模式図をそれぞれ示している。また、図１及び図２においては、説明の便宜上、ワイヤーの走行経路を形成する構成部材として、２つのローラのみを図示して、巻き取りローラや繰り出しローラや他のガイドローラについては省略している。

図１及び図２に示すように、ワイヤーソー装置１は、２つのローラ１１Ａ、１１Ｂの間に張設されたワイヤー列１３によって、円柱状の被加工物Ｗから一度に複数枚のウェーハを取り出すように構成されている。被加工物Ｗはシリコンインゴットであり、ワイヤー列１３との放電加工によって複数枚のシリコンウェーハにスライスされる。なお、被加工物Ｗは、ガリウム砒素等の半導体ウェーハ用のインゴットでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料系のウェーハ用のインゴットでもよい。この場合には、放電加工に限らず、被加工物Ｗの材料に適した加工方法が選択される。

ワイヤーソー装置１の壁面３１には、被加工物Ｗを挿入可能な所定間隔で離間する、２つのローラ１１Ａ、１１Ｂが片持ちで回転可能に支持されている。一方のローラ１１Ａは、ワイヤー１２の繰り出し側に設けられたガイドローラであり、ローラ１１Ａの外周面には軸方向に等ピッチで並んだ複数のガイド溝（不図示）が形成されている。他方のローラ１１Ｂは、ワイヤー１２の巻き取り側に設けられたガイドローラであり、ローラ１１Ｂの外周面には一方のローラ１１Ａのガイド溝と平行に複数のガイド溝（不図示）が形成されている。これら複数のガイド溝を１本のワイヤー１２が通るようにローラ１１Ａ、１１Ｂに複数回に亘ってワイヤー１２が架け渡されることで平行なワイヤー列１３が張設される。

また、ローラ１１Ａ、１１Ｂの間には、複数のワイヤー１２からなるワイヤー列１３を横切るように、ワイヤー１２に電圧を印加させる電極ユニット１４Ａ、１４Ｂが配設されている。電極ユニット１４Ａ、１４Ｂには電圧印加回路（不図示）の一端側が接続されており、この電圧印加回路の他端側には被加工物Ｗが電気的に接続されている。本実施の形態では、被加工物Ｗがワイヤー列１３に十分に近付けられた状態で、電圧印加回路で電極ユニット１４Ａ、１４Ｂからワイヤー１２に電圧が個別に印加されることで、ワイヤー１２と被加工物Ｗの間で放電が起こされるように構成されている。

ワイヤー１２は、断面円形状のチタン等の金属線であり、所定のテンションがかけられた状態で２つのローラ１１Ａ、１１Ｂの間に張設されている。ワイヤー１２は、複数のガイドローラ（不図示）にガイドされて、被加工物Ｗを放電加工しながら２つのローラ１１Ａ、１１Ｂの間を数周に亘って走行している。ワイヤー１２は放電加工によって非接触状態で被加工物Ｗを破壊しているため、被加工物Ｗにはワイヤー１２の径よりも広い幅の切り代が形成される。このため、放電式のワイヤーソー装置１では、被加工物Ｗをスライスする際の切り代が小さくなるように、細め（例えば、２０μｍから５０μｍ）のワイヤー１２が使用されている。

また、ワイヤーソー装置１の壁面３１にはＺ軸基台１５が設けられており、Ｚ軸基台１５上には、ローラ１１Ａの軸方向（Ｙ軸方向）に並ぶワイヤー列１３に向かって被加工物Ｗを移動させる移動手段１６が設けられている。移動手段１６は、Ｚ軸基台１５上に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール２１と、一対のガイドレール２１にスライド可能に設置されたモータ駆動のテーブル２２とを有している。テーブル２２の背面には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールねじ２３が螺合されている。そして、ボールねじ２３の一端部に連結されたモータ（不図示）が駆動されることで、被加工物Ｗがガイドレール２１に沿ってＺ軸方向に移動される。

テーブル２２の表面には、ローラ１１Ａ、１１Ｂと並行に円柱状の被加工物Ｗを保持する長尺板状の保持部２５が立設されている。保持部２５の下面には、被加工物Ｗと共にワイヤー列１３で切り込まれる板状部材２６が固定されている。板状部材２６の下面は被加工物Ｗの外周面Ｗａに沿った断面視円弧状に形成されており、板状部材２６の下面に塗布された導電性の接着剤を介して被加工物Ｗが固定されている。ワイヤー列１３の放電加工によって被加工物Ｗの下側から板状部材２６まで切断されることで被加工物Ｗが完全に切断される。なお、板状部材２６は、被加工物Ｗと同一の材質又は放電加工特性が近似する材質で形成されている。

このように構成されたワイヤーソー装置１では、ローラ１１Ａ、１１Ｂの間においてワイヤー１２に直交する横向き姿勢で、被加工物Ｗがワイヤー列１３の上方に支持されている。ワイヤー１２が走行された状態で、移動手段１６によってワイヤー列１３に対して被加工物Ｗが近づけられる。そして、ワイヤー１２と被加工物Ｗとの間に電圧が印加されることにより、ワイヤー１２から被加工物Ｗに向かって放電が起きてワイヤー１２の近辺の被加工物Ｗが部分的に破壊される。ワイヤー列１３に向かって被加工物Ｗが送られながら、ワイヤー１２と被加工物Ｗとの間で放電による破壊が繰り返されることで被加工物Ｗがスライスされる。

ところで、本実施の形態においては、上記したように被加工物Ｗに対する切り代の大きさを最小限に抑えるために細めのワイヤー１２が使用されている。また、ワイヤー１２は円形断面の金属線であるため、ワイヤー１２の表面に光が反射すると白く見える。この場合、ワイヤーソー装置１の壁面３１や底面３２等の内面３５に光沢があると、内面３５の光沢によって細いワイヤー１２が隠れてしまい、作業者がワイヤー１２を確認し難い。そこで、ワイヤーソー装置１の内面３５を、つや消し濃暗色にすることで、光沢の無い内面３５と光沢のあるワイヤー１２とのコントラストを明確にして、作業者に細いワイヤー１２を見つけさせ易くしている。

なお、通常は光学系部品の周辺でもなければ、このような表面処理を施すことはないが、本件発明者は、室内光の反射程度でワイヤー１２が見え難くなる点に着目して、装置の内面３５に上記処理を施している。

以下、図３及び図４を参照して、ワイヤーソー装置の内面のワイヤーの確認方法について説明する。図３は、本実施の形態におけるワイヤーとワイヤーソー装置の内面における光の反射状態の説明図である。図４は、本実施の形態におけるワイヤーの見え方の一例を示す図である。なお、図３及び図４においては、説明の便宜上、１本のワイヤーのみ図示している。また、図４Ａ、Ｂは比較例に係るワイヤーソー装置のワイヤーの見え方を示し、図４Ｃは本実施の形態に係るワイヤーソー装置のワイヤーの見え方を示している。

図３に示すように、ワイヤー１２の表面が曲面になっているため、光源３６から放射された光がワイヤー１２の表面で強く反射される。ワイヤー１２で反射された光が作業者の目Ｅに取り込まれるため、作業者からはワイヤー１２が光沢によって白っぽく見えている。これに対し、ワイヤーソー装置１の内面３５は、例えば、色彩が黒色、明度がマンセル明度で０、光沢度が２０度以下のつや消し濃暗色で形成されている。つや消しによって、光源３６から放射された光がワイヤーソー装置１の内面３５であらゆる方向に拡散されて光の反射が抑えられている。このため、ワイヤーソー装置１の内面３５で反射された光が作業者の目Ｅに多く取り込まれることがない。なお、光源３６は、作業者が見ている側から内面３５およびワイヤー１２を照らしている。

また、ワイヤーソー装置１の内面３５における光の反射が弱まった分だけ、作業者からは内面３５本来の色が見えやすくなっている。ワイヤーソー装置１の内面３５が濃暗色であるため、ワイヤー１２の光沢の白色とのコントラストが明確にされる。作業者からは、ワイヤー１２が白く見える一方で、ワイヤー１２の背景の内面３５が濃暗色に見えるため、ワイヤー１２と背景のコントラストによって細いワイヤー１２を見つけ易くなっている。このように、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１では、ワイヤー１２の断線箇所を容易に特定でき、さらにワイヤー１２の張設作業等の作業性を向上させることができる。

より具体的には、図４Ａの比較例に示すように、ワイヤーソー装置１の内面３５につや消しがなされていない場合には、光源３６（図３参照）からの光が内面３５で反射されて、光沢３９によって内面３５の色彩に関わらず部分的に白く見える。また、光源３６からの光がワイヤー１２の表面でも反射されるため、ワイヤー１２も光沢によって白く見える。このため、作業者の視線の先にワイヤー１２とワイヤーソー装置１の内面３５の光沢３９が存在すると、内面３５の光沢３９によってワイヤー１２が隠れてしまい、ワイヤーソー装置１において細いワイヤー１２を見つけることが難しい。

この場合、図４Ｂの比較例に示すように、ワイヤーソー装置１の内面３５の光沢３９によってワイヤー１２が見つけ難くなっているため、実際にワイヤー１２が断線箇所を特定することが難い。このように、比較例に係るワイヤーソー装置１では、ワイヤー１２が光沢によって白く見え、さらにワイヤー１２の背景が内面３５の光沢３９によって白く見えるため、注視しなければワイヤー１２の存在を確認することができない。この場合、比較例に係るワイヤーソー装置１の内面３５を本実施の形態と同様に濃暗色にしても、内面３５に光沢が表れるとワイヤー１２の視認性が悪化される。

一方、図４Ｃの本実施の形態に示すように、ワイヤーソー装置１の内面３５がつや消しされている場合には、光源３６（図３参照）からの光が内面３５で拡散されて内面３５の光沢が抑えられるため、ワイヤーソー装置１の内面３５が濃暗色に見える。これに対し、光源３６からの光がワイヤー１２の表面で反射されることでワイヤー１２が白く見える。このため、作業者の視線の先にワイヤー１２とワイヤーソー装置１の内面３５が存在すると、ワイヤー１２が濃暗色を背景にした白線に見える。この場合、ワイヤー１２の光沢の色と濃暗色とに十分な明度差があるため、ワイヤーソー装置１において細いワイヤー１２を簡単に見つけ出すことができ、ワイヤー１２の断線箇所を容易に特定することができる。

なお、本実施の形態では、ワイヤーソー装置１の内面３５は、エッチング等の表面加工で梨地面（粗面）にされることで、つや消しされてもよいし、光沢度が低い塗料の塗布によって、つや消しされてもよい。また、濃暗色とは、黒色の他、低明度の有彩色、又は無彩色を含む色である。また、濃暗色は、ワイヤー１２の光沢の色に対して、マンセル明度で２以上の明度差、好ましくは３以上の明度差を有していてもよい。ここで、明度は、ＪＩＳ規格に準拠した色の明るさを示す指標であり、無彩色を基準としたときに、理想的な黒を０、理想的な白を１０とし、その間の明るさの知覚が等しくになるように分割された数値で示される。

以上のように、本実施の形態に係るワイヤーソー装置１によれば、ワイヤー１２の表面に光が反射して白っぽく見えるが、ワイヤー１２の背景の装置の内面３５では光の反射が抑えられて濃暗色に見える。ワイヤー１２の光沢の白色と装置の内面３５の濃暗色のコントラストが明確になることによって、作業者がワイヤー１２を見つけ易くなっている。このため、ワイヤー１２の断線箇所を容易に特定でき、さらにワイヤー１２の張設作業、ワイヤーソー装置１のメンテナンス作業や清掃作業の作業性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した実施の形態では、放電式のワイヤーソー装置１を例示して説明したが、この構成に限定されない。ワイヤーソー装置１は、ワイヤー列１３によって被加工物Ｗをスライス可能な構成であればよく、例えば、砥粒を使用するワイヤーソー装置１でもよい。

また、上記した実施の形態では、ワイヤーソー装置１の壁面３１及び底面３２が共に、つや消し濃暗色である構成について説明したが、この構成に限定されない。ワイヤーソー装置１の壁面３１及び底面３２のいずれか片方が、つや消し濃暗色に形成されていてもよい。また、壁面３１及び底面３２に限らず、ワイヤー１２の背景がつや消し濃暗色になるようにワイヤーソー装置１の内面３５が形成されていればよい。

また、上記した実施の形態では、移動手段１６がボールねじ式の移動機構で構成されたが、この構成に限定されない。移動手段１６は、ワイヤー列１３に向かって被加工物Ｗを移動させる際に移動距離が指定できればよく、例えば、リニアモータ等によって被加工物Ｗを移動させる構成でもよい。

また、上記した実施の形態では、水平方向で張設されたワイヤー列１３に対して、上方から被加工物Ｗを近く付けてスライスする構成にしたが、この構成に限定されない。ワイヤー列１３に直交する方向から被加工物Ｗが近づけられる構成であればよく、例えば、鉛直方向で張設されたワイヤー列１３に対して、側方から被加工物Ｗを近づける構成にしてもよい。

また、上記した実施の形態では、ワイヤー１２が円形断面を有する構成にしたが、この構成に限定されない。ワイヤー１２は、放電加工又は砥粒を用いて被加工物Ｗをスライス可能な形状を有していれば、どのような断面形状を有していてもよい。

また、上記した実施の形態では、２つのローラ１１Ａ、１１Ｂの間にワイヤー列１３が張設される構成にしたが、この構成に限定されない。ワイヤー列１３は、少なくとも２つローラに張設されればよく、例えば、３つ以上のローラに張設されてもよい。

以上説明したように、本発明は、作業者にワイヤーを見つけさせ易くすることができるという効果を有し、特に、半導体用のシリコンインゴットを薄くスライスするワイヤーソー装置に有用である。

１ ワイヤーソー装置
１１Ａ、１１Ｂ ローラ
１２ ワイヤー
１３ ワイヤー列
１６ 移動手段
３１ ワイヤーソー装置の壁面（装置の内面）
３２ ワイヤーソー装置の底面（装置の内面）
３５ ワイヤーソー装置の内面（装置の内面）
Ｗ 被加工物

Claims (1)

1. 被加工物をワイヤーでスライスするワイヤーソー装置であって、
   被加工物を挿入可能な所定の間隔で離間する少なくとも２つの回転可能なローラと、該少なくとも２つのローラの間に張設され該ローラの軸方向に並ぶワイヤー列に向かって被加工物を移動させる移動手段と、該少なくとも２つのローラにワイヤーが張設される装置の内面をつや消し濃暗色で形成するワイヤーソー装置。

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