JP2016007689A - ワイヤーソー装置 - Google Patents
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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。
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。
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
11A、11B ローラ
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35 ワイヤーソー装置の内面(装置の内面)
W 被加工物
Claims (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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- 2014-06-26 JP JP2014131743A patent/JP2016007689A/ja active Pending
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