JP3910358B2 - 固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料を切断する固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンインゴット、水晶、石英などの硬脆材料や金属材料の切断工具としてワイヤ工具が用いられているが、特に近年のシリコンウェーハの大口径化にともない、ワイヤ工具はシリコンウェーハのインゴットを切断する手段として注目されている。
【0003】
シリコンインゴットの切断加工には、従来は内周刃による切断方式が適用されてきた。そして近年、半導体デバイスの生産コストの低減、適正化をはかるために、シリコンウェーハは大口径化の一途をたどっているが、そうしたウェーハの大口径化に対しては、内周刃の大径化で対応してきた。しかし、特に8インチ以上のシリコンインゴットに対しては、「スループットの向上に限界がある」、「カーフロスが大きい」、「切断ジグへの内周刃のセッティングが困難である」などの理由により、シリコンインゴットの切断方法は内周刃切断方式からマルチワイヤ切断方式に置き換わりつつある。
【0004】
このマルチワイヤ切断方式によるシリコンインゴットの切断加工は、図5に示すように、ピアノ線などのワイヤ1の新線リール2から巻き取りローラ5までの所定経路中に、ダンサローラ3および複数のメインローラ4などを設けて、インゴット6に近接する所定のピッチのワイヤ列を形成するもので、スラリーノズル7から高粘度の研磨剤スラリーを供給するとともに、インゴット6をそのワイヤ列に押し付けることにより、インゴット6の切断を行う、という遊離砥粒加工であった。しかしながら、遊離砥粒加工法ゆえに、「多量の産業廃棄物(廃液)を生じる」、「作業環境が極めて悪い」、「ランニングコストが高い」、「切断後のウエーハ洗浄が難しい」、「加工能率の向上が望めない」、「切断精度が悪い」などの欠点があった。
【0005】
そこで、これらの問題を解決するものとして、ワイヤに砥粒を固着させたワイヤ工具、すなわち固定砥粒ワイヤ工具の発明・開発がなされている(例えば、特開平7−9645号公報、特開平8−126953号公報、特開平9−155631号公報、特開平10−138114号公報、特開平11−48035号公報、特願平10−032089号など)。
【0006】
しかしながら、こうした固定砥粒ワイヤ工具は、先述の遊離砥粒加工方式によるワイヤ切断加工の欠点を解決できる反面、切断加工中に切屑が工具表面上に堆積し、砥粒の突き出し高さが不十分となる、いわゆる目詰まりが生じやすいため、切断能率が急激に低下したり、切断抵抗が急増してしまうなどの問題が度々発生する。
【0007】
そこで、こうした固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを防ぐために、工具のクリーニング方法として、いくつかの発明がなされている。例えば、特開平11−28654号公報には、ワイヤ工具にドレッシングストーンを押しつけ、工具上に堆積した切屑などを除去する方法が開示されている。しかし、研削砥石などの一般的な固定砥粒加工工具と異なり、ワイヤ工具においては、砥粒層が極めて薄いため、ドレッシングストーンを押しつけることで、多くの砥粒が脱落してしまい、工具寿命が著しく短くなる、という問題がある。こうした問題を解決するために、特開平11−70456号公報には、洗浄液を高圧で工具に噴射する方法が開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特開平11−70456号公報に開示された技術では、ワイヤ表面に露出した多くの砥粒を十分にクリーニングすることが難しい、という問題がある。なお、この問題を改善するため、本発明者らは、既にブラシを用いた固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置(特願平12−306299号)を提案しているが、さらに安定かつ確実な固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の確立が望まれている。
【0009】
本発明は、こうした問題に着目してなされたもので、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【0011】
ブラシ毛をロール軸方向に配置した通常のブラシを、走行中のワイヤ工具に当接させながら、揺動機構で前記ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動(往復動あるいは楕円動)すると、クリーニング性能は高まるが、ワイヤの横方向への振動が発生するおそれがある。
【0012】
これに対し、ロール状ブラシにおいて、ブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転すると、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触するので、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、さらにワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【0013】
参考として、本発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法であって、前記固定砥粒ワイヤ工具を用いた切断加工時、ブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたロール状ブラシを、走行中のワイヤ工具に当接し、前記ロール状ブラシを回転することによって、ワイヤ表面をクリーニングするものである。
【0014】
ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置した場合においても、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動したとき、ブラシ毛がワイヤ工具表面に断続的に接触することとなる。この場合も、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高めると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制する。こうして、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横方向への振動発生を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。
【0015】
参考として、前記ロール状ブラシは、ナイロンブラシからなるものである。
【0016】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、ナイロン製ブラシは適度な可撓性を有すると共に、繰り返しの撓み動作に対しても容易に屈曲することがないため、長時間にわたって同程度のクリーニング性を維持することとなる。
【0017】
参考として、前記ロール状ブラシは、砥粒が固着された砥粒入りブラシからなるものである。
【0018】
ワイヤ工具クリーニング用のブラシとして、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシに比べ、工具上に堆積した切屑をより効率的に除去することができる。砥粒の入らないブラシを使用した場合、切屑をより完全に除去するために、ブラシの押し当て力を強める必要があるが、このとき、ワイヤ自体が撓んでしまい、切断精度が劣化するおそれがある。これに対し、砥粒入りブラシを使用することで、砥粒の入らないブラシを使用する場合に比べ、より低い押し当て力で切屑を完全に除去することができるため、ワイヤ撓みを抑制して高い切断精度を得ることができる。
【0019】
参考として、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給するものである。
【0020】
ブラシ洗浄のみでワイヤ工具表面をクリーニングすると、切屑がブラシに付着してそのクリーニング性が徐々に低下していくが、洗浄液洗浄を重畳させることにより、ブラシからも切屑を除去でき、クリーニング性を維持することができる。また、切屑の除去に効果的な洗浄液を用いることで、洗浄液の供給で除去容易になった切屑を、ブラシ洗浄で完全に除去することができる。
【0021】
参考として、前記洗浄液は、アルコールからなるものである。
【0022】
切断対象が、例えばシリコンである場合、ワイヤ工具表面に堆積する切屑はシリコンとその酸化物である。アルコールは、いずれに対しても洗浄効果に優れるため、ワイヤ工具の目詰まり防止に極めて有効である。さらに、洗浄効果の強いものとして、アセトンやメチルエチルケトンなどが挙げられるが、これらの溶剤は、ワイヤ工具がレジンボンドワイヤ工具である場合、その結合剤樹脂をも軟化あるいは溶解させてしまう恐れがあるため、洗浄液として使用することはできない。
【0023】
請求項1に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたことに特徴がある。
【0024】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸周りにスパイラル状に配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、前記通常のブラシによる揺動と同じくクリーニング性能を高め、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現できることとなる。また、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行うことができる。さらには、ワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばクリーニングをある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【0025】
請求項2に記載の発明は、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたことに特徴がある。
【0026】
前述のように、ロール状ブラシのブラシ毛をロール軸に対して斜めに配置し、走行中のワイヤ工具に前記ロール状ブラシを当接させて軸周りに回転駆動するだけで、ワイヤ工具表面に堆積した切屑のみを確実かつ効果的に除去すると共に、ワイヤの横振動を抑制して安定した加工を行い、工具の長寿命化を実現することとなる。また、前述のように、ロール状ブラシがワイヤ工具と接離可能であるため、ブラシによるワイヤ工具のクリーニングを自動的かつ確実に行い、さらにはワイヤ工具の目詰まり状態に応じたクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【0027】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことに特徴がある。
【0028】
ブラシおよび洗浄液によるワイヤ工具のクリーニングを、自動的かつ確実に行うことができ、さらには工具の目詰まり状態に応じたクリーニングの実施、例えばブラシ洗浄や洗浄液洗浄をある時間間隔で不連続的に行うこともでき、ワイヤ工具のクリーニングを効果的に実施できることとなる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定砥粒ワイヤ工具を走行しながら、クリーニング用のロール状ブラシをワイヤ表面に当接して回転駆動することによって、ワイヤ表面の汚れをクリーニングする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング方法および装置の広範囲な応用を含むものである。
【0030】
図1に、本発明の実施の一形態に係るワイヤ工具のクリーニング装置の概略構成を示し、図2にそのクリーニング部を示す。
【0031】
図1において、ワイヤ列20は、少なくともダイヤモンドなどの砥粒が結合剤でワイヤ表面に固着された、ワイヤ工具によって形成され、前記ワイヤ列20を双方向あるいは1方向に高速走行させることで、シリコンインゴッドなどの工作物24を多数枚に切断加工するものである。前記ワイヤ工具は、一対のワイヤロール(巻取り側および送出し側)21a、21bに巻きまわされ、複数のガイドローラを介して一対のワイヤロール21a、21b間を走行しながら、一対のワイヤロール21a、21b間に配設された複数のメインローラ23a〜23cに巻き掛けられることで、水平なワイヤ列20を形成する。
【0032】
昇降機構25は、工作物24がその下部に装着されたテーブルを垂直に昇降移動するもので、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構からなる。具体的には、メインローラ23a、23b間のワイヤ列20に対して垂直に配設したベースの前面に一対のガイドレールを設け、このガイドレール上を前記テーブルがスライド可能なように構成する。さらに、前記ガイドレールに沿ってボールネジを配設するとともに、前記テーブルにナット部を形成し、前記ボールネジに前記ナット部を螺合させ、前記ボールネジを駆動モータの駆動で正逆回転させることにより、工作物24を装着した前記テーブルが前記ガイドレールに沿って昇降移動する。なお、昇降機構25には、本実施形態に限らず、ラックアンドピニオン機構などを用いてもよい。
【0033】
ここで、一対のワイヤロール21a、21bが駆動モータの駆動で回転することにより、ワイヤ列20が設定方向に走行し、昇降機構25の駆動で工作物24が下降して、メインローラ23a、23b間に送り込まれると、前記ワイヤ工具でマルチ切断加工がなされる。前述のように、前記ワイヤ工具は、一方向のみでなく双方向に走行可能なので、双方向に走行する場合には、一対のワイヤロール21a、21bが走行方向に応じて巻取り側または送出し側として使用されることとなる。
【0034】
前記メインローラ23a、23b間のワイヤ列20の上方で、工作物24の下流(各メインローラ側)には、2基の洗浄ノズル27a、27bを設け、工作物24を切断加工した後のワイヤ列20に対して、洗浄液槽26に貯蔵された洗浄液31をポンプ機構(図示せず)で洗浄ノズル27a、27bから噴射、供給するように構成している。この洗浄ノズル27a、27bの長手方向は、ワイヤ列20の走行方向と直交しており、洗浄ノズル27a、27bの下面(ワイヤ列20と対向する側)には、多数の噴射孔が穿設されている。また、前記洗浄液31としては、アルコール、水、油などを用いることができるが、特に、洗浄効果の高いアルコールが好ましい。
【0035】
また、前記メインローラ23a、23b間のワイヤ列20の上方には、工作物24を挟むようにロール状ブラシ(円筒状本体の周壁に毛状部材(ブラシ毛)を有し、本体の中心軸周りに回転可能なもの)30a、30bを平行に配設し、切断加工でワイヤ工具に付着した切屑を除去するように構成している。また、ロール状ブラシ30a、30bの軸(長手方向)は、ワイヤ列20の走行方向と直交し、前記軸の一端側が駆動部(駆動モータなど)29a、29bの駆動軸に連結されているので(図2に示す)、駆動部29a、29bの駆動により、ロール状ブラシ30a、30bは、軸周りに所定の速度で正逆回転することとなる。ここで、ロール状ブラシ30a、30bおよび駆動部29a、29bは、昇降機構28によって昇降移動することで、ワイヤ列20と接離可能に構成されている。前記昇降機構28は、前記昇降機構25に準じ、例えばボールネジ機構および直線ガイド機構で構成されている。
【0036】
また、図3に示すように、ロール状ブラシ30a、30bを構成するブラシ毛30′は、ロール軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されている(ブラシ毛30′の列はロール軸に対して傾斜している)。また、ブラシ毛30′は、ワイヤ列20の各ワイヤ20a〜20gと一部交差しながら、前記メインローラ23a、23bのローラ面に接触するように構成されている。
【0037】
なお、ブラシ毛30′には、適度な可撓性を有し、ワイヤ工具を傷つけることなく、工具表面に堆積した切屑のみを除去するとともに、繰り返しの撓み動作にも容易に屈曲することがない材質を使用する必要があることから、例えば、ナイロンブラシを用いることが好ましい。さらに、ナイロンブラシに限らず、砥粒の固着した、砥粒入りブラシを使用することもできる。この場合、砥粒を含まないブラシに比べ、効率的に、工具表面に堆積した切屑を除去できる。ここで、ブラシ30′に固着する砥粒としては、ダイヤモンドといった超砥粒をはじめ、炭化珪素、酸化アルミニウムといった一般砥粒を使用できる。
【0038】
なお、ロール状ブラシ30a、30bを配設する場所は、本実施例に限らず、工作物24が送り込まれないメインローラ23a、23c間またはメインローラ23b、23c間、あるいは、メインローラ23a〜23c以外の箇所であってもよい。特に、ロール状ブラシ30a、30bをメインローラ23a〜23c上に配設することが好ましい。ここで、各ローラ間でロール状ブラシ30a、30bをワイヤ工具に押し当てた場合、その押圧力により、ワイヤ工具が振動を起こす恐れがあるが、メインローラ23a〜23c上で押し当てることにより、この問題を解決することができる。さらに、ブラシ毛30′をローラ軸に対して傾斜するよう配置することで、ロール状ブラシ30a、30bが回転する際、ブラシ毛30′はワイヤ表面に断続的に接触することとなり、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動(往復動あるいは楕円動)させる場合と同様にクリーニング性能を高めると共に、ワイヤ工具の振動を抑制できる。また、本実施形態では、一対のロール状ブラシ30a、30bを配設しているが、これに限らず、ロール状ブラシを1本のみ配設してもよい。
【0039】
また、本実施形態では、ロール状ブラシ30a、30bの近傍に洗浄液の供給装置(洗浄ノズル27a、27b)を設けているが、これに限らず、装置の設置スペースに応じてロール状ブラシ30a、30bと洗浄ノズル27a、27bの間隔を、適宜調整してもよい。また、ロール状ブラシ30a、30bと洗浄ノズル27a、27bの駆動タイミングについて、両者の間隔に応じ、切断加工に使用したワイヤ工具が洗浄液の供給とブラシ洗浄を同時あるいは前後して施されるように適宜調整してもよい。なお、前記駆動タイミングは、ワイヤロール21a、21bの駆動モータの駆動量(例えば、「ステッピングモータの1パルス当りの駆動量」×「駆動パルス数」で算出できる。)や駆動時間に基づいて決定してもよい。
【0040】
なお、本実施形態に係るクリーニング装置の制御部は、コントローラ(CPU、RAM/ROMなど)、操作表示部などで構成され、この操作表示部には、スタートボタンやテンキーなどの各種ボタンキー、LCD表示器などを有し、動作モードの設定/表示や動作開始/停止指示がユーザの操作で可能なように構成されている。
【0041】
次に、1方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。
【0042】
本実施形態のワイヤクリーニング方法は、前記ワイヤ工具に洗浄液31を供給して洗浄する洗浄液洗浄工程と、洗浄液31が供給されたワイヤ工具をブラシ洗浄するブラシ洗浄工程とからなる。
【0043】
洗浄液洗浄工程においては、例えば、ワイヤロール21aからワイヤロール21bに向かってワイヤ工具が走行している場合、切断加工開始と同時に前記ポンプ機構を駆動し、ワイヤ列20の走行方向に対して工作物24の下流側にある洗浄ノズル27bから洗浄液を供給する。この方法により、1方向走行による工作物24の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑が洗浄液31によって洗浄され、ワイヤ表面がクリーニングされることとなる。
【0044】
また、ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構28を駆動して駆動部29a、29bおよびロール状ブラシ30a、30bを所定位置まで下降させる。この所定位置では、ブラシ毛30′とワイヤ工具が一部交差する。次いで、切断加工開始と同時に駆動部29bを駆動することにより、ワイヤ列20の走行方向に対して工作物24の下流側にあるロール状ブラシ30bが回転し、ロール状ブラシ30bとワイヤ列20が断続的に接触することとなる。この方法により、1方向走行による工作物24の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液31によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ30bの回転動作でブラシ毛30′により除去される。すなわち、洗浄液の供給後に残留した切屑についても、洗浄液の供給で除去容易となっているので、ブラシ洗浄で完全に除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされる。
【0045】
こうして、ワイヤロール21aからワイヤロール21bへ前記ワイヤ工具が全て巻き取られ、1方向の切断加工が終了すると、次いで、前記ワイヤ工具の走行方向をワイヤロール21bからワイヤロール21aへ向かうように切り換える。ここで、ワイヤ列20の走行方向に対して工作物24の下流側にある洗浄ノズル27aから洗浄液を供給するとともに(洗浄液洗浄工程)、駆動部29aを駆動して、ワイヤ列20の走行方向と直交するようにロール状ブラシ30aを回転駆動させる(ブラシ洗浄工程)。
【0046】
次に、双方向にワイヤ工具を走行させる場合のクリーニング方法について説明する。この場合、予め双方向におけるワイヤ工具の走行量が異なるように設定して、前記ワイヤ工具を往復走行することにより、いずれかのワイヤロールにて前記ワイヤ工具を巻き取る。
【0047】
例えば、ワイヤロール21aからワイヤロール21bへ向けたワイヤ工具の送り量をS1mとし、ワイヤロール21bからワイヤロール21aへ向けたワイヤ工具の送り量をS2mとする(S1>S2)。この送り量での往復走行を1サイクルとすると、前記ワイヤ工具は、1サイクル当り(S1−S2)mだけ、ワイヤロール21bに巻き取られることとなる。
【0048】
前記洗浄液洗浄工程においては、ワイヤ列20の走行方向に対して工作物24の下流側にある洗浄ノズル27bまたは27aから洗浄液31を供給するように、1サイクルに1回、往走行と復走行で洗浄ノズルを切り換える。あるいは、各サイクルとも同時に洗浄ノズル27a、27bから洗浄液31を供給するように制御してもよい。
【0049】
また、前記ブラシ洗浄工程においては、切断加工開始前に昇降機構28を駆動して駆動部29a、29bおよびロール状ブラシ30a、30bを前記所定位置まで下降させる。次いで、切断加工開始と同時に駆動部29a、29bを駆動し、ワイヤ列20の走行方向に対して工作物24の下流側にあるロール状ブラシが、ワイヤ列20の走行方向と直交するように回転駆動させる。あるいは、各サイクルとも同時に駆動部29a、29bを駆動し、ロール状ブラシ30a、30bがワイヤ列20の走行方向と直交するように回転駆動させてもよい。
【0050】
いずれの方法によっても、双方向走行による工作物24の切断加工時、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑は、前述のように洗浄液31によって洗浄されるとともに、ロール状ブラシ30a、30bの回転動作でブラシ毛30′によって除去され、ワイヤ表面が確実にクリーニングされることとなる。
【0051】
本実施形態では、ワイヤ工具による工作物24の切断加工を行いながら、前記ワイヤ工具の使用部分に洗浄液31を供給する洗浄ノズル27a、27bなどの洗浄液供給機構と、前記ワイヤ工具の使用部分を清掃するロール状ブラシ30a、30bなどのブラシ洗浄機構とを設け、前記ワイヤ工具の使用部分に対してブラシ洗浄に洗浄液洗浄を重畳させので、切断加工直後に、速やかにクリーニングを行い、前記ワイヤ工具の表面に付着・堆積した切屑を確実に除去することができる。さらに、工具のクリーニングとともに、ロール状ブラシ30a、30bの洗浄も併せて行うことができる。
【0052】
また、ロール状ブラシ30a、30bのブラシ毛30′をロール軸に対して斜めに配置することで、ブラシ毛30′はワイヤ表面に断続的に接触するので、ワイヤ表面に対する連続的な接触でワイヤが振動することを抑制し、加工精度の低下を防止できる。
【0053】
また、本実施形態では、ナイロンブラシ毛(ブラシ毛30′)が、その適度な可撓性で繰り返しの撓み動作にも耐え得ることから、長期間にわたり適切なクリーニング効果を得ることができる。なお、洗浄液31として、アルコールを用いることにより、水、油などと比べて高いクリーニング効果が得られる。
【0054】
さらに、本実施形態に限らず、クリーニング動作(前述の洗浄液洗浄工程、ブラシ洗浄工程を含む)を予め設定した間隔で不連続に行い、あるいは予め設定した期間に行うようにしてもよい。この場合、前記間隔や期間の設定は、前記操作表示部のキー操作などでユーザが設定可能としてもよい。さらに、前述のクリーニング動作を示す動作モード(クリーニングモード)を前記操作表示部から設定可能とし、クリーニングモードが設定されている場合は切断加工時にクリーニング動作を行い、クリーニングモードが設定されていない場合には、ロール状ブラシ30a、30bおよび洗浄ノズル27a、27bなどをワイヤ列20から離間して、所定位置に退避させるように制御してもよい。なお、前記操作表示部からユーザが設定入力した内容は、前記コントローラのRAMなどに更新可能に記憶する。
【0055】
なお、他の実施形態として、図4に示すように、ロール状ブラシ30a、30bのブラシ毛30″を、ロール外周にスパイラル状に配置してもよい。この場合、ブラシ毛30″の列はローラ軸に対して傾斜している。このようにブラシ毛30″をローラ軸に対してスパイラル状に配置することで、ロール状ブラシ30a、30bが回転する際、ブラシ毛30″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動(往復動あるいは楕円動)させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤ工具の振動を抑制することとなる。なお、前述のように、ロール状ブラシ30a、30bは、ナイロンブラシあるいは砥粒が固着された砥粒入りブラシで構成される。
【0056】
図4に示す実施形態においても、洗浄液の供給後、ワイヤ表面に残留した切屑は、洗浄液の供給で除去容易となっているため、ブラシ洗浄で確実に除去され、また、ロール状ブラシ自体も洗浄される。
【0057】
また、ロール状ブラシ30a、30bのブラシ毛30″をロール外周にスパイラル状に配置することで、ブラシ毛30″はワイヤ表面に断続的に接触するので、前述のように通常のブラシを走行中のワイヤ工具に当接させて揺動(往復動あるいは楕円動)させる場合と同様にクリーニング性能を高め、さらにワイヤが振動することを抑制して、加工精度の低下を防止できる。
【0058】
【実施例】
本実施例では、前述の実施形態に準じ、ロール外周にスパイラル状にブラシ毛(図4の30″に相当)を配置したロール状ブラシ(図1の30a、30bに相当)を用いたワイン工具クリーニング装置について、クリーニング特性評価を行った。
【0059】
本実施例のワイヤ工具(図1の20に相当)としては、30m長のレジンボンドダイヤモンドワイヤ工具を用い、工作物としては、3インチのシリコンインゴッドを用い、切断装置(図1の20、21a、21b、23a〜23c、25などに相当)としては、ワイヤ工具が往復動する様式のものを用いた。ここで、切断条件は、工具線速度700m/min、工具切込み速度1mm/min、工具張力30N、切断時間30minである。なお、シリコンインゴッドの切断部に対しては、加工液として純水を供給する。
【0060】
次に、ナイロンブラシからなるロール状ブラシ(図1の30a、30bに相当)および洗浄液供給装置(図1の26、27a、27bなどに相当)を具備したワイヤ工具クリーニング装置を、前記工作物を挟むメインローラ(図1の23a、23bに相当)上に1対設置する。ここで、洗浄液(図1の31に相当)には、エチルアルコールを使用する。そして、切断加工開始と同時に、前記ロール状ブラシをマルチに張られたワイヤ工具列(図1の20に相当)に押し当て、20r.p.m.の回転速度で回転させながら、同時にエチルアルコールの洗浄液を噴射する。
【0061】
なお、本実施例と比較するためのクリーニング処理としては、ブラシをワイヤ走行方向に直交する方向に一列配置し、その方向に揺動距離2mm、揺動周波数1Hzで往復動させ、同時に洗浄液を噴射した。ここで、工作物、切断装置、洗浄液供給装置、切断条件、加工液、洗浄液については、本実施例に準じた。
【0062】
このように、本実施例および比較対象について、切断加工を実施したところ、切断加工後のワイヤ工具表面は、本実施例および比較対象のいずれも同程度の切屑堆積状態であり、良好なクリーニング処理が施されたものと認められた。しかしながら、切断加工中に比較対象のワイヤ工具クリーニング法を行った加工では、数分間に1回程度、ワイヤの横方向へ(工作物への切込み方向に対し、直交する方向)への振動が発生し、その振動発生と対応するシリコンスライス部のスライス幅(カーフロス)も増幅しており、加工品としてシリコンウェーハのうねり精度が若干劣化した。これは、ブラシをワイヤ走行方向の直交方向に揺動させたためと考えられる。これに対し、本実施例のワイヤ工具クリーニング方法を行った加工においては、前述のようにワイヤ工具表面に断続的にロール状ブラシを接触させることから、切断加工中にワイヤ振動は発生せず、加工品としてのシリコンウェーハのうねり精度も3μm以下と良好であった。
【0063】
なお、ワイヤロール21a、21bなどが前記ワイヤ走行手段を構成し、昇降機構28などが前記移動手段を構成し、駆動部29a、29bなどが前記駆動手段を構成し、洗浄ノズル27a、27bなどが前記洗浄液供給手段を構成する。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、固定砥粒ワイヤ工具の目詰まりを確実に防止し、かつ過剰に工具を摩耗させず、工具の長寿命化を実現できる、固定砥粒ワイヤ工具のクリーニン装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置の概略構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るワイヤ工具クリーニング装置のクリーニング部を示す斜視図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るロール状ブラシの側面図である。
【図5】従来のマルチワイヤ切断方式のワイヤ工具を示す斜視図である。
【符号の説明】
20 ワイヤ列(ワイヤ工具)
21a、21b ワイヤロール
23a〜23c メインローラ
24 工作物(シリコンインゴッド)
25、28 昇降機構
26 洗浄液槽
27a、27b 洗浄ノズル
29a、29b 駆動部
30a、30b ロール状ブラシ
30′、30″ ブラシ毛(毛状部材)
31 洗浄液(アルコール)
Claims (3)
- ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、
工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、
前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール外周にスパイラル状に配置されたことを特徴とする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。 - ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置であって、
工作物の切断加工時に、前記固定砥粒ワイヤ工具を走行させるワイヤ走行手段と、ワイヤ走行方向に対して長手方向が直交するように軸支されたロール状ブラシと、このロール状ブラシを移動して走行中のワイヤ表面に当接させるための移動手段と、前記ロール状ブラシを回転駆動するための駆動手段とを備え、
前記ロール状ブラシのブラシ毛部がロール中心軸に対して傾斜するよう、ロール外周に配置されたことを特徴とする固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。 - 前記走行中のワイヤ工具に対して洗浄液を供給する洗浄液供給手段を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の固定砥粒ワイヤ工具のクリーニング装置。
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