JP5504471B2

JP5504471B2 - ワイヤソーの異物除去装置

Info

Publication number: JP5504471B2
Application number: JP2009248459A
Authority: JP
Inventors: 勝利松尾; 典雅赤▲松▼
Original assignee: Takatori Corp
Current assignee: Takatori Corp
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: JP2011093034A

Description

本発明は、加工物をウエハ状に切断するワイヤソーにおいて、加工中に発生する異物を除去するワイヤソーの異物除去装置に関する。更に詳しくは、ワイヤソーにおいて加工中に溝ローラーやワイヤ列のワイヤに加工物の破片等の異物を巻き込まないようにするワイヤソーの異物除去装置に関する。

従来より、電着等によりダイヤモンド等が固定された固定砥粒ワイヤを複数の溝ローラーに巻き回し、そのワイヤを一方向または往復走行させ前記溝ローラー間のワイヤ列に太陽電池用シリコン等の高脆性材料からなる加工物を押し当ててウエハ状に切断する固定砥粒方式のワイヤソーが知られている。

また、ワイヤに遊離砥粒をかけながら、上記と同様にワイヤを走行させて加工物をウエハ状に切断するワイヤソーも知られている。

図７は、従来のワイヤソーの一例を示す正面図であり、互いに回転軸が平行となるように左右に配置され表面に複数の溝（図示しない）が回転方向に沿って設けられた１対の溝ローラー３１に、１本のワイヤ３２を溝ローラー３１の溝に嵌め込んで両溝ローラ３１，３１に順次巻き回していくことで、２つの溝ローラー３１，３１間でワイヤ３２の複数列が上下で張設され、溝ローラー３１の回動運動に応じて両溝ローラー３１，３１間でワイヤ３２が進退動するようになっている。

この上下に張設されたワイヤ３２間には、上面部が開放した受け部材３３が配置され、受け部材３３の左右側及び中央上部には、ワイヤ３２に、遊離砥粒を含む液や冷却液等の加工液を吹き付ける加工液ノズル３７が配置され、また、上側のワイヤ３２の上方から受け部材３３に向かって昇降動自在となった加工台３４が２つ設けられている。

２つの加工台３４の下面にはそれぞれダミー部材３５を介して加工物３６が接合されており、加工台３４の下降により加工物３６が上側のワイヤ３２に当接し、ワイヤ３２の走行運動により下方から順次切断され、加工台３４が引き続き下降することで加工物がワイヤ３２により切断されてゆき、加工物３６の切断が完了すると、加工物３６は図７の状態のように受け部材３３内に収納されることになる。

これらのワイヤソーは、加工物３６をワイヤ列のワイヤ３２に押し当てながら切断することになるが、切断中の加工物３６は高脆性なため、わずかな衝撃等で割れや欠けが発生し、また加工物３６が矩形状の場合は角部で割れや欠けが生じやすく、これらの割れや欠けからなる異物３８がワイヤ列のワイヤ３２に乗って溝ローラー３１に運ばれたり、あるいは直接異物３８が溝ローラー３１に乗る場合がある。

このように溝ローラー３１に乗った異物３８は、溝ローラー３１の溝を目詰まりさせ、その結果、ワイヤ列のワイヤ３２が脱線して隣接したワイヤ３２と重なり、ワイヤ３２が断線する問題があった。そのようにワイヤ列の内部でワイヤ３２が断線した場合、加工物３６は完全に破壊され、加工物全体が使用できない状態になる問題がある。

そこで、このワイヤ列のワイヤ３２の異物３８を取り除くために、溝ローラー３１と加工物３６との間に位置するワイヤ列に端縁が摺接する仕切板３９を配設し、その仕切板３９とともに加工物３６を切断することで、ワイヤ列に乗った異物３８を仕切板３９でしごき取るワイヤソーにおける溝ローラーへの異物巻込防止装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開平０７−１３６９２２号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、前記特許文献１の装置は、ワイヤ列に乗った異物を仕切板でしごき取るとしても、加工物とともに仕切板も切断されるために仕切板から新たに破片が発生し、この破片が溝ローラーに巻き込む問題や、仕切板の切断によって発生する切屑がワイヤを目詰まりさせて加工能力が低下する問題があった。

特に、最近の基板の薄型化の要請により加工物も薄く切断する必要があり、ワイヤにより切断される仕切板のピッチも小さくなるため、仕切板が破損して破片が発生し易いという問題があった。

また、切断された仕切板は、別の加工物を切断する際に、ワイヤ列と切断された溝が一致しなければならないが、実際に一度切断されている仕切板の切断部とワイヤを一致させるのは困難であり、新たなワイヤ列に摺接するように毎回調整しながら設置しなければならず（調整が不十分な場合、ワイヤの断線に繋がる）、調整に時間を要する問題や、毎回新しい仕切板を準備する必要がありコストが高くつく問題があった。

また、特許文献１の装置は、仕切板がワイヤと摺接するため、遊離砥粒方式のワイヤソーでは砥粒がワイヤから掻き取られ、加工物の加工能力が低下したり、ワイヤへの負荷が高まりワイヤが断線する問題があった。また、固定砥粒方式のワイヤソーでも、加工液が仕切板によって掻き取られ切断部への供給が不十分となってワイヤが断線したりする問題もあった。

更に、最近の太陽電池の需要増大による効率化のために、複数の加工物を一度に切断する場合があり、加工物間の隙間で発生した破片がワイヤとともに横移動し、隣の加工物にその破片が当たって複数の加工物が損傷を受ける場合があった。しかし、上記特許文献１の装置は加工物を１列のみ切断することが前提になっており、複数の加工物を一度に切断する場合、このような加工物間に発生した異物の横移動を防止できない問題があった。

特に、ワイヤ列内に完全に加工物が納まるように設置した場合、加工物の前後方向の両側端面は、ワイヤによる切断面と端面が一致しているとは限らないので、切断途中に端面と平行に切断されなかった端材が外れ、そのままワイヤの移動とともに横方向に移動し、複数列の加工物を切断する場合の他の列の加工物にぶつかって破損を起こしたり、溝ローラーに巻き込む場合があった。

そこで、本発明は、上記のように毎回調整や交換を必要とせず、ワイヤや溝ローラーに異物を巻き込まないようにする異物除去装置を提供することを目的とする。また、複数の加工物間の異物が隣の加工物に損傷を与えないようにするとともにワイヤソーの加工能力を低下させないようなワイヤソーの異物除去装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための請求項１の発明は、複数の溝ローラー間にて張設されたワイヤ列に対して上方から加工物を下降させながらワイヤ列の切断部に押し付けて切断するワイヤソーの異物除去装置であって、前記ワイヤ列の下方に切断後の加工物が収納される受け部材を設け、前記溝ローラーと受け部材の側板との間に溝ローラーから受け部材に向けて下向き傾斜した異物受け板を設け、前記異物受け板の表面に突出するとともに千鳥状に配置された小障壁を、異物受け板の傾斜面全体に亘って複数設け、ワイヤに対して上方から異物受け板及び／又は受け部材に向かって加工液を吹き付けるようにした構成を採用したワイヤソーの異物除去装置である。

請求項２の発明は、上記請求項１のワイヤソーの異物除去装置において、加工液ノズルを前記ワイヤ列を介して異物受け板と対向する上部位置に設けるとともに、前記加工液ノズルの下方に加工液を前記受け部材側に向けて流出するようにした傾斜板をワイヤ列と接触しない程度に近接した位置に設けた構成を採用したものである。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２のワイヤソーの異物除去装置において、複数列の加工物を切断する際に、前記受け部材の加工物間に位置する仕切板を設けた構成を採用したものである。

以上のように、この発明のワイヤソーの異物除去装置によれば、上記のような異物受け板を設けたので、下向きに傾斜した異物受け板に沿って加工液ノズルから噴出された加工液が流れ、異物が受け部材の内部に排出されるので、切断に伴ってワイヤに付着している異物が落下して、下側のワイヤ列に乗ったり、横方向に移動して溝ローラーに巻き込んだりすることがない。

また、この異物受け板は切断作業時のワイヤにより切断されることがないので、切断作業毎に取り替える手間やコストがかからないという利点がある。

また、異物受け板に上記のような小障壁が設けられているので、ワイヤが隣接した溝ローラー方向に走行するとき、異物が異物受け板上を駆け上がろうとしても小障壁が抵抗となって異物が溝ローラーの方向に行くことがない。

また、加工液ノズルに設けた傾斜板によって噴射液がワイヤに対して受け部材側に向かって吹き付けられるので、溝ローラーに向けて走行するワイヤに付着した切り屑（異物）が受け部材側に落とされ、溝ローラーに異物が行くことがない。

更に、前記受け部材には、複数列の加工物を切断する際の加工物間に位置する仕切板を設けたので、加工物間の隙間で発生した破片や、特に加工物の長さ方向端部の端部で切断途中に外れやすい端材がワイヤとともに横移動することが仕切板により阻まれ、隣の加工物にその破片が当たって複数の加工物が損傷を受けることがない。

本発明の異物除去装置を適用したワイヤソーの正面図である。本発明の異物除去装置を適用したワイヤソーの側面図である。本発明の異物除去装置を適用したワイヤソーの斜視図である。本発明の異物除去装置の拡大正面図である。異物受け板の一部拡大平面図である。（ａ）〜（ｊ）は本発明の異物除去装置を適用したワイヤソーの各例を示す正面図である。従来のワイヤソーの正面図である。

以下、この発明の実施形態を、添付図面の図１乃至図６に基づいて説明する。

図１乃至図３は、この発明の異物除去装置を用いたワイヤソーの一例を示すものであり、主要部分は図７で示した従来のワイヤソーと同様、互いに回転軸が平行となるように左右に配置され表面に複数の溝（図示しない）が回転方向に沿って設けられた１対の溝ローラー１，１に、１本のワイヤ２を溝ローラー１の溝に嵌め込んで両溝ローラー１，１に順次巻き回していくことで、２つの溝ローラー１，１間でワイヤ２の複数列が上下で張設され、溝ローラー１の回動運動に応じて両溝ローラー１，１間でワイヤ２が進退動するようになっている。

上下に張設されたワイヤ２間に、上面部が開放した受け部材３が配置され、上側のワイヤ２の上方から受け部材３に向かって昇降動自在となった加工台４が２つ並んで設けられ、これら２つの加工台４の下面にはそれぞれダミー部材５を介して加工物６が接合されており、加工台４の下降により加工物６がワイヤにより切断されてゆき、切断終了後に受け部材３内に収納されることになる点も従来例と同様である。

図２の側面図で示すように、前壁８及び後壁９が下面で繋がって一体となったワイヤソー支持プレート７の前壁８と後壁９に溝ローラー１の回動軸の両端（図示しない）を適宜手段にて回動および制御自在に取り付けることで両溝ローラー１が固定され、また、受け部材３も、前壁８と後壁９の間にて固定されるようになっている。

受け部材３の位置決め固定方法は、図３で示す受け部材３の後方に突出して設けられた取付片１０に後端から前後方向へ長孔状に切り欠いた切欠溝１１を２カ所入れておき、この取付片１０をワイヤソー支持プレート７の後壁９に設けられピン１３を上面に有する固定片１２の上に載置し、ピン１３を取付片１０の切欠溝１１を通じて固定片１２上に押しつけすることで受け部材３を若干の前後動を自由にして受けておき、受け部材３の前方に突出して設けられた２つの取付片１４に貫通孔１５を設けておき、この取付片１４をワイヤソー支持プレート７の前壁８に設けられネジ穴（図示しない）を上面に有する固定片１６の上に載置し、ネジ１７を貫通孔１５を通じて固定片１６上のネジ穴に固定することで正確な位置決め固定を行う。

また、ワイヤソー支持プレート７の後壁９の上端部から前方に向けて一体に設けられた上壁１８の下面側には、加工台テーブル１９が固定され、この加工台テーブル１９は２つの加工台４，４を適宜手段にて昇降動自在に保持するようになっている。

各加工台４の下面にダミー部材５を介して接合された加工物６は、加工台テーブル１９の作用により加工台４が下降することで、加工物６が上側のワイヤ２に当接し、ワイヤ２の走行運動により下方から順次切断され、加工台４が引き続き下降することで加工物６がワイヤ２により切断されてゆき、切断部がダミー部材５にまで達すると加工物６の切断が完了し、切断後の加工物６は図１の状態のように受け部材３内に収納されることになる。

受け部材３は、図３で示すように、上面が開放した矩形状で、前方には加工液２８を流し落とすため金網２０が設けられており、左右側面部上部は全幅に亘って一定幅で切り取った切欠部２１となっており、この両切欠部２１を塞ぐように異物受け板２２が設けられ、この異物受け板２２は、受け部材３の側面の切欠部２１上端に取り付けるための垂直部分と、垂直部分に曲面で連なって受け部材３の外側に突出するように外側が上向きの傾斜状となった部分とからなる。

異物受け板２２は上記のように受け部材３に取り付けられることにより溝ローラー１側から受け部材３側に向けて約５°で下向き傾斜した状態となり、その表面には、約１．５ｍｍ程度凸状に突出する複数の小障壁２３が全面にわたって設けられており、図示の例では各小障壁２３は長さ方向がワイヤ２の進行方法に直行する方向に沿って直線状に連なった列が３列配置され、各列では長さ方向での隣と若干の隙間を空けて配置されており、隣合う列同士ではこの隙間部分が一致しないように千鳥配置となっている。

また、受け部材３の内部中央には、下端からほぼ上面部にまで達する仕切板２４が設けられ、図１で示す切断後の各加工物６は受け部材３の中で仕切板２４により隔離された状態で収納されるようになっている。

受け部材３の左右の異物受け板２２、及び仕切板２４の上側には、ワイヤ列全幅に亘って、遊離砥粒を含む液や固定砥粒方式の場合は冷却液等からなる加工液を吹き付けるための加工液ノズル２５，２６が設けられており、加工物６を切断中のワイヤ２に加工液を吹き付け供給している。

左右の異物受け板２２の上面の加工液ノズル２５は、図４の拡大正面図で示すように、異物受け板２２の上面付近に設けられ、加工液ノズル２５下面に異物受け板２２と略平行となるような傾斜板２７を有しており、この傾斜板２７の傾斜下端は、異物受け板２２の中央付近上に位置し、異物受け板２２上に乗った異物２９を受け部材３内に流すようになっている。

また、この傾斜板２７は加工を行わない状態でのワイヤの張設された二点鎖線で示すワイヤ２´の走行路の位置に干渉しないように約２ｍｍ程度の隙間を空けて設けられており、加工液ノズル２５から出た加工液２８が、この傾斜板２７から下方の異物受け板２２上に、傾斜に沿って受け部材３の内側に向かって吹き付けられるようになっている。

なお、加工液ノズル２５を設ける位置は本実施形態に限定されず、受け部材３方向に加工液２８を噴出できるような位置に設けることができ、傾斜板２７の傾斜下端位置も異物受け板２２の傾斜上端位置から受け部材３上に至る範囲の位置に好ましく設けることができる。すなわち、加工液２８は、受け部材３に向けて異物２９を流し込む方向に供給すれば良く、必ずしも異物受け板２２上に供給する必要はない（異物受け板２２は受け部材３側に下向き傾斜しており、異物受け板２２上に垂れた加工液２８は自然に受け部材３側に流れるからである）。

ワイヤ２を進退あるいは一方に走行させながら加工台４の下降による加工（切断）の際は、加工物６の降下する圧力がワイヤ２にかかり、ワイヤ２の走行路は加工物の下側に下降するが、そのワイヤ２の下降量は適宜なセンサーにより監視され、それに応じて加工台４の下降速度や圧力を調整することで、ワイヤ２は図４の下側の実線の位置まで下降した状態で加工が行われることとなり、このワイヤ２の走行路と溝ローラー１の部分との高さの違いが生じ、溝ローラー１と加工物６の間ではワイヤ２の走行路は溝ローラー１側を上にして傾斜している。

この際、ワイヤ２の走行路の傾斜部分の傾斜角度と位置に合わせて異物受け板２２を設けておけば、切断加工時のワイヤ２の走行路が異物受け板２２の上面に平行に近接するようになる。

この状態で加工物６の切断の際、まず、ワイヤ２が図４で溝ローラー１側から加工物側（受け部材３側）へと供給されて右向きに走行している場合、加工液ノズル２５から各ワイヤ２に対し受け部材３の内側に向けて加工液２８が供給されており、加工液２８はワイヤ２に付着すると共に、異物受け板２２の上面に沿って傾斜下方の受け部材３側に流れてゆき、更に加工液２８は傾斜面２７によりワイヤ２の走行方向と同じく受け部材３側に向かって吹き付けられているために、異物受け板２２の上面に近接しているワイヤ２に十分な加工液２８を供給することになる。

なお、更に右側にある加工物６に対しては、図１で示す中央の加工液ノズル２６が加工液２８を補充供給する。

次に、ワイヤ２が図４で加工物側（受け部材３側）から溝ローラー１側へと左向きに走行している場合、溝ローラー１に向かって走行するワイヤ２には切断時に付着した加工物６の切り屑である異物２９が付着しているが、加工液ノズル２５からの加工液２８の噴射により異物２９は異物受け板２２の上面に落とされる。

また、落とされた異物２９は、異物受け板２２の傾斜に沿う重力の作用により傾斜面下方となる受け部材３側に落ちると共に、小障壁２３の存在により異物２９の傾斜面での駆け上がりが阻止される。

この際、各小障壁２３は、複数列設けられ（図示は３列）各列の小障壁２３の隙間がワイヤの走行方向に沿って一致しないよう千鳥状に配置されているため、異物受け板２２上に落ちた異物２９が、ワイヤ２の走行に溝ローラー１側へ向かった走行に伴う勢いによって、小障壁２３の隙間を通って異物受け板２２の傾斜面を一気に駆け上がるようなことが阻止される。

更に、加工液２８は傾斜面２７により受け部材３側に向かって吹き付けられているために、異物受け板２２の上面を図５の矢印で示すように、小障壁２３の隙間を縫って異物受け板２２の傾斜面の下側に異物２９を取り込んで共に流れ落ち、異物受け板２２の垂直面を通じて受け部材３の内側に落ちるので、異物２９は溝ローラー１には達せず、異物２９が溝ローラー１の溝に嵌り込んで不具合を生じることが無くなる。

また、図１で示すように、加工物６を複数列同時に切断する場合であっても、受け部材３には加工物６を列ごとに区切る仕切板２４が設けてあるので、切断された加工物６の破片がワイヤ２の動きに沿って横移動してしまい、隣の列の加工物６とぶつかってしまう事故を防ぐことができる。

特に受け部材３を用いて切断する場合、加工物６の前後方向の両側端面は、ワイヤ２による切断面と端面が一致しているとは限らないので、切断途中に端部の端材が外れてしまい、そのままワイヤ２の移動とともに横方向に移動し、受け部材３内で横の加工物６にぶつかったりすることがあるが、仕切板２４の存在により、そのような事故を防ぐことができるようになる。

図６は、この発明の異物除去装置を適用したワイヤソーの各例を示すものであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）は、２軸の溝ローラー１に巻き回したワイヤ２の上側のワイヤ列を用いて加工物６を切断するもので、（ａ）は１列、（ｂ）は２列、（ｃ）は３列の加工物６を同時に切断加工し、（ｂ）は図１乃至図３で示した実施形態と同様のものである。

図６（ｄ）（ｅ）（ｆ）は３軸の溝ローラー１に巻き回したワイヤ２の上の２つの溝ローラー１間で加工物を切断するもので、（ｄ）は１列、（ｅ）は２列、（ｆ）は３列の加工物６を同時に切断加工することができる。

図６（ｇ）は４軸の溝ローラー１にワイヤ２を巻き回した特殊例を示すものであるが、上の組の溝ローラー１に巻き回したワイヤ２と下の組の溝ローラー１に巻き回したワイヤ２の配置と加工方法は図６（ａ）と同じものである。

図６（ｈ）（ｉ）（ｊ）は４軸の溝ローラー１にワイヤ２を巻き回し、上組の溝ローラー１と下組の溝ローラー１間で同時に加工物を切断するもので、（ｈ）は１列２組、（ｉ）は２列２組、（ｊ）は３列２組の加工物６を同時に切断加工することができる。

以上（ａ）乃至（ｊ）のワイヤソーでは、加工物６の切断用ワイヤ２のワイヤ列を溝ローラー１の軸に直行するように張設して配置し、他のワイヤ列、例えば（ａ）乃至（ｇ）では溝ローラー１の下側のワイヤ列、（ｈ）（ｉ）（ｊ）では縦方向に走行するワイヤ列を斜めに張設することで、１本のワイヤ２を順次複数の溝ローラー１に巻き付けて加工部分で溝ローラー１の軸と直行する複数のワイヤ列を形成することができる。

また、図６（ｂ）（ｃ）（ｅ）（ｆ）（ｉ）（ｊ）のように加工物６が横方向に複数列設けられる場合は、夫々の加工物６の間に仕切板２４を設けることができる。

この発明のワイヤソーの異物除去装置は、上記実施形態の通りであるが、この発明は実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の構成のワイヤソーの適用することができ、要するに、ワイヤに対して上方から加工物を押し当てて切断する方式のワイヤソーであれば適用することができる。

また、異物除去装置の構成も上記実施例に限定されるものではなく、この発明の目的の範囲内で適宜変更して実施できるものであり、異物受け板の大きさや傾斜面の角度、又は小障壁の形状や配置等は適宜変更して実施することができる。

１溝ローラー
２ワイヤ
３受け部材
４加工台
５ダミー部材
６加工物
７ワイヤソー支持プレート
８前壁
９後壁
１０取付片
１１切欠溝
１２固定片
１３ピン
１４取付片
１５貫通孔
１６固定片
１７ネジ
１８上壁
１９加工台テーブル
２０金網
２１切欠部
２２異物受け板
２３小障壁
２４仕切板
２５加工液ノズル
２６加工液ノズル
２７傾斜板
２８加工液
２９異物

Claims

複数の溝ローラー間にて張設されたワイヤ列に対して上方から加工物を下降させながらワイヤ列の切断部に押し付けて切断するワイヤソーの異物除去装置であって、前記ワイヤ列の下方に切断後の加工物が収納される受け部材を設け、前記溝ローラーと受け部材の側板との間に溝ローラーから受け部材に向けて下向き傾斜した異物受け板を設け、前記異物受け板の表面に突出するとともに千鳥状に配置された小障壁を、異物受け板の傾斜面全体に亘って複数設け、ワイヤに対して上方から異物受け板及び／又は受け部材に向かって加工液を吹き付けるようにしたことを特徴とするワイヤソーの異物除去装置。
加工液ノズルを前記ワイヤ列を介して異物受け板と対向する上部位置に設けるとともに、前記加工液ノズルの下方に加工液を前記受け部材側に向けて流出するようにした傾斜板をワイヤ列と接触しない程度に近接した位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載のワイヤソーの異物除去装置。
複数列の加工物を切断する際に、前記受け部材の加工物間に位置する仕切板を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤソーの異物除去装置。