JP2007301688A

JP2007301688A - ワーク切断方法

Info

Publication number: JP2007301688A
Application number: JP2006133661A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Uchiyama; 義明内山; Norihide Kawakami; 憲秀川上
Original assignee: Naoetsu Electronics Co Ltd
Current assignee: Naoetsu Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】切断された加工物の厚さ寸法のバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出す。
【解決手段】被削材２の切始め端面２ａに所定厚さ寸法のガイド板３を仮固定し、このガイド板３に複数の研削工具１ａを圧接させて、該ガイド板３をその厚さ方向へ切断開始すると共に、これに連続して同方向へ被削材２を切断することにより、ガイド板３の切り始めは、研削工具１ａが滑って夫々のピッチが位置ズレするものの、ガイド板３を切り込んでいくうちに、研削工具１ａのピッチが本来の配置間隔へ徐々に戻って、被削材２の切始め端面２ａに至る頃には、研削工具１ａのピッチが本来の配置間隔のまま安定して切断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシリコンのインゴットなど、棒状の材料からなる被削材を研削切断機の研削工具で切断加工するためのワーク切断方法に関する。
詳しくは、研削切断機の適宜間隔毎に配置された複数の研削工具を被削材の表面に夫々圧接し、これら研削工具の同時移動により被削材に食い込ませて、一度に複数の加工物を夫々所定厚みに切り出すワーク切断方法に関する。

従来、この種のワーク切断方法として、複数のワイヤが一定間隔毎に配置されたワイヤソー（ワイヤソー装置）と、被削材（被加工物）とを圧接し、これらワイヤを駆動モータ（駆動部）の正逆回転で往復動させることにより、被削材を一度に切断して、複数の加工物を夫々同じ厚さ寸法に切出すものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭６１−２６５２５９号公報（第３頁、第１図）

しかし乍ら、このような従来のワーク切断方法では、被削材に複数の研削工具を押し付けて接触させても、各研削工具が移動し始めた頃は被削材の表面が平坦であるため、各研削工具の移動方向と直交する被削材の軸方向へ滑って横振れし易く、それにより研削工具のピッチが位置ズレして間隔が乱れ、その結果、切断された各加工物の切り始め端部に厚さ寸法のバラツキが生じて、加工物全体のフラットネスを悪化させるという問題があった。
特に、研削切断機がワイヤソーであり、その研削工具がワイヤになる場合には、切断開始時に生じる抵抗力でワイヤ自体が伸び易いため、被削材の平坦な表面に対する切り始め時の横振れも大きくなって、厚さ寸法のバラツキが顕著に現れるという問題があった。

本発明のうち請求項１、４記載の発明は、切断された加工物の厚さ寸法のバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出すことを目的としたものである。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明の目的に加えて、ワイヤの伸びによる加工物の厚さバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出すことを目的としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の目的に加えて、切断された加工物の厚さバラツキを更に高い精度で解消することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、被削材の切始め端面に所定厚さ寸法のガイド板を仮固定し、このガイド板に複数の研削工具を圧接させて、該ガイド板をその厚さ方向へ切断開始すると共に、これに連続して同方向へ被削材を切断したことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に、前記研削切断機がワイヤソーである構成を加えたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明の構成に、前記ガイド板を被削材と同材質にするか又は略同じ硬度の材質にした構成を加えたことを特徴とする。

本発明のうち請求項１記載の発明は、被削材の切始め端面に所定厚さ寸法のガイド板を仮固定し、このガイド板に複数の研削工具を圧接させて、該ガイド板をその厚さ方向へ切断開始すると共に、これに連続して同方向へ被削材を切断することにより、ガイド板の切り始めは、研削工具が滑って夫々のピッチが位置ズレするものの、ガイド板を切り込んでいくうちに、研削工具のピッチが本来の配置間隔へ徐々に戻って、被削材の切始め端面に至る頃には、研削工具のピッチが本来の配置間隔のまま安定して切断する。
従って、切断された加工物の厚さ寸法のバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出すことができる。
その結果、加工物の切り始め端部に厚さ寸法のバラツキが生じる従来のものに比べ、切断寸法精度を向上できて、切断面の品質向上が図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の効果に加えて、研削切断機をワイヤソーで構成することにより、ガイド板を切り込んでいくうちに、研削工具であるワイヤの張力でそのピッチが本来の間隔へ徐々に戻って、被削材の切始め端面に至る頃には、ワイヤが本来の間隔のまま安定して切断する。
従って、ワイヤの伸びによる加工物の厚さバラツキを解消して平坦度の高い加工物を切り出すことができる。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明の効果に加えて、ガイド板を被削材と同材質にするか又は略同じ硬度の材質にすることにより、研削工具がガイド板から被削材へ移る際に、両者の硬度差で切断間隔が位置ズレしない。
従って、切断された加工物の厚さバラツキを更に高い精度で解消することができる。

本発明のワーク切断方法の実施に直接使用するワーク切断装置Ａは、図１〜図４に示す如く、複数の研削工具１ａが適宜間隔毎に配置された研削切断機１と、被削材２の切始め端面２ａに仮固定された所定厚さ寸法のガイド板３とを備え、このガイド板３の表面３ａに対し、複数の研削工具１ａを夫々圧接しながら同時に移動させて、該ガイド板３をその厚さ方向へ切断開始すると共に、これに連続して同方向へ被削材２を切断することにより、各研削工具１ａをガイド板３及び被削材２に食い込ませて、一度に複数の加工物２０を夫々所定厚みに切り出すものである。

上記研削切断機１は、例えばマルチワイヤソーやマルチバンドソーやマルチブレードソーなど、その研削工具１ａであるワイヤやバンドやブレードが所定間隔の隙間を介して適宜間隔毎に配備されるスライシングマシンであり、これら研削工具１ａを後述する被削材Ｂに圧接しながら移動させることにより、各研削工具１ａの先端に固着された例えばダイヤモンドやカーボランダムやアルミナなどの硬質材料からなる固定砥粒か、又はこれら圧接部分に供給された遊離砥粒を含むスラリーで、薄板状の加工物２０に切断している。

この被削材２は、例えばシリコンインゴットやその他の棒状材料などからなり、その切始め端面２ａには、その径方向へ所定厚さ寸法のガイド板３を接着剤（図示せず）などで接着することにより、該切始め端面２ａの軸方向全長に亘ってガイド板３が仮固定され、切り終わり端面２ｂには、径方向へ所定厚さ寸法のワーク保持板４を接着剤（図示せず）などで接着することにより、該切り終わり端面２ｂの軸方向全長に亘ってワーク保持板４が仮固定される。

このガイド板３の厚さ寸法は、被削材２の軸方向へ位置ズレして切り始めた研削工具１ａが、該ガイド板３を厚さ方向へ切り込むことに伴って本来の配置位置に戻り得る長さ、実験によれば約１ｍｍ程度又はそれより若干長くする必要がある。

また、上記ワーク保持板４の厚さ寸法は、研削工具１ａが被削材２の切り終わり端面２ｂまで切断した後に、これに連続して該ワーク保持板４を厚さ方向へ切り込むことに伴って、被削材２が薄板状の加工物２０に完全に分離し得る長さが必要である。

更に、これらガイド板３及びワーク保持板４のうち少なくともガイド板３は、被削材２と同材質とするか、又は被削材２と略同じ硬度の材質で形成することが好ましい。

そして、上記研削切断機１の研削工具１ａで被削材２が複数の加工物２０に切断された後は、遊離剤を供給するか、或いは加熱又は冷却して接着剤の接着力を低下させるなどして、各加工物２０からガイド板３とワーク保持板４を取り外す。
以下、本発明の各実施例を図面に基づいて説明する。

この実施例１は、図１及び図２に示す如く、前記被削材２がシリコンインゴットなどの円柱体で、前記研削切断機１が、その研削工具１ａとして被削材２の軸方向へ等間隔毎に配置された複数のワイヤを、円柱状の被削材Ｂの表面に夫々圧接させ、これらワイヤ１ａの同時移動にて被削材２に食い込ませることにより、一度に複数の薄板状加工物２０（ウエハ）を切り出すマルチワイヤソーである場合を示すものである。
ものである。

このマルチワイヤソー１は、平行に配置された複数のローラ１ｂ，１ｃ，１ｄに亘ってワイヤ１ａを巻回し、これらローラ１ｂ，１ｃ，１ｄのうちどれか一つを駆動モータ（図示せず）にて正逆回転することにより、複数のワイヤ１ａを円柱状の被削材Ｂの径方向へ往復動させている。

そして、これらローラ１ｂ，１ｃ，１ｄに亘って横架された複数のワイヤ１ａと、円柱状の被削材Ｂとのどちらか一方又は両方を相対的に接近移動させることにより、被削材Ｂの切始め端面２ａに仮固定されたガイド板３の表面３ａに各ワイヤ１ａを夫々圧接させて、径方向へスライスし薄板状の加工物２０に切断分離している。

図示例の場合には、マルチワイヤソー１が、平行に配置された３本のローラ１ｂ，１ｃ，１ｄに亘ってワイヤ１ａを逆三角形状に巻回し、下方の駆動ローラ１ｂを正逆回転させると共に、上方の従動ローラ１ｃ，１ｄに亘って略水平に横架されたワイヤ１ａに対し、その上方から円柱状の被削材２を押し下げて夫々圧接させている。

また、その他の例として図示せぬが、平行に配置された３本のローラに亘ってワイヤを三角形状に巻回し、上方の駆動ローラを正逆回転させると共に、下方の２本の従動ローラに亘って略水平に横架された複数のワイヤに対し、その下方から円柱状の被削材を押し上げて夫々圧接させるようにすることも可能である。

更に、上記被削材２は、その一側面に切欠形成したオリエンテーションフラットを切り終わり端面２ｂとしてワーク保持板４が仮固定されると共に、この切り終わり端面２ｂと径方向の反対側に配置される断面円弧状の切始め端面２ａにガイド板３が仮固定されている。

次に、斯かるワーク切断方法及びその実施に直接使用するワーク切断装置Ａの作動と、その作用効果について説明する。
先ず、前記被削材２の切始め端面２ａに仮固定したガイド板３の表面３ａに対し、研削工具１ａのワイヤが夫々圧接している状態で、マルチワイヤソー１の駆動ローラ１ｂの回転によりワイヤ１ａを同時移動して切断を開始すると、各ワイヤ１ａが移動し始めた頃はガイド板３の表面３ａが平坦であるため、各ワイヤ１ａの移動方向と直交する被削材２及びガイド板３の軸方向へ滑って横振れし易く、それによりワイヤ１ａのピッチが位置ズレして間隔が乱れ易い。

このような理由で、図２の実線に示す如く、ガイド板３の表面３ａに対する各ワイヤ１ａの切り始め位置が、ガイド板３及び被削材２の軸方向へ位置ズレして、これらワイヤ１ａのピッチが本来の配置間隔より乱れたとしても、夫々のワイヤ１ａがガイド板３を切り込んでいくうちに、これらワイヤ１ａのピッチが本来の配置間隔へ徐々に戻って、被削材２の切始め端面２ａに至る頃には、ワイヤ１ａのピッチが本来の配置間隔のまま安定して切断する。

実験によれば、被削材２がシリコンのインゴットで、ガイド板３が同材質のシリコンである場合には、ガイド板３の表面から各ワイヤ１ａを約１ｍｍほど切り込めば、これらワイヤ１ａのピッチが本来の配置間隔へ徐々に戻ることが確認された。

そして、これらワイヤ１ａが被削材２の切始め端面２ａに切り込まれた後は、従来のワーク切断方法と同様に、切り終わり端面２ｂまで切断し、これに連続してワーク保持板４へ所定寸法だけ切り込むことにより、図２の二点鎖線に示す如く、薄板状の加工物２０を完全に切断分離させると共に、これら加工物２０が切断分離されたままワーク保持板４で連結保持される。
それ以降は、必要に応じて、これら加工物２０の間に残留した切り屑や流離砥粒を含むスラリー又は脱落した固定砥粒などの汚れを洗浄し、ガイド板３とワーク保持板４を取り外せば、切断工程が完了する。

それにより、このような切断加工が完了した各加工物２０は、その切り始め端部に厚さ寸法のバラツキが生じることがなく、これら加工物２０全体のフラットネスを向上させて、平坦度の高い加工物２０を切り出せる。

特に本実施例では、研削切断機１がワイヤソーであり、その研削工具１ａであるワイヤは、切断開始時に生じる抵抗力でワイヤ１ａ自体が伸び易いため、ガイド板３の平坦な表面３ａに対する切り始め時の横振れが大きくなり易い。

しかし、本発明のワーク切断方法を用いれば、ガイド板３を切り込んでいくうちに、各ワイヤ１ａの張力でそのピッチが本来の間隔へ徐々に戻って、被削材２の切始め端面２ａに至る頃には、ワイヤ１ａが本来の間隔のまま安定して切断するため、ワイヤ１ａの伸びによる加工物２０の厚さのバラツキを解消して平坦度の高い加工物２０を切り出せるという利点がある。

更に、ガイド板３を被削材２と同材質にするか又は略同じ硬度の材質にすれば、ワイヤ１ａがガイド板３から被削材２へ移る際に両者の硬度差によって切断間隔が位置ズレすることがなく、それにより、加工物２０の厚さのバラツキを更に高い精度で解消できる。

この実施例２は、図３に示す如く、前記被削材２としてオリエンテーションフラットが無い完全な円柱状のものを使用し、その断面円弧状の切始め端面２ａに所定厚さ寸法のガイド板３を仮固定し、それと径方向の反対側に配置される円弧状の切り終わり端面２ｂに所定厚さ寸法のワーク保持板４を仮固定した構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

従って、図３に示す実施例２も、上述した実施例１と同様な作用効果が得られる。

この実施例３は、図４に示す如く、前記被削材２の一側面に切欠形成したオリエンテーションフラットを切始め端面２ａとして所定厚さ寸法のガイド板３を仮固定し、それと径方向の反対側に配置される円弧状の切り終わり端面２ｂに所定厚さ寸法のワーク保持板４を仮固定した構成が、前記図１及び図２に示した実施例１とは異なり、それ以外の構成は図１及び図２に示した実施例１と同じものである。

従って、図４に示す実施例３も、上述した実施例１と同様な作用効果が得られる。

尚、前示実施例では、研削切断機１が、研削工具１ａとして複数のワイヤを移動させるマルチワイヤソーである場合を示したが、これに限定されず、このマルチワイヤソーを図示例以外の構造にしたり、これらマルチワイヤソーに代えてマルチバンドソーやマルチブレードソーなどの他の構造のスライシングマシンを使っても良い。
これらの場合も上述した結果と同様な作用効果が得られる。

本発明の実施例１を示すワーク切断方法の斜視図である。切断開始部分を拡大して示す縦断側面図である。本発明の実施例２を示すワーク切断方法の斜視図である。本発明の実施例３を示すワーク切断方法の斜視図である

符号の説明

Ａワーク切断装置１研削切断機
１ａ研削工具（ワイヤ）２被削材
２ａ切始め端面２ｂ切り終わり端面
３ガイド板３ａ表面
４ワーク保持板２０加工物

Claims

研削切断機（１）の適宜間隔毎に配置された複数の研削工具（１ａ）を被削材（２）の表面に夫々圧接し、これら研削工具（１ａ）の同時移動により被削材（２）に食い込ませて、一度に複数の加工物（２０）を夫々所定厚みに切り出すワーク切断方法において、
前記被削材（２）の切始め端面（２ａ）に所定厚さ寸法のガイド板（３）を仮固定し、このガイド板（３）に複数の研削工具（１ａ）を圧接させて、該ガイド板（３）をその厚さ方向へ切断開始すると共に、これに連続して同方向へ被削材（２）を切断したことを特徴とするワーク切断方法。
前記研削切断機（１）がワイヤソーである請求項１記載のワーク切断方法。
前記ガイド板（３）を被削材（２）と同材質にするか又は略同じ硬度の材質にした請求項１または２記載のワーク切断方法。