JP2000296455A - 固定砥粒マルチワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】固定砥粒マルチワイヤソーによる切断加工にお
いて、良好なウェーハ切断面を得るとともに、能率良く
低コストで加工する。 【構成】固定砥粒マルチワイヤソー１０においてインゴ
ット３８の切断部分とその近傍に水または水溶性の加工
液５０を噴射しながら切断加工を行うようにしたので、
加工液５０の一括管理が容易に可能となり、固定砥粒マ
ルチワイヤソー１０の部品構成が簡潔となった。更に冷
却効果の向上により切断面精度を良好な状態に維持で
き、作業環境を良好な状態に維持できるとともに、加工
液の処理を容易に行える。従って低コストで生産性の高
いワイヤソーを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固定砥粒マルチワイ
ヤソーに係り、特にシリコン、ガラス、セラミックス等
の脆性材料を切断する固定砥粒マルチワイヤソーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】棒状の材料（インゴット）を切断して薄
板（ウェーハ）を製造する装置の一つにワイヤソーがあ
る。ワイヤソーは所定のピッチで張架されたワイヤ列を
高速走行させ、そのワイヤ列に被加工物を押し当てるこ
とにより多数枚のウェーハに同時に切断する装置であ
る。

【０００３】このワイヤソーには従来から主に使用され
ている遊離砥粒方式による遊離砥粒ワイヤソーと、切断
加工面の精度を向上させるとともに切断加工コスト低減
の要求により近年開発されている固定砥粒方式による固
定砥粒マルチワイヤソーがある。遊離砥粒ワイヤソー
は、所定ピッチで張架されたワイヤ列を高速走行させ、
ワイヤ列とインゴットとの接触部に遊離砥粒を油性の研
削液に分散させた加工液（スラリとも呼ばれる）を供給
することにより、一種のラッピング作用によってインゴ
ットを多数枚のウェーハに切断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の遊離砥粒ワイヤ
ソーに於いては、遊離砥粒を含んだスラリの粘性や切断
加工時の加工熱の吸収等の理由によりスラリの温度管理
をワイヤソー内部で行う必要があった。そのため、該ワ
イヤソー内部にスラリの温度や流量の制御ユニットを内
蔵していることと、遊離砥粒ワイヤソーの加工室内から
架線室にワイヤが走行する際に、架線室内のガイドロー
ラの摩耗を抑制するために加工室内で該ワイヤを洗浄す
る必要があり、これらの部品構成が複雑でワイヤソーが
高価になってしまっていた。

【０００５】油性のスラリはスラリ自体の粘性が高い理
由から約２６°Ｃ程度に温度調節しているので、切断加
部の冷却性が不十分で切断加工部が高温になり切断精度
が悪化する原因となっていた。また、遊離砥粒を含むス
ラリを切断に用いると飛散したスラリによって加工機内
部及び周辺に於いて作業者に対する作業環境が劣悪とな
るうえにメンテナンスや清掃に多大な作業時間を要する
とともに、切断したウェーハの後工程に於いて該ウェー
ハの洗浄が困難であった。また、使用済みスラリや洗浄
によって洗い流されたスラリの産業廃棄物としての処理
に多大な費用を要するという不具合があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ワイヤソーの部品構成が簡潔で、切断面精度を
良好な状態に維持でき、作業環境を良好な状態に維持で
き、加工液の処理が容易となるワイヤソーを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒付
ワイヤを走行させながら被加工物を押し当てることによ
り該被加工物を切断する固定砥粒マルチワイヤソーにお
いて、前記被加工物の切断部分とその近傍に水または水
溶性の加工液を噴射しながら切断加工を行うことを特徴
としている。

【０００８】本発明によれば、固定砥粒マルチワイヤソ
ーにおいて被加工物の切断部分とその近傍に水または水
溶性の加工液を噴射しながら切断加工を行うようにした
ので加工液の一括管理（固定砥粒マルチワイヤソーの外
部又は工場設備に於ける一括管理）が可能となったた
め、固定砥粒マルチワイヤソーの部品構成が簡潔になっ
た。更に、被加工物の切断面精度を良好な状態に維持で
き、作業環境を良好な状態に維持でき、加工液の処理が
容易となる低コストで生産性の高い固定砥粒マルチワイ
ヤソーを提供することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る固定砥粒マルチワイヤソーの実施の形態について詳
説する。図１は、本発明に係る固定砥粒マルチワイヤソ
ー１０の実施の形態を示す斜視図である。

【００１０】同図に示すように、防振台１２Ａ、１２
Ａ、…を介して設置された架台１２にはコラム１４が垂
直に立設されている。このコラム１４には一対のスピン
ドルユニット１６、１６が所定の間隔をもって水平に配
設されており、該スピンドルユニット１６、１６にグル
ーブローラ１８、１８が回動自在に支持されている。グ
ルーブローラ１８、１８の外周には、それぞれ一定ピッ
チで多数の溝１８ａ…１８ｚが形成されており、この溝
に固定砥粒付ワイヤ２０を巻き掛けることによりワイヤ
列２２が形成される。

【００１１】前記グルーブローラ１８、１８に巻き掛け
られる固定砥粒付ワイヤ２０は、繰出側のワイヤリール
２４Ａから供給され、巻取側のワイヤリール２４Ｂに巻
き取られる。そして、前記繰出側のワイヤリール２４Ａ
は、グルーブローラ１８、１８の先端部側の溝１８ａの
延長線上に設置されており、前記巻取側のワイヤリール
２４Ｂは、グルーブローラ１８、１８の反対側の基端部
側の溝１８ｚの延長線上に設置されている。

【００１２】前記繰出側のワイヤリール２４Ａと巻取側
のワイヤリール２４Ａは、共にターンテーブル２６Ａ、
２６Ｂ上に固定されている。ターンテーブル２６Ａ、２
６Ｂは、前記架台１２上に設置されたリール駆動モータ
２８Ａ、２８Ｂに連結されており、このリール駆動モー
タ２８Ａ、２８Ｂを駆動することにより回転する。そし
て、このターンテーブル２６Ａ、２６Ｂが同期して回転
することにより、前記繰出側のワイヤリール２４Ａと巻
取側のワイヤリール２４Ｂが同期して回転し、この結
果、繰出側のワイヤリール２４Ａから巻取側のワイヤリ
ール２４Ｂに向かって固定砥粒付ワイヤ２０が走行す
る。

【００１３】前記繰出側のワイヤリール２４Ａと巻取側
のワイヤリール２４Ｂの近傍には、それぞれトラバース
装置３０Ａ、３０Ｂが設置されている。トラバース装置
３０Ａ、３０Ｂは、ワイヤリール２４Ａ、２４Ｂの軸線
に沿って配設されたガイドレール３２Ａ、３２Ｂと、そ
のガイドレール３２Ａ、３２Ｂ上を図示しない駆動手段
に駆動されて上下動するローラユニット３４Ａ、３４Ｂ
とから構成されている。ローラユニット３４Ａ、３４Ｂ
は、ワイヤリール２４Ａ、２４Ｂに対する固定砥粒付ワ
イヤ２０の繰出位置又は巻取位置に応じて上下動し、固
定砥粒付ワイヤ２０が繰出側のワイヤリール２４Ａから
一定のピッチで繰り出されるように案内するとともに、
巻取側のワイヤリール２４Ｂに一定のピッチで巻き取ら
れるように案内する。また、ワイヤ素線から固定砥粒の
脱落を防止する目的で固定砥粒付ワイヤ２０をワイヤリ
ール２４Ｂに対して（又は２４Ａに対して）、七子目に
巻き掛けてもよい。

【００１４】固定砥粒付ワイヤ２０に張力を印加するた
めのダンサローラ４２Ａ、４２Ｂが、ガイドローラ３６
Ａ、３６Ａ間及びガイドローラ３６Ｂ、３６Ｂ間に設け
られている。前記グルーブローラ１８、１８に形成され
た両端の溝１８ａ、１８ｚの延長線上には、それぞれ繰
出側のガイドローラ３６Ａ、３６Ａ…と巻取側のガイド
ローラ３６Ｂ、３６Ｂ…が設置されている。前記繰出側
のワイヤリール２４Ａから繰り出された固定砥粒付ワイ
ヤ２０は、この繰出側のガイドローラ３６Ａ、３６Ａ…
に巻き掛けられることによりグルーブローラ１８、１８
に導かれる。また、グルーブローラ１８、１８から繰り
出された固定砥粒付ワイヤ２０は、この巻取側のガイド
ローラ３６Ｂ、３６Ｂ…に巻き掛けられることにより巻
取側のワイヤリール２４Ｂに導かれる。

【００１５】前記ワイヤ列２２の上方には、被加工物で
あるインゴット３８を装着するためのワークフィードテ
ーブル４０が設置されている。ワークフィードテーブル
は図示しない案内装置によってワイヤ列２２に対して垂
直にスライド自在に支持されている。ボールネジ４８は
前記ワークフィードテーブル４０に形成された図示しな
いナット部が螺合されており、このボールネジ４８をコ
ラム１４に設置されたワーク送りモータ４６で回転させ
ることにより、ワークフィードテーブル４０が案内装置
に沿って上下動する。インゴット３８は、このワークフ
ィードテーブル４０の下部にワークプレート５１、スラ
イスベース５２を介して着脱自在に装着される。

【００１６】また、前記ワイヤ列２２の上方には、複数
の加工液ノズル５４、５４が設けられており、インゴッ
ト３８の切断中はインゴット３８とワイヤ列２２との接
触部に向けて加工液５０が噴射される。なお、加工液５
０は、架台１２に設けられた加工液供給口６０から供給
され、加工液ノズル５４、５４から噴射（ワイヤ１本当
たり１０〜１０００ｃｃ／ｍｉｎ）されて加工に寄与し
たのちワイヤ列２２の下方部に設置されたドレンパン５
６で回収される。回収された加工液５０は架台１２に設
けられた加工液排出口６２から排出され、集中管理され
たのちに再利用または廃棄処理される。また、加工液５
０は、ワークプレート５１の内部に循環させて加工熱に
よる被加工物の熱変形を抑えるように構成してもよい。

【００１７】なお、インゴット３８の切断加工に際して
は切断粉が発生する。加工液５０は固定砥粒付ワイヤと
インゴット３８間の切断抵抗を減少させ、切断時に発生
する加工熱を吸収し固定砥粒付ワイヤ２０の各砥粒間に
堆積した切断粉の排出性を良くするために用いる液体で
ある。固定砥粒マルチワイヤソー１０にはコントロール
パネル５８が設けられており、このコントロールパネル
５８に入力された切断条件（ワイヤ速度、ワーク送り速
度、ワーク径等）に基づいて固定砥粒マルチワイヤソー
１０が制御される。

【００１８】前記のごとく構成された本発明に係る固定
砥粒マルチワイヤソー１０の作用は、次の通りである。
まず、インゴット３８をワークフィードテーブル４０に
取り付ける。次に、コントロールパネル５８から切断条
件を入力する。そして入力後、装置を稼働させる。

【００１９】まず、リール駆動モータ２８Ａ、２８Ｂと
グルーブローラ１８、１８が駆動され、これにより、繰
出側のワイヤリール２４Ａから巻取側のワイヤリール２
４Ｂに向けて固定砥粒付ワイヤ２０が走行する。次に、
ワーク送りモータ４６が駆動され、ワークフィードテー
ブル４０がワイヤ列２２に向かって下降する。これによ
り、インゴット３８が走行するワイヤ列２２に押し当て
られる。また、ワークフィードテーブル４０の下降と同
時に加工液ノズル５４、５４から加工液５０が噴射さ
れ、ワイヤ列２２とインゴット３８との接触部に加工液
５０が供給される。

【００２０】以上のようにしてワイヤ列２２に押し当て
られたインゴット３８は、そのワイヤ列２２を構成する
固定砥粒付ワイヤ２０に接触部を研削されて多数枚のウ
ェーハに同時に切断される。なお、本実施の形態の固定
砥粒マルチワイヤソー１０では、固定砥粒付ワイヤ２０
を一方向にのみ走行させてインゴット３８を切断するよ
うにしているが、固定砥粒付ワイヤ２０を往復走行させ
てインゴット３８を切断するようにしてもよい。

【００２１】図２は、インゴット３８を切断中の固定砥
粒ワイヤ２０を誇張して示した断面図である。以下に、
固定砥粒付ワイヤ２０の構造について説明する。図２に
示す例では固定砥粒付ワイヤ２０は、高張力線材等の素
材によるワイヤ素線７１と、ダイヤモンド、ＣＢＮ、Ｂ
₄Ｃ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＧＣ、アルミナ等の材質
による比較的大きな大砥粒７２と、ダイヤモンド、ＣＢ
Ｎ、Ｂ₄Ｃ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＧＣ、アルミナ等
の材質による比較的小さな小砥粒７３と、ワイヤ素線７
１と大砥粒７２と小砥粒７３とを固着している固着材７
４（バインダー）とから構成されている。

【００２２】被加工物のインゴット３８の材質は、Ｓｉ
（シリコン）、ＧａＡｓ、ＧａＰに代表される半導体材
料や、磁性材、水晶、サファイヤ等である。なお、大砥
粒７２や小砥粒７３の固着方法については、ＣｏやＮ
ｉ、Ｃｕ等の金属をバインダーとする電着による方法
や、有機材料または無機材料による固着（熱硬化等）の
樹脂固定等による方法を用いるが、本発明はこれらの方
法に限定されるものではない。ただし、樹脂固定の方法
によれば、容易に砥粒の集中度を下げることが可能であ
る。また、ワイヤ素線７１の材質は、ピアノ線や高抗張
力非金属繊維線（ファイバ等を含む）でもよいし、該ワ
イヤ素線７１に表面処理を行うことも考えられる。ワイ
ヤ素線７１の断面形状も円形でも多角形でもよいし、構
造についても単線であっても、縒り線であっても本発明
の目的は達成される。一般にワイヤソーに於ける前記ワ
イヤ素線７１の線径は５０〜３００μｍの範囲のワイヤ
素線７１を用いる。更に大砥粒７２と小砥粒７３の粒度
についても限定されるものではなく、図２に示したよう
に異なる２つの粒度でもよいし、単一の粒度の砥粒を固
着したものでもよいし、異なる３つ以上の複数の粒度を
持つ混粒でもよい。例えば大砥粒７２の材質をダイヤモ
ンドとしてその粒度をメッシュ２５０番とし、小砥粒７
３の材質をＳｉＣとしてその粒度をメッシュ８０００番
のように組み合わせて、固着材７４を用いてワイヤ素線
７１に固着する。また、固着材７４に気孔と呼ばれる空
洞を設けることによって、切断粉７５が砥粒と砥粒の間
に堆積して切断能力が低下することを防ぐようにするこ
とも可能である。

【００２３】水溶性の加工液５０には、単純に無添加の
市水や純水を用いてもよいし、切削時の切断抵抗を減少
させる目的で塩素系パラフィンや硫化脂肪油等に代表さ
れる極圧添加剤や、砥粒及び被加工物と加工液５０との
なじみを良くすると共に切断部への浸透性を高める脂肪
酸石鹸やポリオキシエチレン誘導体等の界面活性剤や、
該界面活性剤により発生しやすくなる泡を消すためにシ
リコーンエマルジョンや高級アルコール等の消泡剤等を
適宜混入するとよい。

【００２４】その他にも、潤滑性を高めるためにエステ
ル油や、固定砥粒マルチワイヤソー１０の構成部品の錆
を防ぐ目的でカルボン酸塩やエステルやアミン誘導体等
の有機物や、燐酸塩やほう酸塩等の無機物の防錆剤を混
入してもよい。水溶性の加工液５０には上記のとおり水
に溶けない油性の鉱油を混入して用いる。前記の界面活
性剤は微粒子状の鉱油と水との界面に規則正しく配向、
吸着し、界面エネルギーを下げることにより、鉱油粒子
を水中に長時間安定に分散、乳化あるいは可溶化させ
る。こうした乳化調整に加えて、陰イオン系界面活性剤
は潤滑、錆止め剤としても重要であり、非イオン系は浸
透性、ぬれ性、洗浄性の向上といった効果がある。

【００２５】鉄などの金属表面に水と酸素が共存する
と、局部電池が形成されて浸食電流が流れることによ
り、金属が水中に溶出してくる。錆止め剤は、こうした
状況下にある金属表面に周密な吸着皮膜を形成し、水や
酸素分子による酸化を防ぐ働きをする。一般の金属は、
アルカリ性下で不動体を形成して腐食反応の進行を抑制
するため、液のｐＨを９〜１１程度に保つことが有効で
ある。しかし、固定砥粒マルチワイヤソーの構成部品に
アルミニウムや亜鉛の合金が用いられている場合には、
アルカリ性溶液中でも腐食が起こるためｐＨを低めに抑
える配慮も必要となる。

【００２６】水溶性の加工液５０の欠点の１つは腐りや
すいことである。特に鉱物油の含有量が多いエマルジョ
ン系の加工液５０では鉱物油の含有量が少ないソリュー
ブル系と比べてアルカノールアミンの使用料が少なくｐ
Ｈ維持力が劣るため、防腐剤の添加が不可欠となる。防
腐剤の混入は、微生物の細胞の破壊あるいは代謝活動の
阻止が目的である。かびや酵母等の真菌類は細胞組織が
人の細胞組織とよく似ているので、それらに有効な殺菌
剤を使用する際には人体に影響のないよう十分な配慮が
必要である。

【００２７】上記に説明したような各種の添加剤の混入
量は目的に応じて０．３〜１０％（希釈倍率１０〜３０
０倍）程度である。切断加工時にはワイヤ素線７１に固
着させた砥粒に切削抵抗や摩擦抵抗が加わる。また、切
削工具である固定砥粒付ワイヤ２０の寿命は砥粒の欠け
や摩耗、脱落といった工具の損傷量によって決定する。
切断性能の良いダイヤモンドやＣＢＮの硬度は非常に高
いが、脆性についての性質が悪く欠けやすい。この砥粒
の欠けを防止するためには切削抵抗や、摩擦抵抗を減じ
ることが有効である。そのためには極圧添加剤や潤滑剤
を加工液５０に添加するとよい。なお、水自体は油性の
加工液と比較して被加工物や固定砥粒付ワイヤに対する
ぬれ性が悪いので、浸透性を高めるためにも界面活性剤
を添加する。また、切削抵抗が減少すると、非加工物の
切断面に生じるマイクロクラックを減少させることがで
きるので、良質なウェーハを得ることが可能となる。

【００２８】切断時には切断エネルギの９０％以上が発
熱という結果であらわれる。熱は固定砥粒付ワイヤ２０
や被加工物、切断粉７５から発散するが、被加工物はシ
リコン等のインゴットなので熱伝導率は約８０（Ｗ／ｍ
・Ｋ）と大きいものの、比熱が６８０（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）
と小さい値をとるので切断中は高温になりやすい。切断
部分が高温となると被加工物表面の組成にも悪影響を及
ぼす。

【００２９】また、ワイヤ素線７１は一般に鋼製なので
熱伝導率と比熱が共にシリコンインゴットよりも小さい
ことに加えて線径が約０．１５（ｍｍ）と非常に細いの
でやはり温度が上昇し易く、高温になるとバインダーの
固着力が低下して砥粒が脱落し易くなるという不具合が
生じる。従来の遊離砥粒ワイヤソーで一般に用いられて
いる油性のスラリは、熱伝導率が約０．１５（Ｗ／ｍ・
Ｋ）、比熱が約２０００（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）程度であっ
た。これに対して水の熱伝導率は０．６１（Ｗ／ｍ・
Ｋ）、比熱が約４１７９（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）と、熱伝導率
は油性のスラリと比べて４倍、比熱も２倍以上と、切断
加工部の冷却に適している。また油性のスラリは、スラ
リ自体の粘性が高い理由から約２６°Ｃ程度に温度調節
しているので、切断加部の冷却性が不十分で切断加工の
精度が悪化する原因となる。これに対して水溶性の加工
液５０の温度設定は結露しない程度に５〜２０℃と低く
設定することが可能である。従って水溶性の加工液５０
を用いることによって従来より切断部の温度上昇が抑え
られるのでマイクロクラック等の加工変質層の少ない良
質なウェーハが得られ、固定砥粒付ワイヤ２０の寿命が
延び、更に高速で固定砥粒付ワイヤ２０を走行させて切
断することが可能となったので生産効率が向上して切断
コストが下がる。

【００３０】また、一般的に固定砥粒付ワイヤは高価で
あるので、固定砥粒付ワイヤの寿命を延ばすことはウェ
ーハの製造コストを下げる為に必須の課題である。前述
のとおり水溶性の加工液５０は冷却性が良いが、過冷却
になると固定砥粒ワイヤの２０の熱疲労によってかえっ
て固定砥粒付ワイヤ２０の寿命が短くなることもあるの
で注意が必要である。

【００３１】水溶性の加工液５０の貯留は、従来の遊離
砥粒ワイヤソーで行っていたように各々のワイヤソーに
貯留タンクとポンプと加工液温調装置とを備えて加工液
５０を循環して使用してもよい。従来の遊離砥粒ワイヤ
ソーではスラリ中に含まれる砥粒等が沈降し配管が詰ま
ってしまい易かったので、長く屈曲した配管経路内にス
ラリを安定して流すことができなかったが、水溶性で砥
粒を含まない水溶性の加工液５０であれば長い配管経路
を経由してワイヤソーへ供給することが容易である。従
ってウェーハの切断加工工場に於いて、水溶性の加工液
５０を一括して貯留、品質管理、温度管理をして複数設
置されている固定砥粒マルチワイヤソーに対して加工液
５０を供給、回収することが可能となる。このように加
工液５０を集中して１箇所または複数箇所の加工液貯蔵
部で管理することによって固定砥粒マルチワイヤソー本
体を小型化することが可能となるとともに、加工液５０
の管理や交換も各々のワイヤソーに於いて行わなくても
よいので加工液５０の品質状態を管理しやすく保守作業
工数の低減を計ることができ、しいてはウェーハの切断
加工面の精度向上にもつながる。

【００３２】切断に使用した水溶性の加工液５０は、切
断粉や砥粒の粉等のスラッジを多く含んでいるので、再
利用する際にはスラッジを濾過したり遠心分離して除去
し、温度調節を行った後に再び固定砥粒マルチワイヤソ
ーへ供給する。加工液５０を再利用しない場合には廃液
処理を行った後に廃棄する。油性のスラリ廃液を処分す
るには、焼却処分する。その際塩素系や硫黄系の添加剤
を含んでいると燃焼時に塩化水素や亜硫酸ガス等の腐食
性ガスが発生するのでこれらの有害物質を除去するため
に燃焼処理設備に洗煙工程が必要となっている。これに
対して水溶性加工液５０の廃液はエマルジョンを破壊し
て油分を回収した後にスラッジを除去し水質検査を行っ
て処理水を河川等に放流すればよいので、処理は容易で
ある。

【００３３】切断したウェーハ表面の加工変質層を浅く
するには、ウェーハに対する砥粒一つ一つの切り込み量
を減らせばよい。そのためには切断送り量を減らすか、
ワイヤの走行速度を増すことが必要である。切断送り速
度を遅くすると切断加工能率が低下するが、ワイヤ走行
速度の向上は切断能率の面で有利であるので、従来の遊
離砥粒ワイヤソーではスラリの供給面で設定不可能であ
ったワイヤ速度の高速化を図ることができる。

【００３４】図３にワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と
加工変質層深Ｄ（μｍ）との関係を測定した結果を示
す。図３に示すとおり、加工変質層の深さは、ワイヤ走
行速度１２００（ｍ／ｍｉｎ）以上で急激に減少してお
り、９００（ｍ／ｍｉｎ）時の約半分の５（μｍ）程に
なる。従来の遊離砥粒ワイヤソーでは砥粒がスラリ中に
含まれており、スラリ中の砥粒によるラッピング作用で
被加工物であるインゴットを切断していたためスラリ中
の砥粒がワイヤに乗りにくく、切断部分に十分に引き込
まれて行き渡らないとソーマークが過多になり、インゴ
ット３８をきれいに切断できなかった。そのために遊離
砥粒方式におけるワイヤ走行速度の最大設定値は６００
〜８００（ｍ／ｍｉｎ）程度が限度であった。ところが
固定砥粒マルチワイヤソーにおいては、加工液５０は切
断部を潤滑する程度存在すればよいため、ワイヤ走行速
度の上限を上げることが可能となる。

【００３５】図４にワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）を
横軸に、切断抵抗ＦＺ（ｇｆ／ｃｍ）との関係を示す。
図４に示すとおりワイヤ走行速度Ｖが増加するに従って
切断抵抗ＦＺは減少する傾向がある。切断抵抗ＦＺが減
少するとウェーハ切断面のうねり量が減少し良好なウェ
ーハが得られる。これらの効果により、切断加工の能率
を向上することができるとともに、切断面の加工変質層
を薄くできるため良質なウェーハを安価にて製作するこ
とが可能となり、更に大砥粒７２、７２…の一つ一つに
おける切り込み量が減少するので大砥粒７２、７２…の
脱落する確率が少なくなり固定砥粒付ワイヤの寿命を延
ばすことが可能となった。

【００３６】更に、図２に示される構造の固定砥粒付ワ
イヤ２０では、切断に寄与する大砥粒７２が小砥粒７３
及び固着材７４によって固着されているので、大砥粒７
２の固着力が高い。また、切断に寄与する大砥粒７２を
ダイヤモンドやＣＢＮとし、小砥粒７３をダイヤモンド
やＣＢＮと比較してはるかに安価なＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃と
することによって、切断能力が高い固定砥粒付ワイヤを
安価で提供することが可能となる。更に前記説明のとお
りウェーハの切断加工面のうねりを少なくすることがで
き、以下に述べるように切断時間と切断コストの低減を
図ることができる。

【００３７】図５に横軸にワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉ
ｎ）を取り、縦軸にワイヤライフＷＬ（ｍｍ２／ｍ）と
した測定結果を示す。ここでワイヤライフＷＬとは、単
位ワイヤ長さ（ｍ）当たりにおける、大砥粒７２の脱落
無しに切断できたインゴットの切断面積（ｍｍ２）を示
している。従ってワイヤライフＷＬの値が大きいほどワ
イヤの寿命が長く、経済的であることを示している。図
５によると、ワイヤ走行速度Ｖ＝１２００（ｍ／ｍｉ
ｎ）以上になるとＶ＝９００（ｍ／ｍｉｎ）の状態にお
けるワイヤライフと比べて２倍以上急に大きくなり、更
にワイヤ走行速度Ｖを増すことによってワイヤライフＷ
Ｌの値は増加する。

【００３８】なお、ワイヤ走行速度を向上させるための
手段としては、図示しないグルーブローラ１８、１８の
駆動モータ及びワイヤリールモータ２８Ａ、２８Ｂの高
出力化（トルク、回転数向上）や、グルーブローラ１
８、１８の駆動減速比の変更、グルーブローラ１８、１
８の大径化、ワイヤリール２４Ａ、２４Ｂの軽量化、切
断に使用する固定砥粒ワイヤの量を減らしてワイヤリー
ルモータ２８Ａ、２８Ｂにかかる負荷を減らす等の対策
を組み合わせて対応する。

【００３９】なお、水溶性の加工液５０として、一般の
切削に用いるＪＩＳ−Ｋ２２４１に示されるＷ１種及び
Ｗ２種の水溶性切削油剤を用いて切断しても本発明の目
的は達成される。但し、一般の切削加工では金属の切削
が主であるのでシリコンインゴット３８の切断に際して
は、工具の構成歯先を防止するための添加剤や非鉄金属
防食剤等は添加されていなくても本発明の目的は達成さ
れる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固定
砥粒マルチワイヤソーによれば、被加工物の切断部分と
その近傍に水または水溶性の加工液を噴射しながら切断
加工を行うようにしたので、固定砥粒付ワイヤの寿命が
延びるとともにウェーハの切断面のうねり量が減少し、
被加工物の切断面精度を良好にすることができ、生産能
率の向上及び生産コストの低減を図ることができる。ま
た、複数の固定砥粒ワイヤソーに対する加工液の一括管
理が容易に可能となったので固定砥粒マルチワイヤソー
の部品構成が簡潔となり、作業環境を良好な状態に維持
でき、加工液の処理も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固定砥粒マルチワイヤソーのワイ
ヤ経路構成図

【図２】インゴット３８を切断中の固定砥粒ワイヤ２０
を誇張して示した断面図

【図３】ワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と加工変質層
深Ｄ（μｍ）との関係を測定した結果を示す図

【図４】ワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）と切断抵抗Ｆ
Ｚ（ｇｆ／ｃｍ）との関係を示す図

【図５】ワイヤ走行速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）とワイヤライ
フＷＬ（ｍｍ２／ｍ）との関係を示す図

【符号の説明】

１０…固定砥粒マルチワイヤソー ２０…固定砥粒付ワイヤ ３８…インゴット ５０…加工液 ５４…加工液ノズル ７１…ワイヤ素線 ７２…大砥粒 ７３…小砥粒 ７４…固着材 ７５…切断粉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤ表面に砥粒が固着された固定砥粒
   付ワイヤを走行させながら被加工物を押し当てることに
   より、該被加工物を切断する固定砥粒マルチワイヤソー
   において、 前記被加工物の切断部分とその近傍に水または水溶性の
   加工液を噴射しながら切断加工を行うことを特徴とする
   固定砥粒マルチワイヤソー。