JP2002046067A

JP2002046067A - ワイヤソーの加工液

Info

Publication number: JP2002046067A
Application number: JP2000237965A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamaoka; 隆山岡
Original assignee: Yasunaga Corp
Current assignee: Yasunaga Corp
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイヤソーによる切断加工に使用する加工液
として、高硬度の被加工部材の切断に好適なワイヤソー
の加工液を提供する。【解決手段】砥粒を含む加工液７を供給しながら走行
するワイヤ１を被加工部材９に圧接させて被加工部材を
切断するワイヤソーの加工液であって、砥粒は、粒径が
１μｍ〜１０μｍの範囲のダイヤモンド砥粒としたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソー装置に
より高硬度の被加工物を切断する際に使用する加工液に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、被加工部材としてのシリコンの
結晶材料を薄く切断して半導体ウェハを製造する手段と
して、ワイヤと加工液（スラリー）とを使用して切断す
るワイヤソー装置がある。このワイヤソー装置は、図１
及び図２に示すように新線リール（図示せず）から繰り
出されたワイヤ１を３本の溝付きローラ２、３、４に所
定のピッチ（スライスすべき板厚）で各溝に巻き掛け、
これら複数列のワイヤ１にテーブル８に配設した被加工
部材（ワーク）９を下方から上方に圧接させながら、モ
ータ５によりローラ２を駆動して所定のワイヤフィード
（新線繰り出し量）になるようにワイヤ１を矢印で示す
直線方向に往復走行させると共に、被加工部材Ｗの上方
に配設したノズル６により加工液７を供給し、ワイヤ１
により加工液７に分散している砥粒のラッピング作用を
生じさせ、このラッピング作用により被加工部材９の切
断加工を行う。ローラ４を出たワイヤ１は巻取リール
（図示せず）に巻き取られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】加工液は、オイルを主
成分とする液体に砥粒として炭化シリコン（SiＣ）や、
アルミナ（Al₂Ｏ₃）、炭化ボロン（Ｂ₄Ｃ）窒化ボロン
（ＢＮ）の微粒を混合して分散させたものが使用されて
おり、被加工材料の硬度に応じて砥粒の濃度（含有量）
を調整している。しかしながら、硬度の高い被加工物を
切断する場合、切削時間が長くなるばかりでなく、砥粒
濃度を高くする必要があり、加工液の寿命も短くなるた
め、加工液がコスト高となる。更に、近年、被加工材料
としてシリコンウェハ、ガリウム砒素等の半導体ウェ
ハ、磁性材料であるフェライト、ガラス、電子部品等に
使用する水晶やセラミックス等と広範囲に亘り、且つＳ
ｉＣ、サファイア、窒化アルミ（AlＮ）等の高硬度材の
加工が増えてきており、将来的には砥粒としてＳｉＣを
使用した加工液では切断加工が困難になることが予想さ
れる。

【０００４】そこで、砥粒としてダイヤモンドの使用が
考えられるが、加工液に含まれるダイヤモンド砥粒のキ
ャラット量に比例してコストが嵩むという問題がある。
即ち、砥粒を含む加工液とワイヤを使用して半導体ウェ
ハを切り出す場合、従来のＳｉＣ砥粒では、平均粒径で
３〜５０μｍ程度のものが使用されているので、これと
同程度のダイヤモンド砥粒を使用し、砥粒濃度もＳｉＣ
砥粒と同程度の濃度の加工液を使用すると、加工液のた
めのコストが５００〜１０００倍も高くなる。また、炭
化ボロン（Ｂ₄Ｃ）と比べても３０〜５０倍高くなる。
このため従来では、ダイヤモンド砥粒の使用は、コスト
が嵩み、現実的でないと考えられていた。

【０００５】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
で、ワイヤソーによる切断加工に使用する加工液とし
て、高硬度の被加工部材の切断に好適なワイヤソーの加
工液を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、砥粒を含む加工液を供給しなが
ら走行するワイヤを被加工部材に圧接させて被加工部材
を切断するワイヤソーの加工液であって、前記砥粒は、
粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲のダイヤモンド砥粒であ
ることを特徴とする。

【０００７】発明者らは、ワイヤソーによる切断加工の
メカニズムは、未だ充分に解明されていないけれども砥
粒の大きさが直接切削効率に係わるものではなく、角ば
った砥粒の角が被加工部材に噛み込み、部材を削り取る
頻度が切削効率に大いに関与するであろうとの仮説を立
てた。即ち、砥粒は、角部で被加工物を切削するもので
あり、従って、角部の多い方が好ましい。また、加工液
に分散している砥粒は、ワイヤに付着してワイヤと共に
移動することでワークを切断するために、加工液に分散
する砥粒の数が多い方が良好に切断することができる。

【０００８】現在一般的に使用されているＳｉＣ砥粒
は、多結晶であり、粒の大きい（粒度の小さい）方が角
数が増えるが、単結晶ダイヤモンドは、粒が大きくても
角数が増えない。従って、同じ重量のダイヤモンド砥粒
を使用して粒数を増やすためには、粒の細かい（粒度の
大きい）方が好ましい。また、ダイヤ砥粒の一部がワイ
ヤに埋め込まれ、ワイヤ摩耗が抑制されるので、ワイヤ
消費量も少なくて済むが、１μｍ以上の粒径が実験的に
は有効であった。また、実験的に低コストで効率よくウ
ェハを切り出すことのできる砥粒径は、１〜１０μｍで
あった。

【０００９】ダイヤモンド砥粒は、１μｍよりも小さい
とワイヤに砥粒が詰まり加工能力が低下する。１０μｍ
より大きくすると加工面の粗度コントロールが難しくな
るばかりでなく、粒数を増やすために使用量（全重量）
が多くなり、コストが高くなる。ダイヤ粒径、使用量
（重量及び個数）の最適値は、砥粒１μｍ〜１０μｍの
範囲から、加工ワークの材質、必要加工精度、加工時
間、加工コスト、使用済み加工液からのダイヤ回収率等
に応じて選定することができる。例えば、加工液は１リ
ットル当たり、ダイヤモンド砥粒を合計で20〜2000キャ
ラット程度含ませる。

【００１０】尚、本発明の加工液は、シリコン単結晶の
ような比較的軟質の被加工部材には不向きであり、Ｓｉ
Ｃ、サファイア、アルチック、ガラス、水晶、セラミッ
クス等、高硬度の被加工部材の切削に好適に使用するこ
とができる。ワイヤと被加工部材とを相互に圧接させ、
且つワイヤを走行させながら加工液を供給し、加工液中
に分散しているダイヤモンド砥粒により被加工物を切断
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施例）ワイヤ：ピアノ線、線径：０.１６mm（ブラスメッ
キ）、往復走行：０〜６００ｍ／ｓ試料：サファイア、外形：φ５０mm×L１００mm 加工液：ダイヤモンド砥粒が回収可能な鉱物油ベース、
水溶性液ベースに粘度調整剤、分散剤を混合したもの。
ダイヤモンドとしては、人造ダイヤモンドを使用した。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、砥粒
を含む加工液を供給しながら走行するワイヤを被加工部
材に圧接させて前記被加工部材を切断するワイヤソーの
加工液であって、前記砥粒は、粒径が１μｍ〜１０μｍ
の範囲のダイヤモンド砥粒とすることで、特に、高硬度
の被加工部材を良好に切断することができる。また、ダ
イヤモンド砥粒の大きさを、１μｍ以上とすることで加
工能力低下、ワイヤ消耗を抑え、１０μｍ以下とするこ
とで使用量を抑えてコストの低減を図ることができる。

【００１３】また、加工液は、１リットル当たりダイヤ
モンド砥粒を合計で20〜2000キャラットとすることで、
コストの低減が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワイヤソーによる被加工部材を切断する場合の
概略説明図である。

【図２】図１において、加工液を供給しながらワイヤに
より被加工部材を切断する場合の説明図である。

【符号の説明】

１ワイヤ２、３、４ローラ５駆動用モータ６加工液供給ノズル７加工液８テーブル９被加工部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒を含む加工液を供給しながら走行す
るワイヤを被加工部材に圧接させて前記被加工部材を切
断するワイヤソーの加工液であって、前記砥粒は、粒径が１μｍ〜１０μｍの範囲のダイヤモ
ンド砥粒であることを特徴とするワイヤソーの加工液。
【請求項２】請求項１において、加工液は、１リットル当たりダイヤモンド砥粒を合計で
２０〜２０００キャラット含むワイヤソーの加工液。