JP2002326151A - レジンボンドワイヤソー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジンボンドワイヤソーの芯線に対する砥粒
の接着力を高めて、切断加工中における砥粒の脱落を防
止する。 【解決手段】 ピアノ線１ａにＣｕ−Ｚｎ合金をメッキ
した芯線１に砥粒２ｂとともに被覆したボンド層２ａが
硬化した後の砥粒層２を、加圧ローラにより押圧するこ
とによってメッキ層１ｂに砥粒２ｂの一部を埋設させて
いる。これにより、砥粒２ｂの一部がメッキ層１ｂに食
い込んだかたちとなり、ワイヤソー使用による切断加工
時のボンド層２ａの磨耗や振動などによっても砥粒２ｂ
が脱落しないようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レジンボンドによ
る固定砥粒タイプのワイヤソーに係り、特に切断加工中
における砥粒の脱落防止機能を高めたレジンボンドワイ
ヤソーに関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の半導体デバイスの製造分野では、
配線パターンの微細化による性能向上が図られてきた
が、配線パターンの微細化だけでは多機能化に追いつけ
ず、近来ではチップ自身を大型化することで対応してい
る。このようなチップの大型化に伴い、歩留り向上の点
からシリコンウエハも大口径のものが使用されるように
なり、その前工程であるシリコンインゴットからの切り
出し法も従来の内周刃切断法から大口径化に対応しやす
いワイヤソーカット法へ移行されつつある。

【０００３】ワイヤソーカット法のうち従来から主に行
われていたものの一つとして、スラリーを用いた遊離砥
粒方式がある。この遊離砥粒方式は、ピアノ線や超高強
度合金線をシリコンインゴットに強く接触させた状態で
走行させ、ピアノ線や超高強度合金線が接触している部
分にＷＡやＧＣなどの遊離砥粒を含有した潤滑油を注入
しながら切断するというものである。しかしながら、潤
滑油の飛散による作業環境の劣化やワークの汚染を伴う
ほか、被加工材への砥粒の食い込み深さを一様に保てる
ように制御できないことから切断効率に限界があるとさ
れている。

【０００４】これに対し、近年になって、芯線の周面に
ＷＡやＧＣまたはダイヤモンド、ＣＢＮなどの砥粒を固
着させたワイヤソーを使用する固定砥粒方式が提案され
た。この固定砥粒方式に用いるワイヤソーとしては、電
着により砥粒を固着させる電着ワイヤソーや樹脂（レジ
ン）を結合剤として砥粒を固着させるレジンボンドワイ
ヤソーが知られている。これらの電着ワイヤソーやレジ
ンボンドワイヤソーでも、遊離砥粒方式と同様に被加工
材に強く接触させながら走行させることで砥粒による切
断が可能である。

【０００５】ところで、電着ワイヤソーは砥粒を電着す
るメッキ処理の工程に時間を費やすため、数十〜数百ｋ
ｍの芯線に砥粒を電着させることが事実上不可能である
という製造上の問題と、破断ねじり強度や曲げ強度が低
いため加工時に断線しやすいという使用上の問題が以前
から指摘されていた。そこで、このような電着ワイヤソ
ーの欠点を改善したものとして、レジンボンドワイヤソ
ーが開発されたという経緯がある。

【０００６】このようなレジンボンドワイヤソーとして
は、たとえば特開平１０−１３８１１４号公報に記載さ
れたものがある。この公報に記載のレジンボンドワイヤ
ソーは、高抗張力金属線を芯線として用い、ポリアミド
イミド樹脂を結合剤としてこれに砥粒を分散含有させた
もので芯線を被覆するという構成としたものである。こ
のようなレジンボンドワイヤソーによれば、電着ワイヤ
ソーでは困難であった長距離のワイヤソーを製造するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ワイヤソー
を使用してシリコンインゴットなどの切断加工を行う際
に、被加工物との接触による樹脂層の磨耗や振動などに
より砥粒が脱落しやすいという問題がある。この問題に
対して、芯線の表面に細かい凹みを形成し砥粒をこの凹
みに入り込ませて芯線に固着させたワイヤソーが特開平
１０−３２８９３２号公報にて提案されている。

【０００８】前記公報に記載のワイヤソーは、サンドブ
ラストあるいはショットピーニングなどの機械的処理や
化学研磨あるいは電解研磨などの電気化学的処理によっ
て芯線表面に無数の梨地状の凹みを形成し、砥粒と結合
剤の混合物を芯線の表面に塗布し、これをダイスで絞っ
て砥粒を凹みに入り込ませて外径を均一化し、焼き付け
により砥粒と結合剤を芯線に固着する方法によって製造
されるものである。このようなワイヤソーとすることに
より、切断加工時における被加工物の反作用力が砥粒に
作用してもこの反作用力に充分耐えることができるとさ
れている。

【０００９】しかしながら、上記公報記載のワイヤソー
においては、凹み形成により芯線の表面積が増大するこ
とによる芯線と樹脂層の接着力増加は期待できるもの
の、砥粒はたんに凹みに入り込んでいるだけであるの
で、砥粒そのもの脱落を防止する効果はあまり期待でき
ない。また、機械的処理による凹みの形成では、芯線に
損傷を与え、切断加工中にワイヤソーが断線するおそれ
がある。電気化学的処理では芯線に損傷を与えることは
少ないが、砥粒の脱落を防止できるほどの十分な凹みを
形成することは難しい。

【００１０】他方、上記公報記載の方法とは別に、芯線
表面に砥石の下地層に相当する接着用の特殊層を形成す
る、もしくはカップリング処理など表面改質剤を使用し
て芯線と樹脂層との間に接着層を挟み込む方法も考えら
れる。しかしこの方法でも、芯線材質と樹脂の材質の相
性によりその効果がまちまちで、かつ効果自体もわずか
である。

【００１１】本発明が解決すべき課題は、レジンボンド
ワイヤソーにおいて、芯線に対する砥粒の接着力を高め
て、切断加工中における砥粒の脱落を防止することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、芯線の表面に
樹脂を結合剤として砥粒を固着させたレジンボンドワイ
ヤソーにおいて、芯線に施した軟質金属メッキ層に砥粒
の一部を埋設させたことを特徴とする。

【００１３】ワイヤソーの芯線としてはピアノ線などの
高抗張力金属線や表面に銅や銅合金などの軟質金属によ
るメッキが施された高抗張力金属線が使用されるが、本
発明においては、表面に銅や銅合金などの軟質金属によ
るメッキが施された高抗張力金属線を使用し、このメッ
キされた軟質金属層に砥粒の一部を強制的に埋設させ
る。これにより、砥粒はその一部が芯線表面の軟質金属
メッキ層に食い込んだかたちとなり、切断加工時の樹脂
層の磨耗や振動などによっても砥粒が脱落しないように
なる。

【００１４】前記軟質金属メッキ層の厚さは５〜１０μ
ｍとするのが望ましい。軟質金属メッキ層の厚さが５μ
ｍより小さいと砥粒の埋設深さが小さすぎて脱落防止効
果が期待できない。また１０μｍより大きいと外径寸法
を従来品と同じくした場合、金属メッキされた芯線径に
対し芯材の高抗張力金属線が細くなりすぎ、芯線に必要
な強度を下回る結果となるので、前記範囲が好適であ
る。メッキ金属は銅や銅合金以外に金、錫、亜鉛やその
合金などを用いることができる。この軟質金属メッキ層
のみに砥粒の一部を埋設することにより、芯線本体であ
る高抗張力金属線には何ら損傷を与えることがないの
で、ワイヤソーの断線のおそれもない。

【００１５】本発明のレジンボンドワイヤソーは、高抗
張力金属線に軟質金属メッキを施した芯線を一定の速度
で送りながら、液状樹脂と砥粒の混合物を貯留した被覆
槽を通過させて芯線に液状樹脂と砥粒の混合物を被覆す
る工程と、前記被覆した液状樹脂を硬化させて芯線に砥
粒層を固着させる工程と、硬化後の砥粒層を加圧ローラ
により押圧して砥粒の一部を芯線の軟質金属メッキ層に
埋設させる工程とを含む製造方法により製造することが
できる。

【００１６】ここで、前記液状樹脂として光硬化型樹脂
を用いるのが望ましい。光硬化型樹脂を用いることによ
り、液状樹脂の硬化時間を短縮して生産能率を高めるこ
とができ、また樹脂硬化の工程において硬化反応を制御
し、いったん硬度の低い仮硬化の状態をつくりだすこと
により、砥粒の埋設を効率的に行うことも可能になる。
また前記加圧ローラとして、前記高抗張力金属線より硬
度の低い材質のローラを用いるのが望ましい。加圧ロー
ラにより砥粒層を押圧したとき、砥粒の一部が軟質金属
メッキ層を貫通して芯線本体の高抗張力金属線に当接し
たときに、加圧ローラとして高抗張力金属線より低い硬
度のものを用いることにより、それ以上の押圧を加えた
ときでも高抗張力金属線に砥粒が食い込むことがなく、
高抗張力金属線を損傷することがなくなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態における
ワイヤソーの部分正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視に
よる縦断面図である。

【００１８】本実施形態のワイヤソーは、芯線１に砥粒
層２を固着させたもので、芯線１は、線径０．１５ｍｍ
のピアノ線１ａにＣｕ−Ｚｎ合金をメッキしたものであ
り、メッキ層１ｂは厚さ７μｍの軟質金属層である。砥
粒層２は、ボンド層２ａにより砥粒２ｂを固着させたも
のである。ボンド層２ａは光ラジカル発生剤を添加した
アクリレート樹脂にフィラー材を混合したレジンボンド
であり、砥粒２ｂは平均粒径が２５μｍのダイヤモンド
砥粒である。

【００１９】ここで、本実施形態のワイヤソーにおいて
は、芯線１のメッキ層１ｂに砥粒２ｂの一部を埋設させ
ている。砥粒２ｂのメッキ層１ｂへの一部埋設は、芯線
１に砥粒２ｂとともに被覆したボンド層２ａが硬化した
後の砥粒層２を、加圧ローラにより押圧することによっ
て行う。この際、加圧ローラとしてピアノ線１ａより硬
度の低い材質のローラを用いることにより、図２に示す
ように、ピアノ線１ａに砥粒２ｂが食い込むことがな
く、かつ確実にメッキ層１ｂに砥粒２ｂの一部を埋設さ
せることができる。これにより、砥粒２ｂの一部がメッ
キ層１ｂに食い込んだかたちとなり、ワイヤソー使用に
よる切断加工時のボンド層２ａの磨耗や振動などによっ
ても砥粒２ｂが脱落しないようになる。

【００２０】図３は本発明に係るワイヤソーの製造方法
の説明図である。製造方法の主要工程は以下の通りであ
る。図示しないリールから捲き戻した芯線１を一定の速
度で送り出し、この芯線１を砥粒と液状樹脂の混合物２
１を貯留する貯留槽２０内を通過させて、芯線１の表面
に砥粒と液状樹脂を被覆する。貯留槽２０を通過した被
覆ワイヤ１０の被覆厚さをダイス２２により均一化し、
その後、紫外線照射装置２３により被覆層の液状樹脂を
硬化させる。樹脂硬化後のワイヤ１１に対し、加圧ロー
ラ２４によりワイヤ全周を加圧して、図２に示すよう
に、砥粒２ｂの一部を芯線１のメッキ層１ｂに埋設させ
たワイヤソー製品１２を得る。

【００２１】貯留槽２０には、アクリレート樹脂に平均
粒径が２５μｍのダイヤモンド砥粒とフィラー材を混合
した混合物２１が貯留されている。ダイス２２は、被覆
後のワイヤ１０に余分に付着した混合物を除去して外径
を調整するためのもので、本実施形態の場合、ダイス２
２通過後の仕上がり外径は０．２１ｍｍ±１０μｍであ
る。紫外線照射装置２３は、ワイヤ１０がダイス２２を
通過後５秒以内に到達するようにダイス２２との距離お
よびワイヤ送り速度を設定してワイヤ１０を紫外線照射
装置２３に送り込み、紫外線を照射して被覆層中の樹脂
を硬化させて砥粒層２を形成させる。

【００２２】加圧ローラ２４は、ワイヤソーの仕上がり
外径に対応した寸法の半円形の溝を周面に形成した２個
の回転ローラを対向配置したもので、ワイヤ１１を押圧
して被覆層中の砥粒の一部を芯線１のメッキ層１ａに埋
設させる。加圧ローラ２４は、ワイヤソーの芯線１のピ
アノ線１ａより硬度の低い樹脂製であり、加圧ローラ２
４でワイヤ１１を押圧したときに砥粒２ｂがピアノ線１
ａを損傷するおそれはない。

【００２３】〔試験例〕本発明の効果を確認するため
に、上記実施形態のワイヤソーで芯線１のメッキ層厚さ
を５μｍとした発明品１と、メッキ層厚さを１０μｍと
した発明品２、および加圧ローラによる押圧を施さない
従来品の各ワイヤソーを使用して、以下の試験条件で切
断試験を行った。 切断装置：単線切断装置 ワイヤ速度：平均４００ｍ／ｍｉｎ ワイヤテンション：１９．５Ｎ 被加工物：シリコンインゴット

【００２４】表１に切り出し枚数が５０枚時点でのワイ
ヤソーの砥粒の脱落状況と所定の加工精度で切り出しが
可能であった総切り出し枚数を示す。

【表１】 注） 砥粒脱落個数は、顕微鏡観察により測定したワイ
ヤソー１ｍｍ長さにおける砥粒脱落個数である。

【００２５】表１からわかるように、発明品１，２は従
来品に比して砥粒の脱落が少なく、総切り出し枚数は従
来品の２〜４倍であった。メッキ層厚さの影響は、メッ
キ層厚さが厚いほど砥粒の埋設量が大きくなって砥粒保
持力が高くなるので、砥粒の脱落が少なくなることが確
認された。

【００２６】

【発明の効果】レジンボンドワイヤソーの芯線の軟質金
属メッキ層に砥粒の一部を強制的に埋設させることによ
り、砥粒はその一部が芯線表面の軟質金属層に食い込ん
だかたちとなって切断加工時の樹脂層の磨耗や振動など
によっても砥粒が脱落しないようになり、ワイヤソーの
長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態におけるワイヤソーの部分
正面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。

【図３】 ワイヤソーの製造方法の説明図である。

【符号の説明】

１ 芯線 １ａ ピアノ線 １ｂ メッキ層 ２ 砥粒層 ２ａ ボンド層 ２ｂ 砥粒 １０ 被覆ワイヤ １１ 樹脂硬化後のワイヤ １２ ワイヤソー製品 ２０ 貯留槽 ２１ 混合物 ２２ ダイス ２３ 紫外線照射装置 ２４ 加圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C058 AA09 CA01 CB03 DA03 3C063 AA08 AB09 BB02 BC03 BF07 BG01 CC12 CC24 EE31 FF22

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯線の表面に樹脂を結合剤として砥粒を
   固着させたレジンボンドワイヤソーにおいて、芯線に施
   した軟質金属メッキ層に砥粒の一部を埋設させたことを
   特徴とするレジンボンドワイヤソー。
2. 【請求項２】 前記軟質金属メッキ層の厚さが５〜１０
   μｍである請求項１記載のレジンボンドワイヤソー。
3. 【請求項３】 高抗張力金属線に軟質金属メッキを施し
   た芯線を一定の速度で送りながら、液状樹脂と砥粒の混
   合物を貯留した被覆槽を通過させて芯線に液状樹脂と砥
   粒の混合物を被覆する工程と、前記被覆した液状樹脂を
   硬化させて芯線に砥粒層を固着させる工程と、硬化後の
   砥粒層を加圧ローラにより押圧して砥粒の一部を芯線の
   軟質金属メッキ層に埋設させる工程とを含むことを特徴
   とするレジンボンドワイヤソーの製造方法。
4. 【請求項４】 前記液状樹脂として光硬化型樹脂を用い
   る請求項３記載のレジンボンドワイヤソーの製造方法。
5. 【請求項５】 前記加圧ローラとして前記高抗張力金属
   線より硬度の低い材質のローラを用いる請求項３記載の
   レジンボンドワイヤソーの製造方法。