JP2010167509A - Fixed-abrasive grain saw wire and cutting method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a saw wire quickly cutting a hard ingot and achieving satisfactory wafers having less surface roughness and waviness; and a cutting method. <P>SOLUTION: The wafer surface scratches due to fixed abrasive grains are reduced while achieving a cutting speed equivalent to that of a conventional fixed-abrasive grain method by using the fixed-abrasive grain saw wire in which a pair of flat parts confronting each other in a longitudinal direction of the wire, and the abrasive grains are fixedly attached only to a curved surface connecting both flat parts, and the amount of protrusion of the abrasive grains with respect to these flat parts is 10 μm or below. The wafers are further smoothed by generating a large number of rollings of free abrasive grains between the flat parts and the wafer surface by the cutting method which combines free abrasive grain method. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は硬質材料を切断加工する為の工具であるソーワイヤに関する。 The present invention relates to a saw wire that is a tool for cutting a hard material.

太陽電池等に用いられるシリコンインゴットを切断加工する機械として、ソーマシンが知られている。図8はソーマシンの概略図である。ソーワイヤはソーマシンに以下のように準備される。供給リール102に巻かれたワイヤがソーマシンに供給される。ソーワイヤは複数のガイドローラ(図示せず)に誘導されメインローラ104に導かれる。ソーワイヤは一般に2本乃至4本から構成されるメインローラ104の回りを幾重にも巻き掛けられる。メインローラ104間に数十から数百本のワイヤ群が張り巡らされる。その後、供給の時と同様に、ソーワイヤは複数のガイドローラに誘導され排出リール106に巻き取られる。 A saw machine is known as a machine for cutting a silicon ingot used for a solar cell or the like. FIG. 8 is a schematic view of a saw machine. The saw wire is prepared in the saw machine as follows. The wire wound around the supply reel 102 is supplied to the saw machine. The saw wire is guided to a plurality of guide rollers (not shown) and guided to the main roller 104. The saw wire is wound around the main roller 104 generally composed of two to four. Several tens to several hundreds of wire groups are stretched between the main rollers 104. Thereafter, the saw wire is guided to the plurality of guide rollers and wound around the discharge reel 106 in the same manner as in the supply.

ワイヤがセットされた後にワイヤを走らせる。この状態において、メインローラ間に張り巡らされたワイヤ群に加工を施すインゴット108を押し当てる。するとワイヤ群によりインゴット108は切断され、ワイヤピッチに応じた厚みを有するウエハを得る。 Run the wire after the wire is set. In this state, the ingot 108 for processing the wire group stretched between the main rollers is pressed. Then, the ingot 108 is cut by the wire group, and a wafer having a thickness corresponding to the wire pitch is obtained.

ソーワイヤは2種類に大別できる。一方は砥粒を含むスラリーを吹きかけながら切断加工を行う方式である。もう一方は予め砥粒を固着させておいたワイヤを用いて切断加工を行う方式である。一般的には前者を遊離砥粒式と呼び、後者を固定砥粒式と呼ぶ。 There are two types of saw wires. One is a method of cutting while spraying slurry containing abrasive grains. The other is a method in which cutting is performed using a wire in which abrasive grains are fixed in advance. In general, the former is called a free abrasive type, and the latter is called a fixed abrasive type.

遊離砥粒式においては、インゴットとソーワイヤが接触する部分にスラリーを吹きかける。スラリーの中に含まれる砥粒(遊離砥粒)としては硬質なものが用いられている。例えばSiCやダイヤモンド等が用いられている。こうした遊離砥粒はオイルと混合したスラリーとして用いられることが多い。吹きかけられた遊離砥粒はワイヤ表層に付着し、インゴットと接触する部分に運ばれる。運ばれた遊離砥粒が走行するワイヤとインゴットとの間でローリングやラッピングすることにより、インゴットは切断加工されていく。 In the loose abrasive type, slurry is sprayed on the part where the ingot and saw wire come into contact. Hard abrasive grains are used as the abrasive grains (free abrasive grains) contained in the slurry. For example, SiC or diamond is used. Such loose abrasive grains are often used as a slurry mixed with oil. The sprayed free abrasive grains adhere to the surface of the wire and are carried to the part in contact with the ingot. The ingot is cut and processed by rolling or wrapping between the wire and the ingot on which the loose abrasive grains that have been carried travel.

遊離砥粒式における問題点の1つとして切断速度がある。ワイヤとインゴットの間でローリングする遊離砥粒は、必ずしも切断加工に効果的に寄与しているとは限らない。更にもう1つの問題点としてスラリーが切断加工部へ効率よく運ばれていないと、ウエハ厚みも安定せず悪くなる。 One of the problems in the free abrasive type is the cutting speed. The loose abrasive grains rolling between the wire and the ingot do not always contribute effectively to the cutting process. Furthermore, as another problem, if the slurry is not efficiently conveyed to the cutting portion, the wafer thickness is not stabilized and deteriorates.

固定砥粒式は遊離砥粒式の1つの問題点を解決する方式である。多くは丸い断面を有するワイヤの外周に砥粒が均一に固着されている。特許文献1には代表的な固定砥粒式ソーワイヤが記されている。砥粒が予めワイヤに固着されている為、砥粒のローリングは起こらず、ワイヤの走行により砥粒がインゴットを効果的にスクラッチし続けることにより、インゴットは切断加工されていく。固定砥粒式においては遊離砥粒式に比べて数倍の加工速度を実現する。 The fixed abrasive type is a method for solving one problem of the free abrasive type. In many cases, the abrasive grains are uniformly fixed to the outer periphery of a wire having a round cross section. Patent Document 1 describes a typical fixed abrasive saw wire. Since the abrasive grains are fixed to the wire in advance, the rolling of the abrasive grains does not occur, and the ingot is cut by the abrasive grains continuing to effectively scratch the ingot as the wire travels. In the fixed abrasive type, a processing speed several times that of the free abrasive type is realized.

しかし、固定砥粒式にも問題がある。固定された砥粒による切断はインゴットに大きな加工応力を加える。その為、切断加工されたウエハには残留加工歪みが発生し、ウエハの重要な品質項目である表面粗さやウネリが悪化する。 However, there is a problem with the fixed abrasive type. Cutting with the fixed abrasive grains applies a large processing stress to the ingot. Therefore, residual processing distortion occurs in the cut wafer, and the surface roughness and undulation, which are important quality items of the wafer, are deteriorated.

そこで、例えば特許文献2においては遊離砥粒式と固定砥粒式を組み合わせた方法が知られている。両者を同時に実施することにより、早く且つ歪みの小さい切断加工が行えることが知られている。 Therefore, for example, Patent Document 2 discloses a method in which a free abrasive grain type and a fixed abrasive grain type are combined. It is known that by performing both at the same time, cutting can be performed quickly and with little distortion.

特開平09−150314号JP 09-150314 A 特許第3314921号Japanese Patent No. 3314921

しかし、外周に砥粒を固着させたワイヤを用いた固定砥粒式と、スラリーを吹きかける遊離砥粒式とを、単純に同時に実施しただけでは最適な切断加工は行えない。一般の固定砥粒式ソーワイヤは外周に均一に砥粒が固着されている。砥粒としては30〜40μmのものが広く使用される。そのうちワイヤの固着層に60%程度が埋もれる。つまり固着された砥粒は約12〜16μmがワイヤ表面から突出している。このソーワイヤを用いた場合、ワイヤに固着された砥粒は鋭利な為、切断加工されたウエハ面を荒らす。極めて平滑な品質が望まれているウエハ面に深いキズをもたらす。切断加工により得られたウエハは一般的に面を研磨する工程を経る。もし切断加工により深いキズが生じていたならば、ウエハを深く研磨しなければならない。すると研磨による材料ロスが多くなり歩留まりが悪くなる。 However, an optimal cutting process cannot be performed simply by simultaneously performing the fixed abrasive method using a wire with abrasive grains fixed to the outer periphery and the free abrasive method in which slurry is sprayed. In general fixed abrasive saw wires, abrasive grains are uniformly fixed on the outer periphery. Abrasive grains of 30 to 40 μm are widely used. Among them, about 60% is buried in the fixed layer of the wire. That is, about 12-16 micrometers of the fixed abrasive grain protrudes from the wire surface. When this saw wire is used, since the abrasive grains fixed to the wire are sharp, the cut wafer surface is roughened. This results in deep scratches on the wafer surface where extremely smooth quality is desired. The wafer obtained by the cutting process generally undergoes a step of polishing the surface. If deep flaws have occurred due to the cutting process, the wafer must be deeply polished. Then, material loss due to polishing increases and the yield deteriorates.

更に外周に砥粒を固着させたソーワイヤには、インゴットを掘り進む面(以下、切断加工面とする)と垂直な面に対しても砥粒が固着されている。その為、切断加工で除去されるカーフロスの厚みは、ワイヤの径に砥粒の大きさの2倍を足した値に近似する。つまり遊離砥粒式のソーワイヤと比較すると材料ロスが大きくなる。これは遊離砥粒式を同時に実施した場合にも同様に言える。 Further, the saw wire having the abrasive grains fixed on the outer periphery also has the abrasive grains fixed to a plane perpendicular to the surface through which the ingot is dug (hereinafter referred to as a cut surface). Therefore, the thickness of the kerf removed by cutting is approximated to a value obtained by adding twice the size of the abrasive grains to the diameter of the wire. That is, the material loss is increased as compared with the free abrasive type saw wire. The same applies to the case where the free abrasive grain method is carried out simultaneously.

また、外周に均一な砥粒が固着されたソーワイヤの場合、供給リールから排出リールまで誘導するガイドローラやメインローラは固着された砥粒により損傷し易い。その為、各ローラがキズを負わないように硬質にする等の対策が必要であり、設備投資の負担が増していた。 In the case of a saw wire having uniform abrasive grains fixed on the outer periphery, the guide roller and the main roller that guide from the supply reel to the discharge reel are easily damaged by the fixed abrasive grains. For this reason, it is necessary to take measures such as making each roller hard so as not to be scratched, and the burden of capital investment has increased.

以上のように、本発明はウエハ面の表面粗さや厚み、ウネリの悪化を抑制し、且つ材料ロスが少なく、設備損傷の少ない固定砥粒式ソーワイヤ、及び切断方法の提供を行うことを課題とする。 As described above, it is an object of the present invention to provide a fixed abrasive saw wire and a cutting method that suppress the deterioration of the surface roughness, thickness, and undulation of the wafer surface, reduce material loss, and reduce equipment damage. To do.

上記の問題点を解消する手段として、ワイヤ断面が、長手方向に対峙する真直な2つの平面部を有する形状で、両平面を接続する少なくとも一方の面側に砥粒を固着させたことを特徴とする固定砥粒式ソーワイヤにおいて、ワイヤの対峙する平面部を基準とする平面に対して、固着された砥粒の突出量が0〜10μm以下である固定砥粒式ソーワイヤを提供する。 As means for solving the above-mentioned problems, the wire cross section has a shape having two straight flat portions facing each other in the longitudinal direction, and abrasive grains are fixed to at least one surface side connecting both flat surfaces. In the fixed abrasive saw wire, the fixed abrasive saw wire has a protruding amount of the fixed abrasive grains of 0 to 10 μm or less with respect to a flat surface with respect to the flat portion facing the wire.

上記のワイヤ断面形状として対峙する2つの平面部が平行であることが好ましい。更にはワイヤ断面形状がトラック形状であると尚好ましい。 It is preferable that the two flat portions facing each other as the wire cross-sectional shape are parallel. Furthermore, the wire cross-sectional shape is more preferably a track shape.

更に、ワイヤ断面が、長手方向に対峙する真直な2つの平面部を有する形状で、両平面を接続する少なくとも一方の面側に砥粒を固着させた固定砥粒式ソーワイヤを走行させつつ、遊離砥粒を含むスラリーを吹きかけながら行い、且つワイヤの対峙する平面部を基準とする平面に対して固着された砥粒の突出量が、遊離砥粒の粒径以下である固定砥粒式ソーワイヤを使用して行う切断加工方法とすることでワイヤの持つ能力を最大限に発揮できる。 Furthermore, the wire cross-section has a shape having two straight flat portions facing each other in the longitudinal direction, and while moving a fixed abrasive saw wire with abrasive grains fixed to at least one side connecting both flat surfaces, A fixed-abrasive saw wire, which is performed while spraying a slurry containing abrasive grains, and the protruding amount of the abrasive grains fixed to a plane based on the plane portion facing the wire is equal to or less than the grain size of the free abrasive grains. By using the cutting method used, the ability of the wire can be maximized.

上記スラリーには遊離砥粒を含む。遊離砥粒としてはSiCまたはダイヤモンド微粒子であることが望ましい。 The slurry contains free abrasive grains. The loose abrasive is preferably SiC or diamond fine particles.

本発明のソーワイヤを用いることで、固定砥粒式の切断加工速度が達成される。更に得られたウエハは平滑な面を有し、厚みも安定している。また、ワイヤとしての厚みが薄く設計できる為、材料ロスの少ない切断加工が行える。 By using the saw wire of the present invention, a fixed abrasive type cutting speed is achieved. Further, the obtained wafer has a smooth surface and a stable thickness. In addition, since the wire thickness can be designed thin, cutting can be performed with little material loss.

更に本発明のソーワイヤを用い、且つ遊離砥粒式を組み合わせることで、本発明のソーワイヤが有する能力を最大限に発揮できる。 Furthermore, the capability which the saw wire of this invention has can be exhibited to the maximum by using the saw wire of this invention and combining a loose abrasive type.

本発明のソーワイヤの代表的な断面図Typical sectional view of the saw wire of the present invention 本発明のソーワイヤのその他の実施例Other embodiments of the saw wire of the present invention 従来の固定砥粒式ソーワイヤConventional fixed abrasive saw wire 本発明と従来例の切断加工方法における断面図Sectional view in the cutting method of the present invention and the conventional example 本発明のワイヤと遊離砥粒とを併用した場合の遊離砥粒がローリングする概略図Schematic of loose abrasive rolling when using the wire of the present invention and loose abrasive together 本発明と従来例の切断加工断面図Cross section of cutting process of the present invention and the conventional example 本発明のソーワイヤをメインローラに巻き掛けられた状態の断面図Sectional drawing of the state where the saw wire of the present invention is wound around the main roller 一般的なソーマシンの概略図Schematic diagram of a typical saw machine

本発明のポイントは、「切断加工面でないワイヤ側面(以下、単にワイヤ側面と称す)に砥粒を固着させていないこと」と、「ワイヤがワイヤ側面に平面部を有していること」である。この2つのポイントにおける作用を以下に詳述する。 The point of the present invention is that “abrasive grains are not fixed to a wire side surface (hereinafter simply referred to as a wire side surface) that is not a cut surface” and “the wire has a flat portion on the wire side surface”. is there. The operation at these two points will be described in detail below.

「ワイヤ側面に砥粒を固着させていないこと」には次の理由がある。1つは、従来の固定砥粒式においては、ワイヤに固着された砥粒のうち、ある特定の面しか激しく磨耗しないという知見による。ワイヤは複数のメインローラに巻き掛けられて走行している。この状況下でワイヤの捻れは少なく、ほぼ同一面においてワイヤとインゴットは接触している。すなわち、インゴットと接触する面以外に固着された砥粒は切断加工に殆ど寄与していない。 There is the following reason that “the abrasive grains are not fixed to the side surface of the wire”. One is based on the knowledge that, in the conventional fixed abrasive type, only a specific surface of the abrasive grains fixed to the wire is worn violently. The wire is wound around a plurality of main rollers. Under this circumstance, the twist of the wire is small, and the wire and the ingot are in contact with each other on substantially the same surface. That is, the abrasive grains fixed other than the surface in contact with the ingot hardly contribute to the cutting process.

もう1つは前述した通り、ワイヤ側面に固着されている砥粒はウエハ面を荒らしているという知見による。ウエハは固着された砥粒によってスクラッチされ、深いキズを負うことになる。一般に固着される砥粒の大きさは数十μmである。つまりウエハは最大数十μmのキズを受ける。 The other is based on the knowledge that the abrasive grains fixed to the side surfaces of the wires are roughening the wafer surface as described above. The wafer is scratched by the fixed abrasive grains and suffers deep scratches. Generally, the size of abrasive grains to be fixed is several tens of μm. That is, the wafer is scratched by a maximum of several tens of micrometers.

以上より、「ワイヤ側面に砥粒を固着させていないこと」が良いと言える。 From the above, it can be said that “the abrasive grains are not fixed to the side surface of the wire” is good.

ただし、インゴットと接触しない面に砥粒が固着されていても問題ないことは言うまでもない。インゴットと接触しない面に砥粒が固着されていたり、またはワイヤ表面に凹凸が付与されていたりすることにより切断屑が排出され易いといった効果は期待できる。 However, it goes without saying that there is no problem even if the abrasive grains are fixed to the surface that does not contact the ingot. The effect that cutting | disconnection waste is easy to be discharged | emitted by the abrasive grain being fixed to the surface which does not contact an ingot, or the unevenness | corrugation is provided to the wire surface is expectable.

また、砥粒が一部にしか固着されていない為、ソーマシン各部を傷つけ難い。ソーワイヤ断面において、砥粒が固着している部分が少ない為、各ローラに掛ける際は、砥粒を固着していない面で行うことができる。その場合、ソーワイヤを誘導するローラーの溝は略U字が良い。砥粒のない側を溝で受けながら、ワイヤを安定して走行させることができる。 Moreover, since the abrasive grains are fixed only to a part, it is difficult to damage each part of the saw machine. In the saw wire cross section, since there are few portions to which the abrasive grains are fixed, it can be performed on the surface where the abrasive grains are not fixed when being applied to each roller. In that case, the groove of the roller for guiding the saw wire is preferably substantially U-shaped. The wire can be stably run while receiving the side without the abrasive grains with the groove.

次に、「ワイヤがワイヤ側面に平面部を有していること」には次の理由がある。従来の遊離砥粒式は一般に断面が丸形状であるワイヤを用いている。従って、スラリー中の遊離砥粒の有無という条件を除くと、ウエハ面とワイヤは線接触、あるいは点接触をする。これによりウエハ面の表面粗さを悪くするという知見を得た。対照的に本発明のワイヤ側面が平面であることで、ウエハ面とワイヤは面接触を行う。 Next, “the wire has a flat portion on the side surface of the wire” has the following reason. The conventional loose abrasive type generally uses a wire having a round cross section. Therefore, except for the condition of the presence or absence of loose abrasive grains in the slurry, the wafer surface and the wire are in line contact or point contact. As a result, it has been found that the surface roughness of the wafer is deteriorated. In contrast, because the wire side surface of the present invention is flat, the wafer surface and the wire are in surface contact.

または遊離砥粒式を併用した場合、ウエハ面とワイヤの平面部との間には多くの場合遊離砥粒が存在する。図4には本発明のソーワイヤと遊離砥粒式を併用した概略図を示している。図4の本発明ようにワイヤの平面部によって、より多くの遊離砥粒が同じ圧力を受け易い条件となる。対照的に従来の固定砥粒式と遊離砥粒式を併用した方式において、遊離砥粒20aは切断加工やウエハ面の平滑化に対して効果的に作用していない。 Or, when the loose abrasive type is used in combination, loose abrasive grains often exist between the wafer surface and the flat portion of the wire. FIG. 4 shows a schematic view using the saw wire of the present invention and the free abrasive type. As in the present invention of FIG. 4, the flat portion of the wire is a condition that more loose abrasive grains are likely to receive the same pressure. In contrast, in the conventional method using both the fixed abrasive grain type and the loose abrasive grain type, the loose abrasive grains 20a do not effectively act on cutting or smoothing the wafer surface.

図5はウエハ面とワイヤの平面部との間に存在する遊離砥粒の効果を示している。図5のようにウエハ面とワイヤ平面とが相対移動する間で、より多くの遊離砥粒が同等のローリングを起こす。数多くの遊離砥粒のローリングがウエハ面に存在する微細な凸部を次々と破壊していく。こうしてウエハ面はより平滑に仕上げられる。 FIG. 5 shows the effect of loose abrasive grains present between the wafer surface and the flat portion of the wire. As shown in FIG. 5, more free abrasive grains cause equivalent rolling while the wafer surface and the wire plane move relative to each other. A lot of loose abrasive rolling successively destroys the fine protrusions present on the wafer surface. Thus, the wafer surface is finished more smoothly.

更にワイヤ側面に平面部を有していることでワイヤの位置が安定する。図6は切断加工の断面図を示している。従来のワイヤにおいては断面円形をしている為、僅かな張力の変化により切断加工方向が真っ直ぐでない(以下「位置ズレ」という)。この位置ズレによりウエハのウネリが発生している。対して本発明のワイヤの平面部とウエハ面は略平行であり、加工途中においてワイヤはウエハ面に挟まれる状態にある。従ってワイヤが走行する位置が安定しており、ウネリの発生が防止される。 Furthermore, the position of the wire is stabilized by having a flat portion on the side surface of the wire. FIG. 6 shows a sectional view of the cutting process. Since the conventional wire has a circular cross-section, the cutting direction is not straight due to a slight change in tension (hereinafter referred to as “position misalignment”). Wafering of the wafer occurs due to this misalignment. On the other hand, the flat portion of the wire of the present invention and the wafer surface are substantially parallel, and the wire is sandwiched between the wafer surfaces during processing. Therefore, the position where the wire travels is stable, and the occurrence of undulation is prevented.

以上より、「ワイヤがワイヤ側面に平面部を有していること」が良いと言える。 From the above, it can be said that “the wire has a flat portion on the side surface of the wire” is good.

尚、対峙する平面部は平行である方が好ましい。その場合、両平面部は切断加工により得られたウエハ面と平行に位置する。この時遊離砥粒のローリングが均一に発生する。しかし、両平面部が平行である場合に限るものではない。 In addition, it is preferable that the plane part to oppose is parallel. In that case, both planar portions are positioned in parallel with the wafer surface obtained by the cutting process. At this time, rolling of free abrasive grains occurs uniformly. However, the present invention is not limited to the case where both plane portions are parallel.

また、平面部を有していればウエハを平滑に仕上げる効果が得られる為、その面積の大きさに制限は必要でない。面積が大きい程、同等にローリングされる遊離砥粒の数が多くなる為、ウエハ面を平滑に仕上げる効果は大きくなる。 Moreover, since the effect which finishes a wafer smoothly will be acquired if it has a plane part, the restriction | limiting is not necessary for the magnitude | size of the area. The larger the area, the larger the number of loose abrasive grains that are rolled equivalently, and the greater the effect of finishing the wafer surface smoothly.

しかし、ワイヤの平面部をより大きくするとワイヤの断面形状はより偏平になる。図1に本発明のソーワイヤの断面図を記載する。仮にワイヤの断面において、1対の略平面部間の距離を短径bと称し、そうでない方を長径aと称す。一般のソーマシンにセットする場合、例えばメインローラには図7のように長径a方向に巻き掛けられる。長径a方向においてメインローラに接する側をワイヤの内周側28、他方をワイヤの外周側26とする。この時、ワイヤの断面形状が過度に偏平になるとワイヤの内周側28と外周側26とでの応力差が大きくなる。特に外周側においては、引張応力が大きく砥粒固着層の破壊が生じ易くなり、砥粒脱落の発生が多くなる。その為、内周側と外周側の応力差が大きくならないように偏平率には制限を設けた方が良い。例えば長径aを短径bで割った値a/bは以下の数値が好ましい。
1.0 < a/b < 1.5
しかし、ソーマシンの形態により所望の断面形状に対応すべきであり、上記の範囲に限るものではない。
However, if the flat portion of the wire is made larger, the cross-sectional shape of the wire becomes flatter. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the saw wire of the present invention. In the cross section of the wire, the distance between a pair of substantially flat portions is referred to as a minor axis b, and the other is referred to as a major axis a. When set in a general saw machine, for example, the main roller is wound around the major axis a as shown in FIG. The side in contact with the main roller in the major axis a direction is the inner peripheral side 28 of the wire and the other is the outer peripheral side 26 of the wire. At this time, if the cross-sectional shape of the wire becomes too flat, the stress difference between the inner peripheral side 28 and the outer peripheral side 26 of the wire increases. Particularly on the outer peripheral side, the tensile stress is large and the abrasive fixed layer is liable to break, and the occurrence of abrasive drop increases. Therefore, it is better to limit the flatness so that the stress difference between the inner peripheral side and the outer peripheral side does not increase. For example, the value a / b obtained by dividing the major axis a by the minor axis b is preferably the following numerical value.
1.0 <a / b <1.5
However, it should correspond to a desired cross-sectional shape depending on the form of the saw machine, and is not limited to the above range.

更に固着された砥粒はツルーイングされている方が好ましい。一般にワイヤに固着された砥粒は全周を固着層で覆われている。対照的に砥粒がツルーイングされた状態とは固着層で覆われた砥粒の先端部分の固着層を除去された状態である。そうすることでより鋭利な砥粒が剥き出された状態となり、特に初期の切断加工性能が良い。 Further, the adhered abrasive grains are preferably trued. In general, the abrasive grains fixed to the wire are entirely covered with a fixing layer. In contrast, the state where the abrasive grains are trued is a state where the fixing layer at the tip of the abrasive grains covered with the fixing layer is removed. By doing so, it becomes a state where sharper abrasive grains are stripped off, and the initial cutting performance is particularly good.

本発明のワイヤを生産する方法は以下の通りである。まず所望のサイズであって断面が丸であるワイヤを伸線加工等により得る。このワイヤを圧延等の処理により断面が丸でなく、ワイヤ側面が平面部を有する所望の異形ワイヤを得る。 The method of producing the wire of the present invention is as follows. First, a wire having a desired size and a round cross section is obtained by wire drawing or the like. By rolling the wire, a desired deformed wire having a round cross section and a flat surface on the side surface of the wire is obtained.

また異形の断面に仕上げる時は、長径方向の中心線を軸に左右対称である方が好ましい。一般の使用においては、切断加工方向は長径方向と一致する。この時左右非対称であると切断加工方向に対して軸がずれてしまい適切に切断が行えない。ただしソーマシンの形態により所望の断面形状に対応すべきであり、左右対称なワイヤに限るものではない。 In addition, when finishing an irregular cross section, it is preferable that the cross section is symmetrical with respect to the center line in the major axis direction. In general use, the cutting direction coincides with the major axis direction. At this time, if left-right asymmetry, the axis is shifted with respect to the cutting direction, and cutting cannot be performed properly. However, it should correspond to a desired cross-sectional shape depending on the form of the saw machine, and is not limited to a symmetrical wire.

ワイヤに砥粒を固着させる方法は従来の方法で良い。一般的には溶融した金属あるいは樹脂層中にワイヤを浸漬したり、メッキを行ったりした後に、あるいは同時に砥粒を分散させて仮固着させる。固着させる面が特定されているので、その部分に固着させる方法であれば特に限定されるものではない。その後固着をより確実なものにする処置が行われる。 A conventional method may be used to fix the abrasive grains to the wire. Generally, after the wire is immersed in a molten metal or resin layer or plated, or at the same time, the abrasive grains are dispersed and temporarily fixed. Since the surface to be fixed is specified, there is no particular limitation as long as it is a method for fixing to the portion. Thereafter, a treatment is performed to make the fixation more reliable.

全周に砥粒が仮固着される方法の場合、ワイヤ側面に仮固着された砥粒を除去する必要がある。砥粒を除去する方法は例えばローラ等により、物理的に接触させることで容易に除去できる。仮固着の状態であれば容易に除去できる為、特にこの方法に限定されるものではない。 In the case of the method in which the abrasive grains are temporarily fixed all around, it is necessary to remove the abrasive grains temporarily fixed to the side surface of the wire. The method for removing the abrasive grains can be easily removed by bringing them into physical contact with, for example, a roller. Since it can be easily removed as long as it is temporarily fixed, it is not particularly limited to this method.

尚、平面部を有する異形断面のワイヤを得る工程は砥粒を固着させた後でも良い。仮固着後に例えば圧延することで平面部の形成を行った場合、砥粒はワイヤ平面部の延長線を越えないように揃えられる。従って、より平坦なワイヤ側面が形成される。 In addition, the process of obtaining the wire of the irregular cross section which has a plane part may be after fixing an abrasive grain. When the flat portion is formed by rolling, for example, after temporary fixing, the abrasive grains are aligned so as not to exceed the extension line of the wire flat portion. Therefore, a flatter wire side surface is formed.

「砥粒がワイヤ平面部の延長面を越えないように揃えられる」ことが非常に重要である。なぜならば、固着された砥粒がワイヤ平面部の延長面と比べて突出量が大きい場合、ウエハ面を荒らす。つまりワイヤ平面部に砥粒を固着させた場合と同様の形態となってしまうことを意味する。従って固着された砥粒はワイヤ平面部の延長面をできるだけ越えないように揃えられていることが望まれる。 It is very important that the “abrasive grains are aligned so that they do not exceed the extended surface of the wire plane portion”. This is because the wafer surface is roughened when the fixed abrasive grains have a larger amount of protrusion than the extended surface of the wire plane portion. That is, it means that the same form as that when the abrasive grains are fixed to the wire plane portion is obtained. Therefore, it is desirable that the fixed abrasive grains be aligned so as not to exceed the extended surface of the wire plane portion as much as possible.

しかし、特に遊離砥粒を併用した切断加工の場合、ワイヤ平面部の延長線を少し超えても良い。つまり遊離砥粒の粒径以下の突出量であれば問題ない。なぜならばこの場合、突出する砥粒よりも大きい遊離砥粒がウエハ面に接触する為である。遊離砥粒によるローリングやラッピングが先行する為、固着された砥粒によるスクラッチは極めて少ない。一般に使用される砥粒が#1000〜1500(粒径が約10〜15μm)である為、砥粒の突出量も10μm以下であれば問題ない。 However, in particular, in the case of a cutting process using free abrasive grains, the extension of the wire plane part may be slightly exceeded. That is, there is no problem as long as the protruding amount is equal to or less than the grain size of the free abrasive grains. This is because, in this case, loose abrasive grains larger than the protruding abrasive grains contact the wafer surface. Since rolling or lapping with free abrasive grains precedes, scratches due to fixed abrasive grains are extremely small. Since generally used abrasive grains are # 1000 to 1500 (particle diameter is about 10 to 15 μm), there is no problem if the protruding amount of the abrasive grains is 10 μm or less.

本発明のソーワイヤで切断加工を実際に行った結果が表1である。表1は2インチのシリコンインゴットを切断加工した時のウエハの面粗さ及びウネリを評価した結果である。従来例として遊離砥粒式及び固定砥粒式、本発明例として本発明のソーワイヤのみ及び本発明のソーワイヤに遊離砥粒式を併用した方式で切断加工を行い、得られたウエハの比較を行った。ウエハの面粗さ及びウネリの測定には接触式の表面粗さ計を用いて行った。 Table 1 shows the results of actual cutting with the saw wire of the present invention. Table 1 shows the results of evaluating the surface roughness and undulation of the wafer when a 2-inch silicon ingot was cut. As a conventional example, a free abrasive grain type and a fixed abrasive grain type, as an example of the present invention, only the saw wire of the present invention and the saw wire of the present invention are combined with the free abrasive grain type, and the wafers obtained are compared. It was. The surface roughness and undulation of the wafer was measured using a contact type surface roughness meter.

表面粗さ(Rz)は切断加工方向に対して、得られたウエハの切断開始部、中心部、切断終了部の3点につきそれぞれ2.5mmの範囲で計測した。計測した3点のうちの最大値を比較対照とした。同様にウネリについては切断加工方向に対して、ウエハの切断開始部から終了部まで40mmを対象に最大高低差を評価した。更に従来の遊離砥粒式における加工速度、最大の表面粗さ及びウネリを1とし相対評価を行っている。 The surface roughness (Rz) was measured in the range of 2.5 mm for each of the three points of the cutting start portion, the central portion, and the cutting end portion of the obtained wafer with respect to the cutting direction. The maximum value among the three measured points was used as a comparative control. Similarly, the maximum height difference was evaluated for 40 mm from the cutting start part to the end part of the wafer with respect to the cutting direction. Furthermore, relative evaluation is performed by setting the processing speed, the maximum surface roughness and the undulation in the conventional loose abrasive type to 1.

尚、本発明のソーワイヤには砥粒の仮固着の時に平面部の形成を行い、砥粒が揃えられているものを作成した。従って平面部に対する固定砥粒の突出量が0〜1μmであるソーワイヤを使用した。更に比較例として他の製造方法により、平面部を有し、切断加工方向のみに砥粒を固着させ、且つ固定砥粒の突出量が20μmであるソーワイヤに遊離砥粒を併用して切断加工を行った。全ての実施において遊離砥粒は#1500を使用した。 In the saw wire of the present invention, a flat portion was formed at the time of temporary fixing of the abrasive grains, and the saw wires were aligned. Therefore, a saw wire in which the protruding amount of the fixed abrasive grains with respect to the flat portion was 0 to 1 μm was used. Further, as a comparative example, by another manufacturing method, cutting is performed by using a free abrasive grain in combination with a saw wire having a flat portion, fixing abrasive grains only in the cutting process direction, and a fixed abrasive grain protruding amount of 20 μm. went. In all runs, loose abrasive # 1500 was used.

表1の結果から本発明は従来方式の結果と比較して表面粗さ及びウネリが良くなっている。遊離砥粒を併用していない場合においても、従来の固定砥粒式と比較して効果が得られた理由は次の通りと推察される。 From the results shown in Table 1, the present invention has improved surface roughness and undulation compared with the results of the conventional method. Even when no loose abrasive is used in combination, the reason why the effect is obtained as compared with the conventional fixed abrasive type is presumed as follows.

本発明のソーワイヤにおいても従来の固定砥粒式と同様の切断加工が行われている。この時、大きな切削屑が発生している。従来のソーワイヤにおいては外周に均一に固着された砥粒間に切削屑が取り込まれ易い。しかし本発明のソーワイヤにおいて砥粒は切断加工面にしか固着されていない。従って切削屑が砥粒間に留まらず、ワイヤの側面に溢れ出す量が多くなる。これらの切削屑がワイヤの平面部とウエハ面との間で効果的に働くと推察される。 In the saw wire of the present invention, the same cutting process as in the conventional fixed abrasive type is performed. At this time, large cutting waste is generated. In the conventional saw wire, the cutting waste is easily taken in between the abrasive grains uniformly fixed to the outer periphery. However, in the saw wire of the present invention, the abrasive grains are fixed only on the cut surface. Accordingly, the amount of cutting waste not remaining between the abrasive grains and overflowing to the side surface of the wire increases. It is presumed that these cutting scraps work effectively between the flat portion of the wire and the wafer surface.

つまり遊離砥粒式におけるスラリー中の砥粒と同じ働きを行う。切削屑はウエハと同じ成分であり、ウエハ面を研磨するのに十分な硬度を有している。切削屑がワイヤ平面部とウエハ面との間でローリングやラッピングを行うことでウエハ面の凸部を破壊する。この破壊によりウエハ面が平滑な面に仕上げられる。 That is, it performs the same function as the abrasive grains in the slurry in the free abrasive type. The cutting waste is the same component as the wafer, and has sufficient hardness to polish the wafer surface. The cutting scraps roll or wrap between the wire plane portion and the wafer surface to destroy the convex portion of the wafer surface. By this destruction, the wafer surface is finished to a smooth surface.

本発明のソーワイヤに遊離砥粒を併用した場合には、従来の遊離砥粒式よりも遥かに平滑な面が達成された。尚、遊離砥粒の併用に関わらず、本発明のソーワイヤも従来の固定砥粒式と同等の切断加工速度が達成された。 When loose abrasive grains were used in combination with the saw wire of the present invention, a much smoother surface than the conventional loose abrasive type was achieved. Regardless of the combination of loose abrasive grains, the saw wire of the present invention achieved the same cutting speed as that of the conventional fixed abrasive grain type.

また比較例として実施した砥粒の突出量が多い場合も同様に加工速度が早い。しかしウエハの表面粗さは悪く、ウネリも悪化した。これは突出量が大きいことにより固定砥粒がウエハ面をスクラッチし易い。しかもワイヤの平面部とウエハ面との距離が大きくなりワイヤが安定しない。その為切断加工方向が安定せずウエハ品質が悪化した。 In addition, the processing speed is also high when the protruding amount of the abrasive grains implemented as a comparative example is large. However, the surface roughness of the wafer was poor and the undulation was also worsened. This is because the fixed abrasive grains easily scratch the wafer surface due to the large protrusion amount. In addition, the distance between the flat portion of the wire and the wafer surface increases, and the wire is not stable. As a result, the cutting direction was not stable and the wafer quality deteriorated.

対して本発明は、切断加工中においてワイヤの位置ズレが起こりにくく安定していたことにより、ウネリの小さい良好なウエハ面に仕上がった。 In contrast, according to the present invention, the wire was not misaligned during the cutting process and was stable, so that a good wafer surface with small undulation was finished.

尚、本発明はソーワイヤに関するが、同様に硬質材の切断に用いられるブレードソーについても転用が可能と推量できる。 Although the present invention relates to a saw wire, it can be assumed that a blade saw used for cutting a hard material can also be diverted.

2 ソーワイヤ
4 芯材
6 砥粒固着層
8 ワイヤ側面
10 砥粒(固着)
12 ツルーイング部
20 遊離砥粒
22 ウエハ面
24 切削屑
102 供給リール
104 メインローラ
106 排出リール
108 インゴット
2 Saw wire 4 Core material 6 Abrasive grain fixing layer 8 Wire side face 10 Abrasive grain (adhesion)
12 Truing unit 20 Free abrasive grains 22 Wafer surface 24 Cutting scraps 102 Supply reel 104 Main roller 106 Discharge reel 108 Ingot

Claims (3)

ワイヤ断面が、長手方向に対峙する真直な2つの平面部を有する形状で、両平面を接続する少なくとも一方の面側に砥粒を固着させたことを特徴とする固定砥粒式ソーワイヤにおいて、
ワイヤの有する平面部を基準とする平面に対して、固着された砥粒の突出量が0〜10μmである固定砥粒式ソーワイヤ。
In the fixed abrasive saw wire characterized in that the wire cross section has a shape having two straight flat portions facing each other in the longitudinal direction, and the abrasive grains are fixed to at least one surface side connecting both flat surfaces.
A fixed-abrasive saw wire in which the protruding amount of the fixed abrasive grains is 0 to 10 μm with respect to a plane based on the plane portion of the wire.
ワイヤの断面形状がトラック形状である請求項1記載の固定砥粒式ソーワイヤ。 2. The fixed abrasive saw wire according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the wire is a track shape. ワイヤ断面が、長手方向に対峙する真直な2つの平面部を有する形状で、両平面を接続する少なくとも一方の面側に砥粒を固着させた固定砥粒式ソーワイヤを走行させつつ、遊離砥粒を含むスラリーを吹きかけながら行い、且つワイヤの対峙する平面部を基準とする平面に対して固着された砥粒の突出量が、遊離砥粒の粒径以下である固定砥粒式ソーワイヤを使用して行う切断加工方法。
While running a fixed-abrasive saw wire in which the wire cross-section has a shape having two straight flat portions facing each other in the longitudinal direction and the abrasive grains are fixed to at least one surface connecting both the flat surfaces, free abrasive grains The fixed abrasive type saw wire is used in which the amount of protrusion of abrasive grains fixed to a plane with reference to the plane portion facing the wire is equal to or less than the grain size of the free abrasive grains. Cutting method to be performed.
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