JP2015100814A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of saw wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコーンウエハー等の製作に用いられるソーワイヤに関する。詳細には、本発明は、ソーワイヤの製造方法及び製造装置の改良に関する。 The present invention relates to a saw wire used for manufacturing a silicone wafer or the like. Specifically, the present invention relates to an improvement in a saw wire manufacturing method and manufacturing apparatus.
シリコンウエハーは、シリコンインゴットから得られる。ウエハーの製作には、ソーマシンが用いられている。ソーマシンは、一対のメインローラーと、ソーワイヤとを備えている。それぞれのメインローラーは、多数の溝を備えている。この溝は、周方向に延びている。この溝にワイヤが通される。メインローラーの回転により、ワイヤが進行する。このワイヤによってインゴットがスライスされ、ウエハーが得られる。 Silicon wafers are obtained from silicon ingots. A saw machine is used to manufacture the wafer. The saw machine includes a pair of main rollers and a saw wire. Each main roller has a number of grooves. This groove extends in the circumferential direction. A wire is passed through this groove. The wire advances by the rotation of the main roller. The ingot is sliced by this wire to obtain a wafer.
ソーワイヤの製造では、素線に対し、パテンチングと伸線とが繰り返し施される。これにより、素線は細径化する。この素線に最終パテンチングと最終伸線が施され、ソーワイヤが得られる。 In the manufacture of saw wire, patenting and wire drawing are repeatedly performed on the wire. As a result, the wire becomes thinner. This strand is subjected to final patenting and final drawing to obtain a saw wire.
最終伸線では、ダイスに潤滑液が供給されつつ、このダイスに素線が通される。このダイスは、素線のパスラインに対して若干傾斜している。この傾斜により、素線にクセ付けがなされる。このクセ付けにより、フリーコイル径が200mmから800mm程度であるソーワイヤが得られる。フリーコイル径が適正であるソーワイヤは、ソーマシンにおいて直進姿勢を維持する。このソーワイヤにより、スライス面の精度に優れたウエハーが得られうる。 In the final wire drawing, the strand is passed through the die while the lubricating liquid is supplied to the die. This die is slightly inclined with respect to the pass line of the strand. Due to this inclination, the strands are addicted. By this curling, a saw wire having a free coil diameter of about 200 mm to 800 mm is obtained. A saw wire with an appropriate free coil diameter maintains a straight running posture in a saw machine. With this saw wire, a wafer having excellent slice surface accuracy can be obtained.
フリーコイル径は、ダイスの傾斜角度に大きく依存する。フリーコイル径が適正なソーワイヤが得られるには、ダイスの傾斜が適正な角度に設定される必要がある。この設定は、作業者の技量に依存してなされる。適正な角度の設定は、容易ではない。適正な角度の設定には、手間を要する。 The free coil diameter largely depends on the inclination angle of the die. In order to obtain a saw wire with an appropriate free coil diameter, the inclination of the die needs to be set to an appropriate angle. This setting is made depending on the skill of the worker. Setting an appropriate angle is not easy. Setting an appropriate angle requires time and effort.
最終伸線において、ダイスの内周面は徐々に摩耗する。この摩耗により、ソーワイヤのフリーコイル径が変化してしまう。素線の状態の変動によって、フリーコイル径がばらつくことがある。さらに、潤滑液の状態によっても、フリーコイル径がばらつくことがある。フリーコイル径のばらつきが大きいソーワイヤから得られるウエハーでは、スライス面の精度が悪い。ソーワイヤの全長は、極めて長い。例えば、長さが500kmであるソーワイヤが存在する。このソーワイヤの全長にわたり、フリーコイル径のばらつきが小さいことが必要である。 In the final wire drawing, the inner peripheral surface of the die gradually wears. Due to this wear, the free coil diameter of the saw wire changes. The free coil diameter may vary due to fluctuations in the state of the wire. Furthermore, the free coil diameter may vary depending on the state of the lubricating liquid. Wafers obtained from saw wires with large variations in free coil diameter have poor slice surface accuracy. The total length of the saw wire is extremely long. For example, there is a saw wire having a length of 500 km. It is necessary that the variation of the free coil diameter is small over the entire length of the saw wire.
特許第2957571号公報には、最終伸線後の熱処理を含むソーワイヤの製造方法が記載されている。この熱処理により、ソーワイヤの内部応力が低減される。このソーワイヤのフリーコイル径のばらつきは、小さい。しかし、この熱処理は、最終伸線のラインとは別のラインでなされる。この熱処理には、手間がかかる。このソーワイヤの製造コストは、大きい。 Japanese Patent No. 2957571 describes a saw wire manufacturing method including a heat treatment after the final wire drawing. By this heat treatment, the internal stress of the saw wire is reduced. The variation in the free coil diameter of the saw wire is small. However, this heat treatment is performed on a line different from the final drawing line. This heat treatment takes time. The manufacturing cost of this saw wire is high.
特開2006−342375公報には最終伸線後の矯正工程を含むソーワイヤの製造方法が記載されている。矯正工程には、多数の矯正ローラーが用いられる。矯正工程により、ソーワイヤのクセが適正化されうる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-342375 describes a saw wire manufacturing method including a straightening process after final drawing. A number of straightening rollers are used in the straightening process. The habit of the saw wire can be optimized by the correction process.
特開2006−342375公報に記載された製造方法では、クセの適正化は十分ではない。本発明の目的は、適正なクセを有するソーワイヤが容易に得られる製造方法及び製造装置の提供にある。 In the manufacturing method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-342375, optimization of habit is not sufficient. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus in which a saw wire having an appropriate habit can be easily obtained.
本発明に係るソーワイヤの製造方法は、
(1)素線に伸線を施して、この素線にクセ付けを行う工程
及び
(2)この素線に張力付加装置によって張力をかけつつ、この素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有する矯正器にて、この素線のクセを矯正する工程
を含む。
The method for manufacturing a saw wire according to the present invention includes:
(1) A process of drawing a wire and setting the wire. (2) Applying tension to the wire with a tension applying device, and abutting on the wire and plasticizing the wire. It includes a step of straightening this strand of wire with a straightener having a number of straightening rollers that cause deformation.
好ましくは、それぞれの矯正ローラーの直径は、この矯正ローラーに当接する素線の直径の60倍以上100倍以下である。 Preferably, the diameter of each straightening roller is not less than 60 times and not more than 100 times the diameter of the wire contacting the straightening roller.
好ましくは、素線が矯正器を通過するときにこの素線に負荷される張力の、この素線の破断荷重に対する比率は、30%以上60%以下である。 Preferably, the ratio of the tension applied to the strand when the strand passes through the straightener to the breaking load of the strand is not less than 30% and not more than 60%.
好ましくは、それぞれの矯正ローラーの表面硬度の、素線の硬度に対する比率は、90%以上150%以下である。 Preferably, the ratio of the surface hardness of each straightening roller to the hardness of the wire is 90% or more and 150% or less.
矯正器において、多数の矯正ローラーが千鳥状に配置されうる。好ましくは、これらの矯正ローラーの数は、11以上である。 In the straightener, a large number of straightening rollers can be arranged in a staggered manner. Preferably, the number of these correction rollers is 11 or more.
本発明に係るソーワイヤの製造装置は、
(1)素線に伸線を施してこの素線にクセ付けを行うための伸線機、
(2)上記素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有しており、上記伸線機よりも下流に位置する矯正器、
及び
(3)上記矯正器よりも下流に位置しており、この矯正器における素線に張力をかける張力付加装置
を備える。
The saw wire manufacturing apparatus according to the present invention includes:
(1) A wire drawing machine for drawing a wire and setting the wire.
(2) A straightener having a number of straightening rollers that abut against the strands and cause plastic deformation of the strands, and is located downstream of the wire drawing machine;
And (3) a tension applying device that is located downstream of the straightener and applies tension to the strands of the straightener.
本発明に係る製造方法により、適正なクセを有するソーワイヤが容易に得られる。 By the manufacturing method according to the present invention, a saw wire having an appropriate habit can be easily obtained.
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.
図1に示された製造装置2は、伸線機4、引取装置6、計尺ローラー8、矯正器10、反転ローラー12、張力負荷装置14、ダンサー16及び巻き取りリール18を有している。張力負荷装置14は、第一ローラー20及び第二ローラー22を有している。
1 includes a
素線24は、伸線機4のダイス(図示されず)を通過する。この通過により、素線24に最終伸線が施される。最終伸線では、ダイスは、素線24のパスラインに対して若干傾斜している。この傾斜により、素線24にクセ付けがなされる。
The
この素線24は引取装置6へと進み、さらに計尺ローラー8へと進む。素線24は、引取装置6と計尺ローラー8との間を、複数回にわたって巻き回される。この巻き回しにより、計尺ローラー8と素線24とのスリップが抑制される。計尺ローラー8では、素線24の長さが測定される。
The
素線24は、矯正器10を通過する。図2に、この矯正器10が示されている。矯正器10は、多数の矯正ローラー26を有している。素線24は、それぞれの矯正ローラー26の外周面の一部に当接する。本実施形態では、矯正ローラー26の数は15である。これらの矯正ローラー26は、千鳥状に配置されている。この配置により、15の矯正ローラー26は、8の第一列ローラー26aと、7の第二列ローラー26bとに区分されている。素線24は、第一列ローラー26aと第二列ローラー26bとに、交互に当接する。これらの当接により、素線24が繰り返し塑性変形を起こす。この塑性変形により、ソーワイヤ28が得られる。
The
矯正器10を出たソーワイヤ28は、第一ローラー20へと進み、さらに第二ローラー22へと進む。ソーワイヤ28は、第一ローラー20と第二ローラー22との間を、複数回にわたって巻き回される。この巻き回しにより、張力負荷装置14における素線24のスリップが抑制される。
The
第一ローラー20の周速は、矯正器10における素線24の進行速度よりも若干大きい。この速度差により、矯正器10での素線24に、張力がかかる。張力がかかった状態で矯正器10を通過することにより、後に詳説されるように、ソーワイヤ28のクセが適正化される。
The peripheral speed of the
張力負荷装置14を出たソーワイヤ28は、ダンサー16を経て、巻き取りリール18に巻き取られる。
The
矯正器10に侵入する前の素線24のフリーコイル径は、D1で示される。矯正器10を通過した後のソーワイヤ28のフリーコイル径は、D2で示される。フリーコイル径は、平滑なプレートの上に荷重の負荷なく置かれたときに、素線24(又はソーワイヤ28)が画く円弧の直径を意味する。フリーコイル径は、フリーサークル径とも称されている。
The free coil diameter of the
矯正器10によってクセが矯正されるので、ソーワイヤ28のフリーコイル径D2は、素線24のフリーコイル径D1よりも概して大きい。本明細書では、比D2/D1は、矯正率と称される。本発明に係る製造方法では、張力負荷装置14によって素線24に張力がかけられつつ、矯正がなされる。従って、矯正率D2/D1が大きい。
Since the peculiarity is corrected by the
図1及び2に示された製造装置2によってソーワイヤ28が得られたときの、矯正前後のフリーコイル径が、下記の表1に示されている。
The free coil diameter before and after correction when the
張力負荷装置14を有さない製造装置2によってソーワイヤ28が得られたときの、矯正前後のフリーコイル径が、下記の表2に示されている。
The free coil diameter before and after correction when the
図3のグラフには、矯正によるフリーコイル径の変化が示されている。このグラフにおいて、丸のポイントは、図1及び2に示された製造装置2によってソーワイヤ28が得られたときのフリーコイル径を表す。このグラフにおいて、四角形のポイントは、矯正器10を有するが張力負荷装置14を有さない製造装置によってソーワイヤが得られたときのフリーコイル径を表す。
The graph of FIG. 3 shows the change in the free coil diameter due to correction. In this graph, a round point represents the free coil diameter when the
図3から明らかなように、フリーコイル径D1が小さな素線24が図1及び2に示された製造装置2で矯正された場合、矯正率D2/D1が極めて大きい。一方、フリーコイル径D1が大きな素線24が図1に示された製造装置2で矯正された場合、矯正率D2/D1はあまり大きくない。本発明に係る製造方法では、ソーワイヤ28のフリーコイル径D2の、素線24のフリーコイル径D1への依存度が小さい。従って、素線24のフリーコイル径D1のばらつきが大きくても、ソーワイヤ28のフリーコイル径D2のばらつきは小さい。この製造方法により、適正なクセを有するソーワイヤ28が得られる。
As is apparent from FIG. 3, when the
この製造方法では、最終伸線の後の素線24のフリーコイル径D1の、ある程度のばらつきが、許容される。この製造方法では、ダイスの角度の微妙な調整は不要である。この製造方法により、高品質なソーワイヤ28が低コストで得られる。
In this manufacturing method, some variation in the free coil diameter D1 of the
フリーコイル径D2は、ソーワイヤ28の用途、材質、直径等に応じ、適宜設定されうる。一般的なフリーコイル径D2は、300mmから500mmである。一般的な矯正率D2/D1は、1.01から3.00である。
The free coil diameter D2 can be appropriately set according to the use, material, diameter, and the like of the
素線24が矯正器10を通過するときにこの素線24に負荷される張力の、この素線24の破断荷重に対する比率は、30%以上60%以下が好ましい。この比率が30%以上である製造方法により、フリーコイル径D2のばらつきが小さなソーワイヤ28が得られる。この観点から、この比率は40%以上がより好ましい。この比率が60%以下である製造方法では、断線が生じにくい。この観点から、この比率は55%以下がより好ましい。
The ratio of the tension applied to the
矯正ローラー26の表面硬度H1の、素線24の硬度H2に対する比率は、90%以上150%以下が好ましい。この比率が90%以上である矯正ローラー26は、摩耗しにくい。従って、矯正ローラー26の交換の頻度は、少ない。この観点から、この比率は100%以上がより好ましい。この比率が150%以下である矯正ローラー26は、素線24の表面を疵付けにくい。この比率が150%以下である矯正ローラー26により、外観に優れたソーワイヤ28が得られる。この観点から、この比率は130%以下がより好ましい。
The ratio of the surface hardness H1 of the
矯正ローラー26の表面硬度H1は、ビッカース硬さ試験によって測定される。矯正ローラー26の外周面に、圧子が押し込まれる。
The surface hardness H1 of the
素線24の硬度H2は、ビッカース硬さ試験によって測定される。測定の試験片は、樹脂ブロックに埋め込まれる。素線24の長さ方向と垂直な断面に、圧子が押し込まれる。圧子は、表面から断面中心に向かって20μmの位置に押し込まれる。
The hardness H2 of the
矯正ローラー26の直径は、素線24の直径の60倍以上100倍以下が好ましい。この矯正ローラー26により、フリーコイル径D2のばらつきが小さなソーワイヤ28が得られる。この観点から、矯正ローラー26の直径は、素線24の直径の70倍以上90倍以下がより好ましい。
The diameter of the
矯正器10における矯正ローラー26の数は、11以上が好ましい。この矯正器10により、フリーコイル径D2のばらつきが小さなソーワイヤ28が得られる。この観点から、この数は17以上がより好ましい。効率の観点から、この数は、30以下が好ましい。
The number of the
[実験I]
[実施例1]
図1及び2に示された製造装置を用いて、ソーワイヤを製造した。このソーワイヤの全長は、500kmである。製造の条件は、以下の通りである。
ソーワイヤの直径:0.13mm
矯正ローラーの直径:10mm
矯正ローラーの数:30
矯正ローラーの表面硬度H1(Hv):800
素線の硬度H2(Hv):800
矯正器における素線の張力:26N
素線の破断荷重:48N
[Experiment I]
[Example 1]
A saw wire was manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIGS. The total length of this saw wire is 500 km. The manufacturing conditions are as follows.
Saw wire diameter: 0.13 mm
Straightening roller diameter: 10mm
Number of straightening rollers: 30
Straightening roller surface hardness H1 (Hv): 800
Wire hardness H2 (Hv): 800
Wire tension in straightener: 26N
Breaking load of wire: 48N
[比較例1]
張力負荷装置を設けなかった他は実施例1と同様にして、ソーワイヤを製造した。矯正器における素線の張力は、8Nであった。
[Comparative Example 1]
A saw wire was manufactured in the same manner as in Example 1 except that no tension load device was provided. The tension | tensile_strength of the strand in an orthodontic device was 8N.
[比較例2]
矯正器及び張力負荷装置を設けなかった他は実施例1と同様にして、ソーワイヤを製造した。
[Comparative Example 2]
A saw wire was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the straightener and the tension load device were not provided.
[評価]
ソーワイヤの、前端からの距離が下記表3に示される位置において、長さが2.5mの試験片を切り取り、フリーコイル径を測定した。この結果が、下記の表3及び図4に示されている。
[Evaluation]
At a position where the distance from the front end of the saw wire is shown in Table 3 below, a test piece having a length of 2.5 m was cut and the free coil diameter was measured. The results are shown in Table 3 below and FIG.
図4に示される通り、実施例1に係る製造方法で得られたソーワイヤでは、フリーコイル径のばらつきが小さい。 As shown in FIG. 4, in the saw wire obtained by the manufacturing method according to Example 1, the variation in the free coil diameter is small.
[実験II]
[実施例2]
図1及び2に示された製造装置を用いて、10本のソーワイヤを連続して製造した。それぞれのソーワイヤの全長は、500kmである。10本のソーワイヤの合計長さは、5000kmである。製造の条件は、実施例1と同様である。
[Experiment II]
[Example 2]
Ten saw wires were continuously manufactured using the manufacturing apparatus shown in FIGS. The total length of each saw wire is 500 km. The total length of the ten saw wires is 5000 km. The manufacturing conditions are the same as in Example 1.
[比較例3]
張力負荷装置を設けなかった他は実施例2と同様にして、10本のソーワイヤを製造した。矯正器における素線の張力は、12Nであった。
[Comparative Example 3]
Ten saw wires were manufactured in the same manner as in Example 2 except that no tension load device was provided. The tension | tensile_strength of the strand in an orthodontic device was 12N.
[比較例4]
矯正器及び張力負荷装置を設けなかった他は実施例2と同様にして、10本のソーワイヤを製造した。
[Comparative Example 4]
Ten saw wires were manufactured in the same manner as in Example 2 except that the straightener and the tension load device were not provided.
[評価]
それぞれのソーワイヤの後端近傍から、長さが2.5mの試験片を切り取り、フリーコイル径を測定した。この結果が、下記の表4及び図5に示されている。
[Evaluation]
A test piece having a length of 2.5 m was cut from the vicinity of the rear end of each saw wire, and the free coil diameter was measured. The results are shown in Table 4 below and FIG.
図5に示される通り、実施例2に係る製造方法では、10本のソーワイヤにおけるフリーコイル径のばらつきが小さい。 As shown in FIG. 5, in the manufacturing method according to Example 2, the variation in the free coil diameter among the ten saw wires is small.
[実験III]
[実施例3−6]
矯正ローラーの表面硬度H1を下記の表5に示される通りとした他は実施例1と同様にして、ソーワイヤを製造した。
[Experiment III]
[Example 3-6]
A saw wire was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface hardness H1 of the straightening roller was as shown in Table 5 below.
[評価]
ソーワイヤの外観を顕微鏡で観察し、評価点を付けた。この結果が、下記の表5及び図6に示されている。数値が大きいほど、外観が良好である。
[Evaluation]
The appearance of the saw wire was observed with a microscope, and an evaluation point was assigned. The results are shown in Table 5 below and FIG. The larger the value, the better the appearance.
表5及び図6から、素線の硬度H2に対する矯正ローラーの硬度H1の比率の、好ましい範囲が、150%以下であることが解る。 From Table 5 and FIG. 6, it can be seen that the preferred range of the ratio of the hardness H1 of the straightening roller to the hardness H2 of the strand is 150% or less.
本発明に係る製造方法により得られたソーワイヤは、シリコンインゴットのみならず、人工水晶、超硬合金、セラミック等の切断にも適している。本発明に係る製造方法により、その表面に砥粒を有するソーワイヤも製造されうる。 The saw wire obtained by the production method according to the present invention is suitable not only for cutting silicon ingots but also for cutting artificial quartz, cemented carbide, ceramics and the like. A saw wire having abrasive grains on its surface can also be produced by the production method according to the present invention.
4・・・伸線機
6・・・引取装置
8・・・計尺ローラー
10・・・矯正器
14・・・張力負荷装置
24・・・素線
26・・・矯正ローラー
28・・・ソーワイヤ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
及び
上記素線に張力付加装置によって張力をかけつつ、この素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有する矯正器にて、この素線のクセを矯正する工程
を含むソーワイヤの製造方法。 A process of drawing the wire and setting the wire, and applying a tension to the wire with a tension applying device, and abutting the wire to cause plastic deformation of the wire A method for manufacturing a saw wire, which includes a step of correcting a characteristic of a strand with a straightener having a straightening roller.
(2)上記素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有しており、上記伸線機よりも下流に位置する矯正器、
及び
(3)上記矯正器よりも下流に位置しており、この矯正器における素線に張力をかける張力付加装置
を備えたソーワイヤの製造装置。 (1) A wire drawing machine for drawing a wire and setting the wire.
(2) A straightener having a number of straightening rollers that abut against the strands and cause plastic deformation of the strands, and is located downstream of the wire drawing machine;
And (3) A saw wire manufacturing apparatus provided with a tension applying device that is located downstream of the straightening device and applies tension to the strands of the straightening device.
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