JP2020001116A - ソーワイヤ、ソーワイヤの製造方法、および基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、断線や加工精度の悪化が生じにくいソーワイヤおよび、インゴットの切断方法を提供する。【解決手段】本開示のソーワイヤ１は、始端２ａに接続する所定長さの第１部分１ａにおいて、前記第１部分に接続する第２部分１ｂと比べて、砥粒の粒径が略同じで、仕上げ径が小さい。本開示のソーワイヤの製造方法は、始端を有する芯線２の表面に砥粒を固着する工程と、前記砥粒をドレスする工程を有し、前記始端に接続する所定長さの第１部分において、前記第１部分に接続する第２部分よりもドレス量を大きくする。【選択図】図１

Description

本開示は、芯線に砥粒を固着してなるソーワイヤとその製造方法、および前記ソーワイヤを用いてインゴットから基板を製造する方法に関する。

マルチワイヤソー装置（以下、ＭＷＳともいう）は、半導体インゴットなどの被加工物を複数枚の板状の基板に切断加工する装置である。ＭＷＳによる被加工物の切断方法には、砥粒を含む切削液をワイヤ列に供給しながら切断する、遊離砥粒方式と、表面に砥粒を固着させたワイヤ（以下、ソーワイヤともいう）を用いて切断する、固定砥粒方式とがある。また、ワイヤの走行方法として、ワイヤを常に一方向に走行させて、被加工物を切断する前の新ワイヤを供給し続けて切断する方法（一方向切断）と、ワイヤをメインローラ間で双方向に往復走行させながら少しずつ新線を供給して切断する方法（往復走行切断）と、がある。

固定砥粒方式のＭＷＳは、切断速度が大きく、また、サファイア、ＳｉＣなどの硬質材料の切断に適している。また、通常、水溶性の加工液のみを使用すること、切断後の加工液にほとんど砥粒が含まれないことから、環境衛生面や加工液のリサイクルのしやすさという観点からも優れている。一方、遊離砥粒方式と比べてワイヤのコストが高いため、固定砥粒方式では、往復走行で切断するのが一般的である。

固定砥粒方式のＭＷＳを用い、往復走行で複数のインゴットを切断する場合、ソーワイヤの交換後、１本目のインゴットの切断では、新品のソーワイヤがワイヤ列を形成しているのに対し、２本目以降のインゴットの切断では、使用済のソーワイヤがワイヤ列を形成している。そのため、１本目のインゴットと２本目以降のインゴットとの間で、切断条件が異なるという問題がある。例えば、１本目のインゴットの切断では、厚み分布、反りなどの加工精度が悪化しやすい、２本目以降のインゴットの切断では、ソーワイヤの断線が起こりやすいなどの問題が生じる。

そのため、特許文献１には、始端と終端の砥粒径が小さい固定砥粒ワイヤを用い、１本のインゴットの切り始めと切り終わりで粒径の小さい箇所を使うことで、加工精度よくインゴットを切断できることが記載されている。特許文献２には、１本目のインゴットと２本目以降のインゴットで切断条件の違いを減らすために所定量ワイヤを巻き取ってから切断する方法が記載されている。しかし、特許文献１に記載のソーワイヤは、１本のソーワイヤで１本のインゴットを切断することを前提としているので、例えば、砥粒径の小さい領域で１本目のインゴットを、砥粒径が大きい領域で２本目のインゴットを切断すると、砥粒径が異なるために、１本目の切断と２本目以降の切断で切断条件が異なってしまう。また、特許文献２に記載の基板の製造方法は、インゴットの切断前に、ソーワイヤを巻き戻すという工程が必要なため、作業性が悪化し、ワイヤの使用量も多くなるので基板の製造コストも増加する。

特開２０１１−２３０２７４号公報 特開２０１５−７４０３７号公報

本開示は、基板の生産性に優れ、断線や加工精度の悪化の生じにくいソーワイヤおよび、インゴットの切断方法を提供することを目的とする。

本開示のソーワイヤは、始端を有する芯線と、前記芯線の表面に固着した砥粒とを備え、前記始端に接続する所定長さの第１部分と、前記第１部分に接続する第２部分とを有し、前記第１部分の前記砥粒の粒径と前記第２部分の前記砥粒の粒径は略同じで、前記第１部分の仕上げ径が、前記第２部分の仕上げ径よりも小さい。

本開示のソーワイヤの製造方法は、始端を有する芯線の表面に砥粒を固着する工程と、前記砥粒をドレスする工程を有し、前記始端に接続する所定長さの第１部分において、前記第１部分に接続する第２部分よりもドレス量を大きくする。

本開示の基板の製造方法は、マルチワイヤソー装置と請求項１に記載のソーワイヤを用いて、前記ソーワイヤを往復走行させながら、複数本のインゴットをそれぞれ複数枚の基板に切断する、基板の製造方法であって、前記ソーワイヤ交換後１本目のインゴットは前記第１部分を用いて切断を開始し、２本目以降のインゴットは前記第２部分を用いて切断を開始する。

本開示のソーワイヤ、ソーワイヤの製造方法、および基板の製造方法によれば、基板の生産性に優れ、断線や加工精度不良の生じにくいソーワイヤおよび、基板の製造方法を提供できる。

本実施形態のソーワイヤの概略図である。 マルチワイヤソー装置の概略図である。 本実施形態のソーワイヤの製造方法の概略説明図である。

本開示のソーワイヤ１について、図を参照しながら説明する。図１は、本実施形態のソーワイヤ１の一例を示す概略図、図２は、マルチワイヤソー装置（ＭＷＳ）の概略図である。

ＭＷＳ９０は、複数のメインローラ２０、複数のガイドローラ３０、供給リール４０、巻取リール５０およびソーワイヤ１を有し、ソーワイヤ１はメインローラ２０間でワイヤ列を形成する。そして、被加工物であるインゴット６０を、高速走行させたワイヤ列に押し当てることによって、インゴット６０を複数の基板に切断する。

通常、固定砥粒方式のＭＷＳ９０では、ソーワイヤ１は、往復走行で使用されるので、ソーワイヤ１を交換した直後、１本目のインゴット６０の切断では、新品のソーワイヤ１がワイヤ列を形成しているのに対し、２本目以降のインゴット６０の切断では、使用済のソーワイヤ１がワイヤ列を形成している。そのため、１本目のインゴット６０と２本目以降のインゴット６０との間で、切断条件が異なるという問題があった。例えば、１本目のインゴット６０の切断では、厚み分布、反りなどの加工精度が悪化しやすく、２本目以降のインゴット６０の切断では、ソーワイヤ１の断線が起こりやすい。

本開示のソーワイヤ１は、始端２ａを有する芯線２と芯線２の表面に固着した砥粒３とを備える。そして、始端２ａに接続する所定長さ（Ｌ１）の第１部分１ａと、第１部分１aに接続する第２部分１ｂとを有する。第１部分１ａの砥粒３（第１砥粒３ａ）の粒径（ｄ１）と、第２部分１ｂの砥粒３（第２砥粒３ｂ）の粒径（ｄ２）は略同じで、第１部分１ａの仕上げ径（Φ１）は、第２部分１ｂの仕上げ径(Φ２)よりも小さい。

本開示のソーワイヤ１は、上記構成により、交換後１本目のインゴット６０と、２本目以降のインゴット６０の切断条件の違いを減らすことができるので、断線や加工精度の悪化が生じにくい。

ソーワイヤ１の仕上げ径とは、砥粒３を含むソーワイヤ１の直径であり、芯線２の直径と、砥粒３の芯線２からの突出量で規定される。砥粒３の突出量は、砥粒３の粒径と、後述するドレス処理におけるドレス量で調節できる。ソーワイヤ１の仕上げ径は、マイクロメーターにより測定できる。第１部分１ａのソーワイヤ１の直径を、測定箇所を変えて３箇所以上測定し、その平均値を第１部分１ａの仕上げ径とする。第２部分１ｂの仕上げ径の測定も同様である。

第１部分１ａの仕上げ径Φ１は、一定でもよいし、第２部分１ｂに近づくにつれて連続的または、段階的に大きくしてもよい。

芯線２は、例えば、直径１００〜２００μｍ程度の鋼線などの金属線である。

砥粒３は、例えば、粒径２０〜６０μｍ程度のダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などである。なお、本明細書において、砥粒３の粒径とは平均粒径のことである。砥粒３として、粒径の異なる複数の砥粒３を固着させて使用してもよい。その場合の砥粒３の粒径は、複数の砥粒３の平均粒径のことである。

砥粒３を芯線２の表面に固着させる方法としては、例えば、砥粒が混入したレジンボ
ンド（熱硬化性樹脂）の中に芯線２を通過させ、芯線２の表面に付着したレジンボンドを冷却して硬化させるレジンボンド法や、砥粒３が混入したメッキ液中で芯線２をニッケル等の金属で電気メッキする電着法などがあり、砥粒３の固着力の観点からすれば電着法が好ましい。芯線２を電気メッキすることによりメッキ層に砥粒３を埋設して固着させることができる。

本開示のソーワイヤ１の製造方法を、図を参照しながら説明する。本開示のソーワイヤ１の製造方法は、始端２ａを有する芯線２の表面に砥粒３を固着する工程と、砥粒３をドレスする工程を有し、始端２ａに接続する所定長さ（Ｌ１）の第１部分１ａにおいて、第１部分１ａに接続する第２部分１ｂよりもドレス量を大きくすることを特徴とする。

以下、本開示のソーワイヤ１の製造方法の詳細を説明する。図３は、ソーワイヤ１の製造過程の概略図である。まず、直径１００〜２００μｍ程度の鋼線などの金属線からなる芯線２と、粒径２０〜６０μｍ程度のダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などからなる砥粒３を準備する。

次に、芯線２に砥粒３を固着させる。砥粒３の固着は、例えば、砥粒３が混入したメッキ液中で芯線２にニッケル等の金属を電気メッキする電着法により、芯線２の表面にメッキ層（不図示）を形成するとともに、メッキ層に砥粒３を埋設して固着させるとよい。この時、図３（ａ）に示すように、第１領域２ａと第２領域２ｂに固着させる砥粒３の粒径は略同じである。なお、砥粒３として、粒径の異なる複数の砥粒３を、平均粒径が均一になるように混合して固着させてもよい。

続いて、固着した砥粒３の表面を研磨することにより、砥粒３の芯線２からの突出量すなわち、ソーワイヤ１の仕上げ径を調節するドレス処理を行う。ドレス処理は、例えば、
回転する砥石の表面に対し、ソーワイヤ１を接触させながら走行させることにより行うとよい。この時、図３（ｂ）に示すように、始端２ａに接続する所定長さ（Ｌ１）の第１部分１ａにおいて、第１部分１ａに接続する第２部分１ｂよりもドレス量を大きくする。つまり、第１部分１ａのドレス処理後の仕上げ径（Φ１）が、第２部分１ｂのドレス後の仕上げ径（Φ２）よりも小さくなるように、ドレス処理を行う。

上記製造方法により、始端２ａを有する芯線２と芯線２の表面に固着した砥粒３と、始端２ａに接続する所定長さ（Ｌ１）の第１部分１ａと、第１部分１aに接続する第２部分
１ｂとを備え、第１部分１ａの砥粒３（第１砥粒３ａ）の粒径（ｄ１）と、第２部分１ｂの砥粒３（第２砥粒３ｂ）の粒径（ｄ２）が略同じで、第１部分１ａの仕上げ径（Φ１）は、第２部分１ｂの仕上げ径(Φ２)よりも小さいソーワイヤ１を得ることができる。

以下に本開示の基板の製造方法を、図を参照しながら説明する。図２は、本実施形態で使用されるマルチワイヤソー装置の概略図である。

まず、被加工物となるインゴット６０とソーワイヤ１をＭＷＳ装置にセットし、ソーワイヤ１を供給リール４０から供給して、メインローラ２０間にワイヤ列を形成する。そして、ソーワイヤ１を、供給リール４０と巻取リール５０との間で往復走行させながら、インゴット６０を、高速走行させたワイヤ列に押し当てることによって、インゴット６０を複数の基板に切断にする。

ここで、ソーワイヤ１を交換後１本目のインゴット６０の切断開始時点では、ワイヤ列は新品のソーワイヤ１から形成されている。１本目のインゴットは、第１部分１ａを用いて切断を開始する。ソーワイヤ１を交換後２本目以降のインゴット６０の切断開始時点では、ワイヤ列は使用済のソーワイヤ１から形成されている。２本目以降のインゴットは、第１部分１ａよりもドレス量の大きい（砥粒３の粒径が略同じで仕上げ径が小さい）第２部分１ｂを用いて切断を開始する。本開示のインゴット６０の切断方法によれば、１本目のインゴット６０と２本目以降のインゴット６０の切断条件の違いに起因する、断線や加工精度不良が生じにくい。

第１部分１ａの長さ（Ｌ１）は、往復走行切断の１送り分に相当する長さより長いと好適である。また、インゴット１本の切断に要するソーワイヤ１の長さよりも短いと好適である。

また、第１部分１ａの仕上げ径（Φ１）と第２部分１ｂの仕上げ径（Φ２）の差（Φ２−Φ１）が、インゴット６０の切断直後のワイヤ列の砥粒３の消耗量に相当していると特によい。

第１部分１ａのドレス量（仕上げ径Φ１）は、一定でもよいし、第２部分１ｂに近づくにつれて連続的または、段階的に小さく（仕上げ径Φ１を大きく）してもよい。

このように、第１部分１ａのドレス量（仕上げ径Φ１）と長さ（Ｌ１）を適宜調整することで、１本目のインゴットと２本目以降のインゴットの切断条件の違いを小さくすることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。

１ ソーワイヤ
１ａ 第１部分
１ｂ 第２部分
２ 芯線
２ａ 始端
３ 砥粒
３ａ 第１砥粒
３ｂ 第２砥粒
１０ マルチワイヤソー装置（ＭＷＳ）

Claims (3)

1. 始端を有する芯線と、前記芯線の表面に固着した砥粒とを備え、
   前記始端に接続する所定長さの第１部分と、前記第１部分に接続する第２部分とを有し、前記第１部分の前記砥粒の粒径と、前記第２部分の前記砥粒の粒径は略同じで、
   前記第１部分の仕上げ径が、前記第２部分の仕上げ径よりも小さい、ソーワイヤ。
2. 始端を有する芯線の表面に砥粒を固着する工程と、
   前記砥粒をドレスする工程を有し、
   前記始端に接続する所定長さの第１部分において、前記第１部分に接続する第２部分よりもドレス量を大きくする、ソーワイヤの製造方法。
3. マルチワイヤソー装置と請求項１に記載のソーワイヤを用いて、前記ソーワイヤを往復走行させながら、複数本のインゴットをそれぞれ複数枚の基板に切断する、基板の製造方法であって、前記ソーワイヤ交換後１本目のインゴットは前記第１部分を用いて切断を開始し、２本目以降のインゴットは前記第２部分を用いて切断を開始する、基板の製造方法。

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