JP2023174257A - タングステン線 - Google Patents

Abstract

【課題】真円率が良化したタングステン線を提供する。【解決手段】タングステン線１は、タングステンを主成分として含む。タングステン線１の引張強度をＴ（単位：ＭＰａ）とし、線径をＤ（単位：ｍｍ）とした場合に、４７５８×Ｄ２－７２５８．３×Ｄ＋５２７５．５≦Ｔ≦４７５８×Ｄ２－７２５８．３×Ｄ＋６１００を満たす。タングステン線１の真円率は、２．０％以下である。【選択図】図５

Description

本発明は、タングステン線に関する。

特許文献１には、引張強度が４８００ＭＰａ以上のタングステン線が開示されている。

特開２０２０－１０５５４８号公報

上記従来のタングステン線では、引張強度が高くなること及び添加物の量が多くなると、ダイスを用いた線引き（伸線）の加工性が悪化する。このため、ダイスが摩耗しやすくなって、タングステン線の真円率が悪化する。

そこで、本発明は、真円率が良化したタングステン線を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るタングステン線は、タングステンを主成分として含む。引張強度をＴ（単位：ＭＰａ）とし、線径をＤ（単位：ｍｍ）とした場合に、４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋５２７５．５≦Ｔ≦４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋６１００を満たす。タングステン線の真円率は、２．０％以下である。

本発明によれば、真円率が良化したタングステン線を実現することができる。

図１は、実施の形態に係るタングステン線の外観及び断面を示す模式図である。 図２は、真円率を説明するための図である。 図３は、実施の形態に係るタングステン線の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態に係るタングステン線の製造方法の別の一例を示すフローチャートである。 図５は、レニウム又はセリウムを含有するタングステン線の線径と引張強度との関係を示す図である。 図６は、レニウムを含有する線径５０μｍのタングステン線について、レニウム含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。 図７は、レニウムを含有する線径３０μｍのタングステン線について、レニウム含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。 図８は、セリウムを含有する線径３０μｍのタングステン線について、セリウム含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態に係るタングステン線について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

また、本明細書において、要素間の関係性を示す用語、要素の形状を示す用語、及び、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

（実施の形態）
［タングステン線］
まず、実施の形態に係るタングステン線について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係るタングステン線１の外観及び断面を示す模式図である。

図１に示されるように、タングステン線１は、巻枠２に巻回されて保管される。巻枠２は、ボビン、リール、スプール又はドラムなどと称される場合がある。タングステン線１は、例えば、５０ｋｍ以上３００ｋｍ以下といったｋｍオーダーの全長を有する。

図１に示されるタングステン線１は、タングステン製品の製造に利用される。例えば、タングステン線１は、ソーワイヤの芯線として用いられる。具体的には、ソーワイヤは、固定砥粒方式のワイヤであり、タングステン線１を芯線として備え、さらに、ダイヤモンド粒子又は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）粒子などの砥粒を備える。砥粒は、タングステン線１の表面に固着される。固着は、電着でもよく、レジンボンドによる固着でもよい。また、ソーワイヤは、遊離砥粒方式のワイヤであってもよい。例えば、ソーワイヤは、砥粒を備えずにタングステン線１そのものであってもよい。

ソーワイヤは、例えば、シリコン（Ｓｉ）又はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの半導体インゴットの切断に利用される。ソーワイヤによって半導体インゴットをスライスすることにより、半導体ウェハを製造することができる。このとき、ソーワイヤの線径が小さい程、切り代が小さくなるので、ロスが減り、ウェハの取り数を増やすことができる。なお、切断対象物は、半導体インゴットに限定されず、ガラス、コンクリート、水晶又はセラミックスなどであってもよい。

タングステン線１は、タングステン（Ｗ）を主成分として含む。「主成分」とは、元素の含有量（含有率）が５０ｗｔ％より多いことを意味する。例えば、タングステン線１に含まれるタングステンの含有量は、９７ｗｔ％以上である。タングステン線１に含まれるタングステンの含有量は、９９ｗｔ％以上であってもよく、９９．９ｗｔ％以上であってもよく、９９．９９ｗｔ％以上であってもよい。タングステン線１は、後述する添加物以外に、製造過程において混入が避けられない不可避的不純物が含まれていてもよい。

タングステン線１は、例えば、レニウム（Ｒｅ）を含む。タングステン線１におけるレニウムの含有量は、例えば０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下である。レニウムは、タングステンと合金（固溶体）を構成する。

レニウムの含有量が多い場合、タングステン線１の引張強度を高めることができる。一方で、レニウムの含有量が多すぎる場合には、タングステン線１の引張強度を高く維持したまま、細線化を行うことが難しい。具体的には、断線が発生しやすくなり、長尺での線引きが難しくなる。レニウムの含有量を少なくし、タングステンの含有量を９７ｗｔ％以上にすることにより、タングステン線１の加工性を高めることができる。また、希少で高価なレニウムの含有量を少なくすることで、安価なタングステン線１を長尺で大量生産が可能になる。

なお、タングステンとの合金に用いられる金属は、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はイリジウム（Ｉｒ）であってもよい。オスミウム、ルテニウム又はイリジウムの含有量は、例えばレニウムの含有量と同様である。これらの場合もレニウムタングステン合金の場合と同様の効果が得られる。また、タングステン線１は、タングステンと、タングステン以外の２種類以上の金属との合金からなってもよい。

タングステン線１は、カリウム（Ｋ）を含んでもよい。タングステン線１におけるカリウムの含有量は、例えば０．００１ｗｔ％以上０．０１ｗｔ％以下である。カリウムは、タングステンの結晶粒界に存在する。カリウムを含むタングステン線１でも、ピアノ線の一般的な引張強度よりも高い引張強度を実現することができる。

また、タングステン線１は、希土類元素を含んでもよい。タングステン線１における希土類元素の含有量は、例えば０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下である。タングステン線１における希土類元素の含有量は、例えば０．０３ｗｔ％以上０．０９ｗｔ％以下であってもよい。希土類元素は、例えばセリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）又はサマリウム（Ｓｍ）などである。希土類元素は、タングステンの結晶粒界に存在する。希土類元素を含むタングステン線１でも、ピアノ線の一般的な引張強度よりも高い引張強度を実現することができる。

一例として、タングステン線１の線径は、１００μｍ以下である。タングステン線１の線径が小さくなる程、ソーワイヤの芯線として用いられた場合に、切断物のロスを減らすことができる。タングステン線１の線径は、８０μｍ以下であってもよく、７０μｍ以下であってもよく、６０μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよく、４０μｍ以下であってもよく、３０μｍ以下であってもよく、２０μｍ以下であってもよく、１５μｍ以下であってもよい。また、後述する製造方法によれば、１３μｍ以下の極めて細い線径のタングステン線１も実現される。タングステン線１の線径は、１０μｍ以下であってもよく、８μｍ以下であってもよく、７μｍ以下であってもよい。タングステン線１の線径は、例えば５μｍ以上であるが、これに限定されない。

また、一例として、タングステン線１の引張強度は、４８００ＭＰａ以上である。引張強度は、４９００ＭＰａ以上であってもよく、５０００ＭＰａ以上であってもよく、５２００ＭＰａ以上であってもよく、５５００ＭＰａ以上であってもよい。また、５８００ＭＰａ以上の極めて高い引張強度のタングステン線１も実現される。タングステン線１の引張強度は、５９００ＭＰａ以上であってもよく、６０００ＭＰａ以上であってもよい。引張強度は、例えば、日本工業規格の引張試験（ＪＩＳ Ｈ ４４６０ ８）に基づいて測定可能である。

本実施の形態に係るタングステン線１は、引張強度をＴ（単位：ＭＰａ）とし、線径をＤ（単位：ｍｍ）とした場合に、所定の関係を満たす。具体的には、線径に応じた引張強度が従来よりも高いタングステン線１が実現されている。引張強度Ｔと線径Ｄとの具体的な関係については、具体的な実施例とともに図５を用いて後で説明する。

本実施の形態では、タングステン線１の真円率は、２．０％以下である。すなわち、タングステン線１の断面（線軸方向に直交する断面）の形状は、十分に真円に近い形状を有する。なお、図１では、タングステン線１の断面と真円との差を誇張して図示している。

ここで、真円率について、図２を用いて説明する。図２は、真円率を説明するための図である。真円率とは、タングステン線１の断面形状の、真円からのずれの大きさを表す指標である。真円率が小さい程、ずれが小さい、すなわち、タングステン線１の断面形状が真円に近いことを意味する。真円率が大きい程、ずれが大きい、すなわち、タングステン線１の断面形状が真円から遠ざかることを意味する。

具体的には、真円率ｆ（単位：％）は、以下の式（１）で表される。

（１） ｆ＝（Ａ－Ｂ）／（（Ａ＋Ｂ）／２）×１００

Ａ及びＢは、図２に示されるとおりである。具体的にはまず、タングステン線１の断面に対して、最大内接円と最小外接円とを定義する。最大内接円と最小外接円とは、同心円となり、かつ、互いの間隔が最小になるように定義される。すなわち、最小外接円の半径をｒ（Ａ）、最大内接円の半径をｒ（Ｂ）とすると、ｒ（Ａ）－ｒ（Ｂ）が最小となる。

この場合において、Ａは、最小外接円の直径であり、２×ｒ（Ａ）で表される。Ｂは、最大内接円の直径であり、２×ｒ（Ｂ）で表される。真円率ｆは、上記式（１）に示されるとおり、最小外接円の直径と最大内接円の直径との平均値に対する、最小外接円の直径と最大内接円の直径との差の比を百分率で表したものである。ｆ＝０であれば、最小外接円と最大内接円とが一致することになるので、タングステン線１の断面が真円となる。

本実施の形態によれば、線径に応じた引張強度が従来よりも高く、かつ、真円率が良化した（すなわち、断面が真円に近い）タングステン線１を実現することができる。例えば、タングステン線１がソーワイヤの芯線として利用される場合、真円率が良化することで、スライス物（ウェハ）の厚みのばらつきを抑制することができる。特に、真円率が２％又は３％を超えると、ウェハの厚みのばらつきであるＴＴＶ（Ｔｏｔａｌ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は、急激に悪化する。

［製造方法］
続いて、本実施の形態に係るタングステン線１の製造方法について、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４はそれぞれ、本実施の形態に係るタングステン線１の製造方法の一例を示すフローチャートである。

図３に示されるように、まず、タングステンに添加物を加える（Ｓ１０）。例えば、所定量のタングステン粉末に対して、添加物（ドープ元素）のみ、又は、添加物を含む化合物（例えば、酸化物又は水溶液）を添加する。ドープ元素は、レニウム、カリウム、又は、セリウム若しくはランタンなどの希土類元素である。化合物に含まれる不要な成分は、その後の焼結などにより除去される。得られたドープタングステン粉末に対して、タングステン粉末を所定の割合で加えることによって、ドープ元素の添加量を調整する。すなわち、目的とするドープ元素の含有量よりも多い量でドープ元素を添加してもよい。

このように、少量のタングステン粉末に対してドープ元素の添加を行った後、タングステン粉末を加えてドープ元素を薄める（含有量を少なくする）ことができる。すなわち、ドープ元素の添加工程では、処理対象量が少なくて済むので、小型の添加装置を利用することができる。また、１回の添加工程で多くのドープタングステン粉末を得ることができるので、添加工程の必要工数を減らすことができる。これにより、タングステン線１の生産性を高めることができる。

次に、得られたドープタングステン粉末の集合物に対してプレス及び焼結（シンター）を行うことで、タングステンインゴットを作製する（Ｓ１２）。

次に、作製したタングステンインゴットに対してスエージング加工を行う（Ｓ１４）。具体的には、タングステンインゴットを周囲から鍛造圧縮して伸展させることで、ワイヤ状のタングステン線に成形する。スエージング加工の代わりに圧延加工が行われてもよい。

例えば、スエージング加工を繰り返し行うことで、直径が約１５ｍｍ以上約２５ｍｍ以下のタングステンインゴットを、線径が約３ｍｍ以上４ｍｍ以下のタングステン線に成形する。スエージング加工の途中の工程においてアニール処理を実施することにより、以降の処理における加工性を確保する。例えば、直径が８ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で、２０００℃以上２４００℃以下のアニール処理を実施する。ただし、結晶粒微細化による引張強度の確保のため、直径が８ｍｍ未満のスエージング工程では、アニール処理を実施しない。

次に、加熱線引きを行う前にタングステン線を９００℃で加熱する（Ｓ１６）。具体的には、バーナーなどで直接的にタングステン線を加熱する。タングステン線を加熱することで、以降の加熱線引きで加工中に断線しないようにタングステン線の表面に酸化物層を形成する。

次に、加熱線引きを行う（Ｓ１８）。具体的には、１つ以上の伸線ダイスを用いてタングステン線の線引き、すなわち、タングステン線の伸線（細線化）を加熱しながら行う。加熱温度は、例えば１０００℃である。なお、加熱温度が高い程、タングステン線の加工性が高められるので、容易に線引きを行うことができる。加熱線引きは、伸線ダイスを交換しながら繰り返し行われる。１つの伸線ダイスを用いた１回の線引きによるタングステン線の断面減少率は、例えば１０％以上４０％以下である。加熱線引き工程において、黒鉛を水に分散させた潤滑剤を用いてもよい。

所望の線径のタングステン線が得られるまで（Ｓ２０でＮｏ）、加熱線引き（Ｓ１８）が繰り返される。ここでの所望の線径は、線引き回数が残り２回になるときの線径であり、例えば、１５０μｍ程度である。

なお、加熱線引きの繰り返しにおいては、直前の線引きで用いた伸線ダイスよりも孔径が小さい伸線ダイスが用いられる。また、加熱線引きの繰り返しにおいて、直前の線引き時の加熱温度よりも低い加熱温度でタングステン線は加熱される。つまり、加熱温度は、段階的に低くなる。最後の加熱温度は、例えば４００℃であり、結晶粒の微細化に寄与させる。

所望の線径のタングステン線が得られ、残りの線引き回数が２回である場合（Ｓ２０でＹｅｓ）、常温線引きを行う（Ｓ２２）。なお、図４に示されるように、常温線引き（Ｓ２２）の前に電解研磨を行ってもよい（Ｓ２１）。常温線引きでは、加熱をせずにタングステン線の線引きを行うことで、さらなる結晶粒の微細化を実現する。また、常温線引きにより結晶方位を加工軸方向（具体的には、タングステン線１の線軸に平行な方向）に揃える効果もある。

常温とは、例えば０℃以上５０℃以下の範囲の温度であり、一例として３０℃である。具体的には、孔径が異なる複数の伸線ダイスを用いてタングステン線の線引きを行う。常温線引きでは、水溶性などの液体潤滑剤を用いる。常温線引きでは加熱を行わないため、液体の蒸発が抑制される。したがって、液体潤滑剤として十分な機能を発揮させることができる。従来の伝統的なタングステン線の加工方法である６００℃以上の加熱線引きに対し、タングステン線への加熱を行わず、また、液体潤滑剤で冷却しながら加工することで、動的回復及び動的再結晶を抑制し、断線することなく、結晶粒の微細化に寄与させ、高い引張強度を得ることができる。

常温線引きでの加工率は、例えば７０％以上である。加工率は、常温線引き直前の線径Ｄｂと常温線引き直後の線径Ｄａとを用いて、以下の式（２）で表される。

（２） 加工率＝｛１－（Ｄａ／Ｄｂ）^２｝×１００

式（２）から分かるように、常温線引きによって線径が大きく減る程、その加工率が大きな値になる。例えば、常温線引き直前の線径Ｄｂが同じであっても、加工率が大きい程、常温線引き直後の線径Ｄａが小さくなる。加工率を大きくすることで、常温線引きによるタングステン線の細線化の程度が大きくなる、つまり、より細いタングステン線が得られる。常温線引きの加工率は、７０％以上であるが、８０％以上であってもよく、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。常温線引き直後の線径は、例えば、おおよそ５０μｍ以上１２０μｍ以下の範囲である。

次に、常温線引きの後、低温熱間線引きを行う（Ｓ２４）。つまり、低温で加熱しながら、タングステン線の最後の線引きを行う。このときの温度は、常温線引き（Ｓ２２）の温度（常温）よりも高く、加熱線引き（Ｓ１８）の温度よりも低い温度である。具体的には、低温熱間線引きの温度は、１００℃以上３００℃以下の範囲であり、一例として２００℃又は３００℃である。低温熱間線引き後の線径は、例えば、おおよそ２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲である。

最後に、低温熱間線引きを行うことで形成されたタングステン線に対して、直径を微調整するために、電解研磨を行う（Ｓ２６）。電解研磨は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液などの電解液に、タングステン線と対向電極とを浸した状態で、タングステン線と対向電極との間に電位差が生じることで電解研磨が行われる。

以上の工程を経て、本実施の形態に係るタングステン線１が製造される。以上の工程を経ることで製造直後のタングステン線１の長さは、例えば５０ｋｍ以上の長さであり工業的に利用できる。タングステン線１は、使用される態様に応じて適切な長さに切断され、針又は棒の形状として使用することもできる。

なお、タングステン線１の製造方法に示される各工程は、例えばインラインで行われる。具体的には、ステップＳ１８で使用される複数の伸線ダイスは、生産ライン上で孔径が小さくなる順で配置される。また、各伸線ダイス間にはバーナーなどの加熱装置が配置されている。また、各伸線ダイス間には電解研磨装置が配置されていてもよい。ステップＳ１８で使用される伸線ダイスの下流側（後工程側）に、ステップＳ２２で使用される１以上の伸線ダイス及びステップＳ２４で使用される１以上の伸線ダイスが、孔径が小さくなる順で配置され、最も孔径が小さい伸線ダイスの下流側に電解研磨装置が配置される。なお、各工程は、個別に行われてもよい。

また、上述したタングステン線１の製造方法は一例に過ぎず、各工程における温度及び線径などは、適宜調整可能である。

以上のように、本実施の形態に係るタングステン線１の製造方法では、高温である第１の温度で加熱線引きを行った後、常温である第２の温度で常温線引きを行い、その後、低温である第３の温度で低温熱間線引きを行う。第３の温度は、第２の温度（常温）より高く、第１の温度（高温）より低い。

このように、タングステン線１は、低温熱間線引き（低温熱間加工とも呼ばれる）という新たな工程を実施することによって製造される。低温熱間線引きが行われることによって、線径が小さくて、引張強度が高く、真円率が良化したタングステン線１が実現される。

［引張強度と線径との関係］
続いて、本実施の形態に係るタングステン線１の引張強度と線径との関係について、図５を用いて説明する。

図５は、レニウム又はセリウムを含有するタングステン線１の線径と引張強度との関係を示す図である。図５では、横軸がタングステン線１の線径（単位：μｍ）を表し、縦軸が引張強度（単位：ＭＰａ）を表している。

本願発明者らは、上述した製造方法に基づいて、タングステン線１のサンプル品を複数製造した。レニウムの含有量（Ｒｅ含有量）は、タングステン粉末に添加するレニウム粉末の量を調整することで調整した。線径は、孔径の異なる伸線ダイスを用いて調整した。引張強度は、製造されたタングステン線１の引張強度を測定することで得られた実測値である。引張強度の測定は、例えば、日本工業規格の引張試験（ＪＩＳ Ｈ ４４６０ ８）に基づいて行った。なお、伸線工程における加熱温度及び／又は加工率を調整することで、同じＲｅ含有量で、かつ、同じ線径であっても異なる引張強度のタングステン線１を得ることができた。

図５に示したタングステン線１の複数のサンプル品のＲｅ含有量、線径及び引張強度の具体的な数値を表１及び表２に示す。

表１は、レニウム（Ｒｅ）を所定量含むタングステン線１の線径と引張強度とを示す表である。

表２は、線径が５０μｍ及び３０μｍのタングステン線１のＲｅ含有量毎の引張強度を示す表である。

図５に示されるように、線径と引張強度とには負の相関関係が存在する。つまり、線径が小さい程、引張強度が高くなり、線径が大きい程、引張強度が低くなる。

本実施の形態に係るタングステン線１では、線径をＤ［ｍｍ］とした場合、以下の式（３）の範囲が満たされる。

（３） ４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋５２７５．５≦Ｔ≦４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋６１００

式（３）の不等式の左側の二次関数は、図５の下側の破線で表される。図５の下側の破線は、表１の各サンプルのうち、線径毎の引張強度が最も小さくなるサンプルを複数個用いて多項式近似によって求めたものである。式（３）の不等式の右側の二次関数は、図５の上側の破線で表される。図５の上側の破線は、表１及び表２で得られた各サンプルが２本の破線間に全て入るように、上記多項式を平行移動させることで求めたものである。

また、図５では、セリウムを含むタングステン線１の線径及び引張強度との関係についても示している。具体的な数値としては、表３に示されるとおりである。表３は、セリウム（Ｃｅ）を所定量含むタングステン線１の線径と引張強度とを示す表である。

図５及び表３に示されるように、セリウムを含むタングステン線１も同様に、上記式（３）で表される関係を満たしている。ここでは、セリウムを例に挙げたが、セリウムと同様の特徴を有するランタン（Ｌａ）などの他の希土類元素を含んでも同様の結果が得られる。

［引張強度と真円率］
次に、タングステン線１の引張強度と真円率との関係について説明する。

＜レニウム（Ｒｅ）を含有する場合＞
図６は、レニウムを含有する線径５０μｍのタングステン線について、Ｒｅ含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。表４は、レニウムを所定量含み、線径が５０μｍのタングステン線の引張強度と真円率とを示す表である。

図６及び表４に示されるように、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％から０．５ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５２４０ＭＰａから５５７０ＭＰａまで急激に上昇した後、Ｒｅ含有量が１．０ｗｔ％から５．０ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５６９０ＭＰａの近傍まで緩やかに上昇する傾向が得られた。また、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％から５ｗｔ％に増えるに従って、真円率は、０．４％から２．７％までほぼ一定の割合で増加していることが分かる。Ｒｅ含有量が３．０ｗｔ％以下の範囲では、真円率が２．０％以下であるのに対して、Ｒｅ含有量が５．０ｗｔ％になると真円率が２．０％より大きくなった。

本実施の形態に係る線径５０μｍのタングステン線１では、５２００ＭＰａ以上の引張強度と、２．０％以下の真円率とを両立させることができている。また、Ｒｅ含有量が０．５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下の範囲では、引張強度が５５００ＭＰａ以上で、かつ、真円率１．０％以下を実現できている。すなわち、高い引張強度と、より良化した真円率と、を両立させることができている。

図７は、レニウムを含有する線径３０μｍのタングステン線について、Ｒｅ含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。表５は、レニウムを所定量含み、線径が３０μｍのタングステン線の引張強度と真円率とを示す表である。

図７及び表５に示されるように、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％から０．５ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５４２０ＭＰａから５７７０ＭＰａまで急激に上昇した後、Ｒｅ含有量が１．０ｗｔ％から５．０ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５８９０ＭＰａまで緩やかに上昇する傾向が得られた。この傾向は、線径が５０μｍの場合と同様の傾向であるが、線径が小さくなることで、線径が５０μｍの場合に比べて、引張強度がより高くなっている。

また、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％から５ｗｔ％に増えるに従って、真円率は、０．３％から３．２％までほぼ一定の割合で増加していることが分かる。Ｒｅ含有量が３．０ｗｔ％以下の範囲では、真円率が２．０％以下であるのに対して、Ｒｅ含有量が５．０ｗｔ％になると真円率が２．０％より大きくなった。この傾向は、線径が５０μｍの場合と同様の傾向であるが、線径が小さくなることで引張強度が高くなったため、線径が５０μｍの場合に比べて、真円率の増加の割合が大きくなっている。

本実施の形態に係る線径３０μｍのタングステン線１では、５４００ＭＰａ以上の引張強度と、２．０％以下の真円率とを両立させることができている。また、Ｒｅ含有量が０．５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下の範囲では、引張強度が５７５０ＭＰａ以上で、かつ、真円率１．０％以下を実現できている。すなわち、高い引張強度と、より良化した真円率と、を両立させることができている。

このように、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下の範囲では、従来よりも真円率が良化していることが分かる。また、Ｒｅ含有量が０．１ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下の範囲では、より高い引張強度を実現することができている。Ｒｅ含有量が０．５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下の範囲では、より高い引張強度と、より良化した真円率と、を両立させることができている。なお、線径を小さくすることにより、より引張強度を高めることができる。

＜セリウム（Ｃｅ）を含有する場合＞
図８は、セリウムを含有する線径３０μｍのタングステン線１について、Ｃｅ含有量と引張強度及び真円率との関係を示す図である。表６は、セリウム（Ｃｅ）を所定量含み、線径が３０μｍのタングステン線の引張強度と真円率とを示す表である。

図８及び表６に示されるように、セリウムの含有量（Ｃｅ含有量）が０．０２ｗｔ％から０．０９ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５４００ＭＰａから５７３０ＭＰａまで急激に上昇した後、Ｃｅ含有量が０．０９ｗｔ％から０．５０ｗｔ％に増えるに従い、引張強度が５９２０ＭＰａまで緩やかに上昇する傾向が得られた。Ｃｅ含有量が０．０３ｗｔ％以上であれば、引張強度が５５００ＭＰａ以上になっている。特に、Ｃｅ含有量が０．３０ｗｔ％以上になると、５９００ＭＰａ以上の高い引張強度が実現されている。

また、Ｃｅ含有量が０．０２ｗｔ％から０．５ｗｔ％に増えるに従って、真円率は、０．４％から３．１％までほぼ一定の割合で増加していることが分かる。Ｃｅ含有量が０．３０ｗｔ％以下の範囲では、真円率が２．０％以下であるのに対して、Ｃｅ含有量が０．５０ｗｔ％になると真円率が２．０％より大きくなった。また、Ｃｅ含有量が０．０３ｗｔ％以上０．０９ｗｔ％以下の範囲では、真円率が１．０％以下であり、真円率が良化されていることが分かる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るタングステン線１は、タングステンを主成分として含む。引張強度をＴ（単位：ＭＰａ）とし、線径をＤ（単位：ｍｍ）とした場合に、４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋５２７５．５≦Ｔ≦４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋６１００を満たす。タングステン線１の真円率は、２．０％以下である。

これにより、線径に応じた引張強度が従来よりも高く、かつ、真円率が良化した（すなわち、断面が真円に近い）タングステン線１を実現することができる。

また、例えば、タングステン線１は、レニウムを含んでもよい。この場合のタングステン線１におけるレニウムの含有量は、０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下である。

これにより、真円率が良化し、かつ、引張強度がより高いタングステン線１を実現することができる。

また、例えば、タングステン線１は、希土類元素を含んでもよい。この場合のタングステン線１における希土類元素の含有量は、０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下である。

これにより、真円率が良化し、かつ、引張強度がより高いタングステン線１を実現することができる。

また、例えば、タングステン線１における希土類元素の含有量は、０．０３ｗｔ％以上０．０９ｗｔ％以下であってもよい。この場合のタングステン線１の真円率は、１．０％以下である。

これにより、真円率がより良化し、かつ、引張強度がより高いタングステン線１を実現することができる。

また、例えば、タングステン線１の引張強度は、５８００ＭＰａ以上である。

これにより、タングステン線１をソーワイヤの芯線として利用した場合に、ソーワイヤを強く張ることが可能になるので、インゴットの切断時のソーワイヤの揺れを抑制することができる。ソーワイヤの揺れが抑制されることで、インゴットの切り代を小さくすることができるので、ロスを低減することができる。

また、例えば、タングステン線１におけるタングステンの含有量は、９７ｗｔ％以上であってもよい。

また、例えば、タングステン線１の線径は、１００μｍ以下であってもよい。

これにより、線径が小さいので、タングステン線１を例えばソーワイヤに利用してインゴットのスライスに利用した場合には、切り代を小さくすることができ、ウェハの取り数を増やすことができる。

また、例えば、タングステン線１は、ソーワイヤの芯線として用いられる。

これにより、真円率が良化したタングステン線１を利用して、例えばインゴットをスライスした場合、ウェハの厚みのばらつきを抑制することができる。つまり、品質の良いウェハを製造することができる。

（その他）
以上、本発明に係るタングステン線について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、タングステン線１は、レニウム、カリウム及び希土類元素のうちの２種類以上の元素を含有してもよい。

また、例えば、タングステン線１は、ソーワイヤの芯線以外に利用されてもよい。例えば、タングステン線１は、メッシュのタテ糸及びヨコ糸として使用されてもよい。具体的には、タングステン線１を使用した製織加工が行われることで、タングステンメッシュが製造される。タングステンメッシュは、スクリーン印刷用のメッシュ又は耐切創用の衣類などに利用される。

あるいは、タングステン線１は、撚り線の単線として使用されてもよい。具体的には、タングステン線１を使用した撚り加工が行われることで、撚り線が製造される。撚り線は、ロープ又はカテーテルなどに利用される。

また、タングステン線１は、不織布、ナイロンなどの有機繊維との撚糸、又は、編み物に利用されてもよい。例えば、タングステン線１に対して所定の長さ以下になるように切断加工が行われた後、不織布加工が行われて、不織布が製造されてもよい。

タングステン線１の真円率が良化することにより、加工時又は使用時にタングステン線１に加わる応力が均等になりやすい。すなわち、タングステン線１に対して局所的に大きい応力が加わるのが抑制されて断線などの発生を抑制することができる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ タングステン線

Claims (8)

1. タングステンを主成分として含み、
   引張強度をＴ（単位：ＭＰａ）とし、線径をＤ（単位：ｍｍ）とした場合に、
   ４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋５２７５．５≦Ｔ≦４７５８×Ｄ^２－７２５８．３×Ｄ＋６１００
   を満たし、
   真円率は、２．０％以下である、
   タングステン線。
2. レニウムを含み、
   前記タングステン線におけるレニウムの含有量は、０．１ｗｔ％以上３ｗｔ％以下である、
   請求項１に記載のタングステン線。
3. 希土類元素を含み、
   前記タングステン線における希土類元素の含有量は、０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下である、
   請求項１に記載のタングステン線。
4. 前記タングステン線における希土類元素の含有量は、０．０３ｗｔ％以上０．０９ｗｔ％以下であり、
   前記タングステン線の真円率は、１．０％以下である、
   請求項３に記載のタングステン線。
5. 前記タングステン線の引張強度は、５８００ＭＰａ以上である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のタングステン線。
6. 前記タングステン線におけるタングステンの含有量は、９７ｗｔ％以上である、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のタングステン線。
7. 前記タングステン線の線径は、１００μｍ以下である、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のタングステン線。
8. 前記タングステン線は、ソーワイヤの芯線として用いられる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載のタングステン線。

Images