JP3244426B2 - ワイヤソー用ワイヤの製造方法及びワイヤソー用ワイヤ - Google Patents
ワイヤソー用ワイヤの製造方法及びワイヤソー用ワイヤInfo
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Description
ゴット等の切断に使用されるワイヤソー用ワイヤの製造
方法及びワイヤソー用ワイヤの改良に関する。
のウェーハを同時に切出す装置としてワイヤソー装置が
知られている。この装置は、硬鋼線又はピアノ線等の細
いワイヤを往復動又は一方向送りしながら、このワイヤ
に向けて半導体インゴットを圧接し、ワイヤと半導体イ
ンゴットの接触部に砥粒スラリーを供給しながら切断す
るものである。
JISG3506とかJISG3502に代表されるよ
うな鉄又は鉄合金の線材が素線として用いられ、その素
線の表面に銅又は銅合金メッキ層が形成されているのが
一般的である。そしてこのワイヤ素線の表面に銅又は銅
合金メッキ層を施す理由は、防錆効果を付与するため
と、素線を段階的に引き伸ばす伸線工程において所定の
穴径を有するダイス等にワイヤを通過させる際に潤滑効
果を得るためであり、例えば銅又は銅合金メッキ層のな
い素線をダイスの穴等を通して引き伸ばそうとすると、
素線とダイス間の潤滑効果が著しく悪化して伸線速度が
大幅に低下するのみならず、線材の表面に多数の傷が発
生して引張り強度等のワイヤソー用ワイヤとしての品質
特性を損なうため、特にこの潤滑の役割りは重要であっ
た。
に銅又は銅合金メッキ層が形成される原線を原線リール
51から引出して、最終仕上げの伸線工程で所定の線径
のワイヤに引き伸ばし、これを製品巻取りリール52で
巻取り、この巻取りリール52で巻取ったワイヤをワイ
ヤソー用ワイヤとして用いるようにしている。
銅又は銅合金メッキ層を施したワイヤで半導体インゴッ
トを切断すると、切断中にワイヤ表面の銅又は銅合金メ
ッキ層が剥離して回収した砥粒スラリーの中に蓄積する
ばかりでなく、銅又は銅合金メッキに含まれる金属不純
物が直接半導体インゴットの切断面に接触して、切出さ
れたウェーハが汚染されるという不具合があった。そし
て、例えば半導体シリコンが銅汚染されると、銅はワイ
ヤの素材たる鉄に比べてシリコン中での拡散係数が大き
く、ワイヤソーによるシリコンインゴット切断時に発生
する熱でも切断面から内部に拡散する可能性があり、切
り出されたウエーハは、その後の表面の洗浄だけでは汚
染を除去しにくいという問題も生じる。
ッキ層のない線材を引き伸ばす方法として、例えば特開
平5−16066号のように、予め素線である高炭素鋼
線材を脱炭処理して表皮部の数十μmを軟質のフェライ
ト組織に変えて伸線する方法が知られているが、この方
法は伸線加工性は改善されるものの、脱炭処理に伴って
機械的特性が不安定となり、引張り強度等を要求される
ワイヤソー用ワイヤに適用するには問題があった。
品質特性を低下させることがなく、しかも切断加工を行
っても金属汚染等の不具合が生じないワイヤソー用ワイ
ヤを安価に製造する方法が望まれていた。
本発明は、請求項1において、鉄又は鉄合金製の線材の
表面に銅又は銅合金メッキ層を形成して最終仕上げの伸
線を行った後、銅又は銅合金メッキ層を剥離するように
した。
の表面に銅又は銅合金メッキ層を形成して最終仕上げの
伸線を行えば、伸線時の潤滑が円滑に行われて表面に傷
等が発生しにくく、ワイヤソー用ワイヤとしての品質特
性を損なわない。そして伸線後、表面の銅又は銅合金メ
ッキ層を剥離してワイヤソー用ワイヤに用いれば、切出
したウェーハ等が、銅又は銅合金メッキ層に含まれる金
属不純物に汚染されることがない。この際、最終仕上げ
の伸線工程の下流に剥離工程を直結して、伸線から剥離
までの一連の工程を連続的に行うことが好ましいが、別
々に行うようにしても良い。
の剥離を、化学的研磨によって行うようにした。ここで
化学的研磨とは、化学研磨液を用いて化学的に銅又は銅
合金メッキ層を剥離する方法であり、ここで化学研磨液
とは、例えば硫酸/過酸化水素系、硫酸/水系、硫酸/
重クロム酸ナトリウム系、過硫酸アンモニウム/水系、
硫酸/硝酸系、硫酸/塩酸/硝酸系、シアン化ナトリウ
ム/過酸化水素系、硫酸/塩酸系、塩化第二鉄/塩酸
系、塩化第二鉄/水系、過酸化水素水/水系等の酸処理
液が使用される。
の剥離を、物理的研磨によって行うようにした。ここで
物理的研磨とは、例えば砥石、又は砥粒を介在する研磨
布等の研磨媒体をワイヤに対して接触させながら相対移
動させて物理的に剥離する方法であり、サンドブラスト
等の砥粒の運動エネルギーによるものでも良い。
の剥離を、電解研磨によって行うようにした。ここで電
解研磨とは、例えばNaCl、NaClO3 、NaNO
3 等の電解液中で電気化学的に研磨する方法であり、電
気メッキと逆の原理で銅又は銅合金メッキを溶出させ剥
離する。
の剥離を、化学的研磨と物理的研磨と電解研磨との任意
の組合わせによって行うようにした。また請求項6で
は、鉄又は鉄合金製の線材の表面に銅又は銅合金メッキ
層が形成されて伸線が行われたワイヤから銅又は銅合金
メッキ層を剥離してワイヤソー用ワイヤとして用いるよ
うにした。
した図面に基づき説明する。ここで図1は本製造法によ
るワイヤソー用ワイヤの断面変化を示す説明図、図2乃
至図4は本発明のワイヤソー用ワイヤの製造方法を示す
工程図、図5はワイヤソー装置の概要図、図6は同装置
を正面から見た構成図である。
説明する前に、まず図5及び図6に基づきワイヤソー装
置の構成概要について説明する。ワイヤソー装置は、ワ
イヤ供給リール1から延出する1本の鋼線ワイヤ2を3
本の樹脂ローラ3、4、5の周囲に所定ピッチで螺旋状
に巻き付けた後、ワイヤ巻取りリール6に向けて延出さ
せるようにしており、下方のローラ4に接続される駆動
モータ7で該ローラ4を回転駆動するとともに、このロ
ーラ4の回転によってワイヤ供給リール1側からワイヤ
巻取りリール6側に向けてワイヤ2を所定速度で移動さ
せることが出来るようにしている。
部には、ワークホルダ8が設けられ、このワークホルダ
8の下面には、例えば半導体インゴットWのオリエンテ
ーションフラット面が接着保持されている。また、ロー
ラ3、5の上部であってワークホルダ8を挟んだ位置に
は、図6に示すようなスラリー供給ノズル10、10が
配設されており、このスラリー供給ノズル10、10か
らワイヤ2に向けて砥粒スラリー(微細な砥粒を油性又
は水溶性のクーラントで懸濁したスラリー)を流し当て
ることが出来るようにするとともに、下方には砥粒スラ
リーを受けるスラリー受け11を設けている。
ール1とワイヤ巻取りリール6には、それぞれトルクモ
ータ12、13を取付けるとともに、ワイヤ供給リール
1の近傍と、ワイヤ巻取りリール6の近傍には、それぞ
れ張力調節機構14、15を設けてワイヤ2の張力を調
整出来るようにしている。
動モータ7によってローラ4を回転させてワイヤ2を所
定速度で線方向に移動させ、同時にワイヤ2に砥粒スラ
リーを流し当てながら、ワークホルダ8で保持される半
導体インゴットWを降下させワイヤ2に接触させると、
ラッピング作用によって半導体インゴットWは切断さ
れ、多数のウェーハが同時に切出される。
ヤ2の表面に銅又は銅合金メッキ層が形成されている
と、スラリー受け11に剥離した銅又は銅合金が蓄積す
るのみならず、ウェーハの切断面に銅又は銅合金に含ま
れる金属不純物が付着し汚染される虞れがある。そこ
で、本発明は、表面に銅又は銅合金メッキ層のないワイ
ヤ2を安価に製造出来るよう開発されたものである。
れるワイヤソー用ワイヤの断面変化を示すものであり、
最終仕上げの伸線前の原線aをダイス等によって引き伸
ばし、所定の線径の細線bを成形する。この際、原線a
の表面には、銅又は銅合金メッキ層a1 が形成されてい
るため、ダイスの穴等を通す時の潤滑が円滑になされ、
伸線速度を比較的高いレベルに保持出来るとともに、形
成された細線bの引張り強さ等の品質特性を良好に維持
出来る。
キ層b1 を剥離し、剥離線cを形成する。そしてこのよ
うな剥離線cを、前記ワイヤソー装置のワイヤ2に用い
ることで、切断時の金属汚染等の不具合を避けることが
出来る。以下、図2乃至図4に基づいて剥離工程の一例
について説明する。
ある。この場合は、原線リール16から巻き出された原
線aを、最終仕上げの伸線工程で引き伸ばして細線bを
成形し、脱脂、水洗、酸洗い、水洗工程を順次経た後、
化学的研磨工程で表面の銅又は銅合金メッキ層を剥離
し、この剥離線cを水洗、中和、水洗、防錆工程を経て
製品巻取りリール17に巻取るようにしている。
酸/過酸化水素系、硫酸/水系、硫酸/重クロム酸ナト
リウム系、過硫酸アンモニウム/水系、硫酸/硝酸系、
硫酸/塩酸/硝酸系、シアン化ナトリウム/過酸化水素
系、硫酸/塩酸系、塩化第二鉄/塩酸系、塩化第二鉄/
水系、過酸化水素水/水系等の酸処理液を使用し化学的
研磨によって剥離する。
一例である。この場合は、原線リール16から巻き出さ
れた原線aを、最終仕上げの伸線工程で引き伸ばして細
線bを成形し、物理的研磨工程で表面の銅又は銅合金メ
ッキ層を剥離した後、この剥離線cを洗浄液で洗浄し、
水洗、防錆工程を経て製品巻取りリール17に巻取る。
そしてこの物理的研磨工程では、例えば砥石、又は砥粒
を介在する研磨布、又はサンドブラストの吹き付け等の
物理的研磨によって剥離する。この場合、この物理的研
磨工程で新たにワイヤ表面に傷をつけないよう、砥石、
砥粒はきめ細かいものを用いる。
例である。この場合は、原線リール16から巻き出され
た原線aを、最終仕上げの伸線工程で引き伸ばして細線
bを成形し、脱脂、水洗、酸洗い、水洗工程を順次経た
後、電解研磨工程で表面の銅又は銅合金メッキ層を剥離
し、この剥離線cを水洗、中和、水洗、防錆工程を経て
製品巻取りリール17に巻取るようにしている。そして
電解研磨工程では、電解液として例えばNaCl、Na
ClO3 、NaNO3 等を用い電気メッキと逆の原理で
銅又は銅合金メッキを溶出させ電解研磨で剥離する。
磨と電解研磨を任意の組合わせで組合わせるようにして
も良い。例えば物理的研磨によって大まかにメッキ層を
剥離しておき、その後化学的研磨で完全にメッキ層を剥
離する、或いはその逆の手順で剥離する等である。
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
の化学的研磨として、H2 SO4 /H2 O2 系(硫酸/
過酸化水素系)の化学研磨液を用い、ブラスメッキワイ
ヤのメッキ層を剥離したところ、次表1のような結果を
得た。
イヤ表面を、X線による分析で確認したところ銅成分は
検出出来ず、またワイヤ特性等として、線径、引張り強
さとも、研磨前と変化がなかった。
ワイヤの物理的研磨としては、ワイヤ線速500m/m
in,ワイヤテンション2.5Kgfを印加したワイヤ
を走行させ、GC#1000とPVA(ポリビニルアル
コール)を分散混合し、固めたPVA弾性砥石を該ワイ
ヤに押圧することによって、ブラスメッキワイヤのメッ
キ層を剥離したところ、次表2のような結果を得た。
イヤ表面を、X線による分析で確認したところ銅成分は
検出出来ず、またワイヤ特性等として、引張り強さは研
磨前と変化がなかった。
ワイヤの電解研磨として、電解液NaClを用い、ブラ
スメッキワイヤのメッキ層を剥離したところ、次表3の
ような結果を得た。
ヤ表面を、X線による分析で確認したところ銅成分は検
出出来ず、またワイヤ特性等として、線径、引張り強さ
とも、研磨前と変化がなかった。
らかなように、最終仕上げの伸線工程の後に、化学的研
磨とか、物理的研磨とか、電解研磨を行って表面の銅又
は銅合金メッキ層を剥離すれば、確実にメッキ層を剥離
出来るとともに、ワイヤの品質特性を悪化させることが
ない。しかもいずれの方法も容易で且つ安価である。そ
して、このような剥離線cをワイヤソー用ワイヤに使用
すれば、切出したウェーハ等に金属汚染等の不具合は生
じない。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
に、鉄又は鉄合金製の線材の表面に銅又は銅合金メッキ
層を形成して最終仕上げの伸線を行った後、銅又は銅合
金メッキ層を剥離するようにしたため、伸線時の潤滑が
円滑に行われて表面に傷等が発生しにくく、ワイヤソー
用ワイヤとしての品質特性を損なわない。そしてその
後、表面の銅又は銅合金メッキ層を剥離してワイヤソー
用ワイヤに用いるので、切出したウェーハ等が、金属不
純物で汚染されることがない。
うに化学的研磨によって行っても良く、請求項3のよう
に物理的研磨によって行っても良く、請求項4のように
電解研磨によって行っても良く、請求項5のように、化
学的研磨と物理的研磨と電解研磨との任意の組合わせに
よって行っても良い。
を示す説明図である。
る製造方法を示す工程図である。
る製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
程図である。
ヤ、3…ローラ、 4…ロ
ーラ、5…ローラ、 6…
ワイヤ巻取りリール、7…駆動モータ、
8…ワークホルダ、10…スラリー供給ノズ
ル、 11…スラリー受け、12…トルク
モータ、 13…トルクモータ、1
4…張力調節機構、 15…張力調
節機構、16…原線リール、 1
7…製品巻取りリール、51…原線リール、
52…製品巻取りリール、a…原線、
a1 …メッキ層、b…細
線、 b1 …メッキ層、
c…剥離線、 W…半導体
インゴット。
Claims (6)
- 【請求項1】 鉄又は鉄合金製の線材の表面に銅又は銅
合金メッキ層を形成して最終仕上げの伸線を行った後、
前記銅又は銅合金メッキ層を剥離することを特徴とする
ワイヤソー用ワイヤの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載のワイヤソー用ワイヤの
製造方法において、前記銅又は銅合金メッキ層の剥離
は、化学的研磨によって行うことを特徴とするワイヤソ
ー用ワイヤの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1に記載のワイヤソー用ワイヤの
製造方法において、前記銅又は銅合金メッキ層の剥離
は、物理的研磨によって行うことを特徴とするワイヤソ
ー用ワイヤの製造方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載のワイヤソー用ワイヤの
製造方法において、前記銅又は銅合金メッキ層の剥離
は、電解研磨によって行うことを特徴とするワイヤソー
用ワイヤの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1に記載のワイヤソー用ワイヤの
製造方法において、前記銅又は銅合金メッキ層の剥離
は、前記化学的研磨と物理的研磨と電解研磨との任意の
組合わせによって行うことを特徴とするワイヤソー用ワ
イヤの製造方法。 - 【請求項6】 鉄又は鉄合金製の線材の表面に銅又は銅
合金メッキ層が形成されて伸線が行われたワイヤから銅
又は銅合金メッキ層を剥離したことを特徴とするワイヤ
ソー用ワイヤ。
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