JP4386814B2 - Resin bond wire saw - Google Patents
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Description
本発明は、芯線の周囲に樹脂で砥粒を結合したレジンボンドワイヤソーに関する。 The present invention relates to a resin bond wire saw in which abrasive grains are bonded with resin around a core wire.
各種の半導体デバイスの製造分野では、シリコンウエハの大口径にともない、シリコンインゴットからの切り出し法も大口径化に対応しやすいワイヤソーカット法へ移行されつつある。このワイヤソーとしては、芯線の周面にWAやGCまたはダイヤモンド、cBNなどの砥粒を固着させた固定砥粒方式のワイヤソーが使用されている。 In the field of manufacturing various semiconductor devices, with the large diameter of silicon wafers, the cutting method from a silicon ingot is being shifted to a wire saw cutting method that can easily cope with the large diameter. As this wire saw, a fixed abrasive type wire saw in which abrasive grains such as WA, GC, diamond, and cBN are fixed to the peripheral surface of a core wire is used.
この固定砥粒方式のワイヤソーとしては、電着により砥粒を固着させる電着ワイヤソーとレジンを結合剤として砥粒を固着させるレジンボンドワイヤソーとがあるが、電着ワイヤソーには、数十〜数百kmにも及ぶ長尺の芯線に砥粒を電着させることが事実上不可能であるという製造上の問題と、破断ねじり強度や曲げ強度が低いため加工時に断線しやすいという使用上の問題があり、このような欠点を改善したものとしてレジンボンドワイヤソーが開発され、いまやレジンボンドワイヤソーがワイヤソーの主流となりつつある。 As this fixed abrasive type wire saw, there are an electrodeposited wire saw for fixing abrasive grains by electrodeposition and a resin bond wire saw for fixing abrasive grains using a resin as a binder. Manufacturing problems that it is practically impossible to electrodeposit abrasive grains on long core wires as long as one hundred kilometers, and usage problems that break torsional strength and bending strength make it easy to break during processing Resin bond wire saws have been developed as an improvement of these drawbacks, and resin bond wire saws are now becoming the mainstream of wire saws.
レジンボンドワイヤソーによるマルチ切断加工においては、安定した加工能率で精度良く切断することが必要であり、そのためには、ワイヤソー表面の作用砥粒数をできるだけ一定に保つことが必要となる。しかし、砥粒の粒径は実際には一定ではなく所定の分布を持つのが通常であり、砥粒先端を揃えることが難しい。砥粒先端を揃えるためには、砥粒を樹脂中に沈めることが有効であるが、このためには、砥粒層と芯線との間に、樹脂のみの層を設けることが有効である。
芯線と砥粒層との間に樹脂のみの層を設けたものの一例が、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5に記載されている。
In the multi-cutting process using a resin bond wire saw, it is necessary to accurately cut with a stable processing efficiency. For this purpose, it is necessary to keep the number of working abrasive grains on the surface of the wire saw as constant as possible. However, the grain size of the abrasive grains is not actually constant but usually has a predetermined distribution, and it is difficult to align the abrasive grain tips. In order to align the tips of the abrasive grains, it is effective to sink the abrasive grains in the resin. For this purpose, it is effective to provide a resin-only layer between the abrasive grain layer and the core wire.
An example in which a resin-only layer is provided between a core wire and an abrasive layer is described in
しかし、これらはいずれも、芯線と砥粒層との間に接着層を設けて接着強度を高めたものであり、これらの構成のものを用いて砥粒を配置しても、砥粒先端の高さを揃えることはできない。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、砥粒の先端を揃えて安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーを提供することを目的とする。
However, both of these are those in which an adhesive layer is provided between the core wire and the abrasive grain layer to increase the adhesive strength. Even if the abrasive grains are arranged using these components, the tip of the abrasive grain tip The height cannot be aligned.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a resin bond wire saw capable of accurately cutting while maintaining a stable processing efficiency by aligning the tips of abrasive grains. Objective.
以上の課題を解決するために、本発明は、芯線の表面に樹脂を結合材として砥粒を単層で固着させたレジンボンドワイヤソーにおいて、芯線の周囲に樹脂のみからなる緩衝層が設けられ、この緩衝層の外周に砥粒をフィラーが添加されていない結合材あるいは砥粒の沈み込みを阻害しない軟質のフィラーを添加した結合材で結合した砥粒層が形成され、前記砥粒層の結合材の弾性率が1500MPa以下であって、前記緩衝層の弾性率が前記砥粒層の結合材の弾性率の0.4倍以下であり、砥粒の先端が揃っていることを特徴とするレジンボンドワイヤソーである。
このような弾性率を有する緩衝層を設けたことにより、研削時に砥粒が緩衝層に沈み込み、粒径が異なる砥粒を用いても砥粒の先端を揃えることができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a resin bond wire saw in which abrasive grains are fixed in a single layer using a resin as a binder on the surface of a core wire, and a buffer layer made of only resin is provided around the core wire, An abrasive layer is formed on the outer periphery of the buffer layer by bonding the abrasive grains with a binder not added with filler or a binder added with a soft filler that does not inhibit the sinking of the abrasive grains. a is the elastic modulus of the wood is 1500MPa or less, the elastic modulus of the buffer layer is Ri der 0.4 times the elastic modulus of the binder of the abrasive layer, and characterized that you have uniform abrasive tip Resin bond wire saw.
By providing the buffer layer having such an elastic modulus, the abrasive grains sink into the buffer layer during grinding, and even when abrasive grains having different particle diameters are used, the tips of the abrasive grains can be aligned.
また、砥粒層の結合材の弾性率が1500MPaを超えると、ワイヤソーの柔軟性が乏しくなり、プーリーとの接触位置や、被削材との接触部において樹脂の剥離が生じ、砥粒が脱落しやすくなるため好ましくない。 Also, if the elastic modulus of the binder of the abrasive layer exceeds 1500 MPa, the flexibility of the wire saw becomes poor, the resin peels off at the contact position with the pulley and the contact portion with the work material, and the abrasive grains fall off. Since it becomes easy to do, it is not preferable.
本発明においては、前記砥粒層に金属フィラーが添加されていないことを特徴とする。金属フィラーが添加されていると、砥粒の沈み込みを阻害するからである。 In the present invention, no metal filler is added to the abrasive layer. This is because when the metal filler is added, the sinking of the abrasive grains is hindered.
本発明においては、前記砥粒層の結合材は感光性樹脂からなることを特徴とする。感光性樹脂は瞬時に硬化するため、硬化の過程において砥粒の位置が変化しにくく、砥粒の位置ずれが生じにくい。 In the present invention, the binder of the abrasive layer is made of a photosensitive resin. Since the photosensitive resin cures instantaneously, the position of the abrasive grains hardly changes during the curing process, and the positional deviation of the abrasive grains hardly occurs.
本発明においては、前記緩衝層の厚みが2μm以上5μm以下であることを特徴とする。
緩衝層の厚みが2μm未満であると、緩衝層が薄すぎて砥粒が十分に沈み込むことができないために砥粒先端が揃いにくく、被削材の面粗さが大きくなる。緩衝層の厚みが2μm以上で被削材の面粗さが向上するが、5μmを超えるとほぼ一定値となるため、2μm以上5μm以下とすることが好ましい。
In the present invention, the thickness of the buffer layer is 2 μm or more and 5 μm or less.
If the thickness of the buffer layer is less than 2 μm, the buffer layer is too thin and the abrasive grains cannot sink sufficiently, so that the tips of the abrasive grains are difficult to align and the surface roughness of the work material increases. When the thickness of the buffer layer is 2 μm or more, the surface roughness of the work material is improved. However, when the thickness exceeds 5 μm, the surface roughness is almost constant.
本発明によると、砥粒の先端を揃えることができ、安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the resin bond wire saw which can arrange | equalize the front-end | tip of an abrasive grain and can maintain a stable processing efficiency and can perform a cutting process accurately can be implement | achieved.
以下、本発明のレジンボンドワイヤソーを、その実施形態に基づいて説明する。
図1に、本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーの構成を示す。図1において、レジンボンドワイヤソー1は、ピアノ線等からなる芯線2の周囲に、樹脂のみからなる緩衝層3が設けられ、この緩衝層3の外周に砥粒4を結合材5で結合した砥粒層6が形成されている。緩衝層3の厚みは2〜5μm程度とし、弾性率を1000MPa以下としている。また、砥粒層6の結合材5は、感光性樹脂によって形成され、弾性率を1500MPa以下としている。緩衝層3、砥粒層6のいずれにおいても、金属フィラーは添加していない。
Hereinafter, the resin bond wire saw of this invention is demonstrated based on the embodiment.
In FIG. 1, the structure of the resin bond wire saw which concerns on embodiment of this invention is shown. In FIG. 1, a resin
図2に基づいて、本発明のレジンボンドワイヤソーにおいて、砥粒先端を揃える手法について従来のものと比較して説明する。図2(a)は、緩衝層3を形成しない従来のレジンボンドワイヤソーであり、(b)は、本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーである。
図2(a)に示す従来のレジンボンドワイヤソーにおいては、緩衝層3を形成していないために、砥粒4の底部は直接芯線2に接触して沈み込むことができず、砥粒4の先端を揃えることができない。これに対し、図2(b)に示す本発明のレジンボンドワイヤソーにおいては、緩衝層3を形成しているために、粒径の大きい砥粒4は、研削時に緩衝層3に沈み込むことが可能であり、粒径の異なる砥粒4を配置しても、砥粒4の先端を揃えることができる。
Based on FIG. 2, in the resin bond wire saw of the present invention, a method for aligning abrasive grain tips will be described in comparison with a conventional one. 2A is a conventional resin bond wire saw in which the
In the conventional resin bond wire saw shown in FIG. 2A, since the
図2(c)に、加工時に砥粒にかかる負荷の様子を示す。砥粒4には、切り込み方向(ワイヤソーの法線方向)への負荷Fnと、ワイヤソーの走行方向(ワイヤソーの接線方向)への負荷Ftがかかり、その結果砥粒4には、ワイヤソーの軸に対して斜め方向への合力が作用する。
FIG. 2C shows a state of a load applied to the abrasive grains during processing. The
砥粒層6の結合材5の弾性率をE1、緩衝層3の弾性率をE2とすると、E1≧E2とする、すなわち、緩衝層3の弾性率を砥粒層6の結合材5の弾性率以下とすることによって、砥粒4の沈み込みが行われやすく、砥粒4の先端を揃えることができる。さらに、緩衝層3の弾性率を、砥粒層6の結合材5の弾性率の0.7倍以下とすることによって、砥粒4の沈み込みを効果的に行うことができる。
When the elastic modulus of the
砥粒層6の結合材5の弾性率を1500MPa以下としている理由について、図2に基づいて説明する。ワイヤソーによる加工では、他の方法による一般的な加工に比べて負荷の法線方向の成分Fnは小さく、砥粒を沈み込めるためには、砥粒層6の結合材5の弾性率を1500MPa以下とするのがよい。
The reason for the elastic modulus of the
また、ワイヤソーは多数のプーリーを介してワイヤガイド10にセッティングされており、加工中は被削材11との接触部12に撓みが発生して切断が進行する。従って、ワイヤソーはこの撓みに対して柔軟に変形して負荷を吸収することが必要となる。砥粒層6の結合材5の弾性率が1500MPaを超えると、ワイヤソーの柔軟性が乏しくなり、プーリーとの接触位置や、被削材11との接触部12において樹脂の剥離が生じ、砥粒が脱落する原因となり、加工能率と加工精度が低下する。このような事情から、砥粒層6の結合材5の弾性率を1500MPa以下としている。
Further, the wire saw is set to the
本発明のレジンボンドワイヤソーにおいては、金属フィラーを添加していないが、これは、図4に示すように、金属フィラー13が添加されていると、砥粒4の沈み込みを阻害するためである。ただし、砥粒4の沈み込みを阻害しない軟質のフィラーを添加することは可能である。
In the resin bond wire saw of the present invention, the metal filler is not added, but this is because, as shown in FIG. 4, if the
砥粒層6の結合材5は感光性樹脂で形成されており、これによって砥粒層6の結合材5を瞬時に硬化させることができる。図5に、感光性樹脂を用いた場合と、熱硬化性樹脂を用いた場合とを比較して示しており、(a)に示す砥粒層形成時に対して、(b)の熱硬化性樹脂の場合には、硬化時の収縮により砥粒4が動きやすく、砥粒4の先端を揃えにくいが、(c)の感光性樹脂の場合には、瞬時に硬化するため、砥粒4の位置が変化しにくく、砥粒4の先端を揃えやすい。また、液状樹脂の硬化時間を短縮できるため、生産能率を高めることができる。
The bonding
砥粒層6の形成は公知の方法により行うことができる。たとえば、緩衝層3を形成した芯線2を、容器に収容した砥粒4と液状樹脂の混合物中を通過させて緩衝層3の表面に砥粒4と液状樹脂の混合物を被覆し、この状態の芯線2を所定の内径のダイスを通過させ、ダイスを通過した後の液状樹脂を硬化させて芯線2に砥粒4を固着させることによりワイヤソーを製造する。
The formation of the
緩衝層3は砥粒層6の形成方法と同様の方法で形成することができる。容器に収容した液状樹脂中を通過させて芯線2の表面に液状樹脂を被覆し、この状態の芯線2を所定の内径のダイスを通過させ、ダイスを通過した後の液状樹脂を硬化させて芯線2に緩衝層3を形成する。なお、緩衝層3の樹脂は弾性率以外に限定されることはないため、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を使用することができる。
The
図6に、砥粒層6の結合材5の弾性率を1500MPaに固定し、緩衝層3の弾性率と砥粒層6の結合材5の弾性率との比率を変化させて、図7に示すように、砥粒先端に法線・接線方向に荷重をかけて砥粒先端の法線方向の変位を測定した結果を示す。弾性率の比率(緩衝層の弾性率/砥粒層の結合材の弾性率)>0.7の場合には、1.0の場合とほとんど変わらないのに対して、弾性率の比率≦0.7の場合には、法線方向の変位量が大きくなる。さらに、弾性率の比率≦0.4の場合には変位量が急激に大きくなり、砥粒4の沈み込みの効果がより大きくなる。
In FIG. 6, the elastic modulus of the
図8に、緩衝層3の弾性率と砥粒層6の結合材5の弾性率との比率を変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材 単結晶シリコン
ワイヤー線速 300m/min
研削液 水溶性研削液
試験結果によると、弾性率の比率≦0.7の場合に、被削材の面粗さが良好な値で安定している。
以上の結果から、緩衝層3の弾性率が砥粒層6の結合材5の弾性率の0.7倍以下であることが好ましく、0.4倍以下であることがより好ましい。
FIG. 8 shows the results of measuring the surface roughness of the work material by performing a cutting test while changing the ratio between the elastic modulus of the
Work Material Single Crystal Silicon Wire Wire Speed 300m / min
Grinding fluid Water-soluble grinding fluid According to the test results, the surface roughness of the work material is stable at a good value when the ratio of elastic modulus ≦ 0.7.
From the above results, the elastic modulus of the
図9に、砥粒層6の結合材5の弾性率を変化させて巻き付け試験を行い、発生するクラック数を調査した結果を示す。試験は、直径2.0mmの丸棒にワイヤソーを15回巻き付け、中央に位置する10本のワイヤソーの表面を観察して、クラック数をカウントする方法で行った。図9に示すように、砥粒層6の結合材5の弾性率が1800MPaのときはクラック数が多いのに対して、砥粒層6の結合材5の弾性率が1500MPa以下ではクラック数が少なく、1000MPa以下ではクラックが発生しなかった。
FIG. 9 shows the results of examining the number of cracks generated by conducting a winding test while changing the elastic modulus of the
図10に、砥粒層6の結合材5の弾性率を変化させて切断試験を行い、砥粒層6の剥離長さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材 単結晶シリコン
ワイヤー線速 300m/min
研削液 水溶性研削液
試験結果によると、砥粒層6の結合材5の弾性率が1500MPa以下のときに、砥粒層6の剥離長さが減少している。
以上の結果から、砥粒層6の結合材5の弾性率を1500MPa以下とすることが好ましく、1000MPa以下とすることがより好ましい。
FIG. 10 shows a result of measuring the peeling length of the
Work Material Single Crystal Silicon Wire Wire Speed 300m / min
Grinding fluid Water-soluble grinding fluid According to the test results, when the elastic modulus of the
From the above results, the elastic modulus of the
図11に、緩衝層3の厚みを変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材 単結晶シリコン
ワイヤー線速 300m/min
研削液 水溶性研削液
FIG. 11 shows a result of measuring the surface roughness of the work material by performing a cutting test while changing the thickness of the
Work Material Single Crystal Silicon Wire Wire Speed 300m / min
Grinding fluid Water-soluble grinding fluid
図11に示すように、緩衝層3の厚みが2μm未満であると、砥粒4が十分に沈み込むことができないために砥粒先端が揃いにくく、面粗さが大きくなる。緩衝層3の厚みが2μm以下であると面粗さが向上するが、5μmを超えるとほぼ一定値となる。従って、緩衝層3の厚みは2μm以上5μm以下とすることが好ましい。
As shown in FIG. 11, if the thickness of the
本発明は、砥粒の先端を揃えて安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーとして利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a resin bond wire saw capable of cutting with high precision while maintaining a stable processing efficiency by aligning the tips of abrasive grains.
1 レジンボンドワイヤソー
2 芯線
3 緩衝層
4 砥粒
5 結合材
6 砥粒層
10 ワイヤガイド
11 被削材
12 接触部
13 金属フィラー
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