JPH04218594A - ワイヤソーによる切断法および加工液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＳｉ、ＧａＡｓ等の硬脆
材料のインゴットをワイヤソーで加工変質層の少ない切
断方法および加工液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】硬脆材料のインゴットを切断するには、
外周刃による切断法、内周刃による切断法、ブレードソ
ーによる切断法およびワイヤソーによる切断法が用いら
れる。

【０００３】外周刃による切断法は、比較的小断面の切
断に適しており、例えばＳｉウエハ（厚み約０．６ｍｍ
）からチップを切り出す場合に使用されている。

【０００４】しかし、３インチ以上のインゴット（円柱
）を切断する場合には、外周部分が拘束されていないた
めに変形して、切断面の形状が悪く、使用できないのが
現状である。

【０００５】内周刃による切断法は、外周部分に張力を
加えて張り上げて、砥粒の着いている内周部分の変形を
少なくすることにより、外周刃による切断法よりも口径
の大きいインゴットの切断が可能である。

【０００６】現在、Ｓｉインゴットでは直径８インチ品
までの切断に使用されている。

【０００７】しかし、刃の厚みは０．５ｍｍ以上必要で
あるため、約０．６ｍｍ以上は切り屑となり捨てられて
おり、収率が良くないことが問題である。

【０００８】ブレードソーによる切断法は、ブレードの
両端に張力を加えて、刃面を直線に近く張り上げて、フ
ェライト等の切断に用いられている。

【０００９】約１０ｍｍ程度の厚みの切断であれば、直
線が保たれるが、３インチを越えるインゴットでは十分
な直線性が得られず、厚み差は１００μｍを越えてしま
うのが現状である。

【００１０】ワイヤソーによる切断法は、切断するイン
ゴットの口径の影響を受けにくく、８インチ以上のイン
ゴットでも、ワイヤ線径は０．１８ｍｍφで切断でき、
内周刃による切断法に比較して収率が良い。

【００１１】しかも、加工変質層は内周刃では３０μｍ
以上に及ぶが、ワイヤソーでは５μｍまで減少できるこ
とが明らかになっている。

【００１２】しかし、後加工までの能率を向上するため
には、加工変質層をより一層減少させる必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本発
明はワイヤソーを用いて、加工変質層のより少ない硬脆
材料を切断する方法およびこれに用いるワイヤソー用加
工液を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題に鑑み、本発明
はワイヤソーを用いてＳｉ等のインゴットを切断する場
合において、加工液の粘度を２０℃において１ｍＰａ・
ｓ〜９０ｍＰａ・ｓとすることにより、加工変質層を３
μｍ以下として切断することを特徴とするものである。

【００１５】さらに、（ａ）下式（Ｉ）で表されるグリ
コール類、 Ｒ１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（
Ｉ）ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のア
ルキル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水

【００１６】を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）の合計重量を１００重量部として、必須成
分（ａ）の含量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）
の含量が０．１ないし３重量部、必須成分（ｃ）の含量
が１０ないし９９重量部であり、かつ粘度が２０℃で１
ｍＰａ・ｓ〜９０ｍＰａ・ｓである加工液を特徴とする
。

【００１７】

【作用】以下に本発明について詳細に説明する。

【００１８】本発明による被切断物とは、直径が３から
１６インチで、長さが３００から２０００ｍｍのＳｉ等
の単結晶の円柱をいう。

【００１９】ワイヤソーの機構を図２に示す。

【００２０】テーブル９上に固定されたＳｉインゴット
１を、テーブル９を押し上げ方向８に押し上げることに
よりワイヤ２に接触させる。

【００２１】ワイヤ２は加工液がアルカリ性の場合には
ピアノ線を用い、前記加工液が酸性の場合にはアモルフ
ァス線を用いる。

【００２２】ワイヤ線径は０．０８ｍｍから０．２５ｍ
ｍである。

【００２３】前記ワイヤ２には右巻き取りリール３と左
巻き取りリール４により一定の張力Ｔを掛け、かつ右巻
き取りリール３で巻き取り、左巻き取りリール４に巻き
付けられたワイヤがなくなれば反転し、左巻き取りリー
ル４で巻き取る。

【００２４】ワイヤ２はアイドラーリール５に支持され
てＳｉインゴット１に接触し、ワイヤ２とＳｉインゴッ
ト１との間に砥粒を分散させた加工液７が介在し、砥粒
によりＳｉインゴット等が削られる。

【００２５】本発明の特徴は、前記加工液に所定の粘性
を持たせることにより、加工変質層を低減できる点であ
る。

【００２６】加工液とは、 （ａ）下式（Ｉ）で表されるグリコール類、Ｒ１―Ｏ―
（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（Ｉ）ここで
、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のアルキル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水

【００２７】を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）の合計重量を１００重量部として、必須成
分（ａ）の含量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）
の含量が０．１ないし３重量部、必須成分（ｃ）の含量
が１０ないし９９重量部であり、粘度を２０℃で１〜９
０ｍＰａ・ｓにコントロールすることを特徴とする。

【００２８】本発明を構成する各要素について以下詳細
に説明する。

【００２９】（グリコール類）本発明の加工液において
使用するグリコール類は下記（Ｉ）式で表される化合物
である。

【００３０】Ｒ１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　
　　　（Ｉ） ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のアルキ
ル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基

【００３１】グリコール類としては、例えば、ブチルセ
ルソルブ、カービトール、カービトールアセテイト、ブ
チルエチルソルブ、エチレングリコールなどを挙げるこ
とができ、中でもカービトール、エチレングリコールの
ような蒸発および引火しにくく、かつ水に易溶性のグリ
コール類を用いると、砥粒の分散安定性の良い加工液が
得られ、かつ後工程における水による洗浄除去に好都合
である。

【００３２】上記グリコール類が１重量部未満であると
加工液の持つ潤滑性が失われ切断用ワイヤ２および巻き
取りリール３、４の摩耗が大きくなり好ましくない。

【００３３】また、９０重量部を超えると以下に述べる
水溶性増粘剤の作用を低減させるため好ましくない。

【００３４】（水溶性増粘剤）メチルセルローズ、エチ
ルセルローズ、ソジウムカルボキシメチルセルローズ、
ザンサンガァム、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド
等が使用できる。

【００３５】水溶性増粘剤は加工液中に分散させた砥粒
が沈降するのを防止するために用いるものであり、０．
１重量部未満では砥粒の分散保持力が無く、３重量部を
超えると加工液の粘性が９０ｍＰａ・ｓを超えるので望
ましくない。

【００３６】（水）本発明の加工液に使用する水は、水
溶性増粘剤を溶解させて粘度調整を行い易くする目的で
配合する。

【００３７】水が１０重量部未満であると水溶性増粘剤
の溶解が不十分となるとともに、加工液の粘性が９０ｍ
Ｐａ・ｓを超える。

【００３８】また、９９重量部を超えると上述したよう
に加工液の潤滑性が失われる。

【００３９】（その他の成分）本発明の加工液には、所
望に応じて、その他の配合成分としてアルコール類、ポ
リアルキレングリコール類などをも適宜添加し適切な粘
度になるよう調整したりすることもできる。

【００４０】本発明の加工液に用いる任意成分のアルコ
ール類およびポリアルキレングリコール類は加工精度の
維持あるいは加工時の環境汚染防止などより、できるだ
け蒸発および引火しにくいものが要求され、また水に対
して易溶性であることが望まれる。

【００４１】したがって、アルコール類としてプロピレ
ングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチル
グリコール、１，３―ブタンジオール、１，４―ブタン
ジオール、２，３―ブタンジオールのような常温で液状
で比較的引火点の高いアルコール類を用いることが望ま
しい。

【００４２】また、ポリアルキレングリコール類はポリ
オキシエチレン類を多く含み、水に溶解し易い分子量２
００〜１０００程度のものが好適である。

【００４３】また、加工液に砥粒を分散させ易くするた
めに界面活性剤を添加したり、加工液の腐敗を防止する
ために防腐剤を添加することもできる。

【００４４】図３に加工変質層１０を示す。

【００４５】加工変質層はワイヤから砥粒が力を受けて
脆性材料を切断する時に生じ、母材にクラックや転移等
を含む変質部分をいう。

【００４６】図１に加工液の粘度と加工変質層の関係を
示す。

【００４７】加工液の粘度を１ｍＰａ・ｓ〜９０ｍＰａ
・ｓにすると加工変質層は３μｍ以下にできることが判
る。

【００４８】

【実施例】表１に本発明の加工液の実施例の組成を示す
。

【００４９】

【表１】 実施例の結果を図１および具体的に以下に説明する。

【００５０】実施例４の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５１】 加工液の粘度　　　　　　　　；６０ｍＰａ・ｓ（２０
℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃１
５００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒１．０
ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１２φｍｍ
ピアノ線の張力　　　　　　；１．０ｋｇｆ加工変質層
は２．４μｍであった。

【００５２】実施例３の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５３】 加工液の粘度　　　　　　　　；３０ｍＰａ・ｓ（２０
℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃１
５００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒０．８
ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１２φｍｍ
ピアノ線の張力　　　　　　；２．０ｋｇｆ加工変質層
は２．４μｍであった。

【００５４】実施例５の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５５】 加工液の粘度　　　　　　　　；１．２ｍＰａ・ｓ（２
０℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃
１２００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒１．
３ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１８φｍ
ｍピアノ線の張力　　　　　　；２．５ｋｇｆ加工変質
層は３．０μｍであった。

【００５６】実施例６の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、６ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５７】 加工液の粘度　　　　　　　　；９０ｍＰａ・ｓ（２０
℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃１
２００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒０．８
ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１８φｍｍ
ピアノ線の張力　　　　　　；２．５ｋｇｆ加工変質層
は２．９μｍであった。

【００５８】

【発明の効果】従来のワイヤソーによる切断法では、加
工変質層は５μｍ以上に及んでいたが、本発明により、
３μｍ以下に減少することが可能となった。

【００５９】また、加工変質層を除去する後工程の能率
が３０％向上した。

【００６０】さらに、加工液が水溶性であり、ワイヤソ
ー機および被加工物が水または水性洗剤で容易に洗浄で
きるとの効果も認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】加工変質層と加工液粘度の関係の図。

【図２】ワイヤソーの機構を説明するための図。

【図３】加工変質層の説明の図。

【符号の説明】

１　　Ｓｉインゴット ２　　ワイヤ ３、４　　リール ５　　アイドラリール ６　　ノズル ７　　加工液 ８　　押上げ方法 ９　　テーブル １０　　加工変質層 １１　　砥粒

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワイヤソーを用いて硬脆材料のインゴ
   ットを切断する方法において、粘度が２０℃で１ｍＰａ
   ・ｓ〜９０ｍＰａ・ｓを有する水溶性加工液を用いるこ
   とを特徴とする切断法。
2. 【請求項２】　　（ａ）下式（Ｉ）で表されるグリコー
   ル類、 Ｒ１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（
   Ｉ）ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のア
   ルキル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水 を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
   の合計重量を１００重量部として、必須成分（ａ）の含
   量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）の含量が０．
   １ないし３重量部、必須成分（ｃ）の含量が１０ないし
   ９９重量部であり、かつ粘度が２０℃で１ｍＰａ・ｓ〜
   ９０ｍＰａ・ｓであることを特徴とするワイヤソー用加
   工液。