KR100317677B1 - Wire for sawing wire and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 웨이퍼용 잉고트 등의 절단에 사용되는 와이어 소우(wire saw)용 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a wire saw wire used for cutting ingots for semiconductor wafers and the like.
본 발명의 와이어 소우용 와이어는, 철 또는 철합금 와이어에 구리 또는 구리합금 도금층을 피복하는 단계와, 상기 도금된 와이어를 신선기중에서 다단으로 신선하여 도금 신선선을 얻는 단계와, 최종 신선된 도금 신선선이 과황산 암모늄{(NH4)2S2O8} 1∼10wt%, 황산아연 수화물(ZnSO4nH2O) 0.1∼15wt%, 암모니아 또는 암모니아수(NH3또는 NH4OH) 1∼20wt%가 함유된 조성의 도금층 박리용액이 채워진 박리 도금조를 침적통과되도록 하여 도금층의 부분적인 제거가 이루어지도록 하는 단계 및 도금층의 부분적인 제거가 이루어진 와이어를 세척하고 건조시키는 단계로 이루어진 일련의 공정에 의해서 제조되며, 이와같은 제조방법을 통해서 얻어진 와이어 소우용 와이어는 도금층의 부분적인 박리제거에 의해 표면 거칠기가 0.6 ∼0.9μm 범위의 거친 표면을 구비하게 된다.The wire sawing wire of the present invention comprises the steps of coating a copper or copper alloy plating layer on the iron or iron alloy wire, the step of drawing the plated wire in multiple stages in a drawing machine to obtain a plated wire, and the final fresh plated wire Line is ammonium persulfate {(NH 4 ) 2 S 2 O 8 } 1-10 wt%, zinc sulfate hydrate (ZnSO 4 nH 2 O) 0.1-15 wt%, ammonia or aqueous ammonia (NH 3 or NH 4 OH) 1-20 wt A series of processes consisting of partial removal of the plating layer by immersing the release plating tank filled with the plating layer peeling solution of the composition containing% and washing and drying the wires partially removed of the plating layer The wire saw wire obtained through such a manufacturing method obtains a rough surface having a surface roughness of 0.6 to 0.9 μm by partial peeling off of the plating layer. It is.
본 발명의 와이어 소우용 와이어는 철 또는 철합금 와이어의 외주면에 피복되는 과도한 구리 또는 구리합금 도금층을 부분적으로 박리 제거되고, 그와같이 도금층이 일부 제거된 와이어의 도금층 표면이 거친 상태로 되어 소우잉 작업시 절삭유가 절삭면으로 용이하게 진입할 수 있도록 함으로써 반도체 잉고트 절단면의 왑페이지 값이 크게 개선되고, 슬러지의 발생량도 감소되는 이점이 있다.The wire saw wire of the present invention partially peels away the excessive copper or copper alloy plating layer coated on the outer circumferential surface of the iron or iron alloy wire, and the surface of the plating layer of the wire partially removed is thus roughed and sawed. By allowing the cutting oil to easily enter the cutting surface during operation, the swappage value of the semiconductor ingot cutting surface is greatly improved, and the amount of sludge generated is also reduced.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼용 잉고트 등의 절단에 사용되는 와이어 소우(wire saw)용 와이어에 관한 것으로, 보다 자세하게는 철 또는 철합금 와이어의 표면에 구리나 구리합금 도금층이 피복되어진 소우용 와이어에 있어서 상기 도금층을 부분적으로 박리제거하여 도금층의 잔류량을 감소시킴과 아울러 와이어의 표면 거칠기를 증가시킴에 의해 와이어 소우잉 성능의 향상이 이루어지도록 한 와이어 소우잉 와이어 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire saw wire used for cutting ingots for semiconductor wafers, and more particularly, in a sawing wire in which copper or a copper alloy plating layer is coated on the surface of an iron or iron alloy wire. The present invention relates to a wire sawing wire and a method of manufacturing the same, wherein the plated layer is partially peeled off to reduce the residual amount of the plated layer and to increase the surface roughness of the wire.
일반적으로 와이어 소우는 반도체 웨이퍼용 잉고트나 크리스탈 또는 유리 등의 절단시 정밀하고 평탄한 절단면을 갖도록 하면서 동시에 여러 매를 절단할 수 있음에 따라 상기와 같은 취성재료의 절단시 주로 사용되어 오고 있다.In general, wire saws have been used mainly for cutting brittle materials as they can be cut at the same time while cutting ingots for semiconductor wafers, crystals, glass, etc., while having a precise and flat cutting surface.
도1은 일반적인 와이어 소우용 와이어의 단면구조를 보인 것으로, 도시된 바와같이 와이어 소우용 와이어(1)는 철이나 철합금으로 이루어진 소재 와이어(1a)의 표면에 구리나 구리합금 도금층(1b)이 피복된 구조를 취하고 있다.Figure 1 shows a cross-sectional structure of a typical wire saw wire, as shown in the wire saw wire 1 is a copper or copper alloy plating layer (1b) on the surface of the material wire (1a) made of iron or iron alloy It has a coated structure.
도2는 도1에 도시된 바와같은 와이어 소우용 와이어(1)를 포함하는 와이어 소우 장치의 개략구조도로서, 이에 의거하여 와이어 소우 장치의 구조 및 이를 이용한 반도체 잉고트의 절단과정을 간략하게 살펴보고자 한다.FIG. 2 is a schematic structural diagram of a wire sawing device including a wire sawing wire 1 as shown in FIG. 1, based on which, a brief description will be made of a structure of a wire sawing device and a cutting process of a semiconductor ingot using the same. .
도시된 바와같이, 와이어 소우 장치는 와이어 공급릴 보빈(2)과 와이어 권취릴 보빈(3) 사이에 구동모터(4)에 의해 구동되는 구동롤러(5)와 이 구동롤러의 양외측 상부에 가이드롤러(6a)(6b)가 서로 평행하게 설치되어 상기 와이어 공급릴 보빈(2)으로부터 공급된 와이어 소우용 와이어(1)가 상기 구동롤러(5)와 가이드 롤러(6a)(6b)에 나선형으로 감긴 다음 와이어 권취릴 보빈(3)에 권취되도록 구성되어 있다.As shown, the wire saw device guides the drive rollers 5 driven by the drive motor 4 between the wire feed reel bobbin 2 and the wire take-up bobbin 3 and on both outer upper portions of the drive rollers. The rollers 6a and 6b are installed in parallel with each other so that the wire saw wire 1 supplied from the wire supply reel bobbin 2 spirals to the drive roller 5 and the guide rollers 6a and 6b. It is configured to be wound up on a wire reel bobbin 3 after being wound up.
이와같은 구조로 이루어진 와이어 소우 장치를 이용한 반도체 잉고트(7)의 절단과정은 구동모터(4)를 구동시켜 구동롤러(5)와 가이드 롤러(6a)(6b) 사이에 감긴 와이어 소우용 와이어(1)가 일정한 장력이 유지된 가운데 와이어 공급릴 보빈 (2)으로부터 와이어 권취릴 보빈(3)으로 이송되도록 한 가운데 가이드 롤러(6a) (6b)의 윗쪽으로부터 서서히 절단대상 반도체 잉고트(7)를 하강시켜 이동중인 와이어 소우용 와이어(1)에 접하게 함으로써 반도체 잉고트(7)는 여러장의 웨이퍼로 절단이 이루어지게 된다.The cutting process of the semiconductor ingot 7 using the wire sawing device having such a structure drives the driving motor 4 so that the wire sawing wire 1 wound between the driving roller 5 and the guide rollers 6a and 6b. The semiconductor ingot 7 to be cut is gradually lowered from the upper side of the guide rollers 6a and 6b so that) is transferred from the wire feed reel bobbin 2 to the wire take-up bobbin 3 while maintaining a constant tension. The semiconductor ingot 7 is cut into several wafers by being in contact with the moving wire saw wire 1.
이와같은 절단과정중에는 와이어 소우용 와이어(1)와 반도체 잉고트(7)간의 접촉부로 마모성 입자 슬러리(abrasive grain slurry)로 이루어진 절삭유가 공급되어 마모성 입자와 잉고트 절단면간의 마찰에 의해 잉고트의 절단이 이루어지게 된다.During this cutting process, cutting oil made of abrasive grain slurry is supplied to the contact portion between the wire saw wire 1 and the semiconductor ingot 7 so that the ingot is cut by friction between the abrasive particles and the ingot cutting surface. do.
한편, 상기 와이어 소우 장치를 구성하는 와이어 소우용 와이어는 구리나 구리합금으로 도금된 철 또는 철합금 와이어에 대하여 단계적인 신선을 행하여 가느다란 세선으로 신선을 행함으로써 얻어지게 되는 데, 이와같은 신선공정중에 철계 와이어의 표면에 피복된 구리계 도금층의 두께가 변화되고, 그 변화되는 정도는 아래의 식1과 같이 최종 신선선의 선경 및 신선 가공조건 등에 따르게 된다.On the other hand, the wire sawing wire constituting the wire sawing device is obtained by performing a stepwise drawing for iron or iron alloy wire plated with copper or a copper alloy to draw with a thin fine wire, such a drawing process The thickness of the copper-based plating layer coated on the surface of the iron-based wire is changed, and the degree of change depends on the wire diameter of the final wire and the processing conditions of the wire as shown in Equation 1 below.
Pt: 최종 신선선의 도금층 두께(μm)Pt: Plating layer thickness of final fresh wire (μm)
Df: 최종 신선경(mm)Df: final drawing diameter (mm)
Pm: 신선전 총 와이어 1kg에 대한 도금층의 무게(g)Pm: Weight of the plated layer (g) for 1 kg of total wire drawn
F: 신선 가공율 및 기계적 요소에 대한 보정 인자(0＜F＜1)F: correction factor for drawing rate and mechanical element (0 <F <1)
K: 도금층 재질에 따른 상수 (황동:0.235)K: Constant according to the material of the plating layer (brass: 0.235)
상기 식1을 통해 최초의 구리 또는 구리합금 도금된 철 또는 철합금 와이어는 신선공정을 거치는 과정에서 도금층의 두께가 점차로 얇아지게 되지만 최종 신선단계를 거친 후에도 도금층이 여전히 잔류함을 알 수 있다.It can be seen from Equation 1 that the first copper or copper alloy plated iron or iron alloy wire is gradually thinned during the drawing process, but the plating layer still remains after the final drawing step.
철 또는 철합금 와이어에 구리나 구리합금 도금층을 형성하는 이유는 모재 와이어가 다단의 신선다이를 통과하여 연신되는 신선과정에서 모재 와이어의 표면과 다이 사이에 윤활효과를 부여함으로써 신선성을 향상시켜 높은 신선 가공율로 작업이 가능하도록 함과 아울러 동일한 재질에서 높은 인장강도를 얻을 수 있도록 하기 위함이다. 그리고 상기 도금층은 모재 와이어에 방식성을 제공하기도 한다.The reason why the copper or copper alloy plating layer is formed on the iron or iron alloy wire is to improve the freshness by providing a lubrication effect between the surface of the base wire and the die during the drawing process in which the base wire is drawn through the multi-stage drawing die. This is to enable work at drawing rate and to obtain high tensile strength from the same material. In addition, the plating layer may provide corrosion resistance to the base wire.
그런데, 와이어 소우용 와이어에 피복된 상기의 도금층은 그 표면이 매우 매끄러워서, 다시말하면 표면조도가 낮아서 반도체 잉고트의 절단시 와이어 소우용 와이어와 잉고트간의 접촉부에서의 마찰력을 감소시키므로 와이어 소우의 절단성능을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.However, the plating layer coated on the wire saw wire has a very smooth surface, that is, the surface roughness is low, thereby reducing the frictional force at the contact portion between the wire saw wire and the ingot when cutting the semiconductor ingot. It will act as a factor to lower the.
특히, 와이어 소우 장치에서 피절단재의 절삭이 제대로 이루어지기 위해서는 와이어 소우용 와이어에 공급되는 절삭유가 피절단재와 와이어 소우용 와이어의 접촉부로 원활하게 공급되어야만 하는 데, 상기와 같이 매끄러운 표면의 도금층으로 이루어진 와이어 소우용 와이어에서는 절삭유가 상기 접촉부로 충분히 전달되기 어렵다는 문제점이 있다.In particular, in order to properly cut the cutting material in the wire saw device, the cutting oil supplied to the wire saw wire must be smoothly supplied to the contact portion between the cut material and the wire saw wire. In the wire saw wire made there is a problem that the cutting oil is difficult to sufficiently transfer to the contact portion.
또한, 와이어 소우용 와이어의 표면 도금층은 잉고트와의 마찰에 의해서 소우잉 작업 초기에 대부분이 깍여나가서 절삭유중에서 슬러지 형태로 존재하게 되고, 절삭유중에 슬러지의 량이 증가될 수록 절삭유의 성능이 저하되므로 결과적으로 절단성능이 떨어지게 된다.In addition, the surface plating layer of the wire saw wire is mostly scraped off at the beginning of the sawing operation due to friction with the ingot, and thus the sludge is present in the cutting oil, and as the amount of sludge in the cutting oil increases, the performance of the cutting oil is deteriorated. Cutting performance will be reduced.
한편, 반도체용 웨이퍼의 경우에는 요구되는 품질특성중에서 가장 중요한 항목의 하나로 왑페이지가 우수할 것이 요구되고 있는 데, 왑페이지란 도3에 도시된 바의 절단된 웨이퍼(w)에 대한 확대단면도에서와 같이 절단평탄면으로부터 웨이퍼의 돌출단부까지의 평균높이(h)를 이르는 값이다.On the other hand, in the case of a semiconductor wafer, it is required to have excellent swap pages as one of the most important items among the required quality characteristics. The swap page is an enlarged cross-sectional view of the cut wafer w as shown in FIG. As described above, the average height h from the cutting flat surface to the protruding end of the wafer is reached.
이같은 왑페이지 값은 소우잉중 와이어 소우의 진동, 절삭유의 불균일한 공급상태 및 기계적 진동등의 요인에 의해서 증가하게(평탄면을 이루지 못하고 굴곡면을 이루는 정도가 커지게 되는)되며, 왑페이지 값이 0인 웨이퍼라면 가장 이상적이라 할 것인 바, 종래의 도금층이 피복된 와이어 소우잉 와이어를 이용하여 얻어지는 웨이퍼의 경우에는 상기 왑페이지 값을 어느정도 이하로 낮추는 데 한계가 따르고 있다.These swappage values increase due to factors such as wire saw vibration during sawing, uneven supply of cutting oil, and mechanical vibration (which do not form a flat surface but increase the degree of curved surface). If the wafer is 0, it would be most ideal. In the case of a wafer obtained by using a wire sawing wire coated with a conventional plating layer, there is a limit to lowering the swappage value to some extent or less.
종래 와이어 소우용 와이어에서 표면에 도금층이 존재함에 따라 제기되는 상기의 문제점을 해결하기 위한 방편으로 국내 공개특허공보 제2579호 (공개번호: 97-64838)에는 와이어 소우용 와이어의 표면 도금층을 화학적 연마, 물리적 연마 또는 전해 연마를 통해서 완전히 제거한 와이어 소우용 와이어가 개시되어 있다.In order to solve the above problems caused by the presence of a plating layer on the surface of the wire for wire saw, Korean Patent Publication No. 2579 (Publication Number: 97-64838) chemically polishes the surface plating layer of the wire saw wire. The wire saw wire is completely removed through physical polishing or electropolishing.
그런데, 상기의 와이어 소우용 와이어는 표면 도금층이 제거됨으로써 도금층의 존재에 기인하여 발생되는 상기 문제점의 해결은 어느 정도 기대되긴 하나, 방식효과를 제공하던 도금층이 완전히 제거됨으로 인해 소우용 와이어의 품질특성중 중요한 인자인 인장강도와 내식성이 저하되는 또 다른 문제점이 초래되고, 또한 도금층이 제거된 상태의 와이어 표면 조도가 낮음에 따라 절삭유의 운반특성이 떨어져서 절단성능이 저하되는 단점이 있다.By the way, the wire saw wire is the surface characteristics of the sawing wire is removed, but the problem caused by the presence of the plating layer is expected to some extent, but the quality characteristics of the sawing wire due to the complete removal of the plating layer that provided the anticorrosive effect Another problem is that the tensile strength and corrosion resistance, which is an important factor, are lowered, and the wire surface roughness in the state in which the plated layer is removed has a disadvantage in that cutting performance is degraded due to a drop in the transport characteristics of the cutting oil.
본 발명은 종래 와이어 소우용 와이어에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점과 단점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 철 또는 철합금 와이어의 표면에 피복된 구리 또는 구리합금 도금층의 일부를 제거하여 와이어 소우용 와이어의 인장강도와 내식성을 저하시킴이 없이 소우잉 작업시 깍여나가는 도금층의 양을 최소화하여 도금층의 박리에 의한 절단성능의 저하가 방지되도록 한 와이어 소우용 와이어 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems and disadvantages pointed out in the conventional wire saw wire, the wire saw wire by removing a portion of the copper or copper alloy plating layer coated on the surface of the iron or iron alloy wire It is to provide a wire saw wire and a method of manufacturing the same to minimize the amount of plating layer to be cut off during the sawing operation without lowering the tensile strength and corrosion resistance of the cut-off performance by the peeling of the plating layer.
본 발명의 다른 목적은 와이어 소우용 와이어의 표면 도금층을 부분적으로 제거함에 있어 표면 도금층이 부분적으로 제거된 상태의 와이어 소우용 와이어의 표면이 불규칙한 상태, 즉 표면 거칠기가 큰 상태로 되도록 하여 와이어 소우용 와이어로 공급되는 절삭유의 운반특성을 향상시킴에 의해 와이어 소우용 와이어와 피절단재간의 접촉부에서 마찰력의 증대가 이루어지게 하고 그에 따라 소우잉 효과의 향상이 이루어질 수 있도록 한 와이어 소우용 와이어 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to partially remove the surface plating layer of the wire saw wire, so that the surface of the wire saw wire in the state where the surface plating layer is partially removed is irregular, that is, the surface roughness is so large Wire sawing wire and its manufacture to increase frictional force at the contact portion between the wire sawing wire and the cutting material by improving the conveying characteristics of the cutting oil supplied to the wire, and thereby to improve the sawing effect To provide a way.
도1은 일반적인 와이어 소우용 와이어에 대한 단면도.1 is a cross-sectional view of a typical wire saw wire.
도2는 와이어 소우 장치에 대한 개략구조도2 is a schematic structural diagram of a wire saw device
도3은 와이어 소우에 의해 절단된 웨이퍼의 절단면에 대한 부분확대 단면도.3 is a partially enlarged cross sectional view of a cut surface of a wafer cut by a wire saw;
도4은 본 발명의 일실시예 와이어 소우용 와이어의 제조공정도.Figure 4 is a manufacturing process of the wire saw wire for one embodiment of the present invention.
도5는 본 발명의 다른 실시예 와이어 소우용 와이어의 제조공정도.Figure 5 is a manufacturing process of the wire saw wire for another embodiment of the present invention.
도6은 본 발명의 와이어 소우용 와이어의 단면도.Figure 6 is a cross-sectional view of the wire saw wire of the present invention.
(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))((Description of the code for the main part of the drawing))
11. 공급보빈 12. 와이어 소우용 와이어11. Supply bobbin 12. Wire saw wire
15. 습식 신선조 16a - 16c. 신선기 콘15. Wet freshening 16a-16c. Freshener Con
17. 신선다이 18. 도금 박리조17. Fresh die 18. Plating stripper
20. 세척조 21. 건조장치20. Wash Tank 21. Drying Equipment
24. 권취보빈24. Winding bobbin
본 발명의 와이어 소우용 와이어는 철 또는 철합금 와이어에 구리 또는 구리합금 도금층이 피복된 와이어 소우용 와이어에 있어서, 상기 도금층을 부분적으로 제거하여 와이어 소우용 와이어가 거친 표면을 구비하도록 한 데에 기술적 특징이 있다.The wire sawing wire of the present invention is a wire sawing wire in which a copper or copper alloy plating layer is coated on an iron or iron alloy wire, and the plating layer is partially removed so that the wire sawing wire has a rough surface. There is a characteristic.
이때, 본 발명 와이어 소우용 와이어의 표면 거칠기는 0.6 ∼0.9μm의 범위가 유지되도록 하는 것이 바람직 한 바, 0.6μm 미만의 표면 거칠기를 띠는 경우에는 절삭유의 유입효과가 미흡하여 왑페이지의 개선효과를 기대할 수 없음과 아울러 슬러지의 발생량도 줄어들지 않는 문제점이 있으며, 반대로 0.9μm를 초과하게 되면 와이어 표면에 부분적으로 과잉 부식이 되는 부분이 나타나서 와이어의 절단력이 감소하게 되므로 반도체 잉고트 절단시 와이어가 쉽게 절단되는 문제점이 있다.In this case, it is preferable that the surface roughness of the wire saw wire of the present invention is maintained in a range of 0.6 to 0.9 μm. When the surface roughness is less than 0.6 μm, the effect of cutting oil is insufficient to improve the swappage. In addition, there is a problem in that sludge generation is not reduced, and if the amount exceeds 0.9 μm, the part is excessively corroded on the surface of the wire and the cutting force of the wire is reduced, so that the wire is easily cut when cutting the semiconductor ingot. There is a problem.
본 발명의 와이어 소우용 와이어는 철 또는 철합금 와이어를 소재 와이어로 하여 그 표면에 구리 또는 구리합금 도금층을 피복한 후 다단계에 걸친 신선작업을 행하여 소정의 가는 직경으로 연신이 이루어지도록 한 다음 불필요하게 과다하게 잔류하는 도금층을 제거함에 있어 도금층이 부분적으로 제거된 와이어의 표면이 불규칙한 상태가 되도록 하는 일련의 공정으로 이루어진 제조방법을 통해서 얻어지게 된다.The wire saw wire of the present invention is made of iron or iron alloy wire as a material wire to coat a copper or copper alloy plated layer on the surface thereof, and then draw a plurality of steps to draw a predetermined fine diameter and then unnecessary In removing the excessively remaining plating layer is obtained through a manufacturing method consisting of a series of processes such that the surface of the wire is partially removed from the plating layer is in an irregular state.
상기 도금층의 제거는 도금층 박리용액을 이용한 화학적인 박리나 물리적인 마찰을 이용한 물리적인 연마를 통해서 이루어질 수 있다.Removal of the plating layer may be performed through chemical peeling using a plating layer peeling solution or physical polishing using physical friction.
이와같은 본 발명의 와이어 소우용 와이어 제조방법에 대한 구체적인 일 실시예가 도4에 도시되어 있다.One specific embodiment of such a wire saw wire manufacturing method of the present invention is shown in FIG.
도4는 본 발명의 일실시예 와이어 소우용 와이어의 제조공정도로서, 도시된 바와같이, 본 발명의 와이어 소우용 와이어 제조공정은, 공급대(10)에 장착된 공급보빈(11)으로부터 공급되는 철 또는 철합금 와이어에 구리 또는 구리합금 도금된 와이어 소우용 공급선(12a)은 가이드 롤러(13a)(13b)에 안내되어 신선 윤활제(14)가 채워진 습식 신선조(15)로 이송된다.4 is a manufacturing process diagram of an embodiment of the wire saw wire of the present invention, as shown, the wire saw wire manufacturing process of the present invention, iron supplied from the supply bobbin 11 mounted on the supply table 10 Alternatively, the wire saw supply line 12a coated with copper or copper alloy on the iron alloy wire is guided to the guide rollers 13a and 13b and transferred to the wet drawing tank 15 filled with the fresh lubricant 14.
상기 습식 신선조(15)의 내부에는 다단 원판상으로 이루어진 신선기 콘(16a)(16b)(16c)이 설치되어 상기 습식 신선조(15)로 이송된 공급선(12a)이 이들 신선기 콘의 다단 원판을 순차적으로 경유하여 지나도록 구성됨과 아울러 신선기 콘(16a)(16b)(16c) 사이의 공급선(12a) 이송로상에는 복수개의 신선 다이(17)가 설치되어 공급선의 이동간에 신선다이를 통과하게 됨으로써 단계적인 신선이 이루어지게 된다.Inside the wet drawing vessel 15, the drawing machine cones 16a, 16b and 16c made of a multi-stage disc shape are installed so that the supply line 12a transferred to the wet drawing vessel 15 sequentially steps the multi-stage discs of these drawing machine cones. In addition, a plurality of drawing dies 17 are installed on the supply line 12a transfer path between the drawing machine cones 16a, 16b, and 16c, and pass through the drawing die between the movement of the supply line. Freshness is achieved.
상기 습식 신선조(15)를 통과하여 나온 최종 신선선으로서의 공급선은 도금층 박리용액이 담긴 도금층 박리조(18)를 통과하면서 표면에 과도하게 형성된 도금층의 일부가 박리제거되어 진다.As the final wire drawn out through the wet drawing vessel 15, a part of the plating layer excessively formed on the surface is removed by passing through the plating layer stripping vessel 18 containing the plating layer stripping solution.
이어서, 도금층의 일부가 제거된 와이어 소우용 와이어(12)는 인출 캡스턴(19)에 안내되어 물 또는 알콜이 채워진 세척조(20)를 통과한 후 열풍이 공급되는 건조장치(21)를 지나면서 표면에 대한 건조가 이루어지게 된다.Subsequently, the wire saw wire 12 having a portion of the plating layer removed is guided to the withdrawal capstan 19 and passed through a washing tank 20 filled with water or alcohol and then passed through a drying apparatus 21 to which hot air is supplied. Drying will be done.
이어서, 상기 와이어 소우용 와이어(12)는 상부롤러(22) 및 텐션롤러(23)를 순차적으로 지나 최종적으로 권취보빈(24)에 권취되어 짐으로써 본 발명의 와이어 소우용 와이어 제조공정이 완료된다.Subsequently, the wire sawing wire 12 is sequentially wound past the upper roller 22 and the tension roller 23 and finally wound in the winding bobbin 24 to complete the wire sawing wire manufacturing process of the present invention. .
이때, 상기 신선과정을 거친 도금 신선선의 도금층 박리 제거를 위한 도금층 박리조(18)에 채워지는 도금층 박리용액은, 과황산 암모늄{(NH4)2S2O8} 1∼10wt%, 황산아연 수화물(ZnSO4nH2O) 0.1∼15wt%, 암모니아 또는 암모니아수(NH3또는 NH4OH) 1∼20wt%가 함유되고 나머지 물로 희석된 조성이 바람직하다.At this time, the plating layer peeling solution filled in the plating layer stripping tank 18 for removing the plating layer peeling of the plated wire drawn through the drawing process, ammonium persulfate {(NH 4 ) 2 S 2 O 8 } 1 ~ 10wt%, zinc sulfate A composition containing 0.1 to 15 wt% of a hydrate (ZnSO 4 nH 2 O) and 1 to 20 wt% of ammonia or aqueous ammonia (NH 3 or NH 4 OH) and diluted with the remaining water is preferable.
상기 도금층 박리용액에 의한 침적처리 시간은 0.01초 ∼10분 범위로서, 이는 도금층 박리조의 길이와 신선기의 선속에 의해서 결정되며, 그러한 박리용액 처리시간에 따라 도금층 제거량이 비례적으로 증가하게 된다.The deposition treatment time by the plating layer peeling solution is in the range of 0.01 seconds to 10 minutes, which is determined by the length of the plating layer peeling tank and the vessel speed of the drawing machine, and the amount of the plating layer removal is proportionally increased according to the peeling solution treatment time.
도5는 본 발명의 다른 실시예 와이어 소우용 와이어의 제조공정도로서, 본 실시예의 방법에서는 최종 신선된 도금 신선선으로서의 와이어 소우용 와이어가 권취된 보빈을 공급보빈(30)으로 하여 이를 공급대(31)에 장착한 상태에서 공급보빈으로부터 공급되는 와이어 소우용 와이어(32a)가 가이드 롤러(33a)에 안내되어 도금층 박리조(34), 세척조(35), 건조장치(36) 및 가이드 롤러(33b)를 순차적으로 통과되도록 하여 표면 도금층의 부분적인 제거에 의해 불규칙한 표면을 갖는 와이어소우용 와이어(12)가 최종적으로 권취보빈(37)에 권취되도록 한 방식으로서, 이때 도금 박리조(34)에 채워지는 도금층 박리용액의 조성은 앞서 살펴본 도4의 도금층 박리용액과 동일한 조성을 취한다.5 is a manufacturing process diagram of a wire saw wire according to another embodiment of the present invention. In the method of the present embodiment, a bobbin in which a wire saw wire as a final drawn plated wire is wound is used as a supply bobbin 30 and a supply table 31 is provided. ), The wire saw wire 32a supplied from the supply bobbin is guided to the guide roller 33a in a state where it is attached to the plated stripping tank 34, the washing tank 35, the drying apparatus 36, and the guide roller 33b. Is sequentially passed so that the wire saw wire 12 having an irregular surface is finally wound by the winding bobbin 37 by partial removal of the surface plating layer, wherein the plating stripping tank 34 is filled. The composition of the plating layer peeling solution takes the same composition as the plating layer peeling solution of FIG.
본 실시예의 방법에서는 상기 도4의 와이어에 대한 신선공정에서 최종 신선 다이와 권취기 사이에 도금 박리조를 설치하여 도금층의 박리가 이루어지도록 함으로써 신선선의 이동속도가 신선기의 선속에 의해 결정되는 것에 비해 도금 박리조를 통과하는 선속에 대한 자유로운 조절이 가능하기 때문에 도금 박리조의 길이를 상대적으로 짧게 형성한 가운데 와이어 소우용 와이어의 도금층 박리조 침적시간을 길게 가져갈 수 있는 이점이 있다.In the method of the present embodiment, in the drawing process for the wire of FIG. 4, the plating stripping tank is installed between the final drawing die and the winding machine so that the plating layer is peeled off, so that the moving speed of the drawing wire is determined by the speed of the drawing machine. Since it is possible to freely control the line speed passing through the stripping tank, the length of the plating stripping tank is relatively short, and there is an advantage in that the deposition time of the plating layer stripping tank of the wire for wire saw can be long.
한편, 상기와 같은 제조방법을 통해서 얻어지는 본 발명의 와이어 소우용 와이어는 그 표면에 과도하게 잔류하던 구리 또는 구리합금 도금층의 일부가 제거되어짐에 있어 도금층이 박리제거된 자리, 즉 와이어 소우용 와이어의 표면부가 불규칙한 거치면을 이루게 되는 바, 도6은 이러한 본 발명의 와이어 소우용 와이어의 단면을 확대하여 나타낸 것이다.On the other hand, the wire saw wire of the present invention obtained through the manufacturing method as described above is removed from the portion of the copper or copper alloy plated layer remaining excessively on the surface of the place where the plating layer is peeled off, that is, the wire saw wire The surface portion is formed irregular irregular surface, Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of the wire saw wire of the present invention.
도6에 도시된 바와같이, 본 발명의 와이어 소우용 와이어(12)는 철 또는 철합금 와이어 소재(fw)의 외주면에 불규칙한 표면을 갖는 구리 또는 구리합금 도금층(ca)이 피복된 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다.As shown in Figure 6, the wire saw wire 12 of the present invention consists of a structure coated with a copper or copper alloy plating layer (ca) having an irregular surface on the outer peripheral surface of the iron or iron alloy wire material (fw) It can be seen.
본 발명의 실시예는 다음과 같다.Embodiments of the present invention are as follows.
먼저, 모재 로드로서 직경이 5.5mm 인 경강선 로드를 인발가공하여 직경이0.96mm인 중간선을 얻은 후에 열처리를 거쳐 7.0g/kg의 부착량으로 황동도금을 실시하였다.First, as a base rod, a steel wire rod having a diameter of 5.5 mm was drawn to obtain an intermediate line having a diameter of 0.96 mm, and then subjected to heat treatment, and then brass plating was performed at an adhesion amount of 7.0 g / kg.
이어서, 상기 도금된 중간 신선선을 다시 냉각 인발 가공하여 직경이 0.18mm인 최종 신선선으로서의 황동도금된 와이어를 얻었다. 상기 황동도금 신선선의 도금 부착량은 6.5g/kg 이었다.The plated intermediate wire was then cold drawn again to obtain a brass plated wire as final wire of 0.18 mm in diameter. The plating adhesion amount of the brass plated wire was 6.5 g / kg.
이때, 최종 세선 단계에서 신선기 인출 캡스턴(도4의 19) 직전의 와이어 이동경로상에 도금층 박리조(도4의 18), 세척조(도4의 20) 및 건조장치(도4의 21)를 설치하여 도금층의 박리제거가 이루어지도록 하였다.At this time, the plating layer peeling tank (18 in FIG. 4), the washing tank (20 in FIG. 4) and the drying apparatus (21 in FIG. 4) are installed on the wire movement path immediately before the drawing machine capstan (19 in FIG. 4) in the final thin wire step. Thus, the plating layer was peeled off.
상기 도금층 박리조에는 도금층 박리용액으로서 황산 암모늄{(NH4)2S2O8} 1wt%, 황산아연 7수화물(ZnSO47H2O) 3wt%, 암모니아수(NH4OH) 15wt%와 나머지 물로 이루어진 조성의 용액을 채워 도금 신선선의 이동간 침적처리가 이루어지도록 하였다.The plating layer stripping tank was formed with 1 wt% of ammonium sulfate {(NH 4 ) 2 S 2 O 8 }, 3 wt% of zinc sulfate hexahydrate (ZnSO 4 7H 2 O), 15 wt% of aqueous ammonia (NH 4 OH), and the remaining water. The solution of the composition thus formed was filled to allow deposition during the movement of the plating wire.
상기 도금층 박리조를 통과하는 와이어 소우용 와이어의 침적시간을 변화시켜 가면서 표면거칠기, 도금부착량, 인장강도, 왑페이지 및 슬러지 발생량을 측정하였던 바, 그 측정결과는 아래의 표1과 같다.The surface roughness, plating deposition amount, tensile strength, swappage and sludge generation amount were measured while varying the deposition time of the wire saw wire passing through the plating layer stripping tank, and the measurement results are shown in Table 1 below.
상기 표1에서 비교예는 도금층 박리처리를 행하지 않은 종래의 와이어 소우용 와이어 시편이다.The comparative example in Table 1 is a conventional wire saw wire specimen without a plating layer peeling treatment.
그리고, 상기 표1의 항목중 표면 거칠기는 일본 Kosaka Laboratory사에서 제조된 SP-83DS2를 이용하여 측정한 Ra(산술적 평균값)이고, 슬러지 발생량은 비교예에서의 슬러지 발생량을 100으로 하여 상대적인 값으로 나타낸 값이다.In Table 1, the surface roughness is Ra (arithmetic mean value) measured using SP-83DS2 manufactured by Kosaka Laboratory, Japan, and the sludge generation amount is represented as a relative value using sludge generation amount in the comparative example as 100. Value.
상기 표1에서 박리용액중에서의 침적시간이 길어질수록 표면 거칠기는 증가되고 도금부착량은 감소됨을 알 수 있다. 비교예와 대비하여 볼 때 표면 거칠기가 증가되고 도금부착량이 감소할수록 왑페이지 값이 감소되고 슬러지 발생량도 감소됨을 알 수 있다.It can be seen from Table 1 that the longer the deposition time in the stripping solution, the higher the surface roughness and the smaller the coating deposition amount. Compared with the comparative example, it can be seen that as the surface roughness increases and the plating deposition amount decreases, the swappage value decreases and the sludge generation amount decreases.
본 발명의 실시예 시편이 비교예에 비해 왑페이지 값이 감소되고 또한 슬러지 발생량도 감소되었다는 사실은, 표면 거칠기가 증가될수록 절삭면으로 절삭유의 진입이 용이하여 절삭능이 향상되었음을 의미하는 것이며, 또한 도금 부착량이 감소할수록 절삭유로 유입되는 구리 또는 구리화합물의 양이 감소되어 슬러지 발생량이 감소됨을 나타내고 있다.The fact that the embodiment of the present invention reduced the swappage value and reduced the sludge generation amount compared to the comparative example means that the cutting oil was easily introduced into the cutting surface as the surface roughness was increased, and the cutting performance was improved. As the deposition amount decreases, the amount of copper or copper compound flowing into the cutting oil decreases, indicating that the sludge generation amount decreases.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 와이어 소우용 와이어는 철 또는 철합금 와이어의 외주면에 피복되는 과도한 구리 또는 구리합금 도금층을 부분적으로 박리 제거되고, 그와같이 도금층이 일부 제거된 와이어의 도금층 표면이 거친 상태로 되어 소우잉 작업시 절삭유가 절삭면으로 용이하게 진입할 수 있도록 함으로써 반도체 잉고트 절단면의 왑페이지 값이 크게 개선되고, 슬러지의 발생량도 감소되는 이점이 있다.As described above, the wire saw wire of the present invention is partially peeled off the excessive copper or copper alloy plating layer coated on the outer circumferential surface of the iron or iron alloy wire, and the surface of the plating layer of the wire in which the plating layer is partially removed The rough state allows cutting oil to easily enter the cutting surface during the sawing operation, thereby greatly improving the swappage value of the semiconductor ingot cutting surface and reducing the amount of sludge generated.
그리고, 본 발명의 와이어 소우용 와이어는 도금층 전부가 제거되는 것이 아니라 와이어의 인장강도와 내식성의 저하를 초래하지 않는 정도의 범위로서 소우잉 작업시 슬러지 발생량을 최소화할 수 있는 정도의 도금층만이 제거되어 지기 때문에 종래에 도금층이 완전히 제거된 형태의 와이어 소우용 와이어에 비해 와이어의 수명향상 및 절단특성의 향상을 도모할 수 있다.The wire saw wire of the present invention does not remove all the plating layers, but removes only the plating layer that can minimize the amount of sludge during the sawing operation in a range that does not cause a decrease in tensile strength and corrosion resistance of the wire. As a result, it is possible to improve the life of the wire and to improve the cutting characteristics, compared to the wire saw wire of the form in which the plating layer is completely removed.
본 발명의 와이어 소우용 와이어는 와이어 소우의 표면 거칠기 증가로 절단능력이 개선되어 소우잉 효과가 증대되고 슬러지 발생량이 감소되는 특성에 기인하여 반도체 웨이퍼 제작용 잉고트, 크리스탈 및 유리 등과 같은 각종 경질 취성재료의 정밀한 절단에 유용하게 활용될 것으로 기대되고 있다.The wire saw wire of the present invention has a variety of hard brittle materials such as ingots, crystals and glass for semiconductor wafer manufacturing due to the characteristics that the cutting ability is improved by increasing the surface roughness of the wire saw, sowing effect is increased and sludge generation amount is reduced. It is expected to be useful for precise cutting of metal.
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