KR102135652B1 - 와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구 - Google Patents

Abstract

지립(13)을 심선(11)에 부착시키기 전에, 지립(13)의 표면에는 팔라듐 피복(17)이 실시된다. 팔라듐 피복(17)은 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 해상으로 형성된다. 즉, 팔라듐 피복(17)은 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서, 전체가 연속하도록 피복한다. 또한, 팔라듐 피복(17)은 완전히 다이아몬드 입자(14)를 피복하는 것이 아니라, 일부에서 팔라듐 피복(17)이 실시되지 않고, 다이아몬드 노출부(18)가 형성된다. 다이아몬드 노출부(18)는, 지립(13)의 표면에 대해서 섬 형상으로 형성된다. 즉, 다이아몬드 노출부(18)는 섬 형상으로 서로 이간되어 복수 형성된다.

Description

와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구

본 발명은, 실리콘이나 사파이어 등 단단하지만 부서지기 쉬운 재료를 절단하는 것이 가능하고, 표면에 최적 상태의 팔라듐을 피복한 와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구에 관한 것이다.

종래, 유리, 세라믹, 석영, 사파이어, 실리콘 등 단단하지만 부서지기 쉬운 재료를 절단하기 위해서 와이어 공구가 이용되어 왔다. 예를 들면, 강선 와이어를 이용하여 지립을 포함하는 슬러리를 공급하면서 가공 대상을 슬라이스 하는 방법, 이른바 유리(遊離) 지립 가공이 있었다. 그러나 이러한 방법에서는 지립이나 피가공물의 절단 찌꺼기를 다량으로 포함한 연삭 폐액이 발생한다. 따라서, 이 처리가 필요하게 되는 동시에, 환경 부하도 크다고 하는 문제가 있다.

이에 대해서, 피아노선 등의 외주부에 다이아몬드 지립을 수지나 도금으로 유지시킨 와이어 공구를 이용하는 고정 지립 가공이 있다. 최근에는 특히, 다이아몬드 지립의 고착력이 높기 때문에, 다이아몬드 지립을 도금으로 유지한 와이어 공구가 많이 이용되고 있다. 이러한 와이어 공구의 대부분은, 도금층에서 다이아몬드 지립을 덮어서 다이아몬드 지립을 강고하게 고정하기 위하여, 니켈이나 티탄 등의 금속이 표면에 피복된 다이아몬드 지립이 사용되고 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2).

또한, 다이아몬드 지립 본래의 절단감을 저하시키지 않도록, 다이아몬드 지립 표면에 도전성 입자를 점 모양으로 분산시키고, 다이아몬드 지립의 일부를 노출한 상태에서 도금으로 다이아몬드 지립을 고정시킨 와이어 공구가 이용되고 있다(특허문헌 3).

또한, 고강도이면서 도전성을 가지는 심선(芯線)과, 심선의 외주에 마련되는 다이아몬드 지립과, 심선의 외주에 형성되어 다이아몬드 지립을 유지하는 도금층을 구비하고, 다이아몬드 지립의 표면에는 금속핵이 흩어져 있어서, 심선의 지름 방향에 대하여 다이아몬드 지립 선단부의 도금층 두께가 다이아몬드 지립 이외의 부위에서의 심선의 표면의 도금층 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 와이어 공구가 있다(특허문헌 4).

일본 특허공보 제4724779호 일본 특허공보 제4139810호 일본 특허공보 제5066508호 일본 특허공보 제5705813호

그러나 특허문헌 1과 같이, 니켈이 피복된 다이아몬드 지립을 이용하면, 심선에 다이아몬드 지립을 부착시킬 때, 볼록부에 전계가 집중한다. 이 때문에, 먼저 부착한 다이아몬드 지립 위에 다른 다이아몬드 지립이 적층해서 부착되기 쉬워지고, 다이아몬드 지립끼리 쌓이도록 응집되기 쉬워진다. 이와 같이 다이아몬드 지립이 쌓이면, 와이어 공구의 길이방향의 선경이 불균일하게 된다. 그 결과, 이러한 와이어 공구를 이용해서 잉곳으로부터 잘라낸 웨이퍼의 웨이퍼 내의 두께에 편차가 생기고, 웨이퍼 표면에 긁힌 상처가 생긴다고 하는 문제가 있다.

또한, 도전성을 가지는 심선 표면에 다이아몬드 지립을 부착시킨 후, 다이아몬드를 고정하는 도금 처리를 실시할 때, 마찬가지로 볼록부에 전계가 집중한다. 이 때문에, 다이아몬드의 지립 위의 도금층이 심선 위의 도금층보다 두꺼워진다고 하는 문제가 있다. 다이아몬드 지립 위의 도금층이 두꺼워지면, 가공에 기여하는 다이아몬드 지립의 날 끝의 노출에 시간을 필요로 하기 때문에, 절단 초기의 절단감이 나쁘고, 각 웨이퍼 두께의 편차나 웨이퍼의 휘어짐의 원인이 된다.

한편, 사용 초기의 절단감을 양호하게 하기 위해서 다이아몬드 지립 상의 도금층을 알루미나 등의 숫돌을 이용해서 드레싱을 하여 제거하는 방법이 있다. 그러나 드레싱이 강하면, 드레싱 중에 다이아몬드 지립이 탈락하거나, 혹은 다이아몬드 지립의 고착력이 약해질 우려가 있다.

또한, 특허문헌 2와 같이, 티탄이 피복된 다이아몬드 지립을 이용하면, 다이아몬드 지립 표면의 티탄과 도금의 밀착성이 나쁘고, 가공 중에 다이아몬드 지립이 탈락할 우려가 있다.

또한, 특허문헌 3은, 지립이 도금층에 메워질 뿐인 상태이기 때문에, 지립의 고착력이 충분하지 않고, 다이아몬드 지립이 탈락하는 문제가 있다. 지립의 탈락이 발생하면, 와이어 공구의 지름이 바뀌어서, 웨이퍼 두께가 달라지고 또한, 휘어짐이 발생할 우려가 있다.

또한, 특허문헌 4는, 지립 표면 상의 금속핵이 점 모양으로 피복된 부분에만 우선적으로 전류가 흐르고, 전체적으로는 통전시에 전류가 잘 흐르지 않으며, 금속핵 표면 상에서의 통전되는 전류가 불규칙해지고, 그 결과 금속핵 표면 상에 형성되는 도금층의 피복 두께에 편차가 생기기 쉽다.

이와 같이, 특허문헌 4는, 금속핵이 섬 모양으로 피복되어 있고, 지립의 심선에 대한 고착력이 충분하지 않아서 지립이 탈락하기 쉽다. 따라서, 사용중인 절삭 정밀도의 경시(經時) 열화에 큰 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 다이아몬드 지립을 확실하게 유지하는 동시에, 절단되는 웨이퍼 두께의 편차나 휘어짐, 상처의 발생을 억제할 수 있는 와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 제1의 발명은, 다이아몬드 입자 표면의 일부가 팔라듐으로 피복된 다이아몬드 지립으로서, 상기 다이아몬드 입자의 표면에 팔라듐이 피복 두께 0.01㎛ 내지 0.5㎛의 두께로 대략 연속 피복된 해부(海部)와, 상기 다이아몬드 입자의 표면이 팔라듐으로 피복되지 않고 상기 다이아몬드 입자의 표면이 노출되는 노출부로 구성되며, 상기 해부의 면적율이 상기 다이아몬드 입자 표면적의 70% 이상 90% 이하이고, 잔부가 상기 노출부인 것을 특징으로 하는 와이어 공구용 다이아몬드 지립이다. 또한, 팔라듐으로 피복되지 않고 지립의 표면이 노출하는 섬 형상부에 부분적으로 팔라듐이 흩어져 있어도 좋다.

여기서, 해부(해상부(海狀部))란, 전체가 표면에서 서로 연결되어 있는 부위를 말한다. 이에 대해, 도부(島部, 섬 형상부)란, 각각이 표면에 있어 서로 분리하고 있는 상태를 말한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 팔라듐이 대략 연속적으로 피복된 해부란, 다이아몬드 입자의 표면에 팔라듐이 전체적으로 대략 연속하듯이 연결되어 형성되는 것을 말한다. 즉, 본 발명에서는, 어떤 부위의 팔라듐도 해상(海狀)으로 연결되어 있어서 다이아몬드 입자상의 임의의 부위끼리 팔라듐이 모두 도통한다. 또한, 다이아몬드 지립의 표면에서 팔라듐에 의한 비(非)피복부로서, 섬 형상으로 다수 흩어져 있는 다이아몬드 입자의 노출부란, 팔라듐으로 피복되지 않고 다이아몬드 입자의 표면이 노출하는 부위가 서로 독립적으로 형성되는 것을 말한다. 즉, 개개의 섬 형상의 다이아몬드 입자의 노출부끼리는 서로 이간되어 형성된다. 또한, 섬 형상의 다이아몬드 입자의 노출부에는 일부 금속핵이 흩어져 있어도 좋다.

또한, 사용하는 다이아몬드의 평균 입경은, 절단 대상으로 하는 단단하지만 부서지기 쉬운 재료의 종류에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 다이아몬드의 평균 입경은 5~70㎛가 바람직하고, 10~60㎛인 것이 더욱 바람직하다.

제1의 발명에 따르면, 다이아몬드 지립 표면의 대부분이 팔라듐에 의해 얇게 해상으로 덮여 있기 때문에, 도금 처리시에 다이아몬드 지립 표면 전체에 통전하는 것이 가능하게 되어, 다이아몬드 지립을 충분한 유지력으로 고정할 수 있다.

또한, 다이아몬드 지립 표면의 일부에 팔라듐으로 피복되지 않고 다이아몬드 입자의 표면이 섬 형상으로 노출하는 노출부가 다수 형성된다. 이 때문에, 지립의 표면 전체가 피복되고 있는 경우와 비교해서, 다이아몬드 지립 상의 도금 성장 속도가 늦고, 다이아몬드 지립의 선단부에서의 도금층의 두께를 얇게 할 수 있다. 이것은 다이아몬드 지립의 표면에 해상으로 팔라듐 막이 매우 얇게 형성되고, 팔라듐이 피복되어 있지 않은 다이아몬드 지립 표면이 노출하는 노출부가 섬 형상으로 복수 이간하여 존재하고 있을 뿐이기 때문에, 심선에 다이아몬드 지립을 전착할 때에, 심선에 지립이 부착되어도 다이아몬드 지립 표면 전체에 순간적으로 전류가 흐르는 경우가 없이, 해상의 팔라듐 피복부에만 전류가 흐른다. 이 때문에, 다이아몬드 지립 상의 도금의 성장을 적당히 억제하여 제어할 수 있다.

또한, 팔라듐은, 표면에 연속적으로 해상으로 형성되어 있기 때문에, 다이아몬드 지립 표면에도 해상부와 동일한 형상의 전류 회로가 형성되어 전류가 흐르고, 다이아몬드 지립 상의 도금이 성장한다. 이에 대해서, 다이아몬드 지립 전체가 팔라듐에 의해 완전하게 피복되어 있는 경우는, 도금시의 전계가 다이아몬드 지립의 볼록부에 집중하기 때문에, 다이아몬드 지립의 볼록부의 도금 두께가 심선의 도금 두께보다 두꺼워진다. 이와 같이, 다이아몬드 지립의 표면에 팔라듐 금속핵을 해상으로 피복함으로써, 심선상의 도금에 대해서 다이아몬드 지립 선단부의 도금을 얇고 균일하게 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 다이아몬드 지립을 와이어 공구에 이용함으로써, 와이어 공구의 초기 절단감이 좋고, 절단 개시 직후에 와이어 공구의 절단 능력을 발휘할 수 있다. 이 결과, 절단 후의 웨이퍼의 품질이 향상된다. 또한, 다이아몬드 지립이 와이어에 부착했을 때, 곧바로 다이아몬드 지립 상에 도금층이 지립 전체를 덮도록 형성되지 않기 때문에, 다른 다이아몬드 지립을 끌어 당겨지지 않고, 지립의 응집도 발생하지 않는다. 이 때문에, 외경이 일정한 와이어 공구가 되어, 절단 후의 웨이퍼 품질이 향상된다.

또한, 팔라듐과 도금의 밀착성이 높고 강고하게 고정되어 있기 때문에, 가공 중의 다이아몬드 지립의 탈락을 억제할 수 있다. 또한, 니켈이나 티탄은 표면에 부동태막을 형성하기 때문에, 다이아몬드 지립을 고착시키기 위한 도금과의 밀착성이 약하지만, 팔라듐은 부동태화 하지 않기 때문에, 도금과의 밀착성이 좋고, 가공시의 지립의 탈락을 억제할 수 있다.

제2의 발명은, 제1의 발명과 관련된 다이아몬드 지립과, 도전성을 가지는 심선과, 상기 심선의 외주에 형성되어 상기 다이아몬드 지립을 유지하는 도금층을 구비하고, 상기 도금층은 상기 심선의 표면을 덮는 심선 도금층과, 상기 다이아몬드 지립의 표면을 덮는 지립 도금층으로 이루어지며, 상기 심선 도금층으로부터 돌출하는 부위의 상기 다이아몬드 지립의 표면에서의 상기 지립 도금층의 평균 두께가 상기 심선 도금층의 평균 두께에 대해서, 0.2 이상 0.8 이하인 것을 특징으로 하는 와이어 공구이다.

또한, 제1의 발명과 관련된 다이아몬드 지립과, 도전성을 가지는 심선과, 상기 심선의 외주에 형성되어 상기 다이아몬드 지립을 유지하는 도금층을 구비하고, 상기 도금층은 상기 심선의 표면을 덮는 심선 도금층과, 상기 다이아몬드 지립의 표면을 덮는 지립 도금층으로 이루어지며, 상기 다이아몬드 지립의 선단부의 상기 지립 도금층의 일부가 제거되어, 적어도 일부의 상기 다이아몬드 지립의 선단의 일부가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 공구이다.

와이어 공구에 이용하는 다이아몬드 지립은, 사용 용도에 따라서 다른 지름의 지립이 이용된다. 이 때문에, 다른 크기의 다이아몬드 지립에 대해서, 지립의 유지력과 절삭 후의 피삭재의 표면 품질을 유지할 필요가 있고, 도금 두께와 다이아몬드 지립의 크기의 사이에도 소정의 제약 조건이 존재한다. 예를 들어, 상기 심선 도금층의 평균 두께가 상기 다이아몬드 지립의 평균 입경의 0.25배 이상 0.75배 이하인 것이 바람직하다.

여기서, 상기 심선 도금층의 두께는, 다이아몬드 지립이 고착된 부위에서는 다이아몬드 지립의 하부가 소정의 깊이까지 매립되는 도금층의 기저부를 형성한다. 또한, 이 기저부로부터 연속한 상태에서 도금층이 다이아몬드 지립 표면에 형성되고, 이 상태로 지립이 유지된다. 따라서, 상기 심선 도금층의 평균 두께가 상기 다이아몬드 지립의 고착력의 기초가 되지만, 절삭시의 다이아몬드 지립에 작용하는 전단 응력에 저항하여 안정된 고착력을 얻기 위해서는, 상기 다이아몬드 지립의 평균 입경의 0.25배 이상인 심선 도금 두께가 필요하다. 심선의 도금 두께가 이것보다 낮으면 다이아몬드 지립이 쉽게 탈락하게 된다. 기저부의 두께(E)가 0.75배 이상이 되면, 지립의 돌출량이 작아져서, 미끄러짐이 발생하기 쉽고, 가공이 진행될수록 지립의 돌출량이 작아지는 점에서 절단감이 저하한다.

상기 심선의 표면에 스트라이크 도금층을 가져도 좋다. 스트라이크 도금층은, 니켈, 또는 그 합금으로 형성되고 있어도 좋다. 스트라이크 도금층을 가짐으로써, 다이아몬드 지립이 심선에 부착되기 쉬워진다.

제2의 발명에 있어서, 다이아몬드 지립의 효과는, 팔라듐의 피복율이 70~90%일 때에 현저하다. 또한, 심선 표면의 도금층인 심선 도금층으로부터 돌출하는 부위의 다이아몬드 지립의 표면에 형성된 지립 도금층의 평균 두께와, 심선 도금층의 평균 두께의 비를 0.2 이상 0.8 이하로 함에 따라서, 와이어 공구에서의 다이아몬드 지립의 높은 유지력과, 절단 후 웨이퍼의 품질 향상을 효율적으로 양립시킬 수 있다.

또한, 와이어 공구에 대해서 드레싱을 실시하여, 90% 이상의 다이아몬드 지립 선단의 일부를 노출시켜서, 절단 개시 직후에 와이어 공구의 절단 능력을 발휘할 수 있다. 또한, 이때, 다이아몬드 지립 표면의 도금 두께가 얇기 때문에, 숫돌에서의 드레싱 시간이 짧고, 드레싱을 강하게 하지 않고 끝낼 수 있다. 이 때문에, 드레싱 공정에서의 다이아몬드 지립의 탈락이나 고착력 저하를 방지할 수 있고, 생산성이 향상된다.

또한, 심선 도금층의 평균 두께를 다이아몬드 지립의 평균 입경의 0.25배 이상으로 함으로써 다이아몬드 지립의 유지력을 확보하고, 0.75배 이하로 함으로써 와이어 공구에서의 다이아몬드 지립의 절삭 품질을 확보할 수 있다.

또한, 심선의 표면에 스트라이크 도금층을 형성하여 다이아몬드 지립을 전착할 때에 심선 표면에 흐르는 전류가 안정되고, 다이아몬드 지립을 안정적으로 부착할 수 있게 되며, 심선 표면 또는 스트라이크 도금면을 조면화(粗面化) 함으로써, 앵커 효과에 의해 도금층의 밀착성을 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 다이아몬드 지립을 확실히 유지하는 동시에, 절단되는 웨이퍼 두께의 편차나 상처가 발생하는 것을 억제할 수 있는 와이어 공구용 다이아몬드 지립 및 와이어 공구를 제공할 수 있다.

도 1은 절단 장치(1)를 나타내는 도면.
도 2는 와이어 공구(7)의 단면도.
도 3은 지립(13)의 확대 단면도.
도 4a는 다이아몬드 입자(14)를 나타내는 도면.
도 4b는 지립(13)의 외주면에 팔라듐 피복(17)을 해상으로 형성한 상태를 나타내는 도면.
도 4c는 지립(13)의 외주면에 팔라듐 피복(17)을 섬 형상으로 형성한 상태를 나타내는 도면.
도 5는 와이어 공구 제조 장치(20)를 나타내는 개략도.
도 6은 TTV(TV5)의 측정 방법을 나타내는 도면.

(절단 장치)

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 절단 장치(1)를 나타내는 개략도이다. 절단 장치(1)는, 절단 대상물인 잉곳(3)을 슬라이스 가공하는 것이다. 절단 장치(1)에는, 잉곳(3)을 유지하는 유지부(5)와, 와이어 공구(7)를 이동시키기 위한 여러 홈을 가지는 롤러(9)와, 유지부(5) 및 롤러(9)를 구동하기 위한 도시를 생략한 모터 등으로 구성된다.

절단 장치(1)에서는, 롤러(9)의 외주에 소정의 장력이 부여된 상태로 와이어 공구(7)가 여러번 감겨진다. 와이어 공구(7)는 일방 측에서 보내어지고(도면 중 화살표 A 방향), 다른 일방 측으로부터 권취된다(도면 중 화살표 B 방향). 구동 모터에 의해 롤러(9)를 가역 회전시킴으로써, 와이어 공구(7)을 롤러(9) 사이에서 왕복으로 움직이도록 할 수 있다.

실리콘이나 사파이어 등 단단하지만 부서지기 쉬운 재료인 잉곳(3)을 유지부(5)에서 유지시킨 상태로, 와이어 공구(7)의 이동 방향에 대해서 수직으로 이동시킨다(도면 중 화살표 C 방향). 유지부(5)에 소정의 하중을 부여하고, 잉곳(3)을 와이어 공구(7)에 접촉시켜, 와이어 공구(7)에 의해 잉곳(3)이 절단된다. 즉, 잉곳(3)을 한 번에 여러 개의 가공물에 얇게 절단할 수 있다. 또한, 본 발명의 절단 방법은, 도시한 예에 한정되지 않고, 본 발명에 의한 와이어 공구를 이용하여 실시하는 절단 가공에는 모두 적용할 수 있다.

(와이어 공구)

다음으로, 와이어 공구(7)에 대해서 설명한다. 도 2는 와이어 공구(7)의 축방향에 수직인 방향의 단면을 나타내는 도면이다. 와이어 공구(7)는, 주로 심선(11), 지립(13), 도금층(15) 등으로 구성된다.

(심선(11))

심선(11)은 고강도이면서 도전성을 가지는 금속선이다. 심선(11)으로서는, 예를 들면 피아노선, 스테인리스 강선, 텅스텐선, 몰리브덴선 등을 이용할 수 있다. 또한, 심선(11)으로서는, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 탄소섬유, 알루미나 섬유, 붕소 섬유 등의 비금속선에 도전성 피복층을 형성한 것도 적용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 심선(11)의 표면에 스트라이크 도금을 형성할 수 있다. 스트라이크 도금층에 이용하는 금속은 뒤의 니켈 도금과의 상응성이 좋은, 니켈, 구리, 놋쇠 등으로부터 선택할 수 있다. 스트라이크 도금은 기초 도금으로서의 역할이 있고, 다이아몬드 지립을 안정적으로 균일하게 전착하는 효과를 가진다.

여기서, 비금속선을 심선으로 사용하는 경우는, 심선의 외주면에 도전성을 부여하기 때문에, 유리 섬유나 고분자 섬유에 무전해 도금에 의해 금속 도금을 실시하여 심선의 표면 도전층을 형성할 수 있다. 혹은, 심선의 외주면에 도전성 고분자를 사용하거나, 또는 Ag 등의 도전성 재료를 고분자에 함유, 분산시켜서 도전성을 부여할 수 있다.

또한, 심선(11)의 외경은 80㎛~300㎛인 것이 바람직하다. 심선(11)의 외경이 너무 작으면, 심선(11)의 항(抗)장력이 작아져서, 사용시에 파단의 우려가 있다. 한편, 심선(11)의 외경이 너무 크면, 절삭대(절삭 찌꺼기)가 많아지기 때문에, 절단시의 수율이 저하하기 때문이다.

(지립(13))

심선(11)의 외주에는 지립(13)이 고정된다. 지립(13)은 다이아몬드 지립이다. 즉, 지립(13)은 와이어 공구용 다이아몬드 지립이다. 지립(13)의 평균 입경은 5㎛~70㎛인 것이 바람직하고, 10~60㎛인 것이 더욱 바람직하다. 지립(13)의 입경이 너무 작으면 절삭 능력이 떨어진다. 또한, 지립(13)의 입경이 너무 크면, 이를 유지하기 위한 지립 유지층의 두께를 두껍게 할 필요가 있는 점에서, 와이어 공구(7)의 외경이 커져 제품 비율이 저하하기 때문이다.

또한, 본 발명에서의 지립(13)의 평균 입경은, 일반적인 레이저 회절식 입자 지름 분포 측정 장치(예를 들면, 시마즈 제작소제 SALD－2300)로 측정된 분포의 평균 입경(산술 평균 입경)으로 한다. 또한, 지립(13)의 표면 성상에 대해서, 자세한 사항은 후술한다.

(도금층(15))

도금층(15)은 심선(11)의 외주에 형성되어, 지립(13)의 유지층으로서 기능한다. 도금층(15)으로서는, 지립(13)을 유지할 수 있으면 어떤 금속이어도 좋지만, 니켈 또는 그 합금으로 이루어지는 도금이 가장 바람직하다. 도금층(15)의 두께는 지립(13)의 평균 입경에 따라서 설정된다. 또한, 도금층(15)은 심선(11)의 표면을 덮는 심선 도금층과, 지립(13)의 표면을 덮는 지립 도금층으로 이루어진다.

도 3은 지립(13)의 확대 단면도이다. 지립(13) 이외의 부위에서의 심선(11) 표면의 도금층(15)의 기저부(심선 도금층(15a))의 평균 두께(E)는, 지립(13)의 평균 입경의 0.25배 이상 0.75배 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 심선 도금층(15a)의 평균 두께는 다이아몬드 지립 고착시에 다이아몬드 지립의 하부가 소정의 깊이까지 매립되는 도금층의 기저부를 형성하지만, 심선 도금층(15a)의 두께(E)가 지립(13)의 평균 입경의 0.25배보다 작으면 지립(13)을 충분히 유지할 수 없고, 가공중의 전단력에 의해서 지립(13)이 탈락할 우려가 있다. 또한, 심선 도금층(15a)의 두께(E)가 지립(13)의 평균 입경의 0.75배보다 크면 지립(13)은 강고하게 유지할 수 있지만, 가공 초기에 미끄러짐이 발생하기 쉽고, 가공이 진행될수록 지립(13)의 돌출량이 작아져서, 절단감이 저하되어 웨이퍼에 휘어짐이 발생할 우려가 있다.

또한, 상술한 심선 도금층(15a)의 두께(E)에 대해서, 심선(11) 표면의 도금층(15, 심선 도금층(15a))으로부터 돌출하는 부분에서의 지립(13)의 표면에 형성된 도금층(15, 지립 도금층(15b))의 두께(D)의 비는 0.2 이상 0.8 이하인 것이 바람직하다. 지립의 도금층의 두께(D)가 심선 도금층(15a)의 두께(E)의 0.8배보다 커지면, 와이어 공구(7)의 초기 절단감이 나빠진다. 이 때문에, 절단된 웨이퍼 두께의 편차를 발생시킬 우려가 있다. 또한, 와이어 공구(7)에 대해서, 미리 드레싱을 실시하는 경우에도, 지립(13) 표면의 도금층(15)의 두께가 두꺼우면 드레싱에 시간이 필요하다. 또한, 지립 도금층(15b)의 두께(D)가 심선 도금층(15a)의 두께(E)의 0.2배보다 작아지면, 지립(13) 상의 도금층(15)이 너무 얇아져서, 지립(13)의 고착이 충분하지 않게 될 우려가 있다.

또한, 와이어 공구(7)에 대해서 미리 드레싱을 실시하는 경우에는, 지립(13)의 선단부의 지립 도금층의 일부를 제거하여, 적어도 일부(바람직하게는, 지립(13)의 90% 이상)의 지립(13)의 선단의 일부를 노출시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 사용 초기부터 와이어 공구의 절삭 능력을 발휘시킬 수 있다. 지립(13) 선단의 노출 상태는, 전자현미경(SEM)＋원소 분석으로 소정의 영역을 관찰하여 그 개수를 세어 확인한다.

또한, 도금층(15)의 두께는 와이어 공구(7)의 단면 관찰로 계측할 수 있는데, 복수의 단면(예를 들면 n=10)에서의 계측 결과를 평균으로 하여 산출한다.

(지립(13)의 표면 성상)

도 4a ~ 도 4c는, 지립(13)의 개념도로서, 도 4a는 처리 전의 다이아몬드 입자(14)를 나타내는 도면이고, 도 4b는 다이아몬드 입자(14)의 표면에 해상으로 팔라듐 피복을 실시한 상태를 나타내는 도면이며, 도 4c는 다이아몬드 입자(14)의 표면에 섬 형상으로 팔라듐 피복을 실시한 상태를 나타내는 도면이다. 지립(13)을 심선(11)에 부착시키기 전에, 지립(13)의 표면에는 팔라듐이 피복(17)된다. 또한, 다이아몬드 지립의 표면에 형성되는 금속막은 니켈이나 티탄을 이용할 수도 있지만, 니켈이나 티탄은 표면에 부동태막을 형성하기 때문에, 도금층(15)과의 밀착력이 저하되어, 지립(13)의 유지력이 불충분하게 될 가능성이 있다. 이에 대해서, 팔라듐은 부동태막을 형성하지 않기 때문에 니켈 도금과의 밀착성이 좋다. 따라서, 다이아몬드 입자의 기초 피복으로써는 팔라듐 피복이 바람직하다.

본 발명에서는, 도 4b에 나타내듯이, 팔라듐 피복(17)이 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 해상으로 형성된다. 즉, 지립(13)은 다이아몬드 입자(14)의 표면의 일부가 팔라듐 피복(17)에 의해 피복되고, 팔라듐 피복(17)은 전체적으로 대략 연속하듯이 (해부) 피복되어 형성된다. 또한, 팔라듐 피복(17)은 완전하게 다이아몬드 입자(14)를 피복하는 것이 아니라, 일부에서 팔라듐 피복(17)이 실시되지 않고, 다이아몬드 입자(14)가 노출되는 다이아몬드 노출부(18)가 형성된다. 다이아몬드 노출부(18)는 지립(13)의 표면에 대해서 섬 형상으로 형성된다. 즉, 다이아몬드 노출부(18)는 섬 형상으로 서로 이간되어 복수 형성된다. 이와 같이, 지립(13)은 다이아몬드 입자(14)의 표면에 팔라듐이 대략 연속으로 피복된 해부와, 다이아몬드 입자(14)의 표면이 팔라듐으로 피복되지 않고 다이아몬드 입자(14)의 표면이 노출하는 다이아몬드 노출부(18)로 구성된다.

이에 대해, 도 4c는, 종래의 팔라듐 피복(17)이 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 섬 형상으로 형성된 예를 나타낸다. 즉, 팔라듐 피복(17)은 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 서로 이간되어 피복한다. 즉, 팔라듐 피복(17)끼리는 서로 연속하지 않는다. 따라서, 다이아몬드 노출부(18)는 해상으로 형성된다. 이와 같이, 팔라듐이 섬 형상으로 피복되는 상태가 팔라듐 피복(17)의 바람직한 피복 상태라고 생각되었다.

본 발명자들은 다이아몬드 지립의 표면에 팔라듐 금속 입자의 피복 상태(피착 상태)에 착안하여, 피복상태를 섬 형상에서 해상으로 바꾸어 본 발명을 하기에 이르렀다. 구체적으로는, 팔라듐 금속핵을 섬 형상으로 분포시킨 종래의 다이아몬드 지립 대신에, 다이아몬드 지립에 대한 팔라듐 금속핵의 피복 상태를 해상의 연속 구조로 함으로써, 심선과 다이아몬드 지립의 고착 도금시의 통전 특성이 개선되어 다이아몬드 지립으로의 박막 도금층 형성이 가능해지고, 박막이 도금층이면서 피삭재의 표면 특성이나 지립의 유지성이 현저하게 개선되는 점을 발견했다.

이와 같이, 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 팔라듐 피복(17)을 해상으로 형성함으로써, 다이아몬드 지립의 유지성이 뛰어난 동시에, 절단 초기보다 절단감을 발휘할 수 있어서 절단되는 웨이퍼의 두께 편차가 적고, 휘어짐과 표면 품질이 우수한 상처 발생을 억제하는 것이 가능한 와이어 공구 등을 제공할 수 있다. 특히, 팔라듐 금속핵을 이용하여 도금 두께를 두껍게 하지 않고 고착력을 유지할 수 있으며, 와이어 공구의 절삭성을 유지할 수 있는 것을 실현한 것이다.

지립(13)의 표면에 대한 팔라듐 피복(17, 해부)의 피복율(면적율)은 다이아몬드 입자의 표면적의 70~90%이고, 잔부가 다이아몬드 노출부(18)인 것이 바람직하다. 팔라듐 피복율이 너무 작으면, 지립(13) 표면의 도금층(15)의 성장 속도가 너무 작아져서 도금 공정의 생산성도 나쁘고, 지립(13)을 충분히 도금층(15)에 의해 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 팔라듐 피복율이 너무 크면, 지립(13) 표면의 도금층(15)의 두께가 너무 커져서, 와이어 공구(7)의 초기의 절단감이 나빠진다.

또한, 다이아몬드 입자(14)의 표면에 형성된 팔라듐 피복(17)의 피복 두께의 평균 두께는, 0.01㎛부터 0.5㎛인 것이 바람직하다. 팔라듐 피복(17)의 평균 두께가 0.01㎛ 미만이 되면, 지립(13) 표면의 팔라듐 양이 충분하지 않아서 지립(13) 상에 도금이 잘 성장하지 않게 되고, 니켈 도금과의 밀착이 약해져서 가공 중에 지립(13)이 탈락할 우려가 있다. 이 결과, 웨이퍼 표면의 품질을 악화시킬 우려가 있다. 또한, 팔라듐 피복(17)의 평균 두께가 0.5㎛를 초과하면, 지립(13) 상의 도금이 두껍게 형성되어 초기 절단감을 발휘할 수 없다. 이 때문에, 웨이퍼 두께의 편차나, 절단 초기의 미끄러짐 등의 우려가 있다. 또한, 팔라듐은 귀금속이기 때문에, 비용면에서도 불리하게 된다.

(지립 표면으로의 팔라듐 금속핵 피복의 형성 방법)

이러한, 지립 표면으로의 팔라듐 피복(17) 형성 방법으로는, 예를 들면, 이하와 같이 실시할 수 있다.

컨디셔너 공정：

우선, 다이아몬드 입자(14) 표면의 전위를 조정하여 양전하를 부여한다. 구체적으로는, 아민염계 화합물 등 일반적으로 이용되는 양이온 계면활성제를 이용해서 표면 처리를 실시한다.

액티베이터 공정：

다음으로, 팔라듐 입자(화합물)를 다이아몬드 입자(14)의 표면에 흡착시킨다. 팔라듐 화합물로서는 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 염화 팔라듐, 질산 팔라듐, 황산 팔라듐, 아세트산 팔라듐, 산화 팔라듐 등의 수용성 팔라듐 화합물이다. 이때, 다이아몬드 입자(14)의 표면에 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 후술하는 소정의 조건으로 반복함으로써 팔라듐 금속 화합물을 무수히 흡착시킨다. 이 처리를 반복하거나, 혹은 처리액의 팔라듐 농도를 높임에 따라, 팔라듐의 부착량은 증가하고, 다이아몬드 지립 표면에서 팔라듐 금속핵의 피복 상태는 섬 형상으로 성장해 간다.

엑셀러레이터 공정：

마지막으로, 부착한 팔라듐핵을 금속 피막화시키는 방향으로 성장시킨다. 구체적으로는, 환원 처리를 실시한다. 본 공정을 실시함으로써, 액티베이터 공정에서 흡착한 팔라듐 화합물을 환원 처리하여 팔라듐 금속핵이 서로 연속적으로 배열하는 구조를 취하게 되어, 팔라듐을 해상으로 형성하기 쉬워지게 된다. 또한, 피복율에 관해서는 처리 시간을 조정하여 조정하는 것이 가능하다. 또한, 막 두께의 조정은 처리 온도를 변경하고 환원 반응의 속도를 조정해서 실시할 수 있으며, 반응속도가 빨라짐으로써 막이 두꺼워지는 방향으로 진행한다.

여기서, 팔라듐 피복(17)의 평균 두께란, 팔라듐을 부여하기 위한 처리에 의해 소비된 팔라듐 양과 다이아몬드 입자(14)를 구체(球體)로 가정했을 때의 표면적으로부터 산출한 평균 두께이다. 또한, 도 3에서 나타내는, 지립(13) 표면의 도금층(15)의 두께(D)는 팔라듐 피복(17) 상의 도금층(15) 두께를 가리킨다.

컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 일정한 횟수로 반복하여, 팔라듐 피복(17)을 섬 형상으로 지립의 표면에 피복시키고 성장시킬 수 있다. 여기서, 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 소정의 횟수로 반복하는 것은, 소정 횟수 반복하지 않으면 섬 형상으로 피복되는 부분의 피복 상태에 차이가 생겨서, 다이아몬드 표면에 균일하게 피복하는 것이 어렵기 때문이다. 또한, 소정 횟수 반복함으로써, 상기 섬 형상 피복부의 피복율도 향상시킬 수 있다.

또한, 팔라듐 피복(17)을 섬 형상으로 형성하려면, 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 반복한 후, 소정의 조건으로 엑셀러레이터 처리를 하면 좋다. 따라서, 이와 같이 하여 형성된 팔라듐 피복(17)은 다이아몬드 입자(14)의 표면에 대해서 섬 형상으로 형성된다. 즉, 다이아몬드 입자(14)의 표면에 팔라듐을 피복율 50~70%로 형성하려면, 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정의 반복 횟수와 시간을 적당히 변경하여 실시할 수 있다.

본 발명에서는, 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 반복하지 않고, 엑셀러레이터 처리의 온도와 시간을 조정하여 낮은 피복율로부터 팔라듐 피복(17)을 용이하게 해상으로 성장시킬 수 있다. 구체적으로는, 엑셀러레이터 처리의 온도를 통상의 처리 온도부터, 저온에서 장시간 걸쳐서 팔라듐 화합물을 환원함으로써 팔라듐의 환원 반응의 진행을 늦추어, 팔라듐을 다이아몬드 표면에 해상으로 성장시키고, 추가로 그 피복율을 향상시켜서 피착 상태로서 해상으로 피복할 수 있다. 이상의 조건을 조정하여 팔라듐의 피복율을 조정할 수 있다.

또한, 소정의 피복율로 다른 팔라듐의 피복 두께를 얻기 위해서는 엑셀러레이터 처리의 온도를 조정함으로써 가능하게 된다. 엑셀러레이터 처리는 온도를 올림으로써, 반응속도가 올라가서 막의 두께 방향의 성장 속도도 증가한다. 그 때문에, 두께를 크게 하고 싶을 때는 처리 온도를 높여서 얻을 수 있다.

(와이어 공구의 제조 방법)

다음으로, 와이어 공구(7)의 제조 공정을 설명한다. 도 5는, 와이어 공구 제조 장치(20)를 나타내는 개략도이다. 우선, 심선(11)을 제조한다. 심선(11)은, 예를 들면 피아노선 등의 금속선이면 그대로 사용할 수 있다. 또한, 유리선 등의 비금속선인 경우에는, 미리 외주면에 도전성 피복층이 마련된다. 또한, 피아노선을 이용하는 경우에도, 상술한 것처럼, 외주면에 구리 도금 등을 형성해 두는 것이 바람직하다.

다음으로, 심선(11)을 탈지조(21)에 보낸다(도면 중 화살표 F 방향). 탈지조(21)는, 예를 들면 수산화나트륨 수용액을 모아놓은 통으로서, 심선(11)의 외표면에 부착되어 있는 기름 성분 등의 더러움이 제거된다. 수세조(23)에서는, 표면에 부착하는 탈지조(21)의 약액 등이 세정된다.

도금조(25)는, 심선(11)에 전해 도금을 실시하고, 지립(13)을 전착하기 위한 탱크이다. 도금조(25)는, 예를 들면 니켈을 용해한 용액에 지립(13)을 분산시킨 니켈욕이다. 여기서, 예를 들면, 도금조에는 설파민산 니켈 300g/l, 염화 니켈 5g/l, 붕산 40g/l를 이용하여, PH 4.0으로 조정한 전해욕을 이용할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 지립(13)의 표면에는 미리 팔라듐 피복(17)이 형성된다. 도금조(25)를 통과하는 심선(11)에는 음극(29)이 접속된다. 또한, 도금조(25)에는 양극(31)이 침지된다. 음극(29)과 양극(31)은 도시를 생략한 전원에 접속된다. 이상에 의해, 원하는 두께의 도금층(15)이 형성된다.

도금층(15)에 지립(13)이 유지된 상태로, 수세조(27)에서 여분의 약제 등을 세정하여, 권취 장치(33)로 권취되어(도면 중에서 화살표 G 방향), 와이어 공구(7)가 제조된다.

이상 설명한 것처럼, 본 실시형태에 의하면, 심선(11)에 지립(13)을 고정하는 지립 유지 수단으로 금속 도금이 사용되기 때문에, 지립(13)을 강고하게 유지할 수 있다. 이 때, 지립(13)의 표면에는, 해상으로 팔라듐 피복(17)이 형성되기 때문에, 지립(13) 표면(선단부)의 도금층(15) 두께를 심선(11) 표면의 도금층(15) 두께보다 얇게 소정의 비율로 할 수 있다. 이 때문에, 와이어 공구(7)의 사용 초기부터 즉시 절삭 능력을 발휘할 수 있다.

또한, 팔라듐 피복(17)이 해상으로 형성되기 때문에, 지립(13) 표면의 팔라듐 피복부에는, 심선(11)으로부터 지립(13) 표면의 해상의 팔라듐 피복(17)에 안정적으로 통전된다. 그 결과, 지립(13)의 표면에 대략 균일한 속도로 도금층(15)이 형성된다. 이 때문에, 지립(13)을 유지하는 도금층(15)의 두께가 얇아도 거의 균일한 두께의 도금층이 형성되어 지립(13)을 확실히 유지할 수 있다. 특히, 팔라듐 피복(17)은 니켈 도금과의 밀착성이 뛰어나기 때문에, 도금층(15)에 의해, 지립(13)을 확실하게 유지할 수 있다.

또한, 팔라듐 피복(17)인 해부의 면적율이 70% 이상 90% 이하이기 때문에, 지립(13)의 유지력과, 절삭된 웨이퍼 품질의 양자를 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 팔라듐 피복(17)의 두께가 0.01㎛부터 0.5㎛이기 때문에, 도금층(15)과의 밀착력 향상과, 절삭된 웨이퍼 품질의 양자를 양호하게 유지할 수 있다.

또한, 심선(11) 표면의 도금층(15)의 두께가 지립(13) 평균 입경의 1/4 미만이면 유지력이 부족하지만, 본 발명에서는 심선(11) 표면의 도금층(15) 두께가, 지립(13) 평균 입경의 1/4 이상이기 때문에, 충분한 지립(13)의 유지력을 얻을 수 있다. 이 때문에, 절삭 중의 지립(13)의 탈락을 억제할 수 있다. 또한, 도금층(15)의 두께가, 지립(13) 평균 입경의 3/4 이하이기 때문에, 도금층(15)이 너무 두꺼워 지는 경우가 없다. 도금층(15)으로부터의 지립(13) 돌출대를 확보할 수 있다. 이 때문에, 공구 수명을 확보할 수 있다. 또한, 도금층(15)를 너무 두껍게 할 필요가 없기 때문에 생산성이 양호하다.

또한, 지립(13) 이외의 부위에 있어서의 심선(11) 표면의 도금층(15, 심선 도금층)의 두께에 대해, 심선 도금층으로부터 돌출하는 부위에서의 지립(13)의 도금층(15, 지립 도금층)의 두께의 비가 0.2 이상이기 때문에, 충분한 지립(13)의 유지력을 얻을 수 있다. 또한, 심선 도금층의 두께에 대해서, 지립 도금층의 두께의 비가 0.8 이하이기 때문에, 사용 초기에서 절삭 능력을 발휘시킬 수 있어서, 드레싱을 실시하는 경우에도 가공 시간을 단축할 수 있다.

실시예

다이아몬드 지립의 표면 성상 도금 두께 등을 변화시켜서, 여러 가지 와이어 공구를 제조하여, 이로 인해 슬라이스 가공된 웨이퍼의 품질 등을 평가했다.

(실시예 1)

본 발명과 관련된 와이어 공구는 이하와 같이 제조했다. 약 1㎛의 구리 도금이 피복된 직경 180㎛의 피아노선에 다이아몬드 지립을 니켈 도금으로 고착했다. 니켈 도금에는 설파민산 니켈욕을 이용했다. 다이아몬드 지립은, 평균 입경 35.2㎛의 것을 이용했다.

다이아몬드 지립은 양이온계의 컨디셔너를 이용하는데, 예를 들면 50℃에서 20분 처리하는 공정(컨디셔너 공정), 팔라듐 화합물이 용해한 50℃의 용액에 20분 침지하는 공정(액티베이터 공정), 계속해서 환원제를 포함하는 팔라듐 화합물이 용해된 소정 온도의 용액에 소정 시간 침지하는 공정(엑셀러레이터 공정)의 3개 공정을 기준으로 하여 결합함으로써 얻을 수 있다. 이와 같이 3개의 공정·처리 횟수·처리 시간 등을 설정하여, 다이아몬드 표면에 팔라듐 피복을 피복율 50~70%의 섬 형상 피복 상태, 50~90%의 해상 피복 상태, 피복율 100%의 전면 피복 상태 등 여러 가지 형태로 형성할 수 있다.

예를 들면, 섬 형상의 피복 상태는 상기 컨디셔너 공정, 상기 액티베이터 공정의 처리 횟수와 시간을 적당히 변경해서 반복적으로 실시하고, 그 후에 소정의 온도 50℃×20분의 엑셀러레이터 공정을 실시하여 얻었다. 이에 대해서, 다이아몬드 지립 표면에 해상의 피복 상태를 얻기 위해서는, 엑셀러레이터 공정의 온도를 섬 형상 피복 상태를 얻는 경우보다 저온, 장시간, 예를 들면, 40℃×60분 이상으로 설정하여, 여러 가지 해상 피복 상태를 얻고, 또 전면 피복 상태를 얻은 것은 가장 장시간으로 설정했다.

다음으로, 팔라듐 피복이 형성된 다이아몬드 표면에 다시 양이온계 계면활성제를 이용하여 다이아몬드 표면에 양의 전하를 부여했다. 이와 같이 생성된 다이아몬드 지립을 설파민산 니켈과 염화 니켈과 붕산으로 형성된 설파민산 니켈욕 내에 첨가하여, 니켈 도금을 하면서 다이아몬드 지립을 피아노선에 넣고, 소정의 개수의 다이아몬드 지립을 전착했다. 그 후, 다른 설파민산 니켈욕으로 심선 상의 도금 두께가 17㎛가 되도록 니켈 도금을 형성하여, 다이아몬드를 견고하게 고정했다. 이하, 실시예, 비교예와 관련되는 모든 와이어 공구의 지립 집중도(단위당 지립의 개수)는 일정하게 했다. 여기서, 지립 집중도란, 와이어의 소정의 길이당 와이어 표면의 투영 면적을 차지하는 고착된 지립 면적의 비율이지만, 지립 집중도를 일정하게 하는 것은 시험에 제공한 각 실시예 재료, 비교예 재료를 대등하게 평가하기 위해서이다.

본 실시예에서는, 지립 표면 상에 팔라듐 피복을 해상으로 형성한 것, 섬 형상으로 형성한 것, 및 전면에 형성한 것을 비교했다. 또한, 팔라듐 피복을 해상으로 형성한 것은, 팔라듐 피복(17)을 섬 형상으로 형성한 지립을 이용하여 추가로 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 반복하지 않고, 엑셀러레이터 처리 온도를 저온화 하여, 처리 시간을 추가로 조정함으로써, 팔라듐 피복을 성장시키고 팔라듐 피복을 해상으로 형성했다(표 2의 No.1－No.5). 또한, 팔라듐 피복을 전면에 형성한 것은, 추가로 엑셀러레이터 처리 시간을 늘려서 완전히 다이아몬드 표면을 막으로 피복했다(표 2의 No.6). 또한, 팔라듐 피복을 섬 형상으로 형성한 것은, 컨디셔너 공정과 액티베이터 공정을 반복하여 지립 표면의 팔라듐 금속핵 피복을 섬 형상으로 성장시켰다(표 2의 No.7－No.9).

팔라듐 피복율은, 다이아몬드 지립 표면의 팔라듐을 맵핑하여 2원화처리했을 때의 화상으로부터 면적율을 산출했다. 또한, 팔라듐 피복 두께는, 사용한 액의 양으로부터 지립에 흡착한 팔라듐 양을 원자 흡광법에 따라서 산출하고, 다이아몬드 지립을 구체로 가정했을 때의 표면적으로부터 산출하여, 상술한 팔라듐 피복율을 이용해서 얻어진 평균 두께이다.

또한, 화상 해석을 실시했을 때, 팔라듐이 다이아몬드 지립의 전체에 걸쳐서 연속되어 있고, 해상의 피복 상태로 되어 있는 점에 대해서는, 금속핵 피복 구조가 「해상」이라고 하고, 팔라듐의 피복 상태가 섬 형상이 되어 다이아몬드 지립의 표면 전체에 대해서 팔라듐의 피복 상태가 복수로 분단되어 있는 것 같은 형태의 것에 대해서는 금속핵 피복 구조가 「섬 형상」이라고 하며, 팔라듐이 다이아몬드 지립의 표면을 완전히 덮고 있는 것을 금속핵 피복 구조가 「전면」이라고 했다.

심선부 도금 두께는, 다이아몬드 지립 이외의 부위에서의 도금 두께이고, 와이어 공구를 단면 관찰하여 측정했다. 마찬가지로, 지립의 도금 두께를 측정했다. 또한, 지립의 도금 두께는, 심선부 도금부의 도금 두께로부터 돌출하는 부분에서의 지립 표면에 형성된 도금 두께(지립의 팔라듐 피복 상에 형성된 도금 두께)이다.

얻어진 각 부의 도금 두께로부터, 지립 도금 두께/심선부 도금 두께를 산출했다. 또한, 심선부의 도금 두께/지립 지름을 산출했다.

이와 같이 해서 얻어진 와이어 공구의 지름을 측정했다. 피절삭물로서는, 사파이어 잉곳(ø2인치, 길이 약 60㎜)의 슬라이스 실험을 실시했다. 절삭 조건은 와이어 주행 속도 400m/분으로 왕복 운동시키면서, 피절삭물을 0.3mm/분으로 누르고, 와이어 공구에는 장력 35N을 가한 상태로 수용성 연삭액을 끼얹으면서 가공을 실시했다.

잘려진 웨이퍼로부터 끝단 재료를 제외하고, 웨이퍼 두께 편차, TTV, 휘어짐, 표면 거칠기(Ra) 등을 측정했다. 웨이퍼 두께 편차는, 각 웨이퍼의 중심과 주위 4점인 합계 5점의 두께의 평균치를 산출하고, 끝단 재료를 제외한 모든 웨이퍼에 대한 웨이퍼 두께 편차의 표준 편차를 산출했다.

또한, TTV란, 일본 수정 디바이스 공업회에서 규정되는 기술 기준(QIAJ－B－007)에서의 「3.7.4 TV5」에 준하는 것이다. 즉, TTV는 절삭 종료 후의 표리간 평행도를 나타내는 것이다.

도 6은, TTV(TV5)의 측정 방법을 나타내는 도면이다. 얻어진 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(도면 중 J)과 세컨더리 플랫(도면 중 K)의 각각에 수직인 웨이퍼의 중심선을 L, M으로 한다. 이 때, 웨이퍼의 외주로부터 6㎜ 안쪽의 선(도면 중 I)과 중심선 L, M과의 교점 H1~H4 및 웨이퍼의 중심(중심선 L, M의 교점)의 H5의 합계 5점에서 두께를 측정한다. 이때 측정된 두께의 최대치와 최소치의 차이가 TTV(TV5)의 측정치가 된다. 이것이, 10㎛ 이하의 것을 합격으로 하고, 그 합격율(합격 웨이퍼 매수/측정 웨이퍼 매수)을 평가했다.

또한, 휘어짐은, 잘라진 웨이퍼로부터 5매마다, 평탄도 측정기로 웨이퍼의 면을 스캔하고, 최대 높이와 최소 높이의 차이로 평가하여 그 평균치를 산출했다. 또한, 표면 거칠기도 휘어짐과 마찬가지로, 잘라진 웨이퍼로부터 5매마다 촉침식 표면 거칠기 측정기로 절단 방향(와이어 공구가 들어가는 방향)의 표면 거칠기(Ra)를 측정하여 그 평균치로 했다. 이들 평가 항목에 대해서, 각각 「good」, 「bad」의 평가를 실시했다. 평가 기준을 표 1에 나타내고, 각 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

표 2 중의 「종합 평가」는 웨이퍼 두께 편차, TTV 합격율, 휘어짐, 표면 거칠기의 4항목에 대해서, 표 1에 나타내는 기준으로 평가했다. 여기서, 와이어 공구의 절단성으로써 상기 4항목 모두가 우수한 것이 바람직하고, 이들 4항목 중, 어느 1개라도 평가가 낮은 항목이 존재하면 실용상 문제가 되는 점에서, 각 항목 각각의 평가 중에서 가장 낮은 평가를 표 2부터 표 6의 「종합 평가」 란에 나타냈다.

표 2의 평가로는, No.3~No.5는 팔라듐 피복이 해상(다이아몬드 노출부가 섬 형상)이고, 팔라듐 피복율이 70%~90%이기 때문에, 지립 표면에도 균일한 도금이 형성되었다. 이 결과, 평가 결과는 「good」이었다.

한편, No.1 및 No.2는, 팔라듐 피복이 해상임에도 불구하고 팔라듐 피복율이 낮고, 70%~90%가 아니기 때문에, 평가 결과가 「bad」였다. 또한, No.6은 팔라듐 피복이 다이아몬드 표면의 전면에 걸쳐서 피복되어 있고, 팔라듐 피복율이 100%이기 때문에, 지립 표면의 도금 두께가 두꺼워져서 평가 결과가 「bad」였다.

이것은 No.1 및 No.2와 같이 팔라듐 피복율이 70% 미만에서는, 지립 상의 도금이 얇아지고, 지립과의 밀착성이 낮아졌기 때문이다. 이 결과, 지립이 탈락하기 쉬워지고, 지립의 집중도나 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, 절단 초기와 절단 말기의 웨이퍼 두께에 변화가 생기고 웨이퍼 품질이 전체적으로 악화되었다.

또한, No.6과 같이 팔라듐 피복율이 90%를 넘고, 팔라듐이 지립의 표면을 완전하게 덮으면(피복율 100%), 지립 상의 도금이 두꺼워져서 지립은 강고하게 고정되지만, 와이어 공구의 초기 절삭 능력이 나빠진다. 이 결과, 특히 절단 초기의 와이어 공구의 미끄러짐에 의해서, 웨이퍼 두께가 불규칙해지고, 절삭 품질도 저하했다. 이와 같이, 본 발명에서는 팔라듐 피복율이 70%~90%인 것이 바람직하다.

이에 대해서, No.7~No.9는 팔라듐 피복이 해상이 아니라 분단된 섬 형상의 피복 구조로 되어있기 때문에, 지립의 표면에 균일한 도금이 형성되지 않고, 지립과 도금의 밀착력이 부족했다. 이 결과, 지립의 탈락이 생기기 쉽고, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, 도금 두께가 불균일하기 때문에, TTV나 휘어짐이 악화되었다.

특히, No.9는 팔라듐 피복율이 70%임에도 불구하고, 지립이 섬 형상으로 피복된 구조를 가지기 때문에, 평가 결과가 「bad」였다. 이와 같이, 본 발명에서는, 팔라듐 피복을 소정의 피복율로 해상으로 연속해서 형성함으로써 지립 상에 도금을 균일하고 안정되게 형성할 수 있으며, 지립 상의 도금 두께를 억제하면서도 강고하게 지립을 고정할 수 있고, 절단 후 웨이퍼의 품질을 높일 수 있다.

(실시예 2)

다음으로, 실시예 1의 No.4를 기준으로 하여, 지립 상의 팔라듐 피복 두께를 변화시켜서 같은 평가를 실시했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 팔라듐 피복 두께 이외에 대해서는, 실시예 1의 No.4와 같다. 또한, 실시예 1의 No.4와 실시예 2의 No.16은 같은 샘플이다.

팔라듐 피복 두께는 엑셀러레이터 처리의 온도를 변경함에 따라서 적당히 변경할 수 있다. 구체적으로는, 지립 표면 상에 팔라듐 피복을 섬 형상으로 형성한 지립을 이용하여, 엑셀러레이터 처리를 실시할 때의 처리 온도를 변경하여 피복 두께를 0.002㎛부터 0.8㎛까지 조정했다(No.11~No.20).

[표 3]

표 3으로부터, 팔라듐 피복 두께가 0.01~0.5㎛의 범위이고, 지립 도금 두께/심선 도금 두께의 범위가 0.2~0.8의 범위인 No.13~No.18은 평가가 「good」이었다. 또한, No.19, No.20과 같이 팔라듐 피복 두께가 0.6㎛ 이상에서는 평가가 「bad」였다. 이것은, 팔라듐 피복이 두껍기 때문에 지립은 강고하게 고정되지만, 지립 상의 도금도 두꺼워지고, 그 결과, 특히 절단 초기의 와이어 공구의 미끄러짐에 의해서 웨이퍼 두께의 편차가 커졌다.

또한, 팔라듐 피복 두께가 0.01㎛ 미만인 No.11 및 No.12는 평가가 「bad」였다. 이것은, 팔라듐 피복이 얇기 때문에, 지립 상의 도금이 얇아져서 지립과 도금의 밀착력이 낮았기 때문이다. 이 결과, 지립의 탈락이 생기기 쉽고, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, 특히 TTV나 휘어짐이 악화되었다. 이와 같이, 본 발명에서는 지립의 팔라듐 피복 두께는 0.01~0.5㎛인 것이 바람직하다.

(실시예 3)

그　다음, 심선부의 도금 두께를 변화시켜서 같은 평가를 실시했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 심선부의 도금 두께 이외는, 실시예 1의 No.4와 같다. 심선부의 도금 두께는, 인가 전류와 도금 시간으로 조정했다.

[표 4]

심선부의 도금 두께가 10㎛~26㎛이고, 심선부 도금 두께/지립 지름은 0.25~0.75의 범위(즉, 심선부 도금 두께/지립 지름이 0.25~0.75의 범위)인 No.22~No.25는 평가가 「good」이었다.

이에 대해서, 심선부 도금 두께/지립 지름이 0.20인 No.21은 평가가 「bad」였다. 이것은, 도금 두께가 너무 얇기 때문에, 지립의 유지력이 부족했기 때문이다. 이 결과, 지립의 탈락이 생기기 쉽고, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, TTV나 휘어짐이 악화되었다.

또한, 심선부 도금 두께/지립 지름이 0.75를 넘는 No.26은 평가가 「bad」였다. 이것은, 도금이 너무 두껍기 때문에 웨이퍼 두께의 편차가 커졌기 때문이다. 이와 같이, 본 발명에서는, 심선부 도금 두께/지립 지름은 0.25~0.75인 것이 바람직하다.

(실시예 4)

그　다음, 지립 지름이 9.8㎛인 다이아몬드 지립을 이용하여 팔라듐 피복율을 변화시켜서, 실시예 1과 동일한 평가를 실시했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 심선부의 도금 두께는 6㎛로 했다. 팔라듐 피복 두께에 대해서는, 실시예 1과 같다. 또한, 지립의 크기에 따라서 절단 속도를 적당히 변경하여 실험을 실시했다.

[표 5]

표 5에 나타내듯이, No.31 및 No.32는 팔라듐 피복이 해상(다이아몬드 노출부가 섬 형상)이고, 또 팔라듐 피복율이 70%~90%의 범위이기 때문에, 지립 표면에도 균일한 도금이 형성되었다. 이 결과, 평가 결과는 「good」이었다.

한편, No.33, No.34는 팔라듐 피복이 해상임에도 불구하고, 팔라듐 피복율이 50~60%로 낮기 때문에, 지립 도금 두께가 얇고, 지립과의 밀착성이 낮아져서 지립이 탈락하기 쉬워졌다. 이 때문에, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하여, TTV나 휘어짐이 악화되었다. 이 결과, 평가 결과가 「bad」였다.

또한, No.35는, 팔라듐 피복율이 100%로 다이아몬드 표면을 완전하게 덮고 있기 때문에, 지립 상의 도금이 너무 두꺼워졌다. 이 때문에, 와이어 공구의 초기 절삭 능력이 나빠져서 웨이퍼 두께의 편차가 커졌다. 이 결과, 평가 결과가 「bad」였다.

또한, No.36은 팔라듐의 피복율은 70%이지만, 팔라듐 피복이 해상은 아니라 섬 형상으로 이간되어 피복되어 있기 때문에, 지립의 표면에 균일한 도금이 형성되지 않고, 지립과 도금의 밀착력이 부족했다. 이 결과, 지립의 탈락이 생기기 쉽고, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, TTV나 휘어짐이 악화되었다.

(실시예 5)

그　다음, 지립 지름이 58.7㎛인 다이아몬드 지립을 이용하여, 팔라듐 피복율을 변화시켜서 실시예 4와 동일한 평가를 실시했다. 결과를 표 6에 나타낸다. 또한, 심선부의 도금 두께는 30㎛로 했다. 팔라듐 피복 두께에 대해서는, 실시예 1과 같다. 또한, 지립의 크기에 따라서, 절단 속도를 적당히 변경하여 실험을 실시했다.

[표 6]

표 6에 나타내듯이, No.41 및 No.42는, 팔라듐 피복이 해상(다이아몬드 노출부가 섬 형상)이고, 또한 팔라듐 피복율이 70%~90%의 범위이기 때문에, 지립 표면에도 균일한 도금이 형성되었다. 이 결과, 평가 결과는 「good」이었다.

한편, No.43, No.44는 팔라듐 피복이 해상임에도 불구하고, 팔라듐 피복율이 50~60%로 낮기 때문에, 지립과의 밀착성이 낮고, 지립이 다소 탈락하기 쉬워졌다. 이 때문에, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하여, TTV나 휘어짐이 악화되었다. 이 결과, 평가 결과가 「bad」였다.

또한, No.45는 팔라듐 피복율이 100%로서 다이아몬드 표면을 완전하게 덮고 있기 때문에, 지립 상의 도금이 너무 두꺼워졌다. 이 때문에, 와이어 공구의 초기 절삭 능력이 나빠져서, 웨이퍼 두께의 편차가 커졌다. 이 결과, 평가 결과가 「bad」였다.

또한, No.46은 팔라듐의 피복율은 70%이지만, 팔라듐 피복이 해상은 아니라 섬 형상으로 이간되어 피복되어 있기 때문에, 지립의 표면에 균일한 도금이 형성되지 않고, 지립과 도금의 밀착력이 부족했다. 이 결과, 지립의 탈락이 생기기 쉽고, 와이어 공구의 지름이 경시적으로 변화하기 쉬워져서, TTV나 휘어짐이 악화되었다.

이와 같이, 지립 표면을 피복하는 금속을 팔라듐으로 하고, 피복율, 피복 두께에 더해서 피복 구조를 한정함으로써, 지립 지름의 크고 작음에 상관없이, 심선 상의 도금 두께에 대해서 지립 상의 도금 두께를 적정한 범위로 할 수 있다. 이에 따라, 강고하게 지립을 고착하면서, 초기의 절단감을 발휘할 수 있는 와이어 공구가 되어, 웨이퍼 품질을 모두 만족시키는 것이 가능해진다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상술한 실시형태에 좌우되지 않는다. 당업자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경예 또는 수정예로 도출할 수 있는 것이 분명하고, 그것들도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

1………………절단 장치
3………………잉곳
5………………유지부
7………………와이어 공구
9………………롤러
11………………심선
13………………지립
14………………다이아몬드 입자
15………………도금층
15a………………심선 도금층
15b………………지립 도금층
17………………팔라듐 피복
18………………다이아몬드 노출부
20………………와이어 공구 제조 장치
21………………탈지조
23………………수세조
25………………도금조
27………………수세조
29………………음극
31………………양극
33………………권취 장치

Claims (5)

1. 다이아몬드 입자 표면의 일부가 팔라듐으로 피복된 다이아몬드 지립으로서,
   상기 다이아몬드 입자의 표면에 팔라듐이 피복 두께 0.01㎛ 내지 0.5㎛의 두께로 대략 연속적으로 피복된 해부(海部)와, 상기 다이아몬드 입자의 표면이 팔라듐으로 피복되지 않고 상기 다이아몬드 입자의 표면이 노출하는 노출부로 구성되고,
   상기 노출부는 상기 다이아몬드 입자의 표면에 대해서 섬 형상으로 서로 이간되어 복수로 형성되고,
   상기 해부의 면적율이 상기 다이아몬드 입자 표면적의 70% 이상 90% 이하이며, 잔부가 상기 노출부인 것을 특징으로 하는, 와이어 공구용 다이아몬드 지립.
2. 제1항에 기재된 다이아몬드 지립과, 도전성을 가지는 심선과, 상기 심선의 외주에 형성되어 상기 다이아몬드 지립을 유지하는 도금층을 구비하고,
   상기 도금층은 상기 심선의 표면을 덮는 심선 도금층과, 상기 다이아몬드 지립의 표면을 덮는 지립 도금층으로 이루어지며,
   상기 심선 도금층으로부터 돌출하는 부위의 상기 다이아몬드 지립의 표면에서의 상기 지립 도금층의 평균 두께가, 상기 심선 도금층의 평균 두께에 대해서 0.2 이상 0.8 이하인 것을 특징으로 하는, 와이어 공구.
3. 제1항에 기재된 다이아몬드 지립과, 도전성을 가지는 심선과, 상기 심선의 외주에 형성되어 상기 다이아몬드 지립을 유지하는 도금층을 구비하고,
   상기 도금층은 상기 심선의 표면을 덮는 심선 도금층과, 상기 다이아몬드 지립의 표면을 덮는 지립 도금층으로 이루어지며,
   상기 다이아몬드 지립 선단부의 상기 지립 도금층의 일부가 제거되고, 적어도 일부의 상기 다이아몬드 지립 선단의 일부가 노출되어 있는 것을 특징으로 하는, 와이어 공구.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 심선 도금층의 평균 두께가 상기 다이아몬드 지립의 평균 입경의 0.25배 이상 0.75배 이하인 것을 특징으로 하는, 와이어 공구.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 심선의 표면에 스트라이크 도금층을 가지는 것을 특징으로 하는, 와이어 공구.

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