KR20150102946A - 레진 본드 와이어 쏘 - Google Patents

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KR20150102946A
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마사히코 이케우치
다다시 엔도
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가부시키가이샤 티케이엑스
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Abstract

절단 성능이 양호하고 긴 수명의 레진 본드 와이어 쏘를 제공한다.
노볼락형 페놀수지와 레졸형 페놀수지와 아민계 실란 커플링제를 포함하는 레진 본드에 의해, 와이어의 표면에 연마용 입자가 고정된 레진 본드 와이어 쏘. 레진 본드는, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석에 있어서, 양이온에, 프라그먼트를 표시하는, 208(m/z) 간격의 복수의 피크를 나타내고, TG-DTA법에 의한 시차열 분석에 있어서, 175℃~182℃에 연화점에 상당하는 피크를 나타낸다.

Description

레진 본드 와이어 쏘{RESIN-BOND WIRE SAW}
본 발명은, 실리콘 잉곳 등의 절단에 이용되는 레진 본드 와이어 쏘(resin bond wire saw)에 관한 것이다. 레진 본드 와이어 쏘는, 연마용 입자를 레진 본드(수지 접착제)로 와이어에 고정한 것이다. 절단에 이용되는 와이어는 「쏘 와이어」라고도 불리지만, 본원 명세서에 있어서는 「와이어 쏘」라고 부르기로 한다.
종래, 실리콘 잉곳의 절단에는, 내주 칼날 다이서가 이용되어 왔다. 그러나, 실리콘 잉곳이 대형화됨에 따라, 내주 칼날 다이서로는, 생산성의 저하, 가공 변질층의 발생, 치수 정밀도의 저하, 장치의 대형화 등의 문제가 발생한다. 그 때문에, 근래 와이어 쏘를 이용한 절단이 행해지게 되었다. 와이어 쏘를 이용하는 절단은, 잉곳의 대형화에 대응하기 쉽다. 또 1회의 절단으로 복수의 웨이퍼를 얻을 수 있다.
와이어 쏘에는, 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘와 고정(固定) 연마용 입자 와이어 쏘가 있다. 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘는, 피아노선 등의 와이어와 연마용 입자를 액체에 분산시킨 연마용 입자액을 이용한다. 연마용 입자는 다이아몬드 미립자나 탄화규소 미립자 등이다. 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘는, 절단부에 연마용 입자액을 적하하면서, 와이어를 주행시키고 절단을 행한다(특허 문헌 1:일본 공개특허공보 2008-103690). 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘는, 와이어와 잉곳의 사이에 끼워진 연마용 입자에 의하여 잉곳을 절단한다.
유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘에서는, 연마용 입자액의 점도가 온도에 의해 변동되기 때문에, 웨이퍼의 두께가 불균일하고, 혹은, 웨이퍼의 평면성이 나빠진다. 또 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘에서는 와이어도 연마용 입자에 의해 마모되기 때문에, 가는 와이어를 사용하는 것이 어렵다. 또한 유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘로는, 웨이퍼 표면에 두꺼운 가공 변질층이 형성될 우려가 있다.
유리(遊離) 연마용 입자 와이어 쏘의 문제를 해결하기 위해, 와이어 표면에 연마용 입자를 고정한 고정 연마용 입자 와이어 쏘가 제안되어 있다. 연마용 입자를 와이어 표면에 고정하는 수단으로서, 전착법, 브레이징법, 레진 본드법이 있다.
전착법은, 니켈 도금 등에 의해 연마용 입자를 와이어 표면에 고정한 것이다(특허 문헌 2:일본 공고특허공보 평4-4105, 특허 문헌 3:일본 공개특허공보 2003-334763). 전착법에서는, 니켈 도금액 중에서 와이어 표면에 니켈을 석출시키면서, 연마용 입자를 니켈막 중에 매설한다. 전착법은, 연마용 입자의 고정이 강고하기 때문에, 잉곳의 절단 성능이 우수하다.
전착법에서는, 도금층에 연마용 입자를 깊게 묻어 고정한다. 전착법은, 두꺼운 도금 피막이 필요하기 때문에, 생산성이 나쁘고, 고비용으로 된다. 또한 와이어가 니켈 도금층에 의하여 굵어지기 때문에, 와이어가 피로 파단을 일으키기 쉬워진다.
브레이징법에서는, 와이어 표면에 브레이징재층을 형성하고, 용융한 브레이징재층에 연마용 입자를 묻어, 브레이징재층을 응고시켜 연마용 입자를 고정한다(특허 문헌 4:일본 공개특허공보 2006-123024). 브레이징재의 융점이 높은 경우, 브레이징재층의 용융시에 와이어가 과열되어 와이어의 강도가 저하한다. 이 때문에, 브레이징법에서는 와이어 재료의 선택이 어렵다. 낮은 온도에서 강도가 저하하는 피아노선이나 경강선을 이용하는 것은 어렵고, 스테인리스강선이나 텅스텐선이 이용된다. 반대로 브레이징재의 융점이 낮은 경우, 잉곳 절단시의 마찰열로 브레이징재가 용융하여, 연마용 입자가 탈락할 우려가 있다.
레진 본드법에서는, 액상의 레진 본드(수지 접착제)와 연마용 입자의 혼합물을 와이어 표면에 코팅하고, 베이킹로(燒付爐)로 가열한다(특허 문헌 4:일본 공개특허공보 2006-123024). 가열에 의해 경화한 레진 본드에 의하여 연마용 입자를 고정한다(특허 문헌 5:일본 공개특허공보 2000-263452, 특허 문헌 6:일본 공개특허공보 2000-271872, 특허 문헌 7:일본 재공표 특허 WO98/35784). 베이킹로로서 열풍 건조로가 알려져 있다(특허 문헌 8:일본 공개특허공보 평성 09-35556, 특허 문헌 9:일본 공개특허공보 2010-267533).
레진 본드법은, 염가로 길이가 긴 와이어 쏘를 제작하는데 적합하다. 또한, 잉곳 절단중에 발생하는 와이어 쏘의 진동이 유연한 레진 본드로 흡수되므로, 와이어 쏘를 고속으로 안정하게 주행시킬 수 있다. 또 얇은 웨이퍼를 얻을 수 있다. 한편, 레진 본드 와이어 쏘는 연마용 입자의 유지력이 낮기 때문에, 절단중에 연마용 입자가 탈락하기 쉽다. 열경화형의 레진 본드를 이용하는 경우, 레진 본드의 경화에 장시간 필요하기 때문에, 와이어 쏘의 제조에 시간이 걸린다. 또 레진 본드의 경화를 고온으로 행하면, 휘발 성분에 의해 기포가 발생한다.
일본 공개특허공보 2008-103690호 일본 공고특허공보 평4-4105호 일본 공개특허공보 2003-334763호 일본 공개특허공보 2006-123024호 일본 공개특허공보 2000-263452호 일본 공개특허공보 2000-271872호 일본 재공표 특허 WO98/35784호 일본 공개특허공보 평09-35556호 일본 공개특허공보 2010-267533호
본 발명의 목적은, 절단 성능이 양호하고 긴 수명의 레진 본드 와이어 쏘를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, (1) 레진 본드로서, 노볼락형(novolak type) 페놀수지와 레졸형(resol type) 페놀수지와 아민계 실란 커플링제를 포함하는 수지를 이용하는 것, (2) 적외선 조사(照射)에 의해 레진 본드를 경화시킴으로써, 본 발명의 목적이 달성되는 것을 찾아냈다. 본 발명에 의해, 절단 성능이 우수하며, 연마용 입자의 탈락이 적은 긴 수명의 레진 본드 와이어 쏘를, 효율 좋게 제조하는 것이 가능하게 되었다.
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘에서는, 페놀수지를 주성분으로 하는 레진 본드에 의해, 와이어 표면에 연마용 입자가 고정된다. 본 발명에 이용되는 레진 본드는, MALDI-TOF-MS법에 따른 질량 분석에 의하여, 양이온에 208(m/z) 간격의 프래그먼트(fragment)를 나타내는 피크가 검출된다. 또, 열중량ㆍ시차열 분석(TG-DTA)법에 따라 175℃~182℃에 연화점에 상당하는 피크가 검출된다(MALDI:매트릭스 지원 레이저 이탈 이온화법, TOF-MS:비행 시간형 질량분석법).
본 발명에 이용되는 레진 본드는, 노볼락형 페놀수지:100중량부, 레졸형 페놀수지:10중량부~30중량부, 아민계 실란 커플링제:0.1중량부~5중량부를 포함한다.
본 발명에 의해, 절단 성능이 양호하고 긴 수명의 레진 본드 와이어 쏘가 실현된다.
도 1은, 와이어에 코팅된 페이스트를 적외선 가열하는 방법의 설명도이다.
도 2는, 램프의 에너지 분광 분포이다.
도 3은, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석의 양이온 측정 차트(비교예)이다.
도 4는, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석의 양이온 측정 차트(실시예 1)이다.
도 5는, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석의 음이온 측정 차트(비교예)이다.
도 6은, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석의 음이온 측정 차트(실시예 1)이다.
도 7은, 실시예 1 및 비교예의 시차열 분석 차트이다.
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘는, 노볼락형 페놀수지와 레졸형 페놀수지와 아민계 실란 커플링제를 포함하는 레진 본드에 의해, 연마용 입자를 와이어 표면에 고정한다.
노볼락형 페놀수지는, 페놀, 크레졸, 비스페놀 A 등의 페놀 화합물과, 포름알데히드 등의 알데히드를, 산성 촉매하에서 축합 반응시킨 것이다. 레졸형 페놀수지는, 페놀, 크레졸, 비스페놀 A 등의 페놀 화합물과, 포름알데히드 등의 알데히드를, 염기성 촉매하에서 축합 반응시킨 것이다.
레진 본드는, 경화제를 더 포함하고 있어도 좋다. 경화제는, 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여, 5중량부~20중량부 포함되는 것이 바람직하다.
경화제가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 20중량부를 초과하면, 경화제의 분해에 의해 발생하는 가스가, 부풀어 균열 등을 발생시키는 경우가 있다. 경화제가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 5중량부 미만이며, 레졸형 페놀수지의 배합이 적은 경우, 노볼락 수지의 경화가 불충분하게 될 우려가 있다. 이 경우, 레졸형 페놀수지를 증량해도 좋지만, 그것보다 경화제의 배합량을 5중량부~20중량부의 범위로 증량하는 것이 바람직하다. 경화제를 상기의 비율로 첨가하면, 후술의 페이스트(paste)의 경화 시간이 짧아진다.
경화제로서는, 예를 들면, 헥사메틸렌테트라민이나 메틸올멜라민, 메틸올요소 등을 들 수 있다. 그 중에서도 헥사메틸렌테트라민은 경화 시간이 짧기 때문에 바람직하다.
레진 본드는, 또한, 페놀, 크레졸, 비스페놀 A 등의 페놀 화합물을 5중량부~15중량부 포함하고 있어도 좋다. 또, 포름알데히드 등의 알데히드를 1중량부 이하 포함하고 있어도 좋다. 또한, 소량이면, 염기성 촉매나 수분을 포함하고 있어도 좋다.
레진 본드는, 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 레졸형 페놀수지 10중량부~30중량부를 포함하기 때문에, 가교에 의해, 치밀한 삼차원 그물코 구조를 형성한다. 이것에 의해 레진 본드와 연마용 입자가 강고하게 결합한다. 레졸형 페놀수지가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 30중량부를 초과하면, 페이스트의 점도가 너무 낮아져, 와이어에 페이스트를 코팅하는 것이 어려워진다. 레졸형 페놀수지가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 10중량부 미만이면, 레진 본드의 경화 속도가 늦어진다. 이 때문에, 페이스트를 단시간에 경화시키는 것이 어려워지며, 레진 본드 와이어 쏘의 생산 속도가 늦어진다.
노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 0.1중량부~5중량부의 아민계 실란 커플링제를 배합하면, 레진 본드와 와이어의 접착 강도가 증가한다. 아민계 실란 커플링제가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 0.1중량부 미만이면, 접착 강도의 증가를 기대할 수 없다. 아민계 실란 커플링제가 노볼락형 페놀수지 100중량부에 대하여 5중량부를 초과하면, 노볼락형 페놀수지의 경화에 악영향을 준다.
아민계 실란 커플링제로서는, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란 3-아미노프로필트리에톡시실란 등을 들 수 있다.
레진 본드는, 노볼락형 페놀수지:100중량부, 레졸형 페놀수지:10중량부~30중량부, 아민계 실란 커플링제:0.1중량부~5중량부를 포함한다. 이러한 레진 본드를 이용함으로써, 절단 성능이 양호하고 긴 수명의 레진 본드 와이어 쏘를 얻을 수 있다.
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘를 제조하는 제조방법은, (a) 페이스트(레진 본드, 용제, 연마용 입자, 필러를 포함한다)를 준비하는 공정, (b) 와이어를 준비하는 공정, (c) 페이스트를 와이어의 표면에 코팅하는 공정, (d) 코팅된 페이스트를 적외선 가열하여 경화시키는 공정을 포함한다.
적외선 가열에 의해, 레진 본드의 탈수 축합이 신속하게 행해져 치밀한 삼차원 가교 구조가 형성된다.
주행하는 와이어에, 디스펜서(dispenser)법 혹은 부상 다이스법 등에 의해, 페이스트를 코팅한다. 페이스트의 코팅량은 연마용 입자의 집중도가 50~120이 되도록 한다. 연마용 입자의 집중도란, 와이어 표면의 투영면적에 차지하는 연마용 입자 면적의 비율이다. 본 명세서에 있어서는, 전(全) 투영면적에 차지하는 연마용 입자의 투영면적이 15%일 때에 집중도를 100으로 한다. 예를 들면, 전(全) 투영면적에 차지하는 연마용 입자의 투영면적이 30%일 때에는 집중도는 200이며, 전(全) 투영면적에 차지하는 연마용 입자의 투영면적이 7.5%일 때에는 집중도는 50이다.
페이스트의 점도는, 레진 본드에 용제를 더하여 3Paㆍs~6Paㆍs로 한다. 용제의 양은, 레진 본드 100중량부에 대하여 100중량부~200중량부의 범위가 바람직하다. 용제는 특히 한정되지 않지만, 반응성을 고려하면, 저(低)비점의 오르토 크레졸(ortho cresol)이 바람직하다.
연마용 입자는 특히 한정되지 않지만, 다이아몬드 연마용 입자, CBN 연마용 입자, 알루미나 연마용 입자, 탄화규소 연마용 입자 등이 이용된다.
다이아몬드 연마용 입자는 열전도율이 높기 때문에, 적외선 가열 때, 연마용 입자의 음영 부분도 신속하게 온도 상승한다. 이것에 의해 레진 본드의 경화가 균일하게 행해지기 때문에, 다이아몬드 연마용 입자의 사용이 바람직하다. 연마용 입자의 사이즈는 목적에 따라, 혹은 와이어 지름에 따라 선택되지만, 커프로스(kerf loss, 절단 손실)를 작게 하기 위해, 수㎛~25㎛가 바람직하다. 연마용 입자로서, 니켈이나 티탄 등의 금속막으로 피복된 다이아몬드 연마용 입자도 바람직하다. 단, 구리막으로 피복된 다이아몬드 연마용 입자는, 구리 원자에 의해 실리콘 태양전지의 효율이 저하하기 때문에, 바람직하지 않다. 니켈막 피복 다이아몬드 연마용 입자를 이용한 레진 본드 와이어 쏘는, 전착법 와이어 쏘와 비교하여, 절단한 실리콘 웨이퍼의 휨이나 쏘 마크(saw mark)가 적다.
연마용 입자는, 실리콘 칩에 의한 로딩을 피하기 위해, 와이어 표면에 적당히 분산되어 있는 것이 바람직하다. 연마용 입자는, 레진 본드 100중량부에 대하여, 50중량부~120중량부 배합되는 것이 바람직하다.
와이어로서는 강선(鋼線)이 바람직하다. 선 지름은 특히 한정되지 않지만 0.05㎜φ~0.3㎜φ가 바람직하다. 강선으로서는, 고탄소강이나 중탄소 저합금강 등의 열처리 스프링 강철에 의한 선재, 경강선, 피아노선이나 스테인리스 선, 냉간압연 강선이나 오일템퍼선 등의 가공 스프링 강철에 의한 선재, 저합금강, 중합금강, 고합금강, 마레이징강 등의 고인성·고피로 강도의 강선재가 적합하다.
페이스트가 코팅된 와이어를 주행시키면서 적외선 가열하여, 페이스트를 경화시킨다. 종래의 에나멜 노(爐) 등에 의해 열풍 가열하는 경우는, 페이스트의 표면으로부터 열경화가 일어나기 때문에, 반응에 의해 생성된 물이 페이스트 내부에 갇혀, 기포가 생기는 경우가 있다. 이것에 대하여, 페이스트를 적외선 가열하는 경우는, 파장 1㎛정도의 근적외선이 물에 효율 좋게 흡수되기 때문에, 단시간에 가교 중합이 완성된다. 페이스트를 적외선 가열하는 경우는, 물이 단시간에 증발하므로, 페이스트에 기포가 발생하기 어렵다. 적외선은 파장 0.7㎛~2.5㎛의 근적외선 대역에 스펙트럼의 피크를 가지는 것이 바람직하다. 파장 약 1㎛(0.9㎛~1.3㎛)의 근적외선은, 생성한 물의 기화에 수반하는 기포를 억제할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
적외선 가열에 의하면, 열풍 가열에 비해 고속으로 경화 반응이 진행되어, 균일한 고차 구조가 얻어진다. 이 결과, 경화 후의 레진 본드에, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석에 의하여, 양이온에 208(m/z) 간격의 프래그먼트를 나타내는 피크가 검출된다. 또, 시차열 분석(DTA)법에 의하여, 175℃~182℃에, 연화점에 상당하는 명확한 피크가 검출된다. 한편, 피크의 온도는 시차열 분석시의 온도상승 속도 등에 의해 다소 다르다. 시차열 분석에 있어서의 피크는, 208(m/z) 간격의 프래그먼트를 나타내는 피크와 함께, 균일한 고차 구조를 반영하고 있다. 균일한 고차 구조에 의해, 레진 본드의 경도가 높아져, 연마용 입자가 강고하게 유지된다. 이것에 의해 절단 성능이 우수한 레진 본드 와이어 쏘가 얻어진다.
도 1은, 페이스트를 코팅한 와이어를 적외선 가열하는 설명도이다. 도 1의 방법에서는, 반통형의 오목면 거울(2)과, 오목면 거울(2)의 길이방향으로 배치된 직선 형상의 적외선 히터(4)를 이용한다. 페이스트가 코팅된 와이어(3)를, 오목면 거울(2)의 길이방향(지면의 수직 방향)으로 주행시킨다. 적외선 히터(4)로부터의 적외선을 반사면(8)으로 반사시켜, 약 10㎜φ의 집광부(6)(가열 존)에 집광한다. 와이어(3)의 주행로를 둘러싸도록, 오목면 거울(2)과 적외선 히터(4)를 복수개 배치해도 좋다.
집광부(6)의 길이는, 적외선 히터(4)나 오목면 거울(2)의 사이즈나 개수에 의하여 정해진다. 페이스트가 코팅된 와이어(3)를 주행시켜, 페이스트를 적외선 가열한다. 집광부(6)의 길이는 예를 들면 400㎜~1000㎜로 한다. 집광부(6)를 길게 하기 위하여, 복수의 적외선 히터(4)를 와이어(3)의 주행 방향(지면의 수직 방향)으로 직렬로 배치해도 좋다.
적외선 히터(4)로서, 근적외선 영역에 피크를 가지는 적외선 램프가 바람직하다. 적외선 램프로서, 예를 들면, 쇼트 아크 크세논램프(short-arc xenon lamp)나, 석영 유리관에 텅스텐 필라멘트를 봉한 램프가 이용된다.
집광부(6)를 주행하는 와이어(3)의 온도를 측정하는 것은 어렵다. 그래서, 가열에 의해 와이어(3)의 파단 강도가 저하하는 것에 착안하여, 가열 전의 파단 강도의 95%를 확보할 수 있는 가열 온도로 한다. 실험적으로, 집광부(6)의 온도를 1㎜ 지름의 시스형 열전대로 계측한바, 500℃~800℃이었다. 도 1의 적외선 가열 장치를 이용하고, 와이어를 1,000㎜/sec~2,000㎜/sec의 속도로 주행시켜, 레진 본드를 발포시키지 않고 경화시킬 수 있다.
적외선 가열 방법으로서, 적외선 레이저를 조사(照射)하는 방법이라도 좋다.
페이스트에는, 무기 입자로 이루어지는 필러(filler)가 배합된다. 필러는, 레진 본드의 열팽창ㆍ열수축을 억제하고, 절단중의 연마용 입자의 탈락을 감소시킨다. 필러는 레진 본드 100중량부에 대하여, 20중량부~100중량부 배합되는 것이 바람직하고, 30중량부~60중량부 배합되는 것이 더 바람직하다. 필러로서 크기가 2㎛~3㎛정도의 다이아몬드 미립자가 적합하지만, 다른 무기 재료(예를 들면 탄화규소 미립자)를 이용할 수도 있다.
적외선 가열을 실시한 레진 본드 와이어 쏘를 재가열하면, 성능이 안정된다. 재가열에 의해, 적외선 가열시에 와이어 및 페이스트에 생긴 열 왜곡을 제거할 수 있다. 재가열에 의하여, 레진 본드 와이어 쏘의 파단 응력이나, 레진 본드의 분자 구조가 변화하는 것은 거의 없다.
재가열은 온도 100℃~200℃에서, 1시간~5시간 행해지는 것이 바람직하다. 재가열의 시간은 길지만, 레진 본드 와이어 쏘를 감은 보빈을 한 번에 다수 재가열할 수 있으므로, 재가열에 의해 레진 본드 와이어 쏘의 생산성이 크게 저하하지 않는다. 적외선 가열과 재가열을 조합함으로써, 레진 본드 와이어 쏘의 높은 생산성을 얻을 수 있다.
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘는 종래의 레진 본드 와이어 쏘에 비해 절입 깊이가 크다.「절입 깊이」란, 시험용 피스를 절입, 와이어 쏘가 단선했을 때의 절입 깊이를 말한다. 와이어 쏘의 단선은 주로 연마용 입자의 탈락에 의해 발생한다. 본 발명의 레진 본드 와이어 쏘는, 종래의 레진 본드 와이어 쏘에 비해, 연마용 입자의 고정 강도가 크기 때문에, 절입 깊이가 크다.
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘는, 웨이퍼의 휨, 기복, 두께 불균일(TTV) 모두, 종래의 레진 본드 와이어 쏘에 비해 25% 이상 우수하다. 본 발명의 레진 본드 와이어 쏘에 의해, 종래의 레진 본드 와이어 쏘에 비해, 면조도(Ra, Ry)의 값이 20% 정도 작은 웨이퍼를 얻을 수 있다. 본 발명의 레진 본드 와이어 쏘에 의해, 표면의 가공 변질층이 적은 웨이퍼를 얻을 수 있다. 본 발명의 레진 본드 와이어 쏘에 의해, 굴곡강도가 높은 웨이퍼를 얻을 수 있다.
실시예
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘의 절단 성능은 이하의 실험에 의해 확인되었다.
다음의 배합 레진 본드를 이용하고, 다음의 배합 페이스트를 조정하여, 다음의 생산 라인에 의해 레진 본드 와이어 쏘를 제조했다.
[실시예 1]
(1) 레진 본드의 배합
Figure pct00001
(2) 페이스트의 배합
Figure pct00002
(3) 레진 본드 와이어 쏘의 생산라인
(a) 라인의 개요
와이어 조출기→코팅 장치→가열 장치→감는 기계→재가열 로(爐)
(b) 와이어 조출기:보빈에 감겨진 와이어를 풀어내는 장치.
(c) 코팅 장치:워터 제트 형상의 다이스에 의해 와이어 표면에 균질하게 페이스트를 코팅하는 장치.
(d) 가열 장치:페이스트가 코팅된 와이어를 가열하는 장치.
알박 리코 가부시키가이샤(ADVANCE RIKO, Inc.)제 적외선 골드 이미지 로(爐):형식 RHL-E410-N(가열길이 265㎜, 최대 출력 4kw)을 3개 직렬로 이용했다. 도 2에 램프의 에너지 분광 분포를 나타낸다.
(e) 감는 기계:레진 본드 와이어 쏘를 보빈에 감는 장치.
(f) 재가열 로(爐):감는 기계로 보빈에 감은 레진 본드 와이어 쏘 가열하는 대류식 가열로.
(4) 재료 및 제조조건
(a) 와이어:피아노선(선 지름:120㎛, 파단 강도:약 42N).
(b) 와이어의 주행 속도:1200㎜/sec.
(c) 페이스트의 코팅량:0.01g/m.
(d) 적외선 골드 이미지 로(爐)의 온도:720℃~750℃(열전대 계측).
(레진 본드 와이어 쏘의 파단 강도가 40N 미만이 되지 않는 온도.)
(e) 재가열 로(爐)에서의 온도와 시간:180℃, 2시간.
[실시예 2]
(1) 레진 본드의 배합
Figure pct00003
(2) 페이스트의 배합
Figure pct00004
이상 그 외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 레진 본드 와이어 쏘를 제조했다.
[비교예]
레진 본드로서 시판의 노볼락형 페놀수지(스미토모 베이클라이트사제)를 이용하여, 가열 장치로서 수형(竪型) 에나멜 베이킹로를 이용했다. 수형 에나멜 베이킹로는, 노심관(爐芯管) 내를 순환하는 가열 공기에 의해 와이어를 가열한다. 발열체는 니크롬선이다. 수형 에나멜 베이킹로에서, 로(爐) 온도 300℃, 가열 시간 20분의 가열을 행하였다. 그 외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 레진 본드 와이어 쏘를 얻었다.
실시예 1, 2의 레진 본드 와이어 쏘의 절입 깊이를, 비교예의 레진 본드 와이어 쏘의 절입 깊이와 비교했다.
(1) 절입 깊이 시험 방법
1㎝×1㎝×2㎜의 다결정 실리콘 피스를, 수평에 붙여진 레진 본드 와이어 쏘의 상방에 세트하고, 다결정 실리콘 피스를 하강 이동시켜 절입 깊이를 측정했다. 피스의 하강 속도:0.9 ㎜/min.
(2) 절입 깊이의 조건
레진 본드 와이어 운동:진폭 80㎜, 속도 400㎜/min의 왕복 운동.
(3) 절입 깊이 시간:단선할 때까지.
표 1에 절입 깊이 시험의 결과를 나타낸다. 표 2에 시험 후의 와이어의 연마용 입자 잔존율을 나타낸다.
Figure pct00005
Figure pct00006
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1, 2의 레진 본드 와이어 쏘의 절입 깊이는, 비교예의 레진 본드 와이어 쏘의 절입 깊이의 약 1.7배이다. 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 레진 본드 와이어 쏘의 연마용 입자 잔존율은, 비교예의 레진 본드 와이어 쏘의 연마용 입자 잔존율의 약 1.8배이다.
이러한 차이의 이유를 조사하기 위해 경화한 레진 본드의 경도를 조사했다.
케이스 1:실시예 1에서 이용한 레진 본드를 가열 경화시켰다. 가열 조건:실온에서 180℃까지 15℃/시간으로 온도 상승하고, 180℃에서 2시간 유지.
케이스 2:비교예에서 이용한 노볼락형 페놀수지를 케이스 1과 같은 가열 조건으로 가열 경화시켰다.
얻어진 경화물 경도의 락웰 경도를, 아카시세이사쿠쇼(明石製作所)제의 경도계(ATK-F3000;1/4 "스틸볼 사용, 하중 100kgf)를 이용하여 계측했다. 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00007
표 3에서, 실시예 1의 레진 본드는, 비교예의 레진 본드에 비해 경도가 높은 것을 알 수 있다. 이것이 본 발명의 레진 본드 와이어 쏘의 절입 깊이가 큰 이유의 하나이다.
[분석]
실시예 1의 레진 본드 및 비교예의 레진 본드의 망 형상 분자 구조와 물성을 조사했다.
MALDI-TOF-MS법에 의해 질량 분석을 행하였다.(MALDI:매트릭스 지원 레이저 이탈 이온화법, TOF-MS:비행 시간형 질량분석법).
ㆍ사용 기기:시마즈 제작소제 AXIMA-CFR(SHIMADZU).
ㆍ분석 모드:리니어 모드(양이온, 음이온 검출).
ㆍ진공도:10-5Pa 이하.
ㆍ매트릭스:2, 5-디하이드록시 안식향산.
ㆍ레이저 파장:337nm(질소 레이저).
도 3~도 6에 MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석의 측정 차트를 나타낸다. 도 3은 비교예의 레진 본드의 양이온 검출 차트이다. 도 4는 실시예 1의 레진 본드의 양이온 검출 차트이다. 도 5는 비교예의 레진 본드의 음이온 검출 차트이다. 도 6은 실시예 1의 레진 본드의 음이온 검출 차트이다.
도 4(실시예 1)에는 208(m/z) 간격의 프래그먼트를 나타내는 피크(화살표)를 볼 수 있다. 208(m/z) 간격의 프래그먼트는 하기 구조식(구조 단위;C14H12O2:분자량 212)에 있어서, 방향환을 포함하는 4개의 부위에서 가교가 개열(開裂, 프래그먼트)한 결과 생긴 것이라고 추측된다.
Figure pct00008
이것은 실시예 1의 레진 본드 중에서, 하기 구조가 반복 프래그먼트로서, 망 형상 고분자 구조로 규칙 바르게 배열하는 것을 나타내고 있다.
Figure pct00009
(n은 자연수)
도 3, 도 5, 도 6에는 일정 간격의 프래그먼트를 나타내는 피크(화살표)는 검출되지 않았다. 그 때문에 비교예의 레진 본드에는 화학식 1로 나타내는 구조가 존재하지 않는다고 생각된다.
도 3~도 6에 관한 상술의 결과에서, 208(m/z) 간격의 프래그먼트를 나타내는 분자 구조는, 레진 본드를 적외선 가열한 것에 의해 생긴 것이라고 생각된다.
도 7에, 실시예 1의 레진 본드 및 비교예의 레진 본드의 시차열 분석 차트를 나타낸다.
ㆍ사용장치: TG8120(Rigaku).
ㆍ승온 속도: 10℃/min(분 ).
ㆍ분위기: N2 가스 플로우.
ㆍ표준물질: 알루미나(Al2O3).
ㆍ시료중량: 약 10㎎.
도 7에 나타내는 실시예 1의 레진 본드의 차트에서는, 175℃~182℃에, 명확한 연화점의 피크를 볼 수 있다. 이것에 대하여, 비교예의 레진 본드에는 190℃부근에, 불명확한 연화점의 피크를 볼 수 있는 것에 지나지 않는다. 비교예의 레진 본드는, 고차 구조가 불균일하기 때문에, 구조 변화를 동반하는 전이가 발생하지 않아, 명확한 연화점의 피크를 볼 수 없다고 생각된다. 실시예 1의 레진 본드는, 208(m/z) 간격의 프래그먼트에 의한 고차 구조를 가지기 때문에, 경도가 높다고 생각된다. 비교예의 레진 본드의 경도가 낮은 이유는, 고차 구조가 불균일하기 때문이라고 생각된다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 레진 본드 와이어 쏘를 이용하면, 실리콘 잉곳으로부터 고품질의 웨이퍼를 효율 좋게 자를 수 있다.

Claims (2)

  1. 페놀수지를 주성분으로 하는 레진 본드에 의해, 와이어의 표면에 연마용 입자가 고정된 레진 본드 와이어 쏘로서,
    상기 레진 본드는, MALDI-TOF-MS법에 의한 질량 분석에 있어서, 양이온에 208(m/z) 간격의 프래그먼트를 표시하는 복수의 피크를 나타내고,
    TG-DTA법에 의한 시차열 분석에 있어서, 175℃~182℃에 연화점에 상당하는 피크를 나타내는 레진 본드 와이어 쏘.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레진 본드가, 노볼락형 페놀수지 100중량부, 레졸형 페놀수지 10중량부~30중량부, 아민계 실란 커플링제 0.1중량부~5중량부를 포함하는 레진 본드 와이어 쏘.
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