(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤソーを、ガイドロール間で走行させながらシリコンインゴットに押し当てて、該シリコンインゴットを切断する方法において、
前記シリコンインゴットの切断と平行して、前記ワイヤソーの表面に、水溶性樹脂を主成分とし、これにケイ酸塩を添加した混合物からなる潤滑層を塗布形成することを特徴とする切断方法。
【請求項２】
切断時のクーラントとして水を用いる請求項１記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤソーおよびそれを用いた切断方法に関し、詳しくは、半導体ウェハー用のインゴット、特にはシリコンインゴット切断用のワイヤソー、および、それを用いた切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の防止や温暖化ガス排出量の低減に向けて、クリーンエネルギー・マルチメディア分野の市場開拓が進んでいる。それに伴い、半導体ウェハー、特に太陽電池用ウェハーの需要も増大している。その他にも、ＬＥＤ素子およびパワー半導体などの用途に用いられるウェハーの需要拡大が期待されている。
【０００３】
このようなウェハーは、シリコンやＳｉＣなどの素材インゴットをスライスすることにより得られる。この素材インゴットの切断手法としては、従来は内周刃による切断方式が主流であったが、インゴットの大径化や切断代の歩留まり向上などの要請により、最近では、図２に示すようなマルチワイヤソー型切断装置を用いた方式が主流になってきている。
【０００４】
このマルチワイヤソー方式においては、インゴット切断用に金属ワイヤを用いる。具体的には、図示するように、まず、金属ワイヤ１を、複数のガイドロール２を支点に取って、目的とするウェハー厚さの間隔で幾重にも張り巡らせる。そして、金属ワイヤ１を巻き出しロール３および巻取りロール４間で走行させながら、２つのガイドロール２を支点とする金属ワイヤ１の弦の部分をインゴット１０に押し当てて切断を行うことで、一度に複数枚のウェハーを得ることができるものである。
【０００５】
上記ワイヤソー方式に用いる金属ワイヤには、切断時に砥粒入りスラリを供給するタイプの遊離砥粒用ワイヤと、あらかじめ表面にダイヤモンドやＳｉＣ等の砥粒が接着されているタイプの固定砥粒ワイヤとの２種がある。このうち遊離砥粒用ワイヤは、ワイヤコストが低いことや、細径のワイヤを使用できるので切断代の歩留まりを向上させることができることなどの利点がある。一方、固定砥粒ワイヤは、切断効率が高く、高硬度のインゴットに適用でき、切断時間を短くできるなどの利点がある。図中の符号１１は、従来のワイヤへのスラリおよびクーラントの供給設備を示す。
【０００６】
ワイヤソーに係る改良技術としては、例えば、特許文献１に、ワイヤに砥粒を固着する結合材に用いる樹脂に、所定の平均粒径の金属粒子を所定量添加したワイヤソーが開示されている。また、特許文献２には、ダイヤモンドビーズを固着した切断刃を、芯金を介してワイヤーロープの長手方向に所定間隔で取付け、ワイヤーロープ内部に、油脂類からなる潤滑剤を含浸させたダイヤモンドワイヤーソーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２０７５９８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平８−３３６７５０号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来一般的な遊離砥粒用ワイヤや固定砥粒ワイヤにおいては、いずれのワイヤを用いる場合にも、切断時には通常、冷却効果および潤滑効果を有するクーラントが用いられる。特に、遊離砥粒用マルチワイヤーソー方式では、切断箇所に、砥粒を液体中に分散させたスラリをかけながら切断を行う必要があるので、砥粒をクーラント中に分散させた砥粒含有スラリを使用している。クーラントとしては、鉱物油などの油性成分を含むものと、水溶性のものとがあり、従来一般には、湿式潤滑剤等の油性のクーラントが使用されている。
【０００９】
しかしながら、油性のクーラントを用いた場合、切断能には優れるものの、環境負荷が大きいという難点があり、一方、水溶性のクーラントを用いた場合、環境面では優れるものの、切断能は不十分となる傾向があり、いずれも切断能と環境性とを両立できるものではなかった。また、従来の、樹脂が被覆されているタイプや、潤滑剤を含浸させたタイプのワイヤソーには、コストが高いという難点があった。したがって、良好な切断能を保持しつつ、環境性およびコスト性を両立できる技術の確立が求められていた。
【００１０】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、良好な切断能を保持しつつ、環境性を向上でき、かつ、コスト性にも優れたワイヤソーおよびそれを用いた切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は鋭意検討した結果、ワイヤソーの表面に、水溶性樹脂を主成分とし、これにケイ酸塩を添加した混合物からなる潤滑層を設けることで、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【００１４】
本発明の切断方法は、ワイヤソーを、ガイドロール間で走行させながらシリコンインゴットに押し当てて、該シリコンインゴットを切断する方法において、
前記シリコンインゴットの切断と平行して、前記ワイヤソーの表面に、水溶性樹脂を主成分とし、これにケイ酸塩を添加した混合物からなる潤滑層を塗布形成することを特徴とするものである。この場合、切断時のクーラントとして、水を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記構成としたことにより、良好な切断能を保持しつつ、環境性を向上でき、かつ、コスト性にも優れたワイヤソーおよびそれを用いた切断方法を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るマルチワイヤソー型切断装置の一例を示す概略斜視図である。
【図２】従来のマルチワイヤソー型切断装置の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のワイヤソーは、シリコンインゴットの切断に用いられるものであり、ワイヤの表面に、ケイ酸塩からなる潤滑層が形成されている点に特徴を有する。
【００１８】
砥粒を用いたインゴットの切断メカニズムはアブレッシブ摩耗を利用しているので、一般に砥粒と被加工物との間の摩擦を低減させることで切断効率が上がり、同時に工具寿命も向上するといわれている。そこで、本発明においては、従来、切断時にクーラントとして用いていた湿式潤滑剤に代えて、ワイヤ表面に、水溶性樹脂を主成分とし、これにケイ酸塩を添加した混合物からなる潤滑層を設けて、これによりワイヤと被加工物であるインゴットとの間に潤滑成分を局在させるものとした。これにより、切断効率を高めることができるとともに、切断の所要時間を短縮する効果も得られるものとなった。また、ワイヤ寿命も向上させることができるので、消費されるワイヤ量も低減することが可能となる。さらに、本発明においては、従来は不可欠であった湿式潤滑剤等の油性成分を多く含む油性のクーラントに代えて、切断時のクーラントとして水を用いても、切断効率に影響はないため、この場合、副次的効果として、廃液処理等に伴う環境負荷を低減する効果も得ることができる。さらにまた、本発明のワイヤソーは、ワイヤに特殊な加工を施すものではないので、コスト性の点でも優れているものである。
【００１９】
本発明において潤滑層に用いるケイ酸塩としては、摩擦を低減できるものであればよく、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等が挙げられ、中でも好ましくは、ケイ酸ナトリウムを用いる。また、水溶性樹脂としては、ポリエチレンワックス、脂肪酸エステル系ワックスなどが好ましい。これらを主成分として用いることで、潤滑層の成形性および付着性を向上できる。本発明においては、潤滑層の厚み、すなわち、ワイヤ表面への上記水溶性樹脂とケイ酸塩との混合物の付着量についても特に制限はなく、潤滑層として機能し得るものであればよい。
【００２０】
また、本発明において用いるワイヤとしては、従来ワイヤソーに使用されている金属線を適宜使用することができ、特に制限されるものではない。遊離砥粒用ワイヤも固定砥粒ワイヤも切断メカニズムは同様であるので、本発明において使用するワイヤは、これらのうちのいずれであってもよく、いずれのタイプのワイヤにおいても、表面に、上記水溶性樹脂とケイ酸塩との混合物からなる潤滑層を設けることで、本発明の所期の効果を得ることができる。
【００２１】
本発明における潤滑層は、ワイヤ表面に上記水溶性樹脂とケイ酸塩との混合物を塗布することにより、あらかじめ形成しておくことができる。潤滑層をあらかじめ形成したワイヤソーを用いることで、使用当初から円滑な切断を行うことが可能となる。このワイヤ表面への上記混合物の塗布は、例えば、ワイヤ製造工程中の伸線加工時、または、ワイヤ表面に砥粒層を形成する際のボビンへの巻取り時などに行うことができ、後者の場合には、巻取りボビンの全体に潤滑成分を行き渡らせて、一度に塗布処理を施すこともできる。また、本発明における潤滑層は、切断工程中でワイヤ表面に塗布形成することもでき、これにより、ワイヤソーの製造コストを低減する効果が得られるとともに、ワイヤソーの寿命を向上する効果が得られ、ワイヤソーの交換頻度を減らすことが可能となる。この場合、例えば、切断装置におけるワイヤソーの巻き出し後に潤滑層の形成を行ってもよいし、ワイヤソーを、ガイドロール間で走行させながらシリコンインゴットに押し当てて、シリコンインゴットの切断を行うのと平行して、ワイヤソーの、切断弦以外の他のガイドロール側の弦で、ワイヤソーの表面に潤滑層を塗布形成してもよく、いずれにおいても、得られる効果に変わりはない（図１参照）。
【００２２】
本発明においては、ワイヤソーを構成するワイヤの表面に上記潤滑層を設けた点のみが重要であり、それ以外のワイヤ条件や、使用する装置の構成、切断時の条件等については、常法に従い適宜決定すればよく、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜実施例＞
下記表中に示す条件にて、ワイヤの表面に潤滑層を形成したワイヤソーをそれぞれ準備した。各ワイヤソーを市販のマルチワイヤソー型切断装置（（株）タカトリ製，ＭＷＳ−４５ＳＮ）に取り付け、下記表中に示すクーラントを用いて、被加工物としてのシリコンインゴットの切断を行った。
【００２４】
＜比較例＞
ワイヤの表面に潤滑層を形成しないワイヤソーを用いた以外は実施例と同様にして、下記表中に示す条件にて、被加工物としてのシリコンインゴットの切断を行った。
【００２５】
＜評価＞
上記実施例および比較例について、切断に要した時間およびワイヤの消費量を評価した。結果は、比較例２を１０とする評点にて示した。評点が低いほど切断時間が短く、または、ワイヤ消費量が少なく、良好である。
その結果を、下記の表中に併せて示す。
【００２６】
【表１】
0005632205.tif 000002
＊１）固定砥粒ワイヤ：旭ダイヤモンド工業（株）製，ＥｃｏＭＥＰ、遊離砥粒用ワイヤ：（株）ブリヂストン製，ソーワイヤ
＊２）湿式潤滑剤：フックスジャパン（株）製，エコクール
【００２７】
上記表中に示すように、ワイヤ表面に、水溶性樹脂を主成分とし、これにケイ酸塩を添加した混合物からなる潤滑層を形成したワイヤソーを用いた実施例においては、かかる潤滑層を形成しないワイヤソーを用いた比較例に比して、固定砥粒ワイヤの場合および遊離砥粒用ワイヤの場合のいずれにおいても、切断時間およびワイヤ消費量が、ともに良化していることが明らかである。これにより、かかる潤滑層を形成したワイヤソーによれば、良好な切断能を保持しつつ、コスト性を向上でき、また、クーラントとして水を用いれば、環境負荷も低減できることが確かめられた。
【符号の説明】
【００２８】
１  金属ワイヤ
２  ガイドロール
３  巻き出しロール
４  巻取りロール
１０  インゴット
１１  スラリおよびクーラント供給設備
【図１】
0005632205.tif 000003
【図２】
0005632205.tif 000004