(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高抗張力金属線に軟質金属メッキを施した芯線を一定の速度で送りながら、液状樹脂と砥粒の混合物を貯留した被覆槽を通過させて芯線に液状樹脂と砥粒の混合物を被覆する工程と、前記被覆した液状樹脂を硬化させて芯線に砥粒層を固着させる工程と、硬化後の砥粒層を前記高抗張力金属線より硬度の低い材質の加圧ローラにより押圧して砥粒の一部を芯線の軟質金属メッキ層に埋設させる工程とを含むことを特徴とするレジンボンドワイヤソーの製造方法。
【請求項２】
前記液状樹脂として光硬化型樹脂を用いる請求項１記載のレジンボンドワイヤソーの製造方法。
【請求項３】
高抗張力金属線に軟質金属メッキを施した芯線を一定の速度で送りながら、液状樹脂と砥粒の混合物を貯留した被覆槽を通過させて芯線に液状樹脂と砥粒の混合物を被覆する工程と、前記被覆した液状樹脂を硬化させて芯線に砥粒層を固着させる工程と、硬化後の砥粒層を前記高抗張力金属線より硬度の低い材質の加圧ローラにより押圧して砥粒の一部を芯線の軟質金属メッキ層に埋設させる工程とを含むレジンボンドワイヤソーの製造方法によって製造されたレジンボンドワイヤソーであって、芯線に施した軟質金属メッキ層に砥粒の一部を埋設させ、前記軟質金属メッキ層の厚さが５〜１０μｍであることを特徴とするレジンボンドワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジンボンドによる固定砥粒タイプのワイヤソーに係り、特に切断加工中における砥粒の脱落防止機能を高めたレジンボンドワイヤソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の半導体デバイスの製造分野では、配線パターンの微細化による性能向上が図られてきたが、配線パターンの微細化だけでは多機能化に追いつけず、近来ではチップ自身を大型化することで対応している。このようなチップの大型化に伴い、歩留り向上の点からシリコンウエハも大口径のものが使用されるようになり、その前工程であるシリコンインゴットからの切り出し法も従来の内周刃切断法から大口径化に対応しやすいワイヤソーカット法へ移行されつつある。
【０００３】
ワイヤソーカット法のうち従来から主に行われていたものの一つとして、スラリーを用いた遊離砥粒方式がある。この遊離砥粒方式は、ピアノ線や超高強度合金線をシリコンインゴットに強く接触させた状態で走行させ、ピアノ線や超高強度合金線が接触している部分にＷＡやＧＣなどの遊離砥粒を含有した潤滑油を注入しながら切断するというものである。しかしながら、潤滑油の飛散による作業環境の劣化やワークの汚染を伴うほか、被加工材への砥粒の食い込み深さを一様に保てるように制御できないことから切断効率に限界があるとされている。
【０００４】
これに対し、近年になって、芯線の周面にＷＡやＧＣまたはダイヤモンド、ＣＢＮなどの砥粒を固着させたワイヤソーを使用する固定砥粒方式が提案された。この固定砥粒方式に用いるワイヤソーとしては、電着により砥粒を固着させる電着ワイヤソーや樹脂（レジン）を結合剤として砥粒を固着させるレジンボンドワイヤソーが知られている。これらの電着ワイヤソーやレジンボンドワイヤソーでも、遊離砥粒方式と同様に被加工材に強く接触させながら走行させることで砥粒による切断が可能である。
【０００５】
ところで、電着ワイヤソーは砥粒を電着するメッキ処理の工程に時間を費やすため、数十〜数百ｋｍの芯線に砥粒を電着させることが事実上不可能であるという製造上の問題と、破断ねじり強度や曲げ強度が低いため加工時に断線しやすいという使用上の問題が以前から指摘されていた。そこで、このような電着ワイヤソーの欠点を改善したものとして、レジンボンドワイヤソーが開発されたという経緯がある。
【０００６】
このようなレジンボンドワイヤソーとしては、たとえば特開平１０−１３８１１４号公報に記載されたものがある。この公報に記載のレジンボンドワイヤソーは、高抗張力金属線を芯線として用い、ポリアミドイミド樹脂を結合剤としてこれに砥粒を分散含有させたもので芯線を被覆するという構成としたものである。このようなレジンボンドワイヤソーによれば、電着ワイヤソーでは困難であった長距離のワイヤソーを製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ワイヤソーを使用してシリコンインゴットなどの切断加工を行う際に、被加工物との接触による樹脂層の磨耗や振動などにより砥粒が脱落しやすいという問題がある。この問題に対して、芯線の表面に細かい凹みを形成し砥粒をこの凹みに入り込ませて芯線に固着させたワイヤソーが特開平１０−３２８９３２号公報にて提案されている。
【０００８】
前記公報に記載のワイヤソーは、サンドブラストあるいはショットピーニングなどの機械的処理や化学研磨あるいは電解研磨などの電気化学的処理によって芯線表面に無数の梨地状の凹みを形成し、砥粒と結合剤の混合物を芯線の表面に塗布し、これをダイスで絞って砥粒を凹みに入り込ませて外径を均一化し、焼き付けにより砥粒と結合剤を芯線に固着する方法によって製造されるものである。このようなワイヤソーとすることにより、切断加工時における被加工物の反作用力が砥粒に作用してもこの反作用力に充分耐えることができるとされている。
【０００９】
しかしながら、上記公報記載のワイヤソーにおいては、凹み形成により芯線の表面積が増大することによる芯線と樹脂層の接着力増加は期待できるものの、砥粒はたんに凹みに入り込んでいるだけであるので、砥粒そのもの脱落を防止する効果はあまり期待できない。また、機械的処理による凹みの形成では、芯線に損傷を与え、切断加工中にワイヤソーが断線するおそれがある。電気化学的処理では芯線に損傷を与えることは少ないが、砥粒の脱落を防止できるほどの十分な凹みを形成することは難しい。
【００１０】
他方、上記公報記載の方法とは別に、芯線表面に砥石の下地層に相当する接着用の特殊層を形成する、もしくはカップリング処理など表面改質剤を使用して芯線と樹脂層との間に接着層を挟み込む方法も考えられる。しかしこの方法でも、芯線材質と樹脂の材質の相性によりその効果がまちまちで、かつ効果自体もわずかである。
【００１１】
本発明が解決すべき課題は、レジンボンドワイヤソーにおいて、芯線に対する砥粒の接着力を高めて、切断加工中における砥粒の脱落を防止することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、芯線の表面に樹脂を結合剤として砥粒を固着させたレジンボンドワイヤソーにおいて、芯線に施した軟質金属メッキ層に砥粒の一部を埋設させたことを特徴とする。
【００１３】
ワイヤソーの芯線としてはピアノ線などの高抗張力金属線や表面に銅や銅合金などの軟質金属によるメッキが施された高抗張力金属線が使用されるが、本発明においては、表面に銅や銅合金などの軟質金属によるメッキが施された高抗張力金属線を使用し、このメッキされた軟質金属層に砥粒の一部を強制的に埋設させる。これにより、砥粒はその一部が芯線表面の軟質金属メッキ層に食い込んだかたちとなり、切断加工時の樹脂層の磨耗や振動などによっても砥粒が脱落しないようになる。
【００１４】
前記軟質金属メッキ層の厚さは５〜１０μｍとするのが望ましい。軟質金属メッキ層の厚さが５μｍより小さいと砥粒の埋設深さが小さすぎて脱落防止効果が期待できない。また１０μｍより大きいと外径寸法を従来品と同じくした場合、金属メッキされた芯線径に対し芯材の高抗張力金属線が細くなりすぎ、芯線に必要な強度を下回る結果となるので、前記範囲が好適である。メッキ金属は銅や銅合金以外に金、錫、亜鉛やその合金などを用いることができる。この軟質金属メッキ層のみに砥粒の一部を埋設することにより、芯線本体である高抗張力金属線には何ら損傷を与えることがないので、ワイヤソーの断線のおそれもない。
【００１５】
本発明のレジンボンドワイヤソーは、高抗張力金属線に軟質金属メッキを施した芯線を一定の速度で送りながら、液状樹脂と砥粒の混合物を貯留した被覆槽を通過させて芯線に液状樹脂と砥粒の混合物を被覆する工程と、前記被覆した液状樹脂を硬化させて芯線に砥粒層を固着させる工程と、硬化後の砥粒層を加圧ローラにより押圧して砥粒の一部を芯線の軟質金属メッキ層に埋設させる工程とを含む製造方法により製造することができる。
【００１６】
ここで、前記液状樹脂として光硬化型樹脂を用いるのが望ましい。光硬化型樹脂を用いることにより、液状樹脂の硬化時間を短縮して生産能率を高めることができ、また樹脂硬化の工程において硬化反応を制御し、いったん硬度の低い仮硬化の状態をつくりだすことにより、砥粒の埋設を効率的に行うことも可能になる。また前記加圧ローラとして、前記高抗張力金属線より硬度の低い材質のローラを用いるのが望ましい。加圧ローラにより砥粒層を押圧したとき、砥粒の一部が軟質金属メッキ層を貫通して芯線本体の高抗張力金属線に当接したときに、加圧ローラとして高抗張力金属線より低い硬度のものを用いることにより、それ以上の押圧を加えたときでも高抗張力金属線に砥粒が食い込むことがなく、高抗張力金属線を損傷することがなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態におけるワイヤソーの部分正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。
【００１８】
本実施形態のワイヤソーは、芯線１に砥粒層２を固着させたもので、芯線１は、線径０．１５ｍｍのピアノ線１ａにＣｕ−Ｚｎ合金をメッキしたものであり、メッキ層１ｂは厚さ７μｍの軟質金属層である。砥粒層２は、ボンド層２ａにより砥粒２ｂを固着させたものである。ボンド層２ａは光ラジカル発生剤を添加したアクリレート樹脂にフィラー材を混合したレジンボンドであり、砥粒２ｂは平均粒径が２５μｍのダイヤモンド砥粒である。
【００１９】
ここで、本実施形態のワイヤソーにおいては、芯線１のメッキ層１ｂに砥粒２ｂの一部を埋設させている。砥粒２ｂのメッキ層１ｂへの一部埋設は、芯線１に砥粒２ｂとともに被覆したボンド層２ａが硬化した後の砥粒層２を、加圧ローラにより押圧することによって行う。この際、加圧ローラとしてピアノ線１ａより硬度の低い材質のローラを用いることにより、図２に示すように、ピアノ線１ａに砥粒２ｂが食い込むことがなく、かつ確実にメッキ層１ｂに砥粒２ｂの一部を埋設させることができる。これにより、砥粒２ｂの一部がメッキ層１ｂに食い込んだかたちとなり、ワイヤソー使用による切断加工時のボンド層２ａの磨耗や振動などによっても砥粒２ｂが脱落しないようになる。
【００２０】
図３は本発明に係るワイヤソーの製造方法の説明図である。製造方法の主要工程は以下の通りである。図示しないリールから捲き戻した芯線１を一定の速度で送り出し、この芯線１を砥粒と液状樹脂の混合物２１を貯留する貯留槽２０内を通過させて、芯線１の表面に砥粒と液状樹脂を被覆する。貯留槽２０を通過した被覆ワイヤ１０の被覆厚さをダイス２２により均一化し、その後、紫外線照射装置２３により被覆層の液状樹脂を硬化させる。樹脂硬化後のワイヤ１１に対し、加圧ローラ２４によりワイヤ全周を加圧して、図２に示すように、砥粒２ｂの一部を芯線１のメッキ層１ｂに埋設させたワイヤソー製品１２を得る。
【００２１】
貯留槽２０には、アクリレート樹脂に平均粒径が２５μｍのダイヤモンド砥粒とフィラー材を混合した混合物２１が貯留されている。ダイス２２は、被覆後のワイヤ１０に余分に付着した混合物を除去して外径を調整するためのもので、本実施形態の場合、ダイス２２通過後の仕上がり外径は０．２１ｍｍ±１０μｍである。紫外線照射装置２３は、ワイヤ１０がダイス２２を通過後５秒以内に到達するようにダイス２２との距離およびワイヤ送り速度を設定してワイヤ１０を紫外線照射装置２３に送り込み、紫外線を照射して被覆層中の樹脂を硬化させて砥粒層２を形成させる。
【００２２】
加圧ローラ２４は、ワイヤソーの仕上がり外径に対応した寸法の半円形の溝を周面に形成した２個の回転ローラを対向配置したもので、ワイヤ１１を押圧して被覆層中の砥粒の一部を芯線１のメッキ層１ａに埋設させる。加圧ローラ２４は、ワイヤソーの芯線１のピアノ線１ａより硬度の低い樹脂製であり、加圧ローラ２４でワイヤ１１を押圧したときに砥粒２ｂがピアノ線１ａを損傷するおそれはない。
【００２３】
〔試験例〕
本発明の効果を確認するために、上記実施形態のワイヤソーで芯線１のメッキ層厚さを５μｍとした発明品１と、メッキ層厚さを１０μｍとした発明品２、および加圧ローラによる押圧を施さない従来品の各ワイヤソーを使用して、以下の試験条件で切断試験を行った。
切断装置：単線切断装置
ワイヤ速度：平均４００ｍ／ｍｉｎ
ワイヤテンション：１９．５Ｎ
被加工物：シリコンインゴット
【００２４】
表１に切り出し枚数が５０枚時点でのワイヤソーの砥粒の脱落状況と所定の加工精度で切り出しが可能であった総切り出し枚数を示す。
【表１】
0003604351.tif 000002
注）  砥粒脱落個数は、顕微鏡観察により測定したワイヤソー１ｍｍ長さにおける砥粒脱落個数である。
【００２５】
表１からわかるように、発明品１，２は従来品に比して砥粒の脱落が少なく、総切り出し枚数は従来品の２〜４倍であった。メッキ層厚さの影響は、メッキ層厚さが厚いほど砥粒の埋設量が大きくなって砥粒保持力が高くなるので、砥粒の脱落が少なくなることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
レジンボンドワイヤソーの芯線の軟質金属メッキ層に砥粒の一部を強制的に埋設させることにより、砥粒はその一部が芯線表面の軟質金属層に食い込んだかたちとなって切断加工時の樹脂層の磨耗や振動などによっても砥粒が脱落しないようになり、ワイヤソーの長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるワイヤソーの部分正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視による縦断面図である。
【図３】ワイヤソーの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１  芯線
１ａ  ピアノ線
１ｂ  メッキ層
２  砥粒層
２ａ  ボンド層
２ｂ  砥粒
１０  被覆ワイヤ
１１  樹脂硬化後のワイヤ
１２  ワイヤソー製品
２０  貯留槽
２１  混合物
２２  ダイス
２３  紫外線照射装置
２４  加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003604351.tif 000005