(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ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、前記樹脂として光硬化型の樹脂を用い、砥粒層の表層部に低硬度の未硬化層を形成した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、特に加工初期から終期に至るまで良好な切れ味を維持することができる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ほか長尺化が困難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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなレジンボンドワイヤソーによれば、電着ワイヤソーの問題点を解決できるが、一方において、砥粒全体が樹脂で被覆されているため砥粒突き出し量が少なく、切断初期の切れ味不良が問題になっている。この問題を解決する手法の一つとして、一般の砥石の場合と同様に、ドレッシングによる目立てを行うことが考えられる。しかし、ワイヤソーの砥粒層は厚さ数十μｍ程度しかないので、目立て操作は容易ではない。
【０００８】
これに対して、特開平１１−２８６５４号公報に記載のように、ワイヤソーをグルーブローラに巻き掛けてシリコンウエハを切断する際に、ドレッシングストーンをグルーブローラ間のワイヤソーに押し当ててワイヤソーをドレッシングする方法が提案されている。しかしながら、このようなドレッシングストーンを押し当ててワイヤソーをドレッシングする方法は、目立て効果により目詰まりはある程度低減されるものの、ドレッシングの際にワイヤに負荷がかかり、傷の要因にもなるため、ワイヤが断線するおそれがある。
【０００９】
本発明は、ドレッシングを行わずとも切断初期の切れ味を向上させ、それを長期にわたって維持し、かつ断線のおそれのないレジンボンドワイヤソーを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワイヤ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、前記樹脂として光硬化型の樹脂を用い、砥粒層の表層部に低硬度の未硬化層を形成したことを特徴とする。
【００１１】
砥粒層の表層部に低硬度の未硬化層を形成することにより、加工初期の抵抗によって低硬度の未硬化層部が削除され、砥粒先端が数μｍ程度突出した砥粒層面となる。これによって、ワイヤソーは加工初期の切れ味が向上し、さらに砥粒層下部の高硬度な樹脂層によって砥粒を保持することで、その良好な切れ味を加工終期まで維持することが可能となる。また、目立てのためにドレッシングストーンを使用する従来の方法のような、ワイヤの断線や砥粒層の傷に起因する砥粒層の剥離のおそれはなくなる。
【００１２】
砥粒層の表層部に低硬度の未硬化層を形成するには、光硬化型樹脂の硬化における特性を利用する。光硬化型樹脂は大気中で使用するのが一般的であるが、光照射による硬化反応を行う場合、大気と接触している樹脂層の硬化反応は進行しにくい特性をもっており、完全に硬化させるにはより高いエネルギーが必要となる。大気と接触している樹脂表層の硬化反応が進行しにくい要因は、光重合開始剤より発生したラジカルが大気中の酸素と反応する硬化反応阻害を受けているためだと考えられており、この反応阻害を打ち破る量のラジカルを発生させるために、より高いエネルギーを必要とする。そこで光照射による硬化時に、樹脂の内部は完全に硬化するが表層部は完全に硬化しない程度の光エネルギーを用いて硬化反応を行うことにより、樹脂層に未硬化の低硬度層を形成することができる。
【００１３】
光硬化樹脂としては、光重合開始剤にて励起される官能基を有し、光化学反応にて重合する感光性樹脂を用いることができる。このような樹脂には、たとえばＣ＝Ｃなどのπ結合を有するもの、エポキシを有するものなどがあり、これら樹脂と光ラジカル発生剤などの光重合開始剤を主成分に含有することで光硬化性を持つ樹脂となる。また、この光硬化性を持つ樹脂の副添加物には、酸素の遮断により重合反応を促進する嫌気硬化剤や熱により前記と同様の効果を発現させる熱硬化剤などの硬化促進剤、さらには硬化前の樹脂物性を安定化させる安定剤や光化学反応を阻害しない高分子および共重合性モノマーを使用することができ、また、光化学反応を阻害しないものであれば、硬化物の物性を変化させる目的でＣｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅなどの金属粉末やＣ，ＳｉＯ２などの非金属系粉末、及びＭｇＳＯ４等の無機塩類、更にはＧＣ，ＷＡなどの一般砥粒をフィラ材として添加することも可能である。
【００１４】
光照射による硬化時に、樹脂の表層部が完全には硬化しない程度の光照射量は、使用する樹脂の種類やワイヤソーのサイズなどにより異なるので、それぞれのケースについてあらかじめ実験により作業条件、たとえば光源の種類、照度、距離、ワイヤソー芯線の送り速度などを求めておくことが望ましい。
【００１５】
本発明になるレジンボンドワイヤソーの製造方法は、前記した光照射量の調節以外は、基本的には従来のレジンボンドワイヤソーの製造方法と同じであり、黄銅メッキを施したピアノ線や特殊合金鋼線、超高強度合金線などの芯線を一定のピッチで送りながら、液状の光硬化型樹脂とダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒などの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し、ついで紫外線照射装置などの樹脂硬化装置を通過させ液状樹脂を硬化させて芯線に砥粒を固着させることにより、レジンボンドワイヤソーを製造する。
【００１６】
【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。
【００１７】
本実施形態のワイヤソーは、線径０．１６ｍｍのピアノ線の芯線１とこの芯線１に仕上がり外径が０．２２ｍｍとなるように、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材を混合したボンド層３により平均粒径３０μｍのダイヤモンド砥粒４を固着させて砥粒層２としたものである。
【００１８】
本実施形態において使用したアクリレート樹脂は、１５０ｍＷ／ｃｍ２のエネルギーで１５秒間反応させると表層まで完全硬化するが、１００ｍＷ／ｃｍ２のエネルギーで２０秒間反応させた場合、３０μｍ厚みの砥粒層中、表層から最大で５μｍ程度まで未硬化層を形成することができる。ここで未硬化層とは、硬化反応が進行しきらず高分子化しなかった液状またはゲル状の樹脂層をさす。
【００１９】
図２に示すように、製造後（使用前）における砥粒層２では、ダイヤモンド砥粒４はそのほとんどがボンド層３内に埋没しており、ボンド層３から突出した砥粒はごくわずかである。従来のワイヤソーでは、このような突出した砥粒の少ない状態では切断加工時の切れ味が安定せず、安定化させるには加工初期からドレッシングが必要となるが、本実施形態のワイヤソーでは、ボンド層３の樹脂として光ラジカル発生剤を添加した光硬化型の樹脂を用い、硬化反応時にボンド層３の表層部３ａが完全には硬化しない条件で紫外線を照射することにより、表層部３ａは内層部３ｂに比して硬度が低く形成されているので、使用前に図２に示すようなボンド層３は、被加工材に接触すると同時に硬度の低い表層部３ａのボンドが機械的に削除されて、図３に示すようにダイヤモンド砥粒４の先端が突出する。これによって、ワイヤソーは加工初期から良好な切れ味を発揮し、また加工の都度、表層部の樹脂の削除が繰り返されることにより実質的な目立て操作が行われ、加工終期に至るまでドレッシングを行うことなく、良好な切れ味を維持することができる。
【００２０】
このように本実施形態のワイヤソーは、加工初期から終期に至るまでドレッシングを行う必要がないことから、芯線１に傷がつくことで生じる断線のおそれがなく、ボンド層３にクラックが発生することもないので砥粒保持力が低下することもない。
【００２１】
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（発明品）と、ボンド層の表層部まで完全に硬化させたワイヤソー（比較品）、樹脂としてフェノール樹脂を用いた従来のワイヤソー（従来品）を使用して切断試験を行った。
〔試験条件〕
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：１９．６Ｎ
被加工物：シリコンインゴット
【００２２】
図４に試験結果を示す。図４は総加工量と切れ味の関係を示す図で、縦軸に切り込み速度（指数）を、横軸に積算削除量をインゴットの切り出し枚数で表している。同図からわかるように、加工初期は、発明品が従来品より約２倍良好な切れ味を示し、さらに加工量が増加するとその差は顕著に表れ、１００枚加工した時点で約４倍の差がみられた。この結果から、発明品は従来品に比べ加工初期から良好な切れ味を有し、かつその切れ味を長期にわたり維持できることが確認された。比較品は従来品と大差ない切れ味であった。
【００２３】
【発明の効果】
（１）結合剤として光硬化型の樹脂を用い、砥粒層の表層部に低硬度の未硬化層を形成することにより、加工初期の抵抗により低硬度の未硬化層が削除され、砥粒の先端が突出して実質的な目立て操作が行われ、加工終期に至るまでドレッシングを行うことなく、良好な切れ味を維持することができる。
【００２４】
（２）加工初期から終期に至るまでドレッシングを行う必要がないことから、芯線に傷がつくことで生じる断線のおそれがなく、砥粒層にクラックが発生することもないので砥粒保持力が低下することもない。
【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】切断加工時におけるワイヤソーの断面を示す図である。
【図４】切断試験結果を示す図である。
【符号の説明】
１  芯線
２  砥粒層
３  ボンド層
３ａ  表層部
３ｂ  内層部
４  ダイヤモンド砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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