(57)【要約】【課題】砥粒の先端を揃えて、安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーを提供する。【解決手段】レジンボンドワイヤソー１は、ピアノ線等からなる芯線２の周囲に、樹脂のみからなる緩衝層３が設けられ、この緩衝層３の外周に砥粒４を結合材５で結合した砥粒層６が形成されている。緩衝層３の厚みは２〜５μｍ程度とし、弾性率を１０００ＭＰａ以下としている。また、砥粒層６の結合材５は、感光性樹脂によって形成され、弾性率を１５００ＭＰａ以下としている。緩衝層３、砥粒層６のいずれにおいても、金属フィラーは添加されていない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の表面に樹脂を結合材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、芯線の周囲に樹脂のみからなる緩衝層が設けられ、この緩衝層の外周に砥粒を結合材で結合した砥粒層が形成され、前記緩衝層の弾性率が前記砥粒層の結合材の弾性率の０．７倍以下であることを特徴とするレジンボンドワイヤソー。
【請求項２】
前記砥粒層の結合材の弾性率が１５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１記載のレジンボンドワイヤソー。
【請求項３】
前記砥粒層に金属フィラーが添加されていないことを特徴とする請求項１または２記載のレジンボンドワイヤソー。
【請求項４】
前記砥粒層の結合材は感光性樹脂からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレジンボンドワイヤソー。
【請求項５】
前記緩衝層の厚みが２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレジンボンドワイヤソー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芯線の周囲に樹脂で砥粒を結合したレジンボンドワイヤソーに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の半導体デバイスの製造分野では、シリコンウエハの大口径にともない、シリコンインゴットからの切り出し法も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。このワイヤソーとしては、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固定砥粒方式のワイヤソーが使用されている。
【０００３】
この固定砥粒方式の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と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とがあるが、電着ワイヤソーには、数十〜数百ｋｍにも及ぶ長尺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あり、このような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、いまやレジンボンドワイヤソーがワイヤソーの主流となりつつある。
【０００４】
レジンボンドワイヤソーによるマルチ切断加工においては、安定した加工能率で精度良く切断することが必要であり、そのためには、ワイヤソー表面の作用砥粒数をできるだけ一定に保つことが必要となる。しかし、砥粒の粒径は実際には一定ではなく所定の分布を持つのが通常であり、砥粒先端を揃えることが難しい。砥粒先端を揃えるためには、砥粒を樹脂中に沈めることが有効であるが、このためには、砥粒層と芯線との間に、樹脂のみの層を設けることが有効である。
芯線と砥粒層との間に樹脂のみの層を設けたものの一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７１１６１号公報
【特許文献２】特許第３３９０６８６号公報
【特許文献３】特開２０００−２４６５４２号公報
【特許文献４】特許第３３６２０１５号公報
【特許文献５】特開２００１−７９７７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらはいずれも、芯線と砥粒層との間に接着層を設けて接着強度を高めたものであり、これらの構成のものを用いて砥粒を配置しても、砥粒先端の高さを揃えることはできない。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、砥粒の先端を揃えて安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するために、本発明は、芯線の表面に樹脂を結合材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、芯線の周囲に樹脂のみからなる緩衝層が設けられ、この緩衝層の外周に砥粒を結合材で結合した砥粒層が形成され、前記緩衝層の弾性率が前記砥粒層の結合材の弾性率の０．７倍以下であることを特徴とするレジンボンドワイヤソーである。
このような弾性率を有する緩衝層を設けたことにより、研削時に砥粒が緩衝層に沈み込み、粒径の異なる砥粒を用いても砥粒の先端を揃えることができる。
【０００８】
本発明においては、前記砥粒層の結合材の弾性率が１５００ＭＰａ以下であることが好ましい。砥粒層の結合材の弾性率が１５００ＭＰａを超えると、ワイヤソーの柔軟性が乏しくなり、プーリーとの接触位置や、被削材との接触部において樹脂の剥離が生じ、砥粒が脱落しやすくなるため好ましくない。
【０００９】
本発明においては、前記砥粒層に金属フィラーが添加されていないことを特徴とする。金属フィラーが添加されていると、砥粒の沈み込みを阻害するからである。
【００１０】
本発明においては、前記砥粒層の結合材は感光性樹脂からなることを特徴とする。感光性樹脂は瞬時に硬化するため、硬化の過程において砥粒の位置が変化しにくく、砥粒の位置ずれが生じにくい。
【００１１】
本発明においては、前記緩衝層の厚みが２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
緩衝層の厚みが２μｍ未満であると、緩衝層が薄すぎて砥粒が十分に沈み込むことができないために砥粒先端が揃いにくく、被削材の面粗さが大きくなる。緩衝層の厚みが２μｍ以上で被削材の面粗さが向上するが、５μｍを超えるとほぼ一定値となるため、２μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、砥粒の先端を揃えることができ、安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のレジンボンドワイヤソーを、その実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーの構成を示す。図１において、レジンボンドワイヤソー１は、ピアノ線等からなる芯線２の周囲に、樹脂のみからなる緩衝層３が設けられ、この緩衝層３の外周に砥粒４を結合材５で結合した砥粒層６が形成されている。緩衝層３の厚みは２〜５μｍ程度とし、弾性率を１０００ＭＰａ以下としている。また、砥粒層６の結合材５は、感光性樹脂によって形成され、弾性率を１５００ＭＰａ以下としている。緩衝層３、砥粒層６のいずれにおいても、金属フィラーは添加していない。
【００１４】
図２に基づいて、本発明のレジンボンドワイヤソーにおいて、砥粒先端を揃える手法について従来のものと比較して説明する。図２（ａ）は、緩衝層３を形成しない従来のレジンボンドワイヤソーであり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーである。
図２（ａ）に示す従来のレジンボンドワイヤソーにおいては、緩衝層３を形成していないために、砥粒４の底部は直接芯線２に接触して沈み込むことができず、砥粒４の先端を揃えることができない。これに対し、図２（ｂ）に示す本発明のレジンボンドワイヤソーにおいては、緩衝層３を形成しているために、粒径の大きい砥粒４は、研削時に緩衝層３に沈み込むことが可能であり、粒径の異なる砥粒４を配置しても、砥粒４の先端を揃えることができる。
【００１５】
図２（ｃ）に、加工時に砥粒にかかる負荷の様子を示す。砥粒４には、切り込み方向（ワイヤソーの法線方向）への負荷Ｆｎと、ワイヤソーの走行方向（ワイヤソーの接線方向）への負荷Ｆｔがかかり、その結果砥粒４には、ワイヤソーの軸に対して斜め方向への合力が作用する。
【００１６】
砥粒層６の結合材５の弾性率をＥ１、緩衝層３の弾性率をＥ２とすると、Ｅ１≧Ｅ２とする、すなわち、緩衝層３の弾性率を砥粒層６の結合材５の弾性率以下とすることによって、砥粒４の沈み込みが行われやすく、砥粒４の先端を揃えることができる。さらに、緩衝層３の弾性率を、砥粒層６の結合材５の弾性率の０．７倍以下とすることによって、砥粒４の沈み込みを効果的に行うことができる。
【００１７】
砥粒層６の結合材５の弾性率を１５００ＭＰａ以下としている理由について、図３に基づいて説明する。ワイヤソーによる加工では、他の方法による一般的な加工に比べて負荷の法線方向の成分Ｆｎは小さく、砥粒を沈み込めるためには、砥粒層６の結合材５の弾性率を１５００ＭＰａ以下とするのがよい。
【００１８】
また、ワイヤソーは多数のプーリーを介してワイヤガイド１０にセッティングされており、加工中は被削材１１との接触部１２に撓みが発生して切断が進行する。従って、ワイヤソーはこの撓みに対して柔軟に変形して負荷を吸収することが必要となる。砥粒層６の結合材５の弾性率が１５００ＭＰａを超えると、ワイヤソーの柔軟性が乏しくなり、プーリーとの接触位置や、被削材１１との接触部１２において樹脂の剥離が生じ、砥粒が脱落する原因となり、加工能率と加工精度が低下する。このような事情から、砥粒層６の結合材５の弾性率を１５００ＭＰａ以下としている。
【００１９】
本発明のレジンボンドワイヤソーにおいては、金属フィラーを添加していないが、これは、図４に示すように、金属フィラー１３が添加されていると、砥粒４の沈み込みを阻害するためである。ただし、砥粒４の沈み込みを阻害しない軟質のフィラーを添加することは可能である。
【００２０】
砥粒層６の結合材５は感光性樹脂で形成されており、これによって砥粒層６の結合材５を瞬時に硬化させることができる。図５に、感光性樹脂を用いた場合と、熱硬化性樹脂を用いた場合とを比較して示しており、（ａ）に示す砥粒層形成時に対して、（ｂ）の熱硬化性樹脂の場合には、硬化時の収縮により砥粒４が動きやすく、砥粒４の先端を揃えにくいが、（ｃ）の感光性樹脂の場合には、瞬時に硬化するため、砥粒４の位置が変化しにくく、砥粒４の先端を揃えやすい。また、液状樹脂の硬化時間を短縮できるため、生産能率を高めることができる。
【００２１】
砥粒層６の形成は公知の方法により行うことができる。たとえば、緩衝層３を形成した芯線２を、容器に収容した砥粒４と液状樹脂の混合物中を通過させて緩衝層３の表面に砥粒４と液状樹脂の混合物を被覆し、この状態の芯線２を所定の内径のダイスを通過させ、ダイスを通過した後の液状樹脂を硬化させて芯線２に砥粒４を固着させることによりワイヤソーを製造する。
【００２２】
緩衝層３は砥粒層６の形成方法と同様の方法で形成することができる。容器に収容した液状樹脂中を通過させて芯線２の表面に液状樹脂を被覆し、この状態の芯線２を所定の内径のダイスを通過させ、ダイスを通過した後の液状樹脂を硬化させて芯線２に緩衝層３を形成する。なお、緩衝層３の樹脂は弾性率以外に限定されることはないため、感光性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００２３】
図６に、砥粒層６の結合材５の弾性率を１５００ＭＰａに固定し、緩衝層３の弾性率と砥粒層６の結合材５の弾性率との比率を変化させて、図７に示すように、砥粒先端に法線・接線方向に荷重をかけて砥粒先端の法線方向の変位を測定した結果を示す。弾性率の比率（緩衝層の弾性率／砥粒層の結合材の弾性率）＞０．７の場合には、１．０の場合とほとんど変わらないのに対して、弾性率の比率≦０．７の場合には、法線方向の変位量が大きくなる。さらに、弾性率の比率≦０．４の場合には変位量が急激に大きくなり、砥粒４の沈み込みの効果がより大きくなる。
【００２４】
図８に、緩衝層３の弾性率と砥粒層６の結合材５の弾性率との比率を変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材  単結晶シリコン
ワイヤー線速  ３００ｍ／ｍｉｎ
研削液  水溶性研削液
試験結果によると、弾性率の比率≦０．７の場合に、被削材の面粗さが良好な値で安定している。
以上の結果から、緩衝層３の弾性率が砥粒層６の結合材５の弾性率の０．７倍以下であることが好ましく、０．４倍以下であることがより好ましい。
【００２５】
図９に、砥粒層６の結合材５の弾性率を変化させて巻き付け試験を行い、発生するクラック数を調査した結果を示す。試験は、直径２．０ｍｍの丸棒にワイヤソーを１５回巻き付け、中央に位置する１０本のワイヤソーの表面を観察して、クラック数をカウントする方法で行った。図９に示すように、砥粒層６の結合材５の弾性率が１８００ＭＰａのときはクラック数が多いのに対して、砥粒層６の結合材５の弾性率が１５００ＭＰａ以下ではクラック数が少なく、１０００ＭＰａ以下ではクラックが発生しなかった。
【００２６】
図１０に、砥粒層６の結合材５の弾性率を変化させて切断試験を行い、砥粒層６の剥離長さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材  単結晶シリコン
ワイヤー線速  ３００ｍ／ｍｉｎ
研削液  水溶性研削液
試験結果によると、砥粒層６の結合材５の弾性率が１５００ＭＰａ以下のときに、砥粒層６の剥離長さが減少している。
以上の結果から、砥粒層６の結合材５の弾性率を１５００ＭＰａ以下とすることが好ましく、１０００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２７】
図１１に、緩衝層３の厚みを変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す。試験条件は以下の通りである。
被削材  単結晶シリコン
ワイヤー線速  ３００ｍ／ｍｉｎ
研削液  水溶性研削液
【００２８】
図１１に示すように、緩衝層３の厚みが２μｍ未満であると、砥粒４が十分に沈み込むことができないために砥粒先端が揃いにくく、面粗さが大きくなる。緩衝層３の厚みが２μｍ以下であると面粗さが向上するが、５μｍを超えるとほぼ一定値となる。従って、緩衝層３の厚みは２μｍ以上５μｍ以下とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、砥粒の先端を揃えて安定した加工能率を維持して精度良く切断加工を行うことが可能なレジンボンドワイヤソーとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーの構成を示す図である。
【図２】本発明のレジンボンドワイヤソーにおいて、砥粒先端を揃える手法を説明する図である。
【図３】砥粒層の結合材の弾性率を１５００ＭＰａ以下としている理由を説明する図である。
【図４】金属フィラーを添加した場合を説明する図である。
【図５】感光性樹脂を用いた場合と、熱硬化性樹脂を用いた場合とを比較して説明する図である。
【図６】緩衝層の結合材の弾性率を１５００ＭＰａに固定し、緩衝層の弾性率と砥粒層の結合材の弾性率との比率を変化させて、砥粒先端に法線・接線方向に荷重をかけて砥粒先端の法線方向の変位を測定した結果を示す図である。
【図７】砥粒先端にかかる荷重の方向を示す図である。
【図８】緩衝層の弾性率と砥粒層の結合材の弾性率との比率を変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す図である。
【図９】砥粒層の結合材の弾性率を変化させて巻き付け試験を行い、発生するクラック数を調査した結果を示す図である。
【図１０】砥粒層の結合材の弾性率を変化させて切断試験を行い、砥粒層の剥離長さを測定した結果を示す図である。
【図１１】緩衝層の厚みを変化させて切断試験を行い、被削材の面粗さを測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  レジンボンドワイヤソー
２  芯線
３  緩衝層
４  砥粒
５  結合材
６  砥粒層
１０  ワイヤガイド
１１  被削材
１２  接触部
１３  金属フィラー
【図１】
2006088277.tif 000003
【図２】
2006088277.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006088277.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006088277.tif 000008
【図７】
2006088277.tif 000009
【図８】
2006088277.tif 000010
【図９】
2006088277.tif 000011
【図１０】
2006088277.tif 000012
【図１１】
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