(57)【要約】【課題】引張強度、弾性率及び硬度のいずれも高く、かつ、細い金属線などを提供する。【解決手段】タングステンを含む金属線において、金属線におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、金属線の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、金属線の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、金属線の線径は、６０μｍ以下であり、金属線の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である。【選択図】図７
2019131841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンを含む金属線であって、
前記金属線におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、
前記金属線の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、
前記金属線の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、
前記金属線の線径は、６０μｍ以下であり、
前記金属線の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である
金属線。
【請求項２】
前記金属線の引張強度は、４５００ＭＰａ以上である
請求項１に記載の金属線。
【請求項３】
前記金属線は、タングステンとレニウムとの合金からなり、
前記金属線におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である
請求項１又は２に記載の金属線。
【請求項４】
前記金属線は、カリウムがドープされたタングステンからなり、
前記金属線におけるカリウムの含有率は、０．０１ｗｔ％以下である
請求項１又は２に記載の金属線。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属線を備えるソーワイヤー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属線及びソーワイヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、引張強度の高いピアノ線からなるワイヤーを用いてシリコンインゴットをスライスするマルチワイヤーソーが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１３１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ピアノ線には、弾性率及び硬度が低いという問題がある。また、ピアノ線には、細線化が難しいという問題もある。このため、ピアノ線に代わる金属線として、引張強度、弾性率及び硬度のいずれも高く、かつ、細い金属線が求められる。
【０００５】
そこで、本発明は、引張強度、弾性率及び硬度のいずれも高く、かつ、細い金属線及びソーワイヤ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る金属線は、タングステンを含む金属線であって、前記金属線におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、前記金属線の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、前記金属線の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、前記金属線の線径は、６０μｍ以下であり、前記金属線の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である。
【０００７】
また、本発明の一態様に係るソーワイヤーは、上記金属線を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、引張強度、弾性率及び硬度のいずれも高く、かつ、細い金属線及びソーワイヤーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る切断装置の斜視図である。
【図２】実施の形態に係る切断装置によるインゴットのスライスの様子を示す断面図である。
【図３】引張強度が３８００ＭＰａである金属線の断面図である。
【図４】引張強度が４０００ＭＰａである金属線の断面図である。
【図５】引張強度が４４００ＭＰａである金属線の断面図である。
【図６】実施の形態に係る金属線の引張強度と平均結晶粒度との関係を示す図である。
【図７】実施の形態に係る金属線の製造方法を示す状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では、本発明の実施の形態に係る金属線及びソーワイヤーについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１１】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１２】
また、本明細書において、平行又は等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、円形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
【００１３】
（実施の形態）
［切断装置］
まず、実施の形態に係るソーワイヤーを備える切断装置の概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る切断装置１を示す斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、切断装置１は、ソーワイヤー２を備えるマルチワイヤーソーである。切断装置１は、例えば、インゴット２０を薄板状に切断することで、ウェハを製造する。インゴット２０は、例えば、単結晶シリコンから構成されるシリコンインゴットである。具体的には、切断装置１は、複数のソーワイヤー２によってインゴット２０をスライスすることで、複数のシリコンウェハを同時に製造する。
【００１５】
なお、インゴット２０は、シリコンインゴットに限らず、シリコンカーバイド又はサファイアなどの他のインゴットでもよい。あるいは、切断装置１による切断対象物は、コンクリート又はガラスなどでもよい。
【００１６】
本実施の形態では、ソーワイヤー２は、金属線１０を備える。具体的には、ソーワイヤー２は、金属線１０そのものである。
【００１７】
図１に示すように、切断装置１は、さらに、２つのガイドローラー３と、支持部４と、張力緩和装置５とを備える。
【００１８】
２つのガイドローラー３には、１本のソーワイヤー２が複数回、巻きつけられている。ここでは、説明の都合上、ソーワイヤー２の１周分を１つのソーワイヤー２とみなして、複数のソーワイヤー２が２つのガイドローラー３に巻きつけられているものとして説明する。つまり、以下の説明において、複数のソーワイヤー２は、１本の連続するソーワイヤー２を形成している。なお、複数のソーワイヤー２は、個々に分離した複数のソーワイヤーであってもよい。
【００１９】
２つのガイドローラー３は、複数のソーワイヤー２を所定の張力でまっすぐに張った状態で、各々が回転することで、複数のソーワイヤー２を所定の速度で回転させる。複数のソーワイヤー２は、互いに平行で、かつ、等間隔で配置されている。具体的には、２つのガイドローラー３にはそれぞれ、ソーワイヤー２が入れられる溝が所定のピッチで複数設けられている。溝のピッチは、切り出したいウェハの厚みに応じて決定される。溝の幅は、ソーワイヤー２の線径φと略同じである。
【００２０】
なお、切断装置１は、３つ以上のガイドローラー３を備えてもよい。３つ以上のガイドローラー３の周りに複数のソーワイヤー２が巻きつけられていてもよい。
【００２１】
支持部４は、切断対象物であるインゴット２０を支持する。支持部４は、インゴット２０を複数のソーワイヤー２に向けて押し出すことにより、インゴット２０が複数のソーワイヤー２によってスライスされる。
【００２２】
張力緩和装置５は、ソーワイヤー２にかかる張力を緩和する装置である。例えば、張力緩和装置５は、つるまきバネ又は板バネなどの弾性体である。図１に示すように、例えばつるまきバネである張力緩和装置５は、一端がガイドローラー３に接続され、他端が所定の壁面に固定されている。張力緩和装置５がガイドローラー３の位置を調整することで、ソーワイヤー２にかかる張力を緩和することができる。
【００２３】
なお、図示しないが、切断装置１は、遊離砥粒方式の切断装置であって、ソーワイヤー２にスラリーを供給する供給装置を備えていてもよい。スラリーは、クーラントなどの切削液に砥粒が分散されたものである。スラリーに含まれる砥粒がソーワイヤー２に付着することで、インゴット２０の切断を容易に行うことができる。
【００２４】
図２は、本実施の形態に係る切断装置１によるインゴット２０のスライスの様子を示す断面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面であって、ソーワイヤー２の延在方向（すなわち、金属線１０の線軸方向）に直交する断面の一部を示している。具体的には、複数のソーワイヤー２のうち３本のソーワイヤー２によってインゴット２０をスライスする様子を示している。
【００２５】
インゴット２０を複数のソーワイヤー２に向けて押し出すことにより、インゴット２０は、複数のソーワイヤー２によって同時に複数の分割片２１に分割される。隣り合う分割片２１の間の隙間２２は、ソーワイヤー２によってインゴット２０が削り取られることによって形成された空間である。つまり、隙間２２の大きさは、インゴット２０のロスに相当する。
【００２６】
隙間２２の幅ｄは、ソーワイヤー２の線径φに依存する。すなわち、ソーワイヤー２の線径φが大きいほど、幅ｄが大きくなってインゴット２０のロスは多くなる。ソーワイヤー２の線径φが小さいほど、幅ｄが小さくなってインゴット２０のロスは少なくなる。
【００２７】
具体的には、隙間２２の幅ｄは、線径φより大きくなる。幅ｄと線径φとの差分は、ソーワイヤー２に付着する砥粒の大きさと、ソーワイヤー２の回転の際の振動の揺れ幅とに依存する大きさである。このとき、ソーワイヤー２の揺れ幅は、ソーワイヤー２を強く張ることにより抑えることができる。ソーワイヤー２の引張強度が高く、弾性率が高いほど、ソーワイヤー２を強く張ることが可能になる。このため、ソーワイヤー２の揺れ幅が小さくなって、隙間２２の幅ｄを小さくすることができ、インゴット２０のロスを更に少なくすることができる。
【００２８】
なお、分割片２１の厚みＤは、複数のソーワイヤー２の配置間隔に依存する。このため、複数のソーワイヤー２は、所望の厚みＤと所定のマージンとを加えた間隔で配置される。具体的には、マージンは、幅ｄと線径φとの差分であり、ソーワイヤー２の揺れ幅及び砥粒の粒径に応じて決まる値である。
【００２９】
以上のことから、インゴット２０のロスを少なくするためには、ソーワイヤー２の線径φと引張強度と弾性率とが重要なパラメータであることが分かる。具体的には、ソーワイヤー２の線径φを小さくし、又は、ソーワイヤー２の引張強度を高く、弾性率を高くすることで、インゴット２０のロスを少なくすることができる。本実施の形態に係るソーワイヤー２は、一般的に８０μｍ程度の線径を有するピアノ線より小さい線径φを有し、かつ、一般的に３５００ＭＰａ以上の引張強度を有するピアノ線と同等以上の引張強度を有する。
【００３０】
以下では、ソーワイヤー２、すなわち、金属線１０の構成及び製造方法について説明する。
【００３１】
［金属線］
金属線１０は、タングステン（Ｗ）を含む金属線である。金属線１０におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上である。例えば、タングステンの含有率は、９５ｗｔ％以上でもよく、９９ｗｔ％以上でもよく、９９．９ｗｔ％以上でもよい。
【００３２】
本実施の形態では、金属線１０は、タングステンとレニウム（Ｒｅ）との合金（すなわち、ＲｅＷ合金）からなる。金属線１０におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である。例えば、レニウムの含有率は、０．５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であってもよく、一例として３ｗｔ％であるが、１ｗｔ％でもよい。レニウムの含有率を高めることで、金属線１０の引張強度が大きくなる。一方で、レニウムの含有率が高すぎる場合には、金属線１０の細線化が難しくなる。
【００３３】
ＲｅＷ合金からなる金属線１０は、線径φが小さくなるほど、引張強度が強くなる。すなわち、ＲｅＷ合金からなる金属線１０を利用することで、線径φが小さく、かつ、引張強度が高いソーワイヤー２を実現することができ、インゴット２０のロスを抑制することができる。
【００３４】
具体的には、金属線１０の引張強度は、４０００ＭＰａ以上である。例えば、金属線１０の引張強度は、４５００ＭＰａ以上でもよく、５０００ＭＰａ以上でもよい。
【００３５】
また、金属線１０の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下である。なお、弾性率は、縦弾性係数である。なお、ピアノ線の弾性率は、一般的に１５０ＧＰａ〜２５０ＧＰａの範囲である。つまり、金属線１０は、ピアノ線の約２倍の弾性率を有する。
【００３６】
弾性率が３５０ＧＰａ以上であることで、金属線１０が変形しにくくなる。すなわち、金属線１０が伸びにくくなる。一方で、弾性率が４５０ＧＰａ以下であることで、ある程度の変形が可能である。具体的には、金属線１０を屈曲させることができるので、金属線１０（ソーワイヤー２）をガイドローラー３間に容易に巻きつけることができる。
【００３７】
金属線１０の線径φは、６０μｍ以下である。例えば、金属線１０の線径φは、４０μｍ以下でもよく、３０μｍ以下でもよい。金属線１０の線径φは、具体的には２０μｍであるが、１０μｍでもよい。なお、ダイヤモンド粒子などの砥粒を付着させる場合には、金属線１０の線径φは、例えば１０μｍ以上であってもよい。
【００３８】
金属線１０の線径φは、均一である。なお、完全に均一でなくてもよく、部位によって例えば１％などの数％程度の差が含まれてもよい。金属線１０の線径φが６０μｍ以下であるので、金属線１０は、柔軟性を有し、十分に屈曲させやすい。このため、金属線１０（ソーワイヤー２）をガイドローラー３間に容易に巻きつけることができる。
【００３９】
金属線１０は、例えば、金属線１０の線軸に直交する断面形状が略円形の金属線であるが、これに限らない。金属線１０の断面形状は、正方形などの矩形又は楕円形などでもよい。
【００４０】
また、金属線１０の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である。平均結晶粒度は、金属線１０の線軸に直交する断面において、単位面積当たりのＲｅＷ合金の結晶数の平均値に基づく値である。平均結晶粒度が小さいほど、各結晶の大きさが小さくなる、すなわち、結晶数が多いことを意味する。
【００４１】
ここで、平均結晶粒度と引張強度との関係について、図３〜図６を用いて説明する。
【００４２】
図３〜図５はそれぞれ、引張強度が３８００ＭＰａ、４０００ＭＰａ、４４００ＭＰａの金属線１０の断面図である。各図における金属線１０は、線径φが６０μｍであり、レニウムの含有率が０．１ｗｔ％である。各図は、金属線１０の線軸に対して垂直に切断した断面のＳＩＭ（Scanning Ion Microscope）像を示している。各図において、同一の濃さ（色）の範囲が１つの結晶を表している。
【００４３】
平均結晶粒度は、複数の対象範囲における結晶粒度を平均化することで算出される。結晶粒度は、例えば、金属線１０の断面において６００ｎｍ×６００ｎｍの面積の範囲を対象として、面積計量法で計測することができる。具体的には、結晶粒度は、以下の式（１）で算出される。
【００４４】
（１）  結晶粒度＝（対象面積／結晶数）＾（１／２）
【００４５】
なお、式（１）において、“Ｘ＾（１／２）”は、Ｘの平方根を表している。
【００４６】
図３〜図５に示される３本の金属線１０の各々について、５つの対象範囲Ａ〜Ｅの各々に含まれる結晶数を計数した。計数結果に基づいて、結晶数の平均値及び平均結晶粒度を算出した。計数結果及び算出結果を以下の表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
なお、結晶数は、対象範囲内に完全に入っているものを１個、少なくとも一部が対象範囲からはみ出ているものを１／２個として計数される。図３〜図５の各々において、“Ａ”〜“Ｅ”に続く数値が結晶数を表している。
【００４９】
図６は、本実施の形態に係る金属線１０の引張強度と平均結晶粒度との関係を示す図である。図６において、横軸は金属線１０の引張強度［ＭＰａ］を表し、縦軸は平均結晶粒度［μｍ］を表している。
【００５０】
表１及び図６に示されるように、平均結晶粒度が小さいほど、引張強度が大きくなっていることが分かる。本実施の形態では、金属線１０における平均結晶粒度が０．２０μｍ以下であるので、金属線１０の引張強度は、４０００ＭＰａ以上になる。つまり、金属線１０の引張強度がピアノ線と同等以上にすることができる。また、金属線１０の平均結晶粒度は０．１６μｍ以下であってもよく、金属線１０の引張強度が４４００ＭＰａ以上になる。
【００５１】
［金属線の製造方法］
以下では、上記特徴を有する金属線１０（ソーワイヤー２）の製造方法について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る金属線１０の製造方法を示す状態遷移図である。
【００５２】
まず、図７の（ａ）に示すように、タングステン粉末１１ａ及びレニウム粉末１１ｂを所定の割合で準備する。具体的には、タングステン粉末１１ａとレニウム粉末１１ｂとを合わせた全体重量のうちの０．１％以上１０％以下の範囲でレニウム粉末１１ｂを準備し、残りをタングステン粉末１１ａとする。タングステン粉末１１ａ及びレニウム粉末１１ｂの各々の平均粒径は、例えば５μｍであるが、これに限らない。
【００５３】
次に、タングステン粉末１１ａ及びレニウム粉末１１ｂの混合物に対してプレス及び焼結（シンター）を行うことで、タングステン及びレニウムの合金からなるＲｅＷインゴットを作製する。周囲から鍛造圧縮して伸展するスエージング加工を、ＲｅＷインゴットに対して行うことで、図７の（ｂ）に示すように、ワイヤー状のＲｅＷ線１２を作製する。例えば、焼結体であるＲｅＷインゴットは、線径が１５ｍｍ程度であるのに対して、ワイヤー状のＲｅＷ線１２は、線径が３ｍｍ程度である。
【００５４】
次に、図７の（ｃ）に示すように、伸線ダイスを用いた線引き加工を行う。
【００５５】
具体的には、まず、図７の（ｃ１）に示すように、ＲｅＷ線１２をアニールする。具体的には、バーナーで直接的にＲｅＷ線１２を加熱するだけでなく、ＲｅＷ線１２に電流を流しながら加熱する。アニール工程は、スエージング加工又は線引き加工によって生じる加工歪を除去するために行われる。
【００５６】
次に、図７の（ｃ２）に示すように、伸線ダイス３０を用いてＲｅＷ線１２の線引き、すなわち、伸線を行う。なお、前段のアニール工程によって、ＲｅＷ線１２が加熱されて柔らかくなっているので、伸線を容易に行うことができる。ＲｅＷ線１２が細線化されることで、その断面積当たりの強度が高くなる。つまり、線引き工程によって細線化されたＲｅＷ線１３は、ＲｅＷ線１２よりも断面積当たりの引張強度が高い。なお、ＲｅＷ線１３の線径は、例えば０．６ｍｍであるが、これに限らない。
【００５７】
次に、図７の（ｃ３）に示すように、線引き後のＲｅＷ線１３に対して電解研磨を行うことにより、ＲｅＷ線１３の表面を滑らかにする。電解研磨工程は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液などの電解液４０に、ＲｅＷ線１３と、炭素棒などの対向電極４１とを浸した状態で、ＲｅＷ線１３と対向電極４１との間に通電することで行われる。
【００５８】
次に、図７の（ｃ４）に示すように、ダイス交換を行う。具体的には、次の線引き加工に利用するダイスとして、伸線ダイス３０よりも口径が小さい伸線ダイス３１を選択する。なお、伸線ダイス３０及び３１は、例えば、焼結ダイヤモンド又は単結晶ダイヤモンドなどから構成されるダイヤモンドダイスである。
【００５９】
ＲｅＷ線１３の線径が所望の線径φ（具体的には、６０μｍ以下）になるまで、図７の（ｃ１）〜（ｃ４）を繰り返し行う。このとき、図７の（ｃ２）で示す線引き工程は、対象となるＲｅＷ線の線径に応じて、伸線ダイス３０又は３１の形状及び硬さ、使用する潤滑剤、並びに、ＲｅＷ線の温度などを調整することで行われる。
【００６０】
図７の（ｃ１）で示すアニール工程も同様に、対象となるＲｅＷ線の線径に応じて、アニール条件を調整する。アニール工程によって、タングステン線の表面には、酸化物が付着する。アニール条件を調整することで、付着する酸化物量を調整することができる。
【００６１】
具体的には、ＲｅＷ線の線径が大きいほど、高い温度でアニールし、ＲｅＷ線の線径が小さいほど、低い温度でアニールする。例えば、ＲｅＷ線の線径が大きい場合、具体的には、１回目の線引き加工のときのアニール工程では、１４００℃〜１８００℃の温度でアニールする。所望の線径になる最終線引き加工のときの最終アニール工程では、１２００℃〜１５００℃の温度で加熱する。なお、最終アニール工程では、ＲｅＷ線への通電を行わなくてもよい。
【００６２】
また、線引き加工の繰り返しの際に、アニール工程は省略されてもよい。例えば、最終アニール工程は省略されてもよい。具体的には、結晶粒度を小さくするため、最終アニール工程を省略し、潤滑剤並びに伸線ダイスの形状及び硬さを調節してもよい。例えば、最終アニール工程を省略することで、平均結晶粒度を小さくすることができる。また、伸線加工時のワイヤーの加熱温度を低くすればするほど、平均結晶粒度を更に小さくすることができる。また、結晶方位も加工優先方位＜１１０＞に揃い易くなる。
【００６３】
以上の工程を経て、図７の（ｄ）に示すように、金属線１０（ソーワイヤー２）が製造される。
【００６４】
なお、図７は、金属線１０の製造方法の各工程を模式的に示したものである。各工程を個別に行ってもよく、各工程をインラインで行ってもよい。例えば、複数の伸線ダイスは、生産ライン上で、順次口径が小さくなる順で並べられており、各伸線ダイス間にアニール工程を行う加熱装置及び電解研磨装置などが配置されていてもよい。
【００６５】
［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る金属線１０は、タングステンを含む金属線であって、金属線１０におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、金属線１０の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、金属線１０の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、金属線１０の線径φは、６０μｍ以下であり、金属線１０の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である。
【００６６】
このように、金属線１０は、タングステンを含有しているので、弾性率及び硬度が高い。また、タングステンを含む金属線１０は、細線化するほど、引張強度が増加して切れにくくなる。金属線１０の線径φが６０μｍ以下であり、かつ、金属線１０における平均結晶粒度が０．２０μｍ以下であるので、金属線１０の引張強度が４０００ＭＰａ以上に高められている。
【００６７】
以上のように、本実施の形態によれば、引張強度、弾性率及び硬度のいずれも高く、かつ、細い金属線１０が実現される。
【００６８】
このため、金属線１０を備えるソーワイヤー２は、引張強度が高いので、ガイドローラー３間に強い張力で張ることができる。したがって、インゴット２０の切断時のソーワイヤー２の振動を抑制することができる。さらに、ソーワイヤー２は、線径φが６０μｍと十分に小さいので、インゴット２０のロスを少なくすることができる。したがって、１つのインゴット２０から切り出されるウェハの枚数を増やすことができる。
【００６９】
また、例えば、金属線１０の引張強度は、４５００ＭＰａ以上である。
【００７０】
これにより、金属線１０の引張強度が更に高いので、例えば金属線１０（ソーワイヤー２）をより強い張力でガイドローラー３間に張ることができる。したがって、切断時のソーワイヤー２の振動が更に抑制され、インゴット２０のロスを少なくすることができる。
【００７１】
また、例えば、金属線１０は、タングステンとレニウムとの合金からなり、金属線１０におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である。
【００７２】
これにより、金属線１０がＲｅＷ合金からなることで、純タングステン線よりも高い引張強度の金属線１０が得られる。これにより、金属線１０は、細線化しても切れにくくなるので、ピアノ線と同等以上の引張強度を実現することができる。したがって、本実施の形態によれば、ピアノ線より細く、かつ、ピアノ線の約２倍の弾性率を有し、ピアノ線と同等以上の引張強度を有するソーワイヤー２を提供することができる。
【００７３】
（変形例）
続いて、上記の実施の形態の変形例について説明する。以下では、上記の実施の形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略又は簡略化する。
【００７４】
本変形例に係る金属線は、ＲｅＷ合金の代わりに、カリウム（Ｋ）がドープされたタングステンからなる。つまり、金属線は、カリウムがドープされた純タングステン線である。金属線におけるタングステンの含有率（純度）は、例えば、９９ｗｔ％以上であり、９９．９ｗｔ％以上であってもよい。
【００７５】
金属線におけるカリウムの含有率は、０．０１ｗｔ％以下であるが、これに限らない。例えば、金属線におけるカリウムの含有率は、０．００５ｗｔ％以上０．０１０ｗｔ％以下であってもよい。
【００７６】
カリウムがドープされたタングステンからなる金属線（カリウムドープタングステン線）は、線径φが小さくなるほど、引張強度が強くなる。すなわち、カリウムドープタングステン線を利用することで、線径φが小さく、かつ、引張強度が高いソーワイヤー２を実現することができ、インゴット２０のロスを抑制することができる。
【００７７】
本変形例に係るソーワイヤーの引張強度、弾性率、線径φ及び平均結晶粒度などはそれぞれ、実施の形態に係る金属線１０と同じである。なお、平均結晶粒度は、タングステンの結晶数に基づいて算出される。本変形例における金属線において、カリウムは、タングステンの結晶粒界に存在する。
【００７８】
以上のように、本変形例に係る金属線は、金属線１０は、カリウムがドープされたタングステンからなり、金属線１０におけるカリウムの含有率は、０．０１ｗｔ％以下である。
【００７９】
このように、タングステンが微量のカリウムを含有することで、金属線の半径方向の結晶粒成長が抑制される。このため、本変形例に係るソーワイヤーは、１００％の純タングステンに比べて、高温での強度が高くなる。
【００８０】
なお、カリウムがドープされたタングステン線は、タングステン粉末１１ａ及びレニウム粉末１１ｂの代わりに、カリウムがドープされたドープタングステン粉末を利用することで、ＲｅＷ合金線と同様の製造方法により製造することができる。
【００８１】
（その他）
以上、本発明に係る金属線及びソーワイヤーについて、上記の実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
例えば、上記の実施の形態及び変形例では、ソーワイヤー２が金属線１０そのものである例について示したが、これに限らない。ソーワイヤー２は、金属線１０と、金属線１０の表面に付着された複数の砥粒とを備えてもよい。このとき、金属線１０の表面には、砥粒を保持するためのニッケルめっき層が設けられていてもよい。つまり、ソーワイヤー２は、実施の形態で示したような遊離砥粒方式で利用されるワイヤーであってもよく、固定砥粒方式で利用されるワイヤーであってもよい。砥粒は、例えば、ダイヤモンド又はＣＢＮ（立方窒化ホウ素）などである。
【００８３】
また、例えば、切断装置１は、マルチワイヤーソーでなくてもよく、インゴット２０を１つのソーワイヤー２でスライスすることで、１枚ずつウェハを切り出すワイヤーソー装置でもよい。また、図１で示した切断装置１は一例に過ぎず、例えば張力緩和装置５を備えていなくてもよい。
【００８４】
また、例えば、上記の実施の形態に係る金属線１０は、ソーワイヤー以外に利用されてもよい。例えば、複数の金属線１０をタテ糸及びヨコ糸として製織することで、金属メッシュを製造することができる。金属メッシュは、例えば、スクリーン印刷用のメッシュなどに利用可能である。
【００８５】
あるいは、金属線１０は、例えば、検査用のプローブ、又は、カテーテルのガイドワイヤーなどに利用することもできる。また、金属線１０は、結晶が微細で強度が高いため再結晶温度も高く、高温用ワイヤーの用途などにも使用可能である。なお、例えば、プローブに利用する場合などにおいて、金属線１０の先端を細くしてもよい。すなわち、金属線１０の線径は、均一でなくてもよい。
【００８６】
また、例えば、上記の実施の形態では、金属線１０がタングステンとレニウムとの合金からなる例について示したが、これに限らない。金属線１０は、タングステンと、タングステンとは異なる１種類以上の金属との合金からなってもよい。タングステンとは異なる金属は、例えば遷移金属であり、具体的には、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）又はオスミウム（Ｏｓ）などである。タングステンとは異なる金属の含有率は、例えばレニウムの含有率と同様に、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下であるが、これに限らない。また、レニウムの含有率、又は、タングステンとは異なる金属の含有率は、０．１ｗｔ％より少なくてもよく、１０ｗｔ％より多くてもよい。
【００８７】
また、金属線１０は、不純物を含まない実質的に１００％の純タングステン線であってもよい。純タングステン線は、レニウム粉末を混ぜずに、タングステン粉末のみを利用してＲｅＷ合金線と同様の製造方法により製造することができる。
【００８８】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
２  ソーワイヤー
１０  金属線
【図１】
2019131841.tif 000004
【図２】
2019131841.tif 000005
【図３】
2019131841.tif 000006
【図４】
2019131841.tif 000007
【図５】
2019131841.tif 000008
【図６】
2019131841.tif 000009
【図７】
2019131841.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月23日(2018.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンを含む金属線であって、
前記金属線におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、
前記金属線の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、
前記金属線の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、
前記金属線の線径は、６０μｍ以下であり、
前記金属線の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である
金属線。
【請求項２】
前記金属線の引張強度は、４４００ＭＰａ以上である
請求項１に記載の金属線。
【請求項３】
前記金属線の引張強度は、４５００ＭＰａ以上である
請求項１に記載の金属線。
【請求項４】
前記金属線は、タングステンとレニウムとの合金からなり、
前記金属線におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属線。
【請求項５】
前記金属線は、カリウムがドープされたタングステンからなり、
前記金属線におけるカリウムの含有率は、０．０１ｗｔ％以下である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属線。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属線を備えるソーワイヤー。
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月27日(2018.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タングステンを含む金属線であって、
前記金属線におけるタングステンの含有率は、９０ｗｔ％以上であり、
前記金属線の引張強度は、４０００ＭＰａ以上であり、
前記金属線の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下であり、
前記金属線の線径は、６０μｍ以下であり、
前記金属線の線軸に直交する断面における平均結晶粒度は、０．２０μｍ以下である
金属線。
【請求項２】
前記金属線の引張強度は、４４００ＭＰａ以上である
請求項１に記載の金属線。
【請求項３】
前記金属線の引張強度は、５０００ＭＰａより大きい
請求項１に記載の金属線。
【請求項４】
前記金属線は、タングステンとレニウムとの合金からなり、
前記金属線におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属線。
【請求項５】
前記金属線は、カリウムがドープされたタングステンからなり、
前記金属線におけるカリウムの含有率は、０．０１ｗｔ％以下である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属線。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属線を備えるソーワイヤー。