(57)【要約】【課題】適正なクセを有するソーワイヤ２８が容易に得られる製造方法の提供。【解決手段】ソーワイヤ２８の製造装置２は、伸線機４、引取装置６、計尺ローラー８、矯正器１０、張力負荷装置１４、ダンサー１６及び巻き取りリール１８を有している。素線２４は、伸線機４のダイスを通過する。この通過により、素線２４に最終伸線が施される。素線２４は、矯正器１０を通過する。この矯正器１０は、多数の矯正ローラーを有している。これらの矯正ローラーとの当接により、素線２４が繰り返し塑性変形を起こす。この塑性変形により、ソーワイヤ２８が得られる。矯正器１０を出たソーワイヤ２８は、張力負荷装置１４へと進む。この張力負荷装置１４により、矯正器１０を通過する素線２４に張力が負荷される。【選択図】図１
2015100814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素線に伸線を施して、この素線にクセ付けを行う工程
及び
上記素線に張力付加装置によって張力をかけつつ、この素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有する矯正器にて、この素線のクセを矯正する工程
を含むソーワイヤの製造方法。
【請求項２】
それぞれの矯正ローラーの直径が、この矯正ローラーに当接する素線の直径の６０倍以上１００倍以下である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
上記素線が上記矯正器を通過するときにこの素線に負荷される張力の、この素線の破断荷重に対する比率が、３０％以上６０％以下である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
それぞれの矯正ローラーの表面硬度の、上記素線の硬度に対する比率が、９０％以上１５０％以下である請求項１から３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
上記矯正器において多数の矯正ローラーが千鳥状に配置されており、これらの矯正ローラーの数が１１以上である請求項１から４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
（１）素線に伸線を施してこの素線にクセ付けを行うための伸線機、
（２）上記素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有しており、上記伸線機よりも下流に位置する矯正器、
及び
（３）上記矯正器よりも下流に位置しており、この矯正器における素線に張力をかける張力付加装置
を備えたソーワイヤの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーンウエハー等の製作に用いられるソーワイヤに関する。詳細には、本発明は、ソーワイヤの製造方法及び製造装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハーは、シリコンインゴットから得られる。ウエハーの製作には、ソーマシンが用いられている。ソーマシンは、一対のメインローラーと、ソーワイヤとを備えている。それぞれのメインローラーは、多数の溝を備えている。この溝は、周方向に延びている。この溝にワイヤが通される。メインローラーの回転により、ワイヤが進行する。このワイヤによってインゴットがスライスされ、ウエハーが得られる。
【０００３】
ソーワイヤの製造では、素線に対し、パテンチングと伸線とが繰り返し施される。これにより、素線は細径化する。この素線に最終パテンチングと最終伸線が施され、ソーワイヤが得られる。
【０００４】
最終伸線では、ダイスに潤滑液が供給されつつ、このダイスに素線が通される。このダイスは、素線のパスラインに対して若干傾斜している。この傾斜により、素線にクセ付けがなされる。このクセ付けにより、フリーコイル径が２００ｍｍから８００ｍｍ程度であるソーワイヤが得られる。フリーコイル径が適正であるソーワイヤは、ソーマシンにおいて直進姿勢を維持する。このソーワイヤにより、スライス面の精度に優れたウエハーが得られうる。
【０００５】
フリーコイル径は、ダイスの傾斜角度に大きく依存する。フリーコイル径が適正なソーワイヤが得られるには、ダイスの傾斜が適正な角度に設定される必要がある。この設定は、作業者の技量に依存してなされる。適正な角度の設定は、容易ではない。適正な角度の設定には、手間を要する。
【０００６】
最終伸線において、ダイスの内周面は徐々に摩耗する。この摩耗により、ソーワイヤのフリーコイル径が変化してしまう。素線の状態の変動によって、フリーコイル径がばらつくことがある。さらに、潤滑液の状態によっても、フリーコイル径がばらつくことがある。フリーコイル径のばらつきが大きいソーワイヤから得られるウエハーでは、スライス面の精度が悪い。ソーワイヤの全長は、極めて長い。例えば、長さが５００ｋｍであるソーワイヤが存在する。このソーワイヤの全長にわたり、フリーコイル径のばらつきが小さいことが必要である。
【０００７】
特許第２９５７５７１号公報には、最終伸線後の熱処理を含むソーワイヤの製造方法が記載されている。この熱処理により、ソーワイヤの内部応力が低減される。このソーワイヤのフリーコイル径のばらつきは、小さい。しかし、この熱処理は、最終伸線のラインとは別のラインでなされる。この熱処理には、手間がかかる。このソーワイヤの製造コストは、大きい。
【０００８】
特開２００６−３４２３７５公報には最終伸線後の矯正工程を含むソーワイヤの製造方法が記載されている。矯正工程には、多数の矯正ローラーが用いられる。矯正工程により、ソーワイヤのクセが適正化されうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９５７５７１号公報
【特許文献２】特開２００６−３４２３７５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２００６−３４２３７５公報に記載された製造方法では、クセの適正化は十分ではない。本発明の目的は、適正なクセを有するソーワイヤが容易に得られる製造方法及び製造装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るソーワイヤの製造方法は、
（１）素線に伸線を施して、この素線にクセ付けを行う工程
及び
（２）この素線に張力付加装置によって張力をかけつつ、この素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有する矯正器にて、この素線のクセを矯正する工程
を含む。
【００１２】
好ましくは、それぞれの矯正ローラーの直径は、この矯正ローラーに当接する素線の直径の６０倍以上１００倍以下である。
【００１３】
好ましくは、素線が矯正器を通過するときにこの素線に負荷される張力の、この素線の破断荷重に対する比率は、３０％以上６０％以下である。
【００１４】
好ましくは、それぞれの矯正ローラーの表面硬度の、素線の硬度に対する比率は、９０％以上１５０％以下である。
【００１５】
矯正器において、多数の矯正ローラーが千鳥状に配置されうる。好ましくは、これらの矯正ローラーの数は、１１以上である。
【００１６】
本発明に係るソーワイヤの製造装置は、
（１）素線に伸線を施してこの素線にクセ付けを行うための伸線機、
（２）上記素線に当接してこの素線に塑性変形を生じさせる多数の矯正ローラーを有しており、上記伸線機よりも下流に位置する矯正器、
及び
（３）上記矯正器よりも下流に位置しており、この矯正器における素線に張力をかける張力付加装置
を備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る製造方法により、適正なクセを有するソーワイヤが容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法に用いられる設備が示された模式図である。
【図２】図２は、図１の設備の矯正器が示された拡大図である。
【図３】図３は、矯正によるフリーコイル径の変化が示されたグラフである。
【図４】図４は、実験Ｉの結果が示されたグラフである。
【図５】図５は、実験IIの結果が示されたグラフである。
【図６】図６は、実験IIIの結果が示されたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００２０】
図１に示された製造装置２は、伸線機４、引取装置６、計尺ローラー８、矯正器１０、反転ローラー１２、張力負荷装置１４、ダンサー１６及び巻き取りリール１８を有している。張力負荷装置１４は、第一ローラー２０及び第二ローラー２２を有している。
【００２１】
素線２４は、伸線機４のダイス（図示されず）を通過する。この通過により、素線２４に最終伸線が施される。最終伸線では、ダイスは、素線２４のパスラインに対して若干傾斜している。この傾斜により、素線２４にクセ付けがなされる。
【００２２】
この素線２４は引取装置６へと進み、さらに計尺ローラー８へと進む。素線２４は、引取装置６と計尺ローラー８との間を、複数回にわたって巻き回される。この巻き回しにより、計尺ローラー８と素線２４とのスリップが抑制される。計尺ローラー８では、素線２４の長さが測定される。
【００２３】
素線２４は、矯正器１０を通過する。図２に、この矯正器１０が示されている。矯正器１０は、多数の矯正ローラー２６を有している。素線２４は、それぞれの矯正ローラー２６の外周面の一部に当接する。本実施形態では、矯正ローラー２６の数は１５である。これらの矯正ローラー２６は、千鳥状に配置されている。この配置により、１５の矯正ローラー２６は、８の第一列ローラー２６ａと、７の第二列ローラー２６ｂとに区分されている。素線２４は、第一列ローラー２６ａと第二列ローラー２６ｂとに、交互に当接する。これらの当接により、素線２４が繰り返し塑性変形を起こす。この塑性変形により、ソーワイヤ２８が得られる。
【００２４】
矯正器１０を出たソーワイヤ２８は、第一ローラー２０へと進み、さらに第二ローラー２２へと進む。ソーワイヤ２８は、第一ローラー２０と第二ローラー２２との間を、複数回にわたって巻き回される。この巻き回しにより、張力負荷装置１４における素線２４のスリップが抑制される。
【００２５】
第一ローラー２０の周速は、矯正器１０における素線２４の進行速度よりも若干大きい。この速度差により、矯正器１０での素線２４に、張力がかかる。張力がかかった状態で矯正器１０を通過することにより、後に詳説されるように、ソーワイヤ２８のクセが適正化される。
【００２６】
張力負荷装置１４を出たソーワイヤ２８は、ダンサー１６を経て、巻き取りリール１８に巻き取られる。
【００２７】
矯正器１０に侵入する前の素線２４のフリーコイル径は、Ｄ１で示される。矯正器１０を通過した後のソーワイヤ２８のフリーコイル径は、Ｄ２で示される。フリーコイル径は、平滑なプレートの上に荷重の負荷なく置かれたときに、素線２４（又はソーワイヤ２８）が画く円弧の直径を意味する。フリーコイル径は、フリーサークル径とも称されている。
【００２８】
矯正器１０によってクセが矯正されるので、ソーワイヤ２８のフリーコイル径Ｄ２は、素線２４のフリーコイル径Ｄ１よりも概して大きい。本明細書では、比Ｄ２／Ｄ１は、矯正率と称される。本発明に係る製造方法では、張力負荷装置１４によって素線２４に張力がかけられつつ、矯正がなされる。従って、矯正率Ｄ２／Ｄ１が大きい。
【００２９】
図１及び２に示された製造装置２によってソーワイヤ２８が得られたときの、矯正前後のフリーコイル径が、下記の表１に示されている。
【００３０】
【表１】
2015100814.tif 000003
【００３１】
張力負荷装置１４を有さない製造装置２によってソーワイヤ２８が得られたときの、矯正前後のフリーコイル径が、下記の表２に示されている。
【００３２】
【表２】
2015100814.tif 000004
【００３３】
図３のグラフには、矯正によるフリーコイル径の変化が示されている。このグラフにおいて、丸のポイントは、図１及び２に示された製造装置２によってソーワイヤ２８が得られたときのフリーコイル径を表す。このグラフにおいて、四角形のポイントは、矯正器１０を有するが張力負荷装置１４を有さない製造装置によってソーワイヤが得られたときのフリーコイル径を表す。
【００３４】
図３から明らかなように、フリーコイル径Ｄ１が小さな素線２４が図１及び２に示された製造装置２で矯正された場合、矯正率Ｄ２／Ｄ１が極めて大きい。一方、フリーコイル径Ｄ１が大きな素線２４が図１に示された製造装置２で矯正された場合、矯正率Ｄ２／Ｄ１はあまり大きくない。本発明に係る製造方法では、ソーワイヤ２８のフリーコイル径Ｄ２の、素線２４のフリーコイル径Ｄ１への依存度が小さい。従って、素線２４のフリーコイル径Ｄ１のばらつきが大きくても、ソーワイヤ２８のフリーコイル径Ｄ２のばらつきは小さい。この製造方法により、適正なクセを有するソーワイヤ２８が得られる。
【００３５】
この製造方法では、最終伸線の後の素線２４のフリーコイル径Ｄ１の、ある程度のばらつきが、許容される。この製造方法では、ダイスの角度の微妙な調整は不要である。この製造方法により、高品質なソーワイヤ２８が低コストで得られる。
【００３６】
フリーコイル径Ｄ２は、ソーワイヤ２８の用途、材質、直径等に応じ、適宜設定されうる。一般的なフリーコイル径Ｄ２は、３００ｍｍから５００ｍｍである。一般的な矯正率Ｄ２／Ｄ１は、１．０１から３．００である。
【００３７】
素線２４が矯正器１０を通過するときにこの素線２４に負荷される張力の、この素線２４の破断荷重に対する比率は、３０％以上６０％以下が好ましい。この比率が３０％以上である製造方法により、フリーコイル径Ｄ２のばらつきが小さなソーワイヤ２８が得られる。この観点から、この比率は４０％以上がより好ましい。この比率が６０％以下である製造方法では、断線が生じにくい。この観点から、この比率は５５％以下がより好ましい。
【００３８】
矯正ローラー２６の表面硬度Ｈ１の、素線２４の硬度Ｈ２に対する比率は、９０％以上１５０％以下が好ましい。この比率が９０％以上である矯正ローラー２６は、摩耗しにくい。従って、矯正ローラー２６の交換の頻度は、少ない。この観点から、この比率は１００％以上がより好ましい。この比率が１５０％以下である矯正ローラー２６は、素線２４の表面を疵付けにくい。この比率が１５０％以下である矯正ローラー２６により、外観に優れたソーワイヤ２８が得られる。この観点から、この比率は１３０％以下がより好ましい。
【００３９】
矯正ローラー２６の表面硬度Ｈ１は、ビッカース硬さ試験によって測定される。矯正ローラー２６の外周面に、圧子が押し込まれる。
【００４０】
素線２４の硬度Ｈ２は、ビッカース硬さ試験によって測定される。測定の試験片は、樹脂ブロックに埋め込まれる。素線２４の長さ方向と垂直な断面に、圧子が押し込まれる。圧子は、表面から断面中心に向かって２０μｍの位置に押し込まれる。
【００４１】
矯正ローラー２６の直径は、素線２４の直径の６０倍以上１００倍以下が好ましい。この矯正ローラー２６により、フリーコイル径Ｄ２のばらつきが小さなソーワイヤ２８が得られる。この観点から、矯正ローラー２６の直径は、素線２４の直径の７０倍以上９０倍以下がより好ましい。
【００４２】
矯正器１０における矯正ローラー２６の数は、１１以上が好ましい。この矯正器１０により、フリーコイル径Ｄ２のばらつきが小さなソーワイヤ２８が得られる。この観点から、この数は１７以上がより好ましい。効率の観点から、この数は、３０以下が好ましい。
【実施例】
【００４３】
［実験Ｉ］
［実施例１］
図１及び２に示された製造装置を用いて、ソーワイヤを製造した。このソーワイヤの全長は、５００ｋｍである。製造の条件は、以下の通りである。
ソーワイヤの直径：０．１３ｍｍ
矯正ローラーの直径：１０ｍｍ
矯正ローラーの数：３０
矯正ローラーの表面硬度Ｈ１（Ｈｖ）：８００
素線の硬度Ｈ２（Ｈｖ）：８００
矯正器における素線の張力：２６Ｎ
素線の破断荷重：４８Ｎ
【００４４】
［比較例１］
張力負荷装置を設けなかった他は実施例１と同様にして、ソーワイヤを製造した。矯正器における素線の張力は、８Ｎであった。
【００４５】
［比較例２］
矯正器及び張力負荷装置を設けなかった他は実施例１と同様にして、ソーワイヤを製造した。
【００４６】
［評価］
ソーワイヤの、前端からの距離が下記表３に示される位置において、長さが２．５ｍの試験片を切り取り、フリーコイル径を測定した。この結果が、下記の表３及び図４に示されている。
【００４７】
【表３】
2015100814.tif 000005
【００４８】
図４に示される通り、実施例１に係る製造方法で得られたソーワイヤでは、フリーコイル径のばらつきが小さい。
【００４９】
［実験II］
［実施例２］
図１及び２に示された製造装置を用いて、１０本のソーワイヤを連続して製造した。それぞれのソーワイヤの全長は、５００ｋｍである。１０本のソーワイヤの合計長さは、５０００ｋｍである。製造の条件は、実施例１と同様である。
【００５０】
［比較例３］
張力負荷装置を設けなかった他は実施例２と同様にして、１０本のソーワイヤを製造した。矯正器における素線の張力は、１２Ｎであった。
【００５１】
［比較例４］
矯正器及び張力負荷装置を設けなかった他は実施例２と同様にして、１０本のソーワイヤを製造した。
【００５２】
［評価］
それぞれのソーワイヤの後端近傍から、長さが２．５ｍの試験片を切り取り、フリーコイル径を測定した。この結果が、下記の表４及び図５に示されている。
【００５３】
【表４】
2015100814.tif 000006
【００５４】
図５に示される通り、実施例２に係る製造方法では、１０本のソーワイヤにおけるフリーコイル径のばらつきが小さい。
【００５５】
［実験III］
［実施例３−６］
矯正ローラーの表面硬度Ｈ１を下記の表５に示される通りとした他は実施例１と同様にして、ソーワイヤを製造した。
【００５６】
［評価］
ソーワイヤの外観を顕微鏡で観察し、評価点を付けた。この結果が、下記の表５及び図６に示されている。数値が大きいほど、外観が良好である。
【００５７】
【表５】
2015100814.tif 000007
【００５８】
表５及び図６から、素線の硬度Ｈ２に対する矯正ローラーの硬度Ｈ１の比率の、好ましい範囲が、１５０％以下であることが解る。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る製造方法により得られたソーワイヤは、シリコンインゴットのみならず、人工水晶、超硬合金、セラミック等の切断にも適している。本発明に係る製造方法により、その表面に砥粒を有するソーワイヤも製造されうる。
【符号の説明】
【００６０】
４・・・伸線機
６・・・引取装置
８・・・計尺ローラー
１０・・・矯正器
１４・・・張力負荷装置
２４・・・素線
２６・・・矯正ローラー
２８・・・ソーワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015100814.tif 000010
【図４】
2015100814.tif 000011
【図５】
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【図６】
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