(57)【要約】【課題】鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、炭化ケイ素を除く被加工物を切断するにあたり、切断途中で樹脂皮膜の磨滅およびソーワイヤの断線が発生せず、切断後の被加工物の算術平均粗さＲａを小さくすると共に、うねりも小さくできる被加工物の切断方法を提供する。【解決手段】鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、炭化ケイ素を除く被加工物を切断する方法であって、前記ソーワイヤを走行させて、前記被加工物を切断する工程を有し、前記ソーワイヤの法線のうち、前記被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）とする被加工物の切断方法。【選択図】図３
2015131353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、炭化ケイ素を除く被加工物を切断する方法であって、
前記ソーワイヤを走行させて、前記被加工物を切断する工程を有し、
前記ソーワイヤの法線のうち、前記被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）とすることを特徴とする被加工物の切断方法。
【請求項２】
前記樹脂は、ポリウレタン、ポリイミド、またはポリアミドイミドである請求項１に記載の切断方法。
【請求項３】
前記被加工物は、シリコン、セラミックス、ガラス、酸化物、または窒化物である請求項１または２に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを走行させて、炭化ケイ素を除く被加工物を切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンやセラミックスなどの被加工物は、ソーワイヤが取り付けられたソーマシンで切断される。ソーワイヤは、一方向または双方向（往復方向）に走行しており、このソーワイヤに被加工物を接触させることによって、被加工物を任意の厚さに切断できる。
【０００３】
上記被加工物の切断方式には、鋼線からなるソーワイヤに砥粒を含むスラリーを吹き付けながら被加工物を切断する方法（従来方式１）や、鋼線からなるベースワイヤの表面に、砥粒を付着固定したメッキ層を形成した固定砥粒付きソーワイヤを用いて被加工物を切断する方法（従来方式２）が知られている。上記従来方式１および２において、被加工物を切断するときの様子を図１の（ａ）および（ｂ）の模式図を用いて説明する。
【０００４】
上記従来方式１では、図１の（ａ）に示すように、吹き付けたスラリーに含まれる砥粒が、遊離砥粒として被加工物とソーワイヤとの間に引き込まれ、被加工物の磨耗が促されることによって被加工物の研削加工が促進され、切断される。一方、上記従来方式２では、図１の（ｂ）に示すように、鋼線の表面にメッキ層を介して固定された砥粒によって被加工物の磨耗が促されることによって被加工物の研削加工が促進され、切断される。
【０００５】
上記従来方式１によれば、上記従来方式２に比べて切断体表面の粗さが小さくなり、切断体の品質が良好となる傾向がある。一方、上記従来方式２によれば、上記従来方式１に比べて被加工物の切断速度を大きくでき、切断体の生産性を向上できる傾向がある。
【０００６】
上記従来方式１、２において、被加工物を切断する際にソーワイヤにかかる負荷を小さくし、ソーワイヤの断線を防止する技術が、例えば、特許文献１、２に提案されている。
【０００７】
これらのうち、特許文献１は、上記従来方式１に相当しており、この文献には、多条ワイヤーによってワークを薄くスライスするマルチワイヤーソーが提案されている。このマルチワイヤソーは、所定の間隔を存して配置された複数個のガイドローラ群の外側に１本のワイヤーが一定の間隔で螺旋状に掛け回され、任意の２個のガイドローラ間に掛け渡された多条ワイヤーに対してワークを装着したステージ部を前進させることにより、前記多条ワイヤーによって前記ワークを薄くスライスするものである。そして、このマルチワイヤソーでは、前記ステージ部の前進時、このステージ部を前記多条ワイヤーに対してスライス方向に揺動させる揺動手段を備えている。この文献には、図１に示されているステージ５は、多条ワイヤー１ａの中心垂直線Ｌ上であって、半導体インゴット１０の正面１０ａの中心点Ｐを紙面に対して垂直方向に通る中心線を揺動中心として、半円状に±４５°の範囲で揺動させることが記載されている。
【０００８】
一方、特許文献２には、上記従来方式２に相当しており、この文献には、表面に砥粒を固着したワイヤを複数の主軸ローラに巻架した固定砥粒ワイヤ工具を用い、所定の軸線に沿って延びる被加工部材を切断することによってウェハを製造する方法が開示されている。この方法では、前記固定砥粒ワイヤ工具及び前記被加工部材のうち少なくとも一方を、前記所定の軸線に交差する移動方向に移動させつつ、前記固定砥粒ワイヤ工具及び前記被加工部材のうち少なくとも一方を揺動させることによって、前記移動方向に沿う前記被加工部材の切断加工面上において一方向に湾曲した曲線を描く複数の条痕を形成しながら、前記被加工部材を切断し、前記曲線の一端と前記曲線の頂点とを結ぶ直線が前記曲線の両端を結ぶ基準線に対してなす前記条痕の角度を１°以上としている。また、この文献には、条痕角ｙが３°≦ｙ≦６°を満足すれば、ウェハ主面Ｗｆｘのうねりがより低減されることが記載されている。
【０００９】
また、上記従来方式１、２において、ソーワイヤを用いて切断された被加工物の厚みのバラツキを抑える技術が、例えば、特許文献３、４に提案されている。
【００１０】
これらのうち、特許文献３には、上記従来方式１、２に相当する技術が開示されており、この文献には、一対の回転ローラＡ、Ｂ間に互いに所定間隔を有して平行に張設された複数のワイヤから成るワイヤ列を、円柱形状若しくは略円柱形状を有する被加工物に対し、その切断方向へ相対的に押し付けながら各ワイヤを一方向あるいは往復方向へ走行運動させると共に、被加工物の中心軸を通るワイヤ群の切断方向を示す直線群と上記回転ローラＡ、Ｂの各回転軸を結ぶ直線群とが交わる交点群をワイヤ列の揺動中心軸にしてワイヤ列を揺動させながら被加工物を略垂直に切断するワイヤソーによる切断方法が開示されている。この切断方法では、被加工物の中心軸を通るワイヤ群の切断方向を示す直線群が上記回転ローラＡ、Ｂの各回転軸を結ぶ直線群と垂直に交わるときの走行位置をワイヤ列の走行基準位置と定義し、かつ、揺動走行時における上記回転ローラＡ、Ｂの各回転軸を結ぶ直線群と走行基準位置における回転ローラＡ、Ｂの各回転軸を結ぶ直線群とが上記揺動中心軸部においてなす角を揺動角度と定義した場合、上記揺動角度を５度以上に設定してワイヤ列を揺動させている。
【００１１】
一方、特許文献４は、上記従来方式１に相当しており、砥液をインゴットの切断部付近に供給しながら、インゴットの軸線と略垂直な切断面内でワイヤ列を往復動させるとともに、この切断面内で、そのインゴットの中心を含む直線上の点を支点として、ワイヤ列およびインゴットを相対的に揺動させることにより、上記インゴットを多数枚のウェーハに切断するインゴット切断方法が開示されている。この切断方法では、上記ワイヤ列と上記インゴットとの接触長に応じて、上記ワイヤ列の揺動角を、その切断位置を楕円長軸とし、その揺動角を楕円短軸とした半楕円形曲線に沿って変化するように、制御している。この文献には、揺動手段によるワイヤ列の揺動角度は、１°〜４°が好ましいと記載されている。
【００１２】
このように、上記特許文献１、３、４には、鋼線からなるソーワイヤに砥粒を含むスラリーを吹き付けながら被加工物を切断する技術が開示されており、この技術は、上記従来方式１に相当している。一方、上記特許文献２、３には、鋼線の表面にめっき層を形成し、このめっき層に砥粒を固定したソーワイヤを用いて被加工物を切断する技術が開示されており、この技術は、上記従来方式２に相当している。
【００１３】
一方、本出願人は、特許文献５に、鋼線の表面に、砥粒を含有せず、且つ１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上の樹脂皮膜が被覆されており、前記樹脂皮膜は、ワークを切断するときに吹き付けられる砥粒が樹脂皮膜に食い込むことを抑制するように硬さを制御した樹脂被覆ソーワイヤを提案している。この樹脂被覆ソーワイヤを用いて被加工物を切断する際にも、上記特許文献１、３、４と同様、砥粒を含むスラリーを吹き付けるが、鋼線からなるソーワイヤを用いた場合に比べ、被加工物の表面は、滑らかで表面粗さは小さくなる。具体的には、上記特許文献５によれば、切断面の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下に抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平１０−２４９６９９号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２８４２号公報
【特許文献３】特開２００８−２２９７５２号公報
【特許文献４】特許第３６９２７０３号公報
【特許文献５】特開２０１３−５６４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本出願人は、上記特許文献５の樹脂被覆ソーワイヤを開発した後も、特に良好な切断体が得られるよう検討を重ねてきた。その結果、上記樹脂被覆ソーワイヤを用いて被加工物を切断すると、被加工物の切断途中で樹脂が磨滅することがあり、樹脂被覆ソーワイヤを構成しているベースワイヤが露出し、磨耗、損傷して断線する場合があることが判明した。また、上記樹脂被覆ソーワイヤを用いれば、被加工物を切断した切断体の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下と小さくできるが、切断体にうねりが生じることも判明した。得られた切断体は、後の工程で研磨されてウエハとなる。切断体表面のうねりが大きくなると、研磨工程における研磨代が大きくなるため、一定の厚みのウエハを製造するには、切断体を厚くする必要があり、材料の歩留まりが低下し、コストが増大すると共に、生産性が低下する。
【００１６】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、炭化ケイ素を除く被加工物を切断するにあたり、切断途中で樹脂皮膜の磨滅およびソーワイヤの断線が発生せず、切断後の被加工物の算術平均粗さＲａを小さくすると共に、うねりも小さくできる被加工物の切断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決することのできた本発明は、鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、炭化ケイ素を除く被加工物を切断する方法であり、
前記ソーワイヤを走行させて、前記被加工物を切断する工程を有し、
前記ソーワイヤの法線のうち、前記被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）とする点に要旨を有する。
【００１８】
前記樹脂は、ポリウレタン、ポリイミド、またはポリアミドイミドであることが好ましい。
【００１９】
前記被加工物は、具体的には、シリコン、セラミックス、ガラス、酸化物、または窒化物であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されている樹脂被覆ソーワイヤを用いて炭化ケイ素を除く被加工物を切断するにあたり、該ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）に制御している。その結果、切断時における樹脂皮膜の磨滅を抑制でき、ソーワイヤの断線も防止できるのみならず、切断後の被加工物の算術平均粗さＲａを小さくすると共に、うねりも小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、種々のソーワイヤを用いて被加工物を切断するときの様子を示す模式図である。
【図２】図２は、ソーマシンに備えられている台座に被加工物を固定し、樹脂被覆ソーワイヤを揺動させつつ、被加工物と接触させて被加工物を切断するときの様子を示す模式図である。
【図３】図３は、走行する樹脂被覆ソーワイヤに対して、ソーマシンに備えられている台座に取り付けた被加工物を台座ごと揺動させながら接触させ、被加工物を切断するときの様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者らは、鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されている樹脂被覆ソーワイヤを用いて炭化ケイ素を除く被加工物を切断するにあたり、樹皮皮膜の磨滅を防止すると共に、被加工物を切断した切断体の算術表面粗さＲａを小さく、しかもうねりも小さくするため、鋭意検討を重ねてきた。その結果、上記樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きが振れるように少なくとも樹脂被覆ソーワイヤまたは被加工物の一方を揺動させれば、切断体の算術平均粗さＲａおよびうねりを小さくできること、また樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との隙間に引き込まれる遊離砥粒の量を適切に制御するために、樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下とすれば、樹脂皮膜の磨滅を防止できることを見出し、本発明を完成した。
【００２３】
即ち、上記樹脂被覆ソーワイヤを用いて被加工物を切断するにあたり、樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きが変化するように揺動させて切断すれば、切断に寄与する砥粒の数が増えるため、切断後の切断体表面における算術平均粗さＲａを小さくできると共に、うねりも低減できることが分かった。うねりを低減することによって、後工程における研磨代を小さくできるため、材料の歩留まりが向上し、生産性が高められ、材料コストを低減できる。
【００２４】
また、樹脂被覆ソーワイヤを用いて被加工物を切断する際は、樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との隙間に遊離砥粒を介在させるために、樹脂被覆ソーワイヤに砥粒を含むスラリーを吹き付けるか、または樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との接触位置に、砥粒を含むスラリーを吹き付ける。スラリーに含まれる砥粒は、図１の（ｃ）に示すように、遊離砥粒として、樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との隙間に供給される。隙間に引き込まれた遊離砥粒は、一時的に樹脂皮膜に食い込み、樹脂皮膜に保持され、鉋をかけたように被加工物を研削する。樹脂皮膜に保持された遊離砥粒は、被加工物の端部に到達すると、樹皮皮膜から容易に脱離する。そのため、被加工物を切断した後の樹脂被覆ソーワイヤの表面には、遊離砥粒は殆ど付着していない。
【００２５】
このように、被加工物を切断する際は、被加工物と樹脂被覆ソーワイヤとの隙間に遊離砥粒が介在する必要があり、この遊離砥粒が多くなるほど、被加工物の研削が進むと考えられる。しかし、本発明者らが種々実験を繰り返したところ、樹脂皮膜に抱え込まれる遊離砥粒の量には限界があり、上記隙間に存在するが、被加工物の研削に寄与しない遊離砥粒の量が増加すると、この遊離砥粒によって樹脂皮膜が研削され、磨滅することが分かった。
【００２６】
そこで、本発明者らが更に検討を重ねたところ、被加工物と樹脂被覆ソーワイヤとの隙間に介在させる遊離砥粒の量を適切に制御するには、樹脂被覆ソーワイヤとして、鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用いることを前提としたうえで、上記樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下とすればよいこと、こうした振れ幅に制御することによって、樹脂皮膜の磨滅を抑制でき、樹脂被覆ソーワイヤの断線を防止できることが明らかとなった。また、上記振れ幅が０度を超え、上記被加工物の中心軸を通る法線の向きが変化するように被加工物を切断すれば、切断後の被加工物の算術平均粗さＲａは小さく、うねりも小さくなることが分かった。
【００２７】
これに対し、上述した従来方式１で用いている鋼線からなるソーワイヤでは、鋼線の表面に樹脂皮膜を被覆していないため、ソーワイヤと被加工物との隙間に遊離砥粒が多量に供給されても、樹脂皮膜が磨滅するという問題は発生しない。また、従来方式２で用いている固定砥粒付きソーワイヤにおいても鋼線の表面に樹脂皮膜は被覆していないし、そもそも、被加工物の切断時に、砥粒を含むスラリーは吹き付けないため、樹脂が磨滅するという問題は発生しない。
【００２８】
なお、本発明によれば、上記振れ幅を、被加工物の切断開始時に設定すればよく、例えば、上記特許文献４に開示されているように、被加工物を切断する途中で揺動角を変化させる必要はない。即ち、インゴットの切断開始部分や切断終了部分においては、砥粒が切断溝に入り易く、インゴットの切断溝の溝幅が大きくなる傾向がある。そこで、上記特許文献４では、インゴットの切断開始部分や切断終了部分におけるインゴットの切断溝の溝幅が大きくならないように、ワイヤ列とインゴットとの接触長に応じて、ワイヤ列の揺動角を制御し、砥粒の入り込み量を調整している。これに対し、本発明では、ソーワイヤとして、鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されたものを用いているため、被加工物の切断開始部分や切断終了部分のみならず、切断途中においても、遊離砥粒は、樹脂皮膜に引き込まれて樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との隙間に供給される。その結果、被加工物の切断ムラは抑制されるため、被加工物の切断途中で樹脂被覆ソーワイヤや、被加工物の揺動角度を変更する必要はない。よって、本発明によれば、ソーマシンの構成を単純化できる。
【００２９】
以下、本発明に係る被加工物の切断方法について、詳細に説明する。
【００３０】
本発明に係る被加工物の切断方法は、鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを走行させて、炭化ケイ素を除く被加工物を切断する工程を有しており、前記ソーワイヤの法線のうち、前記被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）とするところに特徴がある。
【００３１】
まず、本発明に係る被加工物の切断方法を特徴づける上記振れ幅について説明する。
【００３２】
樹脂被覆ソーワイヤを走行させて被加工物を切断する際に、樹脂被覆ソーワイヤも、被加工物も、揺動させない場合は、樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きは常に一定となり、上記振れ幅は０度となる。これに対し、少なくとも樹脂被覆ソーワイヤまたは被加工物のいずれか一方を揺動させると、樹脂被覆ソーワイヤと被加工物の接点は変動するため、樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、被加工物の中心軸を通る法線の向きも変化する。
【００３３】
そして、本発明者らが種々実験を繰り返して検討したところ、上記振れ幅の最大値が、７度を超えると、樹脂被覆ソーワイヤと被加工物との隙間に介在する遊離砥粒が過剰となり、被加工物の切断途中で樹脂皮膜が磨滅し、ベースワイヤが露出し、磨耗、損傷して樹脂被覆ソーワイヤの断線が発生することが分かった。従って、上記振れ幅の最大値は、７度以下とする。上記振れ幅の最大値は、好ましくは３度以下であり、より好ましくは２度以下である。上記振れ幅は、０度を含まない。上記振れ幅が０度を超えることによって、被加工物を切断した切断体の算術平均粗さＲａを小さくでき、しかもうねりの発生も抑制できる。上記振れ幅の最大値の下限は特に限定されないが、例えば、０．２度以上とすることが好ましく、より好ましくは０．３度以上であり、更に好ましくは０．４度以上である。なお、ソーマシンの振動防止の観点からは、上記振れ幅の最大値は、０．２〜２度とすることが好ましい。
【００３４】
上記振れ幅の最大値を７度以下に制御する方法としては、
（１）ソーマシンに備えられている台座に被加工物を固定し、樹脂被覆ソーワイヤを揺動させつつ、被加工物と接触させ、このときの振れ幅を制御する方法や、
（２）樹脂被覆ソーワイヤは揺動させずに、例えば、水平方向に走行させており、この樹脂被覆ソーワイヤに対して、台座に取り付けた被加工物を台座ごと揺動させながら接触させ、このときの振れ幅を制御する方法が挙げられる。
【００３５】
上記（１）、（２）について、図面を用いて具体的に説明する。
【００３６】
図２は、上記（１）の方法を説明するための模式図であり、１は台座、２は被加工物、３は被加工物の中心軸、４は樹脂被覆ソーワイヤ、５ａ、５ｂは樹脂被覆ソーワイヤの法線のうち、上記中心軸３を通る法線の向き、θは振れ幅、を夫々示している。
【００３７】
図２では、台座１に被加工物２を固定し、樹脂被覆ソーワイヤ４を走行させつつ、振れ幅をθとして、上下方向に揺動させている。即ち、図２では、水平方向に走行している樹脂被覆ソーワイヤ４が、一点鎖線で示す４ａの位置と、点線で示す４ｂの位置を往復するように、上下方向に揺動させている。
【００３８】
樹脂被覆ソーワイヤが、一点鎖線で示す４ａの位置にあるときは、この樹脂被覆ソーワイヤ４ａの法線のうち、上記中心軸３を通る法線の向きは５ａとなる。一方、樹脂被覆ソーワイヤが、点線で示す４ｂの位置にあるときは、この樹脂被覆ソーワイヤ４ｂの法線のうち、上記中心軸３を通る法線の向きは５ｂとなる。図２においては、法線の向き５ａと法線の向き５ｂがなす角度を振れ幅θとし、本発明では、この振れ幅θが７度以下となるように、樹脂被覆ソーワイヤ３を揺動させればよい。上記振れ幅θは、４ａの位置にあるときの樹脂被覆ソーワイヤと４ｂの位置にあるときの樹脂被覆ソーワイヤがなす角度に対応している。
【００３９】
図３は、上記（２）の方法を説明するための模式図であり、上記図２と重複する部分には同じ符号を付した。図３において、６は台座、７はバネ、８はエアシリンダー、９は回転軸、を夫々示している。
【００４０】
図３では、台座６に、バネ７とエアシリンダー８が、台座１を揺動させるための回転軸９を挟んで設けられており、エアシリンダー８を動作させることにより、台座１に固定された被加工物２は、回転軸９を中心として、左右方向に揺動させている。即ち、図３では、樹脂被覆ソーワイヤ４が水平方向に走行しており、この樹脂被覆ソーワイヤ４の走行方向に、被加工物２を、一点鎖線で示す２ａの位置と、点線で示す２ｂの位置を往復するように、左右方向に揺動させている。
【００４１】
被加工物２が、一点鎖線で示す２ａの位置にあるときは、樹脂被覆ソーワイヤ４の法線のうち、被加工物２ａの中心軸３ａを通る法線の向きは５ａとなる。一方、被加工物が、点線で示す２ｂの位置にあるときは、樹脂被覆ソーワイヤ４の法線のうち、被加工物２ｂの中心軸３ｂを通る法線の向きは５ｂとなる。
【００４２】
なお、図３では、被加工物２と台座１が、左右方向に揺動していることを一点鎖線と点線で示したが、バネ７とエアシリンダー８は、台座１と台座６との隙間の幅に合わせて伸縮している。また、図３では、台座１と台座６とを接続すると共に、台座６を揺動させる手段として、バネ７とエアシリンダー８を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、バネ７の代わりに、エアシリンダー８とは別のエアシリンダーを用いて台座６を揺動させても構わない。また、エアシリンダー８の代わりに、油圧式のシリンダーなどを用いても構わない。
【００４３】
図３においては、法線の向き５ａと法線の向き５ｂがなす角度を振れ幅θとし、本発明では、この振れ幅θが７度以下となるように、被加工物２を揺動させればよい。上記振れ幅θは、被加工物が２ａの位置にあるときの中心軸３ａと回転軸９の中心とを結ぶ直線と、被加工物が２ｂの位置にあるときの中心軸３ｂと回転軸９の中心とを結ぶ直線との成す角度に対応している。
【００４４】
なお、本発明では、上記振れ幅が所定の範囲であればよく、例えば、上記（１）、（２）を併用し、樹脂被覆ソーワイヤと、被加工物を固定した台座の両方を揺動させても構わない。
【００４５】
以上、本発明に係る被加工物の切断方法を特徴づける振れ幅について説明した。
【００４６】
次に、本発明に係る被加工物の切断方法について、上述した振れ幅以外の条件について説明する。
【００４７】
本発明で用いるソーワイヤは、鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されたものであり、上記特許文献５を参照できる。
【００４８】
即ち、ベースワイヤとなる上記鋼線としては、例えば、引張強度が３０００ＭＰａ以上の鋼線を用いることが好ましい。
【００４９】
引張強度が３０００ＭＰａ以上の鋼線としては、例えば、Ｃを０．５〜１．２質量％含有する高炭素鋼線を用いることができる。
【００５０】
高炭素鋼線としては、例えば、ＪＩＳ  Ｇ３５０２に規定されているピアノ線材を用いることができる。
【００５１】
上記鋼線の直径は、切断時に付与される荷重に耐えられる範囲でできるだけ小さくするのがよく、例えば、好ましくは１３０μｍ以下、より好ましくは１１０μｍ以下、更に好ましくは１００μｍ以下である。鋼線の直径を小さくすることによって、切断代を小さくでき、切断体の生産性を向上できる。但し、上記鋼線の直径が小さくなる過ぎると、断線の危険性が増すため、鋼線の直径は、例えば、５０μｍ以上とすることが望ましい。
【００５２】
上記樹脂皮膜を構成する樹脂としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を用いることができる。こうした樹脂のなかでもフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、イミド系樹脂、ホルマールなどの熱硬化性樹脂、塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリエステル、ポリアミドイミド、アミド系樹脂などの熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。特に、ポリウレタン、ポリイミド、またはポリアミドイミドは、樹脂皮膜を被覆するときの成形性と、高温での硬さの保持性に優れているため好適に用いることができる。これらのなかで最も好ましくはポリアミドイミドである。
【００５３】
上記樹脂皮膜は、上記鋼線の表面に、例えば市販されているワニス（樹脂を乾性油や有機溶剤などに溶解した塗料）を塗布し、加熱することによって形成できる。
【００５４】
上記ワニスは、数回〜数十回に分けて繰返し塗布しても良く、これにより、樹脂皮膜の厚さを調節できる。
【００５５】
上記ワニスとしては、例えば、東特塗料株式会社や宇部興産株式会社などから市販されているエナメル線用ワニスや、京セラケミカル株式会社から市販されている電線用ワニスなどを使用できる。
【００５６】
上記エナメル線用ワニスとしては、例えば次のものを使用できる。
【００５７】
（ａ）ポリウレタンワニス（「ＴＰＵ  Ｆ１」、「ＴＰＵ  Ｆ２−ＮＣ」、「ＴＰＵ  Ｆ２−ＮＣＡ」、「ＴＰＵ  ６２００」、「ＴＰＵ  ５１００」、「ＴＰＵ  ５２００」、「ＴＰＵ  ５７００」、「ＴＰＵ  Ｋ５  １３２」、「ＴＰＵ  ３０００Ｋ」、「ＴＰＵ  ３０００ＥＡ」など；東特塗料株式会社製の商品）
（ｂ）ポリアミドイミドワニス（「Ｎｅｏｈｅａｔ  ＡＩ−００Ｃ」など；東特塗料株式会社製の商品）
（ｃ）ポリイミドワニス（「Ｕ−ワニス」など；宇部興産株式会社製の商品）
（ｄ）ポリエステルワニス（「ＬＩＴＯＮ  ２１００Ｓ」、「ＬＩＴＯＮ  ２１００Ｐ」、「ＬＩＴＯＮ  ３１００Ｆ」、「ＬＩＴＯＮ  ３２００ＢＦ」、「ＬＩＴＯＮ  ３３００」、「ＬＩＴＯＮ  ３３００ＫＦ」、「ＬＩＴＯＮ  ３５００ＳＬＤ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８２００Ｋ２」など；東特塗料株式会社製の商品）
（ｅ）ポリエステルイミドワニス（「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８６００Ａ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８６００ＡＹ」、「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８６００」、「Ｎｅａｈｅａｔ  ８６００Ｈ３」、「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８６２５」、「Ｎｅｏｈｅａｔ  ８６００Ｅ２」など；東特塗料株式会社製の商品）
【００５８】
上記電線用ワニスとしては、例えば、耐熱ウレタン銅線用ワニス（「ＴＶＥ５１６０−２７」など、エポキシ変性ホルマール樹脂）、ホルマール銅線用ワニス（「ＴＶＥ５２２５Ａ」など、ポリビニルホルマール樹脂）、耐熱ホルマール銅線用ワニス（「ＴＶＥ５２３０−２７」など、エポキシ変性ホルマール樹脂）、ポリエステル銅線用ワニス（「ＴＶＥ５３５０シリーズ」、ポリエステル樹脂）など（いずれも京セラケミカル株式会社製の商品。）を使用できる。
【００５９】
上記樹脂皮膜は、１２０℃で測定したときの硬さが０．０７ＧＰａ以上である。上記硬さを調整することによって、樹脂皮膜表面に食い込む砥粒の個数を２０個／（５０μｍ×２００μｍ）以下に抑えることができ、切断体に形成される加工変質層の深さを浅く、また切断体表面における算術平均粗さＲａを０．５μｍ以下にできる。上記硬さは、好ましくは０．１ＧＰａ以上である。しかし、樹脂皮膜を硬くし過ぎると、樹脂皮膜がワーク切断時の切断面に密着し難くなり、樹脂被覆ソーワイヤと被加工物の切断面との間に砥粒が引き込まれ、切断面に加工変質層が深く形成されやすくなる。従って、上記硬さは、例えば、０．５ＧＰａ以下とすることが好ましい。上記硬さは、より好ましくは０．４ＧＰａ以下である。
【００６０】
上記樹脂皮膜の硬さは、例えば、ナノインデンテーション法で測定できる。
【００６１】
上記樹脂皮膜の膜厚は、例えば、２〜１５μｍとすればよい。
【００６２】
上記樹脂皮膜が薄過ぎると、鋼線の表面に樹脂皮膜を均一に形成することが困難となる。また、上記樹脂皮膜が薄過ぎると切断初期の段階で樹脂皮膜が磨滅するため、鋼線（素線）が露出し、素線が磨耗して断線し易くなる。従って、上記樹脂皮膜の膜厚は、好ましくは２μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上、特に好ましくは４μｍ以上とする。しかし、上記樹脂皮膜が厚過ぎると、樹脂被覆ソーワイヤの直径が大きくなるため、切断代が大きくなり、切断体の生産性が劣化する。また、樹脂被覆ソーワイヤ全体に占める樹脂の割合が大きくなり過ぎるため、樹脂被覆ソーワイヤ全体の強度が低下する。そのため、切断体の生産性を上げようとしてワイヤの線速度を大きくすると断線し易くなる傾向がある。従って、上記樹脂皮膜の膜厚は好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１３μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下とする。
【００６３】
上記樹脂被覆ソーワイヤの直径は特に限定されないが、通常、１００〜３００μｍ程度であり、好ましくは１００〜１５０μｍである。
【００６４】
上記樹脂被覆ソーワイヤで切断対象とする被加工物は、炭化ケイ素以外のものであれば特に限定されない。例えば、シリコン、セラミックス、ガラス、酸化物、または窒化物などが挙げられる。酸化物としては、Ａｌの酸化物であるサファイアが例示できる。窒化物としては、シリコンの窒化物が例示できる。
【００６５】
次に、上記樹脂被覆ソーワイヤを用いて被加工物を切断して切断体を製造するときの条件について説明する。
【００６６】
上記被加工物を切断する際には、上述したように、上記振れ幅の最大値を７度以下（０度を含まない）とすればよく、これ以外の切断条件は、上記特許文献５を参照できる。即ち、上記樹脂被覆ソーワイヤで被加工物を切断する際は、該ソーワイヤに砥粒を吹き付けながら被加工物を切断する。この砥粒としては、被加工物の切断時に通常用いられるものであれば特に限定されず、例えば、炭化ケイ素砥粒（ＳｉＣ砥粒）やダイヤモンド砥粒などを用いることができる。特に、切断面を平滑にするには、ダイヤモンド砥粒を用いることが好ましい。
【００６７】
上記ダイヤモンド砥粒としては、例えば、住石マテリアルズ株式会社製のＳＣＭファインダイヤ（商品名）を用いることができる。ダイヤモンド砥粒としては、多結晶タイプまたは単結晶タイプを用いることができるが、切削時に破壊され難いため、単結晶タイプを用いることが好ましい。
【００６８】
上記砥粒の平均粒径は特に限定されず、例えば、２〜１５μｍであればよい。上記砥粒の平均粒径は、好ましくは４μｍ以上であり、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは７μｍ以下である。
【００６９】
上記砥粒の平均粒径は、例えば、日機装株式会社製のマイクロトラックＨＲＡ（装置名）で測定できる。
【００７０】
上記砥粒の吹き付けは、通常、砥粒を加工液に分散させてスラリーとしたものを用いる。
【００７１】
上記加工液としては、水溶性の加工液または油性の加工液を用いることができる。
【００７２】
上記水溶性の加工液としては、例えば、ユシロ化学工業株式会社製のエチレングリコール系加工液「Ｈ４」、三洋化成工業株式会社製のプロピレングリコール系加工液「ハイスタットＴＭＤ（商品名）」などを用いることができる。
【００７３】
上記油性の加工液としては、例えば、ユシロ化学工業株式会社「ユシロンオイル（商品名）」などを用いることができる。
【００７４】
上記スラリーにおける砥粒の濃度は、例えば、５〜５０質量％のものを用いることができる。上記砥粒の濃度は、好ましくは５〜３０質量％、より好ましくは５〜１０質量％である。
【００７５】
上記スラリーの温度は、例えば、１０〜３０℃であればよい。好ましい温度の下限は２０℃であり、好ましい温度の上限は２５℃である。
【００７６】
上記樹脂被覆ソーワイヤで被加工物を切断するときの条件についても上記特許文献５を参照できる。例えば、被加工物の切断速度は、０．１〜０．３５ｍｍ／分とすればよい。一方、樹脂被覆ソーワイヤの線速度は、例えば、３００ｍ／分以上、好ましくは５００ｍ／分以上、より好ましくは８００ｍ／分以上とすればよい。樹脂被覆ソーワイヤの線速度の上限は、ソーマシンの能力によるが、例えば、２０００ｍ／分以下である。
【００７７】
また、樹脂被覆ソーワイヤにかける張力（Ｎ）は、上記特許文献５に開示しているように、素線（樹脂を被覆する前の鋼線）の抗張力に基づいて算出される下記式（１）の範囲を満足するように設定することが好ましい。
抗張力×０．５−５．０≦張力≦抗張力×０．７−５．０  ・・・（１）
【００７８】
上記被加工物の切断代は、樹脂被覆ソーワイヤの線径（直径）に対して、好ましくは、おおよそ１〜１．１０倍、より好ましくは１〜１．０５倍、更に好ましくは１〜１．０４倍、更により好ましくは１〜１．０３倍に抑制されている。これにより切断体の生産性を向上できる。
【００７９】
上記樹脂被覆ソーワイヤで被加工物を切断して得られる切断体は、表面性状に極めて優れたものである。即ち、上記切断体の切断面における算術平均粗さＲａは、好ましくは０．５μｍ以下、より好ましくは０．４μｍ以下、更に好ましくは０．３μｍ以下に制御されている。また、上記切断体の切断面におけるうねりは、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２５μｍ以下、更に好ましくは２０μｍ以下に制御されている。
【００８０】
上記切断体の算術平均粗さＲａおよびうねりは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４年）に規定されており、例えば、株式会社ミツトヨ製「ＣＳ−３２００（装置名）」を用いて測定できる。測定長さは、少なくとも２０ｍｍとすればよい。
【００８１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８２】
鋼線の表面に樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、このソーワイヤが取り付けられたソーマシンにより、被加工物を切断した。上記ソーマシンとしては、コマツＮＴＣ製の「ＰＶ５００Ｄ」を用いた。
【００８３】
上記ソーワイヤの製造手順は、次の通りである。
【００８４】
まず、ＪＩＳ  Ｇ３５０２に規定される「ＳＷＲＳ  ８２Ａ」に相当する線材を、線径φ１００μｍに引き抜き加工して鋼線を製造した後、脱脂処理した。脱脂処理後の鋼線の引張強度は、３０００ＭＰａ以上であった。
【００８５】
次に、上記鋼線の表面にポリアミドイミド線用ワニスを、膜厚が５μｍとなるように塗布し、これを３００℃に加熱して硬化させて樹脂被覆ソーワイヤを製造した。上記ワニスとしては、東特塗料株式会社製のエナメル線用ワニス「Ｎｅｏｈｅａｔ  ＡＩ−００Ｃ（商品名）」を用いた。得られた樹脂被覆ソーワイヤの直径は、φ１１０μｍであった。
【００８６】
得られた樹脂被覆ソーワイヤについて、樹脂の硬さをナノインデンテーション法で測定した。硬さの測定は、室温（２３℃）および１２０℃の両方で行った。具体的な測定条件は次の通りである。
【００８７】
《室温および１２０℃で共通の測定条件》
測定装置  ：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製「Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＸＰ／ＤＣＭ」
解析ソフト：Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製「Ｔｅｓｔ  Ｗｏｒｋｓ  ４」
インデンターヘッド：ＸＰ
歪速度    ：０．０５／秒
測定点間隔：３０μｍ
標準試料  ：フューズドシリカ
【００８８】
《室温での測定条件》
測定モード    ：連続剛性測定法（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ  Ｍｅａｓｕｒｍｅｎｔ；ＣＳＭ）
励起振動周波数：４５Ｈｚ
励起振動振幅  ：２ｎｍ
押込深さ      ：４５０ｎｍ
測定点        ：１５点
測定環境      ：空調装置内で室温２３℃
【００８９】
室温での硬さは、樹脂皮膜の最表面からの押し込み深さが４５０ｎｍの位置において測定した。１５点測定した結果を平均したところ、硬さは０．３１ＧＰａであった。なお、硬さの測定に当たっては、下記事項を基本として行なうが、本実施例では、このような異常値はなかった。
【００９０】
測定結果のうち、異常値（平均値に対して３倍以上または１／３以下となる値）があった場合はこれを除去し、新たに測定した結果を加えて測定点の合計が１５点となるように調整する。
【００９１】
《１２０℃での測定条件》
測定モード：負荷除去測定法
押込深さ  ：４５０ｎｍ
測定点    ：１０点
測定環境  ：抵抗加熱ヒータでサンプルトレイを１２０℃に保持
【００９２】
１２０℃での硬さは、樹脂皮膜の最表面からの押し込み深さが４５０ｎｍの位置において測定した。即ち、サンプルを加熱しながら硬さを測定する場合には、室温で硬さを測定するときのように連続剛性測定法を採用できないため、測定位置が、最表面からの押込み深さが４５０ｎｍ位置となるように荷重を調整してこの位置における硬さを測定した。加熱のために、上記樹脂被覆ソーワイヤをセラミック系接着剤で金属製のナノインデンテーション用サンプルトレイに貼り付け、抵抗加熱ヒータでサンプルトレイを加熱し、１２０℃に保持しながら硬さを測定した。
【００９３】
１０点測定した結果を平均したところ、硬さは０．２８ＧＰａであった。なお、硬さの測定に当たっては、下記事項を基本として行なうが、本実施例では、このような異常値はなかった。
【００９４】
測定結果のうち、異常値（平均値に対して３倍以上または１／３以下となる値）があった場合はこれを除去し、新たに測定した結果を加えて測定点の合計が１０点となるように調整する。
【００９５】
上記被加工物としては、シリコンの単結晶インゴットを用いた。大きさは、φ６インチの円柱状であった。
【００９６】
上記被加工物は、図３の模式図に基づいて切断した。即ち、上記被加工物２の下方に樹脂被覆ソーワイヤ４を這わせ、該被加工物２と樹脂被覆ソーワイヤ４とを当接させて被加工物２の切断を行った。
【００９７】
このとき、樹脂被覆ソーワイヤ４には、砥粒を加工油に懸濁させたスラリーを吹き付けた。上記スラリーとしては、住石マテリアルズ製の「ＳＣＭファインダイヤ（商品名）」を、ユシロ化学工業株式会社製の「エチレングリコール系水溶液」に懸濁させたものを用いた。上記「ＳＣＭファインダイヤ（商品名）」は、ダイヤモンド砥粒であり、平均粒径は５μｍであった。
【００９８】
上記被加工物２の切断は、上記樹脂被覆ソーワイヤ４に対する被加工物２の送り速度を０．１ｍｍ／分、樹脂被覆ソーワイヤ４の線速度を１０００ｍ／分とした。
【００９９】
また、上記被加工物２を切断する際は、エアシリンダー８を作動させ、回転軸９を中心として、台座１に固定した被加工物２を揺動させた（Ｎｏ．２〜８）。揺動速度は、１７０度／分とした。樹脂被覆ソーワイヤ４の法線のうち、被加工物２の中心軸３を通る法線の向きの振れ幅の最大値を下記表１に示す。
【０１００】
また、比較対象として、上記被加工物２を揺動させずに、該被加工物２を切断した結果を下記表１のＮｏ．１に示す。この場合、上記振れ幅は０度である。
【０１０１】
上記被加工物２を切断した後、樹脂被覆ソーワイヤの表面を目視観察および光学顕微鏡観察し、樹脂皮膜の磨滅の有無を調べた。樹脂皮膜が磨滅し、目視観察にて樹脂皮膜の少なくとも一部が消失しているか、光学顕微鏡観察にて鋼線の少なくとも一部が露出した場合を「磨滅有り」と評価した。樹脂皮膜が磨滅せず、鋼線の露出が認められなかった場合を、「磨滅無し」と評価した。評価結果を下記表１に示す。
【０１０２】
また、樹脂被覆ソーワイヤ４を走行させて被加工物２を切断したときに、樹脂被覆ソーワイヤの断線の有無を調べた。
【０１０３】
次に、上記被加工物２を切断した後、樹脂皮膜の磨滅が認められなかった例（Ｎｏ．１〜６）については、被加工物２を切断して得られた切断体の算術平均粗さＲａとうねりを測定した。切断体の算術平均粗さＲａとうねりの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４年）に基づき、ソーマーク（研削痕）と直角方向である切断方向に行った。切断体の算術平均粗さＲａとうねりの測定には、株式会社ミツトヨ製の「ＣＳ−３２００（装置名）」を用い、測定長さは、いずれも６０ｍｍとした。測定結果を下記表１に示す。算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下の場合を合格と評価し、０．５μｍを超える場合を不合格と評価した。うねりは、３０μｍ以下の場合を合格と評価し、３０μｍを超える場合を不合格と評価した。なお、下記表１において、「−」は、測定していないことを意味している。
【０１０４】
下記表１から次のように考察できる。
【０１０５】
Ｎｏ．２〜６は、本発明で規定する要件を満足する例である。上記振れ幅の最大値が７度以下となるように被加工物を揺動させつつ切断した結果、樹脂皮膜の磨滅は認められず、被加工物の切断時に樹脂被覆ソーワイヤの断線も発生しなかった。また、切断して得られた切断体は、算術平均粗さＲａが小さく、しかもうねりも小さく、高品質であった。
【０１０６】
詳細には、Ｎｏ．２〜６における算術平均粗さＲａおよびうねりは殆ど変化せず、ほぼ一定の値となった。これは、上記振れ幅の最大値を本発明で規定する上限値まで大きくし、被加工物と樹脂被覆ソーワイヤとの隙間に引き込む砥粒の数を多くしても、被加工物の切断に寄与する砥粒の数は実質的に変動しなかったためと考えられる。
【０１０７】
これに対し、Ｎｏ．１、７、８は、本発明で規定する要件を満足しない例である。これらのうち、Ｎｏ．１は、被加工物を揺動させずに切断した例であり、上記振れ幅は０度である。表１に示すように、Ｎｏ．１では、切断後においても樹脂皮膜の磨滅は観察されず、被加工物の切断時に樹脂被覆ソーワイヤの断線も発生せず、切断体の表面は、算術平均粗さＲａが小さく０．５μｍ以下となった。しかし、切断体の表面には、大きなうねりが認められた。
【０１０８】
Ｎｏ．７は、被加工物を過剰に揺動させた例であり、上記振れ幅の最大値を、本発明で規定する範囲を超えて１０．０度とした。その結果、断線は見られなかったが、切断後において樹脂皮膜の磨滅が観察された。
【０１０９】
Ｎｏ．８も、上記Ｎｏ．７と同様、被加工物を過剰に揺動させた例であり、上記振れ幅の最大値を、Ｎｏ．７の２倍の２０．０度とした。その結果、被加工物の切断途中で、樹脂被覆ソーワイヤの断線が認められた。また、断線後において樹脂皮膜の磨滅が観察された。
【０１１０】
【表１】
2015131353.tif 000003
【符号の説明】
【０１１１】
１、１ａ、１ｂ  台座
２、２ａ、２ｂ  被加工物
３、３ａ、３ｂ  中心軸
４、４ａ、４ｂ  樹脂被覆ソーワイヤ
５ａ、５ｂ  被加工物の中心軸を通る法線の向き
６  台座
７  バネ
８  エアシリンダー
９  回転軸
θ  振れ幅
【図１】
2015131353.tif 000004
【図２】
2015131353.tif 000005
【図３】
2015131353.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月11日(2015.3.11)
【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】
鋼線の表面に１２０℃での硬さが０．０７ＧＰａ以上である樹脂皮膜が被覆されているソーワイヤを用い、シリコンからなる被加工物を切断する方法であって、
前記ソーワイヤを走行させて、前記被加工物を切断する工程を有し、
前記ソーワイヤの法線のうち、前記被加工物の中心軸を通る法線の向きの振れ幅を最大で７度以下（０度を含まない）とすることを特徴とする被加工物の切断方法。
【請求項２】
前記樹脂は、ポリウレタン、ポリイミド、またはポリアミドイミドである請求項１に記載の切断方法。