(57)【要約】【課題】遊離砥粒および固定砥粒の双方を用いてワーク切断能力（切れ味）を向上させてワーク切断を早くする。【解決手段】固定砥粒２３と遊離砥粒２１の双方を用い、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均砥粒外径以下であるかまたは、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下の規定範囲であるため、遊離砥粒２１が固定砥粒２３による切断を阻害することなく、固定砥粒２３が主体となってワーク７に対して遊離砥粒２１と固定砥粒２３の双方が確実に作用するようにワーク切断を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ芯線の外周面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを走行させて、遊離砥粒を含むスラリーを該固定砥粒ワイヤに供給しながらワークを切断するワイヤソー装置において、該遊離砥粒の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるワイヤソー装置。
【請求項２】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ前記固定砥粒の平均突き出し量以下である請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項３】
前記固定砥粒の外径は、前記固定砥粒の突き出し量に、前記ワイヤの外周面に設けられた固定層の層厚を加えた値である請求項２に記載のワイヤソー装置。
【請求項４】
前記固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を８０μｍより大きく１２０μｍ以下とした場合に、該固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は１０μｍよりも小さい値とする請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項５】
前記固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下とした場合に、前記固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は６μｍよりも小さい値とする請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項６】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値以上の値である請求項２に記載のワイヤソー装置。
【請求項７】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値よりも小さい値である請求項２に記載のワイヤソー装置。
【請求項８】
所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられる前記固定砥粒ワイヤの一方端を第１ダンサーローラを介して供給ボビンに巻き付け、該固定砥粒ワイヤの他方端を第２ダンサーローラを介して回収ボビンに巻き付けて、該固定砥粒ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の該固定砥粒ワイヤの複数列に、前記遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら前記ワークを切断する請求項１に記載のワイヤソー装置。
【請求項９】
ワイヤ芯線の外周面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを走行させて、遊離砥粒を含むスラリーを該固定砥粒ワイヤに供給しながらワークを切断するワーク切断方法において、該遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上でかつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるワーク切断方法。
【請求項１０】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ前記固定砥粒の平均突き出し量以下である請求項９に記載のワーク切断方法。
【請求項１１】
前記固定砥粒の外径は、前記固定砥粒の突き出し量に、前記ワイヤの外周面に設けられた固定層の層厚を加えた値である請求項１０に記載のワーク切断方法。
【請求項１２】
前記固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を８０μｍより大きく１２０μｍ以下とした場合に、該固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は１０μｍよりも小さい値とする請求項９に記載のワーク切断方法。
【請求項１３】
前記固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下とした場合に、前記固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は６μｍよりも小さい値とする請求項９に記載のワーク切断方法。
【請求項１４】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値以上の値である請求項１０に記載のワーク切断方法。
【請求項１５】
前記遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値よりも小さい値である請求項１０に記載のワーク切断方法。
【請求項１６】
所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられる前記固定砥粒ワイヤの一方端を第１ダンサーローラを介して供給ボビンに巻き付け、該固定砥粒ワイヤの他方端を第２ダンサーローラを介して回収ボビンに巻き付けて、該固定砥粒ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の該固定砥粒ワイヤの複数列に、前記遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら前記ワークを切断する請求項９に記載のワーク切断方法。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれかに記載のワーク切断方法において、前記ワークが半導体インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置の前記固定砥粒ワイヤの複数列で多数枚のウエハ状に切断するウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラ間の外周に巻回した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、このワーク切断方法を用いてウエハ素材を製造するウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のワイヤソー装置は、メインローラに掛け渡されたワイヤの張力を制御しながらワークを切断してウエハ素材を作製している。この場合、ワークの有効活用の観点から、ワイヤの細線化が進んでいる。細線ワイヤは破断強度が低く、ワイヤに高い張力をかけることができず、従来ほど高い張力では切断できない一方で、切断に時間かかると非実用的になるため、ワイヤそのものの切れ味の向上が必須になっている。このため、固定砥粒ワイヤに遊離砥粒を併用する従来のワーク切断方法が特許文献１、２に開示されている。
【０００３】
図６は、特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【０００４】
図６に示すように、従来のワイヤソー装置１００は、支持台１０１、ガイドローラ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ、スラリーノズル１０３、支持材１０４および固定砥粒ワイヤ１０５を備えている。加工対象となる被加工部材Ｗは、例えばサファイアやＳｉといった硬脆材料からなる円柱状のインゴットである。
【０００５】
支持台１０１は、昇降可能に設置され、支持材１０４を介して軸線方向Ｘ（例えば水平方向）に延びる被加工部材Ｗを載置する。この支持台１０１は、例えば、ガイドローラ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃおよびスラリーノズル１０３の下方に配置される。被加工部材Ｗの切断加工時において、支持台１０１は、被加工部材Ｗを移動方向Ｚ（例えば鉛直方向）に移動させる。
【０００６】
支持材１０４は、被加工部材Ｗと支持台１０１との間に介在する支持部材である。この支持材１０４は、例えば、カーボン、レジン、ガラスなどによって構成される。被加工部材Ｗの切断加工時において、支持材１０４は、被加工部材Ｗの切断加工に伴って固定砥粒ワイヤ１０５によって切削される。
【０００７】
スラリーノズル１０３は、固定砥粒ワイヤ１０５にスラリー１０６を供給する。このスラリーノズル１０３は、例えば、被加工部材Ｗおよび固定砥粒ワイヤ１０５の上方に配置される。被加工部材Ｗの切断加工時において、スラリーノズル１０３は、固定砥粒ワイヤ１０５側に開口する噴射口１０３ａより固定砥粒ワイヤ１０５と被加工部材Ｗとの接触箇所に向けてスラリー１０６を噴射する。
【０００８】
ガイドローラ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、固定砥粒ワイヤ１０５を巻架する。このガイドローラ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの外周面には、例えば、複数列の平行なワイヤ案内溝が一定ピッチで形成されている。このワイヤ案内溝によって、固定砥粒ワイヤ１０５を平行に並べたマルチワイヤが被加工部材Ｗ側に形成される。被加工部材Ｗの切断加工時において、ガイドローラ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃは、正回転および逆回転を同期しつつ繰り返すことにより、固定砥粒ワイヤ１０５を運動方向Ｙに往復運動させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１６１９９２号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
固定砥粒ワイヤの切れ味を向上する方法として、ワイヤそのものを改良する方法があるが、特に細線ワイヤの改良は困難である。これに対して、特許文献１、２に開示されている従来のワーク切断方法では、固定砥粒ワイヤに遊離砥粒を併用しているが、単純に特許文献１、２の従来のワーク切断方法を適用して固定砥粒ワイヤに遊離砥粒を併用しても、遊離砥粒によって必ずしも切れ味が向上するとは限らず、使用する固定砥粒並びに遊離砥粒の粒径や形状によっては、逆に切れ味が悪くなってしまうという問題が生じる虞があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、遊離砥粒および固定砥粒の双方を用いてワーク切断能力（切れ味）を向上させてワーク切断を早くすることができるワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、このワーク切断方法を用いてウエハ素材を製造するウエハの製造方法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】
【００１２】
本発明のワイヤソー装置は、ワイヤ芯線の外周面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを走行させて、遊離砥粒を含むスラリーを該固定砥粒ワイヤに供給しながらワークを切断するワイヤソー装置において、該遊離砥粒の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１３】
また、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ前記固定砥粒の平均突き出し量以下である。
【００１４】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における固定砥粒の外径は、前記固定砥粒の突き出し量に、前記ワイヤの外周面に設けられた固定層の層厚を加えた値である。
【００１５】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を８０μｍより大きく１２０μｍ以下とした場合に、該固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は１０μｍよりも小さい値とする。
【００１６】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下とした場合に、前記固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は６μｍよりも小さい値とする。
【００１７】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値以上の値である。
【００１８】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置における遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値よりも小さい値である。
【００１９】
さらに、好ましくは、本発明のワイヤソー装置において、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられる前記固定砥粒ワイヤの一方端を第１ダンサーローラを介して供給ボビンに巻き付け、該固定砥粒ワイヤの他方端を第２ダンサーローラを介して回収ボビンに巻き付けて、該固定砥粒ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の該固定砥粒ワイヤの複数列に、前記遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら前記ワークを切断する。
【００２０】
本発明のワーク切断方法は、ワイヤ芯線の外周面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを走行させて、遊離砥粒を含むスラリーを該固定砥粒ワイヤに供給しながらワークを切断するワーク切断方法において、該遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上でかつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明のワーク切断方法における遊離砥粒の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ前記固定砥粒の平均突き出し量以下である。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における固定砥粒の外径は、前記固定砥粒の突き出し量に、前記ワイヤの外周面に設けられた固定層の層厚を加えた値である。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を８０μｍより大きく１２０μｍ以下とした場合に、該固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は１０μｍよりも小さい値とする。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における固定砥粒ワイヤのワイヤ芯線の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下とした場合に、前記固定砥粒ワイヤの固定砥粒の平均突き出し量は６μｍよりも小さい値とする。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値以上の値である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法における遊離砥粒の平均砥粒外径は、前記１μｍ以上前記固定砥粒の平均突き出し量以下の範囲の中間値よりも小さい値である。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明のワーク切断方法において、所定の間隔で配置された複数の溝付ローラ間に巻き付けられる前記固定砥粒ワイヤの一方端を第１ダンサーローラを介して供給ボビンに巻き付け、該固定砥粒ワイヤの他方端を第２ダンサーローラを介して回収ボビンに巻き付けて、該固定砥粒ワイヤを往復走行させて該複数の溝付ローラ間の該固定砥粒ワイヤの複数列に、前記遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら前記ワークを切断する。
【００２８】
本発明のウエハの製造方法は、本発明の上記ワーク切断方法において、前記ワークが半導体インゴットであって、該半導体インゴットをワイヤソー装置の前記固定砥粒ワイヤの複数列で多数枚のウエハ状に切断するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３０】
本発明においては、ワイヤ芯線の外周面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを走行させて、遊離砥粒を含むスラリーを固定砥粒ワイヤに供給しながらワークを切断するワイヤソー装置において、遊離砥粒の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるかまたは、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均突き出し量以下の規定範囲である。
【００３１】
このように、固定砥粒と遊離砥粒の双方を用い、遊離砥粒の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均砥粒外径以下であるかまたは、１μｍ以上かつ固定砥粒の平均突き出し量以下の規定範囲であるため、遊離砥粒が固定砥粒による切断を阻害することなく、固定砥粒が主体となってワーク切断を行うことができて、固定砥粒によるワーク切断能力（切れ味）に遊離砥粒によるワーク切断能力（切れ味）を加えることができてワーク切断能力を向上できワーク切断を早くすることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
以上により、本発明によれば、ワーク切断時に、ワークに対して固定砥粒および遊離砥粒の双方が確実に作用するようにしたため、従来よりも高い切断能力でワークを確実に早く切断することができる。また、固定砥粒に遊離砥粒を併用しても、切りしろは固定砥粒ワイヤだけによる切断の場合と同等であり、ワークの材料ロスの少ない状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【図２】遊離砥粒の平均砥粒外径（μｍ）に対するたわみ量（ｍｍ）の関係を示す図である。
【図３】遊離砥粒の平均砥粒外径（μｍ）に対する切り代（μｍ）の関係を示す図である。
【図４】固定砥粒ワイヤと遊離砥粒を併用してワーク切断を行う場合のワーク切込状態を模式的に示す切断方向に直行する方向のワークおよびワイヤの縦断面図である。
【図５】固定砥粒ワイヤと遊離砥粒を併用してワーク切断を行う場合のワーク切込状態を模式的に示す切断方向のワイヤによるワーク切削部分の拡大縦断面図である。
【図６】特許文献１に開示されている従来のワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に、本発明のワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、このワーク切断方法を用いたウエハの製造方法の実施形態１について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。
【００３５】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１におけるワイヤソー装置の要部構成例を模式的に示す斜視図である。
【００３６】
図１において、本実施形態１のワイヤソー装置１は複数（ここでは２個）の溝付ローラ２，３が所定間隔を置いて水平に配置されている。２個の溝付ローラ２，３の回転軸はその軸方向が平行でその回転軸の外側の外周溝と共に回転自在に設けられている。これらの溝付ローラ２，３はそれぞれ、その周面に所定ピッチ間隔で複数の外周溝が螺旋状に形成されている。所定の間隔で配置された複数の溝付きローラ２，３の外周溝に切断用のワイヤ４が巻き付けられている。
【００３７】
溝付ローラ２，３の外周溝に巻き付けられるワイヤ４は、螺旋状に巻き付けられる。溝付ローラ２，３間で巻き回数が多い場合には数千回程度にもなる。溝付ローラ２，３間に螺旋状に巻き付けられたワイヤ４の一方端が新線供給側の供給ボビン５に巻き付けられ、その他方端が旧線回収側の回収ボビン６に巻き付けられている。これらの溝付ローラ２，３、供給ボビン５および回収ボビン６を同期駆動することにより、溝付ローラ２，３間に巻き付けられたワイヤ４を走行させてワイヤ４の複数列でワーク７（ここでは半導体インゴット）を多数枚同時に切断するようになっている。切断枚数は多い場合には、数千枚程度を同時に切断する。ワイヤ４は、芯線径が例えばここでは５０μｍ〜５００μｍのものを用い、芯線の周囲にダイヤモンドなどの砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを用いる。ワーク切断には、固定砥粒ワイヤと遊離砥粒を併用する。ワイヤ４の芯線径および固定砥粒の突き出し量によって「切り代」が決まり例えばワイヤ４の外径が５０μｍ（０．０５ｍｍ）の場合に切り代も５０μｍ（０．０５ｍｍ）程度となるのが理想的である。供給ボビン５には、例えば数十〜数百Ｋｍのワイヤ４が巻かれている。
【００３８】
各溝付ローラ２，３に巻き付けられるワイヤ４に所要の張力を与えるため、慣性駆動のガイドローラ８，９の間にダンサローラ１０が設けられている。このガイドローラ８，９は、溝付ローラ２と供給ボビン５との間に設けられている。ダンサローラ１０により溝付ローラ２へのワイヤ４の張力を一定に制御している。また、溝付ローラ３と回収ボビン６との間の慣性駆動のガイドローラ１１，１２が設けられ、ガイドローラ１１，１２の間に張力付与用のダンサローラ１３が設けられている。ダンサローラ１３により溝付ローラ３からのワイヤ４の張力を一定に制御している。要するに、ダンサローラ１０，１３は、ワイヤ４の向きを変えるためのガイドローラ８，９間とガイドローラ１１，１２間に設けられ、一定の付勢力が下方に働いてワイヤ４に一定の張力が作用するようになっている。
【００３９】
ガイドローラ９と供給ボビン５との間にはトラバーサ１４が設けられ、トラバーサ１４により供給ボビン５に整列して巻き付けられているワイヤ４が順次取り出されるように作用する。また、ガイドローラ１２と回収ボビン６との間にもトラバーサ１５が設けられ、トラバーサ１５により回収ボビン６に整列してワイヤ４が巻き取られるように作用する。      
【００４０】
供給側のトラバーサ１４は、供給ボビン５からワイヤ４を取り込むときに順次ワイヤ位置に上下移動して整列巻き付けされたワイヤ４をスムーズに取り出す機能を有している。また、回収側のトラバーサ１５は、回収ボビン６もワイヤ４を整列巻き付けするために順次上下移動してワイヤ４をスムーズに順次巻き付ける機能を有している。
【００４１】
溝付ローラ２、３間のワイヤ４の上側ワイヤ列面はワーク７の切断面であり、この切断面を左右に横切るように加工液供給部１９が設けられ、この切断面の各ワイヤ列に加工液供給部１９の加工液供給口から冷却用のクーラントをかけながら、例えばワーク７をその切断面のワイヤ列面に押し付けて切断する。このように、冷却の目的で液体のクーラントをワーク７および各ワイヤ４にかけると共に、ワーク７の切断切込部およびワイヤ４の複数列に、後述する規定粒径範囲の遊離砥粒を含むスラリーをかけながら多数本のワイヤ４で一括して同時にワーク７をウエハ状に切断するようになっている。
【００４２】
このワイヤ列へのワーク７の押付けは、ワーク７を固定した固定部１７をワーク送り機構１８により下降させて、ワーク７を溝付ローラ２、３間のワイヤ列に上から押し付ける。多数本が平行に並んだワイヤ４の列面上にワーク７を押し付けることにより、厚さが均一な多数の薄いウエハ状に同時に切断する。これによって、厚さの揃ったウエハ素材を製造することができる。
【００４３】
加工室には、溝付ローラ２、３、その間のワイヤ４、ワーク７、これを固定した固定部１７およびワーク送り機構１８が収容され、それ以外の部材は加工室の外部に配置されている。
【００４４】
なお、図１では、ワーク７をその切断面の上側のワイヤ列面に押し付けて切断するように示したが、ワーク７をその切断面の下側のワイヤ列面に押し付けて切断するようにしてもよい。
【００４５】
ここで、固定砥粒ワイヤと遊離砥粒を併用してワーク切断を行う本実施形態１の特徴構成についてさらに詳細に説明する。
【００４６】
図２は、遊離砥粒１１の平均砥粒外径（μｍ）に対するたわみ量（ｍｍ）の関係を示す図、図３は、遊離砥粒１１の平均砥粒外径（μｍ）に対する切り代（μｍ）の関係を示す図である。
【００４７】
図２および図３において、試験条件として、図５で後述する遊離砥粒２１の平均粒径を０．５μｍ、１〜１０μｍ（Δ１μｍ）とし、固定砥粒ワイヤ４の図５で後述するワイヤ芯線２４における芯線径を８０μｍ、図５で後述する固定砥粒２３の平均砥粒外径を９μｍ、図５で後述する固定層としてのめっき層２５のめっき厚（層厚）を３μｍ、固定砥粒２３の平均突き出し量を６μｍとし、さらに、ワーク切断条件として、ワイヤ張力を１４Ｎ、ワイヤ速度を１０００ｍ／分、サイクル数を「１」（即ち、１分間にワイヤ往路、復路を１回ずつ）、ワーク送り量を０．５ｍｍ／分とする。この試験条件下でワーク７を切断したときのワーク７内のワイヤたわみ量（ｍｍ）と切り代（μｍ）について試験結果を確認した。
【００４８】
図２に示すように、図５で後述する遊離砥粒２１の砥粒外径を０．５μｍとした場合、固定砥粒２３のみの場合と同じワイヤ４の「たわみ量」の３ｍｍとなった。これは固定砥粒ワイヤ４の切断能力が固定砥粒２３に遊離砥粒２１を併用しても変わらないことを示している。また、遊離砥粒２１の砥粒径を２〜６μｍとした場合、固定砥粒２３のみを用いた場合の「たわみ量」の３ｍｍと比べて「たわみ量」が２．５ｍｍで小さくなった。これは固定砥粒ワイヤ４の切断能力が遊離砥粒２１を併用することで向上したものと考えられる。さらに、遊離砥粒２１の砥粒径が１μｍの場合、固定砥粒２３のみを用いた場合の「たわみ量」の３ｍｍと比べて「たわみ量」が２．８ｍｍで多少小さくなっている。ワイヤ４の「たわみ量」が少なくなると「切断能力」が向上したことを示しているが、遊離砥粒２１の砥粒径が２μｍから１μｍ、さらに０．５μｍと小さくなるほど、ワイヤ４の「たわみ量」が順次増えて「切断能力」が順次低下していることがわかる。
【００４９】
さらに、遊離砥粒２１の砥粒径を７μｍおよび８μｍとした場合、固定砥粒２３のみを用いた場合のワイヤ４の「たわみ量」の３ｍｍと比べて、「たわみ量」が小さくなっている。固定砥粒２３の平均砥粒径を９μｍ−めっき厚３μｍ＝固定砥粒２３の平均突き出し量６μｍであるが、遊離砥粒２１の砥粒外径が平均突き出し量の６μｍを超えた遊離砥粒２１の砥粒径として７μｍおよび８μｍであっても、固定砥粒２３のみの場合の「たわみ量」の３ｍｍと比べて「たわみ量」が小さくなっている。この場合も固定砥粒ワイヤ４の切断能力が遊離砥粒２１を併用することで向上したものと考えられる。このことからも、遊離砥粒２１の砥粒径が固定砥粒２３の平均砥粒径９μｍよりも小さければ、固定砥粒ワイヤ４の切断能力が遊離砥粒２１を併用することで向上するものと考えられる。
【００５０】
また、遊離砥粒２１の砥粒径を２〜６μｍの場合で、「たわみ量」が共に２．５ｍｍであるが、このうちで「切断能力」が最も高いのは、遊離砥粒２１の砥粒径が大きい６μｍの場合である。したがって、遊離砥粒２１の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下の範囲の中間値以上の値または平均突き出し量以下の近傍の値であるのが好ましい。
【００５１】
図３に示すように、図５で後述する遊離砥粒２１の砥粒径を６μｍ以下とした場合、ワーク７の「切り代」の大きさが固定砥粒２３のみを用いた場合と同じ切り代の大きさ（芯線径８０μｍ＋２０μｍ）になった。これは、固定砥粒ワイヤ４に遊離砥粒２１を併用してもワーク７の「切り代」が広がっていないことを示している。また、遊離砥粒２１の砥粒径を７μｍ以上とした場合、「切り代」の大きさが固定砥粒２３のみの場合の「切り代」（芯線径８０μｍ＋２０μｍ）と比べて大きくなっている。これは、遊離砥粒２１の砥粒径を７μｍ以上とした場合に「切り代」が大きくなることを示している。遊離砥粒２１の砥粒径が固定砥粒２３の平均砥粒径９μｍよりも小さい場合において、例えば遊離砥粒２１の砥粒径が８μｍの場合、「切り代」が２μｍ分大きくなっていることが分かる。
【００５２】
ワーク７の「切り代」に関して、遊離砥粒２１の砥粒径を０．５μｍ〜６μｍとした場合に、「切り代」の大きさが芯線径８０μｍ＋２０μｍであるが、このうちでベストモードは、遊離砥粒２１の砥粒径が小さいほどよく、遊離砥粒２１の砥粒径が０．５μｍ、１μｍである。よって、遊離砥粒２１の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下の範囲の中間値よりも小さい値であるかまたは１μｍ近傍の値であることが好ましい。
【００５３】
したがって、白抜きで示す実施例のように、遊離砥粒２１の砥粒外径が１〜６μｍの規定範囲にすると、固定砥粒２３のみの場合と、遊離砥粒２１および固定砥粒２３の併用の場合とで比較して、併用の場合の方が「切り代」（μｍ）を大きく広げることなく、高速切断を達成することができる。
【００５４】
このことからも、細線ワイヤによりワーク切断のベストモードとして、固定砥粒ワイヤ４のワイヤ芯線２４の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下の細線とした場合、固定砥粒ワイヤ４の固定砥粒２３の平均突き出し量を６μｍよりも小さい値とし、遊離砥粒２１の砥粒外径が１〜６μｍの規定範囲にする。
【００５５】
次に、固定砥粒ワイヤ４と遊離砥粒２１を併用してワーク切断を行う場合のワーク切断のメカニズムについて図４および図５を用いて更に詳細に説明する。
【００５６】
図４は、固定砥粒ワイヤ４と遊離砥粒２１を併用してワーク切断を行う場合のワーク切込状態を模式的に示す切断方向に直行する方向のワーク７およびワイヤ４の縦断面図、図５は、固定砥粒ワイヤ４と遊離砥粒２１を併用してワーク切断を行う場合のワーク切込状態を模式的に示す切断方向のワイヤ４によるワーク切削部分の拡大縦断面図である。
【００５７】
図４および図５に示すように、固定砥粒２３はワイヤ芯線２４の表面に固着層としてのめっき層２５によって固着されている。これらの固定砥粒２３、ワイヤ芯線２４およびめっき層２５で構成される固定砥粒ワイヤ４に対して、規定粒径範囲の遊離砥粒２１を含むスラリー２２を供給してワーク７を切断する。固定砥粒ワイヤ４の走行に伴って、固定砥粒２３がワーク７の切り込み部に対して移動することによってワーク７を切断するようになっている。このとき、固定砥粒２３の走行に伴ってかき集められかつ引きずられるようにして固定砥粒２３の前方領域Ｃの遊離砥粒２１がワーク切断に寄与する。これによって、細線ワイヤであっても、固定砥粒２３に遊離砥粒２１を併用することで切断能力を向上させることができて、高速切断を達成することができる。
【００５８】
ワーク７の材料の有効活用の観点から、ワーク７の「切り代」をできるだけ小さくするために、細線ワイヤ（ここでは例えば線径５０μｍ以上８０μｍ以下）と小さな固定砥粒２３との組み合わせとすることが好ましい。固定砥粒２３のみの場合よりも高速でワーク７を切断できる遊離砥粒２１の条件として、遊離砥粒２１がワーク７の切断のメインとならず、固定砥粒２３がワーク切断のメインとなる遊離砥粒２１の平均砥粒外径範囲として、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が１μｍ以上固定砥粒２３の平均砥粒外径以下とする。この固定砥粒ワイヤ４の固定砥粒２３の外径は、固定砥粒２３の突き出し量に、固定砥粒ワイヤ４におけるワイヤ芯線２４の外周面に設けられためっき層２５のめっき厚を加えた値である。遊離砥粒２１の平均砥粒外径が１μｍよりも小さい場合には、遊離砥粒２１が切断に寄与する割合が少なく、また、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が固定砥粒２３の平均砥粒外径よりも大きい場合には、固定砥粒２３が遊離砥粒２１によってワーク７の切り込み部から浮いてしまう確率が大幅に増えて、「切断能力」として固定砥粒２３がワーク切断に寄与する確率が大幅に低下する虞がある。
【００５９】
高速切断およびワーク７の「切り代」を小さくする観点から、固定砥粒２３に対する遊離砥粒２１の条件の詳細についてさらに説明する。
【００６０】
固定砥粒ワイヤ４とワーク７の切込部とが当接する切削面Ａでは、固定砥粒ワイヤ４の切断能力が高い方がよい。このように、遊離砥粒２１の砥粒外径が大きいと、前述したように、切断能力が高い固定砥粒２３がワーク７に接触できなくなり、固定砥粒ワイヤ４の切断能力が低下する。したがって、遊離砥粒２１の平均砥粒外径上限を固定砥粒２３の砥粒突き出し量とすることができる。一方、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が小さくとも、固定砥粒２３の走行に引きずられるようにして固定砥粒２３の前方領域Ｃの遊離砥粒２１がワーク切断に寄与する。遊離砥粒２１の平均砥粒外径の下限としては極端に砥粒外径が小さくなければよい。
【００６１】
ワーク切断後のウエハ面Ｂに関しては固定砥粒ワイヤ４の「切断能力」が小さい方がよい。ワーク切断後の洗浄で遊離砥粒２１を除去できる程度のサイズとする。遊離砥粒２１の砥粒外径が大きいと、ウェハ面を遊離砥粒２１が積極的に切削し、切り代が大きくなってしまう。遊離砥粒２１の砥粒外径の上限としては、固定砥粒２３の砥粒突き出し量とすることができる。また、遊離砥粒２１の砥粒外径が小さ過ぎると、ワーク切断後のウエハ表面に固着した遊離砥粒２１の洗浄による除去が困難となる。遊離砥粒２１の砥粒外径の下限として、ワーク切断後の洗浄で遊離砥粒２１を除去できる砥粒外径（１μｍ以上）とする。
【００６２】
したがって、「切断能力」として固定砥粒２３がワーク７の切断に寄与するための、この遊離砥粒２１の平均砥粒外径が１μｍ以上固定砥粒外径以下の遊離砥粒２１の条件に対して、高速切断およびワーク７の「切り代」を小さくする観点から、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒ワイヤ４における固定砥粒２３の突き出し量以下であることが更に好ましい。このように、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が固定砥粒突き出し量以下としているため、遊離砥粒２１によるワーク切断の「切り代」の拡大がないようにすることができる。また、ワイヤ芯線２４の線径を１２０μｍ以下とした場合、固定砥粒ワイヤ４における固定砥粒２３の平均突き出し量を１０μｍよりも小さい値とする。固定砥粒ワイヤ４のワイヤ芯線２４の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下の細線とした場合、固定砥粒ワイヤ４の固定砥粒の平均突き出し量を６μｍよりも小さい値とする。これらによって、ワーク７の切り代を小さく抑制したワーク切断を達成することができる。
【００６３】
以上により、本実施形態１によれば、ワイヤ芯線２４の外周面に固定砥粒２３が固着された固定砥粒ワイヤ４を走行させて、遊離砥粒２１を含むスラリー２２を固定砥粒ワイヤ４に供給しながらワーク７を切断するワイヤソー装置１において、高速切断の観点から、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均砥粒外径以下とする。さらに、好ましくは、高速切断およびワーク有効利用の観点から、遊離砥粒２１の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下とする。
【００６４】
このように、固定砥粒２３と遊離砥粒２１の双方を用い、遊離砥粒２１の平均砥粒外径が、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均砥粒外径以下であるかまたは、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下の規定範囲であるため、遊離砥粒２１が固定砥粒２３による切断を阻害することなく、固定砥粒２３が主体となってワーク７に対して遊離砥粒２１と固定砥粒２３の双方が確実に作用するようにワーク切断を行うことができて、固定砥粒２３だけでワーク切断を行う場合に比べて、ワーク切断能力を向上させることができ、ワーク切断を確実に早く行うことができる。
【００６５】
また、遊離砥粒を追加しても、「切り代」は固定砥粒ワイヤだけによる切断の場合と同等であり、ワーク７の材料ロスの少ない状態を維持することができる。
【００６６】
さらに、固定砥粒２３だけで切断するとウエハ表面が鏡面になるが、固定砥粒２３に遊離砥粒２１を併用することによりウエハ表面が梨地面になって光を効率よく内部に入射させることができる。
【００６７】
なお、本実施形態１では、ワイヤソー装置１を用いたワーク切断方法について説明したが、このワーク切断方法は、ワイヤ芯線２４の外周面に固定砥粒２３が固着された固定砥粒ワイヤ４を走行させて、遊離砥粒２１を含むスラリー２２を固定砥粒ワイヤ４に供給しながらワーク７を切断するワーク切断方法であって、遊離砥粒２１の平均砥粒外径は、１μｍ以上でかつ固定砥粒２３の平均砥粒外径以下である。さらに好ましくは、ワーク切断方法において、遊離砥粒２１の平均砥粒外径は、１μｍ以上かつ固定砥粒２３の平均突き出し量以下である。さらに、ワーク切断方法において、固定砥粒ワイヤ４のワイヤ芯線２４の線径を８０μｍより大きく１２０μｍ以下とした場合に、固定砥粒ワイヤ４の固定砥粒２３の平均突き出し量は１０μｍよりも小さい値とする。また、ワーク切断方法において、固定砥粒ワイヤ４のワイヤ芯線２４の線径を５０μｍ以上８０μｍ以下とした場合に、固定砥粒ワイヤ４の固定砥粒２３の平均突き出し量は６μｍよりも小さい値とする。
【００６８】
これに対して、本実施形態１のウエハの製造方法は、上記ワーク切断方法において、ワーク７が半導体インゴットであって、この半導体インゴットをワイヤソー装置１のワイヤ４の複数列で多数枚のウエハ状に切断することにより、多数枚のウエハ素材を一括して製造する。これによって、半導体インゴットの材料を有効に利用することができる。
【００６９】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態１に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態１の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、所定の間隔で配置された複数の溝付きローラ間の外周に巻回した切断用ワイヤを走行させることによって、切断用ワイヤでワークを切断するワイヤソー装置およびこれを用いたワーク切断方法、このワーク切断方法を用いてウエハ素材を製造するウエハの製造方法の分野において、ワーク切断時に、ワークに対して固定砥粒および遊離砥粒の双方が確実に作用するようにしたため、従来よりも高い切断能力でワークを確実に早く切断することができる。また、固定砥粒に遊離砥粒を併用しても、切りしろは固定砥粒ワイヤだけによる切断の場合と同等であり、ワークの材料ロスの少ない状態を維持することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  ワイヤソー装置
２，３  溝付ローラ
４  ワイヤ（固定砥粒ワイヤ）
５  供給ボビン
６  回収ボビン
７  ワーク（半導体インゴット）
８、９、１１，１２  ガイドローラ
１０、１３  ダンサローラ
１４，１５  トラバーサ
１７  固定部
１８  ワーク送り機構
１９  加工液供給部
２１  遊離砥粒
２２  スラリー
２３  固定砥粒
２４  ワイヤ芯線
２５  めっき層
Ａ  切削面
Ｂ  ウエハ面
Ｃ  固定砥粒の前方領域
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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