(57)【要約】      （修正有）【課題】ワイヤと被切断物との間に砥粒が絶えず介在している状態を実現出来るとは限らない。その結果、砥粒が存在しない箇所の被切断物の表面は荒れて、平滑な切断面を得ることが出来なくなる。本発明は、平滑な切断面を有する被切断物を得ることができるソーワイヤを提供すること。【解決手段】ソーワイヤ７の表面には、ワイヤの長手方向にほぼ平行に複数本の溝８が形成されている。また、ワイヤ７の円周方向において隣接する溝８ａと溝８ｂの間隔Ｗは、砥粒径の２ないし１５倍の距離であることが好ましい。さらに、溝の深さＤは、砥粒径の１／４ないし１／２であることが好ましい。【選択図】図２
2009023066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤに被切断物を押し付けるか又はワイヤを被切断物に押し付けながら、上記ワイヤに砥粒を含有する加工液を注いで被切断物を切断するワイヤソーに用いられるソーワイヤにおいて、ソーワイヤの表面には、ワイヤの長手方向に複数本の溝が形成されていることを特徴とするソーワイヤ。
【請求項２】
ワイヤの円周方向において隣接する溝と溝の間隔は、砥粒径の２ないし１５倍の距離であることを特徴とする請求項１記載のソーワイヤ。
【請求項３】
溝の深さは、砥粒径の１／４ないし１／２であることを特徴とする請求項１または２記載のソーワイヤ。
【請求項４】
繰り出し部から繰り出されたソーワイヤを複数の溝付きローラに巻き付け、溝付きローラを経たソーワイヤを巻き取り部で巻き取り、繰り出し部から巻き取り部に向けて、溝付きローラ間を走行するソーワイヤに被切断物を押し付けるか又は溝付きローラ間を走行するソーワイヤを被切断物に押し付けながら、ソーワイヤに砥粒を含有する加工液を注いで被切断物を切断するワイヤソーによる切断方法において、ソーワイヤとして、請求項１、２または３記載のソーワイヤを用いることを特徴とするワイヤソーによる切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行するワイヤ（ソーワイヤ）に被切断物を押し付けるか又は走行するワイヤ（ソーワイヤ）を被切断物に押し付けながら被切断物を切断するワイヤソーによる切断方法及びそのソーワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーワイヤとは、特に、シリコン、石英、セラミック等の硬質材料の切断やスライスや内面研磨やダイシングやインゴット切り出し用に用いられる、砥粒による切削力を利用したワイヤである。
【０００３】
本発明の理解を容易にするためにソーワイヤを用いて被切断物を切断するワイヤソーの一例を説明する。このワイヤソーとは、テンションを付与した細いワイヤまたはワイヤ列を走行させ、そのワイヤまたはワイヤ列に向けて砥粒を含有するスラリー状の研磨材を供給しながら被切断物（例えば、シリコンインゴット）をワイヤもしくはワイヤ列に押し付けるか又は被切断物にワイヤもしくはワイヤ列を押し付けて、遊離砥粒の研削研磨作用によって被切断物をウェハ状に切断する装置である。図６に、一例として単結晶シリコンの加工に使われるワイヤーソー装置の概略構成図を示す。図６のワイヤーソー装置は、同時に複数枚のウェハを得ることが可能であるから、マルチ切断装置とも呼ばれている。
【０００４】
図６を簡単に説明すると、繰り出しボビン１１から繰り出されたワイヤ（ソーワイヤ）１２は、ワイヤをガイドするための多数のガイドローラ１３を経て多数の溝を有する複数のグルーブローラ１４において所定ピッチのワイヤ列を形成し、そのワイヤ列に対してフィードユニット１５によって被切削物１６を押し当てつつノズル１７からワイヤ列に向けてスラリー状の遊離砥粒を供給することによって被切削物１６をウェハ状に切断し、その後、ワイヤ列は多数のガイドローラ１８を経て巻き取りボビン１９に巻き取られる。ソーワイヤ１２はグルーブローラ１４に付設された駆動モータ２０の駆動力によって走行するが、そのとき、ダンサーローラ２１、２２の動きの情報が繰り出しボビン１１および巻き取りボビン１９の回転にフィードバックされ、一定のテンションが保たれる。通常、ソーワイヤ１２はその材料としての有効利用と切断面粗さ改善など品質面からの要請で一定の双方向走行または一方向走行を行いながら前進し、最終的に巻き取りボビン１９に巻き取られる。
【０００５】
上記スラリー状の遊離砥粒としては、一般的に、炭化珪素砥粒を油剤に分散させたものが用いられることが多い。油剤は鉱油系のものが用いられているが、洗浄に有機溶剤を必要とするなど、環境上の問題から、グリコール系溶剤をベースとした水溶性のものへの転換が進んでいる。このような遊離砥粒を用いたワイヤソーの特徴は、（１）被切断物全体を一挙に切断する方式であるため、切断速度が大きくなくても大量に処理することができ、（２）工具がワイヤであるため、大口径被切断物の切断が比較的容易であり、（３）遊離砥粒の研削研磨作用を利用する切断であることに加えて、工具が細いワイヤであるため、歩留まりよくインゴットから薄いウェハの切り出しが可能であるという特徴を有している。
【０００６】
ところで、上記のような遊離砥粒による被切断物の切断は、図７に示すような状況で行われる。すなわち、ソーワイヤ１２からなるワイヤ列に向けて砥粒２３を含有するスラリー状の加工液を注ぎ、砥粒２３による研削研磨作用により被切断物１６は複数の薄片状に切断される。この場合、切断面の面精度を向上させるためには、ソーワイヤ１２と被切断物１６との間に砥粒２３が絶えず介在していることが必要である。
【０００７】
しかし、ワイヤソーは走行するソーワイヤに被切断物を押し付けつつ切断するという機構を採用する方式であるから、走行するソーワイヤと被切断物の間に絶えず砥粒を介在させておくというのは容易なことではない。というのは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、図６のグルーブローラ１４を構成する３つのローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに沿って周回するワイヤ１２によって被切断物１６を切断するとき、ワイヤが矢示Ａ方向に走行する場合、被切断物１６に対するワイヤ１２の進入方向前部Ｆでは砥粒の引き込みは比較的円滑に行われるものの、中央部Ｍや後部Ｂでは、被切断物１６との接触圧が高くなり、砥粒の引き込みができなくなる現象（いわゆる、液切れないし膜切れ）を起こしやすい。ワイヤソーによる切断は、砥粒（通常、３μｍ〜３０μｍ程度の粒径のダイヤモンド粒子または３μｍ〜２０μｍ程度の粒径のＧＣ粒子）の研削研磨作用で行われるので、液切れないし膜切れが起こると、ソーワイヤと被切断物が直接的にこすれる関係となる。このため、切断面の面精度が大きく低下するだけでなく（荒れるだけでなく）、切断効率も大きく低下せざるを得ない。
【０００８】
そこで、特許文献１には、ワイヤと被切断物の間に切削液の滞留箇所を形成するために、図９に示すように、ソーワイヤ３１の長手方向に適当な間隔をおいて平坦部３２を形成することが記載されている。この平坦部３２は、ソーワイヤ３１の表面の反対側（１８０度異なる位置）に一対づつ対称的に形成され、ソーワイヤ３１の長手方向には９０度づつ角度を変えて形成されている。
【特許文献１】特開２００１−２０５５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載されたように、単に切削液の滞留箇所を設けるだけでは、図７に示すように、ワイヤ１２と被切断物１６との間に砥粒２３が絶えず介在している状態を実現できるとは限らない。その結果、砥粒２３が存在しない箇所の被切断物１６の表面は荒れて、平滑な切断面を得ることができなくなる。
【００１０】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、平滑な切断面を有する被切断物を得ることができるソーワイヤ及びそのソーワイヤを用いたワイヤソーによる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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明のソーワイヤは、ワイヤに被切断物を押し付けるか又はワイヤを被切断物に押し付けながら、上記ワイヤに砥粒を含有する加工液を注いで被切断物を切断するワイヤソーに用いられるソーワイヤにおいて、ソーワイヤの表面には、ワイヤの長手方向に複数本の溝が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
また、ワイヤの円周方向において隣接する溝と溝の間隔は、砥粒径の２ないし１５倍の距離であることが好ましい。
【００１３】
さらに、溝の深さは、砥粒径の１／４ないし１／２であることが好ましい。
【００１４】
そして、本発明のワイヤソーは、繰り出し部から繰り出されたソーワイヤを複数の溝付きローラに巻き付け、溝付きローラを経たソーワイヤを巻き取り部で巻き取り、繰り出し部から巻き取り部に向けて、溝付きローラ間を走行するソーワイヤに被切断物を押し付けるか又は溝付きローラ間を走行するソーワイヤを被切断物に押し付けながら、ソーワイヤに砥粒を含有する加工液を注いで被切断物を切断するワイヤソーによる切断方法において、ソーワイヤとして、上記ソーワイヤのいずれかを用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載のソーワイヤによれば、ソーワイヤの表面には、ワイヤの長手方向に複数本の溝が形成されているので、この溝に砥粒を保持させ、ソーワイヤと被切断物との間に砥粒が絶えず介在しているという状態を維持することができるので、被切断物に砥粒が食い込みやすく、切断力が向上する。また、被切断物の切り粉をこの溝を通じて円滑に排出することができるので、切断時間が短くなるとともに切断面の精度を改善して平滑な切断面を得ることが可能になる。
【００１６】
切断面の平滑性を向上させるためには、請求項２記載のように、ワイヤの円周方向において隣接する溝と溝の間隔は、砥粒径の１５倍以下の距離であることが好ましい。しかし、円周方向において隣接する溝と溝の間隔が砥粒径の２倍未満のものを機械加工で得るのは困難である。そこで、請求項２記載のように、ワイヤの円周方向において隣接する溝と溝の間隔は、砥粒径の２倍以上の距離であることが好ましい。
【００１７】
溝に砥粒を保持するためには、請求項３記載のように、溝の深さは、砥粒径の１／４以上であることが好ましい。そして、被切断物に砥粒を食い込みやすくするためには、請求項３記載のように、溝の深さは、砥粒径の１／２以下であることが好ましい。
【００１８】
請求項４記載の切断方法によれば、被切断物を円滑に切断することができるので、切断能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のソーワイヤに用いるワイヤは、強度と弾性率がガイドローラやグルーブローラ間の張力に耐えるものであれば、特に制限はなく、このようなワイヤとしては、例えば、長尺のピアノ線などの鋼線、タングステン線、モリブデン線などの線材にパテンティングや焼鈍といった熱処理と伸線加工を繰り返し施して細径化した断面丸形の線材を得、これを所定の孔形状を有するダイスを使用して伸線加工するか、又は上下一対のローラで圧延加工することにより製造することができる。また、上記伸線途中または圧延加工前に真鍮や銅等のメッキを施すことができる。
【００２０】
本発明に使用するソーワイヤの直径は、被切断物の形状および特性により適宜選択することができ、通常は０．０１〜０．５mm程度が採用されることが多いが、０．１mm以下の細線であっても、０．１mmを超える太めの線であっても、本発明の効果は同じである。
【００２１】
砥粒としては、特に限定されるものではないが、粒径が１００μｍ以下のダイヤモンド砥粒を用いることができる。本発明において、砥粒径とは、各砥粒についての長径と短径の算術平均値を全砥粒について平均した値をいう。
【００２２】
ソーワイヤの表面に、ワイヤの長手方向に溝を形成する方法としては、例えば、伸線加工時のダイスの内周面に凸部を設ける方法を採用することができる。
【００２３】
ワイヤの長手方向に設ける溝は、必ずしも連続した溝（連続溝）である必要はなく、溝と溝の間に部分的に溝がない部分が存在するもの（不連続溝）であってもよい。本発明の効果を享受するためには、上記不連続溝の場合、図１に示すように、ソーワイヤ１の溝２と溝３の間に溝がない部分が存在し、溝４と溝５の間に溝がない部分が存在するものであっても、溝２の端部２ａから溝３の端部３ａに至るワイヤの外周面および溝４の端部４ａから溝５の端部５ａに至るソーワイヤ１の外周面には、少なくとも１つの溝６が存在することが好ましい。
【実施例１】
【００２４】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲において、適宜変更と修正が可能である。
（１）ソーワイヤの製造
炭素含有量が０．８重量％で、線径が５．５mmのピアノ線材にパテンティング処理と冷間伸線加工を施し、最後に内周面に複数個の凸部形状を有するダイスを用いて引き抜くことにより、図２（ａ）に示すような断面形状と図３に示すような側面形状を有する本発明の実施例のソーワイヤ７を得た。ソーワイヤ７の表面には、ワイヤの長手方向にほぼ平行に複数本の溝８が形成されている。本実施例１では、図２（ｂ）に示すように、円周方向において隣接する溝８ａと溝８ｂの間隔Ｗは砥粒径の２ないし１５倍の距離であり、溝８の深さＤは砥粒径の１／４ないし１／２である。Ｇは砥粒である。３
図２（ａ）においては、各溝８のソーワイヤ７の円周方向における間隔は等しくなく、このように溝８を形成した場合においても、本発明の効果を十分に享受することができる。そして、溝８がソーワイヤ７の円周方向にほぼ均等な間隔をおいて形成されたものであれば、切断面の平滑性をさらに向上させることができる。また、溝８がワイヤの長手方向に平行であれば、被切断物を切断する時に被切断物をしっかりと捕捉する作用が期待できるので、被切断物の寸法精度が向上するという効果がある。
【００２５】
比較例として、炭素含有量が０．８重量％で、線径が５．５mmのピアノ線材にパテンティング処理と冷間伸線加工を施して線径が１．０mmの線材を得た。そして、この線材を所定の内周面形状（凸部はなく、平滑な面）を有するダイスを用いて引き抜くことにより、線径が０．１６mmの比較例のソーワイヤ９を得た。
【００２６】
上記実施例と比較例のソーワイヤの違いは、その表面に長手方向にほぼ平行に複数本の溝が形成されているか否かの点である。そして、これらソーワイヤ７と９を用いて、以下の表１に示すような条件で、図６に示すような構成のワイヤソーによりソーダガラス（被切断物）を４０枚切断した。切断したソーダガラス４０枚すべての表面粗さを測定したので、ソーワイヤ７についての代表的な結果を図４に示し、ソーワイヤ９についての代表的な結果を図５に示す。
【００２７】
【表１】
2009023066.tif 000003
【００２８】
図４と図５を比較すると明らかなように、本発明のソーワイヤ７により切断したソーダガラスの表面は平滑であるが、比較例のソーワイヤ９により切断したソーダガラスの表面は荒れている。なお、ソーワイヤ７によって切断した４０枚のソーダガラスの測定区間７mmにおける算術平均粗さＲａの平均値は０．２６μｍである、ソーワイヤ９によって切断した４０枚のソーダガラスの測定区間７mmにおける算術平均粗さＲａの平均値は１．３７μｍである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のソーワイヤは、シリコン、石英、セラミック等の硬質材料の切断やスライスや内面研削やダイシングやインゴット切り出し用に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のソーワイヤの一例の側面を示す図である
【図２】図２（ａ）は本発明のソーワイヤの別の例の断面を示す図、図２（ｂ）は図２（ａ）の破線部を拡大して示す図である。
【図３】図２のソーワイヤの側面を示す図である。
【図４】本発明のソーワイヤにより切断したソーダガラスのウェハの表面粗さを示す図である。
【図５】比較例のソーワイヤにより切断したソーダガラスのウエハの表面粗さを示す図である。
【図６】一般的なワイヤソー装置の概略構成図である。
【図７】遊離砥粒による被切断物の切断の状況を説明する図である。
【図８】図８（ａ）は、図６のワイヤソー装置においてグルーブローラにおけるソーワイヤによる被切断物の切断の状況を示す側面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図９】従来のソーワイヤの側面図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ソーワイヤ
２、３、４、５、６  溝
７  ソーワイヤ
８  溝
８ａ  溝
８ｂ  溝
９  ソーワイヤ
Ｗ  隣接する溝の円周方向の間隔
Ｄ  溝の深さ
【図１】
2009023066.tif 000004
【図２】
2009023066.tif 000005
【図３】
2009023066.tif 000006
【図４】
2009023066.tif 000007
【図５】
2009023066.tif 000008
【図６】
2009023066.tif 000009
【図７】
2009023066.tif 000010
【図８】
2009023066.tif 000011
【図９】
2009023066.tif 000012
【図１０】
2009023066.tif 000013