JPH04216897A - ワイヤソーによる切断法および加工液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＳｉ、ＧａＡｓ等の硬脆
材料のインゴットをワイヤソーで高速切断する方法およ
び加工液に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】硬脆材料のインゴットを切断するには、
外周刃による切断法、内周刃による切断法、ブレードソ
ーによる切断法およびワイヤソーによる切断法が用いら
れる。

【０００３】外周刃による切断法は、比較的小断面の切
断に適しており、例えばＳｉウエハ（厚み約０．６ｍｍ
）からチップを切り出す場合に使用されている。

【０００４】しかし、３インチ以上のインゴット（円柱
）を切断する場合には、外周部分が拘束されていないた
めに変形して、切断面の形状が悪く、使用できないのが
現状である。

【０００５】内周刃による切断法は、外周部分に張力を
加えて張り上げて、砥粒の着いている内周部分の変形を
少なくすることにより、外周刃による切断法よりも口径
の大きいインゴットの切断が可能である。

【０００６】現在、Ｓｉインゴットでは直径８インチ品
までの切断に使用されている。

【０００７】しかし、刃の厚みは０．５ｍｍ以上必要で
あるため、約０．６ｍｍ以上は切り屑となり捨てられて
おり、収率が良くないことが問題である。

【０００８】ブレードソーによる切断法は、ブレードの
両端に張力を加えて、刃面を直線に近く張り上げて、フ
ェライト等の切断に用いられている。

【０００９】約１０ｍｍ程度の厚みの切断であれば、直
線が保たれるが、３インチを越えるインゴットでは十分
な直線性が得られず、厚み差は１００μｍを越えてしま
うのが現状である。

【００１０】ワイヤソーによる切断法は、切断するイン
ゴットの口径の影響を受けにくく、８インチ以上のイン
ゴットでも、ワイヤ線径は０．１８ｍｍφで切断でき、
内周刃による切断法に比較して収率が良い。

【００１１】しかし、切断速度を２ｍｍ／ｍｉｎ以上に
すると、反りが１０μｍを越えることが明らかになって
いる。

【００１２】したがって、生産性を上げるためには切断
速度を高めて、なおかつ反りを１０μｍ以下にする必要
がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本発
明はワイヤソーを用いて、高切断速度で反りの小さい硬
脆材料を切断する方法およびこの方法に用いるワイヤソ
ー用加工液を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題に鑑み、本発明
はワイヤソーを用いてＳｉ等のインゴットを切断する場
合において、加工液の粘度を２０℃において９０ｍＰａ
・ｓ超〜５００ｍＰａ・ｓとすることにより、切断速度
を２ｍｍ／ｍｉｎ以上にすることを特徴とするものであ
る。

【００１５】 さらに、（ａ）下式（Ｉ）で表されるグリコール類、Ｒ
１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（Ｉ
）ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のアル
キル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水

【００１６】を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）の合計重量を１００重量部として、必須成
分（ａ）の含量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）
の含量が０．１ないし５重量部、必須成分（ｃ）の含量
が１０ないし９９重量部であり、かつ粘度が２０℃で９
０ｍＰａ・ｓ超〜５００ｍＰａ・ｓである加工液を特徴
とする。

【００１７】

【作用】以下本発明について詳細に説明する。

【００１８】本発明による被切断物とは、直径が３から
１６インチで、長さが３００から２０００ｍｍのＳｉ等
の単結晶の円柱をいう。

【００１９】ワイヤソーの機構を図２に示す。

【００２０】テーブル９上に固定されたＳｉインゴット
１を、テーブル９を押し上げ方向８に押し上げることに
よりワイヤ２に接触させる。

【００２１】ワイヤ２は加工液がアルカリ性の場合には
ピアノ線を用い、前記加工液が酸性の場合にはアモルフ
ァス線を用いる。

【００２２】ワイヤ線径は０．０８ｍｍから０．２５ｍ
ｍである。

【００２３】前記ワイヤ２には右巻き取りリール３と左
巻き取りリール４により一定の張力Ｔを掛け、かつ右巻
き取りリール３で巻き取り、左巻き取りリール４に巻き
付けられたワイヤがなくなれば反転し、左巻き取りリー
ル４で巻き取る。

【００２４】ワイヤ２はアイドラーリール５に支持され
てＳｉインゴット１に接触し、ワイヤ２とＳｉインゴッ
ト１との間に砥粒を分散させた加工液７が介在し、砥粒
によりＳｉインゴット等が削られる。

【００２５】 本発明における加工液とは、 （ａ）下式（Ｉ）で表されるグリコール類、Ｒ１―Ｏ―
（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（Ｉ）ここで
、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のアルキル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水

【００２６】を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（
ｂ）、（ｃ）の合計重量を１００重量部として、必須成
分（ａ）の含量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）
の含量が０．１ないし５重量部、必須成分（ｃ）の含量
が１０ないし９９重量部であり、粘度を２０℃で９０ｍ
Ｐａ・ｓ超〜５００ｍＰａ・ｓにコントロールすること
を特徴とする。

【００２７】本発明を構成する各要素について以下詳細
に説明する。

【００２８】（グリコール類） 本発明の加工液において使用するグリコール類は下記（
Ｉ）式で表される化合物である。

【００２９】 Ｒ１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　（Ｉ）
ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のアルキ
ル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基

【００３０】グリコール類としては、例えば、ブチルセ
ルソルブ、カービトール、カービトールアセテイト、ブ
チルエチルソルブ、エチレングリコールなどを挙げるこ
とができ、中でもカービトール、エチレングリコールの
ような蒸発および引火しにくく、かつ水に易溶性のグリ
コール類を用いると、砥粒の分散安定性の良い加工液が
得られ、かつ後工程における水による洗浄除去に好都合
である。

【００３１】上記グリコール類が１重量部未満であると
加工液の持つ潤滑性が失われ切断用ワイヤ２および巻き
取りリール３、４の摩耗が大きくなり好ましくない。

【００３２】また、９０重量部を超えると以下に述べる
水溶性増粘剤の作用を低減するため好ましくない。

【００３３】（水溶性増粘剤） メチルセルローズ、エチルセルローズ、ソジウムカルボ
キシメチルセルローズ、ザンサンガァム、ポリアクリル
酸、ポリアクリルアミド等が使用できる。

【００３４】水溶性増粘剤は加工液中に分散させた砥粒
が沈降するのを防止するために用いるものであり、０．
１重量部未満では砥粒の分散保持力が無く、５重量部を
超えると加工液の粘性が増加し、液状化しなくなるため
である。

【００３５】（水） 本発明の加工液に使用する水は、水溶性増粘剤を溶解さ
せて粘度調整を行い易くする目的で配合する。

【００３６】水が１０重量部未満であると水溶性増粘剤
の溶解が不十分となり、９９重量部を超えると上述のよ
うに加工液の潤滑性が失われる。

【００３７】（その他の成分） 本発明の加工液には、所望に応じて、その他の配合成分
としてアルコール類、ポリアルキレングリコール類など
をも適宜添加し適切な粘度になるよう調整したりするこ
ともできる。

【００３８】本発明の加工液に用いる任意成分のアルコ
ール類およびポリアルキレングリコール類は加工精度の
維持あるいは加工時の環境汚染防止などより、できるだ
け蒸発および引火しにくいものが要求され、また水に対
して易溶性であることが望まれる。

【００３９】したがって、アルコール類としてプロピレ
ングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチル
グリコール、１，３―ブタンジオール、１，４―ブタン
ジオール、２，３―ブタンジオールのような常温で液状
で比較的引火点の高いアルコール類を用いることが望ま
しい。

【００４０】また、ポリアルキレングリコール類はポリ
オキシエチレン類を多く含み、水に溶解し易い分子量２
００〜１０００程度のものが好適である。

【００４１】また、加工液に砥粒を分散させ易くするた
めに界面活性剤を添加したり、加工液の腐敗を防止する
ために防腐剤を添加することもできる。

【００４２】本発明の特長は、前記加工液に所定の粘性
を持たせることにより、図３に示した反りを１０μｍ以
下にして、かつ切断速度が上る点にある。

【００４３】図１に加工液の粘度と切断速度の関係を示
す。

【００４４】加工液の粘度が９０ｍＰａ・ｓ〜５００ｍ
Ｐａ・ｓの場合に切断速度は３ｍｍ／ｍｉｎ以上にでき
ることが判る。

【００４５】９０ｍＰａ・ｓ以下ではワイヤ上における
砥粒の保持力が低下し、切断速度が上がらない。

【００４６】

【実施例】表１に本発明の加工液の実施例の組成を示す
。

【００４７】実施例の結果を図１および以下に具体的に
説明する。

【００４８】

【表１】

【００４９】実施例１の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５０】 加工液の粘度　　　　　　　　；９５ｍＰａ・ｓ（２０
℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃１
５００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒１．２
ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１２φｍｍ
ピアノ線の張力　　　　　　；１．０ｋｇｆ加工変質層
は２．４μｍで、切断速度は３．０ｍｍ／ｍｉｎで反り
は８μｍであった。

【００５１】実施例３の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５２】 加工液の粘度　　　　　　　　；１５０ｍＰａ・ｓ（２
０℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃
１２００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒１．
０ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１２φｍ
ｍピアノ線の張力　　　　　　；１．０ｋｇｆ加工変質
層は２．４μｍで、切断速度は３．５ｍｍ／ｍｉｎで反
りは６μｍであった。

【００５３】実施例４の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、５ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５４】 加工液の粘度　　　　　　　　；３６０ｍＰａ・ｓ（２
０℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃
１２００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒１．
０ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１８φｍ
ｍピアノ線の張力　　　　　　；２．５ｋｇｆ加工変質
層は８．４μｍで、切断速度は４ｍｍ／ｍｉｎで反りは
６μｍであった。

【００５５】実施例６の試料液をワイヤソーの加工液と
して使用して、６ｉｎＳｉインゴットを以下の条件で切
断した。

【００５６】 加工液の粘度　　　　　　　　；４９０ｍＰａ・ｓ（２
０℃）砥粒　　　　　　　　　　　　　　　　；ＧＣ＃
１２００加工液と砥粒の混合比；加工液１ｌ―砥粒０．
９ｋｇワイヤ線径　　　　　　　　　　；０．１８φｍ
ｍピアノ線の張力　　　　　　；２．５ｋｇｆ加工変質
層は９．５μｍで、切断速度は４．３ｍｍ／ｍｉｎで反
りは７μｍであった。

【００５７】

【発明の効果】従来のワイヤソーによる切断法では、切
断速度は２ｍｍ／ｍｉｎ以下であったが、本発明により
、２ｍｍ／ｍｉｎ以上にすることが可能となり、能率が
５０％向上した。

【００５８】さらに、加工液が水溶性であり、ワイヤソ
ー機および被加工物が水または水性洗剤で容易に洗浄で
きるとの効果も認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】切断速度と加工液粘度の関係の図。

【図２】ワイヤソーの機構を説明するための図。

【図３】反りの説明図。

【符号の説明】

１　　Ｓｉインゴット ２　　ワイヤ ３、４　　リール ５　　アイドラリール ６　　ノズル ７　　加工液 ８　　押上げ方法 ９　　テーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワイヤソーを用いて硬脆材料のインゴ
   ットを切断する方法において、粘度が２０℃で９０ｍＰ
   ａ・ｓ超〜５００ｍＰａ・ｓを有する水溶性加工液を用
   いることを特徴とする切断法。
2. 【請求項２】　　（ａ）下式（Ｉ）で表されるグリコー
   ル類、 Ｒ１―Ｏ―（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ―Ｒ２　　　　　　（
   Ｉ）ここで、Ｒ１は水素または炭素原子数が１〜４のア
   ルキル基 ｎは１〜４の整数 Ｒ２は水素またはアセチル基 （ｂ）水溶性増粘剤 （ｃ）水 を必須成分とし、かつ必須成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
   の合計重量を１００重量部として、必須成分（ａ）の含
   量が１ないし９０重量部、必須成分（ｂ）の含量が０．
   １ないし５重量部、必須成分（ｃ）の含量が１０ないし
   ９９重量部であり、粘度が２０℃で９０ｍＰａ・ｓ超〜
   ５００ｍＰａ・ｓであることを特徴とするワイヤソー用
   加工液。