JPH10138114A

JPH10138114A - ワイヤソー用ワイヤ

Info

Publication number: JPH10138114A
Application number: JP8311187A
Authority: JP
Inventors: Seishiro Ohashi; 晴志郎大橋; Shinichi Okada; 伸一岡田; Kenji Asano; 健次浅野; Kazunori Suzuki; 和則鈴木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】スライス歩留り及びスライス効率が高く、か
つ、安価なワイヤソー用ワイヤを提供するものである。【解決手段】高抗張力金属線を素線２とし、その素線
２の表面に砥粒４を有機材料または無機材料などの金属
以外の材料３で担持させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤソー用ワイ
ヤに係り、特に、半導体シリコンインゴット、化合物半
導体インゴット、磁性材料、水晶体などを切断するのに
用いるワイヤソー用ワイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体および電子材料としてのウ
エハーやチップを母材から切り出すには、内周刃カッタ
ー、ワイヤソー、および一部には外周刃カッターが用い
られている。

【０００３】近年、シリコンウエハーでは大口径化が進
んでいるが、内周刃カッターでウエハースライスが可能
な技術的限界は８″（インチ）品までであり、生産の採
算性の面では６″品までとの見方が有力である。

【０００４】内・外周刃カッターによるウエハースライ
スと比較して、ワイヤソーによるウエハースライスは、
同時に多数枚（場合により５０枚以上）のウエハースラ
イスが可能であり、本質的に高スループットが期待でき
るため、現在、盛んに用いられるようになりつつあり、
将来的に需要が見込まれる１２″品の場合、当然、ワイ
ヤソーによるウエハースライスになるであろうと予測さ
れている。

【０００５】一般にワイヤソーでは、ピアノ線をインゴ
ットに押当てながら走行させ、その接触部位に潤滑油に
砥粒を分散させた特殊切削油（以下、砥粒スラリと呼
ぶ）を注入して母材をスライスする遊離砥粒スラリ注入
方式が用いられている。

【０００６】従来のワイヤソー装置の斜視図を図４に示
す。図４（ａ）は、往復走行型ワイヤソー装置を示し、
図４（ｂ）は、一方向走行型ワイヤソー装置を示してい
る。

【０００７】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、往復走
行型ワイヤソー装置および一方向走行型ワイヤソー装置
は、ワイヤ１１を溝車１２ａ，１２ｂ，１２ｃの表面に
形成された溝（図示せず）に沿って巻回してなる。

【０００８】往復走行型ワイヤソー装置の場合、ワイヤ
ソー用ワイヤ１１をいずれかの方向（図中では左右方
向）に張力を掛けて走行させると共に、支持台１５に載
置された被加工インゴット１４に押付ける。この時、溝
車１２ａ，１２ｂ，１２ｃの中央部に設けられた砥粒ス
ラリ供給手段１６から供給される砥粒スラリ１３を、被
加工インゴット１４の表面に吹付けてウエハースライス
を行う。

【０００９】また、一方向走行型ワイヤソー装置の場
合、ワイヤソー用ワイヤ１１を一方向（図中では右方
向）に張力を掛けて走行させると共に、支持台１５に載
置された被加工インゴット１４に押付ける。この時、ワ
イヤソー用ワイヤ１１の走行方向において、被加工イン
ゴット１４の直前に設けられた溝車（図中では溝車１２
ｃ）と被加工インゴット１４との間に設けられた砥粒ス
ラリ供給手段２６から供給される砥粒スラリ１３を、ワ
イヤソー用ワイヤ１１の表面に塗布してウエハースライ
スを行う。

【００１０】このように、ワイヤソー装置においては、
ワイヤに張力を掛けて用いるため、ワイヤは高い抗張力
を有する必要がある。このため、一般にワイヤソー用ワ
イヤとしては、ピアノ線や、高価な特殊合金鋼線、金属
結晶組織を調整した超高強度合金線（特開平１−２２２
８１４号公報参照）、アモルファス合金線などが用いら
れている。

【００１１】現在、これらのワイヤソー用ワイヤを用い
たウエハースライスにおいては、生産コスト面から、切
り代の低減によるなお一層の歩留りの向上が期待されて
いる。歩留り向上のために切り代を小さくするには、ワ
イヤ線径を小さくする必要がある。

【００１２】このため、従来標準的に用いられている直
径０．１６ｍｍ程度のワイヤ線径を更に小さくするため
の様々な検討がなされていると同時に、益々、ワイヤの
抗張力レベルの向上が望まれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遊離砥
粒スラリ注入方式においては、砥粒スラリのワイヤソー
への喰込みが不安定であるためにスライス効率が低い。
さらに、瞬間的または部分的な砥粒スラリの欠如（喰込
み不足）が原因で発生する傷、いわゆる“ソーマーク”
が起因となって、ウエハースライス後のポリッシュ工程
（鏡面研磨工程）における歩留りの低下と生産効率の低
下を招いている。

【００１４】遊離砥粒スラリ注入方式では、砥粒の喰込
みが不安定で、かつ、効率的でないため、様々な改善を
施してスライス効率の向上を図っている。例えば、金属単線または撚線からなる素線（ワイヤ）の表面
に螺旋状の溝を形成したもの（実願昭６０−２１６２０
号（実公昭６１−１３７４２１号公報）等参照）、
金属単線または撚線からなる素線（ワイヤ）の表面に、
ダイヤモンド砥粒またはＳｉＣ砥粒を、溶融金属または
メッキなどでメタル担持（メタルボンド）させたもの
（商品名；ワイヤモンド、住友電気報，昭和６３年３月
第１３２号，ｐ．１１８〜１２２参照）、などが提案さ
れている。

【００１５】の方法は、砥粒スラリを用いることに代
わりはないため、“ソーマーク”の発生のおそれが完全
に無くなるわけではない。

【００１６】また、の方法は、その製造工程が複雑な
ため、非常に高価なワイヤとなっており、いわゆる工業
生産材として広く用いられるには至っていない。

【００１７】の方法の場合、ワイヤが高価であり、生
産コストが高いという問題を回避するために、このワイ
ヤの両端を接続してリング状に形成した、いわゆるエン
ドレスワイヤとしての実用例もあるが、ワイヤ接続部の
強度が不十分であり、かつ、砥粒効果が強すぎてワイヤ
ソー装置における各ガイド類の損耗が激しいといった問
題がある。

【００１８】そこで本発明は、上記課題を解決し、スラ
イス歩留り及びスライス効率が高く、かつ、安価なワイ
ヤソー用ワイヤを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、高抗張力金属線を素線とし、その
素線の表面に砥粒を有機材料または無機材料などの金属
以外の材料で担持させたものである。

【００２０】請求項２の発明は、高抗張力非金属繊維又
はその繊維束或いはその撚線を素線とし、その素線の表
面に砥粒を有機材料または無機材料などの金属以外の材
料で担持させたものである。

【００２１】請求項３の発明は、上記有機材料が、ポリ
アミドイミドである請求項１および請求項２記載のワイ
ヤソー用ワイヤである。

【００２２】請求項４の発明は、上記無機材料が、ガラ
スである請求項１および請求項２記載のワイヤソー用ワ
イヤである。

【００２３】請求項５の発明は、上記高抗張力非金属繊
維が、炭素繊維またはポリアラミド繊維である請求項２
記載のワイヤソー用ワイヤである。

【００２４】以上の構成によれば、高抗張力金属線を素
線とし、その素線の表面に砥粒を有機材料または無機材
料などの金属以外の材料で担持させたため、スライス歩
留り及びスライス効率が高く、かつ、安価なワイヤソー
用ワイヤを得ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２６】本発明のワイヤソー用ワイヤの横断面図を
図１に示す。

【００２７】図１に示すように、ワイヤソー用ワイヤ１
は、素線２の外周にバインダー３を被覆し、そのバイン
ダー３に砥粒４を分散してなるものである。

【００２８】素線２としては、特に限定するものではな
く、例えば、黄銅メッキピアノ線、特殊合金鋼線、超高
強度合金線、アモルファス合金線などといった高抗張力
金属線が挙げられる。

【００２９】バインダー３としては、ポリアミドイミド
樹脂などの有機材料、ガラスなどの無機材料といった金
属以外の材料であれば、特に限定するものではない。

【００３０】砥粒４としては、特に限定するものではな
く、例えば、ＧＣ、アルミナ、炭化珪素などが挙げられ
る。

【００３１】次に、本発明の製造方法を説明する。

【００３２】バインダー３を溶剤中に溶解した溶解液を
混練すると共に、この溶解液中に砥粒４を分散させる。
この砥粒分散溶解液を、黄銅メッキピアノ線などからな
る素線２の表面に塗布し、その後、この素線２を加熱炉
に通すことによって焼付けを施し、ワイヤソー用ワイヤ
１を作製する。

【００３３】溶剤としては、特に限定するものではな
く、例えば、ジメチルフェノールなどが挙げられる。

【００３４】本発明のワイヤソー用ワイヤにおいては、
バインダー３を含んだ溶剤中に砥粒４を分散させたもの
を素線２の表面に塗布焼付けしているため、少なくとも
焼付け後におけるワイヤソー用ワイヤ１の表面には溶剤
は蒸発して無くなっており、ワイヤソー用ワイヤ１の表
面には極薄膜のバインダー３が形成されていると共に、
そのバインダー３の表面から砥粒４が部分的に露出して
いることもある。

【００３５】ワイヤソー用ワイヤ１の表面に砥粒４が担
持されているため、遊離砥粒方式ウエハースライス時に
おいて、ワイヤソー用ワイヤ１と被加工インゴット（以
下、ワークと呼ぶ）との間における砥粒スラリの喰い込
みが瞬間的または部分的に欠如しても“ソーマーク”が
生じるおそれがない。

【００３６】すなわち、本発明のワイヤソー用ワイヤ１
は表面の砥粒４と砥粒スラリ中の砥粒のダブル砥粒方式
となるため、従来のワイヤソー用ワイヤと比較すると、
砥粒の喰い込みが格段に向上すると共に、スライス効率
の向上が図れる。

【００３７】また、本発明のワイヤソー用ワイヤ１にお
いては、ウエハースライス時における砥粒の喰い込みが
良好なため、ワークへの押付力を従来のワイヤソー用ワ
イヤ程に強くしなくてもウエハースライスが可能とな
る。このため、ワイヤソー用ワイヤのワイヤ張力の低減
化を図ることができ、延いてはワイヤ線径の細径化を図
ることができる。したがって、ウエハースライスの切り
代を低減することができ、歩留りの向上が図れる。

【００３８】さらに、本発明のワイヤソー用ワイヤ１は
砥粒付きワイヤであるため、ワークの材質によっては、
砥粒スラリを用いること無く、砥粒が含まれていない潤
滑油だけでウエハースライスを行うことができる。すな
わち、従来の遊離砥粒方式スライスにおける砥粒スラリ
の作製、維持、管理が不要または大幅に軽減されるた
め、ウエハースライス時の作業工程を簡略化することが
できると共に、汚れ作業環境を大幅に向上させることが
できる。

【００３９】尚、バインダー３の材質を適宜選択するこ
とにより、砥粒４のバインダー３への固着力を変えるこ
とが可能であることは言うまでもなく、一般的な砥石で
例えると、硬い砥石または軟らかい砥石を適宜選択する
ことができる。また、砥粒４のサイズを適宜選択するこ
とにより、スライスを行うワークの材質及び／又はスラ
イスの目的・条件（例えば、高速切断や低表面粗さ切断
等）に応じてそれぞれ最適なスライスを可能にすること
は言うまでもない。

【００４０】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。

【００４１】本発明のワイヤソー用ワイヤにおいては、
素線として高抗張力金属線を用いていたが、他の実施の
形態のワイヤソー用ワイヤにおいては、素線として高抗
張力非金属繊維又はその繊維束或いはその撚線を用いる
ものである。

【００４２】高抗張力非金属繊維は特に限定するもので
はないが、例えば、炭素繊維、ポリアラミド繊維などが
挙げられる。

【００４３】本実施の形態によるワイヤソー用ワイヤに
おいても、本発明のワイヤソー用ワイヤと同様の効果を
発揮することは言うまでもなく、素線の材質は、スライ
スを行うワークの材質及び／又はスライスの目的・条件
に応じて適宜選択する。

【００４４】

【実施例】ポリアミドイミド樹脂からなるバインダー
を、溶剤であるジメチルフェノール中に溶解した溶解液
を混練すると共に、この溶解液中に＃２０００のＧＣ砥
粒を分散させる。この砥粒分散溶解液を、０．１６ｍｍ
φの黄銅メッキピアノ線からなる素線の表面に塗布し、
その後、この素線を加熱炉に通すことによって焼付けを
施し、ワイヤソー用ワイヤを作製する。

【００４５】実施例におけるワイヤソー用ワイヤの表面
を走査型電子顕微鏡で観察した写真を図２に示す。図中
の顕微鏡の倍率は５００倍であり、一目盛りは６μｍで
ある。

【００４６】図２に示すように、ワイヤソー用ワイヤの
表面はバインダーで被覆されているものの、部分的にバ
インダーの表面からＧＣ砥粒が露出しかかっているとこ
ろもあることがわかる。

【００４７】本実施例で作製したワイヤソー用ワイヤを
汎用のワイヤソー装置にセットし、潤滑油のみで１００
ｍｍφのガリウム砒素化合物半導体インゴットを３０枚
一括スライスした。この時、ウエハーの目標厚さは２ｍ
ｍとした。

【００４８】この結果、本発明のワイヤソー用ワイヤを
用いてウエハースライスを完了するのに要する時間は、
従来のワイヤソー用ワイヤを用い、砥粒スラリを注入し
ながらウエハースライスを行った時の５０〜７０％であ
り、スライス効率の向上が確認された。

【００４９】実施例におけるワイヤソー用ワイヤでスラ
イスを行ったウエハーの横断面の一部の表面粗さを粗さ
計測器で計測した時のチャートを図３に示す。図中の縦
目盛りはウエハー表面の高さ（μｍ；一目盛り０．５μ
ｍ）を示し、横目盛りはウエハーの径方向長さ（ｍｍ；
一目盛り５ｍｍ）を示している。

【００５０】図３に示すように、ウエハーの横断面の一
部の表面粗さは、最大で８〜１０μｍ程度であったが、
この表面粗さは砥粒サイズや作業条件を最適化すること
により更に向上させることが可能である。

【００５１】すなわち、ウエハースライス所要時間およ
びウエハーの横断面の表面粗さは、砥粒のサイズや付着
量、バインダーの材質、スライス作業条件、ワーク材質
などによって定まるものであって、それぞれ最適な条件
を組み合わせることにより更に向上させることができ
る。

【００５２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００５３】（１）ウエハースライス時におけるワー
クに対する砥粒スラリの喰込みが格段に向上するため、
スライス効率が向上すると共に、スライス時間の短縮が
図れる。

【００５４】（２）ワイヤに印加する張力を低レベル
にすることができるため、ワイヤ径を小さくすることが
可能となり、スライス歩留りが向上する。

【００５５】（３）ワークの材質によっては、砥粒ス
ラリを用いること無く、砥粒が含まれていない潤滑油だ
けでウエハースライスを行うことができるため、ウエハ
ースライス時の作業工程を簡略化することができると共
に、汚れ作業環境を向上させることができる。

【００５６】（４）砥粒サイズやバインダー材質など
を適宜選択することにより、ワーク材質、スライス条
件、およびスライス目的に合った最適なワイヤソー用ワ
イヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤソー用ワイヤの横断面図であ
る。

【図２】実施例におけるワイヤソー用ワイヤの表面を走
査型電子顕微鏡で観察した写真である。

【図３】実施例におけるワイヤソー用ワイヤでスライス
を行ったウエハーの横断面の一部の表面粗さを粗さ計測
器で計測した時の図である。

【図４】従来のワイヤソー装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ワイヤソー用ワイヤ２素線３バインダー（有機材料または無機材料などの金属以
外の材料）４砥粒

フロントページの続き (72)発明者鈴木和則茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高抗張力金属線を素線とし、その素線の
表面に砥粒を有機材料または無機材料などの金属以外の
材料で担持させたことを特徴とするワイヤソー用ワイ
ヤ。
【請求項２】高抗張力非金属繊維又はその繊維束或い
はその撚線を素線とし、その素線の表面に砥粒を有機材
料または無機材料などの金属以外の材料で担持させたこ
とを特徴とするワイヤソー用ワイヤ。
【請求項３】上記有機材料が、ポリアミドイミドであ
る請求項１および請求項２記載のワイヤソー用ワイヤ。
【請求項４】上記無機材料が、ガラスである請求項１
および請求項２記載のワイヤソー用ワイヤ。
【請求項５】上記高抗張力非金属繊維が、炭素繊維ま
たはポリアラミド繊維である請求項２記載のワイヤソー
用ワイヤ。