JP2014188655A - Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method - Google Patents
Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014188655A JP2014188655A JP2013068938A JP2013068938A JP2014188655A JP 2014188655 A JP2014188655 A JP 2014188655A JP 2013068938 A JP2013068938 A JP 2013068938A JP 2013068938 A JP2013068938 A JP 2013068938A JP 2014188655 A JP2014188655 A JP 2014188655A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- abrasive grains
- wire
- plating layer
- polycrystalline silicon
- cutting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
Description
本発明は、多結晶シリコンを切断するための多結晶シリコン切削用ワイヤ工具および、これを用いた多結晶シリコンの切断方法に関するものである。 The present invention relates to a polycrystalline silicon cutting wire tool for cutting polycrystalline silicon and a method for cutting polycrystalline silicon using the same.
従来、多結晶シリコンをはじめ、硬脆材料を切断するためには、ワイヤ工具が用いられてきた。例えば、鋼線ワイヤを用いて、砥粒を含むスラリを供給しながら、加工対象をスライスする方法(遊離砥粒加工)があった。 Conventionally, wire tools have been used to cut hard and brittle materials such as polycrystalline silicon. For example, there has been a method of slicing a processing target (free abrasive processing) while supplying a slurry containing abrasive grains using a steel wire.
しかし、このような方法では、砥粒や被切削物の切断屑を多量に含んだ研削廃液が発生する。したがって、この処理が必要になるとともに、環境負荷も大きいという問題がある。さらに、砥粒が鋼線ワイヤと被切削物との間に存在した場合にのみ加工が行われるため、ウエハ1枚を切り出すためのワイヤ使用量が非常に多くなり、切断効率が極めて悪いという問題があった。 However, in such a method, grinding waste liquid containing a large amount of abrasive grains and cutting waste of the workpiece is generated. Therefore, there is a problem that this processing is necessary and the environmental load is large. Further, since the processing is performed only when the abrasive grains exist between the steel wire and the workpiece, the amount of wire used for cutting out one wafer becomes very large, and the cutting efficiency is extremely poor. was there.
これに対し、ピアノ線のような高強度を持つ芯線に砥粒を予め固定したワイヤ工具を用いることがある。この場合において、例えば、芯線等の外周部に砥粒を熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で保持する方法がある(特許文献1)。 On the other hand, the wire tool which fixed the abrasive grain beforehand to the core wire with high intensity | strength like a piano wire may be used. In this case, for example, there is a method of holding the abrasive grains on the outer periphery of a core wire or the like with a thermosetting resin or a photocurable resin (Patent Document 1).
また、金属芯線の外周部に砥粒をニッケルめっきで保持したワイヤ工具を用いる方法がある(特許文献2)。なお、ニッケルめっきで砥粒を保持した場合、砥粒の先端部を露出させるか、もしくは砥粒の先端を揃えるために、砥粒上のめっき層を、砥石などを用いてドレッシングを行った後に、ワイヤ工具を使用することがある。 There is also a method using a wire tool in which abrasive grains are held by nickel plating on the outer periphery of a metal core wire (Patent Document 2). In addition, when holding the abrasive grains by nickel plating, in order to expose the tip of the abrasive grains or to align the tips of the abrasive grains, the plating layer on the abrasive grains is dressed using a grindstone or the like A wire tool may be used.
このように、硬脆材料を切断するためには、環境負荷低減、および切断効率の改善を考慮すると、遊離砥粒加工よりも芯線に砥粒が固定された固定砥粒加工が望ましい。 As described above, in order to cut hard and brittle materials, in consideration of reduction of environmental load and improvement of cutting efficiency, fixed abrasive processing in which abrasive grains are fixed to the core wire is preferable to free abrasive processing.
しかし、特許文献1の方法は、多量の廃液の処理は不要であるものの、砥粒の保持力が必ずしも高くない。このため、切断加工中に砥粒が脱落し、切削効率が悪くなる恐れがある。そのため、被切削物を効率よく切断するためには、ワイヤの使用量を多くする必要がある。 However, although the method of Patent Document 1 does not require treatment of a large amount of waste liquid, the holding power of abrasive grains is not necessarily high. For this reason, abrasive grains may fall off during the cutting process, and cutting efficiency may deteriorate. Therefore, in order to efficiently cut the workpiece, it is necessary to increase the amount of wire used.
さらに、被切削物を加工している際、ワイヤ工具は高速で走行するため、加工部には研削液(冷却液)をかけながら行うものの、高い摩擦熱が生じる。この摩擦熱により砥粒を保持している樹脂が軟化する恐れがある。樹脂が軟化することで、砥粒の保持力が弱まり、さらに切断効率が悪くなる。このため、ワイヤの使用量を多くせざるを得なくなり、ウエハ1枚を切り出すコストが上がってしまう恐れがある。 Furthermore, since the wire tool travels at a high speed when the workpiece is being machined, high frictional heat is generated even though the grinding part (cooling liquid) is applied to the machined portion. The frictional heat may soften the resin holding the abrasive grains. When the resin is softened, the holding power of the abrasive grains is weakened, and the cutting efficiency is further deteriorated. For this reason, the amount of wire used must be increased, and the cost of cutting out one wafer may increase.
また、特許文献2の方法は、砥粒をニッケルめっきで固定しているため、砥粒を保持するめっき層が硬く、砥粒の保持力は極めて高いため、加工中の砥粒の脱落を防止できる。このため、ウエハを切り出すためのワイヤ使用量を減らすことができる。しかし、多結晶シリコンの切断時に、特に結晶の界面部分での加工においても、被切削物とワイヤ工具(砥粒)間に大きな負荷がかかった際に、砥粒が脱落することなく、強引に被切削物へ加工が進む。その際、被切削物に大きな傷や、むしれ傷等を付けてしまう恐れがある。被切削物にこのような傷が付くと、切り出されたウエハの面精度が落ちるだけでなく、ウエハの強度が低下する。このため、ウエハを製品として使用できなくなる恐れがある。 Moreover, since the method of patent document 2 has fixed the abrasive grain by nickel plating, since the plating layer holding an abrasive grain is hard and the holding power of an abrasive grain is very high, it prevents the fall of the abrasive grain during a process. it can. For this reason, the amount of wire used for cutting out the wafer can be reduced. However, when cutting polycrystalline silicon, especially when processing at the interface of the crystal, when a heavy load is applied between the workpiece and the wire tool (abrasive grains), the abrasive grains do not fall off Processing proceeds to the workpiece. At that time, there is a possibility that a large scratch or a peeling scratch may be applied to the workpiece. When such a scratch is made on the workpiece, not only the surface accuracy of the cut wafer is lowered, but also the strength of the wafer is lowered. For this reason, there is a possibility that the wafer cannot be used as a product.
さらに、砥粒は粒度分布を持ち粒径に一定のばらつきがある状態で芯線上に強固に固定されており、固定された砥粒の中で最も突き出した砥粒が加工をすることになる。このように単一の砥粒に負荷がかかると、切れ味は良好であるが、切り出されたウエハの表面粗さは悪化してしまい、切り出されたウエハの強度も低下する恐れがある。 Furthermore, the abrasive grains are firmly fixed on the core wire with a particle size distribution and a certain variation in the particle diameter, and the most protruding abrasive grains among the fixed abrasive grains are processed. When a load is applied to a single abrasive grain in this way, the sharpness is good, but the surface roughness of the cut wafer is deteriorated, and the strength of the cut wafer may be reduced.
また、金属芯線の外周部に砥粒をニッケルめっき層で保持したワイヤ工具の場合、ニッケルやチタンといった金属が表面に存在した砥粒を用いることが一般的である。このような砥粒を使うと、砥粒表面に導電性が付与されるため砥粒上にもめっき層が形成され、砥粒を強固に固定することができる。しかし、ワイヤ工具をそのまま使用すると、砥粒先端部のめっきが摩耗して砥粒が露出するまでに時間を要し、砥粒が切断能力を発揮するまでの時間を要する。また、めっきが摩耗する間は、ワイヤ工具本来の切れ味を発揮することができず、切削開始時に被切削物との間に滑りが生じる。このため、被切削物の厚さばらつきや、そりが発生する恐れがある。 In the case of a wire tool in which abrasive grains are held on the outer periphery of a metal core wire by a nickel plating layer, it is common to use abrasive grains in which metal such as nickel or titanium is present on the surface. When such an abrasive grain is used, conductivity is imparted to the abrasive grain surface, so that a plating layer is formed on the abrasive grain and the abrasive grain can be firmly fixed. However, if the wire tool is used as it is, it takes time until the abrasive tip is worn and the abrasive is exposed, and it takes time until the abrasive exhibits its cutting ability. Further, while the plating is worn, the original sharpness of the wire tool cannot be exhibited, and slip occurs with the workpiece at the start of cutting. For this reason, there exists a possibility that the thickness variation of a to-be-cut object and a curvature may generate | occur | produce.
一方、砥粒の先端部を露出させ、砥粒の先端部を揃えるために、硬脆材料の切削の前に、砥石を用いドレッシングを行う方法がある。しかし、砥粒上のニッケルめっきに対しドレッシングを行う場合は、ニッケルめっきが硬く、ドレッシングに時間を要するため、生産性が落ちる。また、ドレッシング時に砥粒に過度の負荷がかかり、砥粒の脱落や固着強度の低下を招く恐れがある。砥粒の脱落や固着強度の低下が生じると、本来の切れ味が発揮できなくなり、切断効率が悪くなる上、切断精度も悪くなる。また、砥粒の先端部を揃えるためには、さらに砥粒を削る必要があり、非常に長い時間を要するため生産性が落ちてしまう。 On the other hand, there is a method of performing dressing using a grindstone before cutting of a hard and brittle material in order to expose the tip of the abrasive and align the tip of the abrasive. However, when dressing is performed for nickel plating on the abrasive grains, the nickel plating is hard and the dressing takes time, so the productivity is lowered. In addition, an excessive load is applied to the abrasive grains during dressing, which may cause the abrasive grains to fall off and the fixing strength to decrease. If the abrasive grains fall off or the fixing strength is reduced, the original sharpness cannot be exhibited, cutting efficiency is deteriorated, and cutting accuracy is also deteriorated. Moreover, in order to align the front-end | tip part of an abrasive grain, it is necessary to grind an abrasive grain further, and productivity will fall since it requires very long time.
このように、多結晶シリコンの切断において、ニッケルメッキで砥粒が固定されたワイヤ工具を用いると、切り出されたウエハに大きな傷がついてしまい、切り出されたウエハの表面粗さが大きくなり、ウエハ表面の傷が原因でウエハ強度が劣る要因となる。このため、多結晶シリコンの切断に対しては、現在でも遊離砥粒加工が最も多く使用されているのが現状である。 Thus, in the cutting of polycrystalline silicon, if a wire tool in which abrasive grains are fixed by nickel plating is used, the cut wafer will be damaged greatly, and the surface roughness of the cut wafer will increase. This is a cause of inferior wafer strength due to surface scratches. For this reason, at present, the free abrasive processing is most frequently used for cutting polycrystalline silicon.
しかし、遊離砥粒加工は、ウエハの表面粗さが小さく、ウエハ強度を保ったままウエハを切り出すことは可能であるが、前述したように、砥粒や切削物の切断屑を多量に含んだ研削廃液が発生し、環境負荷、作業負荷が大きくなるという問題がある。また、被切削物と芯線の間に砥粒が存在した場合に加工するという切断方式のため、鋼線ワイヤと砥粒の使用量が多くなり、切断効率が非常に悪い。そのため生産性が悪く、ウエハ1枚に使用するワイヤ使用量と時間、及び切削廃液の処理などを含めるとトータルコストがあがる恐れがある。 However, free abrasive grain processing has a small surface roughness of the wafer, and it is possible to cut out the wafer while maintaining the wafer strength. However, as described above, it contains a large amount of abrasive grains and cutting waste. There is a problem that grinding waste liquid is generated and the environmental load and work load increase. In addition, since the cutting method involves processing when abrasive grains exist between the workpiece and the core wire, the amount of steel wire and abrasive grains used is increased, and the cutting efficiency is very poor. Therefore, the productivity is poor, and the total cost may increase if the amount and time of wire used for one wafer and the treatment of the cutting waste liquid are included.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、多結晶シリコンの切断加工において、高い切断効率を持ちつつ、切り出されたウエハに大きな傷を付けることなく表面の仕上がりに優れ、ウエハの強度も十分な状態で切断可能な多結晶シリコン用ワイヤ工具及び多結晶シリコンの切断方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems. In the cutting process of polycrystalline silicon, while having high cutting efficiency, it has excellent surface finish without causing large scratches on the cut wafer. An object of the present invention is to provide a polycrystalline silicon wire tool and a polycrystalline silicon cutting method capable of cutting with sufficient strength.
前述した目的を達するために第1の発明は、少なくとも表面に導電性を有する芯線と、前記芯線の外周に設けられる砥粒と、前記芯線の外周に形成され、前記砥粒を保持するめっき層とを具備し、前記めっき層が銅めっき、亜鉛めっき、銀めっきのいずれかにより形成され、前記めっき層のビッカース硬度が60HV以上200HV以下の範囲に含まれることを特徴とする多結晶シリコン切削用ワイヤ工具である。 In order to achieve the above-described object, the first invention provides a core wire having conductivity at least on the surface, abrasive grains provided on the outer periphery of the core wire, and a plating layer formed on the outer periphery of the core wire and holding the abrasive grains And the plating layer is formed by any one of copper plating, zinc plating, and silver plating, and the plating layer has a Vickers hardness in the range of 60 HV to 200 HV. It is a wire tool.
前記めっき層が銅めっきであり、前記めっき層のビッカース硬度が80HV以上200HV以下の範囲に含まれることが望ましい。 The plating layer is preferably copper plating, and the plating layer preferably has a Vickers hardness of 80 HV or more and 200 HV or less.
前記砥粒は、前記砥粒の表面の一部にパラジウムが付着したダイヤモンド砥粒、酸化アルミニウム系砥粒、または炭化ケイ素系砥粒のいずれかで構成され、前記砥粒の平均粒径が20μm以下であることが望ましい。 The abrasive grains are composed of any of diamond abrasive grains, aluminum oxide-based abrasive grains, or silicon carbide-based abrasive grains in which palladium adheres to a part of the surface of the abrasive grains, and the average grain diameter of the abrasive grains is 20 μm. The following is desirable.
前記めっき層の厚みが、前記砥粒の平均粒径の1/4以上3/4以下であることが望ましい。めっき層の厚みを、砥粒の平均粒径の1/3以上3/5以下とすることが、砥粒の保持力と切断精度との関係上さらに好ましい。 It is desirable that the thickness of the plating layer is not less than 1/4 and not more than 3/4 of the average particle diameter of the abrasive grains. It is more preferable that the thickness of the plating layer is 1/3 or more and 3/5 or less of the average grain size of the abrasive grains in terms of the holding power of the abrasive grains and the cutting accuracy.
第1の発明によれば、芯線に砥粒を固定する砥粒保持手段として金属めっきが使用されているため、砥粒を樹脂で固定した場合に比べ、砥粒を強固に固定することができる。また、砥粒が強固に固定されているので、加工中の砥粒の脱落が少なく、切断効率が上がり、加工時間が短く、ワイヤの使用量も少なくて済む。さらに、樹脂に比べ、金属めっきは耐熱性が非常に優れ、熱によって砥粒の保持力が低下することはない。 According to the first invention, since metal plating is used as the abrasive grain holding means for fixing the abrasive grains to the core wire, the abrasive grains can be firmly fixed as compared with the case where the abrasive grains are fixed with resin. . In addition, since the abrasive grains are firmly fixed, the abrasive grains are not dropped during processing, the cutting efficiency is increased, the processing time is short, and the amount of wire used can be reduced. Furthermore, compared to resin, metal plating is extremely excellent in heat resistance, and the holding power of abrasive grains is not reduced by heat.
また、従来のめっき層として用いられているニッケルめっきと比べると、本発明のめっき層の硬度は低い。そのため、多結晶シリコンを切断中に、砥粒が加工部に押し当てられた際、砥粒自身がめっき層の弾性変形により、砥粒がめっき層内でめっき層の弾性変形に追従して僅かに動くことができる。このため、突出した砥粒はめっき層内に押し込まれて砥粒の先端が揃いやすい。したがって、同時に多数の砥粒を加工に寄与させることができ、砥粒一つにかかる力を軽減することで被切削物の表面精度を向上することができる。 In addition, the hardness of the plating layer of the present invention is lower than that of nickel plating used as a conventional plating layer. For this reason, when the abrasive grains are pressed against the processed part while cutting the polycrystalline silicon, the abrasive grains themselves follow the elastic deformation of the plating layer within the plating layer due to the elastic deformation of the plating layer. Can move on. For this reason, the protruding abrasive grains are pushed into the plating layer and the tips of the abrasive grains are easily aligned. Therefore, a large number of abrasive grains can contribute to the machining at the same time, and the surface accuracy of the workpiece can be improved by reducing the force applied to one abrasive grain.
また、多結晶シリコンの結晶の界面のような、硬度が異なる部分を切断する際に、被切削物とワイヤ工具(砥粒)間に大きな負荷がかかる場合がある。その際に、強引に切削を行わずに、砥粒を先に脱落させることにより、切り出されたウエハに大きな傷やむしれ傷を付けないで加工することが可能になり、ウエハとしての強度も保ったままウエハを切り出すことができる。このような効果は、めっき層のビッカース硬度が60HV以上200HV以下の範囲、特にめっき層が銅めっきで、80HV以上200HV以下の範囲である場合に、より確実に得ることができる。 Further, when cutting a portion having different hardness, such as an interface of polycrystalline silicon, a large load may be applied between the workpiece and the wire tool (abrasive grain). At that time, by removing the abrasive grains first without forcibly cutting, it becomes possible to process the cut wafer without causing large scratches or bruises, and the strength as a wafer is maintained. The wafer can be cut out as it is. Such an effect can be more reliably obtained when the Vickers hardness of the plating layer is in the range of 60 HV to 200 HV, particularly when the plating layer is copper plating and in the range of 80 HV to 200 HV.
また、砥粒の表面にパラジウムを付着させることで、パラジウムの電位が貴なため、銅めっきと砥粒との密着性を向上させることができる。 Moreover, since the potential of palladium is noble by attaching palladium to the surface of the abrasive grains, the adhesion between the copper plating and the abrasive grains can be improved.
また、めっき層の厚みを、砥粒の平均粒径の1/4以上3/4以下とすることで、砥粒の保持力を十分に確保することができる。また、砥粒の突出量を適正に確保することができるため、工具寿命を延ばし、過剰にめっき層を厚くする必要がない。めっき層の厚みを、砥粒の平均粒径の1/3以上3/5以下とすることが、砥粒の保持力と切断精度との関係上さらに好ましい。 Moreover, the holding | maintenance force of an abrasive grain can fully be ensured by making thickness of a plating layer into 1/4 or more and 3/4 or less of the average particle diameter of an abrasive grain. Moreover, since the protrusion amount of an abrasive grain can be ensured appropriately, the tool life is extended and it is not necessary to make the plating layer excessively thick. It is more preferable that the thickness of the plating layer is 1/3 or more and 3/5 or less of the average grain size of the abrasive grains in terms of the holding power of the abrasive grains and the cutting accuracy.
第2の発明は、少なくとも表面に導電性を有する芯線と、前記芯線の外周に設けられる平均粒径20μm以下の砥粒と、前記砥粒を保持し、ビッカース硬度が60HV以上200HV以下の金属のめっき層を具備するワイヤ工具を用いて、多結晶シリコンを切断して、多結晶シリコンから切り出されたウエハの表面粗さRaは0.5μm以下で、3点曲げ試験によるウエハの強度が100MPa以上とすることを特徴とする多結晶シリコンの切断方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a core wire having conductivity on at least a surface thereof, an abrasive having an average particle diameter of 20 μm or less provided on an outer periphery of the core wire, a metal having a Vickers hardness of 60 HV or more and 200 HV or less. Using a wire tool having a plating layer, the polycrystalline silicon is cut, the surface roughness Ra of the wafer cut from the polycrystalline silicon is 0.5 μm or less, and the strength of the wafer by a three-point bending test is 100 MPa or more. This is a method for cutting polycrystalline silicon.
前記めっき層の厚みが、前記砥粒の平均粒径の1/4以上3/4以下であることが好ましい。 It is preferable that the thickness of the plating layer is not less than 1/4 and not more than 3/4 of the average particle diameter of the abrasive grains.
前記砥粒の表面の一部にパラジウムを付着させ、前記砥粒を保持する前記めっき層が銅めっきであるワイヤ工具を用いることが望ましい。 It is desirable to use a wire tool in which palladium is attached to a part of the surface of the abrasive grains and the plating layer for holding the abrasive grains is copper plating.
第2の発明によれば、砥粒を保持するめっき層の硬度が適正であるため、砥粒の脱落を防止することが可能である。特に、砥粒の表面の一部にパラジウムが存在することで、砥粒と銅めっきとの密着力を向上させることができる。 According to the second invention, since the hardness of the plating layer holding the abrasive grains is appropriate, it is possible to prevent the abrasive grains from falling off. In particular, the presence of palladium on part of the surface of the abrasive grains can improve the adhesion between the abrasive grains and the copper plating.
また、切削中に砥粒自身がめっき層内で弾性的に動くことができるため、砥粒によってウエハに大きな傷やむしれ傷を付けないで加工することが可能となる。このため、切り出されたウエハの表面粗さRaを0.5μm以下とし、3点曲げ試験におけるウエハの強度100MPa以上を確保することが可能になる。なお、切り出されたウエハの表面粗さRaが0.4μm以下であれば、より確実に、3点曲げ試験におけるウエハ強度100MPa以上を確保することが可能になるため望ましい。 In addition, since the abrasive grains themselves can move elastically in the plating layer during cutting, the abrasive grains can be processed without causing large scratches or peeling scratches on the wafer. For this reason, the surface roughness Ra of the cut wafer is set to 0.5 μm or less, and it becomes possible to ensure the wafer strength of 100 MPa or more in the three-point bending test. If the surface roughness Ra of the cut wafer is 0.4 μm or less, it is preferable because it is possible to ensure a wafer strength of 100 MPa or more in a three-point bending test.
本発明によれば、多結晶シリコンの切断加工において、高い切断効率を持ちつつ、切り出されたウエハに大きな傷を付けることなく表面の仕上がりに優れ、ウエハの強度も十分な状態で切断可能な多結晶シリコン用ワイヤ工具及び多結晶シリコンの切断方法を提供することができる。 According to the present invention, in the cutting process of polycrystalline silicon, while having high cutting efficiency, the surface finish is excellent without damaging the cut wafer, and the wafer can be cut with sufficient strength. A wire tool for crystalline silicon and a method for cutting polycrystalline silicon can be provided.
(切断装置)
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、切断装置1を示す概略図である。切断装置1は、切断対象物であるインゴット3をスライス加工するものである。切断装置1には、インゴット3を保持する保持部5と、ワイヤ工具7を移動させるための多溝を有するローラ9と、保持部5およびローラ9を駆動するための図示を省略したモータ等から構成される。
(Cutting device)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a cutting device 1. The cutting device 1 is for slicing an
切断装置1では、ローラ9の外周に、所定の張力が付与された状態でワイヤ工具7が多数回巻回される。ワイヤ工具7は一方の側から送られ(図中矢印A方向)、他方の側から巻き取られる(図中矢印B方向)。駆動モータによってローラ9を可逆回転することにより、ワイヤ工具7をローラ9間で往復動させることができる。 In the cutting device 1, the wire tool 7 is wound many times around the outer periphery of the roller 9 with a predetermined tension applied. The wire tool 7 is fed from one side (in the direction of arrow A in the figure) and wound up from the other side (in the direction of arrow B in the figure). The wire tool 7 can be reciprocated between the rollers 9 by reversibly rotating the rollers 9 by the drive motor.
多結晶シリコンのインゴット3を保持部5で保持させた状態で、ワイヤ工具7の移動方向に対して垂直に移動させる(図中矢印C方向)。保持部5に所定の荷重を付与し、インゴット3をワイヤ工具7に接触させることで、ワイヤ工具7によりインゴット3が切断される。すなわち、インゴット3を一度に多数枚の加工物にスライス切断することができる。なお、本発明の切断方法は、図示した例に限られず、本発明によるワイヤ工具を用いて行う切断加工にはすべて適用可能である。
In a state where the
(ワイヤ工具)
次に、ワイヤ工具7について説明する。図2はワイヤ工具7の軸方向に垂直な方向の断面を示す図である。ワイヤ工具7は、主に芯線11、砥粒13、めっき層15等から構成される。
(Wire tool)
Next, the wire tool 7 will be described. FIG. 2 is a view showing a cross section of the wire tool 7 in a direction perpendicular to the axial direction. The wire tool 7 is mainly composed of a core wire 11, abrasive grains 13, a plating layer 15, and the like.
芯線11は、高強度で導電性を有する金属線、もしくは高強度で導電性被覆層を有した非金属線である。金属線としては、例えばピアノ線、ステンレス鋼線、タングステン線、モリブデン線などである。導電性被覆層を有する非金属線の素材としては、ガラスファイバ、アラミド繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維などを用いることができる。 The core wire 11 is a metal wire having high strength and conductivity, or a non-metal wire having a high strength and conductive coating layer. Examples of the metal wire include a piano wire, a stainless steel wire, a tungsten wire, and a molybdenum wire. Glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, alumina fiber, boron fiber, or the like can be used as the material for the non-metallic wire having the conductive coating layer.
ここで、非金属線を芯線として使用する場合は、芯線の外周面に導電性を付与するため、ガラスファイバや高分子の繊維に、無電解めっきにより金属めっきを行なって芯線の表面導電層を形成することができる。あるいは、芯線の外周面に導電性高分子を使用するか、または導電性材料を高分子に含有させたりして導電性を付与することができる。 Here, when using a non-metallic wire as the core wire, in order to impart conductivity to the outer peripheral surface of the core wire, the surface conductive layer of the core wire is formed by performing metal plating on the glass fiber or polymer fiber by electroless plating. Can be formed. Alternatively, a conductive polymer can be used on the outer peripheral surface of the core wire, or a conductive material can be included in the polymer to impart conductivity.
なお、この中では特にピアノ線が最も好ましい。芯線11の線径は、被切削物により適宜選択することができる。また、芯線11の表面には防錆のため、薄い真鍮か銅がめっきされていることが好ましい。 Of these, the piano wire is most preferable. The wire diameter of the core wire 11 can be appropriately selected depending on the workpiece. The surface of the core wire 11 is preferably plated with thin brass or copper for rust prevention.
芯線11の外周には、砥粒13およびめっき層15が設けられる。めっき層15は砥粒13の保持層として機能する。砥粒13としては、被切削物より硬度が高いものであれば特に限定されないが、多結晶シリコン切削用ワイヤ工具としては、ダイヤモンドの他に、酸化アルミニウム(Al2O3)系(例えば、A:褐色アルミナ質、WA:白色アルミナ質)、炭化ケイ素(SiC)系(例えば、GC:緑色炭化ケイ素質、C:黒色炭化ケイ素質)などが挙げられる。硬度としてはダイヤモンド>炭化ケイ素(SiC)系>酸化アルミニウム(Al2O3)系である。 Abrasive grains 13 and a plating layer 15 are provided on the outer periphery of the core wire 11. The plating layer 15 functions as a holding layer for the abrasive grains 13. The abrasive grain 13 is not particularly limited as long as it has a higher hardness than the workpiece, but as a polycrystalline silicon cutting wire tool, in addition to diamond, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) system (for example, A : Brown alumina, WA: white alumina), silicon carbide (SiC) (for example, GC: green silicon carbide, C: black silicon carbide), and the like. The hardness is diamond> silicon carbide (SiC)> aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
砥粒13の種類は、切断効率と切断精度のバランスで使い分けることができる。砥粒13の硬度が高いほど、砥粒13の摩耗が少なくなりワイヤの使用量を減らすことができる。一方で、砥粒の硬度が低いほど、被切削物に負荷がかかりにくくなるため、切断精度が向上する。 The type of the abrasive grain 13 can be properly used depending on the balance between cutting efficiency and cutting accuracy. As the hardness of the abrasive grains 13 is higher, the wear of the abrasive grains 13 is reduced and the amount of wire used can be reduced. On the other hand, the lower the hardness of the abrasive grains, the less the load is applied to the workpiece, so that the cutting accuracy is improved.
また、砥粒13の平均粒径は被切削物や芯線11によって適宜変更される。但し、砥粒13の平均粒径が大きくなると、被切削物へ大きな傷が生じる恐れがある。例えば、切断されたウエハの表面粗さRaを0.5μmとするためには、砥粒13の平均粒径は20μm以下であることが望ましい。なお、ワイヤ工具として使用するためには、砥粒13の平均粒径は、3μm以上であることが望ましい。砥粒13の平均粒径が小さすぎると、切削効率が落ちるためである。 Further, the average particle diameter of the abrasive grains 13 is appropriately changed depending on the workpiece or the core wire 11. However, when the average particle size of the abrasive grains 13 is increased, there is a possibility that a large scratch is generated on the workpiece. For example, in order to set the surface roughness Ra of the cut wafer to 0.5 μm, the average particle size of the abrasive grains 13 is desirably 20 μm or less. For use as a wire tool, the average grain size of the abrasive grains 13 is desirably 3 μm or more. It is because cutting efficiency will fall if the average particle diameter of the abrasive grain 13 is too small.
なお、本発明における砥粒13の平均粒径は、一般的なレーザー回折式粒子径分布測定装置(例えば島津製作所製SALD−2300)によって測定された分布の平均粒径(算術平均粒径)とする。 The average particle size of the abrasive grains 13 in the present invention is the average particle size (arithmetic average particle size) of the distribution measured by a general laser diffraction type particle size distribution measuring device (for example, SALD-2300 manufactured by Shimadzu Corporation). To do.
図3(a)は、砥粒13を示す断面概念図である。図3(a)に示すように、砥粒13の表面には、金属層17が設けられることが好ましい。金属層17は、芯線11と砥粒13の固着を強固にするためのものである。金属層17はいかなる金属でも良く、例えばニッケル、チタン、パラジウムが挙げられる。砥粒13の表面に金属層17が存在することで、砥粒13上にめっき層15が形成されるため、砥粒13と芯線11の密着性が向上する。 FIG. 3A is a conceptual cross-sectional view showing the abrasive grains 13. As shown in FIG. 3A, a metal layer 17 is preferably provided on the surface of the abrasive grain 13. The metal layer 17 is for strengthening the adhesion between the core wire 11 and the abrasive grains 13. The metal layer 17 may be any metal, such as nickel, titanium, or palladium. Since the metal layer 17 is present on the surface of the abrasive grain 13, the plating layer 15 is formed on the abrasive grain 13, so that the adhesion between the abrasive grain 13 and the core wire 11 is improved.
なお、ニッケルやチタンは表面に不動態膜を形成するため、めっき層15が銅の場合には、銅との密着性が弱く、砥粒13の保持力が不十分になる可能性がある。これに対し、パラジウムは、不動態膜を形成しないため銅との密着が良い。したがって、ニッケルやチタンに比べ、銅めっきとの相性が良いパラジウムが最も好ましい。 In addition, since nickel and titanium form a passive film on the surface, when the plating layer 15 is copper, adhesiveness with copper is weak, and the holding power of the abrasive grains 13 may be insufficient. On the other hand, since palladium does not form a passive film, it has good adhesion with copper. Therefore, palladium, which has better compatibility with copper plating than nickel or titanium, is most preferable.
砥粒13への金属層17の形成方法は特に限定されないが、無電解めっきやスパッタリングなどがある。例えば、パラジウムの付着方法としては、一般的な無電解めっきの前処理を用いればよく、キャタリスト・アクセレレータ法などが挙げられる。なお、金属層17は、図3(a)に示したように、砥粒13の外周面を完全に被覆してもよいが、図3(b)に示したように、砥粒13を完全に被覆しなくてもよく、少なくともその一部に形成されていればよい。例えば、金属層17は島状に分布、もしくは、部分的に膜状に分布していれば良く、砥粒13の表面積の50%より多く覆っていることが好ましい。 The method for forming the metal layer 17 on the abrasive grains 13 is not particularly limited, and examples include electroless plating and sputtering. For example, as a method for depositing palladium, a general pretreatment for electroless plating may be used, and examples include a catalyst accelerator method. The metal layer 17 may completely cover the outer peripheral surface of the abrasive grains 13 as shown in FIG. 3 (a), but the abrasive grains 13 are completely covered as shown in FIG. 3 (b). It does not need to be coated, and it only needs to be formed on at least a part thereof. For example, the metal layer 17 may be distributed in an island shape or partially in a film shape, and preferably covers more than 50% of the surface area of the abrasive grains 13.
また、めっき層15は、銅、亜鉛、銀などの金属が使用可能であるが、銅が最も好ましい。めっき層15のビッカース硬度が60HV以上200HV以下であることが好ましく、80HV以上180HV以下であることがより好ましい。めっき層15の硬度が60HVより小さいと、砥粒13の保持力が不十分になり、加工中に脱落する砥粒が多くなってしまう。めっき層15の硬度が200HVより大きいと、砥粒13の保持力は十分であるが、めっき層15の金属が硬く、ウエハを傷つけてしまう恐れが多くなる。また、80HV以上であると、めっき層の硬さが60HVの場合より確実に砥粒を保持できるのでより好ましい。 The plating layer 15 can be made of metal such as copper, zinc, and silver, but copper is most preferable. The plating layer 15 preferably has a Vickers hardness of 60 HV or more and 200 HV or less, and more preferably 80 HV or more and 180 HV or less. When the hardness of the plating layer 15 is less than 60 HV, the holding force of the abrasive grains 13 becomes insufficient, and the abrasive grains that fall off during processing increase. If the hardness of the plating layer 15 is greater than 200 HV, the holding force of the abrasive grains 13 is sufficient, but the metal of the plating layer 15 is hard and the risk of damaging the wafer increases. Moreover, it is more preferable that it is 80HV or more because the abrasive grains can be held more reliably than when the hardness of the plating layer is 60HV.
なお、めっき層15のビッカース硬度の測定方法は、JIS Z2244に準じて測定した値を採用している。各金属をめっきする際のめっき浴としては特に限定されなく、例えば、銅めっきであれば、硫酸銅、硫酸、光沢剤を含む硫酸銅浴などが挙げられる。 In addition, the value measured according to JISZ2244 is employ | adopted for the measuring method of the Vickers hardness of the plating layer 15. FIG. The plating bath for plating each metal is not particularly limited. For example, in the case of copper plating, a copper sulfate bath containing copper sulfate, sulfuric acid, and a brightener may be used.
めっきの硬度はめっき浴の種類、光沢剤の種類や添加量、めっき条件で変化させることが可能である。めっき層15の厚さとしては砥粒13の平均粒径の1/4以上3/4以下が好ましい。めっき層15の厚さが砥粒13の平均粒径の1/4より小さいと、砥粒13の保持力が不十分になり、加工中に砥粒の脱落が増え、ワイヤの使用量を増やさざるを得ない。めっき層15の厚さが砥粒13の平均粒径の3/4よりも大きいと、めっき層15からの砥粒13の突出量が少なくなるため、工具寿命が短くなる上、めっき層15の形成に時間を要し生産性が落ちてしまう。より好ましくは、平均粒径の1/3以上3/5以下である。平均粒径の1/3以上3/5以下とすれば、保持力を十分確保した上で、砥粒の表面の突出量を確保でき、保持力と切断精度のバランスに優れることになる。 The hardness of plating can be changed depending on the type of plating bath, the type and amount of brightener, and plating conditions. The thickness of the plating layer 15 is preferably not less than 1/4 and not more than 3/4 of the average particle diameter of the abrasive grains 13. If the thickness of the plating layer 15 is smaller than ¼ of the average grain size of the abrasive grains 13, the holding power of the abrasive grains 13 becomes insufficient, the abrasive grains fall off during processing, and the amount of wire used is increased. I must. When the thickness of the plating layer 15 is larger than 3/4 of the average particle diameter of the abrasive grains 13, the amount of protrusion of the abrasive grains 13 from the plating layer 15 decreases, so that the tool life is shortened and the plating layer 15 It takes time to form and productivity decreases. More preferably, it is 1/3 or more and 3/5 or less of the average particle diameter. If the average particle diameter is 1/3 or more and 3/5 or less, the protrusion amount on the surface of the abrasive grains can be ensured while sufficiently securing the retention force, and the balance between retention force and cutting accuracy is excellent.
めっき層15は砥粒13を完全に覆うことが望ましいが、砥粒13の先端部を出した状態でめっき層15を形成することも可能である。砥粒13をめっき層15で完全に覆った場合、そのままワイヤ工具7を使用してもめっき層15が硬くないため、即座に砥粒13の先端部が露出し工具本来の切れ味を発揮できる。なお、加工前に砥石を用いたドレッシングにより、砥粒13の先端部のめっきを排除することも可能である。その場合、めっき層15が硬くないため、ドレッシングに要する時間が短い為、生産性を落とすことなくワイヤ工具7を製造できる。ドレッシングの方法としては、一度巻き取ったワイヤ工具に対して、アルミナ等のダミーの砥石を切削する方法がある。 Although it is desirable that the plating layer 15 completely covers the abrasive grains 13, it is also possible to form the plating layer 15 with the tips of the abrasive grains 13 protruding. When the abrasive grains 13 are completely covered with the plating layer 15, even if the wire tool 7 is used as it is, the plating layer 15 is not hard, so that the tip of the abrasive grains 13 is immediately exposed and the original sharpness of the tool can be exhibited. In addition, it is also possible to exclude the plating of the front-end | tip part of the abrasive grain 13 by the dressing using a grindstone before a process. In that case, since the plating layer 15 is not hard, the time required for dressing is short, and therefore, the wire tool 7 can be manufactured without reducing productivity. As a dressing method, there is a method of cutting a dummy grindstone such as alumina with respect to a wire tool once wound.
(製造方法)
次に、ワイヤ工具7の製造工程を説明する。図4は、ワイヤ工具製造装置20を示す概略図である。まず、芯線11を製造する。芯線11は、例えばピアノ線などの金属線であれば、そのまま使用することができる。また、ガラス線などの非金属線の場合には、あらかじめ外周面に導電性被覆層が設けられる。なお、ピアノ線を用いる場合にも、前述したように、外周面に銅めっき等を形成しておくことが望ましい。
(Production method)
Next, the manufacturing process of the wire tool 7 will be described. FIG. 4 is a schematic view showing the wire tool manufacturing apparatus 20. First, the core wire 11 is manufactured. If the core wire 11 is a metal wire such as a piano wire, it can be used as it is. In the case of a non-metallic wire such as a glass wire, a conductive coating layer is provided on the outer peripheral surface in advance. In addition, also when using a piano wire, it is desirable to form copper plating etc. in an outer peripheral surface as mentioned above.
次に、芯線11を脱脂槽21に送る(図中矢印F方向)。脱脂槽21は、例えば水酸化ナトリウム水溶液が蓄えられた槽であり、芯線11の外表面に付着している油分等の汚れが除去される。水洗槽23では、表面に付着している脱脂槽21の薬液等が洗浄される。 Next, the core wire 11 is sent to the degreasing tank 21 (in the direction of arrow F in the figure). The degreasing tank 21 is a tank in which, for example, an aqueous sodium hydroxide solution is stored, and dirt such as oil adhering to the outer surface of the core wire 11 is removed. In the water rinsing tank 23, the chemical solution or the like in the degreasing tank 21 attached to the surface is washed.
めっき槽25は、芯線11に電解めっきを行い、砥粒13を電着するための槽である。めっき槽25は、たとえば銅を溶解した溶液に砥粒13を分散させた銅浴である。なお、砥粒13には、予め金属層17が形成される。めっき槽25を通過する芯線11には、陰極29が接続される。また、めっき槽25には陽極31が浸漬される。陰極29と陽極31は、図示を省略した電源に接続される。以上により、所望の厚さのめっき層15が形成される。 The plating tank 25 is a tank for performing electrolytic plating on the core wire 11 and electrodepositing the abrasive grains 13. The plating tank 25 is a copper bath in which abrasive grains 13 are dispersed in a solution in which copper is dissolved, for example. A metal layer 17 is formed on the abrasive grains 13 in advance. A cathode 29 is connected to the core wire 11 passing through the plating tank 25. An anode 31 is immersed in the plating tank 25. The cathode 29 and the anode 31 are connected to a power source (not shown). Thus, the plating layer 15 having a desired thickness is formed.
めっき層15で砥粒13が保持された状態で、水洗槽27で余分な薬剤等を洗浄し、巻き取り装置33で巻き取られて(図中矢印G方向)、ワイヤ工具7が製造される。 In a state where the abrasive grains 13 are held by the plating layer 15, excess chemicals and the like are washed in the water washing tank 27 and wound up by the winding device 33 (in the direction of arrow G in the figure), whereby the wire tool 7 is manufactured. .
以上説明したように、本実施形態によれば、芯線11に砥粒13を固定する砥粒保持手段として金属めっきが使用され、めっき層15のビッカース硬度が60HV以上であるため、砥粒13を樹脂で固定した場合に比べ、砥粒13を強固に保持することができる。このため、加工中の砥粒13の脱落が少ない。したがって、被削材の切断効率が上がり、加工時間が短く、ワイヤの使用量も少なくて済む。さらに、金属製のめっき層15は、樹脂に比べ、耐熱性に非常に優れ、熱によって砥粒13の保持力が低下することはない。 As described above, according to the present embodiment, metal plating is used as the abrasive grain holding means for fixing the abrasive grains 13 to the core wire 11, and the Vickers hardness of the plating layer 15 is 60 HV or higher. The abrasive grains 13 can be held firmly as compared with the case where they are fixed with resin. For this reason, there is little omission of abrasive grain 13 during processing. Therefore, the cutting efficiency of the work material is increased, the processing time is short, and the amount of wire used can be reduced. Furthermore, the metal plating layer 15 is very excellent in heat resistance compared to the resin, and the holding power of the abrasive grains 13 is not reduced by heat.
また、めっき層15のビッカース硬度が200HV以下であるため、例えば従来のニッケルめっきと比較して、硬度が低い。そのため、被削材の切断中に砥粒13が加工部に押し当てられた際、砥粒13自身がめっき層の弾性変形により、砥粒がめっき層15内でめっき層の弾性変形に追従して僅かに動く。このため、突出した砥粒13はめっき層15内に押し込まれて砥粒13の先端が揃いやすい。このため、同時に複数の砥粒13を加工に寄与させることができ、一つの砥粒13にかかる力を軽減することができる。特に、多結晶シリコンは、結晶界面が存在するため傷つきやすく、めっき層15のビッカース硬度を200HV以下することによる効果が大きい。すなわち、本発明のワイヤ工具7は、多結晶シリコンを切削するのに特に適している。 Moreover, since the Vickers hardness of the plating layer 15 is 200 HV or less, the hardness is lower than, for example, conventional nickel plating. Therefore, when the abrasive grains 13 are pressed against the processed portion during cutting of the work material, the abrasive grains 13 themselves follow the elastic deformation of the plating layer in the plating layer 15 due to the elastic deformation of the plating layer. Move slightly. For this reason, the protruding abrasive grains 13 are pushed into the plating layer 15 and the tips of the abrasive grains 13 are easily aligned. For this reason, a plurality of abrasive grains 13 can simultaneously contribute to the processing, and the force applied to one abrasive grain 13 can be reduced. In particular, polycrystalline silicon is easily damaged due to the presence of a crystal interface, and the effect obtained by reducing the Vickers hardness of the plating layer 15 to 200 HV or less is great. That is, the wire tool 7 of the present invention is particularly suitable for cutting polycrystalline silicon.
また、砥粒13の表面にパラジウムなどの金属層17を形成することで、めっき層15と砥粒13との密着性を向上させることができる。 Further, by forming a metal layer 17 such as palladium on the surface of the abrasive grain 13, the adhesion between the plating layer 15 and the abrasive grain 13 can be improved.
また、めっき層15の厚みが、砥粒13の平均粒径の1/4以上であるため、十分な砥粒13の保持力を得ることができる。このため、切削中の砥粒13の脱落を抑制することができる。また、めっき層15の厚みが、砥粒13の平均粒径の3/4以下であるため、めっき層15からの砥粒13の突出代を確保することができる。このため、工具寿命を確保することができる。また、めっき層15を過剰に厚くする必要がないため、生産性が良好である。ここで、望ましくは、砥粒の保持力と切断精度の関係上、めっき層の厚さは平均粒径の1/3以上、3/5以下であることがさらに望ましい。 Moreover, since the thickness of the plating layer 15 is 1/4 or more of the average particle diameter of the abrasive grains 13, a sufficient holding power of the abrasive grains 13 can be obtained. For this reason, dropping of the abrasive grains 13 during cutting can be suppressed. In addition, since the thickness of the plating layer 15 is 3/4 or less of the average particle diameter of the abrasive grains 13, it is possible to ensure the allowance for the abrasive grains 13 to protrude from the plating layer 15. For this reason, tool life can be secured. Moreover, since it is not necessary to make the plating layer 15 excessively thick, productivity is good. Here, desirably, the thickness of the plating layer is more preferably 1/3 or more and 3/5 or less of the average particle diameter in terms of the holding power of the abrasive grains and the cutting accuracy.
本発明にかかるワイヤ工具と、従来の、砥粒がニッケルめっき層で固定されたワイヤ工具、及び、砥粒が樹脂で固定されたワイヤ工具とを用いて、ワイヤ使用量、切り出されたウエハの表面粗さRa、ウエハ強度について比較した。 Using a wire tool according to the present invention, a conventional wire tool in which abrasive grains are fixed with a nickel plating layer, and a wire tool in which abrasive grains are fixed with a resin, the amount of wire used, The surface roughness Ra and the wafer strength were compared.
(実施例1)
本発明にかかるワイヤ工具は以下のように製造した。直径120μmのピアノ線上に銅めっきが1μm被覆された芯線に、平均粒径9.6μmのダイヤモンドを銅めっき層5.0μm形成し固定した。ダイヤモンドは、キャタリスト・アクセレレータ法で、表面にパラジウムを担時した。このダイヤモンドを硫酸銅、硫酸、光沢剤で構成されためっき浴に添加し複合めっきをすることで、ダイヤモンド砥粒を取り込みながらめっき層を形成した。このワイヤ工具のめっき層のビッカース硬度を測定したところ、80HVであった。
Example 1
The wire tool according to the present invention was manufactured as follows. A diamond wire having an average particle size of 9.6 μm was formed on a core wire in which a copper wire was coated on a piano wire having a diameter of 120 μm with a thickness of 1 μm, and fixed to a copper plating layer having a thickness of 5.0 μm. Diamond was supported by palladium on the surface by the catalyst accelerator method. The diamond was added to a plating bath composed of copper sulfate, sulfuric acid, and a brightener, and composite plating was performed to form a plating layer while incorporating diamond abrasive grains. When the Vickers hardness of the plating layer of this wire tool was measured, it was 80 HV.
(実施例2〜3)
また、実施例2、実施例3は光沢剤の量を変えることで硬度を調整した他は、実施例1と同様にして製造した。実施例2、実施例3のそれぞれのめっき層のビッカース硬度を測定したところ、142HV、196HVであった。また、本発明では、実施例2に硫酸塩浴を用いたが、硫酸塩浴に変えて、シアン化物浴を用いることも可能である。
(Examples 2-3)
Examples 2 and 3 were produced in the same manner as in Example 1 except that the hardness was adjusted by changing the amount of the brightener. It was 142HV and 196HV when the Vickers hardness of each plating layer of Example 2 and Example 3 was measured. In the present invention, the sulfate bath is used in Example 2, but it is also possible to use a cyanide bath instead of the sulfate bath.
(実施例4〜5)
実施例4、実施例5はめっき層をそれぞれ亜鉛、銀にしたもの(ビッカース硬度:91HV、109HV)以外、実施例1と同様に製造した。
(Examples 4 to 5)
Examples 4 and 5 were produced in the same manner as Example 1 except that the plating layers were zinc and silver (Vickers hardness: 91 HV, 109 HV), respectively.
(実施例6〜7)
実施例6、実施例7は砥粒をダイヤモンドからアルミナ(WA)、炭化ケイ素(GC)に変え、その他は実施例2と同様に製造した。
(Examples 6 to 7)
In Examples 6 and 7, the abrasive grains were changed from diamond to alumina (WA) and silicon carbide (GC), and the others were produced in the same manner as in Example 2.
(実施例8〜9)
実施例8、実施例9は、ダイヤモンド表面にパラジウムに代えて、ニッケル、チタンにした他は実施例2と同様にした。なお、ニッケルは無電解めっき、チタンはスパッタリングでダイヤモンド表面に金属層を形成した。
(Examples 8 to 9)
Examples 8 and 9 were the same as Example 2 except that nickel and titanium were used instead of palladium on the diamond surface. A metal layer was formed on the diamond surface by electroless plating of nickel and sputtering by titanium.
(実施例10〜11)
実施例10、実施例11はめっき層の厚みを3.5μm、6.5μmにした他は実施例2と同様に製造した。
(Examples 10 to 11)
Example 10 and Example 11 were manufactured in the same manner as Example 2 except that the thickness of the plating layer was 3.5 μm and 6.5 μm.
(比較例1〜2)
また、比較例1、比較例2は、めっき層をニッケルで形成した以外、実施例1と同様に製造した。それぞれのビッカース硬度は261HV、412HVであった。なお、めっき浴はスルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸と添加剤で構成されたスルファミン酸浴を用いた。比較例1と比較例2は添加剤の量を変えてビッカース硬度を変化させた。
(Comparative Examples 1-2)
Moreover, the comparative example 1 and the comparative example 2 were manufactured similarly to Example 1 except having formed the plating layer with nickel. Each Vickers hardness was 261HV and 412HV. The plating bath used was a sulfamic acid bath composed of nickel sulfamate, nickel chloride, boric acid and additives. In Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the Vickers hardness was changed by changing the amount of the additive.
(比較例3)
比較例3はめっき層を樹脂(フェノール樹脂)にした以外、実施例1と同様の構成にした。なお、樹脂で形成したため、硬度が低すぎて、同一条件でビッカース硬度を測定することができなかった、
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 had the same configuration as Example 1 except that the plating layer was a resin (phenolic resin). In addition, because it was formed with resin, the hardness was too low, Vickers hardness could not be measured under the same conditions,
(比較例4〜5)
比較例4、比較例5は、めっき厚を2.0μm、8.0μmにした他は実施例2と同様に製造した。
(Comparative Examples 4-5)
Comparative Example 4 and Comparative Example 5 were manufactured in the same manner as Example 2 except that the plating thickness was 2.0 μm and 8.0 μm.
本発明のワイヤ工具(実施例)と、従来のワイヤ工具(比較例)を用いて、多結晶シリコンの切削を行った。多結晶シリコンは156mm角の直方体形状のインゴット60mmを用いた。切削条件としては、切断ピッチ0.35mmの溝にワイヤ工具を巻き付け、線速度800m/minで、往復サイクルを1分/サイクルで運動させながら多結晶シリコンインゴット切断した。なお、切削時にはワイヤ工具に対して25Nのテンションを付与した。また、切り粉の排出と加工部分の冷却のために加工部分に研削液をかけながら加工を行った。被切削物の押付け速度を一定にし、たわみによりワイヤの供給量を調整し、使用したワイヤ工具の量から1枚当たりのワイヤ使用量を算出した。 The polycrystalline silicon was cut using the wire tool of the present invention (Example) and a conventional wire tool (Comparative Example). Polycrystalline silicon used was a 156 mm square rectangular ingot of 60 mm. As cutting conditions, a wire tool was wound around a groove having a cutting pitch of 0.35 mm, and a polycrystalline silicon ingot was cut at a linear velocity of 800 m / min while moving the reciprocating cycle at 1 minute / cycle. During cutting, a tension of 25 N was applied to the wire tool. In addition, the processing was performed while applying a grinding liquid to the processing portion for discharging chips and cooling the processing portion. The pressing speed of the workpiece was fixed, the supply amount of the wire was adjusted by deflection, and the amount of wire used per sheet was calculated from the amount of the wire tool used.
また、切出されたウエハに対し、切始め側と切終わり側でそれぞれ10枚ずつ計20枚選出し、表面粗さRaとウエハ強度を測定し、その平均値を算出した。表面粗さは、触針式表面粗さ測定器にて、切断方向(ワイヤソーが食い込む方向)の表面粗さRaを測定して、その平均値をRaとした。図5は、ウエハ強度の測定方法を示す図である。ウエハ強度は、ウエハの3点曲げにより評価した。試験体であるウエハ35を支点37上に配置し、中心に荷重を付与した(図中矢印I)。支点37間の距離(図中H)は120mmとした。ウエハ35の中心に20mm/分の速度で荷重をかけ、ウエハ35が割れたときの荷重を測定した。測定は表面粗さを測定した20枚全てに対して行い、その平均値を採用した。これらの結果を以下の表1〜表4に示す。
Further, for the cut wafers, a total of 20 wafers were selected, 10 on each of the cutting start side and cutting end side, and the surface roughness Ra and wafer strength were measured, and the average value was calculated. For the surface roughness, the surface roughness Ra in the cutting direction (direction in which the wire saw bites in) was measured with a stylus type surface roughness measuring instrument, and the average value was taken as Ra. FIG. 5 is a diagram showing a method for measuring the wafer strength. Wafer strength was evaluated by three-point bending of the wafer. A wafer 35 as a test body was placed on a
表1から、実施例1〜実施例5は、比較例1、比較例2と比べ、ワイヤ使用量が同等もしくはやや多い結果となったものの、得られたウエハの表面粗さが格段に向上した。これはニッケルめっきに比べ、加工中に砥粒がめっき層内に弾性領域で動くことで砥粒の先端が揃ったことと、大きな負荷がかかった際に砥粒が脱落し、ウエハに大きな傷を付けなかった効果と考えられる。また、実施例1〜実施例5は、ウエハの表面粗さが向上した結果、ウエハ強度が比較例1、比較例2と比べ4割以上向上した。このことからウエハに大きな傷が付かずに切断できていたことがわかる。 From Table 1, although Example 1-Example 5 compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the result was that the amount of wire used was equal or slightly higher, but the surface roughness of the obtained wafers was significantly improved. . Compared to nickel plating, the abrasive grains move in an elastic region in the plating layer during processing, and the abrasive grains are aligned when a large load is applied. It is thought that the effect was not attached. In Examples 1 to 5, the wafer surface roughness was improved, and as a result, the wafer strength was improved by 40% or more compared to Comparative Examples 1 and 2. From this, it can be seen that the wafer was able to be cut without being severely damaged.
一方、比較例3は、実施例1〜実施例5と同等の表面粗さ、ウエハ強度であったが、樹脂で砥粒を固定したため、砥粒の脱落が多く、ワイヤ使用量が、実施例1〜実施例6の3〜4倍程度必要であった。 On the other hand, Comparative Example 3 had the same surface roughness and wafer strength as those of Examples 1 to 5, but the abrasive grains were fixed with resin, so that the abrasive grains dropped off and the amount of wire used was 1 to 3 to 4 times that of Example 6 were necessary.
なお、実施例1〜実施例5を比較すると、めっき層の金属の違いでは、表面粗さ、ウエハ強度ともに銅めっきが最も優れており、亜鉛めっき、銀めっきも、良好な結果となっている。このように、本発明では、ウエハの表面粗さが0.5μm以下、3点曲げ試験におけるウエハの強度が100MPa以上のウエハを得ることができた。 In addition, when Example 1 to Example 5 are compared, copper plating is the most excellent in both surface roughness and wafer strength in the difference in metal of the plating layer, and galvanization and silver plating also have good results. . Thus, in the present invention, a wafer having a wafer surface roughness of 0.5 μm or less and a wafer strength of 100 MPa or more in a three-point bending test could be obtained.
次に、表2には、砥粒の違いによる評価結果を示す。砥粒の違いによる結果を見ると、ダイヤモンド(実施例2)に比べ、アルミナ、炭化ケイ素を用いた場合には、ワイヤ使用量は若干増えるものの表面粗さ、ウエハ強度は同等以上の結果になった。ワイヤの使用量が増えたのは砥粒の硬度が落ちた分、摩耗が早くなったためと考えられる。表面粗さ、ウエハ強度が良好な結果を示したのは、多結晶シリコンに対し、切削時の負荷が小さくなったためと考えられる。このように、砥粒としては、必要に応じて、ダイヤモンド、アルミナ、炭化ケイ素から適宜選択すればよい。 Next, Table 2 shows the evaluation results based on the difference in abrasive grains. Looking at the results due to the difference in abrasive grains, compared to diamond (Example 2), when using alumina and silicon carbide, the surface roughness and wafer strength were the same or better, although the amount of wire used was slightly increased. It was. The increase in the amount of wire used is thought to be due to faster wear due to the reduced hardness of the abrasive grains. The reason why the surface roughness and the wafer strength were satisfactory was considered to be because the load during cutting was reduced with respect to polycrystalline silicon. Thus, the abrasive grains may be appropriately selected from diamond, alumina, and silicon carbide as necessary.
次に、表3には、砥粒表面の金属層の金属についての評価結果を示す。砥粒表面の金属層の金属をニッケル、チタンとした際の切断結果を見ると、パラジウムを用いた場合(実施例2)と比較して、ワイヤ使用量が少し増え、得られたウエハの表面粗さ、ウエハ強度も若干悪化する結果となった。但し、ウエハの表面粗さもウエハ強度も一定以上(ウエハの表面粗さが0.5μm以下、3点曲げ試験におけるウエハ強度が100MPa以上)の結果を得ることができた。これは、パラジウムを用いた場合と比較して、ニッケル、チタンを用いた場合には砥粒の保持力が若干落ちたためと考えられる。 Next, in Table 3, the evaluation result about the metal of the metal layer of the abrasive grain surface is shown. When the cutting result when the metal of the metal layer on the abrasive grain surface is nickel or titanium is seen, the amount of wire used is slightly increased as compared with the case of using palladium (Example 2), and the surface of the obtained wafer As a result, the roughness and wafer strength also deteriorated slightly. However, it was possible to obtain a result that both the wafer surface roughness and the wafer strength were above a certain level (the wafer surface roughness was 0.5 μm or less, and the wafer strength in the three-point bending test was 100 MPa or more). This is thought to be because the holding power of the abrasive grains was slightly reduced when nickel or titanium was used, compared to when palladium was used.
次に、表4には、めっき厚による評価結果を示す。めっき厚を3.5μm、8.5μmにした実施例10、実施例11は良好な結果を示しているが、めっき厚が2.0μmである比較例4は、ワイヤ使用量が増え、表面粗さも悪化した。これは砥粒の保持力が低下しワイヤ量を増やさざるを得なくなり、また、脱落した砥粒がウエハを傷つけたためと考えられる。また、めっき層の厚さを8.0μmにした比較例5は、表面粗さ、ウエハ強度は良好な結果を示しているが、砥粒の大部分が埋まったため、ワイヤ工具としての寿命が短くなり、結果的にワイヤ使用量が増える結果となった。 Next, Table 4 shows the evaluation results based on the plating thickness. Examples 10 and 11 with plating thicknesses of 3.5 μm and 8.5 μm showed good results, but Comparative Example 4 with a plating thickness of 2.0 μm increased the amount of wire used and increased the surface roughness. It got worse. This is presumably because the holding power of the abrasive grains decreased and the amount of wires had to be increased, and the dropped abrasive grains damaged the wafer. Further, Comparative Example 5 in which the thickness of the plating layer is 8.0 μm shows good results in terms of surface roughness and wafer strength, but because most of the abrasive grains are buried, the life as a wire tool is short. As a result, the amount of wire used increased.
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs.
1………切断装置
3………インゴット
5………保持部
7………ワイヤ工具
9………ローラ
11………芯線
13………砥粒
15………めっき層
17………金属層
20………ワイヤ工具製造装置
21………脱脂槽
23………水洗槽
25………めっき槽
27………水洗槽
29………陰極
31………陽極
33………巻き取り装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Cutting
Claims (7)
前記めっき層が銅めっき、亜鉛めっき、銀めっきのいずれかにより形成され、前記めっき層のビッカース硬度が60HV以上200HV以下の範囲に含まれることを特徴とする多結晶シリコン切削用ワイヤ工具。 A core wire having conductivity on at least the surface, abrasive grains provided on the outer periphery of the core wire, and a plating layer formed on the outer periphery of the core wire and holding the abrasive grains,
A wire tool for cutting polycrystalline silicon, wherein the plating layer is formed by any one of copper plating, zinc plating, and silver plating, and the plating layer has a Vickers hardness in a range of 60 HV to 200 HV.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013068938A JP2014188655A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013068938A JP2014188655A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014188655A true JP2014188655A (en) | 2014-10-06 |
Family
ID=51835515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013068938A Pending JP2014188655A (en) | 2013-03-28 | 2013-03-28 | Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014188655A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017056877A1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 古河電気工業株式会社 | Abrasive diamond grain for wire tool and wire tool |
CN107599193A (en) * | 2017-05-24 | 2018-01-19 | 浙江好亚能源股份有限公司 | Using the monocrystalline silicon piece slicer of golden steel wire hi-precision cutting |
JP2018187739A (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Saw wire and cutting device |
US11756708B2 (en) | 2019-03-28 | 2023-09-12 | Fujikura Ltd. | Oxide superconducting wire |
-
2013
- 2013-03-28 JP JP2013068938A patent/JP2014188655A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017056877A1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-04-06 | 古河電気工業株式会社 | Abrasive diamond grain for wire tool and wire tool |
JPWO2017056877A1 (en) * | 2015-09-30 | 2018-06-07 | 古河電気工業株式会社 | Diamond abrasive for wire tools and wire tools |
CN108136567A (en) * | 2015-09-30 | 2018-06-08 | 古河电气工业株式会社 | The Line tool diamond abrasive grain and the Line tool |
TWI636841B (en) * | 2015-09-30 | 2018-10-01 | 日商古河電氣工業股份有限公司 | Line tool with diamond abrasive grain and wire tools |
JP2018187739A (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Saw wire and cutting device |
JP7223964B2 (en) | 2017-05-10 | 2023-02-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Saw wire and cutting equipment |
CN107599193A (en) * | 2017-05-24 | 2018-01-19 | 浙江好亚能源股份有限公司 | Using the monocrystalline silicon piece slicer of golden steel wire hi-precision cutting |
US11756708B2 (en) | 2019-03-28 | 2023-09-12 | Fujikura Ltd. | Oxide superconducting wire |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6352176B2 (en) | Fixed abrasive wire saw, manufacturing method thereof, and work cutting method using the same | |
JP2009066689A (en) | Fixed abrasive grain wire saw | |
CN108136567B (en) | Diamond abrasive grain for wire tool and wire tool | |
JP2014188655A (en) | Wire tool for polycrystalline silicon cutting and polycrystalline silicon cutting method | |
JP2006181701A (en) | Electrodeposition wire tool and manufacturing method thereof | |
JP5576177B2 (en) | Fixed abrasive wire saw and manufacturing method thereof | |
JP4073328B2 (en) | Single layer fixed abrasive wire saw, manufacturing method thereof and cutting method | |
JP2010120116A (en) | Fixed abrasive grain wire saw | |
JP5705813B2 (en) | Diamond abrasive manufacturing method, wire tool manufacturing method, and wire tool | |
JP2009196056A (en) | Thin-bladed whetstone | |
JP2008126341A (en) | Grooved roller for wire saw, method for machining groove, and wire saw using the same grooved roller | |
CN202438744U (en) | Electroplated diamond wire saw | |
HK1212653A1 (en) | Wire tool with abrasive grains | |
JP2011079106A (en) | Method of cutting workpiece by fixed abrasive grain wire saw | |
JP2012228771A (en) | Wire saw having resin-made protection layer, and cutting method using wire saw | |
KR20140095205A (en) | Wire cutting tool comprising different kind of abrasive particles, and method of fabricating the same | |
JP6329796B2 (en) | Manufacturing method of wire tool | |
JP4852078B2 (en) | Electrodeposition fixed abrasive tool, method for manufacturing the same, and abrasive used for manufacturing the electrodeposition fixed abrasive tool | |
CN202079512U (en) | Fretsaw structure with fixed abrasive particles | |
CN103286867A (en) | Steel wire for cutting silicon slices and production method of steel wire | |
CN202411554U (en) | Composite diamond wire saw | |
CN202412497U (en) | Diamond fretsaw | |
JP2007118122A (en) | Electroformed thin blade grinding tool | |
JP2003334763A (en) | Fixed abrasive grain wire saw | |
CN102729344A (en) | Fretsaw structure with fixed abrasive particles |