特開 2022-186852 ソーワイヤー及び切断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022186852

(43)【公開日】2022-12-15

(54)【発明の名称】ソーワイヤー及び切断装置

(51)【国際特許分類】

   B24D 11/00 20060101AFI20221208BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20221208BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20221208BHJP

   B28D 1/08 20060101ALI20221208BHJP

【ＦＩ】

B24D11/00 G

B24B27/06 H

B28D5/04 C

B28D1/08

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169345

(22)【出願日】2022-10-21

(62)【分割の表示】P 2017094233の分割

【原出願日】2017-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】金沢 友博

(72)【発明者】

【氏名】柴田 哲司

(72)【発明者】

【氏名】杉田 和繁

(72)【発明者】

【氏名】合田 博史

(72)【発明者】

【氏名】神山 直樹

(57)【要約】

【課題】砥粒との密着性が高いソーワイヤーを提供する。
【解決手段】複数の砥粒１３０が表面に付着したソーワイヤー１０は、タングステン又はタングステン合金からなる金属線１００と、金属線１００の表面に設けられたニッケルめっき層１１０と、金属線１００とニッケルめっき層１１０との界面に設けられた、ニッケル及びタングステンの密着層１２０とを備え、ニッケルめっき層１１０は、ソーワイヤー１０が捻られた場合に、密着層１２０によって金属線１００から剥がれない。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の砥粒が表面に付着したソーワイヤーであって、
タングステン又はタングステン合金からなる金属線と、
前記金属線の表面に設けられたニッケルめっき層と、
前記金属線と前記ニッケルめっき層との界面に設けられた、ニッケル及びタングステンの密着層とを備え、
前記ニッケルめっき層は、前記ソーワイヤーが捻られた場合に、前記密着層によって前記金属線から剥がれない
ソーワイヤー。

【請求項2】

前記密着層は、前記金属線の表面全面に形成されている
請求項１に記載のソーワイヤー。

【請求項3】

前記金属線の線径は、８０μｍ以下である
請求項１又は２に記載のソーワイヤー。

【請求項4】

前記金属線の引張強度は、３５００ＭＰａ以上である
請求項１～３のいずれか１項に記載のソーワイヤー。

【請求項5】

前記タングステン合金は、レニウムとタングステンとの合金であり、
前記タングステン合金におけるレニウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である
請求項１～４のいずれか１項に記載のソーワイヤー。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のソーワイヤーを備える切断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ソーワイヤー及び当該ソーワイヤーを備える切断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ピアノ線からなるワイヤーを用いてシリコンインゴットをスライスするマルチワイヤーソーが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２１３１１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ワイヤーソーでは、ワイヤーの線径分の削りカスが発生する。上記従来のマルチワイヤーソーでは、ピアノ線からなるワイヤーを利用しているが、ピアノ線の細線化は難しく、現状では線径が６０μｍより小さいピアノ線の製造は難しく、かつ、ピアノ線の弾性率は１５０ＧＰａ～２５０ＧＰａであるため、細径化できたとしてもスライス時にタワミが発生する。このため、細径化されたピアノ線は、ワイヤーソーのスライスに不向きである。

【0005】

このため、ピアノ線とは異なる材料を用いてソーワイヤーを製造することが考えられる。しかしながら、固定砥粒方式のようにソーワイヤーと砥粒とを予め固着させておく場合には、ソーワイヤーと砥粒との固着性が低いと、砥粒が脱落して切れ味が低下するという問題がある。

【0006】

そこで、本発明は、砥粒との密着性が高いソーワイヤー及び当該ソーワイヤーを備える切断装置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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るソーワイヤーは、複数の砥粒が表面に付着したソーワイヤーであって、タングステン又はタングステン合金からなる金属線と、前記金属線の表面に設けられたニッケルめっき層と、前記金属線と前記ニッケルめっき層との界面に設けられた、ニッケル及びタングステンの密着層とを備え、前記ニッケルめっき層は、前記ソーワイヤーが捻られた場合に、前記密着層によって前記金属線から剥がれない。

【0008】

また、本発明の一態様に係る切断装置は、前記ソーワイヤーを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、砥粒との密着性が高いソーワイヤー及び当該ソーワイヤーを備える切断装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係る切断装置の斜視図である。

【図2】実施の形態に係る切断装置によるインゴットのスライスの様子を示す断面図である。

【図3】実施の形態に係るソーワイヤーの断面図である。

【図4】実施の形態に係るソーワイヤーの製造方法において、細線化された金属線を作製する工程を示す状態遷移図である。

【図5】実施の形態に係るソーワイヤーの製造方法において、金属線に砥粒を固着させる工程を示す状態遷移図である。

【図6】実施の形態に係るソーワイヤーに捻りを加える捻り装置の模式図である。

【図7】実施の形態に係るソーワイヤーにおいて、熱処理の加熱温度とめっき剥がれとの関係を示す図である。

【図8】実施の形態に係る捻りが加えられたソーワイヤーを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下では、本発明の実施の形態に係るソーワイヤー及び切断装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

【0012】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

【0013】

また、本明細書において、平行又は等しいなどの要素間の関係性を示す用語、及び、円形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。

【0014】

（実施の形態）
［切断装置］
まず、本実施の形態に係るソーワイヤーを備える切断装置の概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る切断装置１の斜視図である。

【0015】

図１に示すように、切断装置１は、ソーワイヤー１０を備えるマルチワイヤーソーである。切断装置１は、例えば、インゴット２０を薄板状に切断することで、ウェハを製造する。インゴット２０は、例えば、単結晶シリコンから構成されるシリコンインゴットである。具体的には、切断装置１は、ソーワイヤー１０によってインゴット２０をスライスすることで、複数のシリコンウェハを同時に製造する。

【0016】

なお、インゴット２０は、シリコンインゴットに限らず、シリコンカーバイド又はサファイアなどの他のインゴットでもよい。あるいは、切断装置１による切断対象物は、コンクリート又はガラスなどでもよい。

【0017】

図１に示すように、切断装置１は、さらに、２つのガイドローラー２と、支持部３と、張力緩和装置４とを備える。

【0018】

２つのガイドローラー２には、１本のソーワイヤー１０が複数回、巻きつけられている。ここでは、説明の都合上、ソーワイヤー１０の１周分を１つのソーワイヤー１０とみなして、複数のソーワイヤー１０が２つのガイドローラー２に巻きつけられているものとして説明する。つまり、以下の説明において、複数のソーワイヤー１０は、１本の連続するソーワイヤー１０を形成している。なお、複数のソーワイヤー１０は、個々に分離した複数のソーワイヤーであってもよい。

【0019】

２つのガイドローラー２は、複数のソーワイヤー１０を所定の張力でまっすぐに張った状態で、各々が回転することで、複数のソーワイヤー１０を所定の速度で回転させる。複数のソーワイヤー１０は、互いに平行で、かつ、等間隔で配置されている。具体的には、２つのガイドローラー２にはそれぞれ、ソーワイヤー１０が入れられる溝が所定のピッチで複数設けられている。溝のピッチは、切り出したいウェハの厚みに応じて決定される。溝の幅は、ソーワイヤー１０の線径φと略同じである。

【0020】

張力緩和装置４は、ソーワイヤー１０にかかる張力を緩和する装置である。例えば、張力緩和装置４は、つるまきバネ又は板バネなどの弾性体である。図１に示すように、例えばつるまきバネである張力緩和装置４は、一端がガイドローラー２に接続され、他端が所定の壁面に固定されている。張力緩和装置４がガイドローラー２の位置を調整することで、ソーワイヤー１０にかかる張力を緩和することができる。

【0021】

なお、切断装置１は、３つ以上のガイドローラー２を備えてもよい。３つ以上のガイドローラー２の周りに複数のソーワイヤー１０が巻きつけられていてもよい。

【0022】

支持部３は、切断対象物であるインゴット２０を支持する。支持部３は、インゴット２０を複数のソーワイヤー１０に向けて押し出すことにより、インゴット２０が複数のソーワイヤー１０によってスライスされる。

【0023】

なお、図示しないが、切断装置１は、複数のソーワイヤー１０に、クーラントなどの切削液を供給する供給装置を備えていてもよい。

【0024】

図２は、本実施の形態に係る切断装置１によるインゴット２０のスライスの様子を示す断面図である。図２は、図１に示すＩＩ－ＩＩ線における断面であって、ソーワイヤー１０の延在方向に直交する断面の一部を示している。具体的には、複数のソーワイヤー１０のうち３本のソーワイヤー１０によってインゴット２０をスライスする様子を示している。

【0025】

インゴット２０を複数のソーワイヤー１０に向けて押し出すことにより、インゴット２０は、複数のソーワイヤー１０によって同時に複数の分割片２１に分割される。隣り合う分割片２１の間の隙間２２は、ソーワイヤー１０によってインゴット２０が削り取られることによって形成された空間である。つまり、隙間２２の大きさは、インゴット２０のロスに相当する。

【0026】

隙間２２の幅ｄは、ソーワイヤー１０の線径φに依存する。すなわち、ソーワイヤー１０の線径φが大きいほど、幅ｄが大きくなってインゴット２０のロスは多くなる。ソーワイヤー１０の線径φが小さいほど、幅ｄが小さくなってインゴット２０のロスは少なくなる。

【0027】

具体的には、隙間２２の幅ｄは、線径φより大きくなる。幅ｄと線径φとの差分は、ソーワイヤー１０に固着された砥粒１３０の大きさと、ソーワイヤー１０の回転の際の振動の揺れ幅とに依存する大きさである。このとき、ソーワイヤー１０の揺れ幅は、ソーワイヤー１０を強く張ることにより抑えることができる。ソーワイヤー１０の引張強度が高く、弾性率が高いほど、ソーワイヤー１０を強く張ることが可能になる。このため、ソーワイヤー１０の揺れ幅が小さくなって、隙間２２の幅ｄを小さくすることができ、インゴット２０のロスを更に少なくすることができる。

【0028】

なお、分割片２１の厚みＤは、複数のソーワイヤー１０の配置間隔に依存する。このため、複数のソーワイヤー１０は、所望の厚みＤと所定のマージンとを加えた間隔で配置される。具体的には、マージンは、幅ｄと線径φとの差分であり、ソーワイヤー１０の揺れ幅及び砥粒１３０の粒径に応じて決まる値である。

【0029】

以上のことから、インゴット２０のロスを少なくするためには、ソーワイヤー１０の線径φと引張強度と弾性率が重要なパラメータであることが分かる。具体的には、ソーワイヤー１０の線径φを小さくし、又は、ソーワイヤー１０の引張強度を高く、弾性率を高くすることで、インゴット２０のロスを少なくすることができる。

【0030】

以下では、ソーワイヤー１０の構成及び製造方法について説明する。

【0031】

［ソーワイヤー］
図３は、本実施の形態に係るソーワイヤー１０の断面図である。具体的には、図３は、ソーワイヤー１０の延在方向に直交する断面を拡大した図である。

【0032】

図３に示すように、ソーワイヤー１０は、金属線１００と、ニッケルめっき層１１０と、密着層１２０とを備える。さらに、ソーワイヤー１０は、表面に付着した複数の砥粒１３０を備える。なお、ソーワイヤー１０の線径φは、金属線１００の線径と、ニッケルめっき層１１０と、密着層１２０との合計である。なお、密着層１２０は、金属線１００及びニッケルめっき層１１０の界面に所定の厚さで形成されている。

【0033】

金属線１００は、タングステン（Ｗ）からなる極細の金属細線である。金属線１００は、純タングステンによって構成されている。具体的には、タングステンの純度は、９９．９％以上である。

【0034】

タングステンからなる金属線１００は、線径が小さくなるほど、断面積当りの引張強度が強くなる。すなわち、タングステンからなる金属線１００を利用することで、線径φが小さく、かつ、引張強度が高いソーワイヤー１０を実現することができ、インゴット２０のロスを抑制することができる。

【0035】

また、金属線１００の弾性率は、３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下である。なお、弾性率は、縦弾性係数である。つまり、金属線１００は、ピアノ線の約２倍の弾性率を有する。

【0036】

金属線１００の線径は、例えば８０μｍ以下である。なお、タングステンからなる金属線１００は、細線化するほど、すなわち、線径が小さくなるほど、断面積当りの強度が高くなる。例えば、金属線１００の線径は、５０μｍ以下でもよく、４０μｍ以下でもよい。一例として、金属線１００の線径は、２０μｍであるが、１０μｍでもよい。なお、本実施の形態のように、砥粒１３０を付着させる場合には、金属線１００の線径は、例えば１０μｍ以上である。

【0037】

金属線１００は、線径が均一である。金属線１００の線径が８０μｍ以下であるので、金属線１００は、柔軟性を有し、十分に屈曲させやすい。このため、ソーワイヤー１０をガイドローラー２間に容易に巻きつけることができる。

【0038】

図３に示すように、金属線１００の断面形状は、円形であるが、これに限らない。金属線１００の断面形状は、正方形などの矩形又は楕円形などでもよい。

【0039】

金属線１００の引張強度は、例えば、３５００ＭＰａ以上である。線径を小さくすることで、金属線１００の引張強度は、例えば、４０００ＭＰａ以上にすることもできる。

【0040】

ニッケルめっき層１１０は、金属線１００の表面に設けられためっき層である。ニッケルめっき層１１０は、ニッケル（Ｎｉ）から構成された薄膜層である。ニッケルめっき層１１０の膜厚は、例えば、１μｍであるが、これに限らない。

【0041】

ニッケルめっき層１１０は、複数の砥粒１３０の少なくとも一部を密着して覆い、かつ、複数の砥粒１３０間の金属線１００の表面を全面的に覆っている。具体的には、図３に示すように、ニッケルめっき層１１０は、断面視において、金属線１００の軸回りに全周に亘って円環状に設けられている。

【0042】

複数の砥粒１３０は、硬質の粒子であり、例えば、ダイヤモンド又はＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの粒子である。複数の砥粒１３０の平均粒径は、例えば１０μｍ以下であるが、これに限らない。複数の砥粒１３０は、少なくとも一部がニッケルめっき層１１０に密着されることにより、ソーワイヤー１０の表面に付着している。

【0043】

［ソーワイヤーの製造方法］
以下では、上記特徴を有するソーワイヤー１０の製造方法について説明する。ソーワイヤー１０の製造方法は、細線化された金属線１００を作製する工程と、金属線１００に複数の砥粒１３０を固着させる工程とを含んでいる。

【0044】

以下では、まず、図４を用いて、金属線１００を作製する工程について説明する。図４は、本実施の形態に係るソーワイヤー１０の製造方法において、細線化された金属線１００を作製する工程を示す遷移図である。

【0045】

まず、図４の（ａ）に示すように、タングステン粉末１０１を準備する。タングステン粉末１０１の平均粒径は、例えば５μｍであるが、これに限らない。

【0046】

次に、タングステン粉末１０１に対してプレス及び焼結（シンター）を行うことで、タングステンからなるインゴットを作製する。周囲から鍛造圧縮して伸展するスエージング加工を、インゴットに対して行うことで、図４の（ｂ）に示すように、ワイヤー状のタングステン線１０２を作製する。例えば、焼結体であるタングステンのインゴットは、線径が１５ｍｍ程度であるのに対して、ワイヤー状のタングステン線１０２は、線径が３ｍｍ程度である。

【0047】

次に、図４の（ｃ）に示すように、伸線ダイスを用いた線引き加工を行う。

【0048】

具体的には、まず、図４の（ｃ１）に示すように、タングステン線１０２をアニールする。具体的には、バーナーで直接的にタングステン線１０２を加熱するだけでなく、タングステン線１０２に電流を流しながら加熱する。アニール工程は、スエージング加工又は線引き加工によって生じる加工歪を除去するために行われる。

【0049】

次に、図４の（ｃ２）に示すように、伸線ダイス３０を用いてタングステン線１０２の線引き、すなわち、伸線を行う。なお、前段のアニール工程によって、タングステン線１０２が加熱されて柔らかくなっているので、伸線を容易に行うことができる。タングステン線１０２が細線化されることで、その断面積当りの強度が高くなる。つまり、線引き工程によって細線化されたタングステン線１０３は、タングステン線１０２よりも断面積当りの強度が高い。なお、タングステン線１０３の線径は、例えば０．６ｍｍであるが、これに限らない。

【0050】

次に、図４の（ｃ３）に示すように、線引き後のタングステン線１０３に対して電解研磨を行うことにより、タングステン線１０３の表面を滑らかにする。電解研磨工程は、例えば水酸化ナトリウム水溶液などの電解液４０に、タングステン線１０３と、炭素棒などの対向電極４１とを浸した状態で、タングステン線１０３と対向電極４１との間に通電することで行われる。

【0051】

次に、図４の（ｃ４）に示すように、ダイス交換を行う。具体的には、次の線引き加工に利用するダイスとして、伸線ダイス３０よりも口径が小さい伸線ダイス３１を選択する。なお、伸線ダイス３０及び３１は、例えば、焼結ダイヤモンド又は単結晶ダイヤモンドなどから構成されるダイヤモンドダイスである。

【0052】

タングステン線１０３の線径が所望の線径（具体的には、６０μｍ以下）になるまで、図４の（ｃ１）～（ｃ４）を繰り返し行う。このとき、図４の（ｃ２）で示す線引き工程は、対象となるタングステン線の線径に応じて、伸線ダイス３０又は３１の形状及び硬さ、使用する潤滑剤、並びに、タングステン線の温度などを調整することで行われる。

【0053】

図４の（ｃ１）で示すアニール工程も同様に、対象となるタングステン線の線径に応じて、アニール条件を調整する。アニール工程によって、タングステン線の表面には、酸化物が付着する。アニール条件を調整することで、付着する酸化物量を調整することができる。

【0054】

具体的には、タングステン線の線径が大きい程、高い温度でアニールし、タングステン線の線径が小さい程、低い温度でアニールする。例えば、タングステン線の線径が大きい場合、具体的には、１回目の線引き加工のときのアニール工程では、１４００℃～１８００℃の温度でアニールする。所望の線径になる最終線引き加工のときの最終アニール工程では、１２００℃～１５００℃の温度で加熱する。なお、最終アニール工程では、タングステン線への通電を行わなくてもよい。

【0055】

また、線引き加工の繰り返しの際に、アニール工程は省略されてもよい。例えば、最終アニール工程は省略されてもよい。具体的には、最終アニール工程を省略し、潤滑剤並びに伸線ダイスの形状及び硬さを調節してもよい。

【0056】

また、最終アニール後の線引き工程（すなわち、最終線引き工程）では、単結晶ダイヤモンドから構成される単結晶ダイヤモンドダイスを伸線ダイス３１として利用する。単結晶ダイヤモンドダイスでは、ダイヤモンド粒子の脱離が起きにくいため、線引き後のタングステン線に線筋が形成されにくい。このため、所望の線径になったタングステン線の表面粗さＲａを小さくすることができる。

【0057】

また、線引き加工の繰り返しの際に、例えば、５０ＭＧ時点での酸化物量の重量比を０．２％以上０．５％以下として、線引きを孔径２００μｍの単結晶ダイヤモンドダイスから始める。これにより、図４の（ｄ）に示すように、表面粗さＲａが０．１５μｍ以下になった金属線１００が製造される。

【0058】

続いて、金属線１００に複数の砥粒１３０を固着させる工程について図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係るソーワイヤー１０の製造方法において、金属線１００に砥粒１３０を固着させる工程を示す状態遷移図である。なお、図５の（ｅ）では、めっき液５０の一部を、図５の（ｆ）及び（ｇ）では、金属線１００の表層部分を模式的に拡大して示している。

【0059】

まず、金属線１００の表面にニッケルめっき層１１０を形成し、かつ、砥粒１３０を電着する。具体的には、図５の（ｅ）に示すように、めっき液５０にニッケル板５１と金属線１００とを浸した状態で、ニッケル板５１と金属線１００との間に通電する。なお、めっき液５０は、硫酸ニッケル、塩化ニッケル及びホウ酸を含む液体である。本実施の形態では、めっき液５０には複数の砥粒１３０が分散されて混合されている。これにより、図５の（ｆ）に示すように、複数の砥粒１３０が金属線１００の表面に電着されて、さらに、砥粒１３０間の隙間を埋めるようにニッケルめっき層１１０が形成される。

【0060】

次に、図５の（ｆ）に示すように、ニッケルめっき層１１０が形成された金属線１００に対して熱処理を行う。熱処理によって密着層１２０を形成する。なお、熱処理前、すなわち、ニッケルめっき層１１０が形成された直後では、図５の（ｆ）の拡大図に示すように、密着層１２０は形成されていない。

【0061】

熱処理は、例えば、６５０℃の温度で行う。温度が低すぎる場合には、密着層１２０が形成されない。温度が高すぎる場合には、金属線１００の強度が低下する。このため、熱処理は、例えば、４５０℃より大きく、８５０℃以下の範囲の温度で行う。

【0062】

熱処理時間は、例えば、１秒～５秒である。なお、砥粒１３０がダイヤモンド粒子である場合、ダイヤモンドの酸化を抑制するため、例えばアルゴン雰囲気などの無酸素雰囲気下で熱処理を行う。

【0063】

以上の工程を経て、図５の（ｇ）に示すように、ソーワイヤー１０が製造される。

【0064】

ニッケルめっき処理及び電着後に、熱処理を行うことで、金属線１００とニッケルめっき層１１０との密着強度が増す。

【0065】

なお、図４及び図５はそれぞれ、ソーワイヤー１０の製造方法の各工程を模式的に示したものである。各工程を個別に行ってもよく、各工程をインラインで行ってもよい。例えば、複数の伸線ダイスは、生産ライン上で、順次口径が小さくなる順で並べられており、各伸線ダイス間にアニール工程を行う加熱装置などが配置されていてもよい。また、最も小さい口径の伸線ダイスの後に、電解研磨装置、めっき装置及び加熱装置が順に配置されていてもよい。

【0066】

［熱処理とめっき剥がれとの関係］
ここで、ニッケルめっき層１１０を形成した後の熱処理の温度と、ニッケルめっき層１１０の脱離（めっき剥がれ）との関係について説明する。

【0067】

ここでは、図６に示す捻り装置２００を用いてソーワイヤー１０を複数回捻ることで、めっき剥がれが発生するか否かを観察した。なお、図６は、本実施の形態に係るソーワイヤー１０に捻りを加える捻り装置２００の模式図である。

【0068】

図６に示す捻り装置２００では、鉤部２１０は、ソーワイヤー１０が引っ掛けられる部分であり、円柱状の回転体２２０を介してハンドル２３０に連結されている。回転体２２０は、支持台２４０に回転可能に支持されており、ハンドル２３０の回転に応じて回転する。回転体２２０の回転に応じて鉤部２１０も回転する。例えば、ハンドル２３０の回転数と鉤部２１０の回転数とは同じである。

【0069】

まず、捻りの対象として、熱処理の温度を異ならせた複数のソーワイヤー１０を準備した。具体的には、熱処理の温度が２５０℃～８５０℃の間で、１００℃刻みで７種類のソーワイヤー１０を準備した。

【0070】

準備したソーワイヤー１０を６０ｍｍの長さに切断した後、半分の長さに折り曲げることで、Ｕ字状に成形した。図６に示すように、ソーワイヤー１０の折り曲げ部分を捻り装置２００の鉤（フック）部２１０に引っ掛けた後、ソーワイヤー１０の端部から１０ｍｍの位置を把持し、５Ｎの力で鉤部２１０とは反対側に引っ張った。さらに、ソーワイヤー１０を引っ張りながら、ハンドル２３０を回すことで、所定回数、鉤部２１０を回転させた。その後、捻られたソーワイヤー１０を顕微鏡で観察することで、めっき剥がれの有無を評価した。

【0071】

図７は、ソーワイヤー１０において、熱処理の加熱温度とめっき剥がれとの関係を示す図である。図７では、捻り回数を４０回とし、捻りの回転速度を１回転／秒としたときのめっき剥がれの有無を示している。

【0072】

図７に示すように、加熱温度が２５０℃、３５０℃及び４５０℃の場合は、図８に示すようなめっき剥がれが発生した。ここで、図８は、捻りが加えられたソーワイヤー１０を示す図である。図８において、太破線で囲んだ部分で、ニッケルめっき層１１０が剥がれている様子が視認できる。なお、加熱温度が低い程、ニッケルめっき層１１０の脱離量は大きくなることが確認された。

【0073】

一方で、図７に示すように、加熱温度が５５０℃、６５０℃、７５０℃及び８５０℃の場合は、めっき剥がれが確認されなかった。以上のことから、加熱温度が４５０℃以下の場合、ニッケルめっき層１１０が剥がれてしまうのに対して、加熱温度が５５０℃以上の場合は、ニッケルめっき層１１０は脱離しないことが分かる。

【0074】

なお、加熱温度が高すぎる場合は、ソーワイヤー１０の引張強度が低下する。具体的には、７５０℃で加熱したソーワイヤー１０の引張強度は、６５０℃で加熱したソーワイヤー１０の引張強度より低くなった。このため、加熱温度が高すぎることは好ましくなく、例えば、加熱温度は、８５０℃以下の温度である。

【0075】

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係るソーワイヤー１０は、複数の砥粒１３０が表面に付着したソーワイヤーであって、タングステンからなる金属線１００と、金属線１００の表面に設けられたニッケルめっき層１１０と、金属線１００とニッケルめっき層１１０との界面に設けられた、ニッケル及びタングステンの密着層１２０とを備え、ニッケルめっき層１１０は、ソーワイヤー１０が捻られた場合に、密着層１２０によって金属線１００から剥がれない。また、例えば、金属線１００の線径は、８０μｍ以下である。

【0076】

これにより、金属線１００は、タングステンを主成分として含有しているので、細線化する程、断面積当りの引張強度が増加して切れにくくなる。このため、ソーワイヤー１０を強い張力でガイドローラー２間に張ることができるので、インゴット２０の切断時のソーワイヤー１０の振動を抑制することができる。したがって、インゴット２０をスライスした時に生じる削りカス、すなわち、インゴット２０のロスを少なくすることができる。

【0077】

本実施の形態では、金属線１００とニッケルめっき層１１０との間に密着層１２０が設けられているので、金属線１００とニッケルめっき層１１０との密着性が高まる。このため、ニッケルめっき層１１０によって覆われた砥粒１３０と金属線１００との固着性を高めることができる。これにより、砥粒１３０の脱離が抑制される。また、金属線１００とニッケルめっき層１１０との密着性が高いので、砥粒１３０ごとニッケルめっき層１１０が剥離することも抑制される。したがって、ソーワイヤー１０の切れ味の低下を抑制することができる。

【0078】

また、本実施の形態に係る切断装置１は、ソーワイヤー１０を備える。

【0079】

これにより、ソーワイヤー１０の線径が小さくなるので、１つのインゴット２０から切り出されるウェハの枚数を増やすことができる。また、インゴット２０をスライスした時に生じる削りカスを少なくすることができる。インゴット２０の材料などの限られた資源を有効に利用することができる。また、ソーワイヤー１０の切れ味の低下が抑制されるので、インゴット２０のスライスを精度良く行うことができる。

【0080】

（その他）
以上、本発明に係るソーワイヤー及び切断装置について、上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

【0081】

例えば、上記の実施の形態では、金属線１００が純タングステンからなる例について示したが、これに限らない。金属線１００は、レニウム（Ｒｅ）とタングステンとの合金（ＲｅＷ）から構成されていてもよい。

【0082】

具体的には、金属線１００は、タングステンを主成分として含有し、所定の割合でレニウムを含有していてもよい。金属線１００のレニウムの含有率は、例えば０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下である。具体的には、レニウムの含有率は、３ｗｔ％であるが、１ｗｔ％でもよい。

【0083】

金属線１００がレニウムを含有していることで、純タングステン線よりも強度を高めることができる。例えば、ＲｅＷ線の引張強度は、３５００ＭＰａ以上６０００ＭＰａ以下である。これにより、金属線１００は、細線化しても切れにくくなるので、ピアノ線と同等以上の引張強度を実現することができる。

【0084】

したがって、ソーワイヤー１０を２つのガイドローラー２間に更に強く張ることができるので、ソーワイヤー１０の振動を更に抑えることができる。よって、インゴット２０のロスを更に少なくすることができる。

【0085】

また、例えば、ソーワイヤー１０は、純タングステン又はＲｅＷ合金からなる金属線１００の代わりに、カリウム（Ｋ）がドープされたタングステンからなる金属線（以下、カリウムドープタングステン線と記載する）を備えてもよい。

【0086】

カリウムドープタングステン線は、タングステンを主成分として含有し、所定の割合でカリウムを含有している。カリウムドープタングステン線のカリウムの含有率は、０．００５ｗｔ％以上０．０１０ｗｔ％以下である。

【0087】

カリウムドープタングステン線は、線径φが小さくなるほど、断面積当りの引張強度が強くなる。すなわち、カリウムドープタングステン線を利用することで、線径φが小さく、かつ、引張強度が高いソーワイヤーを実現することができ、インゴット２０のロスを抑制することができる。

【0088】

カリウムドープタングステン線の引張強度、弾性率及び線径φなどはそれぞれ、ＲｅＷ合金からなる金属線１００と同じである。

【0089】

これにより、タングステンが微量のカリウムを含有することで、カリウムドープタングステン線の半径方向の結晶粒成長が抑制される。このため、カリウムドープタングステン線を備えるソーワイヤーは、純タングステンに比べて、高温での強度が高くなる。

【0090】

また、例えば、上記の実施の形態では、砥粒１３０の電着とニッケルめっき層１１０の形成とを同時に行う例について示したが、これに限らない。電着とめっき処理とはいずれか一方が先に行われてもよい。

【0091】

また、例えば、切断装置１は、マルチワイヤーソーでなくてもよく、インゴット２０を１つのソーワイヤー１０でスライスすることで、１枚ずつウェハを切り出すワイヤーソー装置でもよい。

【0092】

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0093】

１ 切断装置
１０ ソーワイヤー
１００ 金属線
１１０ ニッケルめっき層
１２０ 密着層
１３０ ダイヤモンド粒子（砥粒）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】