ワイヤーソーとは
ワイヤーソーとは、細い金属線を高速で走らせ、砥粒の作用でインゴットを切断する装置です。 多数本の線を平行に並べ、1本のインゴットから多数枚のウェハを一度に切り出します。
インゴットをウェハにするには、円柱を輪切りにする必要があります。1枚ずつ切っていては、1本を切り終えるまでに膨大な時間がかかります。そこで、多数本の線を平行に張った状態でインゴットを押し当てます。1回の動作ですべての切断面が同時に進むため、1本から数百枚を一度に切り出せます。
実際に削っているのは砥粒です。線は砥粒を運び、押しつける役目を担います。砥粒を含んだ液を供給する方式と、線の表面へあらかじめ砥粒を固着させた方式があります。ジャパンファインスチールは公式のソーワイヤ紹介で、ソーワイヤの素材に真鍮や銅めっきを施した高炭素鋼が一般に使われることと、マルチワイヤソーでインゴットをウェーハ状にスライスすることを述べています。切断方式そのものも1つに絞られてはおらず、SUMCOは公式の製造方法紹介で、顧客が希望する抵抗率に応じて内周刃切断機もしくはワイヤーソーを使い分けると述べ、グローバルウェーハズ・ジャパンも公式の製造プロセス紹介でワイヤーソー方式もしくは内周刃方式という2択を示しています。
必ず生じるのがカーフロスです。線の太さと砥粒の分だけ、切りしろとして材料が削り取られます。SUMCOは公式製品ページで、円柱状のインゴットをおよそ1mmの厚さへスライスすると述べています。そこへカーフロスが加わるため、インゴットの長さから取れる枚数はその分だけ減ります。
線を細くすると何が起きるか
Section titled “線を細くすると何が起きるか”線径のつまみは、材料歩留まりと切断の安定性を同時に動かします。ジャパンファインスチールは公式のソーワイヤ仕様で、同社の測定値として線径ごとの引張強さと破断力の目安を示しています。線径0.10mmで引張強さ3800±200 N/mm²・破断力30N、0.12mmで3700±200 N/mm²・42N、0.14mmで3700±200 N/mm²・57N、0.16mmで3500±200 N/mm²・70N、0.18mmで3300±200 N/mm²・84Nです。線径公差は±0.001mm、偏径差は0.001mmです。
この表の読みどころは、細い側で引張強さが上がっているのに破断力が下がる点です。引張強さは単位断面積あたりの強さですから、断面積が細さの2乗で減れば、絶対的な破断力は下がります。0.10mmの30Nと0.18mmの84Nは2.8倍の差で、これは当サイトによる割り算です。細い線は材料を節約する代わりに、同じ張力で切ろうとした瞬間に切れます。
線の作り方の側からも、細さの限界が浮かびます。同社は公式のよくある質問で、約φ5mmの線材からφ0.12〜0.16mmのソーワイヤへ仕上げる工程に熱処理が要ることを述べ、乾式伸線では7〜10枚のダイス、湿式伸線では20〜25枚のダイスを連続で通して段階的に細くすると記しています。同社は長いものでは1000kmを超える1本もののワイヤを製造できるとしており、その理由も示されています。ワイヤソーではワークを非常に遅い速度で動かすためスライスの完了までに8〜10時間を要し、その間ワイヤは500〜1000m/minで走行し続けるため、300kmや1000kmという長さが必要になります。
遊離砥粒と固定砥粒
Section titled “遊離砥粒と固定砥粒”砥粒の持たせ方で、傷の入り方が変わります。ジャパンファインスチールは公式のダイヤモンドソーワイヤ紹介で、SiCスラリーを用いる従来の遊離砥粒加工ではSiCがワイヤと加工物のあいだで転動して少しずつ削るため切り出されるウェハに垂直方向の転動ダメージが残存する一方、砥粒をワイヤへ固着させた固定砥粒加工では切削方向を引っ掻いて進むためウェハの面方向へのダメージが小さいと述べています。同社は、スラリーを省けるので切り屑もリサイクルでき、加工効率が高いためワイヤ使用量も大きく削減できるとしています。
固定砥粒の側では、外径がそのまま切りしろの下限になります。同社の仕様は、コアワイヤ径50μmの破断力を9N、80μmを23N、100μmを33N、120μmを46N、180μmを94Nとし、ダイヤモンド砥粒径を6〜12μm（D50は7.5μm）から40〜60μm（D50は34.4μm）まで並べています。両者の組み合わせで決まるダイヤモンドソーワイヤ外径は、コア80μmに8〜16μmの砥粒で95μm、コア100μmに10〜20μmで120μm、コア100μmに30〜40μmで170μm、コア160μmに20〜40μmで200μm、コア180μmに40〜60μmで250μmです。95μmの線を選べば切りしろの下限も95μm前後になるという読み方が成り立ちます。
保持の仕方でも性格が異なります。同社は、電着型がダイヤモンド砥粒の保持力に優れるため切削能力と寿命が高く、SiCやGaNのような硬質材の加工に有利であること、レジン型は柔らかいレジンで砥粒を固着させるため加工物へのダメージが小さく電着型より安価で、レジンクッション効果によってウェハ表面のダメージが軽くなり鏡面に近づくことを述べています。硬い材料を速く切りたいなら電着型、面を優先するならレジン型という選び分けです。SiCウェハ（炭化ケイ素基板）で電着型が前提になるのは、この硬さの差からです。
切ったあとの仕上げ
Section titled “切ったあとの仕上げ”切断したままの表面には、傷と加工による歪みが生じます。デバイスを作るには、この面をさらに整えます。ラッピングで厚みと平坦さを整え、エッチングで加工変質層を除き、研磨で鏡面へ仕上げます。切断は仕上げの出発点です。
仕上げの取り代は、切断の質で決まります。ディスコはKABRAプロセスの公式ページで、ワイヤ加工の場合はウェーハ表面に生じる40μm程度のうねりを除くためのラップ研削が必要だったと述べています。この40μmは、同社がユーザヒアリングに基づく一般値として示す数値です。切断で入れたうねりの分だけ、ラッピングとウェットエッチングと鏡面研磨で削り落とす厚みが増えます。
SiCが押し上げる時間と損失
Section titled “SiCが押し上げる時間と損失”材料による難しさもあります。SiCはシリコンより硬く、切断に時間がかかり、線の消耗も大きくなります。歩留まりと生産性の両面で負担が増えるため、SiCウェハが高価である理由の1つになっています。レーザーテックは公式ページで、SiCウェーハ検査およびレビューシステムのSICA108とSICA88を掲載しています。
数字で比べると差は桁になります。ディスコは同じKABRAの公式ページで、Φ6インチSiCインゴットからウェーハを切り出すまでの加工時間を、従来は1枚あたり3.1時間前後、1インゴットあたり100時間としています。前提はΦ6インチ・厚さ20mmのSiCインゴットから指定厚350μmのウェーハを生産する場合で、この時間もユーザヒアリングに基づく一般値です。同社のレーザ剥離では1枚あたり10分、1インゴットあたり約31時間まで縮むとしています。カーフロスも、ワイヤ加工のウェーハ1枚あたり180μm程度に対して剥離層の除去分の80μmに収まるため、インゴット1本あたりのウェーハ取り枚数は従来比で約1.4倍になるとしています。装置側の対応範囲はΦ8インチインゴット、最大インゴット厚40mm、本体寸法6,740×2,755×1,800mmです。同社は2021年10月現在で特許登録済45件、特許出願中69件としています。
現場のつまみと、その代償
Section titled “現場のつまみと、その代償”- 線径：細くすると1枚あたりのカーフロスが減り、同じインゴットからの取れ枚数が増えます。代わりに破断力が0.18mmの84Nから0.10mmの30Nへ下がるため、張力と送り速度の余裕が消えます。太くすると切断は安定しますが、切りしろが増えて材料が粉になります。
- 砥粒径：大きくすると切削能力が上がって切断時間が縮みます。代わりにダイヤモンドソーワイヤ外径が増え、コア100μmでも砥粒10〜20μmの120μmから砥粒30〜40μmの170μmへ切りしろが広がり、ウェハ表面の傷も深くなります。小さくすると面はきれいになりますが、切断が遅くなります。
- 砥粒の持たせ方：固定砥粒に振ると加工効率が上がり、面方向のダメージも小さくなります。代わりにワイヤの単価が上がります。遊離砥粒に振るとワイヤは安くなりますが、SiCの転動によって垂直方向のダメージが残存し、スラリーの供給と廃棄も抱えます。
- 電着型とレジン型：電着型は保持力と寿命で有利で硬質材へ向きます。代わりに加工物へのダメージが大きくなります。レジン型はクッション効果で面が鏡面へ近づき安価ですが、硬質材の切削能力で劣ります。
取引の全体像はこうなります。ワイヤーソーが差し出しているのは、切りしろとして消える材料と、8〜10時間という装置の占有時間です。得ているのは、1回の動作で数百枚を同時に切り出す並列度です。ここで入れたうねりと変質層は下流の取り代へ跳ね返り、ウェハ平坦度や反りの初期値も定まります。切断が荒ければ、両面研磨（DSP）で取り返す厚みが増えます。
関連するデータ・ツール
Section titled “関連するデータ・ツール”- インゴット切断・ウェーハスライスの工程ページ ── 工程分類と、この工程に接続している公開求人
- ラッピング・鏡面研磨の工程ページ ── 切断後の仕上げ
- 装置カタログDB ── 公式製品ページ単位のメーカーと製品family
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”ワイヤーソーとは何ですか？
細い金属線を高速で走らせ、砥粒の作用でインゴットを切断する装置です。多数本の線を平行に張ることで、1本のインゴットから多数枚のウェハを一度に切り出せます。
なぜ多数枚を一度に切るのですか？
1枚ずつ切っていては時間がかかりすぎるためです。線を平行に何百本も張り、インゴットを押し当てれば、1回の動作ですべての切断面が同時に進みます。
カーフロスとは何ですか？
切断で失われる材料の厚みです。線の太さと砥粒の分だけ、切りしろとして材料が削り取られます。SUMCOの公式製品ページはウェハの厚さをおよそ1mmとしていますが、そこにカーフロスが加わるため、インゴットの長さから取れる枚数はその分だけ減ります。
どうすればカーフロスを減らせますか？
線を細くします。ただし細くするほど破断力が下がります。ジャパンファインスチールは公式のソーワイヤ仕様で、同社の測定値として線径0.10mmの破断力を30N、0.18mmの破断力を84Nと示しています。材料歩留まりと切断の安定性のどちらを取るかの設計になります。
切ったあとはどうしますか？
表面には切断による傷と歪みが生じます。ラッピングで厚みと平坦さを整え、エッチングで加工変質層を除き、研磨で鏡面へ仕上げます。切断は仕上げの出発点です。
SiCでは何が違いますか？
SiCはシリコンより硬く、切断に時間がかかり、線の消耗も大きくなります。ディスコは公式ページで、Φ6インチSiCインゴットからウェーハを切り出すまでの加工時間を1枚あたり3.1時間前後、1インゴットあたり100時間という値で示しています。SiCウェハが高価である理由の1つになります。レーザーテックは公式ページでSiCウェーハ検査システムのSICAシリーズを掲載しています。
遊離砥粒と固定砥粒はどちらを選びますか？
材料の硬さで分けます。ジャパンファインスチールは公式ページで、SiCスラリーを用いる遊離砥粒加工ではSiCがワイヤと加工物のあいだで転動して少しずつ削るため垂直方向へ転動ダメージが残存する一方、ダイヤモンドを固着させた固定砥粒加工では切削方向を引っ掻いて進むため面方向へのダメージが小さいと述べています。
1回のスライスにどれくらい時間がかかりますか？
ジャパンファインスチールは公式のよくある質問で、スライスの完了までに8〜10時間を要し、その間ワイヤが500〜1000m/minで走行し続けるため、ワイヤの長さが300kmや1000kmという単位になると述べています。仕様によって変わります。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- ウェーハと基板 ── 工程としてのウェーハ製造
この記事の事実は次の一次資料を根拠とし、各URLの到達可否をこちらで実測しています。したがって、リンク先が移動または消滅した場合は、その旨をこのページへ反映します。
- SUMCO「Products」公式製品ページ（2026年8月22日にリンク生存を実測、200）── 円柱状のインゴットを厚さおよそ1mmへスライスするという記述の根拠です。
- レーザーテック「半導体関連製品」公式ページ（2026年8月22日にリンク生存を実測、200）── SiCウェーハ検査およびレビューシステムSICA108とSICA88の掲載の根拠です。
- ジャパンファインスチール「ソーワイヤ」公式ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 素材が真鍮や銅めっきの高炭素鋼であること、線径0.10〜0.18mmの引張強さと破断力（同社測定値）、公差±0.001mm、乾式7〜10枚と湿式20〜25枚のダイス、約φ5mmの線材から仕上げること、1000kmを超える長尺、スライス8〜10時間と走行500〜1000m/minの根拠です。
- ジャパンファインスチール「ダイヤモンドソーワイヤ」公式ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 遊離砥粒と固定砥粒のダメージの入り方、コアワイヤ径50〜180μmの破断力9〜94N、砥粒径6〜12μmから40〜60μmとD50、外径95〜250μmの組み合わせ、電着型とレジン型の性格の根拠です。
- ディスコ「KABRA」公式ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── ワイヤ加工の40μm程度のうねりと1枚あたり180μm程度のカーフロス、Φ6インチ・厚さ20mmから指定厚350μmを取る場合の1枚あたり3.1時間前後と1インゴットあたり100時間、レーザ剥離の1枚あたり10分・約31時間・素材ロス80μm・取り枚数約1.4倍、Φ8インチ対応と最大インゴット厚40mm、本体寸法6,740×2,755×1,800mm、2021年10月現在の特許登録済45件と出願中69件の根拠です。時間とカーフロスの値は同社がユーザヒアリングに基づく一般値として示すものです。
- グローバルウェーハズ・ジャパン「製造プロセス」公式ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── スライスがワイヤーソー方式もしくは内周刃方式であることの根拠です。
- SUMCO「シリコンウェーハの製造方法」公式ページ（2026年9月3日にリンク生存を実測、200）── 抵抗率に応じて内周刃切断機もしくはワイヤーソーを使い分け、厚さ1mm程度へスライスすることの根拠です。