CN104379695A - 树脂结合线锯用的粘接剂组合物以及树脂结合线锯的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种高效地制造使铸锭切割工序稳定化、平滑且由切割导致的晶圆表面损伤层的厚度小的树脂结合线锯的方法,以及适合于该方法的树脂结合线锯用的粘接剂组合物。一种树脂结合线锯用的粘接剂组合物,其用于制造在金属芯线表面借助树脂结合而固结有磨料的树脂结合线锯,以100重量份酚醛清漆型酚醛树脂、10~30重量份甲阶酚醛型酚醛树脂、0.1~5重量份胺系硅烷偶联剂作为必须成分;一种树脂结合线锯的制造方法,其包括如下工序:将包含前述粘接剂组合物、磨料、以及用于溶解前述粘接剂组合物的溶剂而成的糊剂涂布于金属芯线表面,将所涂布的糊剂用包含近红外线的红外线加热,从而使前述粘接剂组合物发生交联反应的加热工序。
Description
技术领域
本发明涉及在以切割大口径硅锭(silicon ingot)而成的晶圆(wafer)为代表的太阳能电池/电子用基板、砷化镓等化合物半导体基板、或者磁体、水晶、玻璃等磁性/光学用基板等的切割中使用的固结磨料式线锯,尤其涉及适合于硬且脆的材料的精密切割加工的固结磨料线锯,其中涉及树脂结合线锯(将磨料用树脂粘接剂固结于线而成的线锯)的制造方法以及该制造方法中使用的粘接剂组合物。
背景技术
对于大口径化逐年推进的TFT(薄膜晶体管)用途、太阳能电池用途的硅锭的切割而言,一直以来使用的内周刃磨石(ID刀片)被指出了加工效率和生产率低、产生加工改质层、切割尺寸精度等低、另外需要大型装置等问题点。因此,近年来逐渐活跃地使用线锯(wire saw)进行切割加工。线锯是使线(wire)与切割用磨料一同压接于被切削物并使其移动来进行切割作业的。使用了线锯的切割加工容易应对硅锭的大口径化,且与一次切割仅能从铸锭上获得一片晶圆的内周刃磨石不同,其能够进行同时制作多片晶圆的多线切割。
这样的切割加工中使用的线锯有游离磨料式和固结磨料式。在游离磨料式中,对成为芯材的钢琴线等线涂布使金刚石、碳化硅等微细磨料分散在水系浆料、油等中而成的磨料液并使用。此时,边对涂布有磨料液的线施加张力边使其移动来进行切割加工。(例如参照专利文献1)。其结果,通过线与被削物的间隙中夹杂的磨料来缓缓地进行切割。
但是,该方法中,需要经常在切割界面持续地供给适量的磨料,尤其是浆料、油等的粘度因温度等而微妙地变动的结果,厚度偏差、膨胀等与晶圆品质有关的管理比预想中更困难。另外,该方法的磨料在切割晶圆时会自由地移动,因此不仅擦划晶圆还会擦划线,减小线径而不导致断线是存在极限的。另外,由于晶圆表面被自由移动的磨料所研磨,因此被指出了会形成与光-电转换效率有关的厚加工改质层(损伤层)的担心。
作为解决这种问题的方法,提出了在线上固定有金刚石等的固结磨料式线锯。用于固定该金刚石的手段有树脂结合法、电沉积法等。
电沉积法通过镀镍等而将金刚石固定于钢琴线(例如参照专利文献2、3)。该方法是在镀镍液中使镍析出于钢琴线表面并将金刚石埋设在镍膜中从而稳固地固结的方法,强固结力从铸锭的切割这一点出发是优异的,线径在镀镍的工序中缓慢变粗。
另外,该方法中,期望将金刚石深深地埋入镀层中从而在物理上牢牢地固定,由于金刚石的固结力取决于镀敷皮膜的析出量,因此存在生产率非常差、成本变高等问题点。进而,还可以认为线的线径因镍而较粗,导致将长条的线反复卷取于皮带轮(pulley)时,线容易发生疲劳断裂。
进而,公开了一种固结磨料式线锯,其特征在于,在线上形成厚度为金刚石(磨料)粒径的5~40%且由钎焊材料、焊料等制成的金属层,在该金属层的熔融状态下附着固化前述金刚石(例如参照专利文献4)。所述方法中,构成金属层的焊料等的熔点高时,线因金属层的熔融而被过度加热,线发生退火,线的拉伸强度降低的可能性变高,线原材料的选择变得困难。例如,在较低温度下芯线退火而导致硬度、拉伸强度降低的钢琴线、硬钢线无法用作芯线,作为代替,可以使用不锈钢、因脆化而导致反复弯曲弱但具有同等拉伸强度的钨线等。另外,相反地用于构成金属层的焊料等的熔点低时,由于利用线锯对工具件进行切割加工时的摩擦所带来的发热,金属层会熔融、磨料变得容易从线上脱落。
树脂结合法中,使用浮动模具等将例如酚醛树脂等树脂粘接剂与金刚石等磨料的混合物涂布在钢琴线上,并使用搪瓷烘烤炉(参照专利文献4)等实施加热处理。利用由此固化了的树脂来固定金刚石(例如参照专利文献5、6、7)。作为搪瓷烘烤炉,已知有热风干燥方式(例如参照专利文献8、9)。树脂结合法适合制作较廉价且长条的线锯。进而,存在铸锭切割中产生的线的振动被酚醛树脂等与金属相比柔软的树脂吸收的效果,因此能够使线锯在铸锭的切割中高速移动、能够高速地进行稳定的切割。另外,能够获得薄的晶圆。另一方面,其被指出由于树脂的保持力低从而金刚石在切割过程中相继脱落、容易产生锐度降低或线径变细等、寿命短这些缺点。另外,使用热固化型的树脂粘接剂时,其固化无法在短时间内进行,且在高温下进行时,由于固化剂、伴随着反应的挥发成分的分解而存在伴随发泡等的故障,因此存在无法实现线锯制造的高速化这一问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-103690号公报
专利文献2:日本特公平4-4105号公报
专利文献3:日本特开2003-334763号公报
专利文献4:日本特开2006-123024号公报
专利文献5:日本特开2000-263452号公报
专利文献6:日本特开2000-271872号公报
专利文献7:日本再公表专利WO98/35784号
专利文献8:日本特开H09-35556号公报
专利文献9:日本特开2010-267533号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于,提供活用树脂结合线锯的铸锭切割工序的稳定性、进而能够获得由铸锭切割导致的晶圆表面的加工改质层(损伤层)的厚度薄、且厚度偏差少、平滑的晶圆的长寿命树脂结合线锯,以及生产效率高的树脂结合线锯的制造方法。其目的还在于,提供适合于该方法的树脂结合线锯用的新型粘接剂组合物。
用于解决问题的方案
本发明人等为了解决上述课题而重复进行了深入研究,其结果,通过将甲阶酚醛型(resol type)酚醛树脂与酚醛清漆型(novolak type)酚醛树脂以特定比率进行组合来作为粘接剂用的树脂,从而发现了利用红外线加热而在短时间内高效热固化的组成体系,并发现了可高效地制造如下的长寿命树脂结合线锯,从而完成了本发明,所述树脂结合线锯能够获得由切割导致的晶圆表面损伤层的厚度小且平滑的晶圆,并且金刚石磨料的脱落也少。
本发明的主旨在于,
一种树脂结合线锯用的粘接剂组合物,其用于制造在金属芯线表面借助粘接剂用树脂固结有磨料的树脂结合线锯,其以如下成分作为必须成分:
酚醛清漆型酚醛树脂 100重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂 10~30重量份
胺系硅烷偶联剂 0.1~5重量份。
前述粘接剂组合物还可以包含酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂5~20重量份。
另外,本发明的主旨在于,一种树脂结合线锯用的糊剂,其包含前述粘接剂组合物、该粘接剂组合物的溶剂、磨料、以及由无机颗粒构成的填料。
进而,本发明的主旨在于,一种树脂结合线锯的制造方法,其包括如下工序:
准备前述糊剂和金属芯线的工序;
将该糊剂涂布于该金属芯线表面的工序;
将所涂布的该糊剂用包含近红外线的红外线加热,从而使前述粘接剂组合物发生交联反应的加热工序。
前述树脂结合线锯的制造方法还可以包括如下工序:
卷取由前述加热工序得到的线从而得到卷取体的工序;
加热该卷取体的再加热工序。
发明的效果
通过本发明,可提供高效地制造在切出多个晶圆时晶圆的厚度不均、晶圆内的厚度偏差、厚度的偏差不均均小、另外由切割导致的晶圆表面的损伤层薄、且长寿命的树脂结合线锯的方法。另外,可提供适合于该方法的树脂结合线锯用的粘接剂组合物。
附图说明
图1是示出利用半筒型的凹镜对源自发光体的放射光进行聚光的方式的说明图。
图2是本发明中使用的石英玻璃管中封入有钨丝的棒状灯的发射光谱的一例。
图3是示出晶圆的厚度分布的图。
图4是示出晶圆内的厚度偏差分布的图。
具体实施方式
本发明的粘接剂组合物是一种树脂结合线锯用的粘接剂组合物,其用于制造在金属芯线(以下还称为芯线)表面借助树脂结合剂(树脂粘接剂)而固结有磨料的树脂结合线锯,其以如下成分作为必须成分:
酚醛清漆型酚醛树脂 100重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂 10~30重量份
胺系硅烷偶联剂 0.1~5重量份。
酚醛清漆型酚醛树脂是使苯酚、甲酚、双酚A等酚化合物与甲醛等醛在酸性催化剂的存在下发生缩合反应而成的树脂。甲阶酚醛型酚醛树脂是使苯酚、甲酚、双酚A等酚化合物与甲醛等醛在碱性催化剂下缩合而成的树脂。
本发明的粘接剂组合物还可以包含酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂。相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份,酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂优选包含5~20重量份。
本发明的粘接剂组合物包含酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂时,固化剂的配混比率相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份超过20重量份时,因固化剂的分解而产生的气体有时会使固化后的树脂发生膨胀、龟裂等。另外,固化剂的配混比率相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份不足5重量份时,在甲阶酚醛型酚醛树脂的配混比率少的情况下,酚醛清漆树脂的固化有可能变得不充分。此时,可以适当添加适当的甲阶酚醛型酚醛树脂,进一步优选的是,按照甲阶酚醛型酚醛树脂的配混量来将酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂的配混量适当地设定在上述配混比率(5~20重量份)的范围内。
作为该酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂,可列举出例如乌洛托品、三聚氰胺、羟甲基脲等。其中,乌洛托品从树脂的固化时间短的观点出发是优选的。
本发明的粘接剂组合物还可以包含例如5~15重量份的苯酚、甲酚、双酚A等酚化合物。另外,也可以包含少量(例如1重量份以下)甲醛等醛。进而,也可以包含少量的碱性催化剂、水分。
本发明的树脂结合线锯用的粘接剂组合物通过相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份包含甲阶酚醛型酚醛树脂10~30重量份,能够利用酚醛树脂的交联而得到致密的三维网格结构。由此,能够实现与磨料的稳固的接合。甲阶酚醛型酚醛树脂多至相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份超过30重量份时,后述的糊剂(paste)的粘度变低。因此,甲阶酚醛型酚醛树脂多至相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份超过30重量份时,无法获得适合使芯线高速移动涂布糊剂的粘度。甲阶酚醛型酚醛树脂相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份小于10重量份时,粘接剂组合物的交联速度变慢。因此,甲阶酚醛型酚醛树脂相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份小于10重量份时,难以在使芯线移动的同时使糊剂在短时间内固化,无法高速生产高性能的树脂结合线锯。以上述比例适当添加酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂在使糊剂在短时间内固化的基础上是进一步优选的。
本发明的树脂结合线锯用的粘接剂组合物中,通过相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份配混0.1~5重量份的胺系硅烷偶联剂,磨料和芯线与粘接剂的粘接强度增加。胺系硅烷偶联剂的配混比率相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份不足0.1重量份时,酚醛树脂与被镍被覆了的磨料之间无法获得充分的粘接力。这种情况下,与使用以上述配混比率配混有胺系硅烷偶联剂的粘接剂组合物而制造的树脂结合线锯相比,树脂结合线锯的切削能力差。胺系硅烷偶联剂的配混比率多至相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份超过5重量份时,因热分解而导致产生发泡、或者影响酚醛清漆型酚醛树脂的固化,酚醛树脂与磨料之间无法获得充分的粘接力。在这样的情况下,树脂结合线锯的切削能力变小。
作为胺系硅烷偶联剂,可例示出3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷3-氨基丙基三乙氧基硅烷等。
使用本发明的粘接剂组合物来制造树脂结合线锯的制造方法包括如下工序:
准备包含前述记载的粘接剂组合物、用于溶解该粘接剂组合物并调整糊剂粘度的溶剂、磨料、以及由无机颗粒构成的填料的糊剂的工序;
进而准备金属芯线的工序;
将该糊剂涂布于该金属芯线的表面的工序;
将所涂布的糊剂用红外线加热,从而使前述粘接剂组合物发生伴随着脱水的交联反应的加热工序。
通过该加热工序,粘接剂组合物的脱水缩合会迅速地进行,形成致密的三维交联结构。
糊剂要移动的芯线例如可以通过从细径喷嘴挤出糊剂并涂布于芯线的点胶机(注射器)法、或者浮动模具法等向金属芯线的表面进行连续涂布。糊剂的涂布量优选以磨料的集中度达到50~120的方式进行设定。集中度是以线锯外表面的投影面积中磨料面积所占的比例作为指标的值,本说明书中,总投影面积中磨料所占的投影面积为15%时,将集中度记作100。例如,总投影面积中磨料所占的投影面积为30%时,将集中度记作200,总投影面积中磨料所占的投影面积为7.5%时,将集中度记作50。
向要移动的芯线上连续地涂布糊剂时,糊剂的粘度通过向粘接剂组合物中添加溶剂而调整至3~6Pa·s是适合的,在获得均匀涂布量的基础上是优选的。例如,溶剂优选相对于粘接剂组合物100重量份而设定在100~200重量份的范围内。作为用于调整糊剂粘度的溶剂,没有特别限定,在邻甲酚、间甲酚、对甲酚的异构体之中,优选为低沸点的邻甲酚。
作为本发明中使用的磨料,只要是固结磨料式线锯用磨料,就没有特别限定,可例示出金刚石磨料、立方晶系BN磨料、氧化铝磨料、碳化硅磨料等。
其中,金刚石磨料的导热率极高,因此在短时间的加热中,照射磨料形成的阴影部分的温度也会迅速地上升。由此,从与均匀的固结有关的化学反应会迅速进行的观点来看,优选使用金刚石磨料。磨料的尺寸可根据目标或者根据芯线直径来选择,从切口损失(切割损耗)少的硅锭切割这一点出发,优选为数微米~25微米。进而,作为本发明中使用的磨料,也可以是利用不包括铜在内的(铜以杂质的形式残留时,在热处理工序中在有机硅的带隙内形成深的能级,因此用作太阳能电池时的发电效率降低)镍、钛等金属进行了被覆的金刚石。使用被镍被覆的金刚石时,与利用镍等电镀(电沉积)形成的金刚石磨料固定线锯相比,通过本发明得到的树脂结合线锯能够实现会获得翘曲或锯痕(saw mark)少、具有极平滑的面的有机硅晶圆的切片(slicing)。
关于磨料,为了规避在切片时发生的由有机硅屑导致的网眼堵塞,需要以前述的被称为集中度的尺度适当地分散并固结在芯线上。进而,本发明中,优选的是,磨料相对于粘接剂组合物100重量份配混50~120重量份。
作为本发明中使用的芯线,优选使用钢线。线径没有特别限定,优选为0.3~0.05mm。钢线可列举出基于高碳钢、中碳低合金钢等热处理弹簧钢的线材、硬钢线、钢琴线或不锈钢线、冷轧钢线或油回火钢线等基于加工弹簧钢的线材,低合金钢、中合金钢、高合金钢、马氏体时效钢等高韧性/高疲劳强度的钢线材。
向要移动的芯线连续地涂布糊剂,使涂布有糊剂的芯线移动同时连续地进行加热,从而使所涂布的糊剂经加热而固化。该加热通过对所涂布的糊剂照射红外线来进行。利用以往的搪瓷炉等来进行热风加热时,由糊剂的外表面开始发生热固化,形成表皮膜,因脱水反应而生成的水被封闭在内部,随着该水的气化,粘接剂容易产生发泡。与此相对,使用灯等利用红外线对糊剂进行加热时,由于波长1μm左右的近红外线会被水高效地吸收,因此脱水反应在短时间内进行、完成交联聚合。另外,水被激发而在短时间内蒸发,因此粘接剂难以产生发泡。该红外线优选在波长0.7~2.5μm的近红外线的频带中具有1个或多个光谱的峰。其中,基于波长约1μm(0.9~1.3μm的范围)的近红外线的加热从能够促进粘接剂组合物的脱水和交联、且抑制随着脱水反应生成的水的气化的粘接剂发泡、防止固化后的粘接剂的发泡体化的方面来看是优选的。
在涂布有糊剂的芯线的移动过程中,作为利用红外线对所涂布的糊剂进行加热的方法,可列举出图1所示那样的方式。该方式中,使用半筒型的凹镜2和发出红外线的发光体4。该方式按照使涂布有糊剂的芯线3沿着凹镜2的长度方向(从附图上看是垂直于纸面的方向)移动、且平行于凹镜2的长度方向而配置成线状的发光体4所发出的放射光在芯线的移动路径上聚光成10mmφ的大小的方式配置半筒型的凹镜2。符号8是凹镜2的反射面。凹镜2与发光体4也可以配对地以芯线的移动路径作为对称中心而组合配置多个。作为发光体4,使用红外线灯从在短时间内有效地进行加热的方面来看是优选的。聚光部分6的温度用直径1.0mm的鞘型热电偶计量,优选为500~800℃。聚光部6的长度根据发光体4、凹镜2的大小、个数来确定。通过将聚光部6设为加热区,能够在涂布有糊剂的芯线的移动过程中将所涂布的糊剂用红外线加热。加热区可以使用红外线灯来构成。使用了红外线灯的情况下,聚光部6的长度例如可以设为400~1000mm。加热区也可以是将多个红外线灯在芯线的移动方向上串联配置而形成的。
作为发光体4,优选使用在近红外线的频带中具有发射光谱的峰的红外线灯。作为优选的红外线灯,可列举出例如短弧氙灯(Short-arc Xenon Lamp)、在石英玻璃管中封入钨丝而成的棒状灯。
本发明中,通过所述加热方式,能够使涂布有糊剂的芯线以1000~2000mm/sec的移动速度这一高速下在短时间内进行粘接剂的固化而不使其产生发泡。
需要说明的是,该糊剂中配混有由无机颗粒构成的填料(filler)。填料相对于粘接剂组合物100重量份优选配混20~100重量份。填料进一步优选配混30~60重量份。作为填料,可以使用微粒(2~3μm左右)的金刚石,可以使用具备各种形状、硬度的无机材料。作为一例,可以使用碳化硅颗粒。填料的混入具有抑制树脂的热膨胀/收缩、减少铸锭切割中的磨料脱落的效果。
本发明中,将利用前述红外线加热而进行了加热的线(涂布有糊剂的芯线)进行再加热能够获得具有更稳定的性能的树脂结合线锯。该再加热是为了去除基于前述红外线加热的短时间固化而反复膨胀/收缩的树脂层、芯线所经受的热形变而进行的。前述红外线加热中,在粘接剂不完全固化的条件下将线(涂布有糊剂的芯线)以一定的张力、例如10N左右卷取于桶管并将该卷取体再加热时,会产生线彼此胶着、无法开纤或者强行开纤时粘接剂剥离等故障。因此,原则上在红外线加热中,优选的是,粘接剂组合物的固化大致结束。
再加热优选以100~200℃进行1~5小时。另外,即使在该再加热上耗费时间,由于再加热能够将多个卷取体一并进行处理,因此作为树脂结合线锯的生产工序整体,生产率也不会大幅降低。像这样,在本发明中,通过将线的高速加热与卷取体的再加热进行组合来有效地生产,能够提高树脂结合线锯的生产率。
一直以来,在这样的卷取体的再加热方式中,将线(涂布有糊剂的芯线)在高速移动下加热时,存在再加热时线彼此胶着、无法开纤或者强行开纤时粘接剂剥离等故障。但是,在本发明中,通过采用上述粘接剂组合物并采用近红外线加热,能够将线高速加热并基本上完全地进行粘接剂组合物的固化而不会产生发泡这一故障。因此,在本发明中,不会产生线彼此的胶着这一故障,能够通过再加热而去除热形变。
通过本发明得到的树脂结合线锯与利用现有方法制作的树脂结合线锯相比切入深度大。该切入深度是指:将特定形状的切割对象的块按压至线锯,使线锯反复运动而切入到直至该线锯切断为止时的切入深度。此时的线锯的切断主要是由磨料的脱落引起的。因此,由此可以说由本发明得到的树脂结合线锯中的磨料在芯线上的固结强度飞跃性地提高、是长寿命的。另外,由本发明得到的树脂结合线锯中的磨料在芯线上的固结强度高,因此切出多个晶圆时的晶圆的厚度不均、晶圆内的厚度偏差、厚度偏差的不均中的任一项与利用现有方法制作的树脂结合线锯相比均小。进而,利用由本发明得到的树脂结合线锯,能够获得平滑的有机硅晶圆。进而,利用由本发明得到的树脂结合线锯,能够获得表面的加工改质层(损伤层)薄的晶圆。除此之外,根据晶圆的3点弯曲应力的测定结果,由于加工改质层的破坏起点少,因此能够获得弯曲强度高的晶圆。
实施例
使用以下所示配混的树脂结合线锯用的粘接剂组合物,按照以下所示糊剂的配混比率来调整糊剂,利用以下所示线锯的生产线来制造树脂结合线锯。
[实施例1]
树脂结合线锯用的粘接剂组合物的配混比率
酚醛清漆型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRP-5417) 80重量份
详情:酚醛清漆型酚醛树脂((C6H6·CH2O)n)86重量%、苯酚5重量%、乌洛托品9重量%
甲阶酚醛型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRL-131) 20重量份
详情:甲阶酚醛型酚醛树脂((C6H6·CH2O)n)80重量%、苯酚5.9重量%、甲醛0.6重量%、NaOH1.2重量%、水分12.2重量%、其它助剂0.1重量%
胺系硅烷偶联剂(商品名:SilaAce S330) 1重量份
(注:该配混中的酚醛清漆型酚醛树脂的配混量为80重量份×0.86=68.8重量份、甲阶酚醛型酚醛树脂的配混量为20重量份×0.80=16重量份。因此,在实施例1中,以相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份的比率计进行换算时,甲阶酚醛型酚醛树脂配混了约23.2重量份。)
糊剂的配混比率
粘接剂组合物 100重量份
被覆有镍的金刚石磨料(平均粒径:10~20μm) 80重量份
填料(碳化硅粉末;#8000) 50重量份
溶剂(邻甲酚) 150重量份
[实施例2]
树脂结合线锯用的粘接剂组合物的配混比率
酚醛清漆型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRP-5417) 90重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRL-131) 10重量份
胺系硅烷偶联剂(商品名:SilaAce S330) 1重量份
糊剂的配混比率
粘接剂组合物 100重量份
被覆有镍的金刚石磨料(平均粒径:10~20μm) 80重量份
填料(碳化硅粉末;#8000) 50重量份
溶剂(邻甲酚) 170重量份
(注:在实施例2中,以相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份的比率计进行换算时,甲阶酚醛型酚醛树脂配混了约10.3重量份。)
[比较例1]
树脂结合线锯用的粘接剂组合物的配混比率
酚醛清漆型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRP-5417) 93重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRL-131) 7重量份
胺系硅烷偶联剂(商品名:SilaAce S330) 1重量份
糊剂的配混比率
粘接剂组合物 100重量份
被覆有镍的金刚石磨料(平均粒径:10~20μm) 80重量份
填料(碳化硅粉末;#8000) 50重量份
溶剂(邻甲酚) 180重量份
(注:在比较例1中,以相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份的比率计进行换算时,甲阶酚醛型酚醛树脂配混了约7重量份。)
[比较例2]
树脂结合线锯用的粘接剂组合物的配混比率
酚醛清漆型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRP-5417) 70重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRL-131) 30重量份
胺系硅烷偶联剂(商品名:SilaAce S330) 1重量份
糊剂的配混比率
粘接剂组合物 100重量份
被覆有镍的金刚石磨料(平均粒径:10~20μm) 80重量份
填料(碳化硅粉末;#8000) 50重量份
(注:在比较例2中,以相对于酚醛清漆型酚醛树脂100重量份的比率计进行换算时,甲阶酚醛型酚醛树脂配混了约40重量份。)
[比较例3]
树脂结合线锯用的粘接剂组合物的配混比率
酚醛清漆型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRP-5417) 80重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂组合物(商品名:Shonol BRL-131) 20重量份
糊剂的配混比率
粘接剂组合物 100重量份
被覆有镍的金刚石磨料(平均粒径:10~20μm) 80重量份
填料(碳化硅粉末;#8000) 50重量份
溶剂(邻甲酚) 150重量份
实施例、比较例中使用的线:φ100μm钢线
实施例、比较例中的线锯的生产线
芯线出料机→涂布装置→加热装置→卷取机···→再加热炉
芯线出料机:是用于出料卷取的形状的芯线的通常出料机。
涂布装置:利用水射流形状的模具向芯线表面均匀地涂布糊剂。
加热装置:对涂布有糊剂的芯线进行加热的装置。作为该装置,将使用了在石英玻璃管中封入有钨丝的棒状灯的、ULVAC-RIKO,Inc.制造的红外线コールドイメージ炉:型号RHL-E410-N(加热长度265mm、最大输出4kw)串联3个来使用。
图2示出该棒状灯的能量分光分布。
卷取机:是用于卷取线锯的通常的卷取机。
コールドイメージ炉:设定温度为725~750℃。
芯线的移动速度:1200mm/秒
糊剂的涂布量:0.01g/m
再加热炉:是容纳用卷取机卷取的线(带有粘接剂、磨料)并对其加热的加热炉。
再加热炉中的加热180℃×2小时
在比较例1中,粘接剂组合物的固化速度缓慢、通过聚焦炉后粘接剂组合物的固化不完全、在再加热炉中加热后线彼此胶着而无法开纤。在实施例1、2中,在再加热炉中加热后线彼此不会胶着、开纤(倒卷)顺利地进行。
在比较例2中,尽管未使用用于调整粘度的溶剂,糊剂的粘度也低至2Pa·S,无法获得(芯线的移动速度:1200mm/sec中的)目标涂布量(0.01g/m)。
将实施例1中得到的树脂结合线锯(a1)、实施例2中得到的树脂结合线锯(a2)的切削性能与使用光固化性树脂作为粘接剂的树脂结合线锯(b1)、比较例3中得到的树脂结合线锯(b2)进行对比。
切削性能试验
将1cm立方的多晶有机硅块放置在水平张紧的线的下方,使块下降移动并进行切削,测定切削深度。
切削条件
线运动:振幅80mm、速度400mm/min的往返运动
切削时间:直至断线
块的下降速度:0.9mm/min
表1示出切削性能试验的结果。
[表1]
试样 | (a1) | (a2) | (b1) | (b2) |
切削深度(mm) | 6.5 | 6.5 | 3.5 | 4.8 |
由表1可以获得实施例1、2中得到的树脂结合线锯(a1)、(a2)的切削深度比使用了光固化性树脂的树脂结合线锯(b1)、比较例3中得到的树脂结合线锯(b2)深这一结果。
另外,将使用了实施例1中得到的树脂结合线锯(a1)的切削(A1)、使用了基于电沉积法的线锯(磨料:镀镍的金刚石颗粒、芯线直径100μm)(c)的切削(B)而从硅锭中切出多个晶圆时的晶圆的厚度分布、晶圆内的厚度偏差(最大厚度与最小厚度之差)的分布分别示于图3、图4的图中。图3、图4的纵轴为晶圆的片数,图3的横轴为晶圆的厚度,图4的横轴为晶圆内的厚度偏差。
切削条件:
装置:多线锯装置:KOMATSU NTC型型号;PV500D
线锯线速:1000m/min
切入速度(单位时间向硅锭中切入的线的切入深度):0.5mm/min
工作件:多晶硅锭;156mm见方
由图3、图4可知:使用树脂结合线锯(a1)时,与使用了基于电沉积法的线锯(c)的情况相比,切出多个晶圆时的晶圆的厚度偏差、晶圆内的厚度偏差、厚度偏差的不均中的任一项均小,能够品质稳定地进行生产。
表2中示出通过使用了实施例1中得到的树脂结合线锯(a1)的切削(A1)、
使用了实施例2中得到的树脂结合线锯(a2)的切削(A2)、
使用了基于电沉积法的线锯[磨料:镀镍的金刚石颗粒(粒径为10~20μm)]、芯线直径100μm)(c)的切削(B)、
基于游离磨料法(使用SiC磨料#5000)的切削(C)而从硅锭中切出晶圆(将间距设定为相当于170μm)时的晶圆的基于JIS B 0601的算术平均表面粗糙度(Ra)、最大高度(Ry)。表2的数值是3处的测定值的平均值。切削条件与图3、图4的情况相同。
[表2]
试样 | Ra(μm) | Ry(μm) |
A1 | 0.19 | 2.02 |
A2 | 0.22 | 2.33 |
B | 0.31 | 2.97 |
C | 0.39 | 3.50 |
根据表2,使用树脂结合线锯(a1)、树脂结合线锯(a2)时,与基于电沉积法的切削、基于游离磨料法的切削相比,能够获得平滑的晶圆。
接着,针对利用切削(A1)、切削(A2)、切削(B)、切削(C)在与表2中的切削条件相同的条件下切出的晶圆表面的损伤层(加工改质层)的厚度,将使用SEM剖面观察的测定结果示于表3。
[表3]
试样 | 损伤层的厚度(μm) |
A1 | 4~7 |
A2 | 4~7 |
B | 6~8 |
C | 11~15 |
根据表3,使用树脂结合线锯(a1)、树脂结合线锯(a2)时,与基于电沉积法的切削、基于游离磨料法的切削相比,能够获得由伴随切削的热或应力形变等导致的晶圆损伤少、损伤层薄的晶圆。
这些特征也与太阳能电池单元高的发电效率的达成有关。换言之,确认了:完全消除随着脆性破坏而推进的损伤层(加工改质层)从电子或空穴(载体)的长寿命化这一点来看是必不可少的作业,通过本发明得到的树脂结合线锯从损伤层(加工改质层)少这一点来看有助于减少电池单元工序前的工序,有助于提高0.12~0.15%的发电效率。
表4中示出了通过切削(A1)、切削(A2)、切削(B)在与表2的切削条件相同的条件下切出的晶圆的3点弯曲强度的测定结果。其中,作为硅锭使用单晶有机硅的铸锭,并且以测定试样的切割方向相互交叉的方式进行重叠。
测定条件
试样:重叠5张晶圆
弯曲跨距长度:30mm
十字头速度:5mm/min
[表4]
试样 | 弯曲强度(MPa) |
A1 | 58 |
A2 | 58 |
B | 52 |
根据表4,使用树脂结合线锯(a1)、树脂结合线锯(a2)时,与基于电沉积法的切削、基于游离磨料法的切削相比,能够获得弯曲强度高的晶圆。
产业上的可利用性
通过本发明得到的树脂结合线锯是用于由有机硅、砷化镓、铜·铟·硒(CIS)等单晶~多晶铸锭同时高效地切出在TFT用基板、太阳能电池用基板、化合物半导体基板等中使用的晶圆的必不可少的工具。另外,是用于由磁体、水晶、玻璃、蓝宝石等同时高效地切出在光学机器用基板、电子机器用基板等中使用的晶圆的必不可少的工具。
Claims (5)
1.一种树脂结合线锯用的粘接剂组合物,其用于制造在金属芯线表面借助树脂结合而固结有磨料的树脂结合线锯,其以如下成分作为必须成分:
酚醛清漆型酚醛树脂 100重量份
甲阶酚醛型酚醛树脂 10~30重量份
胺系硅烷偶联剂 0.1~5重量份。
2.根据权利要求1所述的树脂结合线锯用的粘接剂组合物,其还包含酚醛清漆型酚醛树脂的固化剂5~20重量份。
3.一种树脂结合线锯用的糊剂,其包含权利要求1或2所述的粘接剂组合物、该粘接剂组合物的溶剂、磨料、以及由无机颗粒构成的填料。
4.一种树脂结合线锯的制造方法,其包括如下工序:
准备权利要求3所述的糊剂和金属芯线的工序;
将该糊剂涂布于该金属芯线表面的工序;
将所涂布的该糊剂用包含近红外线的红外线加热,从而使所述粘接剂组合物发生交联反应的加热工序。
5.根据权利要求4所述的树脂结合线锯的制造方法,其还包括如下工序:
卷取由所述加热工序得到的线从而得到卷取体的工序;
加热该卷取体的再加热工序。
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