JP2018065205A - Saw wire and slicing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソーワイヤ、及びスライス加工方法に関し、特に、マルチワイヤソーを使用して被加工物を薄板に加工する技術に関する。 The present invention relates to a saw wire and a slice processing method, and more particularly to a technique for processing a workpiece into a thin plate using a multi-wire saw.
再生可能エネルギーが注目される中、太陽光を利用した発電システムに用いられる太陽電池モジュール(以下、単に「太陽電池」という。)として広く普及しているのが、結晶シリコン太陽電池である。 While renewable energy is attracting attention, crystalline silicon solar cells are widely used as solar cell modules (hereinafter simply referred to as “solar cells”) used in power generation systems using sunlight.
結晶シリコン太陽電池には、吸収した光のエネルギーを電力に変換する光電変換素子であるセルが組み込まれる。このセルの形成には、シリコンウェハが用いられる。シリコンウェハは、半導体材料であるシリコンを、単結晶または多結晶のインゴットから切り出して薄板に加工したものである。当該加工には、マルチワイヤソーを使用する。 A crystalline silicon solar cell incorporates a cell that is a photoelectric conversion element that converts absorbed light energy into electric power. A silicon wafer is used to form this cell. A silicon wafer is obtained by cutting silicon, which is a semiconductor material, from a single crystal or polycrystal ingot and processing it into a thin plate. A multi-wire saw is used for the processing.
マルチワイヤソーは、回転軸心が平行な複数の溝付ローラに巻き付けられたソーワイヤを走行させながら、当該走行するソーワイヤに被加工物を押し当ててスライスする装置である。隣接する溝付ローラ間には、ソーワイヤの一部が等ピッチで並列して張架されたワイヤ列が形成されている。マルチワイヤソーによれば、このワイヤ列部分でスライスするため、被加工物となるインゴットから一度に多数のシリコンウェハを切り出すことができる。 A multi-wire saw is a device that slices a workpiece by pressing the workpiece against the traveling saw wire while traveling the saw wire wound around a plurality of grooved rollers having parallel rotation axes. Between adjacent grooved rollers, a wire row in which a part of the saw wire is stretched in parallel at an equal pitch is formed. According to the multi-wire saw, since slicing is performed at the wire row portion, a large number of silicon wafers can be cut out at a time from the ingot to be processed.
上記マルチワイヤソーを用いたスライス加工は、大別すると、「遊離砥粒方式」と「固定砥粒方式」とに分類される。遊離砥粒方式は、砥粒を含むスラリーを供給しながらソーワイヤを走行させるのに対し、固定砥粒方式は、クーラントを供給しながら外周面に砥粒が固着したソーワイヤを走行させる。近年では、環境面への配慮、切削性等の観点から、クーラントに水溶性のものを使用でき、単位時間あたりの切削量も多い固定砥粒方式が主流になっている。また、特許文献1には、切削性のさらなる向上を図るべく、固定砥粒方式と遊離砥粒方式とを併用する技術も開示されている。 Slicing using the multi-wire saw is roughly classified into a “free abrasive grain method” and a “fixed abrasive grain method”. The free abrasive grain system runs the saw wire while supplying slurry containing abrasive grains, while the fixed abrasive grain system runs the saw wire with the abrasive grains fixed to the outer peripheral surface while supplying the coolant. In recent years, from the viewpoint of environmental considerations, machinability, and the like, a fixed abrasive system that can use a water-soluble coolant and has a large amount of cutting per unit time has become mainstream. Patent Document 1 also discloses a technique of using a fixed abrasive method and a free abrasive method together in order to further improve machinability.
ところで、シリコンウェハの表面には、光の閉じ込めを目的として、ピラミッド形状をした微小な凹凸構造(以下「テクスチャ構造」という。)が形成される。テクスチャ構造は、ウェハ表面をエッチングして形成するのが一般的である。多結晶シリコンウェハの場合、その表面における結晶方位が不規則であることから、通常は、酸性エッチング(等方性エッチング)を行う。 By the way, on the surface of the silicon wafer, a minute uneven structure (hereinafter referred to as “texture structure”) having a pyramid shape is formed for the purpose of confining light. The texture structure is generally formed by etching the wafer surface. In the case of a polycrystalline silicon wafer, since the crystal orientation on its surface is irregular, acid etching (isotropic etching) is usually performed.
しかしながら、固定砥粒方式でスライスされた多結晶シリコンウェハの表面(切断面)は、延性破壊された領域(以下「延性領域」という。)がその多くを占める。この延性領域は、平滑で光反射率が高く、テクスチャ構造の凹部(以下「ディンプル」という。)が形成され難い性質がある。このため、固定砥粒方式でスライスすると、ウェハ表面にテクスチャ構造を形成する工程において、エッチングの所要時間が長くなってしまう。 However, the surface (cut surface) of the polycrystalline silicon wafer sliced by the fixed abrasive method occupies most of the ductile fracture region (hereinafter referred to as “ductile region”). This ductile region is smooth and has a high light reflectance, and has a property that it is difficult to form a textured recess (hereinafter referred to as “dimple”). For this reason, when slicing by the fixed abrasive method, the time required for etching becomes long in the process of forming the texture structure on the wafer surface.
このように、切削性に優れた固定砥粒方式は、インゴットをスライスする加工時間を短縮できる利点があるものの、セルの形成という観点から見ると、ウェハ表面に対するエッチングの所要時間が長くなる難点もある。この難点を克服するため、ウェハ表面を粗面化する表面処理をした後でエッチングすることも考えられるが、必要となる工数が増加することとなり、セルの生産効率上好ましくない。 Thus, although the fixed abrasive method with excellent machinability has the advantage of shortening the processing time for slicing the ingot, from the viewpoint of cell formation, there is also a problem that the time required for etching on the wafer surface becomes long. is there. In order to overcome this difficulty, it is conceivable to perform etching after performing a surface treatment for roughening the wafer surface. However, the required man-hours increase, which is not preferable in terms of cell production efficiency.
本発明は、上記の課題に鑑み、多結晶シリコンのインゴットを固定砥粒方式でスライスしても、従来と比較して、エッチングの所要時間を短縮できる切断面が得られるソーワイヤ、及びスライス加工方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a saw wire and a slicing method that can obtain a cut surface that can reduce the time required for etching even when a polycrystalline silicon ingot is sliced by a fixed abrasive method. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明のソーワイヤは、芯線と、前記芯線の外周面を被覆した樹脂と、前記芯線に前記樹脂を介して固着した粒子群と、を備え、前記粒子群は、砥粒と当該砥粒よりも粒径の小さい硬質粒子とを含み、前記砥粒は単体で固着し、前記硬質粒子は当該硬質粒子が複数結合した結合体の状態で固着していることを特徴とする。 To achieve the above object, a saw wire of the present invention comprises a core wire, a resin covering an outer peripheral surface of the core wire, and a particle group fixed to the core wire via the resin, and the particle group includes an abrasive. Characterized in that the abrasive grains are fixed as a single body, and the hard particles are fixed in a combined state in which a plurality of the hard particles are combined. To do.
前記結合体の前記芯線に対する固着力は、前記砥粒の前記芯線に対する固着力よりも小さいことを特徴とする。 The bonding force of the bonded body to the core wire is smaller than the bonding force of the abrasive grains to the core wire.
前記結合体の一部は、前記樹脂に埋め込まれていることを特徴とする。 A part of the combined body is embedded in the resin.
前記結合体の前記樹脂表面からの突出高さは、前記砥粒の前記樹脂表面からの突出高さよりも低いことを特徴とする。 The protrusion height of the bonded body from the resin surface is lower than the protrusion height of the abrasive grains from the resin surface.
前記芯線の単位長さあたりの前記砥粒と前記結合体の数量比は、1:1〜1:2であることを特徴とする。 The quantity ratio of the abrasive grains and the bonded body per unit length of the core wire is 1: 1 to 1: 2.
前記硬質粒子は、六方晶窒化ホウ素を含むことを特徴とする。 The hard particles include hexagonal boron nitride.
前記芯線の単位長さあたり、前記硬質粒子の平均粒径は、前記砥粒の平均粒径の1/3以下であり、且つ、前記砥粒の前記樹脂表面からの最大突出高さの1/2以下であることを特徴とする。 The average particle diameter of the hard particles per unit length of the core wire is 1/3 or less of the average particle diameter of the abrasive grains, and 1 / of the maximum protruding height of the abrasive grains from the resin surface. It is 2 or less.
また、本発明のスライス加工方法は、芯線の外周面に複数の砥粒が樹脂を介して固着したソーワイヤを走行させながら、当該走行するソーワイヤに多結晶シリコンのインゴットを押し当ててスライスし、当該インゴットをウェハに加工するスライス加工方法であって、前記砥粒よりも粒径の小さい硬質粒子が複数結合した結合体及び冷却液を、前記芯線と前記インゴットとの間に介在させるステップと、前記芯線と前記インゴットとの間で、前記介在させた結合体を前記硬質粒子単体の状態に分離させるステップと、を含むことを特徴とする。 Further, the slicing method of the present invention is to slice a polycrystalline silicon ingot against the traveling saw wire while traveling a saw wire having a plurality of abrasive grains fixed to the outer peripheral surface of the core wire through a resin. A slicing method for processing an ingot into a wafer, wherein a combination of a plurality of hard particles having a particle diameter smaller than the abrasive grains and a cooling liquid are interposed between the core wire and the ingot; Separating the intervened bonded body into a single state of the hard particles between a core wire and the ingot.
前記結合体は、前記芯線に前記樹脂を介して固着しており、前記ソーワイヤが前記インゴットと接触する直前に、前記冷却液を当該ソーワイヤに接触させることにより、前記結合体及び前記冷却液を介在させることを特徴とする。 The combined body is fixed to the core wire via the resin, and the combined body and the cooling liquid are interposed by bringing the coolant into contact with the saw wire immediately before the saw wire comes into contact with the ingot. It is characterized by making it.
あるいは、前記結合体は、前記冷却液を分散媒とする懸濁液に分散質として分散しており、前記ソーワイヤが前記インゴットと接触する直前に、前記懸濁液を当該ソーワイヤに接触させることにより、前記結合体及び前記冷却液を介在させることを特徴とする。 Alternatively, the conjugate is dispersed as a dispersoid in a suspension using the cooling liquid as a dispersion medium, and the suspension is brought into contact with the saw wire immediately before the saw wire comes into contact with the ingot. The combined body and the cooling liquid are interposed.
本発明に係るソーワイヤ、及びスライス加工方法によれば、芯線に樹脂を介して固着した砥粒で多結晶シリコンのインゴットを切削するので、従来の固定砥粒方式と同等の切削性を発揮する。また、芯線に樹脂を介して固着した結合体は、芯線とインゴットとの間に介在しているとき、走行するソーワイヤとインゴットとの接触で加わる外力の作用によって、硬質粒子単体の状態に分離する。そして、分離した硬質粒子の各々がインゴットに衝突し、エッチングする際にディンプルが形成される起点となるごく微細なクラックを衝突した部分に形成する。これにより、多結晶シリコンのインゴットを固定砥粒方式でスライスしても、従来と比較して、エッチングの所要時間を短縮できる切断面が得られるようになる。 According to the saw wire and the slicing method according to the present invention, since the polycrystalline silicon ingot is cut with the abrasive grains fixed to the core wire via the resin, the cutting ability equivalent to that of the conventional fixed abrasive grain system is exhibited. Further, when the bonded body fixed to the core wire through the resin is interposed between the core wire and the ingot, it is separated into a single hard particle state by the action of an external force applied by the contact between the traveling saw wire and the ingot. . Then, each of the separated hard particles collides with the ingot, and a very fine crack that becomes a starting point for forming dimples when etching is formed at the collided portion. As a result, even if the ingot of polycrystalline silicon is sliced by the fixed abrasive method, a cut surface that can shorten the time required for etching can be obtained as compared with the prior art.
以下、本発明に係るソーワイヤ、及びスライス加工方法それぞれの実施形態について、多結晶シリコンウェハ(以下、単に「ウェハ」という。)を、マルチワイヤソーを使用してインゴットから切り出すスライス加工を例にとり、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, for each embodiment of the saw wire and the slicing method according to the present invention, a drawing of cutting a polycrystalline silicon wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) from an ingot using a multi-wire saw is taken as an example. Will be described with reference to FIG.
<実施形態1>
図1、図2に示すように、本例で使用するマルチワイヤソー100は、回転軸心が平行な複数(本例では3つ)の溝付ローラ102A,102B,102Cを備えている。溝付ローラ102A,102B,102C各々の外周面には、それぞれ、ガイド溝(不図示)が等ピッチで多数設けられている。マルチワイヤソー100は、また、供給リール104Fと巻取リール104Tを備えている。
<Embodiment 1>
As shown in FIGS. 1 and 2, the multi-wire saw 100 used in this example includes a plurality of (three in this example)
供給リール104Fには、実施形態に係るソーワイヤ10が巻回収容されている。供給リール104Fから巻き出されたソーワイヤ10は、溝付ローラ102A,102B,102C各々のガイド溝に順に巻き付けられて、繰り返し架け渡される。これにより、隣接する溝付ローラ102A,102B,102C間には、各ローラの外周に沿って等ピッチでソーワイヤ10が並列張架されたワイヤ列10Lが形成されている。そして、溝付ローラ102Bから巻き出されたソーワイヤ10は、巻取リール104Tに巻き取られて巻回収容される。
The
溝付ローラ102A、供給リール104F、及び巻取リール104Tは、それぞれ、対応するモータ(何れも不図示)等の動力によって回転駆動し、当該回転駆動に伴って、ソーワイヤ10が走行する。一方、溝付ローラ102B,102Cの各々は、走行するソーワイヤ10との間に生じる摩擦力によって従動回転する。そして、溝付ローラ102A等を正逆回転させることによって、供給リール104Fから巻取リール104Tに渡る走行経路における、ソーワイヤ10の走行方向が切り替わるように構成されている。
Each of the
マルチワイヤソー100は、さらに、冷却液であるクーラントの供給口(不図示)を有する一対の給液ノズル106A,106Bを備えている。給液ノズル106A,106Bの各々は、溝付ローラ102Aと溝付ローラ102Bとの間に張架されたワイヤ列10Lの中央部分上側に、水平方向に間隔をあけて設けられている。給液ノズル106Aと給液ノズル106Bとの間の空間には、被加工物となる多結晶シリコンのインゴット108がセットされる。インゴット108は、その直下にあるワイヤ列10Lに対して相対的に上下動する可動ベース110に捨て板(不図示)を介して固定される。
The multi-wire saw 100 further includes a pair of
実施形態に係るソーワイヤ10は、上述したマルチワイヤソー100に装着して使用する、可撓性を有する長尺線状の切削工具(切断工具)である。図3、図4に示すように、ソーワイヤ10は、横断面が円形をした芯線12を備える。芯線12の外周面は、樹脂14で被覆されている。樹脂14を介して、芯線12に粒子群16が固着している。
The
芯線12は、0.05mm〜0.3mm程度の線径を有する、高炭素鋼線(例えば、ピアノ線)やステンレス鋼線といった高張力鋼線材からなる。本例では、芯線12の軸心Cに沿った軸方向長さが100km程度のものを使用しているが、上述したマルチワイヤソー100に装着して使用し得る限り、当該軸方向長さは、100kmより短尺であっても長尺であっても構わない。
The
樹脂14は、樹脂を主成分とする接着剤が硬化してなる接着剤層である。当該接着剤の構成成分について、具体的には、フェノール樹脂を主成分とし、これにシランカップリング剤が添加されてなるものである。なお、樹脂14には、強度を補強するためのフィラー(不図示)が含まれていても構わない。
The
粒子群16は、複数の砥粒18を含む。砥粒18は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(c−BN)等の超砥粒である。砥粒18の各々は、それぞれ単体の状態で芯線12に固着している。固着した砥粒18は、何れも、樹脂14に一部埋め込まれており、それ以外の部分は樹脂14表面から突出している。なお、砥粒18は、アルミナ、炭化珪素等の一般砥粒、あるいは、超砥粒と一般砥粒とが混在したものであっても構わない。
The
砥粒18各々の樹脂14表面からの突出高さH1(図3(b))は、芯線12の軸方向における単位長さあたり平均して、3μm〜10μm、好ましくは4μm〜6μm、最も好ましくは5μm前後である。砥粒18の前記単位長さあたりの平均突出高さが3μmより小さいと、単位時間あたりの切削量が少なくなって、切削性が不十分になるおそれがある。一方、同平均突出高さが10μmより大きいと、カーフロスが増大する。本例では、突出高さH1を考慮し、砥粒18として、平均粒径が8μm〜12μmの範囲の大きさのダイヤモンド砥粒が用いられている。
The protrusion height H1 of each
粒子群16は、また、複数の硬質粒子20を含む。硬質粒子20は、六方晶窒化ホウ素(h−BN)の微粒子である。ここでいう「硬質」とは、多結晶シリコンのインゴット以上の硬さであることを意味する。硬質粒子20の各々は、砥粒18よりも粒径が小さく、いくつかの硬質粒子20が結合して一つの結合体22を形成した状態で芯線12に固着している。結合体22を構成する硬質粒子20同士は、シランカップリング剤を介して相互に結合している。固着した結合体22は、何れも、樹脂14に一部埋め込まれており、それ以外の部分は樹脂14表面から突出している。結合体22各々の樹脂14表面からの突出高さH2(図3(b))は、砥粒18の突出高さH1よりも若干低くなっている。
The
硬質粒子20の前記単位長さあたりの平均粒径は、砥粒18の平均粒径の1/3以下であり、且つ、砥粒18各々の突出高さH1のうち、前記単位長さあたりの最大高さ(砥粒18の最大突出高さ)の1/2以下の大きさである。硬質粒子20の平均粒径がこれより大きいと、硬質粒子20が砥粒18と同じような働きをするようになり、所望する切断面が得られないだけでなく、結合体22の見かけの粒径も大きくなって芯線12から無駄に離脱し易くなる。
The average particle size per unit length of the
上述したように、芯線12に固着した粒子群16には、複数の砥粒18と複数の結合体22とが混在している。これら砥粒18と結合体22の芯線12における分布は、以下のとおりである。すなわち、前記単位長さあたりの砥粒18の数を「n」、結合体22の数を「m」とすると、前記単位長さあたりの砥粒18と結合体22の数量比(n:m)は、1:1〜1:2である。また、砥粒18の平均粒径を「R」とすると、隣接する砥粒18同士の中心間距離L1(図3(b))は、平均粒径Rの2.5倍〜5倍程度の大きさである(2.5R≦L1≦5R)。さらに、隣接する砥粒18と結合体22の中心間距離L2(図3(b))は、平均粒径Rとほぼ同じ(1倍)〜2.5倍程度の大きさである(R≦L2≦2.5R)。
As described above, a plurality of
また、砥粒18と結合体22とでは、芯線12に対する固着力が異なる。具体的には、結合体22の方が、砥粒18よりも前記固着力が小さい。砥粒18は、インゴット108を押し付けられた状態でソーワイヤ10が走行しても、そう簡単には芯線12から離脱しないように、強固に固着している。これに対し、結合体22は、走行するソーワイヤ10とインゴット108との接触で加わる外力の作用によって、芯線12から離脱する程度の強度で固着している。但し、結合体22は、ソーワイヤ10の走行に伴う溝付ローラ102A,102B,102Cとの接触、ソーワイヤ10の供給リール104F及び巻取リール104T各々に巻回収容されている部分同士の接触等により加わる外力では、芯線12から簡単に離脱しない程度の固着力を有する。
Further, the
粒子群16の芯線12における分布、並びに、砥粒18及び結合体22各々の前記固着力を上記のような設計にすることで、ソーワイヤ10をマルチワイヤソー100に装着して使用する際、砥粒18、結合体22(硬質粒子20)をそれぞれ後述のように機能させることが可能となる。また、結合体22の固着力を上記強度で設計することで、結合体22を、可能な限り芯線12から無駄に離脱させることなく、被加工部(ソーワイヤ10がインゴット108に接触する部分)まで運び込むことができる。
When the
次に、実施形態に係るスライス加工方法について、上述したマルチワイヤソー100の動作と共に説明する。 Next, the slice processing method according to the embodiment will be described together with the operation of the multi-wire saw 100 described above.
まず始めに、インゴット108を、図1に示すように、可動ベース110に固定し、給液ノズル106Aと給液ノズル106Bとの間の空間にセットする(ステップS0)。
First, as shown in FIG. 1, the
続いて、溝付ローラ102A、供給リール104F、及び巻取リール104Tをそれぞれ回転駆動し、ソーワイヤ10を供給リール104F側から巻取リール104T側に向かう第1の方向へと走行させる。これと並行して、供給リール104F側にある給液ノズル106Aから、その直下のワイヤ列10L部分にクーラントを供給しながら、可動ベース110を下降させ、当該クーラントが付着したワイヤ列10Lにインゴット108の下面を押し当てる。こうして、砥粒群16(砥粒18、結合体22)及びクーラントを、芯線12とインゴット108との間に介在させる(ステップS1)。
Subsequently, the
インゴット108をワイヤ列10L部分に押し当てた状態で、ソーワイヤ10を継続して走行させる。これにより、ワイヤ列10L部分を走行するソーワイヤ10の表面に固着した砥粒18でインゴット108を切削する。同時に、芯線12とインゴット108との間で、上記ステップS1により介在させた結合体22を芯線12から離脱させ、さらに、結合体22を硬質粒子20単体の状態に分離させる(ステップS2)。
In a state where the
上記ステップS1,S2は、例えば、数km程度の長さ分のソーワイヤ10が第1の方向へ走行するまで、そのまま継続される。その間、ソーワイヤ10は、ワイヤ列10L部分においてインゴット108と接触しながら走行し続けることになる。その結果、インゴット108下面には、図2、図4に示すように、ワイヤ列10L部分を走行するソーワイヤ10と同じ数の切削溝108Rが形成される。
The steps S1 and S2 are continued as they are, for example, until the
第1の方向へ走行したソーワイヤ10の長さが数km程度に達すると、今度は、ソーワイヤ10の走行方向を逆にする。すなわち、溝付ローラ102A、供給リール104F、及び巻取リール104Tをそれぞれ逆回転で駆動し、ソーワイヤ10を巻取リール104T側から供給リール104F側に向かう第2の方向へと逆走行させる。これと並行して、巻取リール104T側にある給液ノズル106Bから、その直下のワイヤ列10L部分にクーラントを供給しながら、当該クーラントが付着したワイヤ列10Lにインゴット108を押し当てる。こうして、上記ステップS1と同様に、砥粒群16(砥粒18、結合体22)及びクーラントを、芯線12とインゴット108との間に介在させる(ステップS3)。
When the length of the
また、上記ステップS2と同様に、インゴット108をワイヤ列10L部分に押し当てた状態で、ソーワイヤ10を継続して走行させる。これにより、ワイヤ列10L部分を走行するソーワイヤ10の表面に固着した砥粒18でインゴット108を切削すると共に、芯線12とインゴット108との間で、上記ステップS3により介在させた結合体22を芯線12から離脱させ、さらに、結合体22を硬質粒子20単体の状態に分離させる(ステップS4)。
Similarly to step S2, the
そして、第2の方向へ走行させるソーワイヤ10の長さを、第1の方向へ走行させるときよりも短縮しながら、上記ステップS1,S2と上記ステップS3,S4とを交互に繰り返す。これにより、インゴット108がスライスされて、薄板状をしたウェハとして切り出される。ワイヤ列10L部分でインゴット108をスライスするマルチワイヤソー100を使用すれば、一度に多数枚のウェハを切り出すことができる。
Then, the steps S1 and S2 and the steps S3 and S4 are alternately repeated while shortening the length of the
ここで、図5を参照しながら、上記ステップS1,S2における結合体22の挙動について詳細に説明する。なお、上記ステップS3,S4は、ソーワイヤ10の走行方向が逆であること以外、実質的には上記ステップS1,S2と同じである。よって、上記ステップS3,S4における結合体22の挙動についての説明は省略する。
Here, the behavior of the combined
既述のとおり、ステップS1では、図5(a)に示すように、結合体22及びクーラントが、芯線12とインゴット108との間に介在することになる。上記スライス加工中、ソーワイヤ10は、例えば1000m/min程度の速度で走行する。このため、ソーワイヤ10と共に高速移動する結合体22には、相応の運動エネルギーが与えられる。
As described above, in step S1, as shown in FIG. 5A, the
ステップS2では、図5(b)に示すように、結合体22が、走行するソーワイヤ10とインゴット108との接触で加わる外力や、ねじり力の作用によって芯線12から離脱し、離脱した結合体22は、その後、硬質粒子20単体の状態に分離する。その間も、ソーワイヤ10は高速走行を継続しているため、分離した単体の硬質粒子20は、相応の運動エネルギーをもって、砥粒18により切削されたインゴット108の切断面108Sに衝突する。
In step S2, as shown in FIG. 5 (b), the combined
そして、硬質粒子20が衝突した切断面108Sには、図5(c)に示すように、ごく微細なクラック108Cが形成される。クラック108Cは、ステップS1,S2を継続中、切断面108Sに沿って連続的に形成される。その結果、切断面108Sには、多数のクラック108Cが概ね均一に分散した状態で形成されることになる。
As shown in FIG. 5C, very
また、離脱した結合体22が固着していた樹脂14部分には、芯線12側に窪んだ穴部14Pが形成される。この穴部14Pが形成されることにより、以下の利点が得られる。すなわち、穴部14Pがチップポケットとして機能することで、砥粒18が切削したインゴット108の切削屑(不図示)による目詰まりが生じ難くなる。また、穴部14Pは、クーラントの一時的な収容部としても機能し、クーラントが被加工部まで効率よく運び込まれる。さらに、穴部14Pの深さ分だけ砥粒18の見かけ上の突出高さが増えることとなる。その結果、ソーワイヤ10の切削性が、穴部14Pがない場合よりも向上する。
In addition, a
上述したスライス加工方法によって得られたウェハの表面(切断面108S)には、光反射率が若干異なる帯状の延性領域が交互に並んだ縞模様が現れる。この縞模様は、その両側の領域よりも光反射率が低い第1領域と、当該第1領域よりも光反射率が高い第2領域とを含む。しかしながら、第1領域及び第2領域の何れにも、多数のクラック108Cが上述のように形成されている。これらクラック108Cの各々は、エッチングによってディンプルが形成される起点になる。つまり、第1領域と第2領域からなる切断面108Sは、この時点で既に、エッチングする前の表面処理等を特に要することなく、ディンプルが形成され易い状態になっていると言える。このため、切断面108Sの延性領域は、従来と比較して、エッチングの所要時間が短くて済むのである。
On the surface (cut
上記説明のとおり、実施形態に係るソーワイヤ10、及びスライス加工方法によれば、芯線12に樹脂14を介して固着した砥粒18でインゴット108を切削するので、従来の固定砥粒方式と同等の切削性を発揮する。また、芯線12に樹脂14を介して固着した結合体22は、インゴット108と芯線12との間に介在しているとき、走行するソーワイヤ10とインゴット108との接触で加わる外力の作用によって、硬質粒子20単体の状態に分離する。そして、分離した硬質粒子20の各々は、インゴット108に衝突し、エッチングする際にディンプルが形成される起点となるごく微細なクラック108Cを衝突した部分に形成する。これにより、固定砥粒方式でスライスした従来と比較して、エッチングの所要時間を短縮できる切断面108Sが得られるようになる。
As described above, according to the
以上、本発明の実施形態に係るソーワイヤ10、及びスライス加工方法について説明したが、本発明は、上記した形態に限らないことは勿論であり、例えば、以下のような形態で実施されても構わない。なお、以下の説明では、上記実施形態と基本的に同様の構成には、同じ符号を付すこととする。また、上記実施形態と相違する部分を中心に説明し、上記実施形態と共通する事項に関する説明については、簡単な言及に止めるか、又は、適宜省略することとする。
The
<実施形態2>
上記実施形態1では、芯線12に結合体22が固着したソーワイヤ10をマルチワイヤソー100に装着してインゴット108をスライスしたが、すべての結合体22が、必ずしもソーワイヤ10に固着している必要はない。例えば、冷却液であるクーラントを分散媒、結合体22を分散質とする懸濁液を調製し、この懸濁液を給液ノズル106A,106Bからワイヤ列10Lに供給するようにしても構わない。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the
この場合、クーラントは、粘度が比較的高い液体である方が好ましい。そのようなクーラントを使用することで、前記懸濁液をソーワイヤ10に供給した後、結合体22を、ソーワイヤ10に付着させたまま、インゴット108の被加工部(インゴット108と芯線12との間)まで運び込み易くなる。
In this case, the coolant is preferably a liquid having a relatively high viscosity. By using such a coolant, after supplying the suspension to the
結合体22が分散した懸濁液は、ソーワイヤ10がインゴット108と接触する直前にソーワイヤ10と接触し、当該懸濁液が付着したソーワイヤ10がインゴット108と接触する位置まで走行することによって、インゴット108と芯線12との間に結合体22及びクーラントが介在することになる。この状態で、ソーワイヤ10が高速走行した場合であっても、懸濁液に分散していた結合体22は、上記ステップS1,S2における挙動(図5)と同様の挙動を示す。よって、上記実施形態1と同様、従来の固定砥粒方式と同等の切削性を発揮すると共に、固定砥粒方式でスライスした従来と比較して、エッチングの所要時間を短縮できる切断面108Sが得られる。
The suspension in which the combined
なお、結合体22が分散した懸濁液をワイヤ列10Lに供給する場合には、ソーワイヤ10に替えて、砥粒18のみが芯線12に固着した公知のソーワイヤ(不図示)をマルチワイヤソー100に装着して、インゴット108をスライス加工するようにしても勿論構わない。要は、ソーワイヤ又は冷却液のうち、少なくとも一方が結合体22を含むものであればよいのである。
When supplying the suspension in which the bonded
また、実施形態2では、ソーワイヤ10の走行方向を第1の方向と第2の方向に交互に切り替えながらインゴット108をスライスする方式に限らず、供給リール104Fから巻取リール104Tまで、ソーワイヤ10を第1の方向にのみ走行させてインゴット108をスライスする方式を採用しても構わない。この場合、巻取リール104Tと供給リール104Fの役割を交代させれば、ソーワイヤ10を第2の方向にのみ走行させてインゴット108をスライスすることも可能である。
Further, in the second embodiment, the
<変形例1>
上記実施形態1,2では、結合体22を構成する硬質粒子20として、六方晶窒化ホウ素(h−BN)の微粒子を用いたが、例えば、ファインセラミックスなどの超硬質微粒子を用いても構わない。また、砥粒18と同じの材料であるダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(c−BN)等の超砥粒、アルミナ、炭化珪素等の一般砥粒、あるいは、超砥粒と一般砥粒とが混在したものであって、砥粒18よりも粒径が小さいものを採用することも可能である。
<Modification 1>
In the first and second embodiments, hexagonal boron nitride (h-BN) fine particles are used as the
なお、いずれの粒子で結合体を形成するとしても、シランカップリング剤を介して粒子同士を結合させておくことが望ましい。シランカップリング剤は、シリコン原子(Si)を含む結合剤であるため、スライスしたウェハの切断面に残留物として付着していても、エッチングによって除去できるからである。ただし、例えば、フェノール樹脂などをバインダとして粒子同士を結合させて結合体を形成しても勿論構わない。 In addition, even if it forms a conjugate | bonded_body with any particle | grains, it is desirable to couple | bond together particle | grains through a silane coupling agent. This is because the silane coupling agent is a binder containing silicon atoms (Si), and thus can be removed by etching even if it adheres as a residue to the cut surface of the sliced wafer. However, for example, a bonded body may be formed by bonding particles using a phenol resin or the like as a binder.
<変形例2>
上記実施形態1,2において、ソーワイヤ10は、単一の高張力鋼線材で構成された芯線12を用いたモノフィラメント構造であったが、複数の高張力鋼線材が束ねられて撚り合わされた芯線を用いたマルチフィラメント構造のソーワイヤに適用しても構わない。
<Modification 2>
In the said Embodiment 1, 2, although the
<変形例3>
上記実施形態1,2では、3つの溝付ローラ102A,102B,102Cを備えたマルチワイヤソー100を使用したが、溝付ローラは2つであっても良いし、4つ以上であっても構わない。要は、ソーワイヤが装着されたとき、インゴットをスライスするためのワイヤ列が形成されるように構成されたマルチワイヤソーを使用すれば足りるのである。
<Modification 3>
In the first and second embodiments, the multi-wire saw 100 including the three
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、何れかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。 The present invention can be implemented in a mode in which various improvements, modifications, or variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Moreover, you may implement with the form which substituted any invention specific matter to the other technique within the range which the same effect | action or effect produces.
10 ソーワイヤ
12 芯線
14 樹脂
16 粒子群
18 砥粒
20 硬質粒子
22 結合体
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記芯線の外周面を被覆した樹脂と、
前記芯線に前記樹脂を介して固着した粒子群と、
を備え、
前記粒子群は、砥粒と当該砥粒よりも粒径の小さい硬質粒子とを含み、
前記砥粒は単体で固着し、前記硬質粒子は当該硬質粒子が複数結合した結合体の状態で固着していることを特徴とするソーワイヤ。 Core wire,
A resin covering the outer peripheral surface of the core wire;
A group of particles fixed to the core wire via the resin;
With
The particle group includes abrasive grains and hard particles having a smaller particle diameter than the abrasive grains,
The saw wire is fixed as a single body, and the hard particles are fixed in a combined state in which a plurality of the hard particles are combined.
前記砥粒よりも粒径の小さい硬質粒子が複数結合した結合体及び冷却液を、前記芯線と前記インゴットとの間に介在させるステップと、
前記芯線と前記インゴットとの間で、前記介在させた結合体を前記硬質粒子単体の状態に分離させるステップと、
を含むことを特徴とするスライス加工方法。 A slice processing method in which a saw wire, in which a plurality of abrasive grains are fixed to the outer peripheral surface of the core wire through a resin, is run while slicing the ingot of polycrystalline silicon against the running saw wire and processing the ingot into a wafer. There,
Interposing a bonded body in which a plurality of hard particles having a particle diameter smaller than the abrasive grains and a cooling liquid are interposed between the core wire and the ingot;
Separating the intervened bonded body into a state of the hard particles alone between the core wire and the ingot;
A slice processing method comprising:
前記ソーワイヤが前記インゴットと接触する直前に、前記冷却液を当該ソーワイヤに接触させることにより、前記結合体及び前記冷却液を介在させることを特徴とする請求項8に記載のスライス加工方法。 The bonded body is fixed to the core wire via the resin,
9. The slicing method according to claim 8, wherein the combined body and the cooling liquid are interposed by bringing the cooling liquid into contact with the saw wire immediately before the saw wire comes into contact with the ingot.
前記ソーワイヤが前記インゴットと接触する直前に、前記懸濁液を当該ソーワイヤに接触させることにより、前記結合体及び前記冷却液を介在させることを特徴とする請求項8に記載のスライス加工方法。 The conjugate is dispersed as a dispersoid in a suspension using the cooling liquid as a dispersion medium,
The slicing method according to claim 8, wherein the combined body and the cooling liquid are interposed by bringing the suspension into contact with the saw wire immediately before the saw wire comes into contact with the ingot.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR20240004648A (en) | 2021-07-15 | 2024-01-11 | 파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤 | Metal wire and saw wire |
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