JP2022176019A - 硬質材料加工システム - Google Patents
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Abstract
【課題】加工速度を上げることができ、生産能力を上げることができ、加工部材の摩耗を減少することが可能な硬質材料加工装置とそのシステムを提供する。【解決手段】硬質材料を含む処理予定加工物を加工する硬質材料加工装置であって、処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行って、処理予定加工物に含む硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで処理予定加工物を加熱することにより、第１の加熱工程を行っているときに、処理予定加工物に含む硬質材料の硬さを一時的に降下する加熱部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うときに、硬質材料の硬さが一時的に降下する処理予定加工物に対して、同時に、第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、を少なくとも備える硬質材料加工装置。【選択図】図２
Description
本発明は、装置およびシステムに関し、特に、硬質材料加工装置とそのシステムに関するものである。
近年、半導体技術の継続的かつ活発な発展により、技術製品は大きな進歩を遂げることができた。半導体の製造工程では、加工機器により、ウエハーなどの材料に対して、切断、研削、研磨などの機械加工工程を行う。半導体材料である例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、エネルギーバンドギャップが広く、硬度が高く、熱伝導率が高く、化学的不活性であるという利点があるため、高温電子部品や高周波・高出力部品の製造に最適な材料である。しかし、炭化ケイ素の硬さは高いため、スライス、研削または研磨などの加工工程を行うことが容易ではなく、加工部材であるカッターが摩耗しやすい。このため、高硬度半導体材料の加工効率と品質を向上させる方法が、現在最も重要な研究開発のトピックの一つである。
本発明の主な目的は、加工速度を上げることができ、生産能力を上げることができ、加工部材の摩耗を減少することが可能な硬質材料加工装置とそのシステムを提供することにある。
本発明に係る硬質材料加工装置は、硬質材料を含有する処理予定加工物を加工する硬質材料加工装置であって、接触方式または非接触方式により、前記処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うことにより、前記処理予定加工物の前記硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで前記処理予定加工物を加熱する加熱部材、前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第１の加熱工程を行うときに、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、を少なくとも備え、前記処理予定加工物の前記硬質材料は炭化ケイ素であり、且つ前記加熱部材は、前記第１の加熱工程を行うときに、シリコンの硬さに近接するように、前記処理予定加工物の前記硬質材料の前記硬さを降下し前記第１の加工工程は切断、研削及び／又は研磨工程であることを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工装置は、前記第１の加工部材は、オイル含有環境において、前記処理予定加工物に対して前記第１の加工工程を行い、前記オイル含有環境は、前記第１の温度を耐えることが可能な耐高温オイルを含むことを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工装置は、前記第１の温度は摂氏１００度より高いことを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工装置は、前記加熱部材は、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材であることを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工システムは、硬質材料を含有する処理予定加工物を加工する硬質材料加工装置であって、前記加熱部材は、接触方式または非接触方式により、前記処理予定加工物に対して第１の加熱工程および第２の加熱工程を行うことにより、前記処理予定加工物の前記硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度までする加熱部材と、前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第１の加熱工程を行うときに、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第２の加熱工程を行うときに、前記第２の加工部材は、前記第１の加工工程が行われ、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第２の加工工程を行う少なくとも一つの第２の加工部材と、を少なくとも備え前記処理予定加工物の前記硬質材料は炭化ケイ素であり、且つ前記第１の加熱工程および前記第２の加熱工程を行うときに、前記処理予定加工物の前記硬質材料の前記硬さは、シリコンの硬さに近接ように降下し、前記第１の加工工程は切断工程であり、前記第２の加工工程は研削及び／又は研磨工程であることを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工システムは、更に、少なくとも一つの洗浄部材を備え、前記洗浄部材は、前記処理予定加工物に対して、前記第１の加工工程及び／又は前記第２の加工工程を行った後、前記処理予定加工物に対して洗浄工程を行うことを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工システムは、前記第１の加工部材及び／又は前記第２の加工部材は、オイル含有環境において、前記処理予定加工物に対して、前記第１の加工工程及び／又は前記第２の加工工程を行い、前記オイル含有環境は、前記第１の温度を耐えることが可能な耐高温オイルを含むことを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工システムは、前記第１の温度は摂氏１００度より高いことを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工システムは、前記加熱部材は、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材であることを特徴とする。
本発明に係る硬質材料加工装置とそのシステムには、次のような効果がある。
（１）処理予定加工物に対して加熱を行うことにより、処理予定加工物における硬質材料の硬さが降下するため、加工部材が切断、研削及び／又は研磨などの工程を行うことが容易となり、加工速度を上げることができる。これによって、生産能力を上げることができ、加工部材の磨耗を低減することもできる。
（２）従来の切断方式では、完了後、応力（Ｓｔｒｅｓｓ）を減少するために、テンパー処理（加熱）を行うことが必要であるのに対し、本発明によれば、テンパー処理を行うことが必要ないため、操作工数を減少することができる。
（３）同じカッターを例にして挙げると、本発明によれば、単位時間当たりの生産量が、従来の技術による生産量より多い。
（１）処理予定加工物に対して加熱を行うことにより、処理予定加工物における硬質材料の硬さが降下するため、加工部材が切断、研削及び／又は研磨などの工程を行うことが容易となり、加工速度を上げることができる。これによって、生産能力を上げることができ、加工部材の磨耗を低減することもできる。
（２）従来の切断方式では、完了後、応力（Ｓｔｒｅｓｓ）を減少するために、テンパー処理（加熱）を行うことが必要であるのに対し、本発明によれば、テンパー処理を行うことが必要ないため、操作工数を減少することができる。
（３）同じカッターを例にして挙げると、本発明によれば、単位時間当たりの生産量が、従来の技術による生産量より多い。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施の形態の図面における各部材の比率は、説明を容易に理解するために示され、実際の比率ではない。また、図に示すアセンブリの寸法の比率は、各部品とその構造を説明するためのものであり、もちろん、本発明はこれに限定されない。一方、理解を便利にするために、下記の実施の形態における同じ部品については、同じ符号を付して説明する。
さらに、明細書全体および特許請求の範囲で使用される用語は、特に明記しない限り、通常、この分野、本明細書に開示される内容、および特別な内容で使用される各用語の通常の意味を有する。本発明を説明するために使用されるいくつかの用語は、当業者に本発明の説明に関する追加のガイダンスを提供するために、本明細書の以下または他の場所で説明される。
明細書全体および特許請求の範囲で使用される「第１」、「第２」、「第３」などの用語については、順序や順番を具体的に示すものではなく、本発明を制限するためにも使用されていない。これは、同じ専門用語で説明するコンポーネントまたは操作を区別するだけために使用される。
明細書全体および特許請求の範囲で「含む」、「備える」、「有する」、「含有する」などの用語が使用されている場合、それらはすべてオープンな用語である。つまり、これらは、含むがこれに限定されないことを意味する。
本発明に係る硬質材料加工装置は、硬質材料を含む処理予定加工物を加工する硬質材料加工装置であって、処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うことにより、処理予定加工物の硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで処理予定加工物を加熱することにより、第１の加熱工程を行うときに、処理予定加工物の硬質材料の硬さを一時的に降下する加熱部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して、第１の加熱工程を行うときに、第１の加工部材は、硬質材料の硬さが一時的に降下した処理予定加工物に対して、同時に、第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、を少なくとも備える。
本発明に係る硬質材料は、例えば炭化ケイ素であり、本発明における処理予定加工物は、例えば炭化ケイ素インゴット（ＳｉＣ Ｉｎｇｏｔ）１００であるが、これに限定されない。
本発明に係る硬質材料は、例えば炭化ケイ素であり、本発明における処理予定加工物は、例えば炭化ケイ素インゴット（ＳｉＣ Ｉｎｇｏｔ）１００であるが、これに限定されない。
第１の加工部材は、例えば、ワイヤーソー切断機（Ｗｉｒｅ－Ｓａｗ Ｓｌｉｃｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）、研削機（Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）、又は研磨機（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ）である。第１の加工工程は、例えば、切断、研削及び／又は研磨工程である。
加熱部材は、例えば、高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）加熱部材またはマイクロ波加熱部材であり、周波数は例えば１ ＫＨｚ～１０ ＧＨｚである。本発明に係る加熱部材は、処理予定加工物に対して加熱を行うためのものであるため、本発明では、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材を例にして説明したが、これに限定されない。換言すると、加熱部材は、処理予定加工物に対して加熱を行うことができれば、何れかを採用してもよい。
図１に示すように、高周波加熱部材３０を例にして挙げると、本発明では、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素インゴット１００を加熱して、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができる。このため、炭化ケイ素インゴット１００に対して加工処理を容易に行うことができ、例えば、ワイヤーソー切断機１０により、炭化ケイ素インゴット１００を炭化ケイ素スライス１０２（第１の加工工程）に切断し、切断工程が更に容易となる。また、炭化ケイ素インゴット１００は、例えば円柱状を呈するが、これに限定されない。また、本発明では、シリコン（Ｓｉ）の硬さに近接するように、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することが好ましいが、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができれば、次の加工工程が容易となる。
例えば、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏２００度に加熱すると、その硬さは約２５ＧＰａであるが、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏３５０度に加熱すると、その硬さは約２１．５ＧＰａに降下し、且つ炭化ケイ素インゴット１００を摂氏５００度に加熱すると、その硬さは僅か約１５ＧＰａである。同様に、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏６００度に加熱すると、炭化ケイ素インゴット１００の硬さ（１４ＧＰａ）は降下して、シリコンの硬さ（１４ＧＰａ）に近接し、又は同じであるため、第１の加工部材は、シリコンインゴットに対して加工工程を行う加工部材と同じものを採用して、炭化ケイ素インゴット１００に対して第１の加工工程を行うことができる。
加熱部材は、例えば、高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＲＦ）加熱部材またはマイクロ波加熱部材であり、周波数は例えば１ ＫＨｚ～１０ ＧＨｚである。本発明に係る加熱部材は、処理予定加工物に対して加熱を行うためのものであるため、本発明では、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材を例にして説明したが、これに限定されない。換言すると、加熱部材は、処理予定加工物に対して加熱を行うことができれば、何れかを採用してもよい。
図１に示すように、高周波加熱部材３０を例にして挙げると、本発明では、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素インゴット１００を加熱して、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができる。このため、炭化ケイ素インゴット１００に対して加工処理を容易に行うことができ、例えば、ワイヤーソー切断機１０により、炭化ケイ素インゴット１００を炭化ケイ素スライス１０２（第１の加工工程）に切断し、切断工程が更に容易となる。また、炭化ケイ素インゴット１００は、例えば円柱状を呈するが、これに限定されない。また、本発明では、シリコン（Ｓｉ）の硬さに近接するように、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することが好ましいが、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができれば、次の加工工程が容易となる。
例えば、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏２００度に加熱すると、その硬さは約２５ＧＰａであるが、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏３５０度に加熱すると、その硬さは約２１．５ＧＰａに降下し、且つ炭化ケイ素インゴット１００を摂氏５００度に加熱すると、その硬さは僅か約１５ＧＰａである。同様に、炭化ケイ素インゴット１００を摂氏６００度に加熱すると、炭化ケイ素インゴット１００の硬さ（１４ＧＰａ）は降下して、シリコンの硬さ（１４ＧＰａ）に近接し、又は同じであるため、第１の加工部材は、シリコンインゴットに対して加工工程を行う加工部材と同じものを採用して、炭化ケイ素インゴット１００に対して第１の加工工程を行うことができる。
また、第１の加工部材は、オイル含有環境２００において、処理予定加工物（すなわち、炭化ケイ素インゴット１００）に対して第１の加工工程を行ってもよい。オイル含有環境２００は、第１の温度を耐えることが可能な耐高温オイルを含む。オイル含有環境２００は、例えば上記の耐高温オイルが充填されているタンクである。第１の温度は、摂氏１００度より高く、摂氏２００度と９００度の間であることが好ましいが、これに限定されない。
図２に示すように、炭化ケイ素インゴット１００の一部または全部をオイル含有環境２００に置いてもよい。炭化ケイ素インゴット１００の全部をオイル含有環境２００に浸漬して、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素インゴット１００を加熱することが好ましい。これにより、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができる。このうち、高周波加熱部材３０は、市販されている高周波加熱部材を採用してもよい。処理予定加工物に対して加熱を行うことができるものを採用すればよいため、本発明では、特定のブランドや型番の高周波加熱部材に限定されない。次に、ワイヤーソー切断機１０により、硬さが降下した炭化ケイ素インゴット１００を炭化ケイ素スライス１０２（第１の加工工程）に切断することにより、切断工程が更に容易となる。このうち、ワイヤーソー切断機１０は、同様に、市販されているワイヤーソー切断機を採用してもよい。処理予定加工物に対して切断を行うことができるものであればよい。このため、本発明では、特定のブランドや型番のワイヤーソー切断機に限定されない。ここで、炭化ケイ素インゴット１００を切断する切断機器は、良く知られた技術であり、且つ本発明の技術の重点ではないため、説明を省略する。
上記のオイル含有環境２００は、例えば、フッ素系のオイルを含有してもよい。これは、上記の加熱部材の処理予定加工物に対して行う第１の加熱工程を耐えることができ、且つ広い作動温度範囲、優れた極高温耐性、耐薬品性、広い材料適合性、並外れた電気絶縁性能、優れた皮膜形成、耐荷重性、潤滑性能などの特性を備え、潤滑性と加熱均一性を提供する。上記のフッ素系を含むオイルは、例えばフッ素オイル（Ｐｅｒ－Ｆｌｕｏｒｉｎａ Ｔｅｄ Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒｓ，ＰＦＰＥ）であり、その分子構造は、例えば三種類の成分から構成され、これらは、炭素（Ｃａｒｂｏｎ）２１．６％、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）９．４％、フッ素（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）６９．０％である。ここで、上記のフッ素系を含むオイルとして、フッ素オイルを例にして挙げたが、上記の組成の比例は例示にすぎず、本発明はこれに限定されない。オイル含有環境２００において、高温に耐えることが可能なオイルであれば良い。
図２に示すように、炭化ケイ素インゴット１００の一部または全部をオイル含有環境２００に置いてもよい。炭化ケイ素インゴット１００の全部をオイル含有環境２００に浸漬して、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素インゴット１００を加熱することが好ましい。これにより、炭化ケイ素インゴット１００の硬さを降下することができる。このうち、高周波加熱部材３０は、市販されている高周波加熱部材を採用してもよい。処理予定加工物に対して加熱を行うことができるものを採用すればよいため、本発明では、特定のブランドや型番の高周波加熱部材に限定されない。次に、ワイヤーソー切断機１０により、硬さが降下した炭化ケイ素インゴット１００を炭化ケイ素スライス１０２（第１の加工工程）に切断することにより、切断工程が更に容易となる。このうち、ワイヤーソー切断機１０は、同様に、市販されているワイヤーソー切断機を採用してもよい。処理予定加工物に対して切断を行うことができるものであればよい。このため、本発明では、特定のブランドや型番のワイヤーソー切断機に限定されない。ここで、炭化ケイ素インゴット１００を切断する切断機器は、良く知られた技術であり、且つ本発明の技術の重点ではないため、説明を省略する。
上記のオイル含有環境２００は、例えば、フッ素系のオイルを含有してもよい。これは、上記の加熱部材の処理予定加工物に対して行う第１の加熱工程を耐えることができ、且つ広い作動温度範囲、優れた極高温耐性、耐薬品性、広い材料適合性、並外れた電気絶縁性能、優れた皮膜形成、耐荷重性、潤滑性能などの特性を備え、潤滑性と加熱均一性を提供する。上記のフッ素系を含むオイルは、例えばフッ素オイル（Ｐｅｒ－Ｆｌｕｏｒｉｎａ Ｔｅｄ Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒｓ，ＰＦＰＥ）であり、その分子構造は、例えば三種類の成分から構成され、これらは、炭素（Ｃａｒｂｏｎ）２１．６％、酸素（Ｏｘｙｇｅｎ）９．４％、フッ素（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）６９．０％である。ここで、上記のフッ素系を含むオイルとして、フッ素オイルを例にして挙げたが、上記の組成の比例は例示にすぎず、本発明はこれに限定されない。オイル含有環境２００において、高温に耐えることが可能なオイルであれば良い。
第１の加工工程は、上記の切断工程でもいいし、研削及び／又は研磨工程でもよい。換言すると、本発明は、切断工程を行った後、研削及び／又は研磨工程を行うことに限定されない。実際の製造プロセスのニーズによって、処理予定加工物に対して切断工程を行わず、研削及び／又は研磨工程だけを行ってもよい。同じ理由で、本発明に係る研削及び／又は研磨工程は、市販されている研削機及び／又は研磨機を採用してもよい。これは、例えば化学機械研削機（ＣＭＰ）を採用してもよい。処理予定加工物に対して研削及び／又は研磨を行うことができれば良い。このため、本発明では、特定のブランドや型番の研削機及び／又は研磨機に限定されない。なお、炭化ケイ素インゴット１００を研削及び／又は研磨する研削及び／又は研磨機器は、従来の技術であり、且つ本発明の技術の重点ではないため、説明を省略した。
例えば、図３に示すように、図１の切断工程を行って得られる炭化ケイ素スライス１０２を、受け部材４０に置いてもよい。受け部材４０は、例えば、穴を有するセラミックプレートであるため、空気抽出装置５０（例えば空気抽出ポンプ）により、炭化ケイ素スライス１０２を受け部材４０に固定して、次の研削及び／又は研磨工程を行うことができる。そして、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素スライス１０２を加熱することにより、炭化ケイ素スライス１０２の硬さを降下することが可能なため、研削研磨機２０により、炭化ケイ素スライス１０２に対して研削及び／又は研磨工程を行うことが容易となる。
図３において、高周波加熱部材３０は受け部材４０の下方に置かれるが、これに限定されない。高周波加熱部材３０は、他の適当な位置に置いてもよい。これにより、炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行って、その硬さを降下することができる。また、研削及び／又は研磨工程を行うときには、潤滑剤６０を使用してもよい。潤滑剤６０は、例えば、何れかのフッ素系を含むオイルであり、潤滑および加熱均一性の効果を提供することができる。
例えば、図３に示すように、図１の切断工程を行って得られる炭化ケイ素スライス１０２を、受け部材４０に置いてもよい。受け部材４０は、例えば、穴を有するセラミックプレートであるため、空気抽出装置５０（例えば空気抽出ポンプ）により、炭化ケイ素スライス１０２を受け部材４０に固定して、次の研削及び／又は研磨工程を行うことができる。そして、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素スライス１０２を加熱することにより、炭化ケイ素スライス１０２の硬さを降下することが可能なため、研削研磨機２０により、炭化ケイ素スライス１０２に対して研削及び／又は研磨工程を行うことが容易となる。
図３において、高周波加熱部材３０は受け部材４０の下方に置かれるが、これに限定されない。高周波加熱部材３０は、他の適当な位置に置いてもよい。これにより、炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行って、その硬さを降下することができる。また、研削及び／又は研磨工程を行うときには、潤滑剤６０を使用してもよい。潤滑剤６０は、例えば、何れかのフッ素系を含むオイルであり、潤滑および加熱均一性の効果を提供することができる。
また、図４に示すように、本発明では、オイル含有環境２００において、炭化ケイ素スライス１０２に対して研削及び／又は研磨工程を行ってもよい。オイル含有環境２００は、第１の温度に耐えることが可能な耐高温オイルを含む。第１の温度は、摂氏１００度より高く、摂氏２００度と９００度の間であることが好ましいが、これに限定されない。例えば、本発明では、炭化ケイ素スライス１０２の一部または全部を、オイル含有環境２００に置いてもよい。炭化ケイ素スライス１０２の全部をオイル含有環境２００に浸漬して、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素スライス１０２を加熱することにより、炭化ケイ素スライス１０２の硬さを降下することが好ましい。
次に、研削研磨機２０により、硬さが降下した炭化ケイ素スライス１０２に対して、研削及び／又は研磨工程を行う。同様に、炭化ケイ素スライス１０２の硬さの降下の程度は限定されない。しかし、炭化ケイ素スライス１０２の硬さがシリコンの硬さに近接し、又はシリコンの硬さと同じであるように降下すると、本発明に係る研削研磨機２０は、シリコンスライスに対して、研削及び／又は研磨工程を行う、研削及び／又は研磨機と同じものを採用してもよい。図４における高周波加熱部材３０は、オイル含有環境２００の外部に置かれるが、本発明はこれに限定されない。高周波加熱部材３０は他の適当な位置に置かれてもよく、これにより、炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行って、その硬さを降下することもできる。
次に、研削研磨機２０により、硬さが降下した炭化ケイ素スライス１０２に対して、研削及び／又は研磨工程を行う。同様に、炭化ケイ素スライス１０２の硬さの降下の程度は限定されない。しかし、炭化ケイ素スライス１０２の硬さがシリコンの硬さに近接し、又はシリコンの硬さと同じであるように降下すると、本発明に係る研削研磨機２０は、シリコンスライスに対して、研削及び／又は研磨工程を行う、研削及び／又は研磨機と同じものを採用してもよい。図４における高周波加熱部材３０は、オイル含有環境２００の外部に置かれるが、本発明はこれに限定されない。高周波加熱部材３０は他の適当な位置に置かれてもよく、これにより、炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行って、その硬さを降下することもできる。
本発明では、加熱部材は、第１の加熱工程において、接触方式または非接触方式により、処理予定加工物を加熱する。例えば、高周波加熱部材３０により、炭化ケイ素インゴット１００又は炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行うときに、炭化ケイ素インゴット１００又は炭化ケイ素スライス１０２に直接接触して加熱を行ってもいいし、間接的な方式を採用し、例えば、オイル含有環境２００により、炭化ケイ素インゴット１００又は炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行ってもよい。本発明が属する技術分野の一般的な知識を持っている者は、本発明で開示された内容に基づいて、高周波加熱部材３０を、どのようにオイル含有環境２００の外部または内部に置き、且つどのように直接的な接触方式または間接的な接触方式により、炭化ケイ素インゴット１００又は炭化ケイ素スライス１０２に対して加熱を行うかを明確に知ることができるはずであるため、説明を省略する。
本発明は、別途硬質材料加工システムを提案する。これは、例えば、複数の上記の硬質材料加工装置から構成され、複数の上記の加工工程をそれぞれ行い、又は一つの上記の硬質材料加工装置から構成され、複数の上記の加工工程を行う。
本発明に係る硬質材料加工システムは、硬質材料を含む処理予定加工物を加工する硬質材料加工システムであって、処理予定加工物に対して、第１の加熱工程と第２の加熱工程とを行って、処理予定加工物の硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで処理予定加工物を加熱することにより、第１の加熱工程と第２の加熱工程とを行うときに、処理予定加工物の硬質材料の硬さを一時的に降下する加熱部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うときに、第１の加工部材は、硬質材料の硬さが一時的に降下した処理予定加工物に対して、同時に、第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して第２の加熱工程を行うときに、第２の加工部材は、第１の加工工程を行って、硬質材料の硬さが一時的に降下した処理予定加工物に対して、第２の加工工程を行う少なくとも一つの第２の加工部材と、少なくとも備える。そのうち、第１の加工工程は、例えば切断工程であり、且つ上記のようなワイヤーソー切断機１０により切断工程を行うことができる。なお、第２の加工工程は、例えば研削及び／又は研磨工程であり、且つ上記のような研削研磨機２０により、研削及び／又は研磨工程を行うことができる。
本発明に係る硬質材料加工システムは、硬質材料を含む処理予定加工物を加工する硬質材料加工システムであって、処理予定加工物に対して、第１の加熱工程と第２の加熱工程とを行って、処理予定加工物の硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで処理予定加工物を加熱することにより、第１の加熱工程と第２の加熱工程とを行うときに、処理予定加工物の硬質材料の硬さを一時的に降下する加熱部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うときに、第１の加工部材は、硬質材料の硬さが一時的に降下した処理予定加工物に対して、同時に、第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、加熱部材が処理予定加工物に対して第２の加熱工程を行うときに、第２の加工部材は、第１の加工工程を行って、硬質材料の硬さが一時的に降下した処理予定加工物に対して、第２の加工工程を行う少なくとも一つの第２の加工部材と、少なくとも備える。そのうち、第１の加工工程は、例えば切断工程であり、且つ上記のようなワイヤーソー切断機１０により切断工程を行うことができる。なお、第２の加工工程は、例えば研削及び／又は研磨工程であり、且つ上記のような研削研磨機２０により、研削及び／又は研磨工程を行うことができる。
第１の加熱工程と第２の加熱工程とは、同じ加熱部材によって行ってもよいし、異なる加熱部材によって行ってもよい。例えば、高周波加熱部材３０により、第１の加熱工程と第２の加熱工程とを行ってもよい。また、高周波加熱部材３０を固定的な空間（例えば上記のオイル含有環境２００）の内部または外部に置いて、オイル含有環境２００において、まず、切断工程を行って、研削及び／又は研磨工程を行ってもよい。或いは、二つの高周波加熱部材３０をそれぞれ異なる位置に置いて、切断工程を行うときに、まず、そのうちの一つの高周波加熱部材３０により加熱を行って、切断工程を行った後、別の位置に搬送して（搬送の過程中に、洗浄工程を選択的に行ってもよい。）、別の高周波加熱部材３０により加熱を行ってもよい。必要によって、上記の高周波加熱部材３０の代わりに、マイクロ波加熱部材を採用してもよい。
また、本発明に係る硬質材料加工システムは、更に、少なくとも一つの洗浄部材（図示せず）を備えてもよい。処理予定加工物は、第１の加工工程及び／又は第２の加工工程を受けた後、洗浄部材により、洗浄工程を受けてもよい。
図５に示すように、切断工程Ｓ１０を行った後、洗浄部材は、処理予定加工物に対して洗浄工程Ｓ２１を行って、次いで、研削工程Ｓ３０及び洗浄工程Ｓ２２を行って、続いて、研磨工程Ｓ４０及び洗浄工程Ｓ２３を行ってもよい。切断工程Ｓ１０は、図１又は図２の方式によって行ってもよいが、これに限定されない。なお、研削工程Ｓ３０及び研磨工程Ｓ４０は、図３又は図４の方式によって行ってもよいが、これに限定されない。洗浄工程を行って、前の工程で処理予定加工物に残った物質を洗浄することにより、次の工程を便利に行うことができる。そのうち、洗浄工程において、プラズマにより清潔してもいいし、油脂を除去する有機溶剤（例えばアセトン）により、洗浄工程を行ってもよい。本発明に係る洗浄工程は、処理予定加工物に対して洗浄を行う場合に、プラズマ又は有機溶剤を例にして説明したが、本発明はこれに限定されない。換言すると、洗浄工程は、処理予定加工物に対して洗浄を行うことができれば良い。そして、本発明が属する技術分野の一般的な知識を持っている者は、本発明の内容に基づいて、どのように処理予定加工物に対して洗浄を行うかがよく分かるため、説明を省略する。
図５に示すように、切断工程Ｓ１０を行った後、洗浄部材は、処理予定加工物に対して洗浄工程Ｓ２１を行って、次いで、研削工程Ｓ３０及び洗浄工程Ｓ２２を行って、続いて、研磨工程Ｓ４０及び洗浄工程Ｓ２３を行ってもよい。切断工程Ｓ１０は、図１又は図２の方式によって行ってもよいが、これに限定されない。なお、研削工程Ｓ３０及び研磨工程Ｓ４０は、図３又は図４の方式によって行ってもよいが、これに限定されない。洗浄工程を行って、前の工程で処理予定加工物に残った物質を洗浄することにより、次の工程を便利に行うことができる。そのうち、洗浄工程において、プラズマにより清潔してもいいし、油脂を除去する有機溶剤（例えばアセトン）により、洗浄工程を行ってもよい。本発明に係る洗浄工程は、処理予定加工物に対して洗浄を行う場合に、プラズマ又は有機溶剤を例にして説明したが、本発明はこれに限定されない。換言すると、洗浄工程は、処理予定加工物に対して洗浄を行うことができれば良い。そして、本発明が属する技術分野の一般的な知識を持っている者は、本発明の内容に基づいて、どのように処理予定加工物に対して洗浄を行うかがよく分かるため、説明を省略する。
本発明に係る硬質材料加工装置とそのシステムは、次のような効果がある。
（１）処理予定加工物に対して加熱を行うことにより、処理予定加工物における硬質材料の硬さが降下するため、加工部材が切断、研削及び／又は研磨などの工程を行うことが容易となり、加工速度を上げることができる。これによって、生産能力を上げることができ、加工部材の磨耗を減少することもできる。
（２）従来の切断方式によれば、完了後、応力（Ｓｔｒｅｓｓ）を減少するために、テンパー処理（加熱）を行うことが必要である。一方、本発明によれば、テンパー処理を行うことが必要ないため、操作工数を減少することができる。
（３）同じカッターを例にして挙げると、本発明による、単位時間当たりの生産量は、従来技術による生産量より多い。
（１）処理予定加工物に対して加熱を行うことにより、処理予定加工物における硬質材料の硬さが降下するため、加工部材が切断、研削及び／又は研磨などの工程を行うことが容易となり、加工速度を上げることができる。これによって、生産能力を上げることができ、加工部材の磨耗を減少することもできる。
（２）従来の切断方式によれば、完了後、応力（Ｓｔｒｅｓｓ）を減少するために、テンパー処理（加熱）を行うことが必要である。一方、本発明によれば、テンパー処理を行うことが必要ないため、操作工数を減少することができる。
（３）同じカッターを例にして挙げると、本発明による、単位時間当たりの生産量は、従来技術による生産量より多い。
以上の記述は例を挙げたものにすぎず、限定するものではない。本発明の精神及び範疇から逸脱しない、それに対して行ういかなる同等効果の修正又は変更も、添付の請求の範囲に含まれる。
１０ ワイヤーソー切断機
２０ 研削研磨機
３０ 高周波加熱部材
４０ 受け部材
５０ 空気抽出装置
６０ 潤滑剤
１００ 炭化ケイ素インゴット
１０２ 炭化ケイ素スライス
２００ オイル含有環境
Ｓ１０ 切断工程
Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３ 洗浄工程
Ｓ３０ 研削工程
Ｓ４０ 研磨工程
２０ 研削研磨機
３０ 高周波加熱部材
４０ 受け部材
５０ 空気抽出装置
６０ 潤滑剤
１００ 炭化ケイ素インゴット
１０２ 炭化ケイ素スライス
２００ オイル含有環境
Ｓ１０ 切断工程
Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３ 洗浄工程
Ｓ３０ 研削工程
Ｓ４０ 研磨工程
Claims (9)
- 硬質材料を含有する処理予定加工物を加工する硬質材料加工装置であって、
接触方式または非接触方式により、前記処理予定加工物に対して第１の加熱工程を行うことにより、前記処理予定加工物の前記硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで前記処理予定加工物を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第１の加熱工程を行うときに、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、を少なくとも備え、
前記処理予定加工物の前記硬質材料は炭化ケイ素であり、
前記加熱部材は、前記第１の加熱工程を行うときに、シリコンの硬さに近接するように、前記処理予定加工物の前記硬質材料の前記硬さを降下し、
前記第１の加工工程は切断、研削及び／又は研磨工程であることを特徴とする、
硬質材料加工装置。 - 前記第１の加工部材は、オイル含有環境において、前記処理予定加工物に対して前記第１の加工工程を行い、前記オイル含有環境は、前記第１の温度に耐えることが可能な耐高温オイルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の硬質材料加工装置。
- 前記第１の温度は摂氏１００度より高いことを特徴とする、請求項１に記載の硬質材料加工装置。
- 前記加熱部材は、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材であることを特徴とする、請求項１に記載の硬質材料加工装置。
- 硬質材料を含有する処理予定加工物を加工する硬質材料加工システムであって、
接触方式または非接触方式により、前記処理予定加工物に対して第１の加熱工程および第２の加熱工程を行うことにより、前記処理予定加工物の前記硬質材料の硬さを降下することが可能な第１の温度まで前記処理予定加工物を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第１の加熱工程を行うときに、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第１の加工工程を行う少なくとも一つの第１の加工部材と、
前記加熱部材が前記処理予定加工物に対して前記第２の加熱工程を行うときに、前記硬質材料の前記硬さが一時的に降下した前記処理予定加工物に対して同時に第２の加工工程を行う少なくとも一つの第２の加工部材と、を少なくとも備え、
前記処理予定加工物の前記硬質材料は炭化ケイ素であり、
前記第１の加熱工程および前記第２の加熱工程を行うときに、前記処理予定加工物の前記硬質材料の前記硬さは、シリコンの硬さに近接するように降下し、
前記第１の加工工程は切断工程であり、
前記第２の加工工程は研削及び／又は研磨工程であることを特徴とする、
硬質材料加工システム。 - 少なくとも一つの洗浄部材を備え、前記洗浄部材は、前記処理予定加工物に対して、前記第１の加工工程及び／又は前記第２の加工工程を行った後、前記処理予定加工物に対して洗浄工程を行うことを特徴とする、請求項５に記載の硬質材料加工システム。
- 前記第１の加工部材及び／又は前記第２の加工部材は、オイル含有環境において、前記処理予定加工物に対して、前記第１の加工工程及び／又は前記第２の加工工程を行い、前記オイル含有環境は、前記第１の温度に耐えることが可能な耐高温オイルを含むことを特徴とする、請求項５に記載の硬質材料加工システム。
- 前記第１の温度は摂氏１００度より高いことを特徴とする、請求項５に記載の硬質材料加工システム。
- 前記加熱部材は、高周波加熱部材またはマイクロ波加熱部材であることを特徴とする、請求項５に記載の硬質材料加工システム。
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Citations (4)
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2021
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