JP3239048U - 結晶体用加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶体用加工装置に関わる研削結果の経時劣化の問題を解決する。【解決手段】本考案は、結晶体の表面加工に好適な結晶体用加工装置を開示する。前記結晶体用加工装置は、ホイール状本体と複数の歯形状突起とを備え、前記ホイール状本体は、径方向において加工面と軸とを有し、複数の前記歯形状突起は、前記加工面に設置されて前記軸の周りに等間隔で配置され、複数の前記歯形状突起はそれぞれ一定の高さと幅とを有する。それによって、加工する結晶体の表面品質を向上させ、加工精度や加工効率を高めることができるのである。【選択図】図１

Description

本考案は、加工装置に関し、特に炭化ケイ素ウェーハなどの結晶体の表面加工に適した結晶体用加工装置に関するものである。

炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、第３世代半導体材料の中核として、広いエネルギーギャップ、高い熱伝導性、高い臨界破壊電界、高い電子飽和移動速度、高い化学的安定性を有し、高温、高周波、高出力、高密度集積電子デバイスへの応用が期待されている。炭化ケイ素ウェーハの表面品質（欠陥率や平坦度など）は、その上に形成されるエピタキシャル膜の品質による影響次第、リークや電子移動速度の低下を招き、半導体部品の性能に異常をきたすことがある。しかし、機械的・化学的に加工しやすいシリコンウェーハに比べ、炭化ケイ素は高硬度、高脆性、低破壊靭性のため加工が難しく、高価で時間がかかる上、機械加工による損傷が発生しやすいという問題がある。また、炭化ケイ素ウェーハを砥石で加工する場合、砥石の局所的な部分に切り粉が溜まりやすく、研削能力や研削効率が低下し、加工効率や加工精度に影響を与えることがある。

以上のように、炭化ケイ素基板を製造する上で、炭化ケイ素ウェーハの加工は重要な課題となっている。

この考案が解決しようとする技術的課題は、既存技術の欠点を解消した結晶体用加工装置を提供することである。

上記技術的課題を解決するために、本考案で採用した技術的解決手段の１つは、ホイール状本体と複数の歯形状突起を含む結晶体用加工装置を提供することである。前記ホイール状本体は、径方向において加工面と軸とを有し、前記歯形状突起は、前記加工面に複数設けられ、前記軸の周りに２ｍｍ～４ｍｍの間隔で配置され、複数の前記歯形状突起は、それぞれ高さが５ｍｍ～８ｍｍ、幅が７ｍｍ～９ｍｍである。

さらに、前記加工面は、中央部と、前記中央部を囲む周辺部とを有し、前記周辺部内に複数の前記歯形状突起が設けられる。

さらに、前記複数の歯形状突起を形成する材料は、結合剤と複数の研磨粒子とからなることを特徴とする。

さらに、前記結合剤は、樹脂結合剤である。

さらに、前記複数の砥粒は、ダイヤモンド粒子である。

さらに、前記結晶体加工装置は、水平姿勢になり、複数の前記歯形状突起によって炭化ケイ素の結晶体を表面加工するように構成されていることを特徴とする。

さらに、前記ホイール状主体の厚さが２０ｍｍ～３０ｍｍであることを特徴とする。

本考案の有益な効果の一つは、本考案の結晶体用加工装置が、「前記加工面に設定され、前記軸の周りに等間隔で配置された複数の前記歯形状突起を備え、複数の前記歯形状突起の間隔は２ｍｍ～４ｍｍであり、複数の前記歯形状突起はそれぞれ高さが５ｍｍ～８ｍｍ、幅が７ｍｍ～９ｍｍである」ことによって結晶体の表面加工の品質を向上できることである。本考案の結晶体用加工装置によれば、結晶体の表面加工の品質を向上させ、加工の精度と効率を高めることができる。また、本考案の結晶体用加工装置では、研削負荷を軽減するため、研削加工時の冷却効果をより高めることができる。

また、本考案の結晶体用加工装置では、加工中の急速冷却や切粉排出が可能なため、長時間安定した加工が可能となり、研削結果の経時劣化の問題を解決することができる。

本考案における結晶体を加工するために装置の立体説明図である。 本考案における結晶体用加工装置の部分立体説明図である。 本考案における結晶体用加工装置を示す上面模式図である。 本考案における結晶体用加工装置の正面図である。 本考案における結晶体用加工装置の使用状態を示す模式図である。

考案の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下本考案に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲を制限するためのものではない。

下記より、本願による「結晶体用加工装置」にかかる具体的な実施例で本考案が開示する実施形態を説明する。当業者は本明細書の公開内容により本考案のメリット及び効果を理解し得る。本考案は他の異なる実施形態により実行又は応用できる。本明細書における各細節も様々な観点又は応用に基づいて、本考案の精神を逸脱しない限りに、均等の変形と変更を行うことができる。また、本願に添付の図面は簡単で模式的に説明するためのものであり、実際的な寸法を示すものではない。以下の実施形態において、さらに本考案に係る技術事項を説明するが、公開された内容は本考案を限定するものではない。また、本明細書に用いられる「又は」という用語は、実際の状況に応じて、関連する項目中の何れか一つ又は複数の組合せを含み得る。

図１～図４を参照して、本考案における結晶体用加工装置Ｚの構造を示す。図１及び図２に示すように、結晶体加工装置Ｚは、炭化ケイ素結晶体（例えば炭化ケイ素ウェーハ）の加工、例えば炭化ケイ素の結晶体の表面の研磨に適した研磨砥石である。ホイール状本体１は、径方向において加工面１００と軸線Ｐとを有し、複数の歯形状突起２は、加工面１００上及び軸線Ｐの周りに一定の間隔Ｄ（等間隔）で配置され、複数の歯形状突起２はそれぞれ一定の高さと幅とを有している。使用時には、ホイール状本体１を駆動装置（モータ）に接続し、複数の歯形状突起２によって回転駆動し、結晶体の表面を研磨することができる。

なお、隣接する２つの歯形状突起２の間隔Ｄ（最小間隔）を２ｍｍ～４ｍｍ、各歯形状突起２の高さＨを５ｍｍ～８ｍｍ、各歯形状突起２の幅Ｗを７ｍｍ～９ｍｍとすることにより、加工中に結晶体加工装置Ｚを素早く冷却して切粉を排出することができるので、長期に渡って安定した加工が可能である。結晶体の表面仕上げの品質向上に加え、プロセスの精度や効率も向上させることができる。

いくつかの実施形態では、２つの隣接する歯形状突起２の間の距離は、２ｍｍ、３ｍｍ又は４ｍｍであってもよく、各歯形状突起２の高さは、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ又は８ｍｍであってもよく、各歯形状突起２の幅は、７ｍｍ、８ｍｍ又は９ｍｍであってもよい。

本実施形態では、ホイール本体１の材料が結合剤と砥粒とを含み、ホイール本体１の成形方法が、熱間または冷間プレス成形工程と焼結工程とを含む。実際には、ホイール本体１に必要な結合剤は樹脂結合剤（例えば、フェノール樹脂）であってもよく、砥粒はダイヤモンド粒子であってもよい。さらに、ホイール本体１の外径は２２０ｍｍ～２５０ｍｍ、ホイール本体１の厚さは２０ｍｍ～３０ｍｍの範囲であってもよい。 上記はあくまで可能な実施態様であって、本考案を限定するものではない。例えば、いくつかの実施形態では、ホイール本体１に必要な結合剤も、セラミック結合剤またはゴム結合剤であってもよい。

いくつかの実施形態では、ホイール本体１の外径は、２２０ｍｍ、２２５ｍｍ、２３０ｍｍ、２３５ｍｍ、２４０ｍｍ、２４５ｍｍ又は２５０ｍｍであってもよく、ホイール状本体１の厚さは、２０ｍｍ、２１ｍｍ、２２ｍｍ、２３ｍｍ、２４ｍｍ、２５ｍｍ、２６ｍｍ、２７ｍｍ、２８ｍｍ、２９ｍｍ又は３０ｍｍであってもよい。

さらに、ホイール本体１の加工面１００は、中央部１０１と周辺部１０２とを有し、中央部１０１はホイール本体１の軸線Ｐが位置する領域であり、周辺部１０２は中央部１０１を取り囲み、周辺部１０２に複数の歯形突起２が設けられている。同様に、複数の歯形状突起２の材料は、結合剤と研磨粒子とからなり、複数の歯形状突起２の成形方法は、熱間または冷間プレス成形ステップと焼結ステップとからなる。実際には、複数の歯形状突起２に必要な接合剤は、樹脂接合剤（例えば、フェノール樹脂）であってもよく、研磨粒子は、ダイヤモンド粒子であってもよい。上記はあくまで可能な実施形態であり、本考案を限定するものではない。例えば、いくつかの実施形態では、複数の歯形状突起２に必要な結合剤も、セラミック結合剤又はゴム結合剤であってもよい。

図５を参照して、本考案では、結晶体用加工装置Ｚの使用方法を説明する。図５に示すように、結晶体加工装置Ｚは、水平姿勢とし、複数の歯形状突起２によって炭化ケイ素結晶体３を表面加工し、炭化ケイ素結晶体３が研磨面３００を有するように構成してもよい。しかし、結晶体用加工装置Ｚの使用方法は、上記に示した例に限定されることはない。いくつかの実施形態において、結晶体用加工装置Ｚは、一般的な精密研削、超精密研削、切断、研磨、精密軽研削等に使用することができる。
［実施形態による有益な効果］

本考案の有益な効果の一つは、本考案の結晶体用加工装置が、「前記加工面に設定され、前記軸の周りに等間隔で配置された複数の前記歯形状突起を備え、複数の前記歯形状突起の間隔は２ｍｍ～４ｍｍであり、複数の前記歯形状突起はそれぞれ５ｍｍ～８ｍｍの高さと７ｍｍ～９ｍｍの幅を有する」により結晶体の表面加工の品質を向上し、加工の精密さと効率を高めることができることである。本考案の結晶体用加工装置によれば、結晶体の表面加工の品質を向上させ、加工の精度と効率を高めることができる。また、本考案の結晶体用加工装置では、研削負荷を軽減するため、研削加工時の冷却効果をより高めることができる。

また、本考案の結晶体加工装置では、加工中の急速冷却や切りくず排出が可能なため、長時間の安定した加工が可能である。

以上に開示された内容は本考案の好ましい実施形態に過ぎず、これにより本考案の実用新案登録請求の範囲を制限するものではない。そのため、本考案の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれるものとする。

Ｚ：結晶体用加工装置
１：ホイール状本体
１００：加工面
１０１：中央部
１０２：周辺地域
２：歯形状突起
３：炭化ケイ素結晶体
３００：研磨面
Ｄ：スペース
Ｈ：高さ
Ｗ：幅

Claims (7)

1. 径方向において加工面および軸心を有するホイール状体と、
   前記加工面に設置され、前記軸心の周囲に等間隔で配置された複数の歯形状突起と、
   を含み、
   複数の前記歯形状突起の間隔は２ｍｍ～４ｍｍであり、複数の前記歯形状突起はそれぞれ高さが５ｍｍ～８ｍｍ、幅が７ｍｍ～９ｍｍである、
   ことを特徴とする結晶体用加工装置。
2. 前記加工面は、中央部と、前記中央部を囲む周辺部とを有し、前記周辺部内に複数の前記歯形状突起が設けられている、請求項１に記載の結晶体用加工装置。
3. 前記複数の歯形状突起を形成する材料は結合剤と複数の研磨粒子とを含む請求項２に記載の結晶体用加工装置。
4. 前記結合剤は樹脂結合剤である請求項３に記載の結晶体用加工装置。
5. 前記複数の砥粒はダイヤモンド粒子である、請求項４に記載の結晶体用加工装置。
6. 前記結晶体用加工装置は、水平姿勢になり、複数の前記歯形状突起によって炭化ケイ素の結晶体を表面加工する、請求項１記載の結晶体用加工装置。
7. 前記ホイール状体の厚さは２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１に記載の結晶体用加工装置。

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