JP3702775B2 - Abrasive grain classification method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は砥粒の分級技術、詳しくはシリコンウェーハの研磨剤などに混入される砥粒の分級を行う方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウェーハの製造工程において、ワイヤソー用のスラリーや研磨剤などには砥粒が含まれる。例えばSiC砥粒、SiO2砥粒である。砥粒はスライス、研磨等においてシリコンウェーハに対して研削作用を施すこととなる。
そして、これらのスライス、研磨などにおいて使用される砥粒は、その粒径の管理が重要となっている。粒径が一定の分布をとる砥粒を用いることにより、研磨精度、スライス精度を高めることができるからである。シリコンウェーハ表面の平坦度などにこの砥粒の粒径の分布が大きく影響を与えるものである。
従来、この砥粒の分級は、一次〜三次での水篩分級を行っている。水篩い分級では、水量、水圧、水温を管理して分級を行う。
具体的には、一次水篩い分級、二次水篩い分級、三次水篩い分級、ろ過、乾燥、篩別(振動を与える)、検査の順に行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような湿式分級法では、砥粒が固まってしまい、砥粒の微細化に伴い、砥粒の分布幅を小さくすることについて限界があった。また、歩留まりも非常に悪くなる。粒径が小さいと空気中に浮遊してしまうため、重力での捕獲が困難となるからである。
【0004】
そこで、発明者は、鋭意研究を重ねた結果、篩別機において乾燥した砥粒に乾燥した窒素ガスを吹きつけることで各砥粒粒子に静電気による電荷を与え、この電荷により粒子径を選別すれば、砥粒径分布の精度を上げることができるとともに、その歩留まりが改善されることに着目してこの発明を完成させた。
【0005】
【発明の目的】
この発明は、微細な砥粒の粒径分布を高精度に管理することができる分級技術を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、分級に際しての歩留まりが高い砥粒分級技術を提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、所定量の乾燥した砥粒に乾燥した窒素ガスを吹きつけることで各砥粒に静電気による電荷を与えるとともに一方向に運動させ、この一方向に運動する、電荷が付与された各砥粒に対して電場にて加速させ、この運動する砥粒に対して磁場を通過させることにより、砥粒径毎に分級する砥粒の分級方法である。
砥粒としては、例えばSiC砥粒、ダイヤモンド砥粒などが挙げられる。
【0007】
例えば乾燥した窒素ガスなどを所定流量で吹き付けることにより、各砥粒に対して所定の運動エネルギを付与するものとする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、上記砥粒が上記磁場を通過する際、複数のポケットを砥粒の電荷と逆の導電形に帯電させておき、ローレンツ力によって各砥粒の運動方向を変えるとともに、各砥粒の質量の違いによって運動の軌跡の曲率を異ならせることで、運動してきた砥粒は各ポケットに分離して捕獲される請求項1に記載の砥粒の分級方法である。
例えば乾燥窒素ガスなどを所定流量で吹き付け、この帯電した各砥粒を電場で加速させることにより所定の運動エネルギを付与するものとする。
【0009】
請求項3に記載の発明は、所定量の乾燥した砥粒に乾燥した窒素ガスを吹きつけることで各砥粒に静電気による電荷を与えるとともに、一方向に運動させる手段と、この一方向に運動する、電荷が付与された各砥粒に対して電場にて加速させる手段と、この運動する砥粒に対して磁場を通過させることにより、砥粒径毎に分級する手段とを含む砥粒の分級装置である。
【0010】
【0011】
請求項4に記載の発明は、上記分級する手段は、上記砥粒が上記磁場を通過する際、複数のポケットを砥粒の電荷と逆の導電形に帯電させておき、ローレンツ力によって各砥粒の運動方向を変えるとともに、各砥粒の質量の違いによって運動の軌跡の曲率を異ならせることで、運動してきた砥粒は各ポケットに分離して捕獲される請求項3に記載の砥粒の分級装置である。
【0012】
【作用】
この発明によれば、各砥粒に対して電荷を付加し、さらに、運動エネルギを付加する。一方向に運動させた砥粒について電場または磁場を通過させることにより、その運動エネルギおよび磁場からのローレンツ力に応じて砥粒を分級することができる。粒径の大きな砥粒ほど質量が大きく、慣性による到達距離が異なるからである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図1において示すように、筺形のケーシング11の一端部には砥粒の供給部12が配設され、その他端部には砥粒の捕獲部14が配設されている。供給部12と捕獲部14とは所定距離だけ離れている。
供給部12で供給された所定量の砥粒(微細なシリカ)に対して、乾燥した窒素ガスを一定量流してこの砥粒を撹拌し、その摩擦による静電気で砥粒一粒毎に一定の電荷を付与する。
加速部13は、一端側の陽極15と、これから所定距離だけ離間した他端側の陰極16とを有している。この加速部13において上記砥粒を加速する。17はその電源とする。
さらに、この一端部には他端側に向かって開口するよう窒素ガスの吹き出し口18が設けられている。窒素ガスはこの吹き出し口18から所定流量でケーシング11の加速部13内に吹き込まれ、他端側の出口19から排出される。
他端部に設けられた捕獲部14は、電荷を付与された砥粒が窒素ガスにより流されてきた場合、これらの砥粒に対して電場(または磁場)を与えることにより、その粒径毎に分けて捕獲する。すなわち、砥粒の運動方向に沿って捕獲用のポケット20A,20B,20C・・を並んで設けている。これらのポケット20A,20B・・・にはその粒径に応じて砥粒が捕獲、収納されることとなる。
【0014】
この分級装置にあっては、砥粒を所定量ずつ供給部12に投入する。この供給部12において窒素ガスブローにより電荷が付与される。そして、電荷が付与された砥粒は吹き出し口18から加速部13に移送させ、この加速部13においては砥粒は一定方向に(他端側に向かって)加速される。各砥粒はその粒径、すなわち質量によりそれぞれ所定の運動エネルギを有することとなる。
このように電荷を帯びた砥粒は加速部13により加速され、他端部に向かって飛行する。
そして、これらの砥粒は、捕獲部14において吸引、捕獲される。すなわち、捕獲部(磁場印加部)14では、ポケット20A,20B・・を砥粒の電荷と逆の導電形に帯電させておくことにより(磁場が形成されている)、各ポケット20A,20B・・が砥粒を吸引するものである。ローレンツ力によって砥粒の運動方向が変えられ、また、各砥粒の質量の違いによって運動の軌跡の曲率が異なることで、飛行してきた砥粒は各ポケット20A,20B・・・に分離して捕獲される。
【0015】
【発明の効果】
この発明によれば、砥粒の分級を高精度で行うことができる。同時に、砥粒の分級に際しての歩留まりを高めることもできる。この分級により砥粒の分布幅を小さく抑えることができる結果、この砥粒を用いた加工での加工物(例えばシリコンウェーハ)の仕上がり厚さ、加工精度、加工取り代、加工時間を安定化することができる。また、加工変質層を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る砥粒の分級装置の概略構成を示すための模式図である。
【符号の説明】
12 供給部、
13 加速部、
14 捕獲部、
18 ガス吹き出し口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to abrasive grain classification technology, and more particularly to a method and apparatus for classifying abrasive grains mixed in a polishing agent or the like of a silicon wafer.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of a silicon wafer, abrasives are contained in the slurry and abrasive for wire saw. For example, SiC abrasive grains and SiO 2 abrasive grains. The abrasive grains give a grinding action to the silicon wafer in slicing, polishing and the like.
And the management of the particle size is important for the abrasive grains used in such slicing and polishing. This is because the polishing accuracy and slicing accuracy can be increased by using abrasive grains having a uniform particle size distribution. The distribution of the grain size of the abrasive grains greatly affects the flatness of the silicon wafer surface.
Conventionally, the classification of the abrasive grains is performed by primary to tertiary water sieve classification. In water sieving classification, water volume, water pressure, and water temperature are controlled and classified.
Specifically, primary water sieving classification, secondary water sieving classification, tertiary water sieving classification, filtration, drying, sieving (giving vibration), and inspection are performed in this order.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a wet classification method, the abrasive grains are hardened, and there is a limit to reducing the distribution width of the abrasive grains as the abrasive grains become finer. Also, the yield is very bad. This is because if the particle size is small, it will float in the air, making it difficult to capture by gravity.
[0004]
Therefore, as a result of extensive research, the inventor applied static charges to each abrasive grain by blowing dry nitrogen gas onto the abrasive grains dried in the sieving machine, and the particle diameter was selected by this charge. Thus, the present invention has been completed by focusing on the fact that the accuracy of the abrasive grain size distribution can be improved and the yield is improved.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a classification technique capable of managing the particle size distribution of fine abrasive grains with high accuracy.
Another object of the present invention is to provide an abrasive classification technique with a high yield in classification.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a dry nitrogen gas is blown onto a predetermined amount of dry abrasive grains to give each abrasive grain a charge due to static electricity and move in one direction. Is a method for classifying abrasive grains by classifying each abrasive grain by accelerating it in an electric field and passing a magnetic field through the moving abrasive grains .
Examples of the abrasive grains include SiC abrasive grains and diamond abrasive grains.
[0007]
For example, it is assumed that predetermined kinetic energy is applied to each abrasive grain by spraying dry nitrogen gas or the like at a predetermined flow rate.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, when the abrasive grains pass through the magnetic field, a plurality of pockets are charged to a conductivity type opposite to the charge of the abrasive grains, and the movement direction of each abrasive grain is changed by Lorentz force. In addition, the abrasive grain classification method according to claim 1 , wherein the moving abrasive grains are separated and captured in each pocket by making the curvature of the movement locus different depending on the mass of each abrasive grain .
For example, dry nitrogen gas or the like is sprayed at a predetermined flow rate, and each charged abrasive grain is accelerated by an electric field to give a predetermined kinetic energy.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided means for causing each abrasive grain to be charged by static electricity by blowing dry nitrogen gas onto a predetermined amount of dried abrasive grain, and for moving in one direction. A means for accelerating each charged abrasive grain with an electric field and a means for classifying each abrasive grain size by passing a magnetic field through the moving abrasive grains. It is a classification device.
[0010]
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, the classifying means charges the plurality of pockets to a conductivity type opposite to the charge of the abrasive grains when the abrasive grains pass through the magnetic field, and uses each Lorentz force to The abrasive grains according to claim 3, wherein the abrasive grains that have moved are separated and captured in each pocket by changing the direction of movement of the grains and changing the curvature of the locus of movement depending on the mass of each abrasive grain. This is a classification device.
[0012]
[Action]
According to this invention, an electric charge is added to each abrasive grain, and further kinetic energy is added. By passing an electric field or a magnetic field through the abrasive grains moved in one direction, the abrasive grains can be classified according to the kinetic energy and the Lorentz force from the magnetic field. This is because the larger the grain size, the larger the mass and the different reach distance due to inertia.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an abrasive
A fixed amount of dry nitrogen gas is flowed to a predetermined amount of abrasive grains (fine silica) supplied by the
The accelerating
Further, a nitrogen gas blow-out
The
[0014]
In this classifying apparatus, a predetermined amount of abrasive grains is charged into the
The charged abrasive grains are accelerated by the
These abrasive grains are sucked and captured in the capturing
[0015]
【The invention's effect】
According to this invention, it is possible to classify abrasive grains with high accuracy. At the same time, the yield in classifying abrasive grains can be increased. As a result of this classification, the distribution width of the abrasive grains can be kept small. As a result, the finished thickness, processing accuracy, processing allowance, and processing time of a workpiece (for example, a silicon wafer) in processing using the abrasive grains are stabilized. be able to. In addition, the work-affected layer can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of an abrasive grain classification device according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
12 supply section,
13 Accelerator,
14 Capture part,
18 Gas outlet.
Claims (4)
この一方向に運動する、電荷が付与された各砥粒に対して電場にて加速させ、
この運動する砥粒に対して磁場を通過させることにより、砥粒径毎に分級する砥粒の分級方法。 By spraying dry nitrogen gas to a predetermined amount of dry abrasive grains, each abrasive grain is charged with static electricity and moved in one direction,
Accelerate with an electric field for each charged abrasive grain moving in this one direction,
A method for classifying abrasive grains by classifying each abrasive grain size by passing a magnetic field through the moving abrasive grains .
この一方向に運動する、電荷が付与された各砥粒に対して電場にて加速させる手段と、
この運動する砥粒に対して磁場を通過させることにより、砥粒径毎に分級する手段とを含む砥粒の分級装置。 A means for causing each abrasive grain to be charged by static electricity by blowing dry nitrogen gas onto a predetermined amount of dried abrasive grain, and means for moving in one direction,
Means for accelerating in an electric field for each charged abrasive grain moving in this one direction;
A means for classifying abrasive grains, including means for classifying each abrasive grain size by passing a magnetic field through the moving abrasive grains .
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