JP5147214B2 - Manufacturing method of molded products - Google Patents
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Description
本発明は、成形品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a molded article.
従来から、コンピュータをはじめ様々な分野で、半導体が使用されている。この半導体は、ウェハ製造工程、チップ製造工程を経て製造される。
ウェハ製造工程では、シリコン単結晶のインゴットを切り出し、例えば、5〜12インチ径のシリコンウェハを製造する。そして、このシリコンウェハに、研磨等を施し、表裏面を鏡面とする。さらにその後、シリコンウェハ上に、トランジスタや配線等を配置する。
チップ製造工程では、ウェハ製造工程で製造したウェハをダイシングし、分離してチップとする(特許文献1参照)。
Conventionally, semiconductors have been used in various fields including computers. This semiconductor is manufactured through a wafer manufacturing process and a chip manufacturing process.
In the wafer manufacturing process, a silicon single crystal ingot is cut out, and, for example, a silicon wafer having a diameter of 5 to 12 inches is manufactured. The silicon wafer is then polished and the front and back surfaces are mirror surfaces. Thereafter, transistors, wirings, and the like are arranged on the silicon wafer.
In the chip manufacturing process, the wafer manufactured in the wafer manufacturing process is diced and separated into chips (see Patent Document 1).
このような半導体の各製造工程では、シリコンウェハの切削屑、研削屑、研磨屑等の屑が発生する。この屑は、排液とシリコンとを含有したものであるが、現在は、この屑を、廃棄処分としている。しかしながら、環境保護の観点及び廃棄処分にかかるコスト低減の観点から、この屑に含まれるシリコンの再利用が望まれている。 In each semiconductor manufacturing process, scraps such as silicon wafer cutting scraps, grinding scraps, and polishing scraps are generated. This waste contains waste liquid and silicon, but at present, this waste is disposed of as waste. However, from the viewpoint of environmental protection and cost reduction for disposal, it is desired to reuse silicon contained in the waste.
本発明の目的は、半導体の各製造工程で生じるシリコンウェハの切削屑、研削屑、研磨屑等の屑中のシリコンを再利用することができる成形品の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the molded article which can recycle | reuse the silicon | silicone in scraps, such as a cutting scrap of a silicon wafer, a grinding scrap, a polishing scrap, which arises in each manufacturing process of a semiconductor.
本発明の成形品の製造方法は、シリコンを含有する成形品の製造方法であって、
シリコンのインゴット切断、シリコンウェハの研削、研磨、及びシリコンウェハのダイシングのいずれかの半導体製造工程で生じたシリコンを含む屑と、樹脂系バインダ材料とを混合して、前記シリコンの含有量が50質量%以上、70質量%以下の成形材料を製造する成形材料製造工程と、
前記成形材料製造工程で製造された成形材料を、加圧下で加熱して成形品を成形する加熱プレス成形工程と、
前記加熱プレス工程で成形された成形品を冷却して硬化させる冷却工程とを備え、
前記成形材料製造工程は、
前記樹脂系バインダ材料と、前記シリコンを含む屑とを混練し、硬化させた後、粉砕して一次混練材料を得る一次混練工程と、
前記一次混練材料と前記樹脂系バインダ材料とを混練し、風乾させた後、粉砕して前記成形材料を得る二次混練工程と、を備え、
前記樹脂系バインダ材料は、ワニス製造工程で得た、フェノール樹脂を含有するワニスである
ことを特徴とする。
The method for producing a molded product of the present invention is a method for producing a molded product containing silicon,
A silicon-containing scrap generated in any one of the semiconductor manufacturing processes of silicon ingot cutting, silicon wafer grinding, polishing, and silicon wafer dicing is mixed with a resin-based binder material so that the silicon content is 50. A molding material production process for producing a molding material of mass% or more and 70 mass% or less,
A heating press molding step of molding the molding material manufactured in the molding material manufacturing step under heating and molding a molded product; and
A cooling step of cooling and curing the molded product formed in the heating press step,
The molding material manufacturing process includes:
A primary kneading step of kneading and curing the resin-based binder material and the silicon-containing waste, and then pulverizing to obtain a primary kneaded material;
Kneading the primary mixing materials and the resin-based binder materials, allowed to air dry, and a secondary kneading step to obtain the molding material by crushing,
The resin binder material is a varnish containing a phenol resin obtained in a varnish production process .
ここで、成形品は、シリコンのインゴットをワイヤソー等で切断する際に使用されるスライス台や、その他のシリコンウェハ加工用の治具として用いることができる。
また、半導体製造工程で生じる屑は、シリコンのインゴット切断、シリコンウェハの研削、研磨、シリコンウェハのダイシングのいずれかの工程で生じた水分を含むスラッジとして生成され、このスラッジを乾燥させることで粉体として得ることができる。
さらに、樹脂系バインダ材料としては、フェノール、キシレン、フラン、メラミン等種々の材料を採用することができるが、スライス台等の治具として用いる場合、アルカリ洗浄を行うので、耐アルカリ性のフェノール樹脂を採用するのが特に好ましい。
Here, the molded product can be used as a slicing table used when a silicon ingot is cut with a wire saw or the like, or as another jig for processing a silicon wafer.
In addition, waste generated in the semiconductor manufacturing process is generated as sludge containing moisture generated in any of the processes of silicon ingot cutting, silicon wafer grinding, polishing, and silicon wafer dicing. It can be obtained as a body.
Furthermore, as the resin binder material, various materials such as phenol, xylene, furan, and melamine can be used. However, when used as a jig such as a slicing table, alkali cleaning is performed. It is particularly preferable to adopt it.
成形材料製造工程におけるシリコン及びシリカの少なくともいずれかの含有量が50質量%未満の場合、屑の利用率が低く、リサイクル性に欠ける。
また、成形品をインゴット切断用のスライス台とした際、シリコン及びシリカの少なくともいずれかの含有量が50質量%以上であれば、インゴット及びスライス台の硬度が略同様にできるので、両者をワイヤソーで同時に切断しても、硬度の相違による切削の偏りが生じることがなく、シリコンウェハの切削面の平坦度を向上させることができる。
一方、シリコン及びシリカの少なくともいずれかの含有量が70質量%を超える場合には、脆くなってしまい、十分な強度を有する成形品とすることができない。
When the content of at least one of silicon and silica in the molding material manufacturing process is less than 50% by mass, the waste utilization rate is low and the recyclability is poor.
In addition, when the molded product is a slicing table for cutting an ingot, if the content of at least one of silicon and silica is 50% by mass or more, the hardness of the ingot and the slicing table can be made substantially the same. Even if cut simultaneously, the unevenness of cutting due to the difference in hardness does not occur, and the flatness of the cutting surface of the silicon wafer can be improved.
On the other hand, when the content of at least one of silicon and silica exceeds 70% by mass, it becomes brittle and cannot be a molded product having sufficient strength.
このような本発明によれば、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコン及びシリカと、樹脂系バインダ材料とを含有する成形材料を加熱成形プレスして成形品とし、その後冷却硬化させて成形品としているため、半導体製造時に生じた屑を成形品として再利用することができる。
また、成形材料中の屑の含有量を50質量%以上、70質量%以下としているため、シリコン同士をバインダ材で確実に結合させることができる。これにより、成形品が脆くなってしまうのを防止することができる。
特に、成形品をシリコンウェハ加工時の加工治具として成形することにより、シリコンインゴットやシリコンウェハの切削とともに加工治具を切削するような場合に、シリコンを含む屑を上記のような含有量として成形品とすることで、切削対象となるシリコンと略同様の硬さとすることができるため、切削対象と加工治具に跨って切削が行われても、偏りなく切削対象を切削することができる。
According to the present invention, a molding material containing silicon and silica contained in scrap generated in the semiconductor manufacturing process and a resin-based binder material is hot-molded and pressed to form a molded product, and then cooled and cured to form a molded product. Therefore, waste generated during semiconductor manufacturing can be reused as a molded product.
Moreover, since content of the waste in a molding material is 50 mass% or more and 70 mass% or less, silicon | silicone can be reliably couple | bonded with a binder material. Thereby, it can prevent that a molded article becomes weak.
In particular, by forming the molded product as a processing jig when processing a silicon wafer, when cutting the processing jig along with the cutting of a silicon ingot or silicon wafer, the silicon-containing waste is included in the above content. By using a molded product, the hardness can be substantially the same as that of silicon to be cut, so even if cutting is performed across the cutting object and the processing jig, the cutting object can be cut without deviation. .
また、本発明では、前記ワニス製造工程では、前記フェノール樹脂を揮発性溶剤に溶かし、前記ワニスを製造し、前記一次混練工程にて前記ワニスと前記シリコンを含む屑とを混練し、硬化させた後、粉砕して前記一次混練材料を得て、前記二次混練工程にて前記ワニスと前記一次混練材料とを混練し、風乾させた後、粉砕して前記成形材料を得ることが好ましい。
このような本発明では、バインダ材料に含有される樹脂をフェノール樹脂としているため、成形品の耐酸性、耐アルカリ性を向上させることができる。
また、フェノール樹脂を揮発性溶剤に溶かし、ワニスとしているので、流動性が高くシリコンと混練する際に、容易に混練を行なうことができる。
Further, in the present invention, the pre-Symbol varnish manufacturing step by dissolving the phenolic resin in a volatile solvent, to produce the varnish, kneading the waste containing the silicon and the varnish in the primary kneading step, it is cured It was followed to obtain the primary kneaded material was pulverized, the kneaded at secondary kneading step and the varnish and the primary mixing materials, allowed to air dry, it is preferable to obtain the molding material is pulverized.
In this invention, since the resin contained in the binder material is a phenol resin, the acid resistance and alkali resistance of the molded product can be improved.
Further, since the phenol resin is dissolved in a volatile solvent to form a varnish, the fluidity is high and kneading can be easily performed when kneading with silicon.
さらに、本発明では、前記冷却工程では、前記成形品の外周面を締付けて、冷却することが好ましい。
このような本発明では、冷却工程で、成形品の外周面を締付けて冷却を行なっているので、成形品に冷却ムラが生じても、締め付けにより成形品が拘束され、反りが発生することを防止することができる。
Furthermore, in the present invention, in the cooling step, it is preferable to cool by tightening an outer peripheral surface of the molded product.
In the present invention, since the cooling is performed by tightening the outer peripheral surface of the molded product in the cooling process, even if cooling unevenness occurs in the molded product, the molded product is restrained by tightening and warping occurs. Can be prevented.
また、本発明では、前記冷却工程で冷却した成形品の外周面を締付けて、熱処理する熱処理工程を備えることが好ましい。
このような本発明では、冷却後の成形品に熱処理によるアニーリングを行っているため、成形品の内部応力を緩和して、成形品に反り等の変形が発生するのを一層確実に防止することができる。
Moreover, in this invention, it is preferable to provide the heat processing process of tightening the outer peripheral surface of the molded article cooled at the said cooling process, and heat-processing.
In the present invention, since the molded product after cooling is annealed by heat treatment, the internal stress of the molded product is relaxed, and deformation of the molded product such as warpage is more reliably prevented. Can do.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔1〕マルチワイヤソーの構成
図1には、本発明の実施形態に係るスライス台5を使用して、シリコンインゴット3を切断するマルチワイヤソーシステムがしめされている。
マルチワイヤソーシステムは、細い1本のワイヤ(ピアノ線)をソーワイヤ1として、複数のワイヤガイドローラ2に設けた多数の溝に巻き架け、ソーワイヤ1を一方向に運動させ、あるいは往復運動をさせ、台座4上に設けられたスライス台5に接着剤6で接着した切断対象となるシリコンインゴット3を押し付けるように移動させ、砥粒を分散させた切断液(スラリー液)7をソーワイヤ1とインゴット3の接触部分に連続的に供給して切断するものである。
スライス台5は、インゴット3の表面形状に適用するように、表面が成形される。インゴット3が図示のように円柱状であれば、スライス台5の接着面は円弧状に凹形状が形成される。インゴット3は、円柱状に限られず、四角柱状、八角柱状等、適宜の形状であり得る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Configuration of Multi-Wire Saw FIG. 1 shows a multi-wire saw system for cutting a
In the multi-wire saw system, a single thin wire (piano wire) is used as a saw wire 1, wound around a number of grooves provided in a plurality of
The surface of the slicing base 5 is molded so as to be applied to the surface shape of the
スライス台5の接着面には、梨地、凹条等を形成する等して、接着剤との接着力を強化しておくことが、インゴット3から分離するときに接着剤がインゴット3側に残留する可能性を少なくすることができる、という意味合いで好ましい。
インゴット3は、多数張られているソーワイヤ1に対して、図1に示すように押し下げられて押し付けられるタイプの他、180°反転させた状態で、インゴット3が押し上げられて押し付けられるタイプ、また、90°回転した状態で横方向に押し付けられるタイプのものでもよい。
The adhesive surface of the slicing base 5 is formed with a satin finish, a concave line, etc. to strengthen the adhesive force with the adhesive, so that the adhesive remains on the
また、図1では、ワイヤガイドローラ2が3個用いられる例を示すが、ワイヤガイドローラが2個の場合、あるいは、4個以上の場合であってもよい。
さらに、切断液7の供給は、ソーワイヤ1が往復運動する場合には特に、インゴット3の両側から行ってもよいし、インゴット3に向かってソーワイヤ1の側から(図1で下から上に向けて)供給しても差し支えない。
ソーワイヤ1は、インゴット3に対して押し付けられ、押圧力が作用し、砥粒を介する研削作用によってインゴット3を切断していく。押圧力とソーワイヤ1の速度とによって、インゴット3の切断される速度が決まる。
押圧力が大きいと、ソーワイヤ1の張力が増し、大きすぎるとソーワイヤ1が断線する危険性がある。
1 shows an example in which three
Further, the
The saw wire 1 is pressed against the
If the pressing force is large, the tension of the saw wire 1 increases, and if it is too large, the saw wire 1 may be broken.
切断途中のインゴット3に作用するソーワイヤ1は、図示を略したが、インゴット3の内部では曲線状をなす切断線を描き、インゴット3とワイヤガイドローラ2との間では直線状となっている。
スライス台5は、インゴット3を完全に切断するために、その接着面側の一部が被切断ワークと共に切断されるもので、インゴット3は、スライスされた後も、接着剤6でスライス台5に保持され続ける。
Although the illustration of the saw wire 1 acting on the
In order to completely cut the
〔2〕スライス台5を含む切断対象の詳細構成
図2には、本発明の成形品の製造方法により、製造される成形品としてのスライス台5及びサイドプロテクタ8が示されている。
スライス台5は、略円柱状のシリコンインゴット3を切断する際に、前記インゴット3を支持する台である。このスライス台5は平面略矩形形状であり、スライス台3の上面には、その長手方向に沿って、円弧状の凹部11が形成され、インゴット3が載置され、接着剤によって固定される。尚、凹部11の径は、インゴット3の径に応じて設定されており、例えば、150mm、200mm、又は300mmである。
スライス台5は、スライス後にあってもインゴット3を接着保持することができるように長さ寸法Lはインゴット3の長さ寸法と略同じ寸法とされ、幅寸法Wは、インゴット3の径よりも小さな寸法とされる。
[2] Detailed Configuration of Cutting Object Including Slice Table 5 FIG. 2 shows a slice table 5 and a
The slice table 5 is a table that supports the
The slicing base 5 has a length L that is substantially the same as the length of the
サイドプロテクタ8は、円盤形状であり、インゴット3の両端面に取り付けられ、インゴット3の切断時に、インゴット3の両端のシリコンウェハが落下するのを防止する。サイドプロテクタ8の径は、インゴット3の径に応じて設定されており、例えば、150mm、200mm、又は300mmとされる。尚、本実施形態では半導体ウェハ用のインゴット3であるため、サイドプロテクタ8の形状は円盤形状であるが、オリエンタルフラット面を形成している場合は、半円形状であってもよく、太陽電池パネル等を製造する際のインゴットである場合、矩形状であってもよい。
The
これらのスライス台3及びサイドプロテクタ8は、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンと、バインダ材料である樹脂(例えば、フェノール樹脂)とを含有する。
半導体製造工程は、ウェハ製造工程、チップ製造工程とで構成されており、ウェハ製造工程は、チョクラルスキー法(CZ法)や浮遊帯域溶融法(FZ法)等により、シリコン単結晶を成長させ、インゴット3を製造する。
そして、このインゴット3の外周を円筒研削盤等により研削して、外周面の形状を整える。次に、シリコン単結晶のインゴット3を切り出し、例えば、5〜12インチ径のシリコンウェハを製造する。そして、このシリコンウェハに、研磨等を施し、表裏面を鏡面とする。さらにその後、シリコンウェハ上に、トランジスタや配線等を配置する。
The slicing
The semiconductor manufacturing process consists of a wafer manufacturing process and a chip manufacturing process. In the wafer manufacturing process, a silicon single crystal is grown by the Czochralski method (CZ method) or the floating zone melting method (FZ method).
And the outer periphery of this
チップ製造工程では、ウェハ製造工程で製造したウェハをダイシングし、分離してチップとする。
このような各製造工程では、シリコンウェハを切削、研削、研磨等する際に、切削屑、研削屑、研磨屑等の屑が生じる。この屑中のシリコンがスライス台1及びサイドプロテクタ2に含まれているのである。なお、前記屑は、一般に液体分を含みスラッジ状となっているため、このスラッジ状の屑のなかから、シリコンを抽出する必要がある。
In the chip manufacturing process, the wafer manufactured in the wafer manufacturing process is diced and separated into chips.
In each of these manufacturing processes, scraps such as cutting scraps, grinding scraps, and polishing scraps are generated when a silicon wafer is cut, ground, polished, and the like. The silicon in the waste is contained in the slice table 1 and the
このような、スライス台5及びサイドプロテクタ8は、図3に示すように、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンを含有する成形材料を製造する成形材料製造工程(処理S1)と、前記成形材料製造工程(処理S1)で製造された成形材料をプレス成形するプレス成形工程(処理S2)と、成形品を冷却する冷却工程(処理S3)と、成形品を熱処理する熱処理工程(処理S4)とを経て製造される。
As shown in FIG. 3, the slicing base 5 and the
(1.成形材料製造工程(処理S1))
成形材料製造工程では、プレス成形される成形材料を製造する。この成形材料は、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンと、ワニスとを含有するものである。この成形材料製造工程は、ワニス製造工程(処理S1-1)と、一次混練工程(処理S1-2)と、二次混練工程(処理S1-3)とを備える。
(1. Molding material manufacturing process (processing S1))
In the molding material manufacturing process, a molding material to be press-molded is manufactured. This molding material contains silicon contained in scrap generated in the semiconductor manufacturing process and varnish. This molding material manufacturing process includes a varnish manufacturing process (Process S1-1), a primary kneading process (Process S1-2), and a secondary kneading process (Process S1-3).
(1-1ワニス製造工程(処理S1-1))
まず、フェノール樹脂を含有するワニス(バインダ材料)を製造する。ノボラック型のフェノール樹脂と、メタノールとを反応缶にて溶解し、ワニスを得る。
なお、レゾール型フェノール樹脂を使用する場合には、フェノール樹脂とホルムアルデヒドとをアルカリ触媒にて反応させ、脱水反応終了後、メタノールを加え、レゾール型フェノール樹脂のワニスを得る。ここで、ワニス中のフェノール樹脂は、55質量部以上、65質量部以下とし、メタノールは、45質量部以上、35質量部以下とすることが好ましい。
(1-1 Varnish manufacturing process (Process S1-1))
First, a varnish (binder material) containing a phenol resin is manufactured. A novolac type phenolic resin and methanol are dissolved in a reaction can to obtain a varnish.
In addition, when using a resol type phenol resin, a phenol resin and formaldehyde are made to react with an alkali catalyst, methanol is added after completion | finish of a dehydration reaction, and the varnish of a resol type phenol resin is obtained. Here, the phenol resin in the varnish is preferably 55 parts by mass or more and 65 parts by mass or less, and the methanol is preferably 45 parts by mass or more and 35 parts by mass or less.
(1-2一次混練工程(処理S1-2))
ワニス製造工程で得たワニスと、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンと、硬化剤と、メタノールとを混合し混練する。
この混練した材料のフェノール樹脂の含有量は3質量%以上、7質量%以下となることが好ましい。
次に、混練した材料を風乾し、さらに、120℃の乾燥機中に入れて乾燥させる。そして、揮発成分を測定する。揮発成分が1%以上、1.4%以下となったら、さらに、160℃の乾燥機中で硬化反応を行なう。
その後、冷却し、粉砕機にかけて粉砕を行なう。これにより、一次混練材料を得る。
(1-2 Primary kneading step (Processing S1-2))
The varnish obtained in the varnish production process, silicon contained in scraps produced in the semiconductor production process, a curing agent, and methanol are mixed and kneaded.
The content of the phenol resin in the kneaded material is preferably 3% by mass or more and 7% by mass or less.
Next, the kneaded material is air-dried and further dried in a 120 ° C. dryer. Then, the volatile component is measured. When the volatile component becomes 1% or more and 1.4% or less, a curing reaction is further performed in a dryer at 160 ° C.
Then, it cools and grind | pulverizes with a grinder. Thereby, a primary kneading material is obtained.
(1-3二次混練工程(処理S1-3))
一次混練材料に、ワニス製造工程で製造したワニスを添加し、混練する。そして、混練した材料を風乾した後、粗粉砕を行い、一次篩により0.6mm径以下の粉砕物を篩い分け、
その後、微細粉砕を行なって二次篩により0.3mm径以下の粉砕物を篩い分ける。
そして、この粉砕物を、揮発成分が2.0%以上、2.7%以下となるように乾燥を行なう。これにより、成形材料が完成することとなる。成形材料5中のシリコンの含有量は、50質量%以上、70質量%以下であり、フェノール樹脂の含有量は、約30質量%以上、50質量%未満であることが好ましく、より好適には、約35質量%である。
例えば、成形材料中のシリコンの含有量は59質量%であり、フェノール樹脂の含有量は39質量%である。
(1-3 secondary kneading process (processing S1-3))
The varnish produced in the varnish production process is added to the primary kneaded material and kneaded. And after air-drying the kneaded material, coarsely pulverized, sieved the pulverized product of 0.6mm diameter or less with a primary sieve,
Thereafter, fine pulverization is performed, and a pulverized product having a diameter of 0.3 mm or less is sieved by a secondary sieve.
Then, this pulverized product is dried so that the volatile component is 2.0% or more and 2.7% or less. Thereby, a molding material will be completed. The content of silicon in the molding material 5 is 50% by mass or more and 70% by mass or less, and the content of the phenol resin is preferably about 30% by mass or more and less than 50% by mass, more preferably , About 35% by mass.
For example, the content of silicon in the molding material is 59% by mass, and the content of phenol resin is 39% by mass.
(2.プレス成形工程(処理S2))
プレス成形工程では、成形材料を加圧下で加熱して加熱プレス成形する(処理2)。
図4に示すように、成形材料5Aを、プレス成形装置9にて加熱プレス成形を行なうが、このプレス成形装置9は、固定型91及び可動型92を備えた金型90と、この金型90の周囲に配置されたヒータ93とを備える。ヒータ93により、可動型92及び固定型91を例えば、115℃〜120℃まで加熱するとともに、固定型91の内部に成形材料5Aを充填する。その後、可動型92を可動して、型締めを行なう。
型締めを行なった後、ヒータ93の温度を徐々に上げ、一定温度(例えば、155℃程度)に達したら、ヒータ93を切り、金型90が所定の温度(例えば、120℃程度)まで下がったら、成形品(スライス台5又はサイドプロテクタ8)を取り出す。
(2. Press molding process (Process S2))
In the press molding process, the molding material is heated under pressure to perform hot press molding (Process 2).
As shown in FIG. 4, the molding material 5 </ b> A is heated and press-molded by a press molding device 9, and this press molding device 9 includes a mold 90 having a fixed
After clamping the mold, the temperature of the
(3.冷却工程(処理S3)、熱処理工程(処理S4))
プレス成形した成形品(スライス台5又はサイドプロテクタ8)を金型90から取り出し、冷却エアシリンダでその周囲を締め付け、冷却を行なう(処理S3)。
その後、冷却エアシリンダから成形品を取り出し、治具に成形品(スライス台5又はサイドプロテクタ8)を挟み、外周面を締付けて、熱処理を行なう(処理S4)。熱処理は、90℃で、4.5〜5時間行なうことが好ましい。
熱処理工程が終了したら、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)の反りの検査を行い、反りが発見されなければ、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)が完成となる。
(3. Cooling step (processing S3), heat treatment step (processing S4))
The press-molded molded product (slice table 5 or side protector 8) is taken out from the mold 90, and its periphery is tightened with a cooling air cylinder to perform cooling (processing S3).
Thereafter, the molded product is taken out from the cooling air cylinder, the molded product (slice table 5 or side protector 8) is sandwiched between jigs, the outer peripheral surface is tightened, and heat treatment is performed (processing S4). The heat treatment is preferably performed at 90 ° C. for 4.5 to 5 hours.
When the heat treatment process is finished, the warpage of the molded product (slice table 5, side protector 8) is inspected. If no warp is found, the molded product (slice table 5, side protector 8) is completed.
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンと、バインダ材料とを含有する成形材料5Aを加熱プレス成形し、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)としているため、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコンの有効利用を図ることができる。
また、成形材料5A中のシリコンの含有量を50質量%以上、70質量%以下としているため、シリコン同士をバインダ材で確実に結合させることができる。これにより、成形品であるスライス台5、サイドプロテクタ8が脆くなってしまうのを防止することができる。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be produced.
(1) Since the
In addition, since the silicon content in the
(2)本実施形態では、バインダ材料を、フェノール樹脂を含有するワニスとしているため、成形品であるスライス台5及びサイドプロテクタ8の耐酸性、耐アルカリ性を向上させることができる。
また、フェノール樹脂を揮発性溶剤に溶かし、ワニスとしているので、流動性が高くシリコンと混練する際に、容易に混練を行なうことができる。
(3)さらに、本実施形態では、冷却工程で、成形品の外周面を締付けて冷却を行なっているので、冷却時に成形品に反りが発生することを防止することができる。
(4)また、本実施形態では、熱処理工程において、成形品であるスライス台5、サイドプロテクタ8の外周面を締付けて熱処理を行なっているので、成形品の内部応力をアニーリングによって解放して、成形品の変形を確実に防止することができる。
(2) In this embodiment, since the binder material is a varnish containing a phenol resin, the acid resistance and alkali resistance of the slice table 5 and the
Further, since the phenol resin is dissolved in a volatile solvent to form a varnish, the fluidity is high and kneading can be easily performed when kneading with silicon.
(3) Furthermore, in this embodiment, since the outer peripheral surface of the molded product is tightened and cooled in the cooling step, it is possible to prevent the molded product from being warped during cooling.
(4) In the present embodiment, in the heat treatment step, since the heat treatment is performed by tightening the outer peripheral surfaces of the slice table 5 and the
(5)本実施形態では、成形品として、スライス台5を製造している。成形品には、シリコンが含まれているため、従来のカーボンや、樹脂のみ、ガラス等で構成されているスライス台に比べ、硬度が高くなっている。そして、スライス台5の硬度は、従来のスライス台に比べ、インゴット3の硬度に近い高度となっている。
スライス台5上にインゴット3を設置し、マルチワイヤソーでインゴット3を切断する際には、ワイヤソーが、スライス台5にまで達することとなる。インゴット3と、スライス台5の硬度が大きく異なる場合には、ワイヤソーがスライス台5に達する際に、ワイヤソーに反りが発生することがある。このワイヤソーの反りが、ウェハの平坦度に影響を及ぼすことがある。
これに対し、本実施形態のスライス台5はその硬度が、インゴット3の硬度に近いため、ワイヤソーがスライス台5に達する際に、反りが発生しにくい。従って、平坦度が良好なウェハを得ることができる。
(5) In this embodiment, the slice base 5 is manufactured as a molded product. Since the molded product contains silicon, its hardness is higher than that of a slice table made of conventional carbon, resin alone, glass or the like. The hardness of the slicing table 5 is higher than the hardness of the
When the
On the other hand, since the hardness of the slicing base 5 according to the present embodiment is close to the hardness of the
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、成形品として、スライス台5及びサイドプロテクタ8を例示したが、成形品としては、これに限られない。例えば、成形品として、床や壁等に貼り付けるタイルを製造してもよい。成形品は耐酸性、耐アルカリ性が良好であるため、タイルとして使用しても問題が生じない。
また、前記実施形態では、熱処理工程において、成形品の外周面を締付けて熱処理を行なっていたが、これに限らず、成形品の外周面を締付けなくても良い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the said embodiment, although the slice stand 5 and the
In the above embodiment, the heat treatment is performed by tightening the outer peripheral surface of the molded product, but the present invention is not limited thereto, and the outer peripheral surface of the molded product may not be tightened.
さらに、前記実施形態では、熱処理工程を実施したが、熱処理工程はなくてもよい。このようにすることで、成形品の製造工程を簡略化することができる。
また、前記実施形態では、成形材料を構成する樹脂としてフェノール樹脂を使用したが、これに限らず、他の樹脂であってもよい。例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を使用してもよい。
そして、前記実施形態では、あくまでも、半導体製造工程で生じた屑を樹脂系バインダと混練し、これを粉砕して成形品を製造していたが、これに限られない。
すなわち、例えば、マルチワイヤソーにより切削傷がついたスライス台を金型にセットし、さらに、シリコン等を含む屑と樹脂系バインダとを混練させ、粉砕したものを加えて加熱プレス成形して成形品を得るようにしてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the heat processing process was implemented, the heat processing process does not need to be. By doing in this way, the manufacturing process of a molded article can be simplified.
Moreover, in the said embodiment, although the phenol resin was used as resin which comprises a molding material, not only this but another resin may be sufficient. For example, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, acrylic resin, epoxy resin or the like may be used.
And in the said embodiment, although the waste which arose in the semiconductor manufacturing process was knead | mixed with the resin-type binder to the last, and this was grind | pulverized and manufactured the molded article, it is not restricted to this.
That is, for example, a slicing table with a cutting flaw by a multi-wire saw is set in a mold, and further, a scrap containing silicon or the like and a resin binder are kneaded, pulverized, heated and press molded to form a molded product May be obtained.
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例では、インゴット3の径に応じて、凹部11の径がそれぞれ150mm、200mm、300mmの3種類のスライス台5を製造した。各スライス台5の長さ寸法L、幅寸法Wは共通であり、L=450mm、W=85mmとし、高さ寸法Tは、150mm径のものがT=8mm、200mm径のものがT=5mm、300mm径のものがT=10mmとした。
また、インゴット3の径に応じて、径が150mm、200mm、300mmのサイドプロテクタ8を製造した。各サイドプロテクタ8の厚さ寸法は、5mm〜20mmである。
Next, examples of the present invention will be described.
In the example, according to the diameter of the
Moreover, according to the diameter of the
(1.成形材料製造工程(処理S1))
(1-1ワニス製造工程(処理S1-1))
まず、ノボラック型のフェノール樹脂と、メタノールとを反応缶にて溶解し、ワニスを製造した。ノボラック型のフェノール樹脂と、メタノールとを反応缶にて溶解し、ワニスを得た。ワニス中のフェノール樹脂を、60質量部とし、メタノールを、40質量部とした。
(1. Molding material manufacturing process (processing S1))
(1-1 Varnish manufacturing process (Process S1-1))
First, a novolac-type phenol resin and methanol were dissolved in a reaction can to produce a varnish. A novolac-type phenol resin and methanol were dissolved in a reaction can to obtain a varnish. The phenol resin in the varnish was 60 parts by mass, and methanol was 40 parts by mass.
(1-2一次混練工程(処理S1-2))
次に、半導体製造工程で生じる屑に含まれるシリコン10kgと、ワニス工程で製造したワニス0.783kgと、ヘキサメチレンテトラミン(硬化剤)0.056kgと、メタノール3.0kgをニーダ中で、約10〜30分間混練した。次に、この混練した材料をバット上に出し、風乾した。その後、風乾した前記材料を120℃、5分間、乾燥機中に入れて、揮発成分を測定した。揮発成分が1%以上、1.4%以下となったのを確認した後、160℃の乾燥機中で、約30分〜45分間、硬化反応を行なった。
硬化反応後、冷却し、パワーミル粉砕機にかけて粉砕を行なった。これにより、一次混練材料を得た。
(1-2 Primary kneading step (Processing S1-2))
Next, 10 kg of silicon contained in scrap generated in the semiconductor manufacturing process, 0.783 kg of varnish manufactured in the varnish process, 0.056 kg of hexamethylenetetramine (curing agent), and 3.0 kg of methanol in a kneader, about 10 Kneaded for ~ 30 minutes. Next, the kneaded material was put on a vat and air-dried. Thereafter, the air-dried material was placed in a dryer at 120 ° C. for 5 minutes, and volatile components were measured. After confirming that the volatile components were 1% or more and 1.4% or less, a curing reaction was performed in a dryer at 160 ° C. for about 30 minutes to 45 minutes.
After the curing reaction, the mixture was cooled and pulverized by a power mill pulverizer. As a result, a primary kneaded material was obtained.
(1-3二次混練工程(処理S1-3))
一次混練材料10.0kgと、ワニス製造工程で製造したワニス9.29kgとを混ぜ、10〜30分間混練して、バット上で風乾させた。その後、パワーミル粉砕機にかけて、粗粉砕を行い、一次篩を行って0.6mm以下の粉砕物に篩い分け、さらにこれをアトマイザーにより、さらに微細化させて、二次篩を行って0.3mm以下の粉砕物を得た。
そして、揮発成分を2.0%以上、2.7%以下となったものを成形材料とした。
なお、揮発成分を2.0%以上、2.7%以下にするために、50℃の乾燥機にて揮発成分の調整をおこなった。
(1-3 secondary kneading process (processing S1-3))
10.0 kg of the primary kneaded material and 9.29 kg of the varnish produced in the varnish production process were mixed, kneaded for 10 to 30 minutes, and air-dried on the vat. Then, it is coarsely pulverized in a power mill pulverizer, subjected to primary sieving and sieved to a pulverized product of 0.6 mm or less, further refined by an atomizer, and subjected to secondary sieving to 0.3 mm or less. A pulverized product was obtained.
And what made the volatile component 2.0% or more and 2.7% or less was made into the molding material.
In addition, in order to make a volatile component 2.0% or more and 2.7% or less, the volatile component was adjusted with the dryer of 50 degreeC.
(2.プレス成形工程(処理S2))
次に、成形材料を所定量、精秤し、図5のグラフに示されるような温度変化で前記実施形態と同様に加熱プレス成形を行なった。
具体的には、ヒータ93により、可動型92及び固定型91を例えば、115℃〜120℃まで加熱し、固定型91の内部に成形材料5Aを充填する。その後、可動型91を可動して、型締めを行なった。
型締めを行なった後、ヒータ93の温度を徐々に上げ、一定時間Aの間に160℃まで昇温し、この状態で一定時間C保持し、その後、一定時間Bをかけて115〜120℃まで金型90を冷却し、その後、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)を取り出した。
(2. Press molding process (Process S2))
Next, a predetermined amount of the molding material was precisely weighed and subjected to hot press molding in the same manner as in the above embodiment with the temperature change shown in the graph of FIG.
Specifically, the
After the mold clamping, the temperature of the
時間A、B、Cは、インゴット3の径により異なり、次のような時間で設定した。
時間 A B C
150mm径用 18分 8分 30分
200mm径用 30〜35分 15分 30分
300mm径用 65〜75分 30分 30分
また、プレス成形工程における成形圧力は0.196N/m2(200kgf/cm2を換算した値)である。
Times A, B, and C differ depending on the diameter of the
Time ABC
For 150 mm diameter 18
(3.冷却工程(処理S3)、熱処理工程(処理S4))
プレス成形した成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)を金型90から取り出し、冷却エアシリンダでその周囲を締め付け、冷却を行なった。冷却は、フラット板で自然冷却し、時間は約20分程度とした。
その後、冷却エアシリンダから成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)を取り出し、治具に成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)を挟み、外周面を締付けて、熱処理を行なった。熱処理は、90℃で、4.5〜5時間行なった。その後、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)の反りの検査を行なった。
以上により、半導体の各製造工程で生じるシリコンウェハの切削屑、研削屑、研磨屑等の屑のシリコンを再利用した、成形品(スライス台5、サイドプロテクタ8)を得ることができた。
(3. Cooling step (processing S3), heat treatment step (processing S4))
The press-molded molded product (slice table 5, side protector 8) was taken out from the mold 90, and its periphery was fastened with a cooling air cylinder to cool it. The cooling was naturally performed with a flat plate, and the time was about 20 minutes.
Thereafter, the molded product (slice table 5, side protector 8) was taken out from the cooling air cylinder, the molded product (slice table 5, side protector 8) was sandwiched between jigs, the outer peripheral surface was tightened, and heat treatment was performed. The heat treatment was performed at 90 ° C. for 4.5 to 5 hours. Thereafter, warpage of the molded product (slice table 5, side protector 8) was inspected.
As described above, it was possible to obtain a molded product (slice table 5, side protector 8) that reused silicon scraps such as silicon wafer cutting scraps, grinding scraps, and polishing scraps generated in each semiconductor manufacturing process.
本発明は、半導体の各製造工程で生じるシリコンウェハの切削屑、研削屑、研磨屑等の屑のシリコンの再利用に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for reusing silicon such as silicon wafer cutting scraps, grinding scraps, and polishing scraps generated in each semiconductor manufacturing process.
3…インゴット、5…スライス台(成形品)、5A…成形材料、8…サイドプロテクタ、9…プレス成形装置、11…凹部、90…金型、91…固定型、92…可動型、93…ヒータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
シリコンのインゴット切断、シリコンウェハの研削、研磨、及びシリコンウェハのダイシングのいずれかの半導体製造工程で生じたシリコンを含む屑と、樹脂系バインダ材料とを混合して、前記シリコンの含有量が50質量%以上、70質量%以下の成形材料を製造する成形材料製造工程と、
前記成形材料製造工程で製造された成形材料を、加圧下で加熱して成形品を成形する加熱プレス成形工程と、
前記加熱プレス工程で成形された成形品を冷却して硬化させる冷却工程とを備え、
前記成形材料製造工程は、
前記樹脂系バインダ材料と、前記シリコンを含む屑とを混練し、硬化させた後、粉砕して一次混練材料を得る一次混練工程と、
前記一次混練材料と前記樹脂系バインダ材料とを混練し、風乾させた後、粉砕して前記成形材料を得る二次混練工程と、を備え、
前記樹脂系バインダ材料は、ワニス製造工程で得た、フェノール樹脂を含有するワニスである
ことを特徴とする成形品の製造方法。 A method for producing a molded product containing silicon,
A silicon-containing scrap generated in any one of the semiconductor manufacturing processes of silicon ingot cutting, silicon wafer grinding, polishing, and silicon wafer dicing is mixed with a resin-based binder material so that the silicon content is 50. A molding material production process for producing a molding material of mass% or more and 70 mass% or less,
A heating press molding step of molding the molding material manufactured in the molding material manufacturing step under heating and molding a molded product; and
A cooling step of cooling and curing the molded product formed in the heating press step,
The molding material manufacturing process includes:
A primary kneading step of kneading and curing the resin-based binder material and the silicon-containing waste, and then pulverizing to obtain a primary kneaded material;
Kneading the primary mixing materials and the resin-based binder materials, allowed to air dry, and a secondary kneading step to obtain the molding material by crushing,
The said resin-type binder material is a varnish containing the phenol resin obtained by the varnish manufacturing process, The manufacturing method of the molded article characterized by the above-mentioned.
前記ワニス製造工程では、前記フェノール樹脂を揮発性溶剤に溶かし、前記ワニスを製造し、
前記一次混練工程にて前記ワニスと前記シリコンを含む屑とを混練し、硬化させた後、粉砕して前記一次混練材料を得て、
前記二次混練工程にて前記ワニスと前記一次混練材料とを混練し、風乾させた後、粉砕して前記成形材料を得る
ことを特徴とする成形品の製造方法。 In the manufacturing method of the molded article according to claim 1 ,
In previous SL varnish manufacturing step by dissolving the phenolic resin in a volatile solvent, to produce the varnish,
In the primary kneading step, the varnish and the silicon-containing waste are kneaded and cured, and then pulverized to obtain the primary kneaded material,
The kneaded secondary kneaded step and the varnish and the primary mixing materials, allowed to air dry method for producing a molded article, characterized in that to obtain the molding material is pulverized.
前記冷却工程では、前記成形品の外周面を締付けて、冷却することを特徴とする成形品の製造方法。 In the manufacturing method of the molded article according to claim 1 or 2,
In the cooling step, the outer peripheral surface of the molded product is tightened and cooled to cool the molded product.
前記冷却工程で冷却した成形品の外周面を締付けて、熱処理する熱処理工程を備えることを特徴とする成形品の製造方法。 In the manufacturing method of the molded article according to claim 3,
A method for manufacturing a molded product, comprising: a heat treatment step of tightening and heat treating the outer peripheral surface of the molded product cooled in the cooling step.
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