JP5485250B2 - シリコン細棒の製造方法及び製造装置 - Google Patents

シリコン細棒の製造方法及び製造装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5485250B2
JP5485250B2 JP2011273623A JP2011273623A JP5485250B2 JP 5485250 B2 JP5485250 B2 JP 5485250B2 JP 2011273623 A JP2011273623 A JP 2011273623A JP 2011273623 A JP2011273623 A JP 2011273623A JP 5485250 B2 JP5485250 B2 JP 5485250B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rod
cutting
cuts
cut
saw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011273623A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012134489A (ja
Inventor
リヒテンエッガー ブルーノ
シャンツ マテウス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Chemie AG filed Critical Wacker Chemie AG
Publication of JP2012134489A publication Critical patent/JP2012134489A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5485250B2 publication Critical patent/JP5485250B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/0058Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
    • B28D5/0076Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for removing dust, e.g. by spraying liquids; for lubricating, cooling or cleaning tool or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/146Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing a liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/46Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having an endless band-knife or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/547Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a wire-like cutting member
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26DCUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D7/00Details of apparatus for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B26D7/01Means for holding or positioning work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/02Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills
    • B28D5/022Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels
    • B28D5/029Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by rotary tools, e.g. drills by cutting with discs or wheels with a plurality of cutting blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28DWORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/02Silicon
    • C01B33/021Preparation
    • C01B33/027Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material
    • C01B33/035Preparation by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds other than silica or silica-containing material by decomposition or reduction of gaseous or vaporised silicon compounds in the presence of heated filaments of silicon, carbon or a refractory metal, e.g. tantalum or tungsten, or in the presence of heated silicon rods on which the formed silicon is deposited, a silicon rod being obtained, e.g. Siemens process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)

Description

本発明は、シリコン細棒の製造方法並びに製造装置に関する。
シリコン細棒(Duennstab)は、多結晶シリコンの析出のために使用される。
多結晶シリコン(略語:ポリシリコン)は、坩堝引き上げ(チョクラルスキー法もしくはCZ法)又は帯域溶融(フロートゾーン法もしくはFZ法)による単結晶シリコンの製造における出発材料として用いられる。この単結晶シリコンは、ウェハ(Wafer)へと切り分けられ、半導体産業における多数の機械的加工、化学的加工及び化学機械的加工の後に電子素子(チップ)の製造のために使用される。
しかしながら特に、多結晶シリコンは、ますます大きな規模で、引き上げ法又は鋳造法による単結晶シリコン又は多結晶シリコンの製造のために必要とされ、その際、この単結晶シリコン又は多結晶シリコンは、光電装置用のソーラーセルの製造のために用いられる。
多結晶シリコン(しばしば短縮してポリシリコンとも呼ばれる)は、通常はシーメンス法によって製造される。その際、釣鐘状反応器("シーメンス反応器")においてシリコン製の細い心棒は直接的な通電によって加熱され、ケイ素含有成分と水素とを含有する反応ガスがそこに導入される。
ケイ素含有成分としては、例えばケイ素塩素化合物などのケイ素ハロゲン化合物、特にクロロシランが該当する。前記ケイ素含有成分は、水素と一緒に反応器中に導入される。1000℃を超える温度で、該細棒上にシリコンが析出される。その際、最終的に多結晶シリコンを有するロッドが得られる。DE1105396号において、シーメンス法の基本原理が記載されている。
細棒の製造に関して、DE1177119号から、シリコンからなる支持体上にシリコンを析出させ、引き続きそこから一部を分離して、この分離した一部を再びシリコンの析出のための支持体として使用することが知られている。その分離は、機械的に、例えば鋸引きによって、又は電気分解的に液体噴射流によって行うことができる。機械的分割は、長手方向で行われる。切断面は、シリコンロッドの幾何学軸を通じて互いに角度をもっていてよい。また、シリコンロッドをその軸に平行に通り抜ける平行に導かれた切断によって、新たな析出プロセスのための支持体として用いられるバンド状又はストリップ状のものを切り取ることも提案される。かかる平行切断は、幾つかの作業工程で同時に行うことができる。
US2010/0077897号A1は、細棒の作成装置であって、シリコンロッドをまずその軸に沿って多数のプレートもしくは板状物(Bretter)に分割することができる前記装置を開示しており、その際、前記プレートもしくは板状物は引き続き、その太さを減らすために軸方向に改めて切断される。該装置は、また水平配置された多数の鋸刃を備え、前記鋸刃は、1作業工程において多数の各プレートもしくは板状物に分割することを可能にする。本質的に、前記プレートを鋸引きの間にテーブル上に固定し、前面で支持することによって、プレートの鋸引きに際して歪みと損傷を避けることが問題である。
従って、種々の鋸引き法又は切断法によって細棒を、シーメンス法によって予め製造されたシリコンロッドから作成することは知られている。
シーメンス法におけるポリシリコンの析出のためのプロセス条件は、通常では、経済的理由から、できる限り高い析出速度が得られるように調整される。
その際に、大きな直径、例えば100mmを上回る直径を有するポリシリコン製のロッドが製造される。しかしながら、かかるロッドは高い熱応力を有し、それは更なる機械的加工に際して問題を起こすことがある。
商慣習上の鋸引き法及び切断法における不適なプロセス運用に際してロッドが破損することがある。作成された細棒は歪むことがあるため、その際には後にシーメンス法で使用するには不適である。
かなりの熱応力を有する大きな直径を有するポリシリコンロッドから細棒を作成するための先行技術から公知の方法は、切り離された工作物の破損か、切断すべきポリシリコンロッドの破損かのいずれかを引き起こす。僅かな劇的な事例においては、しばしば剥離が生じ、それらは同様に望ましくないため、回避すべきである。
WO2010/039570号A2においては、シーメンス法においてポリシリコンからロッドを作成する際に生ずる応力は、熱処理(アニーリング)によって改めて取り除けることが記載されている。析出に際して生ずる応力は、このようにうまいこと排除されるので、ロッドはたやすく、先行技術から公知の商慣習上の鋸引き法及び切断法を用いて細棒の製造のために再加工することができる。
しかしながら、この方法の欠点は、ロッドを細棒の切断のために準備するのに、エネルギー的な観点でも追加の装置によってもかなりの消費を講じねばならないことにある。
更に、ロッドのアニーリングに際して、表面的な不純物が材料のバルク中に拡散し、こうして最終生成物を汚染するという危険性がある。それを避けるために、前記アニーリング工程の直前に付加的な清浄化工程(例えばエッチング工程)が必要である。しかしながら、これは、追加の相当の多大な消費を意味する。
DE10019601号B4においては、熱応力を有するポリシリコン製のロッドを長軸に対して横方向に切断することで剥離又は亀裂を生じさせない方法が記載されている。その際に、前記ロッドは、切断の間に固有の長軸の周りを回転する一方で、切断工具はロッドを外側から短くする。しかしながら、その際には、細棒は作成されずに、FZ用のプレロッド(Vorstab)又はCZ用の後装填ロッド(Nachchargierstab)が作成される。
DE1105396号 DE1177119号 US2010/0077897号A1 WO2010/039570号A2 DE10019601号B4
従って、本発明の課題は、細棒の製造におけるシリコンロッド中の熱応力による前記欠点を、費用のかかる熱処理を用いる必要なく回避することにあった。
前記課題は、以下の、シリコン製のロッドを準備する工程a)と、鋸引き装置によって前記ロッドから規定の厚さの板状物を順次切り取る工程b)と、その際、前記ロッドは、連続する2つの切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転され、こうして連続する4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、ロッドの半径方向に向かい合う側で行われるか、又は板状物の切り取りは、共通して同時に前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われ、切り取られた板状物を鋸引きして矩形の断面を有する複数の細棒とする工程c)とを含む、シリコン細棒の製造方法によって解決される。
前記課題は、また、以下の、シリコン製のロッドを準備する工程a)と、多数の垂直な切断を、第一の鋸引き装置によって前記ロッドの全長にわたって作成する工程b)と、前記ロッドの長手方向において第二の鋸引き装置によって水平な切断を作成して、矩形の断面を有する細棒を前記ロッドから分離する工程c)とを含み、前記工程b)において、個々の切断部は互いに間隔が開けられており、その切断部の間隔と切断深さは、矩形の断面を有する作成されるべき細棒の所望の辺長に従って行われ、その際、前記工程b)及びc)は、順次、何度も続けて行われ、かつ前記ロッドは、相次いでの工程c)による2つの切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転され、こうして、相次いでの工程c)による4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われる、シリコン細棒の製造方法によって解決される。
2つの本発明による方法は、特に、100mmを上回る直径を有する単結晶シリコン又は多結晶シリコンからなるロッドのために適している。
その際、前記ロッドは、かなりの熱応力を有するであろうが、前記の2つの方法によって細棒へと再加工することができる。好ましくは、かかるロッドは、本発明による方法で使用され、切断プロセスに供給される。
前記2つの方法は、第一の本発明による方法においては、交互に板状物をロッドから切り取り、それを後に細棒へと鋸引きする一方で、第二の本発明による方法においては、まず互いに間隔が開けられた複数の溝がロッド中にもたらされ、こうして第一の本発明による方法での板状物の切り取りに相当する水平な切断によって既に完成した細棒が作成されるという点で異なっている。
第一の本発明による方法の説明
まずは、シリコン製のロッドを準備すべきである。好ましくは、それは、多結晶シリコン製のロッドであり、例えばシーメンス法での析出によって作成できるようなロッドである。
このロッドから、順次、規定の厚さの板状物を分離する。好ましくは、この板状物の厚さは、矩形の、好ましくは正方形の断面を有する、作成されるべき細棒の辺長に相当する。
本発明に本質的には、前記ロッドは、連続する2つの切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転され、こうして連続する4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、ロッドの半径方向に向かい合う側で行われるか、又は板状物の切り取りは、共通して同時に前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われる。
最終的に細棒を作成するために、切り取られた板状物は相応して鋸引きされる。1つの板状物を複数の細棒へと鋸引きすることは、好ましくは共通して同時に1工程で行われる。
好ましくは、まずは1つの板状物をロッドの1つの側面で切り取る。引き続き、該ロッドをその長軸に対して180゜だけ回転させる。次いで、更なる1つの板状物を半径方向に向かい合う側で切り取る。最後に、該ロッドを再び180゜だけ回転させ、そして後続の板状物を再び向かい合う半径方向の位置で切り取る。
それは、最後の板状物まで問題なく続けることができ、熱応力への悪影響は確認できなかった。該ロッドは、この場合、前面の中央において取り付けられたままであってよい。
選択的に、該ロッドは、応力に制限された影響を受けることなく、第1表に従って回転させることもできた。それぞれ、切断番号と、長軸に対する回転角を示している。
第1表
ここでは、第一の切断の後にロッドはまず180゜だけ回転され、そして切断される。次いで、ロッドの長軸に対して反対方向に90゜だけ回転を行い、引き続き切断3を行う。最後に、180゜だけの回転が行われ、こうして、出発位置に対して270゜の角度が得られる。切断4は、従ってロッドの切断3と向かい合う位置で行われる。それは、また切断1及び切断2についても当てはまる。
好ましくは、ロッドの中心に又は正方形の断面に達するまで進める。次いで、0゜と180゜の角度の間で交替する。
従って、それぞれ2つの相次いでの切断、例えば切断1と切断2、切断3と切断4、切断5と切断6などは、ロッドの側面上の向かい合う位置で行われることが好ましい。
第2表は、更なる好ましい一実施形態を示している。
ここで、切断1と切断3並びに切断2と切断4は、ロッドの向かい合う位置で行われる。
第2表
好ましくは、ロッドの中心に又は正方形の断面に達するまで進める。次いで、0゜と180゜の角度の間で交替する。
更なる殊に好ましい一実施形態は、ロッドを、2つの平行の切断によって応力をかけずに分離することにある。この場合に、更なる1つの板状物を向かい合う側で同時に切断する。それは、第3表に示されている。
第3表
ここで、切断1と切断2の2つは、向かい合う側で平行に行われる。引き続き、ロッドを90゜だけ回転させる。それから切断3と切断4を同様に向かい合う側で行う。
好ましくは、ロッドの中心に又は正方形の断面に達するまで進める。次いで、材料がもはや存在しなくなるまで、0゜と180゜の角度の間で交替する。
第4表は、更なる好ましい一実施形態を示している。
ここで、平行な切断はいつも同じ位置で行われる。
第4表
好ましくは、材料がもはや存在しなくなるまで、平行な切断を、0゜と180゜の角度で行う。
第二の本発明による方法と本発明による装置の説明
まずは、シリコン製のロッドを準備する。それは、好ましくは多結晶シリコン、例えばシーメンス法での析出によって製造された多結晶シリコンである。
第一工程において、多数の垂直の切断を、ロッドの全長にわたって、第一の鋸引き装置を用いて作成する。
その際、個々の切断部は互いに間隔が開けられている。
切断部の間隔は、それが生成されるべき細棒の所望の辺長(約5〜10mm)に相当するように選択される。その際に当然のように、切断工具の切断幅は考慮されるべきである。
第一工程で作成される切断部の切断深さも、生成されるべき細棒の所望の辺長に従って選択される。
生成されるべき細棒は、矩形の、好ましくは正方形の断面を有する。
従って、第一工程において、事実上、生成されるべき細棒の断面が鋸引きされる。
次いで、次の工程において、ロッドの長手方向での水平な切断は、第二の鋸引き装置によって行われる。
それによって、最後には、矩形の断面を有する細棒が前記ロッドから分離される。
本発明に本質的には、前記ロッドは、相次いでの2つの水平な切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転させ、こうして、相次いでの水平な4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われる。
前記方法の実施のための装置に関して本発明に実質的には、切り取られた板状物を同時にほどくのを可能にする手段が存在することである。
本発明の課題は、また、鋸引きによって多結晶シリコンロッドから複数の細棒を作成するための装置であって、多数の切断工具及び該切断工具の冷却のための冷却液を含む第一のユニットと、加工されるべき工作物の切断隙間に追加の冷却液を導入するための複数のノズルを含む第二のユニットと、バンドソーもしくはワイヤソー又は複数の切断工具を有する1もしくは複数のシャフトを含む第三のユニットとを含む前記装置によって解決される。
前記装置は、ロッドの長手方向に延び、その切断深さが切り取られる板状物の厚さよりもいくらか大きい多数の垂直な溝の平行の切断のための第一のユニットと、前記切断された溝へと好適な冷却液を供給するための第二のユニットと、ロッドの水平の長手方向切断(Laengsschnitt)をもたらすための第三のユニットといった3つのユニットを含む。
第一のユニットは、好ましくは複数の鋸刃を備えたシャフトである。
同様に、切断工具として液体誘導式レーザを使用することが好ましい。
第三のユニットは、複数の鋸刃を有する単軸ソー又は二軸ソーであってよい。
かかる装置を用いて、本方法の実施は、横たわったロッドでも直立したロッドでも行うことができる。
以下では、横たわったロッドでの装置の使用が考えられる。本発明を、図1〜6をもとに説明する。
図1は、ロッド及びロッド保持具並びに複数の鋸刃を備えたシャフトを示している。 図2は、ロッド並びに鋸刃及び冷却管を示している。 図3は、ロッド及びロッド保持具並びに複数のノズルを備えた管を示している。 図4は、ロッド及び鋸刃及び冷却管並びに複数の高圧ノズルを備えた管を示している。 図5は、ロッド及びロッド保持具並びにバンドソーもしくはワイヤソー及び複数のノズルを有する管を示している。 図6は、ロッド及び2つの鋸刃及び複数のノズルを備えた管を示している。
図1は、特に複数の鋸刃が上に載ったシャフトを示している。
第一のユニットは、軸上にずらして配置された複数の鋸刃41を備えたシャフト31を含み、その切断幅は、好ましくは0.1〜5mm(特に好ましくは0.2〜0.8mm)である。液体誘導式レーザが使用される場合に、切断幅は、0.1mm未満であり、例えば40〜80μmである。
前記の複数の鋸刃41を備えたシャフト31の所望の切断深さは、好ましくは完成した細棒の辺長(好ましい辺長は5〜10mm)よりもいくらか大きい。
鋸深さは、最大の所望の板状物厚さよりもいくらか大きいことが望ましい。
該切断は、ロッドの軸上の長手方向で行われる。
切断作業は、同一方向でも反対方向でも行うことができる。より良好な冷却特性及び応力特性に基づき、同一方向が特に好ましい。
切断幅を差し引いた鋸刃41の間隔は、後の細棒の幅を決める。
鋸引きに際して、シリコン製のロッド11は、例えば両方の前面で固定される(ロッド保持具21)。
図2は、鋸刃42への冷却液62の供給を保証する装置を示している。
使用される鋸刃42は、それぞれ切断の際に、冷却液62を通じて供給されるので、その冷却液62は、鋸刃42の作業方向で鋸の隙間に入り込むことができ、こうしてロッド12は冷却され、そして発生した鋸スラッジ(Saegeschlamm)の運び出しが同時にもたらされる。
その場合に、冷却液62の供給は、各鋸刃に位置合わせされたノズル管によっても、又は幅広ジェットノズル(Breitstrahlduese)によっても行うことができる。
冷却液の供給の更なる方策は、冷却液をかける管52であってその中に鋸刃が突き出したものである。
驚くべきことに、かかるスロット付の管52であって、その切り込み(スリット)中に鋸刃42が沈むものが、最良の冷却作用を達成した。その際、スリット付の冷却切り込み(Kuehlnut)は、使用される切断刃よりも幾らか幅広であることが好ましい。切断刃が、例えば約8mmの厚さを有する場合には、冷却切り込みは約8.5mmの幅を有することが望ましい。
図3は、高圧ノズルによる軸方向での冷却液の供給を示している。
図3に示される第二のユニットは、生じた切断切り込み中に追加の冷却液を導入することをもたらす。
冷却剤の供給のための前記の追加の装置の任務は、一方で、生じた鋸スラッジを切断切り込みから更に取り除くことであり、他方で、第三のユニットによって行われる水平の切断のためのロッドの冷却である。
最も単純な場合には、第二のユニットは、管73として構成され、そこでは一方の側に間隔dで複数の開口部が設けられていて、こうして水は該管73から圧力をもって切断切り込みに送られる。
間隔dは、好ましくは第一のユニットの複数の鋸刃43の間隔に相当する。
管73に依存する圧力損失を避けるために、該管73には、好ましくは複数の位置で冷却液が供給される。
切り込みへの冷却液の流入は、その場合に、好ましくはロッド13の軸に対して垂直に通る。その際にはむしろ、すすぎ作用は低い。
図4は、管74に付属する高圧ノズル84を示しており、前記ノズルはほぼ90゜の角度において冷却液を鋸の切り込みへと押し当て、こうして最適化された洗浄をもたらす。
管74の全ての開口部に付属する高圧ノズル84を使用することは特に好ましいことが分かった。
これらの高圧ノズル84は、90゜までだけ曲げられていてよく、こうして冷却液の流れは、ロッド14の長軸に対して平行に送り込むことができる。その際に鋸スラッジの洗い流しは、その場合には冷却作用を悪化させずに、このようにして最適化される。
管74には、上方から複数の供給導管によって液体が供給される(図示せず)。
図5は、バンドソー(もしくはワイヤソー)の操作を示しており、前記ソーは、工作物に沿った水平な切断を実行する。
第三のユニットは、ロッド15の軸方向に沿った水平な切断をもたらす。
切断幅は、その場合に好ましくは、それが第一のユニットの切断深さよりもいくらか小さくなるように調整されている。
その際に、第三のユニットは、例えば商慣習上のバンドソー95として構成される。
バンドソー95の切断幅は好ましくは、それが第一のユニットの切断深さよりも小さくなるように調整されているので、鋸引きの間に鋸刃45のところにチャネル(Kanal)が生ずる。このチャネルを通じて、第二のユニットによって噴射された冷却液が流過しうる。この流れは、最適な冷却をもたらし、とりわけ生成した鋸スラッジを運び去る。
複数の鋸刃45の間でロッド15の中心方向では、冷却液が流れることができ、それにより生成した鋸スラッジを運び去るチャネルが生ずる。
ロッド15を上記装置を用いて一度縦に通しで切断した後で、複数の細棒は離れた状態にあり、付着力によってのみなおも互いに保持されている。
それらの細棒は、真空吸引装置によって固定でき、全体としてロッド15から取り出すことができる。
しかしながら付着力は、細棒と残りの工作物との間にもはたらく。しかしながら前記付着力は劇的に低減される。それというのも、複数のチャネルにわたり液体交換が存在するからである。その他に設置されるべき分割くさび(Spaltkeil)は従って必要ない。
鋸引きプロセスの間に一方の側のみで固定された細棒の揺動を防ぐために、ユニット間の間隔が小さく、共鳴し得ないことに留意すべきである。
1つだけのシャフト31の代わりに、第一のユニットにおいて複数のシャフトを使用してもよい。
第一のユニットに関して、1つのシャフト31上に多数の鋸刃41とする代わりに、多数のレーザを使用してもよく、前記レーザはそれぞれ好適な液体によって誘導される。レーザの誘導のための液体としては水が好ましい。特に、半導体産業に慣用の純度を有する超純水の使用が好ましい。
それにより、40〜80μmへの、例えば60μmへの切断幅の更なる減少が可能であり、これは好ましい。
選択的に、切断順序は第一のユニットと第三のユニットとの間で逆になってもよい。それというのも、液体誘導式のレーザ切断については、レーザに必要とされる液体の流出が切断特性を改善するからである。
更に、その際、第二のユニットでの冷却液の提供は鋸刃にわたって行わねばならない。それというのも、この場合に他に必要なチャネルがないからである。
冷却液の使用は、材料の濡れを保証するために、表面張力が非常に低い液体を必要とする。
表面張力を小さくする方策は、公知のように好適な界面活性剤の添加にある。
しかしながら、好適な物質の選択は、それが工作物に付着し、場合によりその汚染をもたらすため、シリコン加工の場合には極めて制限される。特に、表面活性添加剤、例えば湿潤剤及び界面活性剤、半導体産業において例えばポリシング剤中の添加剤として使用されるものが適している。
選択的に、ロッドは、きれいな水と一緒に、高められた温度に、例えば約80℃にもたらされる。それというのも、高められた温度をもって表面張力を低減できるからである。しかしながら、それは、出費の増加に基づきあまり好ましくない。
第三のユニットは、好ましくはバンドソー95をもって構成されている。
しかしながらまた、ワイヤソーも使用でき、前記ソーには、研削粒子を含む鋸液(スラリー)が供給される。
同様に、研削作用を有する粒子がソーワイヤに結合されているワイヤソーを使用してよい。特に、ダイヤモンドワイヤの使用が好ましい。
ワイヤソーの使用は、第一のユニットにおいて液体誘導式のレーザ切断が使用される場合に特に好ましい。
またロープソーも原則的に考慮できるが、低い鋸引き性能のためあまり好ましくない。
更に、第三のユニットの切断は、同様に、向かい合うシャフト上にある1つの鋸刃45又は複数の鋸刃によって行うことができる。
図6は、ロッド16に沿って水平な切断を行う2つの鋸刃461及び462の配置を示している。
複数の鋸刃461もしくは462の間でロッド16の中心方向では、管76に由来する冷却液が流れることができ、それにより生成した鋸スラッジを運び去るチャネルが生ずる。
11、12、13、14、15、16 ロッド/工作物、 21、23、25 ロッド保持具、 31 シャフト、 41、42、43、44、45、461、462 鋸刃、 52、54 冷却管、 62、64 冷却液、 73、74、75、76 複数のノズルを備えた管、 84 高圧ノズル、 95 バンドソー/ワイヤソー

Claims (6)

  1. 以下の、100mmより大きい直径を有する多結晶シリコン製のロッドを準備する工程a)と、鋸引き装置によって前記ロッドから規定の厚さの板状物を順次切り取る工程b)と、その際、前記ロッドは、連続する2つの切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転され、こうして連続する4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、ロッドの半径方向に向かい合う側で行われるか、又は板状物の切り取りが、共通して同時に前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われ、切り取られた板状物を鋸引きして矩形の断面を有する複数の細棒とする工程c)とを含む、シリコン細棒の製造方法。
  2. 鋸引き装置は、バンドソーもしくはワイヤソーであるか、又は複数の切断工具を含む1つもしくは複数のシャフトである、請求項1に記載の方法。
  3. 以下の、100mmより大きい直径を有する多結晶シリコン製のロッドを準備する工程a)と、多数の垂直な切断を、第一の鋸引き装置によって前記ロッドの全長にわたって作成する工程b)と、前記ロッドの長手方向において第二の鋸引き装置によって水平な切断を作成して、矩形の断面を有する複数の細棒を前記ロッドから分離する工程c)とを含み、前記工程b)において、個々の切断部は互いに間隔が開けられており、その切断部の間隔と切断深さは、矩形の断面を有する作成されるべき細棒の所望の辺長に従って行われ、その際、前記工程b)及びc)は、順次、何度も続けて行われ、かつ前記ロッドは、相次いでの工程c)による2つの切断の間にそれぞれ90゜だけ又は180゜だけ軸上で回転され、こうして、相次いでの工程c)による4つの切断のうち、該4つの切断のそれぞれ2つが対になって、前記ロッドの半径方向に向かい合う側で行われる、シリコン細棒の製造方法。
  4. 第一の鋸引き装置が、複数の鋸刃を備えた1つもしくは複数のシャフトを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 第一の鋸引き装置が、複数の液体中で誘導されるレーザを含む、請求項3に記載の方法。
  6. 第二の鋸引き装置が、バンドソーもしくはワイヤソー又は複数の切断工具を含む1つもしくは複数のシャフトを含む、請求項3から5までのいずれか1項に記載の方法。
JP2011273623A 2010-12-17 2011-12-14 シリコン細棒の製造方法及び製造装置 Active JP5485250B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010063407A DE102010063407A1 (de) 2010-12-17 2010-12-17 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Silicium-Dünnstäben
DE102010063407.7 2010-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012134489A JP2012134489A (ja) 2012-07-12
JP5485250B2 true JP5485250B2 (ja) 2014-05-07

Family

ID=45093583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011273623A Active JP5485250B2 (ja) 2010-12-17 2011-12-14 シリコン細棒の製造方法及び製造装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120151969A1 (ja)
EP (1) EP2465625B1 (ja)
JP (1) JP5485250B2 (ja)
KR (1) KR101408552B1 (ja)
CN (1) CN102555087B (ja)
CA (1) CA2758487C (ja)
DE (1) DE102010063407A1 (ja)
ES (1) ES2425343T3 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218748B4 (de) 2012-10-15 2014-02-13 Wacker Chemie Ag Trocknen von Polysilicium
DE102012218941A1 (de) 2012-10-17 2014-04-17 Wacker Chemie Ag Reaktor und Verfahren zur endothermen Gasphasenreaktion in einem Reaktor
JP6418778B2 (ja) * 2014-05-07 2018-11-07 信越化学工業株式会社 多結晶シリコン棒、多結晶シリコン棒の製造方法、および、単結晶シリコン
CN108556159B (zh) * 2018-01-11 2023-12-15 王金生 一种多锯片切割装置
WO2020246152A1 (ja) * 2019-06-06 2020-12-10 株式会社トクヤマ 多結晶シリコンロッドの切断方法、多結晶シリコンロッドのカットロッドの製造方法、多結晶シリコンロッドのナゲットの製造方法、および多結晶シリコンロッドの切断装置
CN110587831B (zh) * 2019-09-16 2022-02-01 顺德中山大学太阳能研究院 一种用于光伏双玻组件的线切割设备
CN113134716B (zh) * 2021-04-28 2022-06-10 苏州苏驼通信科技股份有限公司 一种智能无线通信设备散热器件成型制备工艺
CN113292238A (zh) * 2021-06-04 2021-08-24 江苏立晶工业科技有限公司 高硼硅玻璃制品环切装置
CN113681738B (zh) * 2021-09-24 2022-07-19 燕山大学 一种用于多线切割机的振动平台切割辅助装置
CN114290213B (zh) * 2022-01-19 2023-08-11 太原北方重工机械有限公司 一种钢材料自动化加工用切割装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US294997A (en) * 1884-03-11 Ments
DE1105396B (de) 1957-05-29 1961-04-27 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Reinstsilicium
NL225538A (ja) 1955-11-02
US3771397A (en) * 1972-06-14 1973-11-13 Morbark Ind Inc Slab guide for vertically adjustable sawing apparatus
CA1027461A (en) * 1976-02-13 1978-03-07 J. Kenneth Seaman Method and apparatus for cutting wood
US4149577A (en) * 1977-03-24 1979-04-17 Matusewicz William P Cant forming machine
US4773951A (en) * 1986-01-07 1988-09-27 Atlantic Richfield Company Method of manufacturing wafers of semiconductor material
EP0294997A3 (en) * 1987-06-12 1990-01-31 Erling Jim Andersen Method and apparatus for sawing logs
US5806401A (en) * 1994-01-04 1998-09-15 Rajala; Edward Satellite sawmill with adjustable saws and automatic sawbolt centering device
US5802939A (en) * 1996-07-18 1998-09-08 Wiand; Richard K. Table top band saw
US6562698B2 (en) 1999-06-08 2003-05-13 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Dual laser cutting of wafers
DE10019601B4 (de) * 2000-04-20 2006-09-14 Wacker Chemie Ag Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Siliciumstabes
JP3881647B2 (ja) * 2003-10-07 2007-02-14 住友チタニウム株式会社 多結晶シリコンロッド及びその製造方法
JP4341449B2 (ja) * 2004-03-31 2009-10-07 三菱マテリアル株式会社 多結晶シリコンロッドの切断装置
JP2006073768A (ja) 2004-09-02 2006-03-16 Katsuyo Tawara シリコンウエハの加工方法
JP2009178984A (ja) * 2008-01-31 2009-08-13 Jcm:Kk シリコンインゴット用角切断バンドソー装置及びシリコンインゴットの加工方法
JP5137670B2 (ja) * 2008-04-23 2013-02-06 信越化学工業株式会社 多結晶シリコンロッドの製造方法
CN201333764Y (zh) * 2008-07-21 2009-10-28 浙江昱辉阳光能源有限公司 一种切割硅棒的锯床
US20110177626A1 (en) 2008-09-30 2011-07-21 Dennis Depesa Method Of Determining An Amount of Impurities That A Contaminating Material Contributes To High Purity Silicon And Furnace For Treating High Purity Silicon
US8425279B2 (en) 2008-09-30 2013-04-23 Misubishi Polycrystalline Silicon America Corporation (MIPSA) Apparatus for manufacturing seeds for polycrystalline silicon manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
US20120151969A1 (en) 2012-06-21
ES2425343T3 (es) 2013-10-14
JP2012134489A (ja) 2012-07-12
EP2465625A1 (de) 2012-06-20
KR20120068709A (ko) 2012-06-27
CA2758487C (en) 2014-01-21
KR101408552B1 (ko) 2014-06-17
CN102555087B (zh) 2015-03-18
CA2758487A1 (en) 2012-06-17
CN102555087A (zh) 2012-07-11
DE102010063407A1 (de) 2012-06-21
EP2465625B1 (de) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5485250B2 (ja) シリコン細棒の製造方法及び製造装置
US20100126489A1 (en) In-situ wafer processing system and method
US11075070B2 (en) Monocrystalline semiconductor wafer and method for producing a semiconductor wafer
CN105612605A (zh) 镜面研磨晶圆的制造方法
US6350313B2 (en) Method of producing a polycrystalline silicon rod
JP6245069B2 (ja) 炭化珪素単結晶インゴットのワイヤー加工方法
US20120085333A1 (en) Apparatus and method for sawing single crystal ingot
JP5003696B2 (ja) Iii族窒化物基板及びその製造方法
JPH08298251A (ja) 薄板の製造方法
JP6398827B2 (ja) プラズマ処理装置用電極板の製造方法
WO2016002707A1 (ja) 酸化ガリウム基板及びその製造方法
JP2009302478A (ja) 半導体ウェーハの製造方法
JP2009182180A (ja) 半導体ウェハーの製造方法及び半導体ウェハー
JP2002075923A (ja) シリコン単結晶インゴットの加工方法
JP2005059354A (ja) 半導体ウエハをスライスするための単結晶塊の製造方法
TWI819737B (zh) 研磨半導體晶圓的方法
TWI819296B (zh) 用於研磨半導體晶圓的方法
JP2011031387A (ja) 結晶スライス方法
JP2018148042A (ja) ウェーハの製造方法
Hauser et al. Advanced slicing techniques for single crystals
KR101626750B1 (ko) 다수 가공 와이어 소우 장치
JP2009302412A (ja) 半導体ウェーハの製造方法
JP2007149956A (ja) 半導体ウェーハのエッチング方法
KR20120090669A (ko) 잉곳 절단 방법
KR20120051895A (ko) 웨이퍼 세정장치 및 웨이퍼 세정방법

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20121211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20121213

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20121213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130604

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130823

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5485250

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250