JP5806082B2 - Workpiece cutting method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体材料等の被加工物に対し、ワイヤーを用いて切断および溝入れ等の加工を施すための被加工物の切断方法に関する。   The present invention relates to a method for cutting a workpiece for performing processing such as cutting and grooving using a wire on a workpiece such as a semiconductor material.

例えば太陽電池素子などをはじめとする半導体基板を作製する場合、まずインゴットを所定の寸法に切断してブロックにする。その後、この被加工物であるブロックを接着剤にてスライスベースに接着した後に、ワイヤーソー装置などを用いて複数枚に切断して基板を製造している。   For example, when manufacturing a semiconductor substrate including a solar cell element or the like, first, the ingot is cut into a predetermined size to form a block. Thereafter, the block as the workpiece is bonded to the slice base with an adhesive, and then cut into a plurality of sheets using a wire saw device or the like to manufacture a substrate.

このようなワイヤーソー装置のワイヤーは、供給リールからガイドローラによってメインローラまで案内されてメインローラに巻きつけられワイヤー列を形成している。また、メインローラからのびるワイヤーは、ガイドローラによって巻取リールまで案内されて、巻取リールに巻き取られる。   The wire of such a wire saw device is guided from a supply reel to a main roller by a guide roller and wound around the main roller to form a wire row. The wire extending from the main roller is guided to the take-up reel by the guide roller and is taken up by the take-up reel.

ワイヤーソー装置によるスライス方法には、砥粒を含む切削液を供給することによってワイヤーのラッピング作用で切断する方法(遊離砥粒タイプ)と、初めから砥粒をワイヤーに固着させた砥粒固着ワイヤーで切断する方法(固着砥粒タイプ)とがある。後者の固着砥粒タイプのワイヤーソー装置を用いた場合、カーフロスを低減できる効果を有するが、ブロックに微小なクラックが発生するおそれがあった。   In the slicing method using a wire saw device, a cutting fluid containing abrasive grains is used to cut by the lapping action of the wire (free abrasive grain type), and an abrasive fixed wire in which the abrasive grains are fixed to the wire from the beginning. There is a method of cutting (fixed abrasive grain type). When the latter fixed abrasive type wire saw device is used, there is an effect that kerf loss can be reduced, but there is a possibility that minute cracks may occur in the block.

例えば、特許文献1には、遊離砥粒タイプにおいてワイヤー列を有する面に対してワイヤー列と対向するブロックの面を所定角度傾斜させてスライスすることが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that the surface of a block facing a wire row is sliced at a predetermined angle with respect to the surface having the wire row in a loose abrasive grain type.

特開2004−82282号公報JP 2004-82282 A

しかしながら、固着砥粒タイプのワイヤーソー装置において、ブロックを単に傾斜させてスライスしても、微小なクラックの発生を低減することはできなかった。   However, in the fixed abrasive type wire saw apparatus, even if the block is simply tilted and sliced, the generation of minute cracks cannot be reduced.

本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであり、被加工物であるブロックに発生するクラックを低減することのできる被加工物の切断方法を提供することを主たる目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a main object of the present invention is to provide a workpiece cutting method capable of reducing cracks generated in a block which is a workpiece.

本発明に係る被加工物の切断方法は、第1メインローラと、該第1メインローラから所定距離を隔てて配置された第2メインローラと、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間で複数列に平面状に張られた、表面に砥粒が固着されているワイヤーと、
ライスベースとを備えており、前記第1メインローラに前記ワイヤーを供給しながら、前記第2メインローラから前記ワイヤーを送出するワイヤーソー装置を用いて、下面が平面状の第1面と該第1面の反対側に位置して前記スライスベースに接着させる第2面とを有する被加工物を、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間で平面状に張られた前記ワイヤーの上に、前記第1面が前記ワイヤーと対向するように配置して、前記被加工物を前記第1面から前記第2面に向かう方向に切断する被加工物の切断方法であって、前記被加工物の切断開始時に、無負荷状態における複数列の前記ワイヤーを含む仮想平面に対して、前記被加工物の前記第1メインローラ側に位置する前記第1面の第1端部が前記仮想平面から上方へ離れる方向に該第1面を傾斜させるとともに、前記被加工物の前記第2メインローラ側に位置する前記第1面の第2端部を前記ワイヤーに最初に接触させるとともに、前記被加工物の前記第2面の中心位置を、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間の中央位置よりも前記第1メインローラ側に位置させて、前記被加工物の前記第1面の前記第2端部を、前記中央位置よりも前記第2メインローラ側に位置させて切断を行なう。
A workpiece cutting method according to the present invention includes a first main roller, a second main roller disposed at a predetermined distance from the first main roller, the first main roller, and the second main roller. a wire abrasive grains are fixed to the plurality of rows is stretched in a planar shape, the surface between, scan
And a rice-based, the while supplying the wire to the first main roller, using a wire saw device for delivering said wire from said second main roller, the first surface lower surface planar with said A workpiece having a second surface which is located on the opposite side of the first surface and is bonded to the slice base, the wire stretched in a plane between the first main roller and the second main roller; A method of cutting a workpiece, wherein the first surface is disposed so as to face the wire, and the workpiece is cut in a direction from the first surface toward the second surface, At the start of cutting the workpiece, the first end of the first surface located on the first main roller side of the workpiece with respect to a virtual plane including the plurality of rows of wires in an unloaded state is the Move away from the virtual plane With tilting the first surface to the direction, the contacting of the second end portion of the first surface located on the second main roller side of the workpiece first on the wires Rutotomoni, of the workpiece The central position of the second surface is positioned closer to the first main roller than the central position between the first main roller and the second main roller, and the first surface of the workpiece is Cutting is performed by positioning the second end portion closer to the second main roller than the center position.

上記被加工物の切断方法によれば、被加工物にクラックが発生するのを十分に低減することができる。   According to the workpiece cutting method, the occurrence of cracks in the workpiece can be sufficiently reduced.

本発明のスライス方法に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on the slicing method of this invention. 本発明のスライス方法に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on the slicing method of this invention. 本発明のスライス方法に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する図であり、(a)は概略断面図、(b)は(a)の部分Aの拡大図である。It is a figure which illustrates typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on the slicing method of this invention, (a) is a schematic sectional drawing, (b) is an enlarged view of the part A of (a). 本発明のスライス方法に係るワイヤーソー装置の一実施形態を模式的に説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which illustrates typically one Embodiment of the wire saw apparatus which concerns on the slicing method of this invention.

以下に本発明に係るワイヤーソーの一実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a wire saw according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施形態のワイヤーソー装置Sは、表面に砥粒が固着され、平均直径Dのワイヤー3が複数の溝を表面に有するメインローラ5(第1メインローラ5a,第2メインローラ5b,第3メインローラ5c)に巻きつけられており、ワイヤー3の上部には加工液を供給する供給ノズル4を備えている。   As shown in FIG. 1, the wire saw device S of the present embodiment has a main roller 5 (first main roller 5a, first wire) having abrasive grains fixed on the surface and a wire 3 having an average diameter D having a plurality of grooves on the surface. 2 main roller 5b and third main roller 5c), and a supply nozzle 4 for supplying a processing liquid is provided above the wire 3.

ワイヤーソー装置Sにおいて、第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとは所定距離を隔てて配置さており、ワイヤー3は、これらメインローラ間で複数列に平面状に張られている。ワイヤーソー装置Sは第1メインローラ5aにワイヤー3を供給しながら、第2メインローラ5bからワイヤー3を送出するが、メインローラ間でワイヤー3は往復走行させる。   In the wire saw device S, the first main roller 5a and the second main roller 5b are arranged at a predetermined distance, and the wire 3 is stretched in a plane in a plurality of rows between the main rollers. The wire saw device S sends the wire 3 from the second main roller 5b while supplying the wire 3 to the first main roller 5a, but the wire 3 reciprocates between the main rollers.

被加工物1は、図2等に示すように、下面が平面状の第1面1aとこの面の反対側に位置する第2面1bとを有する。被加工物1は、第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間で平面状に張られたワイヤー3の上に、第1面1aがワイヤー3と対向するように配置する。   As shown in FIG. 2 and the like, the workpiece 1 has a first surface 1a having a flat bottom surface and a second surface 1b located on the opposite side of the surface. The workpiece 1 is arranged on the wire 3 stretched between the first main roller 5 a and the second main roller 5 b so that the first surface 1 a faces the wire 3.

このようにして、ワイヤーソー装置Sは、被加工物1を第1面1aから第2面1bに向かう方向に切断する。本実施形態では、図2,図3(b)に示すように、被加工物1の切断開始時に、無負荷状態における複数列のワイヤー3を含む仮想平面12に対して、被加工物1の第1メインローラ5a側に位置する第1面1aの第1端部21が仮想平面12から上方へ離れる方向に第1面1aを傾斜させるとともに、被加工物1の第2メインローラ5b側に位置する第1面1aの第2端部22をワイヤー3に最初に接触させて切断を行なう。   In this way, the wire saw device S cuts the workpiece 1 in the direction from the first surface 1a toward the second surface 1b. In this embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 (b), when the workpiece 1 is started to be cut, the workpiece 1 is compared with the virtual plane 12 including a plurality of rows of wires 3 in an unloaded state. The first end 21 of the first surface 1a located on the first main roller 5a side inclines the first surface 1a in a direction away from the virtual plane 12, and on the second main roller 5b side of the workpiece 1 Cutting is performed by first bringing the second end 22 of the first surface 1a positioned into contact with the wire 3.

また、被加工物1の切断終了前には、図3(a),図4に示すように、被加工物1の第1メインローラ5a側に位置する第2面1bの第1端部23よりも、被加工物1の第2メインローラ5b側に位置する第2面1bの第2端部24を、ワイヤー3に先に接触させて切断を行なう。   Further, before the end of cutting the workpiece 1, as shown in FIGS. 3A and 4, the first end 23 of the second surface 1b located on the first main roller 5a side of the workpiece 1 is used. Instead, the second end 24 of the second surface 1b located on the second main roller 5b side of the workpiece 1 is brought into contact with the wire 3 first to perform cutting.

ここで、被加工物1の切断の際には、被加工物1の第2面1bの中心位置を、第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間の中央位置よりも第1メインローラ5a側に位置させて切断を行なうとよい。   Here, when the workpiece 1 is cut, the center position of the second surface 1b of the workpiece 1 is set to be greater than the center position between the first main roller 5a and the second main roller 5b. The cutting may be performed by being positioned on the roller 5a side.

また、被加工物1の第1面1aの第2端部22を、第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間の中央位置よりも第2メインローラ5b側に位置させて切断を行なうとよい。   Further, the second end 22 of the first surface 1a of the workpiece 1 is positioned closer to the second main roller 5b than the center position between the first main roller 5a and the second main roller 5b, and cutting is performed. You should do it.

このようなワイヤーソー装置Sにより、複数のメインローラ5間を走行するワイヤー3に切断対象である被加工物1を押し当て切断することによって、基板を製造する。   By such a wire saw device S, the substrate 1 is manufactured by pressing and cutting the workpiece 1 to be cut against the wire 3 traveling between the plurality of main rollers 5.

以下に、被加工物1およびワイヤーソー装置Sの構成要素について具体的に説明する。被加工物1は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなるインゴット、またはインゴットの端部等を切断して形成されるブロックが用いられる。より具体的には、単結晶シリコンのインゴットを用いる場合、そのインゴットは一般的に円柱形状である。また、多結晶シリコンのインゴットは一般的に略直方体であり、複数本のシリコンブロックを取り出すことができる大きさを有しており、シリコンブロックは断面形状が矩形(正方形状を含む)であって、例えば156mm×156mm×300mmの直方体に形成される。   Below, the component of the to-be-processed object 1 and the wire saw apparatus S is demonstrated concretely. As the workpiece 1, for example, an ingot made of single crystal silicon or polycrystalline silicon, or a block formed by cutting an end of the ingot or the like is used. More specifically, when a single crystal silicon ingot is used, the ingot is generally cylindrical. In addition, a polycrystalline silicon ingot is generally a rectangular parallelepiped, and has a size that allows a plurality of silicon blocks to be taken out. The silicon block has a rectangular cross section (including a square shape). For example, it is formed in a rectangular parallelepiped of 156 mm × 156 mm × 300 mm.

被加工物1は、カーボン材、ガラス、シリコンまたは樹脂等の材質からなるスライスベース2上に接着剤などによって接着される。この接着剤としては熱硬化型二液性のエポキシ系、アクリル系、リアクレート系またはワックスなどの接着剤からなり、スライス後、基板をスライスベース2から剥離しやすくするために、温度を上げることで接着力が低下する接着剤が用いられる。   The workpiece 1 is bonded to the slice base 2 made of a material such as carbon material, glass, silicon, or resin by an adhesive or the like. This adhesive consists of a thermosetting two-part adhesive such as epoxy, acrylic, reacrate, or wax. After slicing, the temperature is raised to make it easier to peel off the substrate from the slice base 2. An adhesive whose adhesive strength is reduced is used.

スライスベース2とベースプレート10とは接着またはクランプ等で保持される。ベースプレート10はネジまたはクランプにより装置固定部11に固定されて、被加工物1はワイヤーソー装置S内に1本またはワイヤーの走行方向に対して垂直方向に長くなるように複数本配置される。一般的にスライスベース2は10〜30mmの厚さを有しており、ベースプレート10は10〜30mmの厚さを有している。なお、以下、説明を容易にするために、被加工物1を完全な直方体とみなした場合に、ワイヤー3と対向する面を第1面1aとし、スライスベース2と対向して接着させる面を第2面1bとし、ワイヤー3供給側(第1メインローラ5a側)に位置し第1面1aと第2面1bとを接続する面を第3面1cとし、ワイヤー3供給側との反対側に位置し第1面1aと第2面1bとを接続する面を第4面1dとする。また、ワイヤー3は往復運動を行なう。以下、新線が供給される側をワイヤー供給側と称することとする。 The slice base 2 and the base plate 10 are held by bonding or clamping. The base plate 10 is fixed to the apparatus fixing portion 11 by screws or clamps, and the workpiece 1 is arranged in the wire saw apparatus S or a plurality of workpieces 1 so as to be elongated in the direction perpendicular to the traveling direction of the wire. Generally, the slice base 2 has a thickness of 10 to 30 mm, and the base plate 10 has a thickness of 10 to 30 mm. In the following description, for ease of explanation, when the workpiece 1 is regarded as a complete rectangular parallelepiped, a surface facing the wire 3 is defined as a first surface 1a and a surface facing the slice base 2 is bonded. The second surface 1b, the surface located on the wire 3 supply side (first main roller 5a side) and connecting the first surface 1a and the second surface 1b is the third surface 1c, opposite to the wire 3 supply side A surface that is located at and is connected to the first surface 1a and the second surface 1b is referred to as a fourth surface 1d. Further, the wire 3 reciprocates. Hereinafter, the side to which the new line is supplied will be referred to as the wire supply side.

ワイヤー3は、供給リール7から供給されて、巻取リール8に巻き取られる。ワイヤー3は、供給リール7と巻取リール8との間において、少なくとも両端に設置された複数のメインローラ5(第1メインローラ5a,第2メインローラ5b,第3メインローラ5c)に巻かれ、これらメインローラ間に複数本に張られ、複数の列を形成している。ワイヤー3は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は60μm以上150μm以下、より好ましくは80μm以上130μm以下である。   The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and is taken up by the take-up reel 8. The wire 3 is wound around a plurality of main rollers 5 (first main roller 5a, second main roller 5b, and third main roller 5c) installed at least at both ends between the supply reel 7 and the take-up reel 8. A plurality of rows are formed between the main rollers to form a plurality of rows. The wire 3 is made of, for example, a piano wire mainly composed of iron or an iron alloy, and has a wire diameter of 60 μm to 150 μm, more preferably 80 μm to 130 μm.

本実施形態において、ワイヤー3は、ワイヤーの周囲にダイヤモンドまたは炭化珪素からなる砥粒が、ニッケルもしくは銅・クロムによるメッキ、またはエポキシ樹脂、フェノール樹脂もしくはポリウレタン樹脂等の樹脂にて固着された砥粒固着ワイヤーである。この場合、砥粒の平均粒径は、5μm以上30μm以下とした方がよく、平均直径Dは70μm以上210μm以下となり、より好ましくは平均直径Dを90μm以上170μm以下とする。   In the present embodiment, the wire 3 has abrasive grains made of diamond or silicon carbide fixed around the wire by plating with nickel, copper, or chromium, or a resin such as an epoxy resin, a phenol resin, or a polyurethane resin. It is a fixed wire. In this case, the average particle diameter of the abrasive grains is preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and the average diameter D is 70 μm or more and 210 μm or less, and more preferably the average diameter D is 90 μm or more and 170 μm or less.

ワイヤー3には、供給ノズル4の複数の開口部からワイヤー3および被加工物1を冷却するクーラント液の役割を果たす加工液が供給される。加工液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤または油性溶剤とからなり、水で上記溶剤を希釈してもよい。供給ノズル4に供給する加工液の供給流量は被加工物の大きさによって適宜設定される。また、加工液を循環して使用してもよく、その際に加工液中に含まれるワイヤー3から脱落した砥粒や切屑等を除去して使用される。供給ノズル4より供給された加工液は被加工物1の切断部分およびその近傍に供給される。   The wire 3 is supplied with a machining fluid serving as a coolant fluid that cools the wire 3 and the workpiece 1 from a plurality of openings of the supply nozzle 4. The processing liquid is composed of a water-soluble solvent such as glycol or an oily solvent, for example, and the solvent may be diluted with water. The supply flow rate of the processing liquid supplied to the supply nozzle 4 is appropriately set according to the size of the workpiece. Moreover, you may circulate and use a processing liquid, At that time, it removes and removes the abrasive grain, chips, etc. which fell from the wire 3 contained in a processing liquid. The machining fluid supplied from the supply nozzle 4 is supplied to the cut portion of the workpiece 1 and the vicinity thereof.

メインローラ5は、例えば、エステル系、エーテル系もしくは尿素系のウレタンゴム、またはニューライト等の樹脂からなり、直径150以上500mm以下、長さ200mm以上1000mm以下程度である。メインローラ5の表面には、供給リール7から供給されたワイヤー3を所定間隔に配列させるための複数の溝が設けられている。この溝の間隔とワイヤー3の直径との関係によって、基板の厚みが定まり、基板の厚みは250μm以下に形成される。   The main roller 5 is made of, for example, an ester-based, ether-based, or urea-based urethane rubber, or a resin such as neurite, and has a diameter of 150 to 500 mm and a length of about 200 mm to 1000 mm. A plurality of grooves for arranging the wires 3 supplied from the supply reel 7 at predetermined intervals are provided on the surface of the main roller 5. The thickness of the substrate is determined by the relationship between the groove interval and the diameter of the wire 3, and the thickness of the substrate is formed to 250 μm or less.

ワイヤー3の下方には、切断時に発生する被加工物の切屑や加工液の回収を目的としてディップ槽6が設けられる。   Below the wire 3, a dip tank 6 is provided for the purpose of collecting chips and machining fluid of the workpiece generated during cutting.

供給リール7および巻取リール8は、スチール等からなるボビン形状の表面に砥粒固着ワイヤー3が巻きつけられている。また、ワイヤーソー装置Sは、供給リール7および巻取リール8を所定の速度で回転させるためのモーターと、ワイヤー3を所定の位置に巻きつけるために案内するトラバーサを有する。   The supply reel 7 and the take-up reel 8 have an abrasive grain fixing wire 3 wound around a bobbin-shaped surface made of steel or the like. The wire saw device S includes a motor for rotating the supply reel 7 and the take-up reel 8 at a predetermined speed, and a traverser for guiding the wire 3 to wind it at a predetermined position.

複数のガイドローラ9は、ワイヤー3を供給リール7からメインローラ5、またメインローラ5から巻取リール8へと案内する役割を有する。それぞれのガイドローラ9は、ワイヤー3が走行する溝を有する。このようなガイドローラ9は、例えば、エステル系、エーテル系もしくは尿素系のウレタンゴムからなり、特にエーテル系のウレタンゴムを使用することによって、同様の硬度を用いたエステル系よりもガイドローラ9の磨耗を低減することができる。   The plurality of guide rollers 9 have a role of guiding the wire 3 from the supply reel 7 to the main roller 5 and from the main roller 5 to the take-up reel 8. Each guide roller 9 has a groove in which the wire 3 travels. Such a guide roller 9 is made of, for example, an ester-based, ether-based, or urea-based urethane rubber. In particular, by using an ether-based urethane rubber, the guide roller 9 has a guide roller 9 having a similar hardness than the ester-based one. Wear can be reduced.

また、ワイヤーソー装置Sは、供給リール7および巻取リール8に巻きつけるワイヤー3の張力を調整する手段とワイヤー3に加えられている張力を検出するセンサとを備えている。   In addition, the wire saw device S includes means for adjusting the tension of the wire 3 wound around the supply reel 7 and the take-up reel 8 and a sensor for detecting the tension applied to the wire 3.

以下に、本実施形態のワイヤーソー装置Sを用いたスライス方法について具体的に説明する。ワイヤー3は供給リール7から供給され、ガイドローラ9によりメインローラ5に案内され、ワイヤー3をメインローラ5に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラ5を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー3の長手方向にワイヤー3を走行させることができる。そして、高速に走行しているワイヤー3は被加工物1を切断し、巻取リール8に巻きつけられる。また、メインローラ5の回転方向を変化させることによりワイヤー3を往復運動させる。このとき、供給リール7からワイヤー3を供給する長さの方が巻取リール8からワイヤー3を供給する長さよりも長くし、新線を第1メイン
ローラ5aに供給するようにする。
Below, the slicing method using the wire saw apparatus S of this embodiment is demonstrated concretely. The wire 3 is supplied from the supply reel 7 and is guided to the main roller 5 by the guide roller 9. The wire 3 is wound around the main roller 5 and arranged at a predetermined interval. By rotating the main roller 5 at a predetermined rotational speed, the wire 3 can travel in the longitudinal direction of the wire 3. The wire 3 running at high speed cuts the workpiece 1 and is wound around the take-up reel 8. Further, the wire 3 is reciprocated by changing the rotation direction of the main roller 5. At this time, the length for supplying the wire 3 from the supply reel 7 is made longer than the length for supplying the wire 3 from the take-up reel 8, and the new line is supplied to the first main roller 5a.

図2に示すように、被加工物1の第1面1aは第4面1d側(第2端部22)が先にワイヤー3と接触するように、被加工物1の第1面1aを上述した仮想平面12(図3(b)を参照)に対して傾斜させる。なお、仮想平面12は第1メインローラ5aの上縁部と第2メインローラ5bの上縁部とを結んだ線を含む平面としてもよい。被加工物1の切断は、高速に走行しているワイヤー3に向かって供給ノズル4から加工液を供給しながら被加工物1を下降させて、ワイヤー3に被加工物1を相対的に押圧することによりなされる。被加工物1は、例えば厚さ200μm以下の複数枚の基板に分割される。このとき、ワイヤー3の張力、ワイヤー3が走行する速度(走行速度)、被加工物を下降させる速度(フィード速度)は適宜制御されている。例えば、ワイヤー3の最大走行速度は、500m/分以上1500m/分以下に設定して、最大フィード速度は350μm/分以上1100μm/分以下に設定する。このとき、ワイヤー3が往復運動する際に、ワイヤーの走行速度が変化するのに合わせて、フィード速度も変化する。   As shown in FIG. 2, the first surface 1 a of the workpiece 1 has the first surface 1 a of the workpiece 1 so that the fourth surface 1 d side (second end portion 22) comes into contact with the wire 3 first. It is made to incline with respect to the virtual plane 12 mentioned above (refer FIG.3 (b)). The virtual plane 12 may be a plane including a line connecting the upper edge portion of the first main roller 5a and the upper edge portion of the second main roller 5b. For cutting the workpiece 1, the workpiece 1 is lowered while supplying the machining liquid from the supply nozzle 4 toward the wire 3 that is traveling at a high speed, and the workpiece 1 is relatively pressed against the wire 3. It is done by doing. The workpiece 1 is divided into a plurality of substrates having a thickness of 200 μm or less, for example. At this time, the tension of the wire 3, the speed at which the wire 3 travels (travel speed), and the speed at which the workpiece is lowered (feed speed) are appropriately controlled. For example, the maximum traveling speed of the wire 3 is set to 500 m / min or more and 1500 m / min or less, and the maximum feed speed is set to 350 μm / min or more and 1100 μm / min or less. At this time, when the wire 3 reciprocates, the feed speed also changes as the traveling speed of the wire changes.

被加工物1を傾斜させることによって、切断初期にワイヤー3が通過する被加工物1の距離が短くなるため、切り始めに生じる欠け,クラックの発生を低減することができる。これにより、切断初期におけるフィード速度を従来に比べて速くすることができる。例えば、従来において切断初期のフィード速度が切断中期のフィード速度よりも遅い場合は、被加工物1を傾斜させることによって、切断初期のフィード速度を切断中期のフィード速度と同等にすることができる。また、一度使用したワイヤー3を用いて新たな被加工物1をスライスする場合においても、砥粒が摩耗して切削力が低下していても、フィード速度を低下させずにスライスすることができる。さらに、被加工物1の第1面1aをスライスする際には、ワイヤー3を第3面1cから第4面に向かって供給し、第4面1d側が先にワイヤー3と接触させるようにする。つまり、第1面1aの第3面側1c(第1端部21)がワイヤー3から上方へ離れることにより、第1面1aとワイヤー3との間に加工液が供給されやすくなり、摩耗した砥粒を有するワイヤー3であっても加工液を多く含んだ状態でスライスすることができるため、砥粒の摩耗を低減してスライスすることができ、欠け,クラックの発生を低減することができる。被加工物1を傾斜させる方法としては、例えば、ベースプレート10の厚みにおいて第4面1d側を第3面1c側よりも大きくすることによって、被加工物1が接着されたスライスベース2をベースプレート10に取り付けると被加工物1は傾斜して設置される。   By inclining the workpiece 1, the distance of the workpiece 1 through which the wire 3 passes in the initial stage of cutting is shortened, so that occurrence of chipping and cracking at the beginning of cutting can be reduced. Thereby, the feed speed in the initial stage of cutting can be increased as compared with the conventional one. For example, conventionally, when the feed speed at the initial stage of cutting is slower than the feed speed at the middle stage of cutting, the feed speed at the initial stage of cutting can be made equal to the feed speed at the middle stage of cutting by inclining the workpiece 1. In addition, even when slicing a new workpiece 1 using the wire 3 that has been used once, even if the abrasive grains are worn and the cutting force is reduced, it is possible to slice without reducing the feed rate. . Furthermore, when slicing the 1st surface 1a of the to-be-processed object 1, the wire 3 is supplied toward the 4th surface from the 3rd surface 1c, and the 4th surface 1d side is made to contact the wire 3 previously. . That is, when the third surface side 1c (first end portion 21) of the first surface 1a is separated upward from the wire 3, the machining liquid is easily supplied between the first surface 1a and the wire 3 and is worn. Even the wire 3 having abrasive grains can be sliced in a state containing a large amount of processing liquid, so that the abrasive grains can be reduced in wear and sliced, and the generation of chips and cracks can be reduced. . As a method of inclining the workpiece 1, for example, by making the fourth surface 1 d side larger than the third surface 1 c side in the thickness of the base plate 10, the slice base 2 to which the workpiece 1 is bonded is used as the base plate 10. When attached to the workpiece 1, the workpiece 1 is installed with an inclination.

また、図3に示すように、被加工物1の第2面1bは第3面1c側(第1端部23)よりも第4面1d側(第2端部24)が先にワイヤー3と接触するような角度で傾斜させてもよい。つまり、ワイヤー3とスライスベース2との接触は第4面1d側が第3面1c側より先に行われる。そして、被加工物1の第3面1c側においては被加工物1をスライスし続けて、第4面1d側から第3面1c側に向けて随時スライスベース2がスライスされる。通常、スライス時にワイヤー3が撓むことにより、第3面1c側および第4面1d側においてワイヤー3がスライスベース2をスライスして、中央部分においてワイヤー3が被加工物1をスライスすることになる。この際、被加工物1とスライスベース2の硬度が異なることから、被加工物1側の切り遅れによりワイヤー3にぶれが生じて、被加工物1の第2面1bにおいて微小なクラックが発生する可能性がある。そこで、第4面1d側においてワイヤー3がスライスベース2をスライスし、それ以外の第3面1c側および中央部分においてワイヤー3が被加工物1をスライスすることによって、微小なクラックの発生を低減することができる。ワイヤー供給側からワイヤー3が供給される場合、摩耗していないまたは摩耗の少ない砥粒を有するワイヤー3が先に被加工物1に入り込む。そして、スライスベース2をスライスする時点において、ワイヤー3は被加工物1を通過したことによって、砥粒が摩耗し切削能力が低下しているためワイヤー3のぶれが生じにくくなり、クラックの発生を低減できたと考えられる。さらに、ワイヤー3の往復走行によりワ
イヤー供給側の反対側からワイヤー3が供給される場合、摩耗した砥粒を有するワイヤー3によって切削能力が低下しているため、被加工物1とスライスベース2との切削能力の差が小さくなり、ワイヤー3のぶれが生じにくくなると考えられる。図3(b)に示す仮想平面12との角度Bは0.3〜2.5度に形成される。
Further, as shown in FIG. 3, the second surface 1b of the workpiece 1 is such that the fourth surface 1d side (second end 24) is the wire 3 before the third surface 1c side (first end 23). You may make it incline at an angle which contacts. That is, the contact between the wire 3 and the slice base 2 is performed on the fourth surface 1d side before the third surface 1c side. Then, the workpiece 1 is continuously sliced on the third surface 1c side of the workpiece 1, and the slice base 2 is sliced as needed from the fourth surface 1d side to the third surface 1c side. Usually, when the wire 3 bends at the time of slicing, the wire 3 slices the slice base 2 on the third surface 1c side and the fourth surface 1d side, and the wire 3 slices the workpiece 1 in the central portion. Become. At this time, since the hardness of the workpiece 1 and the slice base 2 are different, the wire 3 is shaken due to the delay in cutting on the workpiece 1 side, and a minute crack is generated on the second surface 1b of the workpiece 1. there's a possibility that. Therefore, the wire 3 slices the slice base 2 on the fourth surface 1d side, and the wire 3 slices the workpiece 1 on the other third surface 1c side and the center portion, thereby reducing the occurrence of minute cracks. can do. When the wire 3 is supplied from the wire supply side, the wire 3 having abrasive grains that are not worn or less worn enters the workpiece 1 first. At the time of slicing the slice base 2, the wire 3 has passed through the workpiece 1, so that the abrasive grains are worn and the cutting ability is reduced, so that the wire 3 is less likely to be shaken and cracks are generated. It is thought that it was able to reduce. Furthermore, when the wire 3 is supplied from the opposite side of the wire supply side by the reciprocating travel of the wire 3, the cutting ability is reduced by the wire 3 having the worn abrasive grains, so that the workpiece 1 and the slice base 2 It is considered that the difference in the cutting ability is reduced and the wire 3 is less likely to be shaken. The angle B with the virtual plane 12 shown in FIG. 3B is formed to be 0.3 to 2.5 degrees.

また、図4に示すように、被加工物1の第2面1bの中心位置1eが第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間の中央位置5dよりもワイヤー3供給側(第1メインローラ5a)、つまり第3面1c側に位置させることによって、第1メインローラ5aと被加工物1との距離が短くなり、ワイヤー3の撓み量を小さくすることができる。これにより、第3面1c側および第4面1d側においてワイヤー3がスライスベース2をスライスすることをより低減することができる。その結果、被加工物1の第2面1bにおいて微小なクラックの発生を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 4, the center position 1e of the second surface 1b of the workpiece 1 is on the wire 3 supply side (first side) than the center position 5d between the first main roller 5a and the second main roller 5b. By being positioned on the main roller 5a), that is, on the third surface 1c side, the distance between the first main roller 5a and the workpiece 1 is shortened, and the bending amount of the wire 3 can be reduced. Thereby, it can reduce more that the wire 3 slices the slice base 2 in the 3rd surface 1c side and the 4th surface 1d side. As a result, the generation of minute cracks on the second surface 1b of the workpiece 1 can be reduced.

また、被加工物1の第1面1aの第4面1d側(第2端部22)が第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間の中央位置5dよりもワイヤー3供給側の反対側(第2メインローラ5b側)、つまり第4面1d側に位置させることにより、第1メインローラ5aと第2メインローラ5bとの間の距離を短くすることができるため、ワイヤー3の距離も短くなり撓み量を小さくすることができる。   Further, the fourth surface 1d side (second end portion 22) of the first surface 1a of the workpiece 1 is closer to the wire 3 supply side than the center position 5d between the first main roller 5a and the second main roller 5b. Since the distance between the first main roller 5a and the second main roller 5b can be shortened by being positioned on the opposite side (second main roller 5b side), that is, on the fourth surface 1d side, The distance is also shortened and the amount of deflection can be reduced.

そして、被加工物1をスライスすると同時に、スライスベース2も2mm以上5mm以下程度に切断されて、切断された基板はスライスベース2に接着された状態で次工程の洗浄工程に投入される。   At the same time as the workpiece 1 is sliced, the slice base 2 is also cut to about 2 mm or more and 5 mm or less, and the cut substrate is put into the next cleaning process while being bonded to the slice base 2.

洗浄工程では、洗浄液としてアルカリ液または中性液を用いることによって、基板に付着した水溶性クーラントおよび汚れが洗浄されて、その後、洗剤を水で洗い流す。そして熱風またはエアーなどによって、基板の表面を完全に乾燥させて、スライスベース2から剥離することで基板が完成する。   In the cleaning process, an alkaline liquid or a neutral liquid is used as the cleaning liquid to clean the water-soluble coolant and dirt adhering to the substrate, and then the detergent is washed away with water. Then, the surface of the substrate is completely dried by hot air or air and peeled off from the slice base 2 to complete the substrate.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。例えば、インゴットを切断してブロックにすることなく、インゴットを被加工物としてそのままスライス工程を行っても構わない。また、被加工物は太陽電池素子等の半導体材料に限定されるものではなく、例えばその他の金属またはセラミックス等でもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Many corrections and changes can be added within the scope of the present invention. For example, without slicing the ingot into blocks, the slicing step may be performed as it is using the ingot as a workpiece. Further, the workpiece is not limited to a semiconductor material such as a solar cell element, and may be other metals or ceramics, for example.

以下、より具体的な実施例について説明する。まず、図1等に示すように、カーボンからなるスライスベースにエポキシ系接着剤を塗布して、サイズが156mm×156mm×300mmの直方体の多結晶シリコンからなる被加工物をスライスベースに設置し接着剤を硬化させた。   Hereinafter, more specific examples will be described. First, as shown in FIG. 1 and the like, an epoxy adhesive is applied to a slice base made of carbon, and a work piece made of polycrystalline silicon having a size of 156 mm × 156 mm × 300 mm is placed on the slice base and bonded. The agent was cured.

次に、1本のスライスベースに接着したシリコンブロックを、ベースプレートを介して装置固定部に設置した。そして、ダイヤモンドの砥粒をアクリル樹脂で固着したワイヤー(線径=100μm、砥粒粒径=15μm、平均直径D=130μm)を双方向に走行させながら、スライスベースに接着したシリコンブロックをスライスして、平均厚み200μmのシリコン基板を作製した。   Next, a silicon block bonded to one slice base was placed on the apparatus fixing portion via a base plate. Then, the silicon block adhered to the slice base is sliced while a wire (wire diameter = 100 μm, abrasive grain size = 15 μm, average diameter D = 130 μm) in which diamond abrasive grains are fixed with acrylic resin is run in both directions. Thus, a silicon substrate having an average thickness of 200 μm was produced.

ここで、シリコンブロックの第4面側が先にワイヤーと接触するように、シリコンブロックの第1面を仮想平面12に対して0.7度傾斜させている条件1、シリコンブロックにおいてワイヤーの第3面側が先にワイヤーと接触するように、図3(b)に示す仮想平面12に対して0.7度傾斜させている条件2、シリコンブロックを傾斜させない条件3
において、得られたシリコン基板のクラック発生率を評価した。
Here, condition 1 in which the first surface of the silicon block is inclined by 0.7 degrees with respect to the virtual plane 12 so that the fourth surface side of the silicon block comes into contact with the wire first, the third of the wire in the silicon block Condition 2 in which the surface side is in contact with the wire first and is inclined by 0.7 degrees with respect to the virtual plane 12 shown in FIG. 3B, condition 3 in which the silicon block is not inclined
The crack generation rate of the obtained silicon substrate was evaluated.

Figure 0005806082
Figure 0005806082

表1に示すように、条件1〜3の結果から、条件1においてクラック発生率が比較例である条件2、3に比べて大きく改善した。   As shown in Table 1, from the results of Conditions 1 to 3, the crack occurrence rate in Condition 1 was greatly improved compared to Conditions 2 and 3 which are comparative examples.

なお、条件1においては、シリコンブロックの第2面は第3面側よりも第4面側が先にワイヤー3と接触し、スライスを続けることで第4面側から第3面側に向けて随時接触することが確認できた。   In condition 1, the second surface of the silicon block comes into contact with the wire 3 on the fourth surface side first than the third surface side, and continues to slice from the fourth surface side to the third surface side at any time. The contact was confirmed.

1 :被加工物
2 :スライスベース
3 :ワイヤー
5 :メインローラ
5a :第1メインローラ
5b :第2メインローラ
5c :第3メインローラ
4 :供給ノズル
10 :ベースプレート
11 :装置固定部
12 :加工液受け部材
S :ワイヤーソー装置
1: Workpiece 2: Slice base 3: Wire 5: Main roller 5a: First main roller 5b: Second main roller 5c: Third main roller 4: Supply nozzle 10: Base plate 11: Device fixing part 12: Processing liquid Receiving member S: wire saw device

Claims (2)

第1メインローラと、該第1メインローラから所定距離を隔てて配置された第2メインローラと、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間で複数列に平面状に張られた、表面に砥粒が固着されているワイヤーと、スライスベースとを備えており、前記第1メインローラに前記ワイヤーを供給しながら、前記第2メインローラから前記ワイヤーを送出するワイヤーソー装置を用いて、下面が平面状の第1面と該第1面の反対側に位置して前記スライスベースに接着させる第2面とを有する被加工物を、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間で平面状に張られた前記ワイヤーの上に、前記第1面が前記ワイヤーと対向するように配置して、前記被加工物を前記第1面から前記第2面に向かう方向に切断する被加工物の切断方法であって、
前記被加工物の切断開始時に、無負荷状態における複数列の前記ワイヤーを含む仮想平面に対して、前記被加工物の前記第1メインローラ側に位置する前記第1面の第1端部が前記仮想平面から上方へ離れる方向に該第1面を傾斜させるとともに、前記被加工物の前記第2メインローラ側に位置する前記第1面の第2端部を前記ワイヤーに最初に接触させるとともに、
前記被加工物の前記第2面の中心位置を、前記第1メインローラと前記第2メインローラとの間の中央位置よりも前記第1メインローラ側に位置させて、
前記被加工物の前記第1面の前記第2端部を、前記中央位置よりも前記第2メインローラ側に位置させて切断を行なう被加工物の切断方法。
The first main roller, the second main roller disposed at a predetermined distance from the first main roller, and the first main roller and the second main roller are stretched in a plurality of rows in a plane. A wire saw device comprising a wire having abrasive grains fixed to the surface and a slice base, and feeding the wire from the second main roller while supplying the wire to the first main roller A workpiece having a first surface having a flat bottom surface and a second surface to be bonded to the slice base on the opposite side of the first surface, the first main roller and the second main roller On the wire stretched flat between the first surface and the wire so as to face the wire, and the workpiece is directed from the first surface toward the second surface. Of the workpiece to be cut A cross-sectional method,
At the start of cutting of the workpiece, a first end portion of the first surface located on the first main roller side of the workpiece with respect to a virtual plane including the plurality of rows of wires in an unloaded state with tilting the first surface in a direction away from the imaginary plane upward, Ru contacted first the second end of the first surface located on the second main roller side of the workpiece to the wire With
The center position of the second surface of the workpiece is positioned closer to the first main roller than the center position between the first main roller and the second main roller,
A method for cutting a workpiece, wherein the second end of the first surface of the workpiece is positioned closer to the second main roller than the center position .
前記被加工物の切断終了前に、前記被加工物の前記第1メインローラ側に位置する前記第2面の第1端部よりも、前記被加工物の前記第2メインローラ側に位置する前記第2面の第2端部を、前記ワイヤーに先に接触させて切断を行なう請求項1に記載の被加工物の切断方法。   Prior to the end of cutting the workpiece, the workpiece is located closer to the second main roller than the first end of the second surface located on the first main roller side of the workpiece. The method for cutting a workpiece according to claim 1, wherein the second end of the second surface is brought into contact with the wire first to perform cutting.
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