JPS58191115A - 結晶ロツド切断方法および同方法を実施するためのマルチブレ−ド中空鋸 - Google Patents

結晶ロツド切断方法および同方法を実施するためのマルチブレ−ド中空鋸

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JPS58191115A JP58064636A JP6463683A JPS58191115A JP S58191115 A JPS58191115 A JP S58191115A JP 58064636 A JP58064636 A JP 58064636A JP 6463683 A JP6463683 A JP 6463683A JP S58191115 A JPS58191115 A JP S58191115A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の対象は結晶ロッドの切断法および同方法を実施
するためのマルチブレード中空鋸である。
例えば、ケイ素、ひ化ガリウム、りん化インジウム、サ
ファイアまたはガリウム−ガドリニウムガーネットの結
晶ロッドを約0.1〜1m!!1厚さのウェファに切断
する場合に、中桑鋸が普通に用いられている。この場合
に外輪でクランプされた環状同転ブレード鋸が切断に用
いられる。これは中央に直径数amの孔を有し、ダイヤ
モンドを配置した孔の周囲が実際の切軌縁を形成してい
る。従来の普通の切断方仄によると、ウェファに切断す
べき結晶ロッドを最初に望ましいウェファ厚さに相当す
る探さまで鋸ブレードの中央の孔の中に挿入する。次に
、ロッド自体を時には回転させながら切断縁に対して外
方に動かす(例えは、アメリカ特許第3,025,73
8号明細書および同第6,039.235号明細畜参照
)か、あるいは鋸ブレードを結晶ロッドに沿って案内す
る。しかし、切断の最終段階では、切断されるウェファ
の厚さが博い(通常、約400μm)、材料の脆さ、−
転結ブレードの吸着作用等のために、ウェファとロッド
間のごく弱い残貿部分の制御不能な破損、ウェファ表面
の破損またはウェファ全体の破損および損失が生ずるお
それがある。
今までにも、費用のかかる分−製型を用いてこの問題を
解決しようと試みられてきた(例えは、西ドイツ特許公
開第3,010,867号明細書)、この場合には、切
断すべき結晶ロッドが大ていは切断用張出しに接合して
おり、この切断張出しが切#過程で完全に分離されずに
、ロッドの支持と送給にも、切断されたウェファを除去
するまでのウェファの安定化のためにも役立っている。
しかしながらこのような装置は、装置に費用かかかるこ
とを別としても、切断操作の直後に、切断した各ウェフ
ァを除去する必要があるため、切断効率の向上に不6f
欠な、複数の鋸ブレードをもつ中空鋸の使用が妨げられ
ている。
そのため、本発明の1朧は上述の欠点を伴わずに結晶ロ
ッドまたはブロックの切断を可能にし、さらにマルチブ
レード中空鋸の使用をも可能にするような方法を提供す
ることである。
この課−は、最初に結晶ロッドまたはブロックを連続的
な切断によって、互いに連結している複数のウェファに
切断し、この連結を次の第二段階においてのみ破断する
ことを%敞とする方法によって解決することができる。
この方法によって、特にケイ素、また例えはゲルマニウ
ム、ひ化ガリウム、りん化ガリウムまたはりん化インジ
ウムの微粒結晶、多結晶および特に粗粒結晶から単結晶
までの結晶ロッドまたはブロックを切陶することができ
る。この方法はガリウム−ガドリニウム・ガーネット、
ニオブ飯リチウム、サファイア、スピネル、ルビー、フ
ランダムまたはその他の物質のロッドあるいはブロック
、また圧縮材、焼結材またはセラミック材にも適してい
る。
普通の方法とは対照的に、本発明による方法は特に、結
晶ロッドを各切Wif過程後に個々に除去すべき別々の
ウェファに切断するのではなく、互いに連結した複数の
ウェファを形成するという利点を有している。このため
、費用のかかる除去装置がもはや必要ではなく、1枚ブ
レード中空鋸(これも原則的には適している)の代りに
マルチブレード中空鋸、特に2枚ブレード中空鋸を用い
ることかでき、この結果切断効率を明らかに高めること
ができる。本発明は原則として、中空鋸の場合に特に有
利に適用される以外にも、他の切断手段にも適用される
本発明の慈味でのウェファの互いの連結は切断の際に個
々の切片を互いに完全に分離させないことによって、ロ
ッドまたはブロック自体の材料によって実現することが
できる。切片を完全に切断した場合には、代替的にこの
連結を例えは、加工材をlI!?1足した切断用張出し
または保趙帯としての介在物によって実現することがで
きる。これらの介在物は元金に切断されることはなく、
ロッドまたはブロックの切片を一括して保持するもので
ある。しかし、適当な充填台を介して切1!lk内に付
加的な結合剤を適当に挿入することによって、この結合
を形成または強化することができる。この処置は、ロッ
ドまたはブロック切片がごく薄いウェファ厚さの厚味を
有し当然破損する危険が非常に大きい場合に、特に有利
である。ロッドまたはブロック全体を切断した後に、接
合用のロッドまたはブロック残部を伝えは切断または研
削によって除去し、結合性介在物として作用する切断用
張出しまたは保護帯ならびに挿入した結合剤を溶解また
は解離させることによってウェファの接合を解離させる
第1図から第4図までに基づいて、マルチブレード中空
鋸の例として2枚ブレード中空鋸を用いた結晶ロッドの
本発明による切断法を実施例によって説明する。
第5図は、マルチブレード中空鋸の望ましい実施態様と
して、本発明による方法の実施に適した2枚ブレード中
空鋸を示す。
第1図に図示した中空−1は互いに平行な2枚の鋸ブレ
ード2を有し、これによって結晶ロッド6を切断間隙4
によって分離した6個のロッド切片に切断する。結晶ロ
ッドは例えば、Ogoch−rllskiによるるつぼ
を用いないゾーンgl上げ法またはるつぼ引上げ法によ
って製造した単結晶ケイ素置ツドであるが例えば普通の
方形100×100mm断面を有する、特に太陽電池に
適した、柱状構造の粗粒結晶鋳造ケイ素のブロックを用
いることもできる。この場合、切断工程はロッド切片が
先金に切断されるまで行うことかできるが、未切断ロッ
ド残部を個々のロッド切片間の連結用に残すことも可能
である。
第2図は、結合剤6をロッド切片闇の切断間隙内に挿入
するために用いる充填台5を図示する。
ロッド切片が互いに完全には分離されず、例えばロッド
の残部によって一括保持されてい°る場合には、あるい
はロッドが完全に切断されているとしても分離されずに
ロッドの外側に固定されている保論帝によってロッド切
片が一括保持されている場合には、この段階を省略する
ことができる。しかし、この場合にも、切断間隙内に結
合剤を挿入することによって、破損の危険が減少するの
で、接合を付加的に安定化させることができる。ロッド
切片が互いにもはや連結していない場合には、結合剤を
挿入することによって切片を互いに再連結させることが
必要である。
第6図によると次の切断個所7は先行の切11個所から
望ましいウェファの厚さよりも大きい距離はなれた結晶
ロッドの個所に定めることかできる。
結晶ロッドが例えば文m物、機械的指傷烙を有している
場合には、結晶ロッドの任意の切片を用いることが可能
であるとしても、望ましいウェファ厚さと切断間1厚さ
の合計の整数格を切断間隔として遍択することが合目釣
である。ウェファ厚さの間隔の連続切断によって結晶ロ
ッドを餉々のウェファに切断する切断工程も*則的には
可能であるが、切断したウェファと結晶ロッドとの間の
接合が次の切断の前に完全に固定されていないと、ウェ
ファ自体がずれる危険が生ずる。
第4図には、切断上栓終了後に得られた互いに連結した
、望ましい厚さの複数のウェファ8を図示する。2個の
端部片9は一般にウェファ自体よりも厚く、大ていは不
純物濃度か増大しているためあるいは粗粒結晶ケイ素ブ
ロックの場合に時々みられる柱状構造の欠陥のために、
廃棄される、あるいは例えば保護帯として被切断ブロッ
クに固定されることになる。結合剤を除去し、浄化した
彼に、各ウェファは、例えけケイ素の場合には、太陽電
池または電子ハードウェアに再加工される。
ロッド切片間の適当な結合剤としては一般に、ロッド切
片間に固定した、機械的に安定な結合を迅速に形成する
が、衿び容易に解編されるようなりl貿か考えられる。
この必要条件は例えはワックスによって満たすことがで
きる。ワックスは溶融状態で切断間隙に注入され、そこ
で硬化して安定な結合を形成し、最後に再び溶融されて
除去される。D工II 6920に挙げられている接着
剤も適しており、特に、例えばシアンアクリレートのよ
うな建設用接着剤、溶#&接着剤または全編接合剤が適
しており、これらは例えば溶媒の添加または加熱によっ
て容易に再び除去されることができる。この他、価格の
点で符に望ましいが、比較的峨慢に仮化する結合剤であ
る石こうも懸濁液として有利に用いられる。形成された
結合と用いられた結合剤の安定性によっては、切断間隙
に矢金に充填する必要はなく、ロッド切片を単に所々、
すなわち数個所で接合させるだけで良い。この方法は結
晶ロッドを切断工程間に矢金に切断しない場合に、特に
適している。
次に、円形断面の結晶ロッドの場合には、ウェファ間を
接合させているロッド残部を、この個所の縦方向の切断
または研削によって合目的に除去することによって、平
たいウェファを製造することができる。方形ウェファ用
のブロックは例えば103XI QQmmの長方形断面
を有することができ、あるいは方形断面のブロックの場
合には、一つ以上の側面に保―帯を備えることができる
−辺の長さが100mmの方形ウェファをブロックから
切断する場合には、ブロックの切断hws分または保腹
帯が、先ず最初にウェファ間の結合を形成する。切断、
研削または溶解によって分離した後、望ましいサイズの
ウェファが鮫終的に得られる。このような多くの互いに
接合したウェファから成るブロックは、場合によっては
結合剤を除去した後で、適当なウェファ厚さおよび切断
間−厚さの場合には互いに嵌め込ませて、接合片を向き
合せにして同時に両側から取り出すことができるように
する。
本発明による方法では、切断されたウェファがロッドの
隣接切片に連結した状態であり、各切断工程直後に除去
される必要がないので、被切断結晶ロッドまたは結晶ブ
ロックを、特に費用を要しないで、支持体を備えた担体
上に固定することができる。望ましくは方形断面と柱状
構造を有する太陽嵐池用ブロックのような、平たい側面
を有し、一般に大きいブロックから切断したブロックは
特に、容易に接着・接合することができる、あるいは接
看剤の残部による不純物を阻止する必要がある場合には
、例えば水によって凍結させることもできる。例えば円
、形の障1面を有する結晶ロッドは、任意に1個以上の
接合したまたは接合した切断用張出しを用いて、比較的
容易に固定することができる。被切断結晶ロッドまたは
ブロックの比較的便利な固定用装置からの除去を容易に
し、かつ例えば接着させた加工材とともに再び固定用装
置に取付けられるような、着脱自在な担体を用いること
も可能であり、有利である。他の可能性は、機械的な装
漬製型を用いて担体にロッドまたはブロックを固定する
ことである。この方法は互いに連結したウェファから成
る切断済みロッドを特に容易に再び除去できるという利
点を有している。
再現可能に、正確に定められる位置で再び装置に取り付
けることのできる、可動でかつ着脱自在な担体の使用は
、実際の切断王権間に、加工材を固定させた次の担体を
用意できるという利点を有している。切断工程が終了し
た時に、加工材を取付けた2個の担体を単に交換するだ
けで良いので、切断工程自体は直ちに続けることかでさ
、交換した加工材を切断するのに要する時間に装置から
除去した担体から互いに連結した切断ウェファの時間の
かかる分離および次の加工材の時tmのかがる接着を行
うことができる。
第5図には、本発明による方法の実施に適した2枚のブ
レード中空部を図示する。これは駆動装に10に結合し
、鉢状に拡大した引張りリング・支持体12に移行する
管状の駆動装置支持体11から成っている。引張リング
支持体12はこの場合に2個の鋸ブレード13のために
備えられた引張りング14を有しており、この引張リン
グ14によって2枚の鋸ブレード16が正^に平行に位
置決めされ、伸はされている。1枚のみまたは数枚の鋸
ブレードに適した引張りングを用いることによって、こ
の中空部は1枚ブレードまたはマルチブレード工具に入
れ換えることができる。この−でレードは加工材15、
すなわち加工材支持装置16に固定した被切断結晶ロッ
ドまたはブロックを中心として回転する。中空部分の内
側には切断間謙九填台17が存在し、これによって各切
断後に生成する切増間謙を結合剤で充填することができ
る。加工材支持装置はブラケット18を介して送給+f
i19と送り装置1i20に連結しており、これらを用
いて加工材を所望の位置に置いて、鋸ブレード方向に移
動させることができる。装置全体はこの明細書で図面に
のみ示した台21上に載せられている。
加工材の送りを手動で制御する(原則的には可能である
が)のは合目的ではなく、コンピュータ(第5図には図
示せず)によって制御するのか有利である。例えば、ロ
ッド長さ、ウェファ厚さ、切断間隙厚さおよびエツジ部
分厚さのような所定のパラメータから、厳守すべき公差
、鋸ブレード数、場合によっては結合剤の所要硬化時間
または加工材の非切断部分をH!應した最大ウェファ収
量に関して最適な切断工程順序を決定することかでき、
次に例えば段階式モータによって、加工材を適当な切断
位置に重くことができる。コンピュータによってtil
Iilされる、このような槓類の送給機は多くの工業的
な処理上櫛ですでに用いられており、当業者が熟知のも
のである。
切断終了後の切断8wへの結合剤の注入もコンピュータ
によって制御する。切断間謙光塙台か鋸ブレードに対し
てずれた位置にある場合には、被充填切断間隙を送給装
振によって充填機素例えは適当な断面のノズルの方向に
進め、次に選択した結合剤を完全に、部分的にまたは所
々に、必要に応じて、充填する。しかし、一定した切断
ruJtf&充填台の場合には、切断1根終了後に加工
材を変位させることなく、切#間隙に結合剤を注入する
ことができる。このような切断間瞳充填台の実施態様の
他に、加工材を動かさずに、充填機素付き充填台を切断
間隙の方へ近づけるような可動な実施態様も可能である
。このような形式は各場合の望ましい切断位置に設定さ
れるのが加工材ではなく、\ 鋸ブレードであるような中空−の場合に特に考えられる
。固定形式であるかあるいは可動形式であるかに関係な
く、当業者にとって熟知のものであり、その形状が基本
的な発明の概念に影普することのないような種々の構造
形式が、使用する充填剤にルd、じて考えられる。
このことは、例えば加工材を動かす代りに可動な鋸ブレ
ードによって切断の位置決めを行う場合あるいは鋸ブレ
ードの外壁の方向に加工材を動かす代りに固定した加工
材を通して鋸ブレードを動かすことによって切断を行う
場合等の、当面の装置の連動力学的な構造の変化に対し
て言えることである。加工材支持と結合剤の狂人に関し
ては切断方向に重力が作用する積形水平配置と垂直切断
が望ましいが、被切断結晶ロッドまたはブロックの垂直
配置・水平切断案内も原則的には可能である0 マルチプシード中空鋸の場合、特に前述の2枚ブレード
配置の場合の実際の鋸引き操作を1枚ブレード中空鋸に
関する先行技術と同じように行うことができる。当業者
は例えは適当な鋸ブレードの選択、同ブレードの支持、
鋸引き九栓聞の冷却等のような処置に熟知であるので、
さらに説明する必要はない。鋸ブレード相互…」の間隔
も広い範囲内で変化させることができる。鋸ブレードを
遊ばせることなく最適の切断を行うために、n枚ブレー
ド鋸を用いる場合にはこの間隔が加工材長さのn分の−
を超えないように、すなわち2枚ブレード鋸の場合には
結晶ロッドまたはブロックの2分の1を超えることがで
きない。最小の間隔は回転する2枚の鋸ブレード間にあ
る切片が完全に切断した場合にも投げ飛ばされたり、ず
れたりすることのないような大きさに定めるべきである
本党明による2枚ブレード中空鋸を用いて、例えば長さ
250!IIIE+、断面積10100X100の柱状
構造をもつ粗粒結晶ケイ素ブロックを約350μ朧厚さ
の切片に特に有利に切断することができる。さらに、パ
ラフィン・ワックスを用いて担体にすでに固定したブロ
ックを加工材支持装置に取付けて、ウェファ厚さ、切断
間隙厚さ、端部片厚さおよび切断公差のような、所定の
パラメータに基づいてコンピュータによって決定した切
断位置に、カスターボール・スピンドルを備えた段階式
モータによって設置する。次に、例えばカスターボール
スピンドルを備えた、他の駆動装置によってブロックが
完全に切断されるまで、ブロックを50 ym *Z隔
の平行回転鋸ブレード方向に動かす。次に、切断を再−
する前に、ブロックを出兜位置に重き、鋸ブレードと同
じ位置にあり加熱することのできる充填台のノズルから
切断tftkヘパラフイン・ワックスを注入する。硬化
時間内に、数枚のウェファ厚さ離れた次の切断個所を近
づけ、次の切断を開始する。結晶ブロックが約350μ
m厚さで、パラフィンワックスによって互いに連結した
、多くのウェファに切断されるまで、この操作をくり返
す。次にウェファを担体と共に、加工材支持装置から取
り出し、ワックスを溶融することによって互いに分離し
、この間に未切断結晶ブロックを装着させて用意した担
体を、切断のために加工材支持装置に取付ける。
このように、本発明による方法およびこの方法の実施に
適した2枚ブレード中空鋸は、費用のかかる分離装置を
用いずまたウェファ破損の危険も殆んどなく、結晶ロッ
ドまたはブロックをマルチブレード装置によって薄いウ
ェファに切断する可能性を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による2枚ブレード中空鋸による結晶ロ
ッド切断の例を示し、第2図は結合剤をロッド切片間の
切断間隙に挿入するための充填台を示し、第6図は2回
目の切に「位置の決め方の例を示したものであり、第4
図は切断工程終了後に得られた多くの互いに連結したウ
ェファを示し、第5図は本発明による方法の実施に適し
た2枚ブレード中空鋸を示す。 1・・中空鋸     10・・駆動装置2・・鋸ブレ
ード   11・・駆動装置支持体6・・結晶ロッド 
  12・・引張リンク支持体4−切’IJt間隙  
  16・・鋸ブレード5・・結合剤充填台  14・
・引張リング6・・結合剤     15・・加工材7
・・切断位置    16・・加工材支持装置8・・ウ
ェファ    17・・結合剤充填台9・・指部片  
   18・・ブラケット19・・送給機 20・・送り装置 ニ&5 手続補正書 昭和58年6月13日 昭和58年特許願第  64636  号2、発明の名
称 事件との関係 特許用願人 7、補正の対象 (1)[祐明の旺細な説明]および(2、特許請求の範
囲」の掴8 補正の内容 +11  明細書中、「発明の詳細な説明」の欄を以下
の如く補正する。 a)8A細−1:第7頁6行目の「特に有利である。」
の後に下記の文章を挿入する。 「多くの場合付加的な結合は、切断するべき部分が約5
〜15個のウェファのごく薄い厚さを有している時にの
み必要〒ある。この場合、固着または支持ベンチ如き形
式の機械的移動可能な保護帝への応用が有利〒あること
を示している。」 b)明細省第19頁11行目と12行目の間に下記の文
章を挿入する。 「この発明の好ましい態様は、切断する加工材がその加
工材の長手方向のamK4Qして内側または外側に位置
しているM転軸をなるべく水平方向または垂直方向に回
転できるようにした装置におかれることによりもたらさ
れる。 その場合、加工材の一方端から切断できるだけ!なく、
加工材を180度回転した後すぐに他方端から切断でき
る。このことは、例えば、ロッドまたはブロックをその
一方端からほぼ半分切断(切り込み)し、そして180
度回転した後に他方端から残りの部分を切断することが
1きる。これはまた、ロッドを180度回転させて切り
込んだ部分を容易に分離できることを示す。 このように、ロッドの一方端から所望寸法切り込ん〒、
180度回転させ、その切り込んだ部分を残りの部分か
ら分離することを順次行うことにより、同じ寸法のロッ
ドを小さい切断装置1切断することができる、この切断
したロッドは、互に結合した多数のウェファを有して成
り、この結合は容易に分解して個々のウェファとなる。 さらに他の態様が可能〒ある。多数の加工材このましく
は2つが同転可能な担体に載せられ、その担体の回転に
よって加工材が相互に所定位置に運はれて切断され、切
断さ扛たロッドはその位置1所定可法に分離されるかあ
るいは目的とするものに応用することができる。 したがって、本発明の方法は切断する加工材全体を受は
入れるのに通さない範囲の装置にあっても応用すること
もできる。」 (2、特許請求の範囲」の欄を別紙の如く補正する。 「特許請求の範囲」 1. 結晶ロッドまたはブロックをウェファに切断する
方法において、先ず第一に結晶ロッドまたはブロックを
一連の切断によって互いに接合した複数のウェファに切
断し、続いて次にこの接合を分離することを特徴とする
方法。 2、各切断段階〒ロッドまたはブロックの材料または他
の材料をロッドまたはブロックの切片間に放置すること
、そしてロンド呼たはブロック全体を切断した後に初め
てウェファを分離させるために、ウェファ間の接合を縦
方向の切断、研削または弛緩によって解除することを特
徴とする%IW:請求の範囲第1項記載の方法。 3、結晶ロッドまたはブロック切片間の連結を形成また
は強化するために、切断間隙に結合剤を注入することを
特徴とする特軒8M求の範囲第1項または第2項記載の
方法。 4、 ウェファ厚さと切断間隙厚さの合計の整数倍の間
隔f結晶ロッドまたはブロックの切断を行うことを特徴
とする特許請求の郵囲第1狽から第6項までのいずれか
1項に記載の方法。 に180度回転した後に他方端から切断することを特徴
とする特許請求の範囲81.m記載の方法。 れか1項に記載の方法を実施するためのマルチブレー)
’中空鋸において、少なくとも2枚の籟ブレードおよび
1個の結合剤の注入に適した切ml!l隙充横台を備え
ることを特徴とするマルチブレード中空鋸。 l 被切断結晶ロッドまたはブロックの適当なVノ断位
置への送給をコンピュータ制御することを特徴とする特
許請求の範囲第6項記載のマルチブレード中空鋸。 8、太陽電池原料に適したケイ素ロッドまたはブロック
の切断に用いることを特徴とする特許請求の範囲第6項
または第7項記載のマルチブレード中空鋸。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、結晶ロッドまたはブロックをウェファに切断する方
    法において、先ず第一に結晶ロッドまたはブロックを一
    座の切断によって互いに接合した複数のウェファに切断
    し、続いて次にこの接合を分慝することを特徴とする方
    法。 2、各切#段階でロッドまたはブロックの材料または他
    の材料をロッドまたはブロックの切片間に放置すること
    、そしてロンドまたはブロック全体を切断した後に初め
    てウェファを分離さゼるために、ウェファ間の接合を縦
    方同の切鐸f1研削または弛緩によって解除することを
    待機とする待針請求の範囲第1項記載の方法。 3、結晶ロンドまたはブロック切片間のM61を形成ま
    たは強化するために、切断間−に結合剤を壮大すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2墳記載の
    方法。 4、ウェファ厚さと切断IM厚さの合計の整数倍の間隔
    で結晶ロンドまたはブロックの切断を行うことを特徴と
    する特許請求の範1第1項から第3項までのいずれか1
    項に記載の方法。 s、符Flfn求の範囲第1項から第4項までのいずれ
    か1項に記載の方法を実施するためのマルチブレード中
    空−において、少なくとも2枚の鋸ブレードおよび11
    −の結合剤の注入に適した切断間隙充填台を備えること
    を特徴とするマルチブレード中空−。 a被切断結晶ロンドまたはブロックの適当な切断位置へ
    の送給をフンピユータ制御することを特徴とする待W+
    紬求の範囲第5項記載のマルチブレード中空−。 L太@電池原料に適したケイ素ロンドまたはブロックの
    切断に用いることを特徴とする特許請求の範囲第5項ま
    たは第6項記載のマルチブレード中空−。
JP58064636A 1982-04-30 1983-04-14 結晶ロツド切断方法および同方法を実施するためのマルチブレ−ド中空鋸 Granted JPS58191115A (ja)

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