WO2009153877A1 - インゴットスライシング用フレットバー、該フレットバーを貼着したインゴット、及び該フレットバーを用いたインゴットの切断方法 - Google Patents

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正人 小林
慶一 嶋岡
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信濃電気製錬株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an ingot slicing fret bar used when a thin ingot is cut into wafers with a multi-wire saw, an ingot with the fret bar attached thereto, and an ingot cutting method using the fret bar.
  • silicon-based solar cells that directly convert light energy into electric power have been attracting attention as a clean and renewable energy supply source due to increased awareness of environmental protection. Consumer equipment, housing equipment, transportation equipment, road management facilities It is used in a wide range of fields such as communication facilities. In general, solar cells are classified into silicon-based, compound-based, organic-based, etc. depending on the type of materials used, but silicon-based solar cells are currently the mainstream because of their excellent power generation efficiency. Silicon substrates used in silicon-based solar cells are subjected to various processing on wafers obtained by thinly cutting a single crystal or polycrystalline silicon ingot obtained by a pulling method (Czochralski method), a casting method (casting method) or the like. It is produced by.
  • a pulling method Czochralski method
  • casting method casting method
  • the size of the silicon solar cell ingot a standard size of 156 mm square is currently used, and other ingots of 125 mm square, 104 mm square, and the like have been produced.
  • a prismatic shape is mainly used because a large effective occupation area can be taken in the solar cell module and a yield when processing from the ingot to the wafer is good.
  • the diameter of semiconductor ingots made of semiconductor materials such as silicon and quartz is mainly 12 inches (300 mm) from the previous 8 inches (200 mm) with the rapid development of the information and communication field. The next generation is said to shift to 450 mm. In order to reduce manufacturing costs, the diameter of semiconductor ingots has been further increased.
  • a multi-wire saw As a means for cutting these ingots into thin wafers, a multi-wire saw has recently been frequently used in place of the conventionally used inner peripheral cutter.
  • this multi-wire saw one wire is wound around a plurality of guide rollers and stretched, and this wire travels in one direction or in a reciprocating direction so as to press slurry against the traveling wire while supplying slurry containing abrasive grains. Is moved to cut the ingot to the thickness of the wire pitch interval, and since a large number of wafers can be cut at a time, efficient cutting is possible.
  • the cutting allowance since the cutting allowance is narrow, there is an advantage that material loss at the time of cutting is relatively small, and further, it is possible to easily cope with a large ingot diameter.
  • a multi-wire saw system with improved wafer yield and the like for example, a system using a contact plate that approximates the hardness of an ingot has been reported (see Patent Document 1).
  • the object of the present invention is to reduce the material loss at the time of cutting and reduce the material loss at the time of cutting the ingot using a multi-wire saw, and to reduce the material loss at the time of cutting. It is to provide a new technique for improving work efficiency by reducing the time required for slicing.
  • the present inventor found that when the multi-wire saw cuts the ingot, a large number of wires are ingot at the start of cutting. Due to contact with a large area of the surface, side swaying occurs, so the cutting margin increases, material loss increases, the thickness variation between wafers increases, and the side sway cuts the ingot. It takes time to create the deflection state, which is a necessary wire condition, and the slicing work time is increased, and such a phenomenon is remarkable particularly in a prismatic ingot having a large contact area with the wire. I found it to appear.
  • the present inventor has found that the extent of lateral deflection of the wire can be reduced by reducing the contact area between the wire and the ingot at the start of cutting.
  • the contact area at the start of cutting is reduced, but the cutting distance to the diagonal is increased, and it takes too much time. Further study was conducted, and it was considered effective to attach an accessory to the ingot and form a kerf at the start of cutting, and a new technology was developed based on this idea.
  • the multi-wire saw when cutting an ingot with a multi-wire saw, in order to form a kerf at the start of cutting, the multi-wire saw is attached to a part of the ingot surface on the side where the multi-wire saw starts cutting along the length of the ingot.
  • a fret bar for ingot slicing which is a columnar body to be attached, and is formed by adhering the fret bar along a length direction of the ingot on a part of the ingot surface on the side where the multi-wire saw starts cutting
  • the ingot characterized by the fact that the fret bar is stuck to the length of the ingot on a part of the surface of the ingot on the side where the multi-wire saw starts cutting, and the fret bar starts to be cut first. This is a method for cutting an ingot.
  • the wire comes into contact with the ingot slicing fret bar according to the present invention in a small area, and a cut groove is formed in the fret bar.
  • the cutting margin is reduced and the utilization efficiency of the material is increased.
  • the wire is bent in a shorter time, and the time required for slicing is shortened.
  • the thickness variation between the obtained wafers is reduced.
  • the present invention reduces material loss during cutting, reduces variation in thickness between wafers obtained, and increases work efficiency, thereby reducing manufacturing costs and improving wafer thickness uniformity. It is very effective in improving productivity.
  • Ingot 2 Fretting bar for ingot slicing 3: Wires 4A, 4B, 4C: Wire guide roller 5: Base 6: Contact plate 7: Cutting liquid (slurry liquid)
  • FIG. 1 is a schematic front view showing an example of a state in which the ingot slicing fret bar of the present invention is attached to an ingot, wherein 1 is an ingot and 2 is a fret bar for ingot slicing.
  • the ingot 1 that is the object to be cut may be either a solar cell ingot or a semiconductor ingot. Specifically, it is made of a material such as monocrystalline or polycrystalline silicon, quartz, quartz, sapphire, compound semiconductors such as GaP and InP, etc.
  • An ingot having the shape of in view of the fact that the action of the fret bar for ingot slicing according to the present invention narrows the contact area with the wire at the start of cutting, a cylinder with a originally small contact area with the wire at the start of cutting.
  • An ingot having a prismatic shape with a large contact area with a wire is suitable instead of a shaped ingot. Therefore, a silicon-based solar cell ingot having a prismatic shape usually has a remarkable effect of the present invention. It is preferable in that it appears.
  • the ingot slicing fret bar 2 When the ingot slicing fret bar 2 according to the present invention is used to cut the ingot with a multi-wire saw, the wire is brought into contact with each other at the start of cutting to form a kerf, thereby preventing the wire from shaking and keeping the wire at a uniform interval. It is a columnar body for preparing the wire state necessary for cutting the ingot at the same time, that is, the state in which the wire is bent at an early stage.
  • the shape of the ingot slicing fret bar 2 needs to be a shape that can be attached to the surface of the ingot on the side where the multi-wire saw starts cutting, for example, perpendicular to the length direction of the ingot slicing fret bar Examples include a shape in which at least a part of the circumference of the cross-section when cut into a straight line and a shape recessed in an arc shape. Specifically, a triangular prism shape or a quadrangular prism shape is exemplified, but the smaller the contact area with the wire at the start of cutting, the smaller the lateral deflection of the wire and the faster the kerf is formed.
  • the cross section when cut in the direction perpendicular to the length direction of the ingot cutting fret bar is 3 to 20 mm in height, preferably 3 to 10 mm (h in FIG. 1).
  • the width is preferably 3 to 20 mm, preferably 5 to 10 mm. If the height is less than 3 mm, sufficient kerfs cannot be made. If the height exceeds 20 mm, the slicing time becomes longer than necessary, and if the width is less than 3 mm, it is not easy in terms of formability and handling. If the thickness exceeds 20 mm, the contact area with the wire increases, and the effects of the present invention are not sufficiently exhibited.
  • FIG. 2 shows various aspects of the ingot slicing fret bar.
  • (A) is a schematic explanatory drawing of the fret bar having a triangular prism shape
  • (b) is a schematic explanatory drawing of the fret bar having a quadrangular column shape
  • (c) is a schematic explanatory drawing of the fret bar having a convex cross section.
  • the ingot slicing fret bar 2 is attached to a part of the ingot surface on the side where the multi-wire saw starts cutting along the length direction (axial direction) of the ingot. That is, of the surfaces of the ingot slicing fret bar 2, the surface along the ingot axial direction is attached to the ingot surface on the cutting start side.
  • the position where the ingot slicing fret bar 2 is attached on the cutting start side ingot surface is arbitrary, and as shown in FIG. 1, it may be the central portion of the cutting start side ingot surface, or one or both edges It may be near. Note that two ingot slicing fret bars are used when sticking near both edges.
  • an appropriate adhesive may be used in consideration of the material, cost, and the like.
  • the surface of the ingot attached to the ingot slicing fret bar 2 is formed with a satin finish, a concave line, etc. to enhance the adhesive strength with the adhesive, and is adhered when separated from the ingot 1. This is preferable in the sense that the possibility of the agent remaining on the ingot 1 side can be reduced. Note that all of the ingot slicing fret bars illustrated in FIG. 2 are mainly used for prismatic ingots, as can be seen from the fact that they do not have a curved surface.
  • the material of the ingot slicing fret bar 2 may be appropriately selected from those that have a good adhesive and are inexpensive in terms of cost, and specifically include glass, carbon, synthetic resin, ceramics, and the like. Glass, especially ground glass is preferable from the viewpoint of good adhesion and cost.
  • the cut fret bar when the thickness of the workpiece is reduced, the cut fret bar also becomes thinner, cracks at the time of cutting, mixes into the cutting liquid, enters the cutting process again, and the risk of an accident occurring More preferably, it is made of synthetic resin.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a state in a stage of starting to cut a prismatic ingot with an ingot slicing fret bar attached using a multi-wire saw.
  • a multi-wire saw is used for cutting the ingot, but this multi-wire saw may be a conventional one and is not particularly limited.
  • the multi-wire saw illustrated in FIG. 3 is obtained by winding a thin single wire (piano wire) 3 at a constant pitch interval around a number of grooves provided in three wire guide rollers 4A, 4B, 4C. The end portion is wound around a drum (not shown).
  • an ingot slicing fret bar 2 is stuck in the axial direction of the ingot on a part of the surface of the ingot 1 on the side where the multi-wire saw starts cutting (in the vicinity of the center in FIG. 3), and then The ingot 1 bonded to the backing plate 6 on the base 5 with an adhesive is moved downward so as to be pressed against the wire between the wire guide rollers 4A and 4B arranged horizontally, and a cutting liquid (slurry liquid) in which abrasive grains are dispersed. ) 7 is cut while being continuously fed to the contact portion between the wire 3 and the fret bar 2 for ingot slicing.
  • a cutting liquid (slurry liquid) in which abrasive grains are dispersed. ) 7 is cut while being continuously fed to the contact portion between the wire 3 and the fret bar 2 for ingot slicing.
  • the wire 3 traveling in one direction or reciprocatingly by a drive motor (not shown) is pressed against the ingot slicing fret bar 2 stuck to the ingot 1 at the start of cutting, whereby a pressing force acts, and abrasive grains
  • the fret bar is first cut to form kerfs, and then the ingot 1 is cut. It is a feature of the present invention that the kerf is formed in the fret bar at the start of cutting. By having this feature, it is possible to improve thickness accuracy, reduce material loss, and increase work efficiency. Become.
  • the material of the wire 3 is usually a piano wire containing about 0.8 to 0.9% by mass of carbon.
  • the diameter of the wire 3 is usually 140 to 180 ⁇ m, but according to the present invention, it can be made a thin diameter of 80 to 120 ⁇ m.
  • the surface of the contact plate 6 is molded to match the surface shape of the ingot 1. If the ingot 1 is a prismatic shape, the adhesive surface of the backing plate 6 is formed as a flat surface, and if it is a cylindrical shape, it is formed as an arcuate concave surface. When the adhesive surface of the backing plate 6 is formed with a satin finish, a concave strip or the like to strengthen the adhesive force with the adhesive, the adhesive remains on the ingot 1 side when separated from the ingot 1. This is preferable in the sense that the possibility can be reduced.
  • the type in which the ingot 1 is pushed down and pressed against the wire 3 that is stretched many times is shown, but the other type in which the ingot is pushed up and pressed in a state of being inverted 180 °, 90 °
  • a type of pressing in the lateral direction in a rotated state may be used.
  • 3 shows an example in which three wire guide rollers are used, but there may be two wire guide rollers or four or more wire guide rollers.
  • the supply of the cutting fluid 7 may be performed particularly from both sides of the ingot 1 or may be supplied from the side of the wire 3 toward the ingot 1 (from the bottom to the top in FIG. 3).
  • the ingot is sliced into the wafer by the multi-wire saw, but the ingot slicing fret bar attached to the surface of the ingot is also sliced at the same time.
  • the sliced ingot slicing fret bar is separated from the wafer and discarded.
  • the sliced ingot slicing fret bar can be re-collected and melted to reshape the ingot slicing fret bar for recycling.
  • Example 1 Prepare a square pillar polycrystalline silicon ingot for solar cells (156 mm square, length 200 mm) near the center of the ingot surface on the side where the multi-wire saw starts cutting (see FIG. 3).
  • the ingot slicing fret bar which is a quadrangular prism-shaped synthetic resin column having a cross section of 5 mm in height and 10 mm in width when cut in the vertical direction, is the length of the ingot. Attached with adhesive along the direction. The silicon ingot thus obtained was sliced with a piano wire multi-wire saw as shown in FIG.
  • the experimental conditions at that time were an average wire traveling speed of 600 mm / min, a wire tension of 22 N, a cutting speed of 0.35 mm / min, a wire diameter of 0.12 mm, and a pitch between wires of 0.34 mm.
  • the thickness of the obtained wafer was about 0.18 ⁇ 0.010 mm
  • the cutting margin was about 0.16 ⁇ 0.010 mm
  • the time required from the start to the end of cutting was about 443 minutes.
  • Example 1 A rectangular silicon solar cell polycrystalline silicon ingot (156 mm square, length 200 mm) was prepared, and this ingot was sliced under the same method and conditions as in Example 1 except that the ingot slicing fret bar was not used. As a result, the thickness of the obtained wafer was about 0.18 ⁇ 0.015 mm, the cutting allowance was about 0.16 ⁇ 0.015 mm, and the time required from the start to the end of cutting was about 445 minutes.

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Abstract

【課題】マルチワイヤソーを利用してインゴットを切断する際、得られるウエハ間での厚みのバラツキを抑え、切断時の材料損失を減少させて材料の利用効率を向上させると共に、スライシングに要する時間を短縮させて作業効率を向上させる。 【解決手段】マルチワイヤソーによるインゴットの切断に際し、切断開始時に切り溝を形成させるために、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、インゴットの長さ方向に沿って貼着させる柱状体であることを特徴とするインゴットスライシング用フレットバーを用いる。

Description

インゴットスライシング用フレットバー、該フレットバーを貼着したインゴット、及び該フレットバーを用いたインゴットの切断方法
　本発明は、マルチワイヤソーでインゴットを薄くウエハ状に切断する際に使用するインゴットスライシング用フレットバー、該フレットバーを貼着したインゴット、及び該フレットバーを用いたインゴットの切断方法に関する。
　近年、光エネルギーを直接電力に変換する太陽電池は、環境保護に対する意識の高まりから、クリーンで再生可能なエネルギー供給源として注目が集まっており、民生機器、住宅機器、輸送用機器、道路管理施設、通信施設等の幅広い分野で用いられている。一般に、太陽電池はその使用材料の種類によって、シリコン系、化合物系、有機系等に分類されるが、発電効率が優れているなどの点から、シリコン系太陽電池が現在主流となっている。
　シリコン系太陽電池に用いられるシリコン基板は、引き上げ法（チョクラルスキー法）、キャスト法（鋳造法）等によって得られた単結晶又は多結晶のシリコンインゴットを薄く切断したウエハに種々の加工を施すことによって作製されている。シリコン系太陽電池用インゴットのサイズとしては、現在１５６ｍｍ角のサイズが標準であり、その他１２５ｍｍ角、１０４ｍｍ角等の各種サイズのインゴットが作製されている。またシリコン系太陽電池用インゴットの形状としては、太陽電池モジュールにおいて有効占有面積を広く取ることができ、インゴットからウエハに加工する際の歩留りがよいことなどから角柱形が主流となっている。
　一方、シリコン、石英等の半導体素材からなる半導体用インゴットの直径は、情報通信分野の飛躍的発展に伴い、従前の８インチ（２００ｍｍ）から、現在では１２インチ（３００ｍｍ）が主流を占めており、次世代では４５０ｍｍに移行すると言われている。製造コストの低減化を図るため、半導体用インゴットの大口径化はより一層進んでいる。
　これらのインゴットを薄いウエハに切断する手段としては、従来使用されてきた内周刃方式のカッターに代わり、最近ではマルチワイヤソーが多用されている。このマルチワイヤソーは、１本のワイヤを複数のガイドローラ間に巻き付けて張り、このワイヤを１方向あるいは往復方向に走行させ、砥粒を含むスラリーを供給しながら、走行するワイヤに押し付けるようにインゴットを移動させて、ワイヤピッチ間隔の厚さにインゴットを切断する装置であり、一度に多くの枚数のウエハを切り出すことができるため、効率的な切断が可能である。また、切り代が狭いため、切断時の材料損失が比較的少なく、さらに、インゴットの大口径化に対して容易に対応することができるという利点も有している。
　ウエハの歩留り等を向上させたマルチワイヤソーシステムとして、例えば、インゴットの硬度に近似する当て板を用いた当該システムが報告されている（特許文献１参照）。
特開２００３－１５９６４２号公報
　ところで、近年、太陽電池の需要が増大するにつれて、材料となるシリコン等の需給関係が逼迫してきていることに加えて、太陽電池の利用範囲を更に拡大するために製造コストを低下させる必要があることから、より有効に材料を活用することが課題となっている。このような状況から、マルチワイヤソーでウエハに切り出すにあたり、切り代をできるだけ狭くして切断時の材料損失を減少させ、あるいはウエハの厚さをできるだけ薄くすることによって、１回のスライシング作業で得られるウエハの取得枚数を増やし、材料の利用効率（歩留り）を向上させることが検討されている。ちなみに、太陽電池用インゴットから切り出されるウエハの厚さは、従前の３２０μｍから、現在では１８０μｍが主流となり、今後、その厚さは、ますます薄くなるであろうと予測されている。
　インゴットから切り出すウエハの厚さを薄くし、あるいは切り代を狭くすることによって１回のスライシング作業で得られるウエハの取得枚数を増やすためには種々の方法が考えられるが、それらの方法のうちの１つとして、ワイヤの径をできるだけ細くして切り代を狭くすることにより材料の歩留りを向上させる方法が広く検討されている。
　しかしながら、この方法では、ワイヤの径を細くするのでワイヤが断線しやすくなり、インゴットを切断するのに必要な切断荷重をワイヤに加えることが難しくなる。ワイヤにかかる切断荷重が十分でないとインゴットを切断するのに必要な剛性が得られなくなるため、スライス加工に要する時間が増加して作業効率が低下することになる。したがって、ワイヤの径を細くすることには限界があるのが実情である。
　また、特に角柱形のインゴットを切断する場合は、ワイヤの径を細くするとワイヤにかかる切断荷重を少なくする必要が生じる。またインゴットを切断するのに必要なワイヤのたわみ状態を作り出すのに時間がかかるため、作業効率もよくないという問題があった。またワイヤとインゴットの接点の位置の精度が低下し、切断面間隔が不均一になるという問題もあった。
　以上の点に鑑みて、本発明の目的は、マルチワイヤソーを利用してインゴットを切断する際、得られるウエハ間での厚みのバラツキを抑え、切断時の材料損失を減少させて材料の利用効率を向上させると共に、スライシングに要する時間を短縮させて作業効率を向上させる新たな技術を提供することにある。
　本発明者は、上記課題を解決するために、インゴットの形状、ワイヤの切断挙動等について体系的に検討を行った結果、マルチワイヤソーがインゴットを切断する際、切断開始時において多数のワイヤがインゴット表面の広い面積に接触することによって横ぶれを起こすため、切り代が大きくなって材料損失が増大し、また得られるウエハ間の厚みのバラツキが大きくなること、また横ぶれによってインゴットを切断するのに必要なワイヤの状態である、たわみ状態を作り出すのに時間がかかり、スライシングの作業時間が増加すること、そして、このような現象は特にワイヤとの接触面積が大きい角柱形のインゴットにおいて顕著に現れることを見出した。
　そこで、本発明者は、切断開始時におけるワイヤの横ぶれを効果的に防止する方法について鋭意検討した結果、切断開始時におけるワイヤとインゴットとの接触面積をなるべく小さくすればワイヤの横ぶれの程度が減少すること、但し、角柱インゴットの角部より切断を開始したのでは、切断開始時の接触面積は小さくなるが、対角部までの切断距離が大きくなり、時間がかかり過ぎることを知り、さらに検討して、インゴットに付属物を取り付け、切断開始時において、これに切り溝を形成させることが有効であると考え、かかる考えに基づいて新たな技術を開発するに至った。
　すなわち、本発明は、マルチワイヤソーによるインゴットの切断に際し、切断開始時に切り溝を形成させるために、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、インゴットの長さ方向に沿って貼着させる柱状体であることを特徴とするインゴットスライシング用フレットバー、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、当該フレットバーをインゴットの長さ方向に沿って貼着させてなることを特徴とするインゴット、及びマルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、当該フレットバーをインゴットの長さ方向に貼着し、当該フレットバーを最初に切り始めることを特徴とするインゴットの切断方法である。
　本発明によれば、マルチワイヤソーによる切断開始時において、ワイヤが本発明に係るインゴットスライシング用フレットバーと狭い面積で接触して、該フレットバーに切り溝が形成されるため、ワイヤの横ぶれの程度が減少し、その結果、切り代が減少して材料の利用効率が上昇する。また、横ぶれが防止されるため、より短時間でワイヤがたわみ状態となり、スライシングに要する時間が短縮される。また、得られるウエハ間の厚みのバラツキが低減する。
　このように、本発明は、切断時における材料損失を減少させ、得られるウエハ間の厚みのバラツキを小さくし、また作業効率を上昇させるので、製造コストの削減、ウエハ厚みの均一性の向上、及び生産性の向上を図る上で非常に有効である。
本発明のインゴットスライシング用フレットバーをインゴットに貼着した状態の一例を示す概略平面図である。 インゴットスライシング用フレットバーの各種態様を例示した説明図であり、（ａ）は三角柱状の当該フレットバーの概略説明図、（ｂ）は四角柱状の当該フレットバーの概略説明図、（ｃ）は断面凸状の当該フレットバーの概略説明図である。 マルチワイヤソーを用いて、インゴットスライシング用フレットバーを貼着した角柱形のインゴットの切断を開始する段階の状態を示す説明図である。
符号の説明
１：インゴット
２：インゴットスライシング用フレットバー
３：ワイヤ
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ：ワイヤガイドローラ
５：台座
６：当て板
７：切断液（スラリー液）
　以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明のインゴットスライシング用フレットバーをインゴットに貼着した状態の一例を示す概略正面図であり、１はインゴット、２はインゴットスライシング用フレットバーである。
　切断の対象物であるインゴット１は、太陽電池用インゴット、半導体用インゴットのいずれであってもよい。具体的には、単結晶又は多結晶のシリコン、石英、水晶、サファイア、ＧａＰやＩｎＰ等の化合物半導体等の素材からなり、角柱形（四角柱形、八角柱形等）、円柱形等の適宜の形状を有するインゴットである。しかしながら、上述したように、本発明のインゴットスライシング用フレットバーの作用が、切断開始時においてワイヤとの接触面積を狭くするという点に鑑みれば、もともと切断開始時においてワイヤとの接触面積が小さい円柱形のインゴットではなく、ワイヤとの接触面積が大きい角柱形の形状を有するインゴットが適しており、したがって、通常、角柱形の形状を有するシリコン系太陽電池用インゴットが、本発明の効果が顕著に現れるという点で好適である。
また、従来の内周刃方式によるスライシングでは、インゴットの口径が大きくなるにつれて刃厚を大きくする必要があるが、刃厚が大きくなるとそれに伴って切り代が必然的に多くなり材料損失が大きくなる。そのため直径３００ｍｍ以上の円柱形のインゴットに対して内周刃方式を適用することは従来困難であるが、本発明では、この内周刃方式で切断が困難な直径３００ｍｍ以上である円柱形のインゴットに対しても有効に適用することができる。
　本発明に係るインゴットスライシング用フレットバー２は、マルチワイヤソーによるインゴットの切断に際し、切断開始時にワイヤを接触させて切り溝を形成させることにより、ワイヤの横ぶれを阻止してワイヤを均一の間隔に揃えるとともに、インゴットを切断するために必要なワイヤの状態、すなわち、ワイヤがたわんだ状態を早期に作りだすための柱状体である。
　インゴットスライシング用フレットバー２の形状としては、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面に貼着できる形状であることが必要であり、例えば、インゴットスライシング用フレットバーの長さ方向に対して垂直に切断したときの断面の周の少なくとも一部が直線である形状や円弧状に窪んだ形状等が挙げられる。具体的には、三角柱状あるいは四角柱状が例示されるが、切断開始時点においてワイヤとの接触面積が小さいほどワイヤの横ぶれが小さく、また切り溝が早く形成されて好ましいことから、三角柱状がよく、また四角柱状とする場合は、インゴット切断用フレットバーの長さ方向に対して垂直方向に切断したときの断面が、高さ３～２０ｍｍ、好ましくは３～１０ｍｍ（図１中のｈ）、幅３～２０ｍｍ、好ましくは５～１０ｍｍの略矩形とするのが好適である。高さが３ｍｍ未満であると十分な切り溝を入れることができず、２０ｍｍを超えるとスライシング時間が必要以上に長くなり、また幅が３ｍｍ未満であると成形性、取り扱い等の点で容易ではなく、２０ｍｍを超えるとワイヤとの接触面積が大きくなるため本発明の効果が十分に発揮されなくなる。なお、インゴットスライシング用フレットバー２の長さは、切断対象のインゴットの長さ等に応じて適宜決定すればよい。
　図２に、インゴットスライシング用フレットバーの各種態様を示す。（ａ）は三角柱状の当該フレットバーの概略説明図、（ｂ）は四角柱状の当該フレットバーの概略説明図、（ｃ）は断面凸状の当該フレットバーの概略説明図である。
　インゴットスライシング用フレットバー２は、図１に示すように、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、インゴットの長さ方向（軸方向）に沿って貼着させる。すなわち、インゴットスライシング用フレットバー２の面のうち、インゴットの軸方向に沿う面で、切断開始側のインゴット表面に貼着させる。切断開始側のインゴット表面において、インゴットスライシング用フレットバー２を貼着させる位置は任意であり、図１に示すように、切断開始側のインゴット表面の中央部分でもよいし、あるいは一方又は両方の縁付近でもよい。なお、両方の縁付近に貼着させる場合は、２本のインゴットスライシング用フレットバーを用いる。
　インゴットと当該フレットバー２との貼着には、それらの材質、コスト等を考慮して適当な接着剤を用いればよい。また、インゴットスライシング用フレットバー２のインゴット貼着面には、梨地、凹条等を形成するなどして、接着剤との接着力を強化しておくことが、インゴット１から分離するときに接着剤がインゴット１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。なお、図２に例示したインゴットスライシング用フレットバーは、曲面を有していないことからわかるように、いずれも主として角柱形のインゴットに対して使用される。
　インゴットスライシング用フレットバー２の材質については、接着剤の付きがよく、コスト的に安価なものを適宜選択すればよく、具体的には、ガラス、カーボン、合成樹脂、セラミックス等が挙げられる。接着剤の付きがよいことやコストの点から、ガラス、特にすりガラスが好ましい。
　一方、加工物の厚さが薄くなることによって、切断されたフレットバーも薄くなり、切断時に割れて切断液中に混入し、再度切断加工部分に入り込み、事故発生することの危険性からみると合成樹脂製がさらに好ましい。
　次に、本発明に係るインゴットスライシング用フレットバーを用いてインゴットを切断する方法について、図３を参照しながら具体的に説明する。図３は、マルチワイヤソーを用いて、インゴットスライシング用フレットバーを貼着した角柱形のインゴットの切断を開始する段階の状態を示す説明図である。
　インゴットの切断にはマルチワイヤソーを使用するが、このマルチワイヤソーは従来一般のものでよく特に限定はない。
　図３に例示したマルチワイヤソーは、３本のワイヤガイドローラ４Ａ、４Ｂ、４Ｃに設けられた多数の溝に、細い１本のワイヤ（ピアノ線）３を、一定ピッチ間隔で巻き付けたものであり、末端部はドラム（図示せず）に巻き取るようになっている。
　切断の手順としては、まず、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット１表面の一部（図３では中央部付近）にインゴットスライシング用フレットバー２をインゴットの軸方向に貼着し、その後、台座５上の当て板６に接着剤で接着したインゴット１を、水平に配置されたワイヤガイドローラ４Ａ、４Ｂ間のワイヤに押し付けるように下降移動させ、砥粒を分散させた切断液（スラリー液）７をワイヤ３とインゴットスライシング用フレットバー２の接触部分に連続的に供給しながら切断する。駆動モータ（図示せず）により一方向あるいは往復走行するワイヤ３は、切断開始時点において、インゴット１に貼着したインゴットスライシング用フレットバー２に押し付けられ、それによって押圧力が作用し、また砥粒を介する研削作用によって、当該フレットバーを最初に切削して切り溝を形成し、次いでインゴット１を切断していく。切断開始時にこの切り溝を上記フレットバーに形成させることが本発明の特徴であり、この特徴を有することによって厚さ精度を向上及び材料損失を減少させ、また作業効率を上昇させることが可能となる。
　ワイヤ３の材質は、通常、炭素を０．８～０．９質量％程度含むピアノ線を使用する。またワイヤ３の径は、通常は１４０～１８０μｍであるが、本発明によれば、８０～１２０μｍの細い径とすることも可能である。
　当て板６は、インゴット１の表面形状に適合するように表面が成形される。インゴット１が角柱状であれば、当て板６の接着面は平面に形成し、円柱状であれば円弧状の凹形面に形成する。当て板６の接着面には、梨地、凹条等を形成するなど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１から分離するときに接着剤がインゴット１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。
　図３に示した例では、マルチワイヤソーとして、インゴット１を押し下げて多数張られているワイヤ３に押し付けるタイプを示したが、その他１８０°反転させた状態でインゴットが押し上げられて押し付けるタイプ、９０°回転した状態で横方向に押し付けるタイプのものでもよい。
　また、図３では、ワイヤガイドローラが３個用いられる例を示したが、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。
　切断液７の供給は、特にインゴット１の両側から行ってもよいし、インゴット１に向かってワイヤ３の側から（図３で下から上に向けて）供給しても差し支えない。
　このようにして、インゴットはマルチワイヤソーによりウエハにスライスされるが、インゴットの表面に貼着されたインゴットスライシング用フレットバーも同時にスライスされる。スライスされたインゴットスライシング用フレットバーは、ウエハから分離されて廃棄されるが、これを再回収し、溶融するなどしてインゴットスライシング用フレットバーに再成形してリサイクルすることもできる。
　以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
（実施例１）
　四角柱の太陽電池用多結晶シリコンインゴット（１５６ｍｍ角、長さ２００ｍｍ）を用意し、マルチワイヤソーが切断を開始する側の上記インゴット表面の中央部付近に（図３参照）、長さ方向に対して垂直方向に切断したときの断面が、高さ５ｍｍ、幅１０ｍｍの略矩形であり、長さ２００ｍｍの四角柱形の合成樹脂製柱状体であるインゴットスライシング用フレットバーを、上記インゴットの長さ方向に沿って接着剤で貼着した。
　こうして得られたシリコンインゴットを、図３に示したように、ピアノ線のマルチワイヤソーでスライシングした。その際の実験条件は、ワイヤ平均走行速度
６００ｍｍ／分、ワイヤ張力２２Ｎ、切断速度０．３５ｍｍ／分、ワイヤ径０．１２ｍｍ、ワイヤ間ピッチ０．３４ｍｍとした。
　その結果、得られたウエハの厚さは約０．１８±０．０１０ｍｍ、切り代は約０．１６±０．０１０ｍｍ、切断開始から終了までに要した時間は約４４３分であった。
（比較例１）
　四角柱の太陽電池用多結晶シリコンインゴット（１５６ｍｍ角、長さ２００ｍｍ）を用意し、インゴットスライシング用フレットバーを用いない以外は、実施例１と同様の方法、条件でこのインゴットをスライシングした。
　その結果、得られたウエハの厚さは約０．１８±０．０１５ｍｍ、切り代は約０．１６±０．０１５ｍｍ、切断開始から終了までに要した時間は約４４５分であった。
　上記の結果から、本発明によれば切り代は小さくなり、ウエハ間厚さのバラツキは低減し、スライシングに要する時間は短縮することが確認された。

Claims (9)

  1. 　マルチワイヤソーによるインゴットの切断に際し、切断開始時に切り溝を形成させるために、マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、インゴットの長さ方向に沿って貼着させる柱状体であることを特徴とするインゴットスライシング用フレットバー。
  2. 　インゴットスライシング用フレットバーの長さ方向に対して垂直に切断したときの断面の周の少なくとも一部が直線である請求項１に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  3. 　インゴットスライシング用フレットバーの長さ方向に対して垂直に切断したときの断面の周の少なくとも一部が円弧状に窪んでいる請求項１に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  4. 　三角柱形又は四角柱形である請求項２に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  5. 　インゴットスライシング用フレットバーの長さ方向に対して垂直方向に切断したときの断面が、高さ３～２０ｍｍ、幅３～２０ｍｍの略矩形である四角柱形である請求項４に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  6. 　インゴットスライシング用フレットバーが合成樹脂製である請求項１～５のいずれか１項に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  7. 　インゴットとの貼着面に梨地又は凹条を形成している請求項１～６のいずれか１項に記載のインゴットスライシング用フレットバー。
  8. 　マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、請求項１～７のいずれか１項に記載のインゴットスライシング用フレットバーをインゴットの長さ方向に沿って貼着させてなることを特徴とするインゴット。
  9. 　マルチワイヤソーが切断を開始する側のインゴット表面の一部に、請求項１～７のいずれか１項に記載のインゴットスライシング用フレットバーをインゴットの長さ方向に貼着し、当該フレットバーを最初に切り始めることを特徴とするインゴットの切断方法。
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