WO2013047678A1 - 微細粒子製造方法 - Google Patents

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fixed abrasive
workpiece
abrasive wire
coolant liquid
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隆 山岡
浩志 阪西
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株式会社 安永
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    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing fine particles, and more particularly, to a method for producing fine particles having a normal distribution in which submicron is an average value of particle diameters.
  • a particle size of a sintered body or a coating material is within a submicron range, the sinterability and the coating property are improved.
  • the characteristics of a ceramic sintered body or silicon particle coating material made of silicon are improved as the particle size of silicon particles as a raw material falls within a submicron range.
  • the same quality improvement can be seen when silicon particles are used as a negative electrode material for a lithium ion secondary battery.
  • a silicon alloy such as magnesium silicide or manganese silicide is used as a thermoelectric element
  • the thermoelectric performance is expected to improve as the particle diameter of the silicon alloy as a material falls within the submicron range.
  • a breakdown method a method of crushing a large lump using a ball mill, a jet mill or the like is known (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a method of crushing a large lump using a ball mill, a jet mill or the like.
  • the breakdown method it is said that it is very difficult to produce fine particles having a normal distribution with the average value of submicron particle size.
  • a build-up method a CVD method, a sputtering method, and the like are known.
  • the manufacturing cost is expensive and mass production is difficult, it is not suitable for industrial production.
  • the present invention takes the above-mentioned conventional art into consideration, and can obtain fine particles having a normal distribution in which submicron is the average value of particle diameters by mechanical means (breakdown method).
  • An object is to provide a method for producing fine particles which is excellent in cost and suitable for industrial production.
  • a fixed abrasive wire to which abrasive grains are fixed in advance a support unit that supports a workpiece to be cut or ground and presses against the fixed abrasive wire, and polishing.
  • a cutting or grinding device provided with a coolant liquid supply unit for supplying a coolant liquid that does not contain an agent, pressing the workpiece against the fixed abrasive wire using the support unit, and supplying the coolant liquid
  • a recovery step of recovering the formed fine particles as a slurry together with the coolant and a step of taking out the fine particles from the slurry.
  • the fine particles have a normal distribution in which submicron is an average value of particle sizes.
  • the fine particles have a particle size of 10 nm to 100 ⁇ m and a purity of 99.5% or more.
  • the fine particles have a particle size of 20 nm to 3 ⁇ m and a purity of 99.5% or more.
  • a plurality of the fixed abrasive wires are arranged in parallel.
  • the fixed abrasive wire is spirally wound to form a curved portion.
  • the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while reciprocating in a direction perpendicular to the axial direction of the wire of the fixed abrasive.
  • the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while swiveling.
  • an individual liquid separator is used in the extraction step.
  • pure water is added to the fine particles and stirred, and then the fine particles are precipitated, and the supernatant is discarded to further improve the purity of the fine particles.
  • pure water is added to the fine particles, and after stirring, the impurities are removed together with the pure water added using the individual liquid separator to further improve the purity of the fine particles.
  • a purity improving step is performed.
  • the workpiece is cut or ground using the fixed abrasive wire while supplying the coolant liquid that does not contain the abrasive in the miniaturization process.
  • the desired fine particles can be obtained without going through a complicated post-treatment process such as chemical treatment.
  • fine particles having a normal distribution with submicron average particle size can be obtained, for example, when producing a magnesium silicide thermoelectric element by sintering, the particle uniformity in the submicron order is obtained. This demand can be met in the required fields.
  • fine particles having a particle diameter of 10 nm to 100 ⁇ m and a purity of 99.5% or more can be obtained.
  • fine particles having a particle diameter of 20 nm to 3 ⁇ m and a purity of 99.5% or more can be obtained.
  • the refining process can be performed simultaneously with the slicing process of the silicon wafer by reciprocating the fixed abrasive wire in the axial direction. Silicon sludge discarded by slicing can be used effectively.
  • a cutting margin necessary for slicing a 180 ⁇ m thick silicon wafer from a high-purity silicon ingot is about 150 ⁇ m. For this reason, at present, almost half the amount of high-purity silicon is discarded as silicon sludge.
  • it can be effectively used as fine particles, which is preferable from the viewpoint of recycling.
  • the curved portion is formed by spirally winding the fixed abrasive wire, an area where the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire in a single miniaturization process increases, and more Fine particles can be obtained efficiently.
  • the workpiece since the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while reciprocating in the direction perpendicular to the axial direction of the fixed abrasive wire, the workpiece can be made into fine particles without waste.
  • the workpiece since the workpiece is pressed against the fixed abrasive wire while swiveling, the workpiece can be made into fine particles without waste.
  • finer particles with higher purity can be obtained, they can be used as raw materials for hard ceramics, solar cell materials, thermoelectric conversion element materials, and negative electrode materials for lithium ion secondary batteries that require higher purity. It becomes like this.
  • the operation can be performed with a simple operation, resulting in high work efficiency.
  • the miniaturization process is performed simultaneously with the slicing process of the silicon wafer, it is also preferable from the viewpoint of recycling because it generally leads to reuse of silicon sludge discarded as cutting waste. .
  • Silicon as a workpiece is merely an example, and various brittle materials other than silicon (for example, silicon alloys such as magnesium silicide and manganese silicide) can be applied as the workpiece in the present invention.
  • silicon alloys such as magnesium silicide and manganese silicide
  • a cutting or grinding apparatus 1 as an example used in the fine particle manufacturing method according to the present invention includes a fixed abrasive wire 2 and a wire holding roller 3 around which the fixed abrasive wire 2 is wound. And a slurry tank 4.
  • the wire holding roller 3 protrudes from the apparatus main body 5.
  • Two wire holding rollers 3 are disposed, and the fixed abrasive wire 2 is wound around the two wire holding rollers 3 and continuously wound. At that time, the fixed abrasive wires 2 are wound so as to be spaced apart from each other.
  • this apparatus main body 5 you may use a general fixed abrasive wire saw apparatus.
  • the fixed abrasive wire 2 is formed of a wire 6 and an abrasive grain 7, and the abrasive grain 7 is fixed to the wire 6 in advance.
  • the protruding length of the abrasive grains 7 from the wire 6 is 10 ⁇ m or less, and the pitch of the abrasive grains 7 is distributed at intervals of several tens of micrometers.
  • a fixed abrasive wire 2 is used.
  • the fixed abrasive wire 2 is not limited to this form, and can be changed according to the purpose of the workpiece or the fine particles to be manufactured.
  • a method for producing fine particles from a workpiece using such a cutting or grinding apparatus 1 will be described.
  • the two wire holding rollers 3 are rotated or reversed in the same direction to cause the fixed abrasive wire 2 to reciprocate or move in one direction in the direction of arrow A.
  • the rotation or reverse rotation of the wire holding roller 3 at this time is performed by the drive unit 13. That is, when one wire holding roller 3 rotates or reversely rotates, the fixed abrasive wire 2 reciprocates or moves in one direction in conjunction with this, and the other wire holding roller 3 rotates or reversely moves according to this. . Then, the workpiece 10 supported by the support unit 8 is moved in the arrow B direction.
  • This movement is performed by a lifting mechanism (not shown) provided in the support unit 8.
  • the coolant liquid 12 is supplied from the coolant liquid supply unit 9 to the cut portion of the workpiece 10.
  • This coolant liquid 12 contains no abrasive. That is, it only serves as cooling water for cooling the heat generated when the workpiece 10 is cut with the fixed abrasive wire 2.
  • the workpiece 10 is cut only by the abrasive grains 7 fixed to the wire 6.
  • a recovery process is performed.
  • the workpiece 10 and the fixed abrasive wire 2 come into contact with each other, the workpiece 10 is cut and silicon fine particles 11 are formed.
  • the silicon fine particles 11 are recovered as a slurry in the slurry tank 4 together with the coolant liquid 12.
  • a removal process is performed.
  • a general solid-liquid separation method may be used.
  • the coolant liquid 12 from which the fine particles have been taken out is returned to the coolant tank. Since the fine particles taken out in this manner contain a small amount of coolant, they are put into a pure water tank and washed.
  • tap water or well water may be used in addition to pure water. In any case, since the coolant liquid does not contain an abrasive, cleaning with a chemical liquid is unnecessary.
  • the particle diameter of the silicon fine particles obtained in this way was measured, and as shown in FIG. 4, it had a particle diameter of 10 nm to 100 ⁇ m. More specifically, the obtained silicon fine particles had a normal distribution with an average value of 500 nm within a range of 20 nm to 3 ⁇ m. Further, when the silicon purity at this time was analyzed, it was 99.5%.
  • fine particles having a normal distribution with submicron as the average value of the particle diameter can be produced by mechanical means (breakdown method) such as cutting the workpiece 10 using the fixed abrasive wire 2. It was. Furthermore, since the fixed abrasive wire 2 to which the abrasive grains are fixed in advance and the coolant liquid 12 containing no abrasive are used, it is possible to prevent the abrasive grains from being mixed into the silicon fine particles 11. At the same time, it was possible to obtain fine particles of purity.
  • the fixed abrasive wire 2 is wound around the two wire holding rollers 3 and continuously wound.
  • Fine particles can be produced in the same manner as in the above example by moving the workpiece 10 in the J direction while reciprocating the fixed abrasive wire 2 in the direction of arrow P (the axial direction of the wire 2).
  • fine particles can be produced by moving the workpiece 10 in the J direction while reciprocating the fixed abrasive wire 2 in the direction of arrow I (the direction perpendicular to the axis of the wire 2).
  • the fixed abrasive wire 2 may be spirally wound to form a curved portion.
  • fine particles can be produced in the same manner as in the above example.
  • the workpiece 10 is moved to the arrow B direction (refer FIG. 3, the arrow J direction in FIG. 5, the arrow H direction in FIG. 6), in addition to that, fixed abrasive
  • the workpiece 10 may be reciprocated in the direction perpendicular to the axial direction of the fixed abrasive wire 2 (in the direction of arrow N in FIG. 5).
  • a motion for turning the workpiece 10 (arrow Q direction in FIG. 5, arrow M direction in FIG. 6) may be applied.
  • the support unit 8 By providing the support unit 8 with not only an elevating mechanism but also a rotating mechanism, more fine particles can be produced more efficiently than in the above-described example.
  • a purity improving step may be performed to further increase the purity of the silicon fine particles produced in the above embodiment.
  • pure water is added to the silicon fine particles and stirred to make a fine particle mixed solution 18 (state (D)), which is left for a while.
  • state (E) fine particle mixed solution
  • silicon fine particles with higher purity can be obtained as compared with the above example.
  • FIG. 8 shows the relationship between the amount of pure water added (horizontal axis) and the concentration (vertical axis) of impurities K (potassium), Fe (iron), and Ni (nickel) contained in silicon fine particles. is there.
  • the case where the amount of added pure water is 0 liters indicates the concentration of impurities in silicon fine particles that have not been subjected to any purity improvement step.
  • the concentration of K (potassium) as an impurity is 600 ppm
  • Fe (Iron) was 400 ppm
  • Ni (nickel) was 120 ppm.
  • the fine particle mixture 19 is allowed to stand until the fine particles 19 are precipitated, but the pure water added is added using a solid-liquid separator such as a filter press or screw press. In addition, it may be a means for removing impurities.

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Abstract

砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ（２）と、被加工物（１０）を支持する支持ユニット（８）と、クーラント液を供給するクーラント液供給ユニット（９）とを備えた切削又は磨砕装置（１）を用い、クーラント液を供給しながら固定砥粒ワイヤ（２）又は被加工物（１０）を相対的に往復又は旋回運動させて被加工物（１０）を切削又は磨砕する微細化工程と、被加工物（１０）の切削又は磨砕により微細粒子（１１）を形成し、クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、このスラリーからサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を取り出す取り出し工程とを備えた。

Description

微細粒子製造方法
　本発明は、微細粒子の製造方法に関し、より詳細にはサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子の製造方法に関する。
　一般的に、焼結体や塗工材の材料となる粒子は、その粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、焼結性や塗工性が向上することが知られている。例えば、シリコンを材料とするセラミックス焼結体やシリコン粒子塗工材は、原料となるシリコン粒子の粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、その特性が向上する。あるいは、シリコン粒子をリチウムイオン二次電池の負極材料とした場合にも同様の品質向上が見られる。また、マグネシウム・シリサイドやマンガン・シリサイドといったシリコン合金を熱電素子として利用する場合、材料となるシリコン合金の粒径がサブミクロンの範囲に収まっているほど、熱電性能の向上が見込まれている。
　従来、このような微細粒子の製造方法としては、大きな塊を粉砕して目的の粒径の粒子を得るブレイクダウンの方法と、分子レベルの小さな原料から成長させ目的の粒径の粒子を得るビルドアップの方法とが用いられている。
　例えば、ブレイクダウンの方法としては、大きな塊をボールミルやジェットミル等を用いて粉砕する方法が知られている（特許文献１参照）。しかしながら、ブレイクダウンの方法では、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を製造するのは非常に困難であると言われている。また、ビルドアップの方法としては、ＣＶＤ法やスパッタ法などが知られているが、製造コストが高価であり、大量生産も困難であることから、工業的生産には不向きである。
特開２０００－１７６３０３号公報
　本発明は、上記従来技術を考慮したものであり、機械的手段（ブレイクダウンの方法）によって、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を得ることができ、さらには、コスト的にも優れ工業的生産に適した微細粒子製造方法を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明では、予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤと、切削又は磨砕すべき被加工物を支持して前記固定砥粒ワイヤに押し当てる支持ユニットと、研磨剤が非含有のクーラント液を供給するクーラント液供給ユニットとを備えた切削又は磨砕装置を用い、前記支持ユニットを用いて前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤに押し当て、前記クーラント液供給ユニットからクーラント液を供給しながら前記固定砥粒ワイヤ又は前記被加工物を往復又は旋回運動させて前記被加工物を切削又は磨砕する微細化工程と、前記被加工物の切削又は磨砕により形成した微細粒子を、前記クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、前記スラリーから前記微細粒子を取り出す取り出し工程とを備えたことを特徴とする微細粒子製造方法を提供する。
　好ましくは、前記微細粒子がサブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する。
　好ましくは、前記微細粒子が１０ｎｍ～１００μｍの粒径を有し、且つ、純度が９９．５％以上である。
　好ましくは、前記微細粒子が２０ｎｍ～３μｍの粒径を有し、且つ、純度が９９．５％以上である。
　好ましくは、前記固定砥粒ワイヤが複数本平行に並んで配設されている。
　好ましくは、前記固定砥粒ワイヤが螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されている。
　好ましくは、前記被加工物を前記固定砥粒のワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てる。
　好ましくは、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てる。
　好ましくは、前記取り出し工程で、個液分離機を用いる。
　好ましくは、前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記微細粒子を沈殿させ、上澄み液を廃棄して前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行う。
　好ましくは、前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記個液分離機を用いて添加した純水とともに不純物を除去することで前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行う。
　以上説明したように本発明によれば、微細化工程において研磨剤を含まないクーラント液を供給しながら固定砥粒ワイヤを用いて被加工物を切削又は磨砕していることから、その後の取り出し工程において、薬液処理等の複雑な後処理工程を経ることなく、目的の微細粒子を得ることができる。
　また、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を得ることができるので、例えば、焼結によってマグネシウム・シリサイド熱電素子を製造する場合等、サブミクロンオーダーで粒子の均一性が求められる分野において、この要求に応えることができる。
　また、粒径が１０ｎｍ～１００μｍ、且つ、純度が９９．５％以上の微細粒子を得ることができる。
　また、粒径が２０ｎｍ～３μｍ、且つ、純度が９９．５％以上の微細粒子を得ることができる。
　また、前記固定砥粒ワイヤを複数本平行に並べて配設しているため、一度の微細化工程で前記固定砥粒ワイヤに前記被加工物が押し当てられる面積が増大し、より多くの微細粒子を効率よく得ることができる。また、被加工物がシリコンインゴットである場合は、前記固定砥粒ワイヤを軸線方向に往復運動させることにより、シリコンウェハのスライス加工と同時に前記微細化工程を実行できるため、一般的なシリコンウェハのスライス加工で廃棄されているシリコンスラッジを有効利用することができる。一例として、高純度シリコンのインゴットから厚さが１８０μｍのシリコンウェハをスライス加工するのに必要な切り代は１５０μｍ程度である。このため、現状では、ほぼ半分の量の高純度シリコンがシリコンスラッジとして廃棄されているが、本発明によって、微細粒子として有効利用可能となるため、リサイクルの観点からみても好ましい。
　また、前記固定砥粒ワイヤを螺旋状に巻いて湾曲部を形成しているため、一度の微細化工程で前記固定砥粒ワイヤに前記被加工物が押し当てられる面積が増大し、より多くの微細粒子を効率よく得ることができる。
　また、前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てるため、被加工物を無駄なく微細粒子とすることができる。
　また、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てるため、被加工物を無駄なく微細粒子とすることができる。
　また、前記取り出し工程において、個液分離機を用いているため、より短時間で効率よく微細粒子を取り出すことができる。
　また、より高い純度の微細粒子が得られるので、より高い純度が求められる硬質セラミックの原料や、太陽電池材料や、熱電変換素子原料や、リチウムイオン二次電池の負極材料としても用いることができるようになる。また、薬液処理等の複雑な後処理工程とは異なり、単純な作業で行うことができるので、作業効率がよい。さらに、シリコンウェハのスライス加工と同時に前記微細化工程を実行するような場合においては、一般的に切削屑として廃棄されているシリコンスラッジの再利用にもつながるため、リサイクルの観点から見ても好ましい。
　また、より高い純度の微細粒子が得られるという点については、上記と同様であるが、個液分離機を用いている分、より短時間で効率よくより高い純度の微細粒子を得ることができる。
切削又は磨砕装置の概略斜視図である。 固定砥粒ワイヤの拡大概略図である。 切削又は磨砕装置の概略図である。 取り出し工程で得られた微細粒子の粒子径分布を示すグラフである。 固定砥粒ワイヤを複数本平行に並べて配設した場合の概略図である。 固定砥粒ワイヤを螺旋状に巻いて湾曲部を形成した場合の概略図である。 純度向上工程でのフローを示す概略図である。 純度向上工程での純水洗浄量と不純物の濃度との関係を示すグラフである。
　以下、被加工物をシリコンインゴットとして、本発明に係る微細粒子製造方法の一実施形態を説明する。なお、被加工物としてのシリコンはあくまで一例であり、本発明における被加工物としてはシリコンの他様々な脆性材料（例えば、マグネシウム・シリサイドやマンガン・シリサイドといったシリコン合金）を適用することができる。
　図１に示すように、本発明に係る微細粒子製造方法に用いる一例としての切削又は磨砕装置１は、固定砥粒ワイヤ２と、この固定砥粒ワイヤ２が巻回されたワイヤ保持ローラ３、及びスラリータンク４とを有している。ワイヤ保持ローラ３は、装置本体５から突出している。ワイヤ保持ローラ３は２本配設され、固定砥粒ワイヤ２はこの２本のワイヤ保持ローラ３に架け渡されて連続して巻回されている。その際、固定砥粒ワイヤ２同士は間隔を存するように巻回されている。なお、この装置本体５としては、一般的な固定砥粒ワイヤソー装置を用いてもよい。
　図２に示すように、固定砥粒ワイヤ２はワイヤ６と砥粒７で形成されており、砥粒７はワイヤ６に予め固着されている。本実施形態においては、被加工物をシリコンインゴットとした場合の一例として、ワイヤ６からの砥粒７の突出長さは１０μｍ以下、砥粒７のピッチはほぼ数十μｍ間隔で分布している固定砥粒ワイヤ２を用いている。しかしながら固定砥粒ワイヤ２はこの形態に限られるものではなく、被加工物や製造する微細粒子等の目的に応じて変更することができる。
　このような切削又は磨砕装置１を用いて被加工物から微細粒子を製造する方法について説明する。なおここでは被加工物１０を切削する場合について説明する。図３に示すように、２本のワイヤ保持ローラ３を同方向に回転又は逆転させて固定砥粒ワイヤ２を矢印Ａ方向に往復又は一方向運動させる。この際のワイヤ保持ローラ３の回転又は逆転は駆動ユニット１３により行われる。すなわち、一方のワイヤ保持ローラ３が回転又は逆転することにより、これに連動して固定砥粒ワイヤ２が往復又は一方向運動し、他方のワイヤ保持ローラ３がこれに従動して回転又は逆転する。そして、支持ユニット８により支持された被加工物１０を矢印Ｂ方向に移動させる。この移動は、支持ユニット８に備わる図示しない昇降機構により行われる。このとき、クーラント液供給ユニット９から被加工物１０の切削箇所に対してクーラント液１２が供給される。このクーラント液１２は研磨剤が非含有である。すなわち、固定砥粒ワイヤ２で被加工物１０を切削する際に発生する熱を冷却するための冷却水としての役割を有するのみである。被加工物１０の切削に関してはあくまでワイヤ６に固着された砥粒７によって行われる。これにより、シリコンウェハのスライス加工と同時に微細化工程を実行できるため、一般的なシリコンウェハのスライス加工で廃棄されているシリコンスラッジを有効利用することができる。
　このような微細化工程と同時に、回収工程が行われる。被加工物１０と固定砥粒ワイヤ２とが当接することによって、被加工物１０が切削され、シリコン微細粒子１１が形成される。このシリコン微細粒子１１は、クーラント液１２とともにスラリータンク４内にスラリーとして回収される。
　次に、取り出し工程を行う。スラリーから微細粒子を取り出す方法としては、一般的な固液分離の方法を用いればよい。一例を挙げると、スラリーをポンプで吸い上げて、取り出しユニット２１としての遠心分離装置にて微細粒子を取り出す方法や取り出しユニット２１としてのフィルタープレスで微細粒子を取り出す方法がある。これによってスラリーからクーラント液１２から微細粒子１１がスムーズに取り出される。微細粒子を取り出されたクーラント液１２はクーラントタンクに戻される。このようにして取り出された微細粒子は、クーラント液をわずかに含有しているため、純水タンクに投入し洗浄される。用途によっては、純水以外に、水道水や井戸水を使ってもよい。いずれの場合も、クーラント液は研磨剤が非含有であるため、薬液を用いた洗浄は不要である。
　このようにして得られたシリコン微細粒子の粒径を測定したところ、図４に示すように、１０ｎｍ～１００μｍの粒径を有していた。より詳しくは、得られたシリコン微細粒子は、２０ｎｍ～３μｍの範囲内で５００ｎｍを平均値とする正規分布を有していた。また、このときのシリコン純度を分析すると、９９．５％であった。
　したがって、固定砥粒ワイヤ２を用いて被加工物１０を切削するといった機械的手段（ブレイクダウンの方法）によって、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有する微細粒子を製造できることがわかった。さらに、予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤ２及び研磨剤が非含有のクーラント液１２を用いているため、シリコン微細粒子１１中に砥粒が混入されることが抑制されるので、高純度の微細粒子を得ることも同時に実現できた。
　ところで、上記実施形態では、固定砥粒ワイヤ２は２本のワイヤ保持ローラ３に架け渡されて連続して巻回されているが、図５のように固定砥粒ワイヤ２は複数本平行に配設されていてもよい。固定砥粒ワイヤ２を矢印P方向（ワイヤ２の軸線方向）に往復運動させながら、被加工物１０をJ方向に移動させることで上述の例と同様に微細粒子を製造することができる。一方で、固定砥粒ワイヤ２を矢印I方向（ワイヤ２の軸線と垂直方向）に往復運動させながら、被加工物１０をJ方向に移動させても微細粒子を製造することができる。
　あるいは、図６のように固定砥粒ワイヤ２は螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されていてもよい。固定砥粒ワイヤ２を矢印G方向に旋回運動させながら、被加工物１０を矢印H方向に移動させることで上述の例と同様に微細粒子を製造することができる。
　また、上記実施形態では、被加工物１０を矢印B方向（図３参照、図５においては矢印J方向、図６においては矢印H方向）に移動させているが、それに加えて、固定砥粒ワイヤ２に被加工物１０を押し当てる際に固定砥粒ワイヤ２の軸線方向に対して垂直方向（図５においては矢印N方向）に往復運動させてもよい。支持ユニット８に昇降機構だけではなく、左右への移動機構も備えることで、上述の例と比べて、より多くの微細粒子を効率よく製造することができる。
　あるいは、固定砥粒ワイヤ２に被加工物１０を押し当てる際に被加工物１０を旋回させる運動（図５においては矢印Q方向、図６においては矢印M方向）を加えてもよい。支持ユニット８に昇降機構だけではなく、回転機構も備えることで、上述の例と比べて、より多くの微細粒子を効率よく製造することができる。
　さらに、上記実施形態で製造されるシリコン微細粒子の純度をより高めるため、純度向上工程を行ってもよい。図7に示すように、上述した取り出し工程の後、シリコン微細粒子に純水を加えて、攪拌させることで微細粒子混合液１８を作り（（Ｄ）の状態）、これをしばらく放置することで微細粒子１９を沈殿させ（（Ｅ）の状態）、その後、上澄み液１７を廃棄して乾燥させることで、上述の例と比べて、さらに高純度のシリコン微細粒子を得ることができる。なお、上澄み液１７を廃棄した後さらに純水を加えて、攪拌させる（（Ｆ）の状態）ことで、上記純度向上工程を複数回繰り返してもよい。
　本願発明者等は、上記純度向上工程の効果を確かめるため、上述の例で製造されたシリコン微細粒子５０ｇを用いて、実験を行った。図８は、加えた純水の量（横軸）とシリコン微細粒子中に含まれる不純物Ｋ（カリウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）の濃度（縦軸）の関係を示したものである。加えた純水の量が０リットルの場合とは、純度向上工程を全く行っていないシリコン微細粒子中の不純物の濃度を示したものであり、不純物としてのＫ（カリウム）の濃度は６００ｐｐｍ、Ｆｅ（鉄）は４００ｐｐｍ、Ｎｉ（ニッケル）は１２０ｐｐｍとなっていた。このシリコン微細粒子に純度向上工程を行った（繰り返した）ところ、加えた純水の量が２リットルを超えた時点で、不純物であるＫ（カリウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）の濃度を全て１００ｐｐｍ以下とすることができた。
　また、上記純度向上工程においては、微細粒子混合液１８を作った後、微細粒子１９が沈殿するまで放置しているが、フィルタープレスやスクリュープレスといった固液分離機を用いて、加えた純水とともに不純物を除去する手段としてもよい。
１　切削又は磨砕装置
２　固定砥粒ワイヤ
３　ワイヤ保持ローラ
４　スラリータンク
５　装置本体
６　ワイヤ
７　砥粒
８　支持ユニット
９　クーラント液供給ユニット
１０　被加工物
１１　シリコン微細粒子
１２　クーラント液
１３　駆動ユニット
１７　上澄み液
１８　スラリー
１９　微細粒子
２０　湾曲部
２１　取り出しユニット

Claims (11)

  1. 　予め砥粒が固着された固定砥粒ワイヤと、
    　切削又は磨砕すべき被加工物を支持して前記固定砥粒ワイヤに押し当てる支持ユニットと、
    　研磨剤が非含有のクーラント液を供給するクーラント液供給ユニットと
    を備えた切削又は磨砕装置を用い、
    　前記支持ユニットを用いて前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤに押し当て、前記クーラント液供給ユニットからクーラント液を供給しながら前記固定砥粒ワイヤ及び／又は前記被加工物を往復又は旋回運動させて前記被加工物を切削又は磨砕する微細化工程と、
    　前記被加工物の切削又は磨砕により形成した微細粒子を、前記クーラント液とともにスラリーとして回収する回収工程と、
    　前記スラリーから前記微細粒子を取り出す取り出し工程と
    を備えたことを特徴とする微細粒子製造方法。
  2. 　前記微細粒子は、サブミクロンを粒径の平均値とする正規分布を有することを特徴とする請求項１記載の微細粒子製造方法。
  3. 　前記微細粒子は、１０ｎｍ～１００μｍの粒径を有し、且つ、純度が９９．５％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の微細粒子製造方法。
  4. 　前記微細粒子は、２０ｎｍ～３μｍの粒径を有し、且つ、純度が９９．５％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の微細粒子製造方法。
  5. 　前記固定砥粒ワイヤは、複数本平行に並んで配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  6. 　前記固定砥粒ワイヤは、螺旋状に巻かれて湾曲部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  7. 　前記微細化工程において、前記被加工物を前記固定砥粒ワイヤの軸線方向に対して垂直方向に往復運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  8. 　前記微細化工程において、前記被加工物を旋回運動させながら、前記固定砥粒ワイヤに押し当てることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  9. 　前記取り出し工程において、個液分離機を用いて、前記微細粒子を取り出すことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  10. 　前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記微細粒子を沈殿させ、上澄み液を廃棄して前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の微細粒子製造方法。
  11. 　前記取り出し工程の後に、前記微細粒子に純水を添加し、攪拌してから前記個液分離機を用いて添加した純水とともに不純物を除去することで前記微細粒子の純度をさらに向上させる純度向上工程を行うことを特徴とする請求項９に記載の微細粒子製造方法。
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