JP2000079561A - 単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び装置 - Google Patents
単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単結晶ＳｉＣのインゴットを平板状に能率よ
く切り出すことができ、かつその切断面を鏡面に近い優
れた平坦に仕上げることができる単結晶ＳｉＣの切断・
鏡面加工方法及び装置を提供する。 【解決手段】 軸心Ｚを中心に回転する平板部分１０ａ
と平板部分の外側に設けられ外方が漸次薄く形成された
テーパ部分１０ｂとからなるメタルボンド砥石１０と、
メタルボンド砥石と間隔を隔てて対設する電極１３と、
メタルボンド砥石を陽極とし電極との間に直流パルス電
圧を印加する電圧印加手段１２と、メタルボンド砥石と
電極との間に導電性加工液１５を供給する加工液供給手
段１４と、メタルボンド砥石をその軸心に直交する方向
に移動させる砥石移動手段１６とを備え、これにより、
メタルボンド砥石のテーパ部分１０ｂで単結晶ＳｉＣの
インゴット１を切断し、次いで平板部分１０ａで切断面
を鏡面加工する。
く切り出すことができ、かつその切断面を鏡面に近い優
れた平坦に仕上げることができる単結晶ＳｉＣの切断・
鏡面加工方法及び装置を提供する。 【解決手段】 軸心Ｚを中心に回転する平板部分１０ａ
と平板部分の外側に設けられ外方が漸次薄く形成された
テーパ部分１０ｂとからなるメタルボンド砥石１０と、
メタルボンド砥石と間隔を隔てて対設する電極１３と、
メタルボンド砥石を陽極とし電極との間に直流パルス電
圧を印加する電圧印加手段１２と、メタルボンド砥石と
電極との間に導電性加工液１５を供給する加工液供給手
段１４と、メタルボンド砥石をその軸心に直交する方向
に移動させる砥石移動手段１６とを備え、これにより、
メタルボンド砥石のテーパ部分１０ｂで単結晶ＳｉＣの
インゴット１を切断し、次いで平板部分１０ａで切断面
を鏡面加工する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードエレクトロ
ニクスに用いる単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び
装置に関する。
ニクスに用いる単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードエレクトロニクスとは、シリコン
を超える物性値をもつＳｉＣやダイヤモンドなどのワイ
ドギャップ半導体をベースとして、この限界を超えるハ
ードな仕様にこたえる堅牢なエレクトロニクスを総称す
るものである。ハードエレクトロニクスの対象とするＳ
ｉＣやダイヤモンドは、バンドギャップがシリコンの
１．１ｅＶに対して２．５〜６ｅＶにわたっている。
を超える物性値をもつＳｉＣやダイヤモンドなどのワイ
ドギャップ半導体をベースとして、この限界を超えるハ
ードな仕様にこたえる堅牢なエレクトロニクスを総称す
るものである。ハードエレクトロニクスの対象とするＳ
ｉＣやダイヤモンドは、バンドギャップがシリコンの
１．１ｅＶに対して２．５〜６ｅＶにわたっている。
【０００３】半導体の歴史は、ゲルマニウムに始まり、
よりバンドギャップの大きいシリコンに移った。バンド
ギャップが大きいことは、物質を構成する原子間の化学
結合力が大きいことに対応しており、材質がきわめて硬
いばかりでなく、絶縁破壊電界、キャリア飽和ドリフト
速度、熱伝導度等、ハードエレクトロニクスに要求され
る物性値が、シリコンのそれをはるかに凌ぐことにな
る。例えば、ハードエレクトロニクスの性能指数の１つ
として、高速、大出力デバイスに対するジョンソン指数
があるが、図５に示すように、その値はシリコンを１と
したとき、ハードエレクトロニクスの半導体は２桁から
３桁大きい。このため、ハードエレクトロニクスは、パ
ワーデバイスで代表されるエネルギーエレクトロニク
ス、ミリ波・マイクロ波通信を中心とした情報エレクト
ロニクス、原子力・地熱・宇宙等の極限環境エレクトロ
ニクス等の分野において従来のシリコン半導体に代わる
ものとしてきわめて有望視されている。
よりバンドギャップの大きいシリコンに移った。バンド
ギャップが大きいことは、物質を構成する原子間の化学
結合力が大きいことに対応しており、材質がきわめて硬
いばかりでなく、絶縁破壊電界、キャリア飽和ドリフト
速度、熱伝導度等、ハードエレクトロニクスに要求され
る物性値が、シリコンのそれをはるかに凌ぐことにな
る。例えば、ハードエレクトロニクスの性能指数の１つ
として、高速、大出力デバイスに対するジョンソン指数
があるが、図５に示すように、その値はシリコンを１と
したとき、ハードエレクトロニクスの半導体は２桁から
３桁大きい。このため、ハードエレクトロニクスは、パ
ワーデバイスで代表されるエネルギーエレクトロニク
ス、ミリ波・マイクロ波通信を中心とした情報エレクト
ロニクス、原子力・地熱・宇宙等の極限環境エレクトロ
ニクス等の分野において従来のシリコン半導体に代わる
ものとしてきわめて有望視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ハードエレクトロニク
スのなかで、最も研究が進んでいるのが、ＳｉＣパワー
デバイスである。しかし、最もデバイス化研究が進んで
いるＳｉＣにおいても、化学結合力が強く硬い材料であ
るため、その素子化のために従来のシリコン加工技術が
そのまま適用できない問題点があった。
スのなかで、最も研究が進んでいるのが、ＳｉＣパワー
デバイスである。しかし、最もデバイス化研究が進んで
いるＳｉＣにおいても、化学結合力が強く硬い材料であ
るため、その素子化のために従来のシリコン加工技術が
そのまま適用できない問題点があった。
【０００５】すなわち、単結晶ＳｉＣのインゴットから
デバイスを製造するためには、従来と同様に、インゴッ
トを平板状に切り出し、その表面を平坦に仕上げる必要
がある。しかし、従来のシリコン切断手段を単結晶Ｓｉ
Ｃの切断に適用すると、単結晶ＳｉＣが硬く、化学的に
安定な材料であるため、加工速度が遅いばかりでなく、
切断面にソーマークと呼ばれる段差ができやすい問題点
があった。このような段差が一旦できると、単結晶Ｓｉ
Ｃが硬く、化学的に安定な材料であるため、機械的に研
削して平坦化するのに、非常に長い時間を必要とし、ハ
ードエレクトロニクス材料の生産性が非常に低くなる問
題点があった。また、従来のシリコンでは切断手段によ
る切断面の面粗さは、切断後に別の装置により、化学エ
ッチングを利用した研磨により平坦化が行われている。
しかし、この平坦化のため、従来のシリコン材に適用さ
れる化学エッチングは、化学的に安定な材料である単結
晶ＳｉＣには適用が困難であった。
デバイスを製造するためには、従来と同様に、インゴッ
トを平板状に切り出し、その表面を平坦に仕上げる必要
がある。しかし、従来のシリコン切断手段を単結晶Ｓｉ
Ｃの切断に適用すると、単結晶ＳｉＣが硬く、化学的に
安定な材料であるため、加工速度が遅いばかりでなく、
切断面にソーマークと呼ばれる段差ができやすい問題点
があった。このような段差が一旦できると、単結晶Ｓｉ
Ｃが硬く、化学的に安定な材料であるため、機械的に研
削して平坦化するのに、非常に長い時間を必要とし、ハ
ードエレクトロニクス材料の生産性が非常に低くなる問
題点があった。また、従来のシリコンでは切断手段によ
る切断面の面粗さは、切断後に別の装置により、化学エ
ッチングを利用した研磨により平坦化が行われている。
しかし、この平坦化のため、従来のシリコン材に適用さ
れる化学エッチングは、化学的に安定な材料である単結
晶ＳｉＣには適用が困難であった。
【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち、本発明は、単結晶
ＳｉＣのインゴットを平板状に能率よく切り出すことが
でき、かつその切断面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げ
ることができる単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び
装置を提供することにある。
に創案されたものである。すなわち、本発明は、単結晶
ＳｉＣのインゴットを平板状に能率よく切り出すことが
でき、かつその切断面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げ
ることができる単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従来の研削技術では不可
能とされる高能率・超精密な鏡面研削を実現する研削手
段として、本願出願人等により電解インプロセスドレッ
シング研削法（以下、ＥＬＩＤ研削法）が開発され、発
表されている。このＥＬＩＤ研削法は、メタルボンド砥
石の導電性結合部を電解ドレッシングにより溶解させて
目立てを行いながら研削するものである。本研削法によ
り、微細な砥粒を有するメタルボンド砥石により、超硬
材料に対して効率的な鏡面加工が可能であり、高能率化
・超精密化が図れる特徴がある。本発明は、かかるＥＬ
ＩＤ研削法の特徴を生かし、これを単結晶ＳｉＣの鏡面
加工のみならずその切断にも利用しようとするものであ
る。
能とされる高能率・超精密な鏡面研削を実現する研削手
段として、本願出願人等により電解インプロセスドレッ
シング研削法（以下、ＥＬＩＤ研削法）が開発され、発
表されている。このＥＬＩＤ研削法は、メタルボンド砥
石の導電性結合部を電解ドレッシングにより溶解させて
目立てを行いながら研削するものである。本研削法によ
り、微細な砥粒を有するメタルボンド砥石により、超硬
材料に対して効率的な鏡面加工が可能であり、高能率化
・超精密化が図れる特徴がある。本発明は、かかるＥＬ
ＩＤ研削法の特徴を生かし、これを単結晶ＳｉＣの鏡面
加工のみならずその切断にも利用しようとするものであ
る。
【０００８】すなわち、本発明によれば、メタルボンド
砥石（１０）を陽極とし、該メタルボンド砥石と対設さ
せた電極（１３）を陰極とし、前記メタルボンド砥石と
前記電極との間に導電性加工液（１５）を供給し、メタ
ルボンド砥石と前記電極間に直流パルス電圧を印加する
ことによりメタルボンド砥石表面を電解ドレッシングし
ながら、メタルボンド砥石（１０）により単結晶ＳｉＣ
のインゴット（１）を切断し、次いでメタルボンド砥石
で切断面を鏡面加工する、ことを特徴とする単結晶Ｓｉ
Ｃの切断・鏡面加工方法が提供される。
砥石（１０）を陽極とし、該メタルボンド砥石と対設さ
せた電極（１３）を陰極とし、前記メタルボンド砥石と
前記電極との間に導電性加工液（１５）を供給し、メタ
ルボンド砥石と前記電極間に直流パルス電圧を印加する
ことによりメタルボンド砥石表面を電解ドレッシングし
ながら、メタルボンド砥石（１０）により単結晶ＳｉＣ
のインゴット（１）を切断し、次いでメタルボンド砥石
で切断面を鏡面加工する、ことを特徴とする単結晶Ｓｉ
Ｃの切断・鏡面加工方法が提供される。
【０００９】本発明の方法によれば、切断と鏡面加工を
別々の砥石や装置で行うことも可能であるが、メタルボ
ンド砥石（１０）の表面を電解ドレッシングしながら、
このメタルボンド砥石により単結晶ＳｉＣのインゴット
（１）を切断し、次いで同一のメタルボンド砥石で切断
面を鏡面加工すれば、電解ドレッシングにより目立てし
た砥粒により、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであって
も能率よく切り出すことができる。また、この電解ドレ
ッシングによりメタルボンド砥石表面を精度よく目立て
できるので、微細な砥粒を用いることにより、切断面を
鏡面に近い優れた平坦に仕上げることができる。
別々の砥石や装置で行うことも可能であるが、メタルボ
ンド砥石（１０）の表面を電解ドレッシングしながら、
このメタルボンド砥石により単結晶ＳｉＣのインゴット
（１）を切断し、次いで同一のメタルボンド砥石で切断
面を鏡面加工すれば、電解ドレッシングにより目立てし
た砥粒により、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであって
も能率よく切り出すことができる。また、この電解ドレ
ッシングによりメタルボンド砥石表面を精度よく目立て
できるので、微細な砥粒を用いることにより、切断面を
鏡面に近い優れた平坦に仕上げることができる。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
メタルボンド砥石が、鋳鉄を主成分とする金属結合材
と、平板部分（１０ａ）とテーパ部分（１０ｂ）で異な
る粒度のダイヤモンド砥粒とからなり、これにより、単
結晶ＳｉＣのインゴット（１）をテーパ部分（１０ｂ）
で切断し、次いで、平板部分（１０ａ）で切断面を鏡面
加工する。この方法により、メタルボンド砥石（１０）
を軸心に直交する方向に移動させるだけで、テーパ部分
（１０ｂ）の両面が単結晶ＳｉＣのインゴット（１）に
斜めに切り込むので、能率よく切り出すことができる。
また平板部分（１０ａ）がその内側に設けられているの
で、その切断面を砥石の軸心に直交する平面に仕上げる
ことができる。
メタルボンド砥石が、鋳鉄を主成分とする金属結合材
と、平板部分（１０ａ）とテーパ部分（１０ｂ）で異な
る粒度のダイヤモンド砥粒とからなり、これにより、単
結晶ＳｉＣのインゴット（１）をテーパ部分（１０ｂ）
で切断し、次いで、平板部分（１０ａ）で切断面を鏡面
加工する。この方法により、メタルボンド砥石（１０）
を軸心に直交する方向に移動させるだけで、テーパ部分
（１０ｂ）の両面が単結晶ＳｉＣのインゴット（１）に
斜めに切り込むので、能率よく切り出すことができる。
また平板部分（１０ａ）がその内側に設けられているの
で、その切断面を砥石の軸心に直交する平面に仕上げる
ことができる。
【００１１】また、前記メタルボンド砥石（１０）の平
板部分（１０ａ）とテーパ部分（１０ｂ）は、異なる粒
度のダイヤモンド砥粒と鋳鉄を主成分とする金属結合材
とからなる、ことが好ましい。この構成により、例えば
平板部分（１０ａ）の粒度を細かくし、テーパ部分（１
０ｂ）の粒度を粗くすることにより、切断時の能率を高
め、かつ切断面の仕上げ精度を高めることができる。
板部分（１０ａ）とテーパ部分（１０ｂ）は、異なる粒
度のダイヤモンド砥粒と鋳鉄を主成分とする金属結合材
とからなる、ことが好ましい。この構成により、例えば
平板部分（１０ａ）の粒度を細かくし、テーパ部分（１
０ｂ）の粒度を粗くすることにより、切断時の能率を高
め、かつ切断面の仕上げ精度を高めることができる。
【００１２】また、本発明によれば、軸心を中心に回転
する平板部分（１０ａ）と該平板部分の外側に設けられ
外方が漸次薄く形成されたテーパ部分（１０ｂ）とから
なるメタルボンド砥石（１０）と、該メタルボンド砥石
と間隔を隔てて対設する電極（１３）と、前記メタルボ
ンド砥石を陽極とし前記電極との間に直流パルス電圧を
印加する電圧印加手段（１２）と、前記メタルボンド砥
石と前記電極との間に導電性加工液（１５）を供給する
加工液供給手段（１４）と、前記メタルボンド砥石をそ
の軸心に直交する方向に移動させる砥石移動手段（１
６）とを備え、これにより、メタルボンド砥石のテーパ
部分（１０ｂ）で、単結晶ＳｉＣのインゴット（１）を
切断し、次いで、平板部分（１０ａ）で切断面を鏡面加
工する、ことを特徴とする単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加
工装置が提供される。
する平板部分（１０ａ）と該平板部分の外側に設けられ
外方が漸次薄く形成されたテーパ部分（１０ｂ）とから
なるメタルボンド砥石（１０）と、該メタルボンド砥石
と間隔を隔てて対設する電極（１３）と、前記メタルボ
ンド砥石を陽極とし前記電極との間に直流パルス電圧を
印加する電圧印加手段（１２）と、前記メタルボンド砥
石と前記電極との間に導電性加工液（１５）を供給する
加工液供給手段（１４）と、前記メタルボンド砥石をそ
の軸心に直交する方向に移動させる砥石移動手段（１
６）とを備え、これにより、メタルボンド砥石のテーパ
部分（１０ｂ）で、単結晶ＳｉＣのインゴット（１）を
切断し、次いで、平板部分（１０ａ）で切断面を鏡面加
工する、ことを特徴とする単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加
工装置が提供される。
【００１３】本発明のこの構成により、メタルボンド砥
石のテーパ部分（１０ｂ）を電解ドレッシングすること
により、電解ドレッシングにより目立てした砥粒によ
り、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであっても能率よく
切り出すことができる。また、メタルボンド砥石の平板
部分（１０ａ）を電解ドレッシングすることにより、表
面を精度よく目立てができるので、微細な砥粒を用いる
ことにより、切断面を砥石の軸心に直交する平面に仕上
げかつこの面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げることが
できる。
石のテーパ部分（１０ｂ）を電解ドレッシングすること
により、電解ドレッシングにより目立てした砥粒によ
り、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであっても能率よく
切り出すことができる。また、メタルボンド砥石の平板
部分（１０ａ）を電解ドレッシングすることにより、表
面を精度よく目立てができるので、微細な砥粒を用いる
ことにより、切断面を砥石の軸心に直交する平面に仕上
げかつこの面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げることが
できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。また、以下の例では、切断と鏡面加工を同一のメタ
ルボンド砥石で行う場合について説明する。図１は、本
発明による単結晶ＳｉＣの切断・鏡面装置の模式的構成
図の１例であり、図２は、図１のＡ部の拡大図である。
これらの図に示すように、本発明の単結晶ＳｉＣの切断
・鏡面加工装置は、メタルボンド砥石１０、電圧印加手
段１２、電極１３、加工液供給手段１４、及び砥石移動
手段１６を備える。
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。また、以下の例では、切断と鏡面加工を同一のメタ
ルボンド砥石で行う場合について説明する。図１は、本
発明による単結晶ＳｉＣの切断・鏡面装置の模式的構成
図の１例であり、図２は、図１のＡ部の拡大図である。
これらの図に示すように、本発明の単結晶ＳｉＣの切断
・鏡面加工装置は、メタルボンド砥石１０、電圧印加手
段１２、電極１３、加工液供給手段１４、及び砥石移動
手段１６を備える。
【００１５】メタルボンド砥石１０は、軸心Ｚを中心に
図示しない駆動装置により高速回転する平板部分１０ａ
と、この平板部分１０ａの外側に設けられたテーパ部分
１０ｂとからなる。テーパ部分１０ｂは、この例では、
半径方向外方が漸次薄く形成されている。また、メタル
ボンド砥石１０の平板部分１０ａとテーパ部分１０ｂ
は、この例では、異なる粒度のダイヤモンド砥粒と鋳鉄
を主成分とする金属結合材とからなる。平板部分１０ａ
の粒度は、最終仕上げ面を鏡面に近い優れた平坦に仕上
げるために、粒径が細かいほど好ましく、例えば粒径２
μｍ（粒度＃８０００相当）〜粒径５ｎｍ（粒度＃３，
０００，０００相当）のものを用いる。また、テーパ部
分１０ｂの粒度は、切削能率を高めるために相対的に粒
径が粗いのが好ましく、例えば粒度＃３２５相当〜粒径
４μｍ（粒度＃４０００相当）のものを用いるのがよ
い。かかる砥粒を用いることにより、後述する図４に示
すように、テーパ部分１０ｂでは効率よく切断ができ、
平板部分１０ａでは、鏡面に近い優れた平面を加工する
ことができる。
図示しない駆動装置により高速回転する平板部分１０ａ
と、この平板部分１０ａの外側に設けられたテーパ部分
１０ｂとからなる。テーパ部分１０ｂは、この例では、
半径方向外方が漸次薄く形成されている。また、メタル
ボンド砥石１０の平板部分１０ａとテーパ部分１０ｂ
は、この例では、異なる粒度のダイヤモンド砥粒と鋳鉄
を主成分とする金属結合材とからなる。平板部分１０ａ
の粒度は、最終仕上げ面を鏡面に近い優れた平坦に仕上
げるために、粒径が細かいほど好ましく、例えば粒径２
μｍ（粒度＃８０００相当）〜粒径５ｎｍ（粒度＃３，
０００，０００相当）のものを用いる。また、テーパ部
分１０ｂの粒度は、切削能率を高めるために相対的に粒
径が粗いのが好ましく、例えば粒度＃３２５相当〜粒径
４μｍ（粒度＃４０００相当）のものを用いるのがよ
い。かかる砥粒を用いることにより、後述する図４に示
すように、テーパ部分１０ｂでは効率よく切断ができ、
平板部分１０ａでは、鏡面に近い優れた平面を加工する
ことができる。
【００１６】電極１３は、メタルボンド砥石１０の平板
部分１０ａ及びテーパ部分１０ｂとわずかな間隔を隔て
て対設されている。この間隔は、均一であり、かつ好ま
しくは間隔を調整できるように構成されている。なお、
この図では、テーパ部分１０ｂのみに対して電極１３が
対設されているが、電極１３は、図示しない別の部分で
平板部分１０ａと対設している。また、平板部分１０ａ
とテーパ部分１０ｂとで、対設する電極を別々に設けて
もよい。
部分１０ａ及びテーパ部分１０ｂとわずかな間隔を隔て
て対設されている。この間隔は、均一であり、かつ好ま
しくは間隔を調整できるように構成されている。なお、
この図では、テーパ部分１０ｂのみに対して電極１３が
対設されているが、電極１３は、図示しない別の部分で
平板部分１０ａと対設している。また、平板部分１０ａ
とテーパ部分１０ｂとで、対設する電極を別々に設けて
もよい。
【００１７】電圧印加手段１２は、電源１２ａ、給電体
１２ｂ、及び電極１３及び給電体１２ｂと電源１２ａを
電気的に接続する電源ライン１２ｃとからなり、給電体
１２ｂを介してメタルボンド砥石１０と電極１３との間
に電圧を印加するようになっている。電源１２ａは、直
流電圧をパルス状に供給できる定電流型ＥＬＩＤ電源が
好ましい。給電体１２ｂは、この例では、砥石軸部１１
に直接接触し、砥石１０を＋に電極１３を−に印加し、
メタルボンド砥石１０（陽極）と電極１３との間に直流
パルス電圧を印加するようになっている。なお、上述の
ように、平板部分１０ａとテーパ部分１０ｂとで、対設
する電極を別々に設ける場合には、それぞれの異なる直
流パルス電圧を印加してもよい。
１２ｂ、及び電極１３及び給電体１２ｂと電源１２ａを
電気的に接続する電源ライン１２ｃとからなり、給電体
１２ｂを介してメタルボンド砥石１０と電極１３との間
に電圧を印加するようになっている。電源１２ａは、直
流電圧をパルス状に供給できる定電流型ＥＬＩＤ電源が
好ましい。給電体１２ｂは、この例では、砥石軸部１１
に直接接触し、砥石１０を＋に電極１３を−に印加し、
メタルボンド砥石１０（陽極）と電極１３との間に直流
パルス電圧を印加するようになっている。なお、上述の
ように、平板部分１０ａとテーパ部分１０ｂとで、対設
する電極を別々に設ける場合には、それぞれの異なる直
流パルス電圧を印加してもよい。
【００１８】加工液供給手段１４は、メタルボンド砥石
１０と電極１３の隙間とメタルボンド砥石１０と単結晶
ＳｉＣのインゴット１（ワーク）との接触部に向けて位
置するノズル１４ａと、このノズル１４ａに導電性加工
液１５を供給する加工液ライン１４ｂとを備え、砥石１
０との隙間とワーク１との接触部に導電性研削液を供給
するようになっている。
１０と電極１３の隙間とメタルボンド砥石１０と単結晶
ＳｉＣのインゴット１（ワーク）との接触部に向けて位
置するノズル１４ａと、このノズル１４ａに導電性加工
液１５を供給する加工液ライン１４ｂとを備え、砥石１
０との隙間とワーク１との接触部に導電性研削液を供給
するようになっている。
【００１９】砥石移動手段１６は、図示しない駆動装置
により、メタルボンド砥石１０をその軸心Ｚに直交する
方向に移動させるようになっている。また、この図にお
いて、１７はワーク移動手段であり、単結晶ＳｉＣのイ
ンゴット１（ワーク）を挟持する主クランパ１７ａと、
切り出したワーク片１ａを挟持する補助クランパ１７ｂ
とを備える。主クランパ１７ａと補助クランパ１７ｂ
は、それぞれワーク１とワーク片１ａを挟持して独立に
砥石１０の軸心Ｚの方向（図に両矢印で示す）に移動で
きるようになっている。
により、メタルボンド砥石１０をその軸心Ｚに直交する
方向に移動させるようになっている。また、この図にお
いて、１７はワーク移動手段であり、単結晶ＳｉＣのイ
ンゴット１（ワーク）を挟持する主クランパ１７ａと、
切り出したワーク片１ａを挟持する補助クランパ１７ｂ
とを備える。主クランパ１７ａと補助クランパ１７ｂ
は、それぞれワーク１とワーク片１ａを挟持して独立に
砥石１０の軸心Ｚの方向（図に両矢印で示す）に移動で
きるようになっている。
【００２０】上述した本発明の構成により、メタルボン
ド砥石１０を軸心Ｚに直交する方向に移動させるだけ
で、図２に示すように、電解ドレッシングにより目立て
した砥粒を有するテーパ部分１０ｂの両面が単結晶Ｓｉ
Ｃのインゴット１に斜めに切り込むので、硬い単結晶Ｓ
ｉＣのインゴット１であっても能率よく切り出すことが
できる。また、メタルボンド砥石の平板部分１０ａを電
解ドレッシングすることにより、表面を精度よく目立て
できるので、ワーク１の切断後に砥石１０をそのまま送
り込むことにより、その切断面を砥石の軸心に直交する
平面に仕上げることができる。更に、平板部分１０ａに
微細な砥粒を用いることにより、この面を鏡面に近い優
れた平坦に仕上げることができる。
ド砥石１０を軸心Ｚに直交する方向に移動させるだけ
で、図２に示すように、電解ドレッシングにより目立て
した砥粒を有するテーパ部分１０ｂの両面が単結晶Ｓｉ
Ｃのインゴット１に斜めに切り込むので、硬い単結晶Ｓ
ｉＣのインゴット１であっても能率よく切り出すことが
できる。また、メタルボンド砥石の平板部分１０ａを電
解ドレッシングすることにより、表面を精度よく目立て
できるので、ワーク１の切断後に砥石１０をそのまま送
り込むことにより、その切断面を砥石の軸心に直交する
平面に仕上げることができる。更に、平板部分１０ａに
微細な砥粒を用いることにより、この面を鏡面に近い優
れた平坦に仕上げることができる。
【００２１】また、本発明の方法によれば、メタルボン
ド砥石１０を陽極とし、メタルボンド砥石１０と対設さ
せた電極１３を陰極とし、メタルボンド砥石１０と電極
１３との間に導電性加工液１５を供給し、メタルボンド
砥石１０と電極１３の間に直流パルス電圧を印加するこ
とによりメタルボンド砥石表面を電解ドレッシングしな
がら、メタルボンド砥石１０により単結晶ＳｉＣのイン
ゴット１を切断し、次いでメタルボンド砥石１０で切断
面を鏡面加工する。
ド砥石１０を陽極とし、メタルボンド砥石１０と対設さ
せた電極１３を陰極とし、メタルボンド砥石１０と電極
１３との間に導電性加工液１５を供給し、メタルボンド
砥石１０と電極１３の間に直流パルス電圧を印加するこ
とによりメタルボンド砥石表面を電解ドレッシングしな
がら、メタルボンド砥石１０により単結晶ＳｉＣのイン
ゴット１を切断し、次いでメタルボンド砥石１０で切断
面を鏡面加工する。
【００２２】この方法によれば、切断と鏡面加工を別々
の砥石や装置で行うことも可能であるが、メタルボンド
砥石１０の表面を電解ドレッシングしながら、このメタ
ルボンド砥石１０により単結晶ＳｉＣのインゴット１を
切断し、次いで同一のメタルボンド砥石１０で切断面を
鏡面加工すれば、電解ドレッシングにより目立てした砥
粒により、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであっても能
率よく切り出すことができる。また、この電解ドレッシ
ングによりメタルボンド砥石表面を精度よく目立てでき
るので、微細な砥粒を用いることにより、切断面を鏡面
に近い優れた平坦に仕上げることができる。
の砥石や装置で行うことも可能であるが、メタルボンド
砥石１０の表面を電解ドレッシングしながら、このメタ
ルボンド砥石１０により単結晶ＳｉＣのインゴット１を
切断し、次いで同一のメタルボンド砥石１０で切断面を
鏡面加工すれば、電解ドレッシングにより目立てした砥
粒により、硬い単結晶ＳｉＣのインゴットであっても能
率よく切り出すことができる。また、この電解ドレッシ
ングによりメタルボンド砥石表面を精度よく目立てでき
るので、微細な砥粒を用いることにより、切断面を鏡面
に近い優れた平坦に仕上げることができる。
【００２３】図３は、本発明によるメタルボンド砥石の
別の構成図である。この図に示すように、平板部分１０
ａをメタルボンド砥石１０の側面から突出するように構
成してもよい。この場合には、テーパ部分１０ｂでワー
ク１を切断後に、主クランパ１７ａと補助クランパ１７
ｂで切断面の間隔を広げ、平板部分１０ａで切断面を鏡
面加工する。この構成により、平板部分１０ａのＥＬＩ
Ｄ研削による仕上げ精度を高め、切断面をより鏡面に近
い優れた平坦に仕上げることができる。
別の構成図である。この図に示すように、平板部分１０
ａをメタルボンド砥石１０の側面から突出するように構
成してもよい。この場合には、テーパ部分１０ｂでワー
ク１を切断後に、主クランパ１７ａと補助クランパ１７
ｂで切断面の間隔を広げ、平板部分１０ａで切断面を鏡
面加工する。この構成により、平板部分１０ａのＥＬＩ
Ｄ研削による仕上げ精度を高め、切断面をより鏡面に近
い優れた平坦に仕上げることができる。
【００２４】なお、図１乃至図３に示した例では、メタ
ルボンド砥石１０のテーパ部分１０ｂの表面はメタルボ
ンド砥石１０の軸心Ｚに対して斜めに交差する直線面で
あるが、この面は、必要により、階段状に漸次外方を薄
く形成してもよい。
ルボンド砥石１０のテーパ部分１０ｂの表面はメタルボ
ンド砥石１０の軸心Ｚに対して斜めに交差する直線面で
あるが、この面は、必要により、階段状に漸次外方を薄
く形成してもよい。
【００２５】図４は、単結晶ＳｉＣにおける砥粒の粒径
と面粗さの関係図である。この図は、単結晶ＳｉＣのカ
ーボン側とシリコン側を、ＥＬＩＤ研削により研削した
場合の表面粗さを示している。なおこの図において、実
線は単結晶ＳｉＣのＣ面（カーボン側）、破線はＳｉ面
（シリコン側）を示している。この図から、粒径０．５
μｍ〜８μｍのダイヤモンド砥粒を用いた場合、全体と
して、Ｃ面の加工面の方がＳｉ面に比べ粗くなる傾向が
あることがわかる。ただし、加工面粗さは微細砥粒を用
いるほど良好となり、＃３，０００，０００（粒径５ｎ
ｍ）では、Ｓｉ面とＣ面のいずれに対しても良好な加工
面が得られ、差異はみられなかった。なお、通常の研削
では、目詰まりのため、このような微粒砥粒は加工能率
が非常に低くなるが、ＥＬＩＤ研削では、＃３，００
０，０００（粒径５ｎｍ）という超微細砥粒に対しても
良好なドレッシングが作用するため、定常的に加工に寄
与させることができる。
と面粗さの関係図である。この図は、単結晶ＳｉＣのカ
ーボン側とシリコン側を、ＥＬＩＤ研削により研削した
場合の表面粗さを示している。なおこの図において、実
線は単結晶ＳｉＣのＣ面（カーボン側）、破線はＳｉ面
（シリコン側）を示している。この図から、粒径０．５
μｍ〜８μｍのダイヤモンド砥粒を用いた場合、全体と
して、Ｃ面の加工面の方がＳｉ面に比べ粗くなる傾向が
あることがわかる。ただし、加工面粗さは微細砥粒を用
いるほど良好となり、＃３，０００，０００（粒径５ｎ
ｍ）では、Ｓｉ面とＣ面のいずれに対しても良好な加工
面が得られ、差異はみられなかった。なお、通常の研削
では、目詰まりのため、このような微粒砥粒は加工能率
が非常に低くなるが、ＥＬＩＤ研削では、＃３，００
０，０００（粒径５ｎｍ）という超微細砥粒に対しても
良好なドレッシングが作用するため、定常的に加工に寄
与させることができる。
【００２６】なお、本発明は上述した実施形態及び実施
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】上述したように、本発明の単結晶ＳｉＣ
の切断・鏡面加工方法及び装置は、単結晶ＳｉＣのイン
ゴットを平板状に能率よく切り出すことができ、かつそ
の切断面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げることができ
る、等の優れた効果を有する。
の切断・鏡面加工方法及び装置は、単結晶ＳｉＣのイン
ゴットを平板状に能率よく切り出すことができ、かつそ
の切断面を鏡面に近い優れた平坦に仕上げることができ
る、等の優れた効果を有する。
【図１】本発明による単結晶ＳｉＣの切断・鏡面装置の
模式的構成図である。
模式的構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大図である。
【図３】本発明によるメタルボンド砥石の別の構成図で
ある。
ある。
【図４】単結晶ＳｉＣにおける砥粒の粒径と面粗さの関
係図である。
係図である。
【図５】従来のＳｉとハードエレクトロニクス基材との
性能比較図である。
性能比較図である。
１ 単結晶ＳｉＣのインゴット １０ メタルボンド砥石 １０ａ 平板部分 １０ｂ テーパ部分 １２ 電圧印加手段 １３ 電極 １４ 加工液供給手段 １５ 導電性加工液 １６ 砥石移動手段 １７ ワーク移動手段 １７ａ 主クランパ １７ｂ 補助クランパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山形 豊 埼玉県和光市広沢２番１号 理化学研究所 内 (72)発明者 伊藤 伸英 茨城県日立市水木町２−37−26 (72)発明者 永戸 伸幸 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１番１号 昭和電工株式会社内 (72)発明者 矢野 幸太郎 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１番１号 昭和電工株式会社内 (72)発明者 小柳 直樹 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１番１号 昭和電工株式会社内 Ｆターム(参考） 3C047 AA25 AA32 3C069 AA01 BA04 BB01 CA04 DA04 EA01 EA02
Claims (4)
- 【請求項１】 メタルボンド砥石（１０）を陽極とし、
該メタルボンド砥石と対設させた電極（１３）を陰極と
し、前記メタルボンド砥石と前記電極との間に導電性加
工液（１５）を供給し、メタルボンド砥石と前記電極間
に直流パルス電圧を印加することによりメタルボンド砥
石表面を電解ドレッシングしながら、メタルボンド砥石
（１０）により単結晶ＳｉＣのインゴット（１）を切断
し、次いでメタルボンド砥石で切断面を鏡面加工する、
ことを特徴とする単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法。 - 【請求項２】 メタルボンド砥石（１０）が、軸心を中
心に回転する平板部分（１０ａ）と、該平板部分の外側
に設けられ外方が漸次薄く形成されたテーパ部分（１０
ｂ）とからなり、これにより、単結晶ＳｉＣのインゴッ
ト（１）をテーパ部分（１０ｂ）で切断し、次いで、平
板部分（１０ａ）で切断面を鏡面加工する、ことを特徴
とする請求項１に記載の単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工
方法。 - 【請求項３】 前記メタルボンド砥石が、鋳鉄を主成分
とする金属結合材と、平板部分（１０ａ）とテーパ部分
（１０ｂ）で異なる粒度のダイヤモンド砥粒とからな
る、ことを特徴とする請求項２に記載の単結晶ＳｉＣの
切断・鏡面加工方法。 - 【請求項４】 軸心を中心に回転する平板部分（１０
ａ）と該平板部分の外側に設けられ外方が漸次薄く形成
されたテーパ部分（１０ｂ）とからなるメタルボンド砥
石（１０）と、該メタルボンド砥石と間隔を隔てて対設
する電極（１３）と、前記メタルボンド砥石を陽極とし
前記電極との間に直流パルス電圧を印加する電圧印加手
段（１２）と、前記メタルボンド砥石と前記電極との間
に導電性加工液（１５）を供給する加工液供給手段（１
４）と、前記メタルボンド砥石をその軸心に直交する方
向に移動させる砥石移動手段（１６）とを備え、 これにより、メタルボンド砥石のテーパ部分（１０ｂ）
で、単結晶ＳｉＣのインゴット（１）を切断し、次い
で、平板部分（１０ａ）で切断面を鏡面加工する、こと
を特徴とする単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250611A JP2000079561A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び装置 |
| TW088114902A TW411285B (en) | 1998-09-04 | 1999-08-31 | Method for cutting and fine-polishing a single crystal SiC and apparatus |
| US09/530,658 US6699105B1 (en) | 1998-09-04 | 1999-09-01 | Method and apparatus for cutting and grinding single crystal SiC |
| EP99940597A EP1066937A4 (en) | 1998-09-04 | 1999-09-01 | METHOD AND DEVICE FOR CUTTING AND HIGH-GLOSS POLISHING OF SILICON CARBIDE INKEL CRYSTALS |
| AU54467/99A AU5446799A (en) | 1998-09-04 | 1999-09-01 | Method and device for cutting and mirror finishing single crystal silicon carbide |
| PCT/JP1999/004729 WO2000013870A1 (fr) | 1998-09-04 | 1999-09-01 | Procede et dispositif de coupe et de polissage miroir de carbure de silicium monocristallin |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10250611A JP2000079561A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000079561A true JP2000079561A (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17210444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10250611A Pending JP2000079561A (ja) | 1998-09-04 | 1998-09-04 | 単結晶ＳｉＣの切断・鏡面加工方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6699105B1 (ja) |
| EP (1) | EP1066937A4 (ja) |
| JP (1) | JP2000079561A (ja) |
| AU (1) | AU5446799A (ja) |
| TW (1) | TW411285B (ja) |
| WO (1) | WO2000013870A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP3523074B1 (en) * | 2016-10-10 | 2020-12-23 | Illinois Tool Works Inc. | Sample preparation saw |
| CN107756662A (zh) * | 2017-11-29 | 2018-03-06 | 沈阳汇丰机械有限公司 | 残阳极表面铣削装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5859566U (ja) | 1981-10-15 | 1983-04-22 | 山一電機工業株式会社 | 光フアイバ−用回転研摩盤 |
| JPS62264869A (ja) | 1986-05-12 | 1987-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 精密加工用砥石 |
| US4920946A (en) * | 1987-03-03 | 1990-05-01 | Applied Magnetic Lab. Co., Ltd. | Blade cutting apparatus for hard brittle material |
| JPH01175166U (ja) | 1988-05-30 | 1989-12-13 | ||
| JPH0569322A (ja) * | 1991-03-25 | 1993-03-23 | Okuma Mach Works Ltd | 電解ドレツシング装置 |
| JPH05104438A (ja) | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Toyo A Tec Kk | スライシング装置における目立てドレス方法及びその装置 |
| EP0765712A1 (en) * | 1993-04-26 | 1997-04-02 | Fuji Oozx Inc. | Wheel truing device |
| JPH09103940A (ja) * | 1995-08-07 | 1997-04-22 | Ricoh Co Ltd | 電解インプロセスドレッシング研削砥石および電解インプロセスドレッシング研削方法および電解インプロセスドレッシング研削装置 |
| JPH09187815A (ja) | 1996-01-09 | 1997-07-22 | Olympus Optical Co Ltd | 液中切断方法および装置 |
| JP3244454B2 (ja) * | 1997-06-05 | 2002-01-07 | 理化学研究所 | 切削研削両用工具 |
| JP3214694B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2001-10-02 | 理化学研究所 | 動圧発生電極 |
| JP4104199B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2008-06-18 | 独立行政法人理化学研究所 | 成形鏡面研削装置 |
| JP2000061839A (ja) * | 1998-08-19 | 2000-02-29 | Rikagaku Kenkyusho | マイクロ放電ツルーイング装置とこれを用いた微細加工方法 |
-
1998
- 1998-09-04 JP JP10250611A patent/JP2000079561A/ja active Pending
-
1999
- 1999-08-31 TW TW088114902A patent/TW411285B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-09-01 AU AU54467/99A patent/AU5446799A/en not_active Abandoned
- 1999-09-01 EP EP99940597A patent/EP1066937A4/en not_active Withdrawn
- 1999-09-01 US US09/530,658 patent/US6699105B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-01 WO PCT/JP1999/004729 patent/WO2000013870A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1066937A4 (en) | 2006-10-04 |
| US6699105B1 (en) | 2004-03-02 |
| EP1066937A1 (en) | 2001-01-10 |
| WO2000013870A1 (fr) | 2000-03-16 |
| AU5446799A (en) | 2000-03-27 |
| TW411285B (en) | 2000-11-11 |
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