JP2008200772A - Wire saw, and method of reuse of slurry using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ワイヤソーおよびそれを用いたスラリーの再使用方法に関し、詳しくは、シリコンインゴットを精度よくスライスするためのワイヤソーとそれを用いたスラリーの再使用方法に関する。 The present invention relates to a wire saw and a method for reusing a slurry using the same, and more particularly to a wire saw for accurately slicing a silicon ingot and a method for reusing a slurry using the same.
この発明に関連する従来技術としては、ワイヤソーを用いてシリコンインゴットをスライスする際に使用される砥粒を含有したスラリーであって、前記砥粒の平均粒径Ｒ（μｍ）が、ワイヤとシリコンインゴット切削面との平均距離Ｘ（μｍ）に対して、式 Ｘ−１０≦Ｒ≦Ｘ＋１０を満たし、かつ前記スラリーの液体成分に対する前記砥粒の質量比が０．２５〜１．０であるスラリーが知られている（例えば、特許文献１参照）。 The prior art related to the present invention is a slurry containing abrasive grains used when slicing a silicon ingot using a wire saw, and the average grain size R (μm) of the abrasive grains is determined as follows. A slurry that satisfies the formula X-10 ≦ R ≦ X + 10 with respect to the average distance X (μm) to the ingot cutting surface, and the mass ratio of the abrasive grains to the liquid component of the slurry is 0.25 to 1.0 Is known (see, for example, Patent Document 1).
また、ワイヤソーを用いてシリコンインゴットをスライスする際に使用された廃スラリーからシリコン紛を回収するための方法であって、廃スラリーから固液分離処理により固形分を回収し、得られた固形分を有機溶剤で洗浄して前記固形分に含まれる分散剤を除去し、分散剤が除去された固形分を更に酸溶液で洗浄してスライス時の熱により発生した酸化シリコンとワイヤから発生した金属紛を溶解除去し、酸化シリコンと金属紛が除去された固形分を粉砕処理した後、気流分級により砥粒とシリコン紛に分離するシリコン紛の回収方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。 Further, it is a method for recovering silicon powder from waste slurry used when slicing a silicon ingot using a wire saw, the solid content is recovered from the waste slurry by solid-liquid separation treatment, and the obtained solid content Is washed with an organic solvent to remove the dispersant contained in the solid content, the solid content from which the dispersant has been removed is further washed with an acid solution, and the metal generated from the silicon oxide and the wire generated by the heat at the time of slicing A method for recovering silicon powder is known in which powder is dissolved and removed, and the solid content from which silicon oxide and metal powder have been removed is pulverized, and then separated into abrasive grains and silicon powder by airflow classification (for example, Patent Document 2). reference).
シリコンインゴットをスライスしてウエハを得るための装置としてワイヤソーが用いられている。
ワイヤソーは、ワイヤを駆動ローラ等で回転駆動させ、回転駆動されているワイヤに砥粒を含有したスラリーを供給しつつシリコンインゴットを押し付けることによりインゴットをラッピング作用（ワイヤとインゴットとの当接箇所に浸入したスラリー中に含まれる砥粒の転動や引っ掻き作用による微小切削作用）により薄い板状にスライスする装置である。
A wire saw is used as an apparatus for slicing a silicon ingot to obtain a wafer.
The wire saw rotates the wire with a driving roller or the like, and wraps the ingot by pressing the silicon ingot while supplying slurry containing abrasive grains to the rotationally driven wire (at the contact point between the wire and the ingot). This is a device for slicing into a thin plate shape by the rolling or scratching action of abrasive grains contained in the infiltrated slurry.
通常、このようなワイヤソーにおいて、スラリーはワイヤから流れ落ちたものが受け皿で回収され、再びスラリー循環経路へ戻されて再使用される。
しかし、再使用されるうちに、インゴットの切削屑がスラリーに混入してスラリーの粘度が徐々に増加する。スラリーの粘度が増加するとスラリー循環経路のポンプの負担が増大し、結果としてワイヤへのスラリーの供給量に変動が生じる。
スラリー供給量の変動は加工精度の悪化、具体的には、ソーマーク（スライスされたウエハの表面に表れるワイヤの擦過痕）の発生や、ウエハ厚さのばらつきなどに繋がる。
Usually, in such a wire saw, the slurry that has flowed down from the wire is collected in a receiving tray, returned to the slurry circulation path, and reused.
However, as it is reused, ingot cutting waste mixes with the slurry and the viscosity of the slurry gradually increases. As the viscosity of the slurry increases, the load on the pump in the slurry circulation path increases, resulting in fluctuations in the amount of slurry supplied to the wire.
Variations in the slurry supply amount lead to deterioration in processing accuracy, specifically, generation of saw marks (wire rubbing traces appearing on the surface of a sliced wafer), variations in wafer thickness, and the like.
このため、従来のワイヤソーでは、循環させながら使用しているスラリーの一部を適宜排出しつつ、新しいスラリーを循環経路に補充することにより、所定の粘度範囲を維持するようにしている。
しかしながら、このような手法はスラリーの供給量を一定の許容範囲内に保つための一時的な対処法に過ぎず、スラリーに所望の切削性能を発揮させて加工精度の向上を図るうえでは、可能な限り切削屑が混入していないスラリーの使用が望まれる。
For this reason, in the conventional wire saw, a predetermined viscosity range is maintained by replenishing the circulation path with a new slurry while appropriately discharging a part of the slurry used while being circulated.
However, such a technique is only a temporary measure to keep the supply amount of slurry within a certain allowable range, and is possible for improving the processing accuracy by exerting the desired cutting performance on the slurry. It is desirable to use a slurry in which cutting waste is not mixed as much as possible.
切削屑が混入していないスラリーを使用するには、スラリーを循環させて再使用することなく使い捨てとし、常に新しいスラリーを供給するようにすることが最も簡単である。
しかしながら、常に新しいスラリーを供給しようとすればシリコンインゴットのスライス加工に要するコストが顕著に増大するため、このような手法はあまり現実的ではない。
In order to use a slurry in which cutting waste is not mixed, it is easiest to circulate the slurry and make it disposable without being reused, and always supply a new slurry.
However, such a technique is not very practical because the cost required for slicing a silicon ingot increases remarkably if a new slurry is always supplied.
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、循環させて再使用されるスラリーへの切削屑の混入を極力防止することにより加工精度の向上を図るワイヤソーを提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a wire saw that improves machining accuracy by preventing mixing of cutting waste into a slurry that is circulated and reused as much as possible. is there.
この発明は、ワイヤを回転駆動させるワイヤ駆動部と、砥粒を含むスラリーをワイヤに供給するスラリー供給部と、ワイヤの所定箇所にシリコンインゴットを押し当てて前記インゴットをスライスするインゴット押圧部とを備え、スラリー供給部は、ワイヤにスラリーを供給するスラリー循環経路と、シリコンインゴットの下方領域に配置され切削屑を含んで流れ落ちてくるスラリーを選択的に受け止める第１受皿と、ワイヤの駆動領域の下方に配置されワイヤから流れ落ちてくるスラリーを受け止める第２受皿とを有し、第２受皿はスラリー循環経路に接続されて前記循環経路の一部を構成し、第１受皿に受け止められたスラリーはスラリー循環経路へ戻されずに前記循環経路から除かれるワイヤソーを提供するものである。 The present invention includes a wire driving unit that rotationally drives a wire, a slurry supply unit that supplies slurry containing abrasive grains to the wire, and an ingot pressing unit that presses a silicon ingot against a predetermined portion of the wire to slice the ingot. The slurry supply unit includes a slurry circulation path for supplying slurry to the wire, a first tray that is disposed in a lower region of the silicon ingot and selectively receives the slurry that flows down including the cutting waste, and a wire driving region. A second tray that is disposed below and receives the slurry flowing down from the wire, and the second tray is connected to the slurry circulation path to form a part of the circulation path, and the slurry received by the first tray is A wire saw that is removed from the circulation path without being returned to the slurry circulation path.
この発明によるワイヤソーによれば、シリコンインゴットの下方領域に第１受皿が配置され、ワイヤの駆動領域の下方にスラリー循環経路の一部を構成する第２受皿が配置されるので、切削屑を多く含むスラリーは第１受皿に選択的に受け止められ、それ以外のスラリーは第２受皿に受け止められることとなる。
これにより切削屑を多く含むスラリーのみをスラリー循環経路から除くことができるようになり、循環させて使用されるスラリーに切削屑が混入することを極力防止して、加工精度の向上を図ることができるようになる。
According to the wire saw of the present invention, the first tray is disposed in the lower region of the silicon ingot, and the second tray that constitutes a part of the slurry circulation path is disposed below the wire drive region. The contained slurry is selectively received by the first tray, and the other slurry is received by the second tray.
As a result, only the slurry containing a large amount of cutting waste can be removed from the slurry circulation path, and it is possible to prevent the cutting waste from being mixed into the slurry to be used by circulation and to improve the processing accuracy as much as possible. become able to.
この発明によるワイヤソーは、ワイヤを回転駆動させるワイヤ駆動部と、砥粒を含むスラリーをワイヤに供給するスラリー供給部と、ワイヤの所定箇所にシリコンインゴットを押し当てて前記インゴットをスライスするインゴット押圧部とを備え、スラリー供給部は、ワイヤにスラリーを供給するスラリー循環経路と、シリコンインゴットの下方領域に配置され切削屑を含んで流れ落ちてくるスラリーを選択的に受け止める第１受皿と、ワイヤの駆動領域の下方に配置されワイヤから流れ落ちてくるスラリーを受け止める第２受皿とを有し、第２受皿はスラリー循環経路に接続されて前記循環経路の一部を構成し、第１受皿に受け止められたスラリーはスラリー循環経路へ戻されずに前記循環経路から除かれることを特徴とする。 A wire saw according to the present invention includes a wire driving unit that rotationally drives a wire, a slurry supply unit that supplies slurry containing abrasive grains to the wire, and an ingot pressing unit that presses a silicon ingot against a predetermined portion of the wire to slice the ingot A slurry supply path for supplying the slurry to the wire, a first tray for selectively receiving the slurry that is disposed in the lower region of the silicon ingot and that includes the cutting waste, and the drive of the wire And a second saucer that is disposed below the region and receives slurry flowing down from the wire, and the second saucer is connected to the slurry circulation path to form a part of the circulation path, and is received by the first saucer. The slurry is removed from the circulation path without returning to the slurry circulation path.
この発明によるワイヤソーにおいて、ワイヤは樹脂製又は金属製のいずれであってもよいが、機械的強度の面からみれば金属製のものが好適である。
金属製のワイヤとしては、例えば、直径０．１〜０．３ｍｍ程度の鋼線やピアノ線が用いられる。
In the wire saw according to the present invention, the wire may be made of resin or metal, but is preferably made of metal from the viewpoint of mechanical strength.
As the metal wire, for example, a steel wire or piano wire having a diameter of about 0.1 to 0.3 mm is used.
ワイヤ駆動部とは、ワイヤを回転駆動させるように構成されたものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、未使用のワイヤが巻かれた新線ボビン、新線ボビンから送り出されたワイヤを張架して巻き回す複数の駆動ローラ、駆動ローラを駆動する駆動モータ、駆動ローラから外れた使用済みのワイヤを巻き取る巻取ボビンなどから構成されたものを挙げることができる。ワイヤはマルチワイヤソーを構成するように駆動ローラに等間隔で幾重にも張架されていてもよい。 The wire driving unit means a unit configured to rotationally drive the wire, and the configuration is not particularly limited. For example, a new line bobbin around which an unused wire is wound, a new line bobbin And a plurality of driving rollers that stretch and wind the wire fed from, a driving motor that drives the driving roller, and a winding bobbin that winds the used wire that has come off the driving roller. it can. The wire may be stretched several times at equal intervals on the drive roller so as to constitute a multi-wire saw.
スラリーは、シリコンインゴットの切削用として一般に市販されているものを用いることができ、特に限定されるものではないが、例えば、水溶性または油性の分散剤に砥粒が分散されたものを用いることができる。
水溶性の分散剤としては、例えば、水にグリコール、界面活性剤、高級脂肪酸等を添加したものを用いることができ、油性の分散剤としては鉱物油などのオイルに潤滑剤が添加されたものを用いることができる。
砥粒としては、例えば、粒径１０〜３０μｍ程度の炭化珪素、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、二酸化珪素などを用いることができる。
As the slurry, those commercially available for cutting silicon ingots can be used, and are not particularly limited. For example, a slurry in which abrasive grains are dispersed in a water-soluble or oil-based dispersant is used. Can do.
As the water-soluble dispersant, for example, water added with glycol, surfactant, higher fatty acid, etc. can be used, and as the oil-based dispersant, lubricant such as mineral oil is added. Can be used.
As the abrasive grains, for example, silicon carbide, cerium oxide, diamond, boron nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon dioxide or the like having a particle size of about 10 to 30 μm can be used.
スラリー供給部とは、ワイヤにスラリーを供給するように構成されたものを意味し、この発明によるワイヤソーでは、スラリー循環経路、シリコンインゴットの下方領域に配置される第１受皿、およびワイヤの駆動領域の下方に配置され前記スラリー循環経路と接続される第２受皿とから主に構成される。
スラリー循環経路は、例えば、スラリーを貯留するスラリータンク、スラリータンクからワイヤ上の所定箇所までスラリーを導く往路配管、スラリータンクから往路配管へスラリーを送出するポンプ、往路配管の先端に設けられワイヤにスラリーを掛け流すスラリーノズル、第２受皿とスラリータンクとを接続する復路配管などから構成できる。
The slurry supply unit means one configured to supply slurry to the wire. In the wire saw according to the present invention, the slurry circulation path, the first saucer disposed in the lower region of the silicon ingot, and the drive region of the wire It is comprised mainly from the 2nd saucer arrange | positioned under the said and connected with the said slurry circulation path.
The slurry circulation path is, for example, a slurry tank for storing slurry, an outward piping for guiding the slurry from the slurry tank to a predetermined position on the wire, a pump for sending the slurry from the slurry tank to the outward piping, and a wire provided at the tip of the outward piping. A slurry nozzle for pouring the slurry, a return pipe connecting the second tray and the slurry tank can be used.
なお、シリコンインゴットの下方領域とは、シリコンインゴットから発生する切削屑を多く含んだスラリーを選択的に受け止めることが可能な、シリコンインゴット直下の限定的な領域を意味する。
一方、ワイヤの駆動領域の下方とは、回転駆動されるワイヤから流れ落ちるスラリーを全て受け止めることが可能な、ワイヤの駆動領域の下方全体をカバーする非限定的な広い領域を意味する。
The lower region of the silicon ingot means a limited region immediately below the silicon ingot that can selectively receive slurry containing a large amount of cutting waste generated from the silicon ingot.
On the other hand, the lower portion of the wire drive region means a non-limiting wide region that covers the entire lower portion of the wire drive region and can receive all of the slurry flowing down from the rotationally driven wire.
インゴット押圧部とは、シリコンインゴットを保持してワイヤに押し付けるように構成されたものを意味し、その構成は特に限定されるものではないが、例えば、シリコンインゴットを保持する保持板と、保持板を上下に昇降させる昇降機構とから構成されたものを挙げることができる。
インゴット押圧部は複数のシリコンインゴットを隣接させて保持できるように構成されていてもよい。この場合、第１受皿はシリコンインゴットの数に応じてシリコンインゴットの直下にそれぞれ配置されるようにするとよい。
The ingot pressing portion means a structure configured to hold the silicon ingot and press it against the wire, and the configuration is not particularly limited. For example, a holding plate that holds the silicon ingot, and a holding plate What is comprised from the raising / lowering mechanism which raises / lowers up and down can be mentioned.
The ingot pressing part may be configured to hold a plurality of silicon ingots adjacent to each other. In this case, the first trays may be arranged directly below the silicon ingot according to the number of silicon ingots.
この発明によるワイヤソーは、ワイヤとシリコンインゴットが当接する箇所の下流側で前記ワイヤに当接しワイヤに付着している切削屑を第１受皿へ掻き落とすブラシをさらに備えていてもよい。
同様にこの発明によるワイヤソーは、ワイヤとシリコンインゴットが当接する箇所の下流側で前記ワイヤに当接しワイヤに付着している切削屑を第１受皿へ掻き落とすローラをさらに備えていてもよい。
The wire saw according to the present invention may further include a brush that scrapes the cutting scraps that are in contact with the wire and adhere to the wire on the downstream side of the portion where the wire and the silicon ingot are in contact with each other.
Similarly, the wire saw according to the present invention may further include a roller that abuts against the wire and scrapes the cutting waste adhering to the wire to the first saucer on the downstream side of the portion where the wire and the silicon ingot abut.
これらのような構成によれば、シリコンインゴットから発生した切削屑がワイヤに付着したままワイヤ駆動方向の下流側へ運ばれることを防止でき、循環使用されるスラリーに切削屑が混入することをより確実に防止できるようになる。
また、インゴット押圧部が複数のシリコンインゴットを隣接させて保持できるように構成されている場合には、上流側のシリコンインゴットから発生した切削屑が、ワイヤに付着したまま下流側のシリコンインゴットの切削部に運ばれることを防止できることにもなり、加工精度の向上にも繋がる。
According to such a configuration, it is possible to prevent the cutting waste generated from the silicon ingot from being carried downstream in the wire driving direction while adhering to the wire, and to prevent the cutting waste from being mixed into the circulating slurry. It can be surely prevented.
In addition, when the ingot pressing portion is configured to hold a plurality of silicon ingots adjacent to each other, the cutting waste generated from the upstream silicon ingot remains attached to the wire while cutting the downstream silicon ingot. It can also be prevented from being carried to the part, leading to an improvement in machining accuracy.
ブラシをさらに備える上記構成において、ブラシは少なくともワイヤと当接する先端が砥粒でコーティングされていてもよい。
ローラをさらに備える上記構成において、ローラは少なくともワイヤと当接する表面が砥粒でコーティングされていてもよい。
The said structure further provided with a brush WHEREIN: The brush may be coat | covered with the abrasive grain at least the front-end | tip contact | abutted with a wire.
In the above-described configuration further including a roller, the roller may be coated with abrasive grains at least on the surface that contacts the wire.
これらのような構成によれば、ブラシやローラの磨耗が防止されるだけでなく、ブラシやローラの表面が粗面となることにより切削屑がブラシ又はローラに絡み易くなり、切削屑を掻き落とす効率も向上する。 According to such a configuration, not only the wear of the brush or roller is prevented, but also the surface of the brush or roller becomes rough, so that the cutting waste is easily entangled with the brush or roller, and the cutting waste is scraped off. Efficiency is also improved.
この発明は別の観点からみると、上述のこの発明によるワイヤソーを用いてシリコンインゴットをスライスした後、第１受皿に受け止められたスラリーを回収し、回収したスラリーから切削屑を回収するスラリーの再使用方法を提供するものでもある。 From another point of view, the present invention, after slicing a silicon ingot using the wire saw according to the present invention described above, recovers the slurry received in the first tray and recovers the cutting waste from the recovered slurry. It also provides usage.
このようなスラリーの再使用方法によれば、シリコンの切削屑を多く含んだスラリーが選択的に回収されるので、廃スラリーからシリコン屑を回収する作業が容易かつ効率的に行えるようになる。 According to such a method of reusing a slurry, a slurry containing a large amount of silicon cutting waste is selectively recovered, so that the operation of recovering the silicon waste from the waste slurry can be performed easily and efficiently.
つまり、通常、使用済みの廃スラリーには、シリコンインゴットから発生したシリコンの切削屑以外にも、破砕砥粒、ワイヤから発生した金属粉、切削時の発熱により発生した酸化シリコンなどの不純物成分が含まれており、廃スラリーからシリコン屑のみを選択的に回収するには、スラリーを構成する基材である分散剤と砥粒以外にも上記の不純物成分を除去しなければならない。
したがって、廃スラリーからシリコン屑のみを選択的に回収するうえでは、廃スラリー中における上記不純物成分の濃度が低いことが、不純物除去工程の効率上の観点からみて望ましいが、スラリーは循環使用されればされるほど上記不純物成分の濃度が上がってしまう。
ここで、上述のこの発明によるスラリーの再使用方法によれば、不純物成分の濃度が低く、かつ、シリコンの切削屑を多く含んだスラリーが選択的に回収されるため、効率よくシリコン屑の回収が行えるようになる。
In other words, in addition to silicon scraps generated from silicon ingots, used waste slurries usually contain impurities such as crushed abrasive grains, metal powder generated from wires, and silicon oxide generated by heat generated during cutting. In order to selectively recover only silicon scraps from the waste slurry, the above impurity components must be removed in addition to the dispersant and abrasive grains that are the base material constituting the slurry.
Therefore, in order to selectively recover only silicon scrap from the waste slurry, a low concentration of the impurity component in the waste slurry is desirable from the viewpoint of the efficiency of the impurity removal process, but the slurry is circulated. The higher the concentration, the higher the concentration of the impurity component.
Here, according to the method for reusing a slurry according to the present invention described above, since the slurry containing a low concentration of impurity components and containing a large amount of silicon cutting waste is selectively recovered, the silicon waste can be recovered efficiently. Can be done.
以下、図面に基づいてこの発明を詳細に説明する。なお、以下に説明する複数の実施形態において、共通する部材には同じ符号を付して説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the several embodiment demonstrated below, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to a common member.
実施形態１
この発明の実施形態１に係るマルチワイヤソー（ワイヤソー）について図１〜３に基づいて説明する。図１はこの発明の実施形態１によるマルチワイヤソーの斜視図、図２は図１に示されるマルチワイヤソーの側面図、図３は駆動ローラを駆動させる駆動機構を示す説明図である。
A multi-wire saw (wire saw) according to
図１および図２に示されるように、この発明の実施形態１に係るマルチワイヤソー１は、ワイヤ２を回転駆動させるワイヤ駆動部３と、砥粒を含むスラリー（図示せず）をワイヤ２に供給するスラリー供給部４と、ワイヤ２の所定箇所にシリコンインゴット５を押し当ててシリコンインゴット５をスライスするインゴット押圧部６とを備えている。
スラリー供給部４は、ワイヤ２にスラリーを供給するスラリー循環経路７と、シリコンインゴット５の下方領域に配置され切削屑を含んで流れ落ちてくるスラリーを選択的に受け止める第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、ワイヤ２の駆動領域の下方に配置されワイヤ２から流れ落ちてくるスラリーを受け止める第２受皿９とを有している。
第２受皿９はスラリー循環経路７に接続されてスラリー循環経路７の一部を構成し、第１受皿８に受け止められたスラリーはスラリー循環経路７へ戻されずにスラリー循環経路７から除かれる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a
The slurry supply unit 4 includes a
The
図１に示されるように、ワイヤ駆動部３は、未使用のワイヤ２が巻かれた新線ボビン１０、新線ボビン１０から送出されたワイヤ２を張架する４本の駆動ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ、駆動ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを駆動させる駆動機構１２（図３参照）、駆動ローラ１１ｄから外れた使用済みのワイヤ２を巻き取る巻取ボビン１３とから主に構成されている。
新線ボビン１０と駆動ローラ１１ａとの間にはテンションコントローラ１４ａが設けられ、ワイヤ２に２５Ｎのテンションが加えられている。
同様に、駆動ローラ１１ｄと巻取ボビン１３との間にもテンションコントローラ１４ｂが設けられ、ワイヤ２に２５Ｎのテンションが加えられている。
As shown in FIG. 1, the
A
Similarly, a
本実施形態ではワイヤ２として直径０．１６ｍｍのピアノ線が用いられている。
また、図示しないが、駆動ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの外周面には深さ０．２５ｍｍのＶ字状の溝が０．５ｍｍのピッチで８００本それぞれ形成されており、ワイヤ２はこのＶ字状の溝に嵌まるように０．５ｍｍのピッチで８００周にわたって巻き回されている。
In the present embodiment, a piano wire having a diameter of 0.16 mm is used as the
Although not shown in the drawing, 800 V-shaped grooves having a depth of 0.25 mm are formed on the outer peripheral surfaces of the
図２および図３に示されるように、駆動機構１２は、ケーシング１５の背面に取り付けられたモータ１６と、モータ１６の回転を駆動ローラ１１ａへ伝達するための１次伝達部１７と、駆動ローラ１１ａの回転を他の駆動ローラ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへ伝達するための２次伝達部１８とから構成される。１次伝達部１７と２次伝達部１８はケーシング１５内に収納される。
2 and 3, the
図３に示されるように、１次伝達部１７は、モータ１６の回転軸と駆動ローラ１１ａの回転軸にそれぞれ設けられた１対のプーリ１９ａ，１９ｂと、この１対のプーリ１９ａ，１９ｂに張架された駆動ベルト２０とから構成され、モータ１６の回転を駆動ローラ１１ａへ伝達する。
一方、２次伝達部１８は、各駆動ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの回転軸に設けられたプーリ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、これらプーリ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに張架された駆動ベルト２２とから構成され、駆動ローラ１１ａの回転を他の駆動ローラ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへ伝達する。
これにより、４本の駆動ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは互いに同じ速度で回転駆動させられる。
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, the
Thus, the four
図１に示されるように、スラリー供給部４は、スラリー循環経路７、第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ、および第２受皿９とから主に構成されている。
スラリー循環経路７は、スラリータンク２３、スラリータンク２３から延びる往路配管２４、往路配管２４の途中に設けられたポンプ２５、ワイヤ２の駆動領域の下方全体をカバーする第２受皿９、第２受皿９とスラリータンク２３とを接続する復路配管２６とから主に構成されている。
往路配管２４は途中で２又に分岐して往路分岐管２４ａ，２４ｂとなっている。往路分岐管２４ａは駆動ローラ１１ａと駆動ローラ１１ｂとの間に張られたワイヤ２上へ延び、往路分岐管２４ｂは駆動ローラ１１ｃと駆動ローラ１１ｄとの間に張られたワイヤ２上へ延びている。
As shown in FIG. 1, the slurry supply unit 4 mainly includes a
The
The
往路分岐管２４ａ，２４ｂの両者ともワイヤ２上で複数列のワイヤ２をまたぐように先端がさらに３又に分岐し、それぞれスラリーノズルを構成している。
スラリータンク２３からポンプ２５によって往路配管２４へ送出されたスラリーは、往路分岐管２４ａ，２４ｂを通って上下２箇所に計６本設けられたスラリーノズルからそれぞれカーテン状に流出し、ワイヤ２へ掛け流される。
スラリーノズルからカーテン状に流出したスラリーは、その大半がワイヤ２から直ちに流れ落ちて第２受皿９に受け止められる。第２受皿９に受け止められたスラリーは復路配管２６を通ってスラリータンク２３へ戻され、再び往路配管２４へ送出される。
Both of the
The slurry sent from the
Most of the slurry that flows out from the slurry nozzle in a curtain shape immediately flows down from the
第２受皿９が復路配管２６によってスラリータンク２３と接続されスラリー循環経路７の一部を構成するのに対し、シリコンインゴット５直下の限定的な領域をカバーする第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、スラリー循環経路７と接続されない。
図１および図２に示されるように、第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに受け止められたスラリーは、ケーシング１５を貫通しケーシング１５の背面に沿って延びる排出管２７を通って廃スラリータンク２８へ溜められる。
これは、シリコンインゴット５の直下で流れ落ちるスラリーには、シリコンインゴット５の切削に伴って発生するシリコン屑が多量に含まれており、このようなシリコン屑を多量に含むスラリーをスラリー循環経路７へ戻せばスラリーの粘度が増大してポンプ２５に過剰な負荷をかけ、スラリーの供給量に変動が生じるからである。
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the slurry received by the
This is because the slurry that flows down immediately below the
インゴット押圧部６は、保持したシリコンインゴット５をワイヤ２へ押し付け、ラッピング作用によりシリコンインゴット５を薄い板状にスライスするものである。
図１に示されるように、インゴット押圧部６は、モータ２９、モータ２９によって駆動される溝付きの駆動シャフト３０、駆動シャフト３０の両側に駆動シャフト３０と平行に配置されたガイドシャフト３１、駆動シャフト３０とねじ対偶をなし、駆動シャフト３０の正逆回転によって上下に移動するテーブル３２とから主に構成されている。
駆動シャフト３０は螺旋状の溝が形成されており、ボールねじ（図示せず）を備えたテーブル３２を極めてスムースに上下移動させることができる構成となっている。
The ingot
As shown in FIG. 1, the
The
被加工物であるシリコンインゴット５は、予めバンドソーや外周刃で角柱状に加工されている。本実施形態におけるシリコンインゴット５の寸法は、端面が一辺１５５〜１５６ｍｍの正方形で、長さが２００〜２５０ｍｍの直方体状である。
このようなシリコンインゴット５を８本用意し、４枚の青板ガラスからなる保持板３３（図２参照）に２本ずつ縦に並べて接着する。保持板３３に接着された状態において、２本のシリコンインゴット５の全長は４００〜５００ｍｍの範囲内とする。
シリコンインゴット５が接着された保持板３３はアルミからなる固定板３４を介してテーブル３２の下面にセットされる。
A
Eight
The holding
ワイヤ２を８ｍ／秒程度の速度で走行させながら、スラリーを９０Ｋｇ／分（スラリーノズル１本あたり１５Ｋｇ／分）程度で供給し、テーブル３２を０．４ｍｍ／分程度の速度で下降させてシリコンインゴット５をワイヤ２へ押し付け、ラッピング作用によりシリコンインゴット５をスライスする。スラリーとしては鉱物油に潤滑剤が添加されてなる油性の分散剤に、粒径１０〜３０μｍ程度の炭化珪素（ＳｉＣ）からなる砥粒を分散させたものを用いる。配合の割合は、分散剤１００リットルあたり砥粒１００Ｋｇである。
上下合わせて６本のスラリーノズルからスラリーがカーテン状に流出するが、スラリーの大半はワイヤ２から直ちに流れ落ちて第２受皿９に回収され、再びスラリー循環経路７へ戻される。
While running the
Slurry flows out from the six slurry nozzles in the form of a curtain in the vertical direction, but most of the slurry immediately flows down from the
一方、ワイヤ２に付着したままシリコンインゴット５の切削部に運ばれたスラリーは、切削部における砥粒の転動や引っ掻き等によるラッピング作用によりシリコンインゴット５を切削し、シリコンインゴット５から発生したシリコン屑を取り込んで切削部から流れ落ちる。
シリコンインゴット５の切削部から流れ落ちたスラリーは、シリコンインゴット５の直下領域に配置された第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに受け止められ、スラリー循環経路７へ戻されることなく排出管２７（図２参照）を通って廃スラリータンク２８（図２参照）に貯留される。
On the other hand, the slurry carried to the cutting part of the
The slurry that has flowed down from the cutting portion of the
８本のシリコンインゴット５をスライスし終えると、おおよそ１９〜２４リットルのスラリーが第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄから回収され、廃スラリータンク２８に貯留される。
廃スラリータンク２８に貯留された廃スラリーは、シリコン屑を多く含んでおり、容積比で１８程度のシリコン屑が廃スラリーから回収される。
When the eight
The waste slurry stored in the
ここで、シリコン屑の回収工程について図４に基づいて簡単に説明する。図４はシリコン屑の回収工程を説明する工程図である。
まず、廃スラリータンクに貯留された廃スラリーに遠心分離機等を用いた固液分離処理を施して分散剤を大まかに飛ばし、固形分を回収する。
この固形分には、分散剤、砥粒およびシリコン屑の他にも破砕砥粒、ワイヤから発生した金属紛、切削時の熱により発生した酸化シリコンなどが不純物として含まれているため、これらの不純物を取り除かねばならない。
そこで、まず回収された固形分を有機溶剤で洗浄し、固形分に含まれていた分散剤を有機溶剤に溶解させた後、再び固液分離処理を行って分散剤が溶解した有機溶剤を飛ばし、固形分を回収する。
Here, the silicon scrap recovery process will be briefly described with reference to FIG. FIG. 4 is a process diagram illustrating a silicon scrap recovery process.
First, a solid-liquid separation process using a centrifugal separator or the like is performed on the waste slurry stored in the waste slurry tank, and the dispersant is roughly skipped to recover the solid content.
In addition to the dispersant, abrasive grains, and silicon scrap, the solid content contains crushed abrasive grains, metal powder generated from the wire, silicon oxide generated by heat during cutting, and the like as impurities. Impurities must be removed.
Therefore, the recovered solid content is first washed with an organic solvent, the dispersant contained in the solid content is dissolved in the organic solvent, and then the solid-liquid separation process is performed again to remove the organic solvent in which the dispersant is dissolved. Collect the solids.
次いで、回収された固形分を水洗し、固形分に残っている分散剤と有機溶剤を洗い流した後、再び固液分離処理を施して固形分を回収する。
次いで、回収された固形分を酸溶液（フッ酸と硫酸の混合溶液）で洗浄し、固形分に含まれている酸化シリコン（ＳｉＯ2）と金属紛を酸溶液に溶解させた後、再び固液分離処理を施して固形分を回収する。
Next, the collected solid content is washed with water, and the dispersant and the organic solvent remaining in the solid content are washed away, and then a solid-liquid separation process is performed again to collect the solid content.
Next, the collected solid content is washed with an acid solution (mixed solution of hydrofluoric acid and sulfuric acid), and silicon oxide (SiO 2 ) and metal powder contained in the solid content are dissolved in the acid solution, and then solidified again. A liquid separation process is performed and solid content is collect | recovered.
その後、回収された固形分を水洗した後、乾燥させる。乾燥した固形分は塊状となるので、これを粉砕機で粉砕したのち、気流分級装置により砥粒とシリコン屑とに分離する。
以上の工程により廃スラリーからシリコン屑が選択的に回収される。
Thereafter, the collected solid content is washed with water and then dried. Since the dried solid content is agglomerated, it is pulverized by a pulverizer and then separated into abrasive grains and silicon scraps by an airflow classifier.
Silicon scrap is selectively recovered from the waste slurry by the above process.
なお、本実施形態で得られた廃スラリーは、シリコンインゴットの直下に配置した第１受皿でシリコン屑を多く含むスラリーを廃スラリーとして選択的に回収しているので、従来のマルチワイヤソーから排出される廃スラリーよりも上記不純物の濃度がかなり低くなっている。
このため、不純物の除去に要する上記工程の効率が高く、従来よりもシリコン屑を効率的に回収することができる。
In addition, since the waste slurry obtained in this embodiment is selectively recovered as waste slurry, the slurry containing a large amount of silicon waste is collected in the first tray placed immediately below the silicon ingot, and thus is discharged from the conventional multi-wire saw. The concentration of the impurities is considerably lower than the waste slurry.
For this reason, the efficiency of the said process required for the removal of an impurity is high, and silicon | silicone waste can be collect | recovered more efficiently than before.
実施形態２
この発明の実施形態２に係るマルチワイヤソーについて図５に基づいて説明する。図５は実施形態２に係るマルチワイヤソーの斜視図である。
A multi-wire saw according to
図５に示されるように、実施形態２に係るマルチワイヤソー５０は、ワイヤ２とシリコンインゴット５が当接する箇所の下流側に、ワイヤ２に当接するブラシ５１を備えている。
ワイヤ２とシリコンインゴット５の当接箇所は、ラッピング作用によるシリコンインゴット５の切削が行われる箇所であり、その下流側にはシリコン屑を多く含んだスラリーがワイヤ２によって運ばれてくる。
As shown in FIG. 5, the multi-wire saw 50 according to the second embodiment includes a
The contact portion between the
シリコン屑を多く含んだスラリーが隣接する下流側のシリコンインゴットの切削箇所に運ばれると、シリコン屑が砥粒の転動作用を阻害し、加工精度の低下を引き起こしかねない。
しかし、本実施形態のように、シリコンインゴット５とワイヤ２との当接箇所の下流側にブラシ５１を設けておけば、シリコン屑を多く含んだスラリーを第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄへ掻き落とすことができ、加工精度の低下を防ぐことができる。
また、第２受皿９に回収されて再使用されるスラリーにシリコン屑が混入することを極力防止するうえでも有利な構成となる。
When the slurry containing a large amount of silicon scrap is conveyed to the adjacent downstream silicon ingot cutting site, the silicon scrap impedes the rolling operation of the abrasive grains, which may cause a reduction in processing accuracy.
However, if the
Moreover, it becomes a structure advantageous also in preventing as much as possible that silicon waste mixes in the slurry collected in the
なお、ブラシ５１は、その毛の表面がスラリーに含まれる砥粒と同じ砥粒を含んだコーティング剤によってコーティングされており、耐磨耗性が高められている。また、コーティングによってブラシ５１の毛の表面が粗面となることにより、シリコン屑が毛に絡まり易く、シリコン屑をワイヤ２から除去するうえでより好適な構成となっている。
その他の構成は上述の実施形態１に係るマルチワイヤソー１と同じである。
In addition, the
Other configurations are the same as those of the multi-wire saw 1 according to the first embodiment.
実施形態３
この発明の実施形態３に係るマルチワイヤソーについて図６に基づいて説明する。図６は実施形態３に係るマルチワイヤソーの斜視図である。
A multi-wire saw according to
図６に示されるように、実施形態３に係るマルチワイヤソー６０は、上述の実施形態２に係るマルチワイヤソー５０のブラシ５１をローラ６１に置換したものである。ローラ６１はブラシ５１と同様に、その表面が砥粒を含んだコーティング剤でコーティングされている。
As shown in FIG. 6, the multi-wire saw 60 according to the third embodiment is obtained by replacing the
このような構成によっても上述の実施形態２に係るマルチワイヤソー５０と同様に、シリコン屑を第１受皿８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに掻き落とす効果が得られる。
また、ローラ６１の表面にワイヤ２の嵌まる溝を形成しておけば、隣接するワイヤどうしの間隔を保持する効果も得られる。
その他の構成は上述の実施形態１に係るマルチワイヤソー１と同じである。
Even with such a configuration, as in the multi-wire saw 50 according to
Moreover, if the groove | channel where the
Other configurations are the same as those of the multi-wire saw 1 according to the first embodiment.
１，５０，６０・・・マルチワイヤソー
２・・・ワイヤ
３・・・ワイヤ駆動部
４・・・スラリー供給部
５・・・シリコンインゴット
６・・・インゴット押圧部
７・・・スラリー循環経路
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ・・・第１受皿
９・・・第２受皿
１０・・・新線ボビン
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ・・・駆動ローラ
１２・・・駆動機構
１３・・・巻取ボビン
１４ａ，１４ｂ・・・テンションコントローラ
１５・・・ケーシング
１６，２９・・・モータ
１７・・・１次伝達部
１８・・・２次伝達部
１９ａ，１９ｂ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ・・・プーリ
２０，２２・・・駆動ベルト
２３・・・スラリータンク
２４・・・往路配管
２４ａ，２４ｂ・・・往路分岐管
２５・・・ポンプ
２６・・・復路配管
２７・・・排出管
２８・・・廃スラリータンク
３０・・・駆動シャフト
３１・・・ガイドシャフト
３２・・・テーブル
３３・・・保持板
３４・・・固定板
５１・・・ブラシ
６１・・・ローラ
DESCRIPTION OF
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