JP5187287B2 - インゴット切断装置及びインゴット切断方法 - Google Patents
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Description
このようなコーン状の端部の切断加工や胴体部を複数のブロックに切断加工する場合には、内周刃スライサー、外周刃スライサーなどが多く用いられてきた。近年のウェーハの大口径化に伴ってバンドソーやワイヤソーも多く使用されるようになってきた。
図4に示すように、インゴット切断装置101には切断時にインゴット104を載置するための上面がV字形状に形成された切断テーブル105が設置されている。この切断テーブル105のV字形状の上面はその材質として、主にSUS系の金属が用いられている。
そして、切断前において、インゴット104を切断テーブル105上に水平に配置する。この切断テーブル105にはインゴット104を切断するためのブレード102が切断テーブル105に接触しないようにするための隙間108が設けられている。そして、インゴット104の切断位置をこの隙間108に合わせるようにインゴット104の載置位置を調整する。
この際、インゴット104の切り出しブロック部以外の部分はクランプ107によって押え付けられて保持されている。
従来では、インゴット104のブロック切断前にインゴット104の外周面を円筒研削し、切断テーブル105のインゴット104を載置する載置面の面精度がある程度確保された状態で行われていたが、このようにしてもインゴット104と切断テーブル105との間の隙間を完全になくすことはできず、カケ及びクラック等の発生を防ぐことができなかった。
このように、前記インゴットが凹凸が大きいアズグロンインゴットであっても、本発明により、インゴットの切り出しブロック部への衝撃を緩和してカケ及びクラック等が発生するのを抑制することができる。
このように、前記緩衝材のショアー硬度が70以下であれば、切断時のインゴットへの衝撃緩和作用が大きく、特にインゴットの切り出しブロック部への衝撃をより確実に緩和することができるものとなる。
このように、前記緩衝材の材質がウレタン樹脂であれば、インゴットの切り出しブロック部への衝撃を確実に緩和することができるものとなる。また、様々なショアー硬度のものを選択することができ、用いる緩衝材の硬度を容易に調整できる。
このように、前記インゴットを大きな凹凸を有するアズグロンインゴットとしても、本発明により、インゴットの切り出しブロック部への衝撃を緩和してカケ及びクラック等が発生するのを抑制することができる。
このように、前記緩衝材として、ショアー硬度が70以下のものを用いれば、切断時のインゴットへの衝撃緩和作用が大きく、特にインゴットの切り出しブロック部への衝撃をより確実に緩和することができる。
このように、前記緩衝材として、材質がウレタン樹脂のものを用いれば、インゴットの切り出しブロック部への衝撃を確実に緩和することができる。また、様々なショアー硬度のものを選択することができ、用いる緩衝材の硬度を容易に調整できる。
従来、インゴットの切断において、切断テーブルの載置面上に載置するインゴットの座り精度が悪化していると、インゴットの切断端面や側面、特に切り終わり部分にカケ、チップ或いはクラック等が発生することがあった。また、近年、例えば工程時間を短縮してコストを削減するためなどの理由により、大きな凹凸を有するアズグロンインゴットのままでブロックに切断する要求が増加する傾向にある。
図1に示すように、本発明のインゴット切断装置1のブレードを例えばバンドソーとすることができる。
このインゴット切断装置1には切断時にインゴット4を載置するための切断テーブル5が設置されている。そして、この切断テーブル5にインゴット4が水平に載置される。
また、インゴット切断装置1は、薄いブレード台金の端部にダイヤモンドの砥粒を糊着してなるブレード砥粒部で構成されるエンドレスベルト状のブレード(バンドソー)2がプーリー3、3’間に張設されている。ここで、切断テーブル5の材質として、例えばSUS系の金属を用いることができる。
図3はインゴット4が載置された状態の切断テーブル5を側面から見た概略図である。図3に示すように、インゴット4はブレード2によって切り出しブロック部10と保持部9に切断される。この保持部9はクランプ7によって押え付けられて保持される。ここでクランプ7によるクランプ力を、例えば500〜1000kgfとすることができる。
上記したように、インゴット4の保持部9がクランプ7によって保持されるが、その一方、インゴット4の切り出しブロック部10は保持されない。そのため、インゴット4の切り出しブロック部10には、特にインゴット4の切り終わり時においてインゴット4の保持部9への下向きのクランプ力の反動による衝撃が生じるが、上記したような本発明の緩衝材6Aによってその衝撃を緩和することができ、インゴット4の切り出しブロック部10が上下方向(図2のA参照)に移動してしまうのを抑制できる。
またこのとき、緩衝材6のショアー硬度が70以下であることが好ましい。
このように、緩衝材6のショアー硬度が70以下であれば、切断時のインゴットへの衝撃緩和作用が大きく、特にインゴット4の切り出しブロック部10への衝撃をより確実に緩和することができるものとなる。
ここでは、図1に示すようなインゴット切断装置1を用いた場合について説明する。
まず、図1、図2に示すように、切断時のインゴット4への衝撃を緩和する緩衝材6を切断テーブル5の上面に設ける。ここで、図3に示すように、この緩衝材6として、インゴット4の切り出しブロック部10が載置される部分6Aの硬度がインゴット4の保持部9が載置される部分6Bの硬度より小さいものを用いる。
ここで、インゴット4を、インゴット引き上げ後の外周面が未加工のいわゆるアズグロンインゴットとすることができる。
このように、緩衝材6として、ショアー硬度が70以下のものを用いれば、切断時のインゴットへの衝撃緩和作用を大きくして、特にインゴット4の切り出しブロック部10への衝撃をより確実に緩和することができる。
このように、緩衝材6として、材質がウレタン樹脂のものを用いれば、インゴット4の切り出しブロック部10への衝撃を確実に緩和することができる。また、様々なショアー硬度のものを選択することができ、用いる緩衝材6の硬度を容易に調整できる。
或いは、緩衝材6として、ゴム材を用いても良く、インゴット4への衝撃を緩和できる材質のものであればどのような材質のものを用いても良い。例えば、インゴット4の切り出しブロック部10が載置される部分6Aの硬度がインゴット4の保持部9が載置される部分6Bの硬度より小さいものであれば、6Aと6Bの部分を異なる材質にしても良い。
図1に示すような本発明のインゴット切断装置を用い、本発明のインゴット切断方法に従ってインゴットの保持部のクランプ力を1000kgfで押え付けて単結晶シリコンインゴットの切断を行い、その際のインゴットの切り出しブロック部の移動量を測定した。ここで、切断した単結晶シリコンインゴットは直径250mm、重量250kgのアズグロンインゴットとした。また、切断した切り出しブロック部の長さを600mmとした。また、切り出しブロック部の移動量はダイヤルゲージを用いて測定し、上下方向(図2のA参照)、ブレードの走行方向(図2のB参照)及びその逆方向(図2のC参照)をそれぞれ測定した。
また、クラックの発生率の結果を表2に示す。表2に示すように、クラックの発生は完全に抑制されていることが分かる。このように、切断時の切り出しブロック部の移動が多少発生しているものの、本発明により切り出しブロック部への衝撃を緩和することでクラックの発生を抑制できる。一方、後述する比較例では約半数の切断でクラックが発生している。
使用した緩衝材の材質をゴム材として、インゴットの切り出しブロック部が載置される部分のショアー硬度が30、インゴットの保持部が載置される部分のショアー硬度が50のものを用いた以外は、実施例1と同様の条件でシリコン単結晶インゴットをブロックに切断し、実施例1と同様にしてクラックの発生率について評価した。
その結果を表2に示す。表2に示すように、クラックの発生率は20%であり、実施例1と比べクラックの発生率は高いものの、後述する比較例と比べてクラックの発生率が改善されていることが分かる。
図4に示すような、本発明の緩衝材を具備していないインゴット切断装置を用い(緩衝材全体がショアー硬度70のものを用いた)、実施例1と同様の条件でシリコン単結晶インゴットをブロックに切断し、実施例1と同様に評価した。
切り出しブロック部の移動量の結果を表1に示す。表1に示すように、ブレードの走行方向への移動量は0.3mmであり、その逆方向への移動量は0.8mmであり実施例1の結果と比べ悪化している。これは、インゴットの切り出しブロック部は、まずブレードの走行方向へ移動し、その反動による衝撃を緩和できずにブレードの走行方向の逆方向に大きく移動していると考えられる。このようなインゴットの切り出しブロック部の移動は、特にアズグロンインゴットのような外周面が凹凸形状であるものの場合、インゴットと切断テーブルとの接触が面接点ではなく点接点であることが多いことから、発生し易いと考えられる。
例えば、上記ではインゴット切断装置のブレードとしてバンドソーを具体的に挙げて示したが、本発明はこれに限定されない。インゴットをテーブル上に水平に置きブレードを相対的に上方から下方に送り出して切断する切断装置におけるブレードは同様に適用することができる。すなわち、いわゆる外周刃、内周刃、あるいはワイヤソーであっても、本発明を適用でき、上記と同様の作用効果を奏することができる。
4…インゴット、 5…切断テーブル、 6…緩衝材、 7…クランプ、
8…切断テーブルの隙間、 9…インゴットの保持部、
10…インゴットの切り出しブロック部。
Claims (8)
- 上面がV字形状に形成され、インゴットが水平に載置される切断テーブルと、前記インゴットを切り出しブロック部と保持部に切断するためのブレードとを有し、前記インゴットの保持部をクランプによって保持しながら前記ブレードを相対的に上方から下方に送り出すことによって前記インゴットを切断するインゴット切断装置であって、
切断時の前記インゴットへの衝撃を緩和する緩衝材が前記切断テーブルの上面に設けられ、該緩衝材は、前記インゴットの切り出しブロック部が載置される部分の硬度が前記インゴットの保持部が載置される部分の硬度より小さいものであることを特徴とするインゴット切断装置。 - 前記インゴットがアズグロンインゴットであることを特徴とする請求項1に記載のインゴット切断装置。
- 前記緩衝材のショアー硬度が70以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインゴット切断装置。
- 前記緩衝材の材質がウレタン樹脂であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のインゴット切断装置。
- 上面がV字形状に形成された切断テーブルにインゴットを水平に載置し、前記インゴットを切り出しブロック部と保持部に切断するためのブレードを相対的に上方から下方に送り出し、前記インゴットの保持部をクランプによって保持しながら前記インゴットを切断するインゴット切断方法であって、
切断時の前記インゴットへの衝撃を緩和する緩衝材を前記切断テーブルの上面に設け、該緩衝材として、前記インゴットの切り出しブロック部が載置される部分の硬度が前記インゴットの保持部が載置される部分の硬度より小さいものを用いて前記インゴットを切断することを特徴とするインゴット切断方法。 - 前記インゴットをアズグロンインゴットとすることを特徴とする請求項5に記載のインゴット切断方法。
- 前記緩衝材として、ショアー硬度が70以下のものを用いることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のインゴット切断方法。
- 前記緩衝材として、材質がウレタン樹脂のものを用いることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか1項に記載のインゴット切断方法。
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