JPS6279912A - 半導体単結晶切断用帯状極薄刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、帯状の極薄切断刃に関し、特に、マルチバ
ンドソー（おさのこ盤）などに組み込まれて、種々の材
料、特に半導体材料を切断するのに用いられる帯状の極
薄切断刃に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、多くの半導体素子は、シリコン、ガリウムひ素
、インジウム燐等の種々の半導体材料の棒状態結晶を切
断して得られた板状の半導体から製造されており、これ
らの半導体材料を切断するための切断刃としては従来ス
ライシングマシンに取り付けられる内周刃が利用されて
いるが、近年半導体材料の大口径化に対応して内周刃の
刃厚が増大し、それに伴って切り代が増大する傾向にあ
るところから、最近ではこれに対処する切断方法として
マルチバンドソーで切断する方法が注目されるようにな
り、そのマルチバンドソーに取り付ける切断刃として厚
み：０．１５〜０．２５　ｍを有する薄肉のＳＫ材（炭
素工具鋼鋼材）が使用され、さらに超急冷凝固法によっ
て製造され几非晶質金属薄帯（以下、単に薄帯ともいう
）やこの薄帯表面にダイヤモンド粉末のような硬質粒子
を全面に付着させｔものをマルチパントン−の切断刃と
することも提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、前記マルチパントン−によっても、その
切断刃をＳＫ材で構成すると、それの引張強度は十分で
ない念めに、切断中に刃の摩耗が進行した場合に、その
引張強度が刃の両端にかかる張力に耐えきれなくなって
切断刃が切断途中で破断するところから、刃厚を薄くし
て切り代を小さくするのに限度があり、ま几前記非晶質
金属薄帯はＳＫ材の切断刃エリも強度が大きいので、こ
れをマルチバンドソーの刃物として使用すれば切り代を
一層小さくすることができるけれども、このような薄帯
を使用しても、それを切断刃とする切断方法は元来研磨
剤を外部から切削油とともに供給する遊離砥粒方式であ
る念めに、切断速度はもともと非常に遅く、まｔ、切断
時に切削油と研磨剤を円滑に供給することが困難である
ところから、切断刃が非常に高い切断抵抗を受けるとと
もに、切削油による切断刃表面の冷却効果が低くなり、
さらに、切断中、被切断物の切り粉が円滑に除去されな
い上に、ストロークごとの研磨剤の交替が十分でないた
め、切断抵抗が大きくなり、それによって切断に要する
動力が増大するとともに切断時間が長くなり、したがっ
て切断刃の寿命が短くなるという問題があり、さらに薄
帯表面全面に硬質粒子を付着させ念ものをマルチパント
ン−の切断刃としても、上記と同様に切断抵抗が大きい
上に切断速度が劣り、切り代とチッピングが増大すると
いう問題があった。

〔研究に基づく知見事項〕

そこで、本発明者等は、上述の問題を解決すべく種々研
究を重ねた結果、 （１）非晶質金属薄帯止に、例えば斑点状または縞状の
ように、その薄帯表面の露出部分を残して、ダイヤモン
ド、アルミナ、炭１ヒ珪素、炭化タングステン、炭化チ
タン、炭ｆヒホウ素、酸化珪素、窒化ホウ素等からなる
硬質粒子を含む金属禎覆層を付着させると、その硬質粒
子自体が切刃の機能を発揮する几めに切れ味が良くなっ
て切断速度が向上するとともに、切断時の切断抵抗が低
くなり、まｔ、切り粉の排除とストロークごとの研磨剤
の交替が促進されて切削時間が短縮する上に、切削油の
補充が速やかに進行して切断刃に対する切削油の冷却効
果も高まること、 （２）　　非晶質金属としてＦｅ　、　ＮｉおよびＣｏ
のうちの１種または２種以上を基とする合金を採用する
と、それを薄帯としたときの強度が非常に大きく、それ
が切断時に少々摩耗しても切断中に受ける張力に十分耐
えられること、 （３）平均厚さ：０．０１５〜０．０８０ｍ（１５〜８
０μ）を有する前記薄帯は比較的製造が容易である上に
、その引張強度エリも低い張力によって撓みや捩れを起
さずにマルチバンドソーの切断刃として取り付けること
ができ、しかも−刃当りの切り代をほぼ１００μ未満に
小さくできること、（４）　　切断刃の平均幅および平
均厚さをそれぞれＷ　（Ｗ　）およびＴ　（ｍｍｍ　）
で表わしたとき、Ｗ／Ｔ≦２５０にすると、切断時の刃
の撓みゃぶれが抑えられて刃が均一に摩耗し、その結果
切り代も小さくなり、かつ切断刃の寿命が延びること、
を見出した。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明され念もので、作
業性にすぐれ、かつ大きな張力にも十分耐えて挽みやぶ
れを生ずることなく被切断物を能率よく、しかも歩留り
よく切断できる長寿命の極薄切断刃を提供することを目
的とし、Ｆｅ　、　ＮｉおよびＣｏのうちの１種または
２種以上を基とする非晶質合金薄帯を基体とじｔ帯状の
極薄切断刃であって、前記薄帯が、その薄帯の平均厚さ
をＴ　（ｍｍ　）、平均幅をＷ　（ｓｗ　）で表わし九
ときＴ−０，０１５〜０．０８０ｍの平均厚さと、Ｗ／
Ｔ≦２５０の関係を満たす平均幅とを有し、かつ前記切
断刃が、前単忙被覆層ともいう）とから構成されている
ことを特徴とするものである。

〔発明の具体的な構成〕

（１）　　切断刃の材質 この発明における非晶質合金としては、鉄族金属を基と
する種々の非晶質合金を使用することができ、そのうち
特に、ＳｉおよびＢのうちの１種または２種：１〜１０
重歇％、Ｖ、ＴｉおよびＮｂのうちの１種または２種以
上：１〜５重社％を含み、残部がＦｅ　、　Ｎｉおよび
Ｃｏのうちの１種または２種以上および不可避不純物か
らなる成分組成を有する非晶質合金はＨＶ：１０００程
度の硬さを備え、焼入鋼に比較して使用時の摩耗量が非
常に少なく、ま九引張強度も３００〜４００Ｋｇ／−と
大きく、極く薄い刃厚によって起りやすい撓みやぶれを
防ぐ九めの張力にも十分耐えることができ、その結果小
さい切り代と長時間の使用が達成できる。

（２）薄帯の平均厚さ 平均厚さ：０．０１５ｗ未満の非晶質合金薄帯を製造す
ることは困難である上に、七〇博帯なマルチパントン−
の切断刃として取り付ける場合、それの引張強さよりも
小さい張力をもって、刃の撓みや捩れを起さずに、この
薄帯をマルチバンドソーに張設することも非常に困難で
ある一方、その平均厚さが０．０８０ｍを越えると、−
刀あたりの切り代は１００μ以上となって被切断物の歩
留りが低下するようになるところから、この発明では切
断刃の平均厚さを０．０１５〜０．０８０　ｍと定め九
〇（３）薄帯のＷ／Ｔの値 切断刃の平均幅をＷ　（ｍ　）、平均厚さをＴ（ｍｍ）
で表わしｔとき、Ｗ／Ｔ＞２５０となると、その切断刃
をマルチバンドソーに組み込んだ場合、切断刃の強度以
内で刃の両端にかける張力をいくら大きくしても刃の撓
みやぶれを矯正することができず、そのため使用中局部
的に摩耗し、それによって刃が早期に破断するようにな
ることから、Ｗ／Ｔの値を２５０以下と定めた。

（４）被覆層 （１）硬質粒子 被覆層中に含有させる硬質粒子としては、従来種々の材
料の切削、研削または研磨等において使用されている硬
質粒子から適宜選定して使用することができ、例えば、
ダイヤモンド、アルミナ、炭１ヒ珪素、炭ｆヒタングス
テン、炭化チタン、炭化ホウ素、酸化珪素、窒化ホウ素
、またはこれらの材料を含むセラミックやサーメットが
好ましく使用され、その粒度は、刃厚との関係から２−
２０μの範囲から選定するのが好ましく、まｔ被覆層中
に含有させるこの硬質粒子の好ましい割合は、被切断物
の材質や所望される切断面粗さ等によって異ってくるの
で一概に特定することは困難であるが、一般に硬質粒子
含有量を高くすると切れ味がよくなって加工速度を上げ
ることができる反面、切断面粗さとチッピングは増大し
、概して、その含有量が５容置％未満では、切れ味が悪
くなって切断抵抗が増大するとともに刃の寿命が短縮し
、一方それが６５容量％を越すと、硬質粒子を保持する
金属成分含有量が相対的に低くなって硬質粒子の保持力
が低下し、その定め切断時に硬質粒子が脱落しやすくな
るとともにチッピングが増大するので、一般に硬質粒子
の含有量は５〜６５容置％であるのが好ましい。

（１１）金属結合相 硬質粒子を保持してこれを非晶質合金薄帯止に固定させ
る金属としては、前述のような種々の硬質粒子を結合さ
せるために種々の分野で使用されていた金属および合金
を使用することができ、この発明では、後で述べるよう
に、特にメッキによって被覆層を形成させるのが好まし
いので、このメッキに適した金属、例えばＮｉ　、　Ｃ
ｏ　、またはこれらの合金が好都合に使用される。

（冊　被覆層の厚さ 被覆層の厚さは、硬質粒子の平均粒度や薄帯の寸法、並
びに切断刃として所望される特性や被切断物の種類およ
び切断条件等によって左右されるので、−概に特定する
ことはできないが、概して、硬質粒子の平均粒度の２〜
５倍、あるいは既に述べ念薄帯の平均厚さと平均幅の範
囲内において、七〇薄帯の平均厚さの１７４程度が好ま
しいと考えられる。

ＯＶ）　　被覆層の付着状態 硬質粒子を含む被覆層を薄帯上に全面的に付着させると
、この被覆層を設けることによって生ずる前述の種々の
効果が得られなくなるので、この発明では薄帯表面の露
出部分を残してこの被覆層を設けることが必須であって
、一般に、薄帯表面Ｋ、同じ様な形状の露出部分が同程
度の寸法で一様に分布しているのが好ましく、例えば斑
点状、縞状またはこれらの混合した状態で被覆層または
前記露出部分が薄帯上に形成されている切断刃が好都合
に使用される。

このように薄帯上でほぼ同一寸法の被覆層ま之は前記露
出部分が一様に分布している場合、その被覆層の薄帯表
面上で占める面積の割合が大きすぎると、切り粉の逃げ
場がなくなって、この発明の効果が得られず、一方その
割合が小さすぎると、すなわち薄膜表面の露出部分の面
積の割合が大きすぎると、切れ味が低下し、切断時間が
長くなって、やはりこの発明の効果が得られないので、
この発明では、被覆層の最も短い部分の長さ／隣り合う
被覆層間の最短距離の比が０．１〜１０となる被覆層の
形成が一般に適している。

〔発明の付帯的事項〕

この発明の極薄切断刃は、例えば以下に述べるような方
法によって製造される。

（１）非晶質合金薄帯 まず、この発明の切断刃の基体となる非晶質合金薄帯５
は、第２図に示されるように、鉄族金属基合金をその溶
融温度以上に加熱する誘導加熱コイル２を備え、かつ底
部にスリット付きノズル３が形成され定セラミック裂ル
ツボ１内に溜められた溶融金属を、噴射ガスの圧力によ
って、前記ノズル３から、その下方に近接して配置され
ｔ冷却用ロール４上に噴射させ、冷却用ロール４表面で
急速に冷却凝固させるよって、製造される。

このロールは、通常鋼ま九は銅によってつくられ、一般
に、非晶質合金がＦｅ基の場合は鋼が、またＮｉ基およ
びＣｏ基の場合は銅が使用され、そして使用中は例えば
冷却水によって冷却され、５〜３０　ｍ／ｓｅｃの周速
度で回転する。

前記噴射ガスとしては、溶融金属に溶は込まないで、し
かもそれと反応しない圧カニ０．０１〜ＩＫｆ／−の不
活性ガス、例えばアルゴンま几はヘリウムが使用され、
さらに溶融金属が冷却用ロール４上で急冷凝固して薄帯
５となるまでの間に、これらが酸化されるのを防止する
之めに、０．５〜１ａｉｍ程度のアルゴンまたはヘリウ
ムからなる雰囲気ガスが供給される。

（１１）被覆層の形成 このようＫして製造され九薄帯の表面に前記被覆層を付
着させるには、その被覆層を所定の厚さで均一に形成で
きる方法ならばどのような方法でも採用できるけれども
、通常は前記硬質粒子が分散しているメッキ液を使用す
る電気メッキによって被覆層を形成させるのが便利であ
り、この場合所謂マスキング法、例えばスクリーン印刷
によって格子状に形成させた絶縁性の樹脂薄膜を薄帯に
付着してメッキを抱し、メッキ後その薄膜を取り除く方
法が好ましく利用され、それによって、第１図に示され
るように、薄帯５の表面に、硬質粒子６ａと金属結合相
６ｂとからなる、例えば斑点状に分散した多数のメッキ
層６を付着させた切断刃７とすることができる。

〔実施例および実施例に基づく効果〕

ついで、比較例と対比しながらこの発明を実捲例によっ
て説明する。

既に述べ几単ロール液体急冷法にしたがい、ノズル・・
・石英製、スリット寸法：０．３ｍＸ８ｍ、冷却用ロー
ル・・・銅ロール、ロール周速度・・・１８〜３０ｍ／
ｓｅｃ、噴射ガス・・・圧カニ０．１へ０．６匂／−の
アルゴンガス、雰囲気ガス・・・圧カニ０．８ａｔｍの
アルゴンガスとすることによって、いずれも長さ＝４０
０　ｔｔｍ　Ｘ幅５−の寸法を有し、かつ第１表に示さ
れる組成と厚さを有する非晶質合金薄帯を製造してこれ
らの各薄帯が非晶質化されていることをＸ線回折図によ
って確認し、つぎにこれらの各薄帯に、スクリーン印刷
によりその表面にバタンマスキングを飛した後、順次、
電解脱脂、水洗、電解溶出、電解還元、水洗、Ｎｉスト
ライクメッキ、水洗の各処理を施してから、硬質粒子と
してダイヤモンド粉末を含むニッケルメッキ液でダイヤ
モンド分散ニッケルメッキを施し、その後マスキング材
を薄帯から剥離することによって第１図の（ａ）に示さ
れる工うな切断刃７を製造した。

ここで、第１表に示される本発明切断刃１は、Ｎ　ｉ　
８０４　　・６　Ｈ２Ｏ：　　　　　　　３００　ｆ／
ｌＮｉＣ７！２　　・６Ｈ，０：　　　　　　　　　４
０ｆ＃ＨａＢＯｓ　”　　　　　　　　　　　　　　４
０１／１光沢剤：　　　　　　　　　　微量 ビット防止剤：　　　　　　　微量 ダイヤモンド粉末平均粒径：　５μ ダイヤモンド濃度：　　　　２００　ｙ／ノＤＨ：　　
　　　　　　　　　　４．０のメッキ液を使用し、この
メッキ液を攪拌しながら、 メッキ浴温度：　　　　　　４５℃ 陽極電流密度：　　　　　　　　ＩＡ／ｄ７１メッキ時
間：　　　　　　　７０分 の条件下でダイヤモンド分散ニッケルメッキを施すこと
によって製造し、まｔ第１表に示される本発明切断刃２
−６は、ダイヤモンド粉末の平均粒径と液中濃度および
メッキ時間だけを変えて上記と同様に製造し、このうち
本発明切断刃４では刃先縁部にもバタンマスキングを施
して第１図の（ｂ）に示されるような切断刃７′としｔ
ｏ さらに比較のため、前記バタンマスキングを施すことを
除き、上記方法と同様な方法によって、ダイヤモンド粒
子含有ニッケルメッキ被膜が薄帯両面の全面に付着した
比較切断刃も製造した。

ついで、これらの切断刃の性能を評価する究め、各種切
断刃を、それぞれ１００枚ずつ１■間隔で、その両端に
１００１’Ｉ！／−の張力をかけて、マチルバンドンー
の枠の間に張設し、切断刃の長さ＝４００ｍ、ストロー
クの長さ：１７０＋ｗ、ストローク数二８０往復／ｉの
条件の下に、径：１５０−×長さ：３００ｍの円柱状の
シリコンインゴットを切断し、この切断試験において得
られた平均切り代と切断時間も合わせて第１表に示した
。

第１表に示される結果は、本発明切断刃１−６による切
断ではいずれも、被覆層を薄帯表面の全面に付着させ九
比較切断刃と比較して、平均切り代とチッピングが小さ
く、かつ切断時間が短いことを示しており、本発明切断
刃は、切断能率ばかりでなく、被切断物の歩留りにおい
ても比較切断刃エリ鰻れでいることがわかる。

〔発明の綜合的効果〕

以上述べた説明から明らかなように、この発明によると
、作業性に優れ、かつ大きな張力にも十分耐えて撓みや
ぶれを生ずることなく、被切断物を能率よく、しかも歩
留りよく切断できる長寿命の極薄切断刃を提供できると
いう、産業上有用な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の切断刃の状態を概略的に例示する部分
拡大断面図であり、そして第２図は非晶質金属薄帯の製
造法の一例をその要部で示した斜視図である。　図にお
いて １・・・ルツボ、　　　　　２・・・訪導加熱コイル。 ３・・・ノズル、　　　　　　４・・・冷却用ロール。 ５・・・非晶質金属薄帯、　６・・・被覆層。 ７．７′・−・極薄切断刃。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうちの１種または２種以
   上を基とする非晶質合金薄帯を基体とした帯状の極薄切
   断刃であつて、前記薄帯が、その薄帯の平均厚さをＴ（
   ｍｍ）、平均幅をＷ（ｍｍ）で表わしたとき、Ｔ＝０．
   ０１５〜０．０８０ｍｍの平均厚さと、Ｗ／Ｔ≦２５０
   の関係を満たす平均幅とを有し、かつ前記切断刃が、前
   記薄帯と、この薄帯表面上に、その薄帯表面の露出部分
   を残して付着した硬質粒子含有金属被覆層とから構成さ
   れていることを特徴とする、前記極薄切断刃。
2. （２）前記薄帯を構成する非晶質合金が、 ＳｉおよびＢのうちの１種または２種：１〜１０重量％
   、 Ｖ、ＴｉおよびＮｂのうちの１種または２種以上：１〜
   ５重量％、 Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうちの１種または２種以上およ
   び不可避不純物：残り、 からなる成分組成を有することを特徴とする、特許請求
   の範囲第（１）項記載の極薄切断刃。
3. （３）前記硬質粒子含有金属被覆層がメッキ被膜からな
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第（１）項または
   第（２）項記載の極薄切断刃。
4. （４）前記硬質粒子含有金属被覆層が、斑点状または縞
   状あるいはこれらの混合した状態で、前記薄帯表面上に
   付着していることを特徴とする、特許請求の範囲第（１
   ）項ないし第（３）項のいずれかに記載の極薄切断刃。