特許 6402709 バンドソー切断装置及びシリコン結晶の切断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6402709

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】バンドソー切断装置及びシリコン結晶の切断方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20181001BHJP

   B23D 55/06 20060101ALI20181001BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20181001BHJP

   B28D 5/04 20060101ALN20181001BHJP

   B28D 1/08 20060101ALN20181001BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 611Z

   B23D55/06

   B24B27/06 Z

   !B28D5/04 A

   !B28D1/08

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-253894(P2015-253894)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-118010(P2017-118010A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2017年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102532

【弁理士】

【氏名又は名称】好宮 幹夫

(72)【発明者】

【氏名】西野 英彦

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 良治

(72)【発明者】

【氏名】齋田 晃

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１５６６５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５６−００２３２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０１７１１３７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７３７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９８７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１３７９１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭４８−０６７８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−１５４８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７４００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４０３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２３Ｄ ５５／０６

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｂ２８Ｄ １／０８

Ｂ２８Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に樹脂層を備える二軸のバンドソープーリーと、該バンドソープーリーにより周回駆動するバンドソーとを有するバンドソー切断装置であって、
前記バンドソープーリーは、該バンドソープーリーと前記バンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で前記樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部を備えるものであることを特徴とするバンドソー切断装置。

【請求項2】

前記バンドソープーリーは外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差を備えるものであることを特徴とする請求項１に記載のバンドソー切断装置。

【請求項3】

前記バンドソープーリーの回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾ける機構を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバンドソー切断装置。

【請求項4】

周回駆動中の前記バンドソーの形状が、前記バンドソープーリーと前記バンドソーとの接触面に対して外側に凸形状のものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバンドソー切断装置。

【請求項5】

外周面に樹脂層を備える二軸のバンドソープーリーと、該バンドソープーリーにより周回駆動するバンドソーとを有するバンドソー切断装置によるシリコン結晶の切断方法であって、
前記バンドソープーリーと前記バンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で前記樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部を形成した前記バンドソープーリーを用いて、前記シリコン結晶を切断することを特徴とするシリコン結晶の切断方法。

【請求項6】

前記バンドソープーリーの外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差を形成して前記シリコン結晶を切断することを特徴とする請求項５に記載のシリコン結晶の切断方法。

【請求項7】

前記バンドソープーリーの回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾けることにより、前記バンドソーの刃部の先端部と前記バンドソープーリーの底面の最下部の位置を一致させるように調整することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のシリコン結晶の切断方法。

【請求項8】

前記シリコン結晶を切断中の前記バンドソーの形状が、前記バンドソープーリーと前記バンドソーとの接触面に対して外側に凸形状になるように、前記形成された溝部の幅に依存して前記バンドソーへのテンション圧を調整することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載のシリコン結晶の切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バンドソー切断装置及びシリコン結晶の切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

チョクラルスキー（ＣＺ）法等によって製造されたシリコン結晶（インゴット）のコーン状の端部（トップ部及びテイル部）を切断しブロックとする場合、あるいは、そのブロックからウェーハのサンプルを採取する場合などの切断加工にバンドソー切断装置などが使用されている。

【0003】

ここで、図１０に従来の一般的なバンドソー切断装置の一例の概要を示す。図１０に示すように、バンドソー切断装置１０１は、薄い台金１０６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１０５で構成されるエンドレスベルト状のバンドソー（ブレード）１０２がバンドソープーリー１０３、１０３’間に張設されている。バンドソー１０２はバンドソープーリー１０３、１０３’の回転により周回駆動され、バンドソー１０２のブレード砥粒部１０５でインゴット１０８を切断する。また、通常、バンドソープーリー１０３、１０３’の両端部に、バンドソーの走行方向をガイドする機構（静圧パッド１０４、１０４’）が設けられている。

【0004】

特許文献１には、ベルトドライブ、特にバンドソーのプーリーにおいては、走行を安定して行うために、プーリーの外周面に沿って、バンドソーの走行方向に平行な周回溝が複数設けられることが記載されている。また、この周回溝は、走行方向を安定させるのにはある程度有効であるが、バンドソーなどのように外力を受け、この外力によりベルト等がプーリーの軸方向に偏向するのに対しては十分に有効ではないと記載されている。さらには、この周回溝の幅や深さなどの形状や大きさを規定する条件については一切記載されていない。

【0005】

また、バンドソー切断装置において、良好な切れ味と高い切断精度を得るためには、インゴット切断時の台金の振れを抑える必要がある。そのために、特許文献２では、台金の二つの表面のうち、一方の表面には凹パターンが設けられ、他方の表面にはこの凹パターンに対応する位置に凸パターンが設けられた台金を用いている。この凹凸パターンによって、台金は優れた剛性を有し、振れが低減されるとしている。特許文献２において凹凸の深さ及び高さは共に５〜５００μｍ程度とされている。

【0006】

しかしながら、特許文献３に示されているように、静圧パッドとバンドソーとの間隔は、１０〜５０μｍで調整されることから、台金に数十〜数百μｍにも及ぶ凹凸があると静圧パッドとバンドソーの隙間を調整しにくい。このため、静圧パッドの調整が十分にできず、シリコン結晶切断時に安定した直進性を得ることが困難である。ここで、直進性とは、シリコン結晶等の被削物の切断時にバンドソーの進行方向が保たれる性質であり、直進性が良好だと高い切断精度が実現できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１１−８２６９１号公報

【特許文献2】特開２００６−３２０９８３号公報

【特許文献3】特開２００９−１５４３４６号公報

【特許文献4】特許２６８１１０６号公報

【特許文献5】特開２００４−１６０５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

バンドソー（電着バンドソー）はＳＵＳ等の薄い帯鋼に対して、腰入れ、背盛り等を行った後、所定長さに切断して、端部をプラズマ溶接等で接合し無端のバンド状にしている。さらには、バンドソー長手方向に曲率を与える等している。腰入れは、台金の歪みを取る為に実施しているが、２０００ｍｍ〜６０００ｍｍの全周がある台金を平均的に安定させるのは困難である。このため、従来の電着バンドソーによる加工は、小形の被削物の切断に用いられており、大形被削物では、切断精度が得られないという問題があった（特許文献４、５参照）。

【0009】

そこで、大形被削物への適用を目的として、切断精度とバンドソーの形状の関係を調査した。まず、未使用のバンドソー１０２をバンドソー切断装置１０１にセットし、バンドソー１０２の台金１０６の形状を、静圧パッド１０４、１０４’を設けない状態で、ピックゲージなどの測定器具（測定子）により台金に添って上下に測定した（静圧パッドの影響を受けない状態での測定）。静圧パッドを設けていない状態のバンドソー切断装置を図１１に、バンドソー１０２の上下方向の形状測定個所を図１２に示す。静圧パッドを設けない状態でのバンドソーの台金形状の測定後、さらに、静圧パッド１０４、１０４’をセットしインゴット１０８の切断を行い、切断時のバンドソー１０２の変位を測定した。

【0010】

静圧パッドを設けていない状況で、バンドソー１０２の台金１０６の形状を測定する際の測定面は、図１２に示されているように、バンドソー１０２の輪の外側である。測定の結果、バンドソー１０２の台金１０６の形状は図１３及び１４に示されるように、大きく２種類の形状になることが分かった。静圧パッドの後面１１５を基準として、図１３に示す形状を凹形状（凹面）、図１４に示す形状を凸形状（凸面）とする。

【0011】

バンドソー１０２の台金１０６の形状が凹形状の場合と、凸形状の場合のそれぞれについて、バンドソー切断装置１０１に静圧パッド１０４、１０４’取り付けて、静圧パッドとバンドソー１０２の隙間を調整した。さらに、図１５に示すように、ブレードセンサー（変位センサー）３０を取り付けて、バンドソー１０２とブレードセンサー３０の位置決めを実施し、インゴット１０８切断時のバンドソー１０２とブレードセンサー３０の間隔Ｌをブレードセンサー３０で測定した。そして、位置決めを行った状態の間隔を変位＝０とし、インゴット切断中の間隔の増減をブレード変位として表した。

【0012】

まず、バンドソー１０２の台金１０６の形状が凹形状である場合の、インゴット１０８の切断回数とブレード変位の関係の概要を図１６に示す。図１６〜２０において、一つの山又は谷は、切断１回の間のブレード変位を表している。また、図１７に、バンドソー１０２のライフ（寿命）の各段階におけるブレード変位を模式的に示す。図１７に示されるように、ライフ初期にはブレード変位は比較的小さく、刃先ドレッシングを行うことでブレード変位の方向（正負）を修正することも可能であるが、変位量は徐々に大きくなり、ライフ末期にはブレード変位が大きくなり、切断精度が悪化するとともに、やがてバンドソーの破断に至る。

【0013】

次に、バンドソー１０２の台金１０６の形状が凸形状である場合の、インゴット１０８の切断回数とブレード変位の関係の概要を図１８に示す。また、図１９に、バンドソー１０２のライフの各段階におけるブレード変位を模式的に示した。図１８に示されるように、バンドソー１０２の台金１０６の形状が凸形状である場合には、凹形状の場合に比べて、ブレード変位が比較的小さくなることが分かった。さらに、図１９に示したように、ライフの全段階においてブレード変位がマイナス方向になる場合がないわけではないが、ブレード変位はほぼプラスに維持される。

【0014】

しかしながら、バンドソー１０２の台金１０６の形状が初期には凸形状であった場合でも、ライフの途中で、凹形状になりやすく、一旦凹形状になると、その後、凹形状が維持されやすい。この様子を、図２０に示す。図２０のｂ３において台金１０６が凹形状となり、その結果、ブレード変位もマイナスになりやすい。

【0015】

そして、凹形状と凸形状の場合を比較すると、凸形状の方が、インゴット切断時の直進性が良く、バンドソー１０２の寿命も延びることが分かった。一方、凹形状では、インゴット切断時の直進性が悪く、切断されたサンプルが厚くなる傾向がある。また、初期に凸形状のバンドソー１０２でも切断回数が増加すると凹形状になりやすく、インゴット切断時の直進性も悪化することが分かった。

【0016】

これらのことを模式的に示したのが図２１（凹形状の場合）、及び図２２（凸形状の場合）である。図２２に示した凸形状の場合は、静圧パッド１０４の前面１１４と後面１１５の間隔を適切に調整すると、バンドソー１０２の形状は、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように凸形状から略直線状態になり、刃先も変位零の方向を向き（図２２（ｃ））、高い切断精度でインゴットを切断できる。また、バンドソーの寿命も長くなる。

【0017】

これに対して、図２１に示した凹形状の場合は、図２１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、静圧パッドを適切に調整しても、刃先がマイナス変位方向を向いてしまい、インゴットの切断が不安定になりやすく、切断精度が低くなり、バンドソーの寿命も短くなる。

【0018】

これらのことから、バンドソー１０２をバンドソープーリー１０３、１０３’にセットした状態で、バンドソーの形状を凸形状にコントロールする手段が必要なことが分かった。尚、本明細書において、バンドソーの形状と台金の形状は同意である。

【0019】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、シリコン結晶などの被削物を切断する際の切断精度に優れ、バンドソーの寿命を長くすることができるバンドソー切断装置、及びそのようなバンドソー切断装置を用いたシリコン結晶の切断方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記目的を達成するために、本発明は、外周面に樹脂層を備える二軸のバンドソープーリーと、該バンドソープーリーにより周回駆動するバンドソーとを有するバンドソー切断装置であって、
前記バンドソープーリーは、該バンドソープーリーと前記バンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で前記樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部を備えるものであることを特徴とするバンドソー切断装置を提供する。

【0021】

このような溝部が設けられたバンドソープーリーにより、バンドソーを外側に凸形状にすることで、シリコン結晶等を切断する際の切断精度が向上し、バンドソーの寿命を長くすることができる。

【0022】

このとき、前記バンドソープーリーは外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差を備えるものであることが好ましい。

【0023】

このような形状のブレード砥粒逃げ段差を備えることにより、バンドソーの上下の振れを抑制することができ、切断精度及びバンドソーの寿命をより向上させることができる。

【0024】

このとき、前記バンドソープーリーの回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾ける機構を有するものであることが好ましい。

【0025】

このような機構を備えることにより、バンドソーの刃部の先端部とバンドソープーリーの底面の最下部を一致させる調整を容易に行うことができる。それにより、バンドソーの上下の振れを抑制し、バンドソーの寿命をより長くすることができ、切断精度もより向上する。

【0026】

このとき、周回駆動中の前記バンドソーの形状が、前記バンドソープーリーと前記バンドソーとの接触面に対して外側に凸形状のものであることが好ましい。

【0027】

このように、バンドソーの形状が外側に凸形状であれば、ブレード変位が安定し、切断の直進性が良くなるため、切断精度がより向上し、バンドソーの寿命もより長くなる。

【0028】

また、上記目的を達成するために、本発明は、外周面に樹脂層を備える二軸のバンドソープーリーと、該バンドソープーリーにより周回駆動するバンドソーとを有するバンドソー切断装置によるシリコン結晶の切断方法であって、
前記バンドソープーリーと前記バンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で前記樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部を形成した前記バンドソープーリーを用いて、前記シリコン結晶を切断することを特徴とするシリコン結晶の切断方法を提供する。

【0029】

このような溝部が設けられたバンドソープーリーを用いて、バンドソーを外側に凸形状にすることで、シリコン結晶を切断する際の切断精度が向上し、バンドソーの寿命を長くすることができる。

【0030】

このとき、前記バンドソープーリーの外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差を形成して前記シリコン結晶を切断することが好ましい。

【0031】

このようなブレード砥粒逃げ段差を形成することにより、バンドソーの上下の振れを抑制することができ、切断精度及びバンドソーの寿命をより向上させることができる。

【0032】

このとき、前記バンドソープーリーの回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾けることにより、前記バンドソーの刃部の先端部と前記バンドソープーリーの底面の最下部の位置を一致させるように調整することができる。

【0033】

このように、バンドソーの刃部の先端部とバンドソープーリーの底面の最下部を一致させるように調整することにより、バンドソーの上下の振れが抑制され、バンドソーの寿命をより長くすることができ、切断精度もより向上する。

【0034】

このとき、前記シリコン結晶を切断中の前記バンドソーの形状が、前記バンドソープーリーと前記バンドソーとの接触面に対して外側に凸形状になるように、前記形成された溝部の幅に依存して前記バンドソーへのテンション圧を調整することが好ましい。

【0035】

このように、バンドソーの形状が外側に凸形状となるように調整すれば、ブレード変位が安定し、切断の直進性が良くなるため、切断精度がより向上し、バンドソーの寿命もより長くなる。

【発明の効果】

【0036】

以上のように、本発明のバンドソー切断装置及びシリコン結晶の切断方法によれば、バンドソープーリーの外周面に溝部を備え、バンドソーを外周方向に凸形状に変形させる構成とすることにより、バンドソーの切断時の変位が安定し切断精度が向上するとともに、バンドソーの寿命を長くすることができる。さらには、バンドソーの切断時の変位が安定することにより、従来よりも薄刃を使用することができるようになり、１カット当たりのサンプルのロスを大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明のバンドソー切断装置の一例を示す概略図である。

【図2】本発明のバンドソー切断装置のバンドソープーリーの外周部を示す断面概略図である。

【図3】本発明による溝部のバンドソーの形状を示す模式図である。

【図4】溝部の形状（幅、深さ）と改善効果の関係を示すグラフである。

【図5】溝部の位置を示す概略図である。

【図6】ブレード砥粒逃げ段差を示す概略図である。

【図7】外側に傾けたバンドソープーリーを示す概略図である。

【図8】バンドソーを凸形状に調整することを示す模式図である。

【図9】溝部の幅とテンション圧の関係を示すグラフである。

【図10】従来のバンドソー切断装置の一例を示す概略図である。

【図11】静圧パッドを設けていないバンドソー切断装置を示す概略図である。

【図12】バンドソーの形状測定個所を示す図である。

【図13】測定された台金の形状（凹形状）を示す概略図である。

【図14】測定された台金の形状（凸形状）を示す概略図である。

【図15】ブレードセンサーと静圧パッド後面の関係を示す模式図である。

【図16】台金が凹形状の場合の、インゴットの切断回数とブレード変位の関係を示す図である。

【図17】台金が凹形状の場合の、ライフの各段階におけるブレード変位を示す図である。

【図18】台金が凸形状の場合の、インゴットの切断回数とブレード変位の関係を示す図である。

【図19】台金が凸形状の場合の、ライフの各段階におけるブレード変位を示す図である。

【図20】台金が凸形状から凹形状に変化した場合を含む、ライフの各段階におけるブレード変位を示す図である。

【図21】台金が凹形状の場合の切断方向を示す模式図である。

【図22】台金が凸形状の場合の切断方向を示す模式図である。

【図23】従来のバンドソー切断装置のバンドソープーリーの外周部を示す断面概略図である。

【図24】従来技術によるバンドソーの形状を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

上述のように、バンドソー切断装置において、バンドソーの寿命が長く、切断精度の良い装置が求められている。

【0039】

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、外周面に樹脂層を備える二軸のバンドソープーリーと、該バンドソープーリーにより周回駆動するバンドソーとを有するバンドソー切断装置であって、
前記バンドソープーリーは、該バンドソープーリーと前記バンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で前記樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部を備えるものであることを特徴とするバンドソー切断装置により、バンドソーの形状を確実に外側に凸形状とすることができ、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。

【0040】

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0041】

まず、本発明のバンドソー切断装置について、図１から図８を参照して説明する。

【0042】

図１は本発明のバンドソー切断装置の一例を示す概略図である。図１に示すように、本発明のバンドソー切断装置１は、薄い台金６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５で構成されるエンドレスベルト状のバンドソー２が、外周面に樹脂層を備えるバンドソープーリー３、３’間に張設されている。バンドソー２はバンドソープーリー３、３’の回転により周回駆動され、バンドソー２のブレード砥粒部５でインゴット８を切断する。また、バンドソープーリー３、３’の端部に、バンドソーの走行方向をガイドする静圧パッド４、４’が設けられている。以上は、従来のバンドソー切断装置と略同様である。本発明のバンドソー切断装置１のバンドソープーリー３、３’では、バンドソープーリー３、３’とバンドソー２とが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部１６、１６’を備えている。

【0043】

バンドソープーリー３、３’の直径は、例えば、５００ｍｍ〜７００ｍｍとすることができる。また、バンドソープーリー３、３’は、バンドソー切断装置１を設置する床面に対して平行に設置されてよい。バンドソー２の台金６の厚さは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、バンドソー２の幅は５０ｍｍ〜８０ｍｍ、ブレード砥粒部５の厚さは０．５０ｍｍ〜１．２０ｍｍとすることができる。

【0044】

バンドソープーリー３、３’に設けられる溝部について説明する。図２は、本発明のバンドソー切断装置に用いられる、溝部１６が設けられたバンドソープーリー３の外周部の断面図である。バンドソープーリー３は、外周面に樹脂層（プーリーゴム）１２を備え、樹脂層１２には、溝部１６が形成されている。溝部１６は、バンドソープーリー３とバンドソー２とが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域に設けられている。尚、樹脂層１２には、特許文献１に記載されているように、溝部１６と比較して幅の狭い複数の周回溝２０が形成されていてもよい。

【0045】

この溝部１６により、バンドソー２が外側に凸形状になることについて説明する。図３は、図２に示したバンドソープーリー３を使用してバンドソー２を周回駆動させた場合の、図２のＢ部分（溝部に相当）でのバンドソー２の形状を示す模式図である。Ｂ部分においては、バンドソー２とバンドソープーリー３が接触しないため、回転時にＡ部分及びＣ部分が支点となりＢ部分が浮き上がり凸形状になる。

【0046】

比較のために、従来のバンドソー切断装置で用いられる一般的なバンドソープーリー１０３の外周部の断面図を図２３に示す。図２３に示すように、バンドソープーリー１０３の外周部には樹脂層１１２が設けられ、そこに複数の周回溝１２０が設けられているが、上述の溝部１６は形成されていない。また、図２４は、図２３に示したバンドソープーリー１０３を使用してバンドソー１０２を周回駆動させた場合の、図２３のＢ部分でのバンドソー１０２の形状を示す模式図である。基本的に、図２３のＢ部分においてバンドソー１０２の形状は、バンドソー１０２の個体差により凸形状にも、凹形状にもなり得るが、バンドソー１０２がＢ部分に強く接触すると凹形状になる。

【0047】

ここで、バンドソープーリー３に設けられた溝部１６の幅及び深さと、バンドソー２の寿命や（ブレード）振れなどの改善効果の関係について説明する。図４は、横軸に溝部の深さ、縦軸に溝部の幅をとり、改善効果が大きかった条件を黒丸印で、改善効果が小さかった条件を黒三角印でプロットしたグラフである。樹脂層１２の厚さは、７ｍｍであり、その厚さの７０％は約５ｍｍとなる。バンドソープーリー３の直径は７００ｍｍ、樹脂層１２の材料はウレタンゴム、台金６の厚さは０．３ｍｍ、バンドソー２に加えるテンション圧（張力）は１．０ｔ／ｃｍ^２として、多数のシリコン結晶（インゴット）を切断した。

【0048】

図４に示すように、溝部１６の幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上５ｍｍ（樹脂層の厚さの７０％に相当）以下では、バンドソー２の寿命が長くなり、かつ、バンドソー２の振れも特には観察されなかった。具体的には、図４の黒丸印をプロットした条件では、従来のバンドソー切断装置に比べてバンドソーの寿命が１．８倍以上に改善された。また、図４において黒三角印をプロットした条件でも、従来のバンドソー切断装置に比べてバンドソーの寿命は若干改善されていた。

【0049】

これに対して、溝部１６の幅が４ｍｍ未満ではバンドソー２が凸形状にならず、幅が１０ｍｍを超えるとバンドソー２に振れが発生し、バンドソーの寿命はあまり延びなかった。また、溝部１６の深さが３ｍｍ未満だとバンドソー２は凸形状にならず、樹脂層の厚さに対して７０％を超えると溝部１６の樹脂層が薄くなり過ぎバンドソープーリーの本体から剥離しやすくなる。

【0050】

次に、バンドソープーリー３に設けられる溝部１６の位置について説明する。直径７００ｍｍ、幅が８０ｍｍのバンドソープーリーに、幅５ｍｍ、深さ４ｍｍの溝部の位置を３通り変えたものを作製した。図５は、溝部１６の位置を示す模式図である。溝部１６の幅の中心が、バンドソー２の上端より１５ｍｍ下にある場合をＤ位置、バンドソー２の幅の中心と一致する場合をＥ位置、バンドソー２の下端より１５ｍｍ上にある場合をＦ位置として表した。また、バンドソー２として、幅が６０ｍｍのものを用い、作製した３種類のバンドソープーリーについて、バンドソー２を掛けて回転させ刃先の振れを評価した。

【0051】

溝部をＥ位置に形成したバンドソープーリーを用いた場合は、バンドソー２の刃先の振れは全く発生していなかった。これに対して、Ｄ位置及びＦ位置に溝部を形成したバンドソープーリーを用いた場合は、バンドソー２の刃先の振れが確認された。

【0052】

そこで、幅５ｍｍ、深さ４ｍｍの溝部１６の位置を、バンドソー２の幅の中心位置から上下方向に変化させたバンドソープーリーを作製し、バンドソー２の刃先の振れの評価を行った。その結果、溝部１６の幅の中心位置が、バンドソー２の幅の中心位置から上下に５ｍｍ（すなわち、幅１０ｍｍ）の範囲内にある場合では、少なくとも刃先の振れは発生していなかった。このため、本発明のバンドソー切断装置１においては、溝部１６は、バンドソープーリー３とバンドソー２が接触する領域の幅方向の略中心位置に設けられる必要があり、溝部１６の位置はバンドソープーリーとバンドソーとが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域とされる。

【0053】

また、バンドソープーリー３は外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差を備えることが好ましい。図６に、バンドソープーリー３に形成されたブレード砥粒逃げ段差の概略図を示す。ブレード砥粒逃げ段差１８は、一般的に、刃先（砥粒部）の逃げのために形成される。そして、前述のような形状（大きさ）とすることで、バンドソー２を通常運転速度まで上げて回転させても、上下に振れが発生することがない。このため、切断精度とバンドソー２の寿命が向上する。尚、砥粒部の厚さを厚くすると、薄刃化する意味がなくなるので、ブレード砥粒逃げ段差１８の深さは、８００μｍ以下とするのが好ましい。

【0054】

また、バンドソー切断装置１は、バンドソープーリー３、３’の回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾ける機構を具備してよい。このように、バンドソープーリー３、３’の回転軸を傾ける機構を備えることにより、バンドソー２の刃部（ブレード砥粒部５）の先端部とバンドソープーリー３、３’の底面の最下部を一致させるように調整を行うことができる。図７はこのことを示す、外側に傾けたバンドソープーリーを示す概略図である。図７の下図に示す、バンドソープーリー３、３’の底面の最下部を結んだ線の位置と、バンドソー２の刃部の先端部が一致するように調整を行うことができる。このように調整することで、バンドソーを走行させた時の上下振れを抑制することができる。

【0055】

また、周回駆動中のバンドソー２の形状が、バンドソープーリー３、３’とバンドソー２との接触面に対して外側に凸形状のものであることが好ましい。バンドソープーリー３、３’に上述のような溝部を設けることで、バンドソー２を凸形状にするとともに、静圧パッドの後面を基準にして、凸部の高い部位において、２０〜５０μｍバンドソー２を浮かせるように調整することがより好ましい。図８は、バンドソー２を凸形状に調整することを示す模式図である。図８において、浮かせる高さを静圧パッドの後面２５に対して、２０〜５０μｍにすることが好ましい。

【0056】

次に、本発明のバンドソー切断装置を用いたシリコン結晶の切断方法について、図を参照して説明する。

【0057】

本発明のシリコン結晶の切断方法では、図１及び図２に示すように、バンドソープーリーとバンドソー２とが接触する領域の幅方向の中心位置を含む領域において、幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で樹脂層の厚さに対して７０％以下である溝部１６を形成したバンドソープーリー３、３’を用いて、シリコン結晶を切断する。このような切断方法とすることで、シリコン結晶８を切断する際の切断精度が向上し、バンドソー２の寿命を長くすることができる。

【0058】

また、バンドソープーリー３、３’の外周面に、幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが１００μｍ以上８００μｍ以下のブレード砥粒逃げ段差１８を形成してシリコン結晶８を切断することができる。このようなブレード砥粒逃げ段差１８を形成することにより、切断精度とバンドソーの寿命がより向上する。

【0059】

また、バンドソープーリー３、３’の回転軸を垂直方向から外側又は内側に傾けることにより、バンドソーの刃部（ブレード砥粒部５）の先端部とバンドソープーリー３、３’の底面の最下部の位置を一致させるように調整することができる。このように調整することで、バンドソー２の上下振れが抑制され、切断精度とバンドソーの寿命がより向上する。

【0060】

さらに、シリコン結晶８を切断中のバンドソー２の形状が、バンドソープーリー３、３’とバンドソー２との接触面に対して外側に凸形状になるように、溝部１６の幅に依存してバンドソー２へのテンション圧を調整することができる。

【0061】

図９にバンドソープーリーの溝部１６の幅と最適なバンドソーのテンション圧との関係を示す。溝部１６の幅が大きくなるにつれて、最適なテンション圧も大きくなる傾向がある。斜線で示した部分が特に良好に凸形状を形成できる領域であるが、この範囲に入っていなくても、溝部１６の幅が４ｍｍ以上１０ｍｍ以下、深さが３ｍｍ以上で樹脂層の厚さに値して７０％以下であれば、バンドソー２に凸形状を形成でき、バンドソーの寿命の改善効果が得られる。また、テンション圧は、０．８〜４．０ｔ／ｃｍ^２であることが好ましい。

【実施例】

【0062】

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0063】

（実施例１）
上述した本発明のバンドソー切断装置１を用いて、ＣＺ法で製造した直径約３００ｍｍのシリコンインゴットを多数切断し、バンドソー２の寿命と切断直進性を調べた。ここで、切断直進性は切断精度を表している。バンドソープーリー３、３’の直径は７００ｍｍ、外周部にウレタンゴム製の樹脂層１２を備え、溝部１６の幅を３〜１１ｍｍ、深さを２〜６ｍｍの間で変えたものを用いた。台金６の厚さは、０．３ｍｍとした。樹脂層１２の厚さは７ｍｍであり、その７０％は約５ｍｍである。テンション圧はいずれも、１ｔ／ｃｍ^２とした。結果を表１（条件１〜５）及び表２（条件６〜１０）に示す。尚、以下の表においては、バンドソーの寿命は、従来のバンドソー切断装置での寿命を１．０として、相対値で示してある。

【0064】

【表1】

【0065】

【表2】

【0066】

表１及び表２において、本発明のバンドソー切断装置１を使用した条件（条件２〜４及び条件７〜９）では、いずれもバンドソーの寿命が１．８と従来のバンドソー切断装置を用いた場合に比べ大幅に延び、また、切断直進性は良好であり、バンドソー２の振れも観察されなかった。これに対して、参考として記載した条件１、５、６では、バンドソー２の寿命の延びはわずかにとどまり、バンドソー２に振れが発生していた。尚、条件１０では振れは発生していなかったが、樹脂層１２の剥離の懸念がある。

【0067】

（実施例２）
次に、ブレード砥粒逃げ段差１８の形状を変えて、本発明のバンドソー切断装置１により、ＣＺ法で製造した直径約３００ｍｍのシリコンインゴットを多数切断し、バンドソー２の寿命と切断直進性を調べた。ブレード砥粒逃げ段差１８の幅を５〜１２ｍｍまで変え、深さはいずれも２００μｍとした。バンドソープーリー３、３’の直径は７００ｍｍ、外周部にウレタンゴム製の樹脂層１２を備え、溝部１６の幅を５ｍｍ、深さを４ｍｍとした。台金６の厚さは、０．３ｍｍ、樹脂層１２の厚さは７ｍｍとした。結果を表３（条件１１〜１５）に示す。

【0068】

【表3】

【0069】

条件１１〜１５のいずれにおいても、ブレード砥粒逃げ段差１８を備えたバンドソープーリー３、３’を用いた本発明のバンドソー切断装置１により、バンドソーの寿命と切断直進性が改善した。特に、ブレード砥粒逃げ段差１８の幅が６ｍｍ以上１０ｍｍ以下の水準（条件１２、１３、１４）では、バンドソーの寿命は１．８と大幅に向上し、切断直進性も極めて良好であった。

【0070】

（実施例３）
本発明の溝部を備えるバンドソー切断装置１及び従来のバンドソー切断装置１０１を用いて、シリコン結晶８を切断し、バンドソー２の凹凸形状と、バンドソー２の寿命及びバンドソー２の振れの関係を評価した。その結果を表４（条件１６〜２２）に示した。表４において、バンドソー凹凸形状の欄の数値がプラスの場合は凸形状であり、マイナスの場合は凹形状であることを表している。また、数値は凸部の高さ、又は凹部の深さを表している。

【0071】

【表4】

【0072】

表４に示すように、周回駆動中のバンドソー２の形状が外側に凸の場合は、バンドソーの寿命が延び、バンドソーの振れも発生していないか、又は発生してもごくわずかであった。これに対し、バンドソー２が凹形状の場合は、バンドソーの寿命は延びず、振れも発生していた。

【0073】

以上で説明したように、本発明のバンドソー切断装置を用いてシリコン結晶を切断することにより、従来のバンドソー切断装置を用いた場合に比べて、バンドソーの寿命と切断直進性を改善することができた。また、ブレード変位が安定し、切断直進性が良くなり、切断精度が改善したことで、サンプル切断時のサンプルロスが改善された。さらには、従来よりも薄刃を使用することができるようになり、薄刃でない従来のバンドソーを使用した場合に比べ、１カット当たりのシリコン結晶の切断ロスを２４％削減することもできた。

【0074】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0075】

１…本発明のバンドソー切断装置、 ２…バンドソー、
３、３’…溝部を備えるバンドソープーリー、 ４、４’…静圧パッド、
５…ブレード砥粒部、 ６…台金、 ８…インゴット（シリコン結晶）、
１２…樹脂層（プーリーゴム）、 １６、１６’…溝部、
１８…ブレード砥粒逃げ段差、 ２０…周回溝、 ２５…静圧パッドの後面、
３０…ブレードセンサー、 １０１…従来のバンドソー切断装置、
１０２…バンドソー、 １０３、１０３’…バンドソープーリー、
１０４、１０４’…静圧パッド、 １０５…ブレード砥粒部、 １０６…台金、
１０８…インゴット（シリコン結晶）、 １１２…樹脂層、
１１４…静圧パッドの前面、 １１５…静圧パッドの後面、 １２０…周回溝、
Ｌ…バンドソーとブレードセンサーの間隔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】