(57)【要約】【課題】電気泳動堆積法によって砥粒を、該基材に対してカッティングを行うカッティングキャリアに付着させることができ、該基材に対しカッティングを行う際に起こる切断損失を低減し、該懸濁溶液中の該砥粒粒子の利用率を有効的に増加させる。【解決手段】本発明は、基材のカッティング加工に応用し、収容槽、第一電極板、カッティングキャリア、第二電極板及び伝動ユニットを包括している電気泳動式カッティングシステムを提供している。そのうち、該収容槽は砥粒粒子を有する懸濁溶液を収容し、且つ第一電圧を加え、また、該カッティングキャリアは第二電圧を加えることで、該第一電極板と該第二電極板とは該収容スペースにおいて、該懸濁溶液中の該砥粒粒子に対して電気泳動を発生させる電場を発生させ、該砥粒粒子の一部分を該懸濁溶液から離脱させて該カッティングキャリアに付着させ、該砥粒粒子を有する該カッティングキャリアを形成している。【選択図】図１
2014083678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調合媒体、剥離剤及び結合剤で、懸濁溶液を形成する工程と、
該懸濁溶液と砥粒とを結合し、それに第一電極を加える工程と、
カッティングキャリアを設置して第二電極を加えることで、該懸濁溶液と該砥粒との間に電場を形成して該カッティングキャリア隣接部分に該砥粒の電気泳動堆積を発生させる工程と、
該砥粒の一部を該カッティングキャリアに付着させて該砥粒を備えさせる工程とを包括することを特徴とする電気泳動式カッティングキャリアの製造方法。
【請求項２】
該第一電極及び該第二電極は、パルス式供給電圧或いは直流定電圧のいずれか一つによって駆動することで該電場を発生することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動式カッティングキャリアの製造方法。
【請求項３】
該砥粒を該カッティングキャリアの表面に吹付け塗装を行うことで、該砥粒を該カッティングキャリアに緊密に付着するようにする工程を更に包括することを特徴とする請求項１に記載の電気泳動式カッティングキャリアの製造方法。
【請求項４】
砥粒粒子を有する懸濁溶液の収容を提供する収容スペースを形成する収容槽と、
該収容槽に設置し、第一電圧を有する第一電極板と、
該収容スペースの上方に設置するカッティングキャリアと、
該カッティングキャリアと電気的に接続し、該カッティングキャリアに第二電圧を形成し、該第一電圧の電圧極性と相反する第二電極板と、
該収容槽両側に設置し、該カッティングキャリアに接続し、一変位方向に移動するように該カッティングキャリアを駆動させることで、該カッティングキャリアが基材に対して該変位方向にカッティングを行う伝動ユニットと、を包括する電気泳動式カッティングシステムであって、
該第一電極板と該第二電極板とは該収容スペースにおいて、該懸濁溶液中の該砥粒粒子に対して電気泳動を発生させる電場を発生させ、該砥粒粒子の一部分を該懸濁溶液から離脱させて該カッティングキャリアに付着させることを特徴とする電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項５】
該カッティングキャリアのそばに隣接するように設置することで、該砥粒粒子の進行方向を変化させて該砥粒粒子を該カッティングキャリアの表面に案内する補助ユニットをさらに包括することを特徴とする請求項４に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項６】
該伝動ユニットと接続し、パルス電圧或いは直流定電圧のいずれか一つによって該伝動ユニットを駆動する駆動電圧を発生する制御ユニットをさらに包括することを特徴とする請求項４に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項７】
該懸濁溶液は、調合媒体、剥離剤及び結合剤を含むことを特徴とする請求項４に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項８】
該調合媒体は、水、アルコール類、ケトン類またはアルカン類であって、該剥離剤は、水酸化物、塩化物又はアミン類であって、該結合剤は、水溶性樹脂であることを特徴とする請求項７に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項９】
該砥粒の素材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ）、立方晶炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などの硬質砥粒であることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【請求項１０】
該砥粒の素材は、酸化物、窒化物、炭酸塩類、マンガン化合物、或いは有機素材であることを特徴とする請求項４に記載の電気泳動式カッティングキャリアシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気泳動式カッティングシステム及び電気泳動式カッティングキャリアの製造方法であって、特に硬くて脆い材質或いは高硬度の金属素材である基材に対してカッティングを行うシステム及びカッティングキャリアを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギー産業におけるシリコンウエハは、基本的に引上、ブロック切断、外周研削、ソーイング及び洗浄などの製造工程を含んでいる。
【０００３】
そのうち、ワイヤソーを利用して行われるソーイングは一般的に用いられる方法で、該ワイヤソーのソーイング工程は、シリコンウエハが切断された後の厚さや表面のクオリティ等の要因を決定するため、該ソーイング工程はシリコンウエハの形成プロセスにおいて、とても重要な工程であり、且つこれら要素は、該シリコンウエハのその後の工程の難易度や複雑性を更に決定している。
【０００４】
従来のワイヤソーイングは主に遊離砥粒が用いられる方法と固定砥粒が用いられる方法と二種類に分けることができる。そのうち、遊離砥粒が用いられる方法は、ローコスト、砥粒回収可能及び切断表面がその後の太陽エネルギーモジュールの製造に適合している等の利点を有しているため、遊離砥粒が用いられる方法がよくワイヤソーイング工程に用いられている。
【０００５】
しかし、従来の該遊離砥粒の工程において、スラリーは、エチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｇｌｙｃｏｌ）とシリコンカーバイド（ＳｉＣ）とが混合しているものを用いており、通常のスラリーの粘度とエチレングリコールの化学成分ではワイヤソーに不均一に付着する可能性を引き起こし、ワイヤソーイングの切断損失（Ｋｅｒｆ  Ｌｏｓｓ）が異なったものとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のことを鑑み、どのように有効的なシステム及び方法を提供し、周知技術の問題点を解決するかが、現在最も重要且つ急務に解決しなければならない課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、電気泳動式カッティングキャリアの製造方法を提供するものであって、基材に対してカッティング加工を行うカッティングキャリアを形成するものである。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、電気泳動式カッティングシステムを提供するものであって、電気泳動堆積法によって砥粒を、該基材に対してカッティングを行うカッティングキャリアに付着させることができ、該基材に対しカッティングを行う際に起こる切断損失を低減するものである。
【０００９】
更に、本発明のもう一つの目的は、上述の電気泳動式カッティングシステムを提供するものであって、従来の遊離砥粒及び固定砥粒の技術に応用することができ、また異なる砥粒と懸濁溶液とを組合わせることができ、電場によって該砥粒が該カッティングキャリアに堆積する膜の厚さを制御することで、調節可能で均一に薄膜の厚さを制御し、砥粒の利用率を向上させる目的を達成するものである。
【００１０】
上述の目的を達成するため、本発明は、基材のカッティング加工に応用するカッティングキャリアを形成する電気泳動式カッティングキャリアの製造方法を提供しており、その工程は、調合媒体、剥離剤及び結合剤で、懸濁溶液を形成する工程（１）と、該懸濁溶液と砥粒とを結合し、それに第一電極を加える工程（２）と、カッティングキャリアを設置して第二電極を加えることで、該懸濁溶液と該砥粒との間に電場を形成して該カッティングキャリア隣接部分に該砥粒の電気泳動堆積を発生させる工程（３）と、該砥粒の一部を該カッティングキャリアに付着させて該砥粒を備えさせる工程（４）とを包括している。
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明は、基材のカッティング加工に応用し、収容槽、第一電極板、カッティングキャリア、第二電極板及び伝動ユニットを包括している電気泳動式カッティングシステムを提供している。そのうち、該収容槽は砥粒粒子を有する懸濁溶液の収容を提供する収容スペースを形成しており、該第一電極板は該収容槽に設置され、第一電圧を有しており、該カッティングキャリアは該収容スペースの上方に設置されており、該第二電極板は該カッティングキャリアと電気的に接続し、該カッティングキャリアに第二電圧を形成し、該第一電圧の電圧極性と相反しており、該伝動ユニットは該収容槽両側に設置され、該カッティングキャリアに接続し、一変位方向に移動するように該カッティングキャリアを駆動させることで、該カッティングキャリアが基材に対して該変位方向にカッティングを行っている。また、該第一電極板と該第二電極板とは該収容スペースにおいて、該懸濁溶液中の該砥粒粒子に対して電気泳動を発生させる電場を発生させ、該砥粒粒子の一部分を該懸濁溶液から離脱させて該カッティングキャリアに付着させている。
【発明の効果】
【００１２】
周知技術と比較すると、本発明が提供する電気泳動式カッティングシステム及び電気泳動式カッティングキャリアの製造方法は、砥粒に電気泳動堆積を行うことによって、該砥粒は基材に対してカッティングを行うことができるカッティングキャリアの表面に均一に分布することができ、該基材に対して切断損失を抑えたカッティングが行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の一実施例に係る電気泳動式カッティングキャリアの製造方法の製造フローチャートである。
【図２】図２は本発明のその他の実施例に係る電気泳動式カッティングキャリアの製造方法の製造フローチャートである。
【図３】図３は本発明の一実施例に係る電気泳動式カッティングシステムの構成模式図である。
【図４】図４は該図３における収容槽を説明する詳細模式図である。
【図５】図５は該図３におけるカッティングキャリアを説明するその他の模式図である。
【図６】図６は本発明のその他の実施例に係る電気泳動式カッティングシステムの構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の目的、技術特徴及びその効果を十分に理解してもらうため、添付の図面と参照しつつ、下記の具体的な実施例により、本発明に対して詳細な説明を行う。
【実施例１】
【００１５】
図１を参照すると、該図１は本発明の一実施例に係る電気泳動式カッティングキャリアの製造方法の製造フローチャートであって、該電気泳動式カッティングキャリアの製造方法は電気泳動堆積（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ  Ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）によって、基材に対してカッティングを行うカッティングキャリアを形成している。
【００１６】
なお、該電気泳動は電気運動現象の一種であって、二電極（陽極及び陰極）から形成される一均一な電場において、電気性を有する粒子が電場の影響を受けて移動し、電気泳動現象が発生して粒子の表面電荷と相反する電極上に堆積するものである。
【００１７】
該電気泳動式カッティング作業は、調合媒体、剥離剤（Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ）及び結合剤（Ｂｏｎｄｉｎｇ  Ａｇｅｎｔ）で懸濁溶液を形成する製造工程Ｓ１１から始まっている。そのうち、該調合は、水、アルコール類、ケトン類またはアルカン類であって、該剥離剤は、水酸化物、塩化物又はアミン類であって、該結合剤は、水溶性樹脂である。また、電気泳動堆積の工程において、該懸濁溶液の成分は粒子の表面電荷を変化させるためものであるから、該懸濁溶液の成分は重要なカギとなっている。一般的に、該懸濁溶液には、粒子の表面電荷を変化させる物質として該剥離剤が用いられており、該剥離剤は該懸濁溶液において分子を剥離し、粒子の表面に付着することで粒子の表面電荷の変化を起こしている。
【００１８】
次に、砥粒を該懸濁溶液と結合し、それに第一電極を加える工程Ｓ１２を行っている。そのうち、該砥粒の素材は炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ）、立方晶炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）などの硬質砥粒、又は酸化物、炭酸塩類、マンガン化合物、或いは鉄酸化物等の高硬度金属である。
【００１９】
次に、カッティングキャリアを設置して第二電極を加えることで、該懸濁溶液と該砥粒との間に電場を形成して該カッティングキャリア隣接部分に該砥粒の電気泳動堆積を発生させる工程Ｓ１３を行っている。また、該第二電極の電極性は該第一電極の電極性と相反しており、例えば、該第一電極がマイナス電圧を発生する陰極の場合、該第二電極はプラス電圧を発生する陽極である。
【００２０】
次に、該砥粒の一部を該カッティングキャリアに付着させて該砥粒を備えさせる工程Ｓ１４を行っている。該工程Ｓ１４において、該砥粒は、該電場の影響を受けて電気泳動現象が発生し、該カッティングキャリアの表面に該砥粒が堆積している。
【００２１】
図２を併せて参照すると、その他の一実施例において、上述の工程Ｓ１３から工程Ｓ１４の間に、該砥粒を該カッティングキャリアの表面に吹付け塗装を行うことで、該砥粒を該カッティングキャリアに緊密に付着するようにする工程Ｓ２１を更に包括することができる。
【００２２】
再び、図１を参照すると、工程Ｓ１２及び工程Ｓ１３において、該第一電極及び該第二電極は、電気泳動堆積に必要な該電場を発生させるパルス式供給電圧或いは直流定電圧のいずれか一つによって駆動している。
【００２３】
図３を参照すると、該図３は本発明の一実施例に係る電気泳動式カッティングシステムの構成模式図であって、図３において、該電気泳動式カッティングシステム１０は基材２のカッティング加工に応用されている。また、本実施例において、該基材２は、シリコンインゴット（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｉｎｇｏｔ）２２とガラス層２４との組合せ構成を例として説明している。
【００２４】
そのうち、該電気泳動式カッティングシステム１０は、収容槽１２、第一電極板１４、カッティングキャリア１６、第二電極板１８及び伝動ユニット２０を包括している。
【００２５】
図４を併せて参照すると、該図４は該図３における収容槽を説明する詳細模式図であって、そのうち、該収容槽１２は砥粒粒子１２４を有する懸濁溶液１２６を保存するために用いられる収容スペース１２２を形成している。なお、該懸濁溶液１２６は調合媒体、剥離剤及び結合剤を含み、例えば、該調合媒体は、水、アルコール類、ケトン類またはアルカン類であって、該剥離剤は、水酸化物、塩化物又はアミン類であって、該結合剤は、水溶性樹脂であって、該砥粒の素材は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンド（Ｄｉａｍｏｎｄ）、立方晶炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やジルコニア（ＺｒＯ２）、又は酸化物、炭酸塩類、マンガン化合物、或いは鉄酸化物である。
【００２６】
該第一電極板１４は、該収容槽１２内に設置され、また、第一電圧Ｖ１を有している。なお、本実施例において、該第一電圧Ｖ１をマイナス電圧とすることを例として説明している。
【００２７】
該カッティングキャリア１６は、該収容スペース１２２の上方に設置されている。なお、本実施例において、該カッティングキャリア１６をワイヤ形態とすることを例として説明している。また、図５を併せて参照すると、その他の実施例において、該カッティングキャリア１６は環状であってもよい。
【００２８】
再び、図３を参照すると、該第二電極板１８と該カッティングキャリア１６とは電気的に接続しており、また、該第二電極板１８は該カッティングキャリア１６において第二電圧Ｖ２を形成し、尚且つ、該第二電圧Ｖ２は該第一電圧Ｖ１と相反、即ち、該第二電圧Ｖ２をプラス電圧として説明している。
【００２９】
該伝動ユニット２０は、該収容槽１２の両側に設置され、該カッティングキャリア１６と接続しており、一変位方向に移動するように該カッティングキャリア１６を駆動させることで、該カッティングキャリア１６が基材２に対して該変位方向にカッティングを行っている。
【００３０】
再び図４を参照すると、上述したこと以外に、該第一電極板１４と該第二電極板１８とは、該収容スペース１２２内において、該懸濁溶液１２６中の該砥粒粒子１２４に対して電気泳動を発生させる電場を発生させ、該砥粒粒子１２４の一部分を該懸濁溶液１２６から離脱させて該カッティングキャリア１６に付着させている。
【００３１】
図６を参照すると、本発明のその他の実施例に係る電気泳動式カッティングシステムの構成模式図であって、図６において、該電気泳動式カッティングシステム１０’も同様に基材２のカッティング加工に応用され、上述の実施例と同じ収容槽１２、第一電極板１４、カッティングキャリア１６、第二電極板１８及び伝動ユニット２０を包括しているほかに、さらに補助ユニット２６と制御ユニット２８とをさらに包括している。
【００３２】
該補助ユニット２６は、該カッティングキャリア１６のそばに隣接するように設置することで、該砥粒粒子１２４の進行方向を変化させて該砥粒粒子１２４を該カッティングキャリア１６の表面に案内している。
【００３３】
該制御ユニット２８は、該伝動ユニット２０と接続し、パルス電圧或いは直流定電圧のいずれか一つによって該伝動ユニット２０を駆動する駆動電圧を発生しており、例えば、該制御ユニット２８は、該駆動電圧によって該伝動ユニット２０を駆動して該カッティングキャリア１６の移動を行っている。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
従って、本発明が提供する電気泳動式カッティングシステム及び電気泳動式カッティングキャリアの製造方法は、砥粒に電気泳動堆積を行うことによって、該砥粒は基材に対してカッティングを行うことができるカッティングキャリアの表面に均一に分布することができ、該基材に対して切断損失を抑えたカッティングが行える。
【００３５】
なお、本発明は、上述において好ましい実施例で掲示しているものの、該実施例はあくまでも本発明を描写するものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、該実施例の変化及び置換に等価するものは、本発明の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【００３６】
２              基材
２２            シリコンインゴット
２４            ガラス層
１０、１０’    電気泳動式カッティングシステム
１２            収容槽
１２２          収容スペース
１２４          砥粒粒子
１２６          懸濁溶液
１４            第一電極板
１６            カッティングキャリア
１８            第二電極板
２０            伝動ユニット
２６            補助不ニット
２８            制御ユニット
Ｖ１            第一電圧
Ｖ２            第二電圧
Ｓ１１−Ｓ１４  工程
Ｓ２１          工程
【図１】
2014083678.tif 000003
【図２】
2014083678.tif 000004
【図３】
2014083678.tif 000005
【図４】
2014083678.tif 000006
【図５】
2014083678.tif 000007
【図６】
2014083678.tif 000008