(57)【要約】【課題】シリコンの加工に伴う熱の影響を抑え、高温による加工装置への負担軽減と加工精度の悪化を抑制することのできるシリコンの加工方法を提供することを目的とする。【解決手段】シリコンを、加工手段を用いて、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷媒で冷却しつつ加工するシリコンの加工方法であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいことを特徴とするシリコンの加工方法。【選択図】図１
2006326800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを、加工手段を用いて、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷媒で冷却しつつ加工するシリコンの加工方法であって、
前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいことを特徴とするシリコンの加工方法。
【請求項２】
前記冷媒は、油成分を含有してなることを特徴とする請求項１記載のシリコンの加工方法。
【請求項３】
前記加工手段は、表面に多数のダイヤモンド粒を有してなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリコンの加工方法。
【請求項４】
前記ダイヤモンド粒は、固着剤を用いて前記加工手段の表面に固着されてなることを特徴とする請求項３記載のシリコンの加工方法。
【請求項５】
前記シリコン及び／又は前記加工手段は、前記冷媒に浸漬されることによって冷却されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のシリコンの加工方法。
【請求項６】
前記シリコン及び／又は前記加工手段は、さらに前記冷媒を前記シリコン及び／又は前記加工手段に向けて供給することによって冷却される請求項５記載のシリコンの加工方法。
【請求項７】
シリコンと、
該シリコンを加工するための加工手段と、
前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷却する冷媒と、を有するシリコン加工装置であって、
前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいことを特徴とするシリコン加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンを冷媒のもとで加工するシリコンの加工方法及びシリコンの加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は入射した光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、クリーンな石油代替エネルギー源として小規模な家庭用から大規模な発電システムまでその実用化が期待されている。これらは使用材料の種類によって結晶系、アモルファス系、化合物系などに分類され、なかでも現在市場に流通しているものの多くは結晶系シリコン太陽電池である。この結晶系シリコン太陽電池は更に単結晶型と多結晶型に分類される。単結晶シリコン太陽電池は基板の品質がよいために変換効率の高効率化が容易であるという長所を有する反面、基板の製造コストが高いという短所を有する。これに対して多結晶シリコン太陽電池は基板の品質が単結晶シリコン基板に比べて劣るという短所はあるものの、低コストで製造できるという長所がある。このため多結晶シリコン太陽電池は従来から市場に流通してきたが、近年、環境問題への関心が高まる中でその需要は増加しており、より低コストで高い変換効率が求められている。
【０００３】
単結晶シリコン、多結晶シリコン等で太陽電池用半導体基板を形成する場合、例えば、ＣＺ法等によって単結晶シリコンのインゴットを、キャスト法等によって多結晶シリコンのインゴットを形成する。そして、このインゴットをバンドソー装置等を用いて所定の寸法に切断してシリコンブロックを形成し、このシリコンブロックを外周刃や内周刃、ワイヤーソー装置等を用いて所定の厚みとなるように複数枚に切断してシリコン基板を形成していた。また、必要に応じて研磨装置を用いてシリコン基板を研磨する等、このようにシリコンインゴットから素子化するまでの間に多くの加工工程を経ている。
【０００４】
図６に従来、シリコンブロックからシリコン基板を形成する際に用いられるワイヤーソー装置を示す。１２１はシリコンブロック、１２２はスライスベース、１２３はワイヤー、１２４は冷媒供給ノズル、１２５はメインローラー、１２６はディップ槽、１２７はワイヤー供給リールである。図６に示すように、スライスベース１２２と接着したシリコンブロック１２１を設置して、ピアノ線等からなるワイヤー１２３をワイヤー供給リール１２７からメインローラー１２５上に設け、このメインローラー１２５上に一定間隔でワイヤー１２３がはまる多数の溝に引っ掛けて互いに平行に配置させる。
【０００５】
そして、２本のメインローラー１２５間に複数本張られたワイヤー１２３を高速で移動走行させながら、一本又は複数のシリコンブロック１２１をワイヤー１２３に向けて徐々に下降させてシリコンブロック１２１に押しつけることによってシリコンブロック１２１を切断し、シリコン基板を作製していた。
【特許文献１】特開２０００−２９６４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤーを高速に走行させながらシリコンブロックに押し当て、シリコンブロックを切断すると切断部分で摩擦熱が生じ、摩擦熱によりシリコンブロックの切断部分が高温になると、切断精度が悪化したり、形成されたシリコン基板にマイクロクラック等が生じる問題があった。
【０００７】
この問題に対して、砥粒固着ワイヤーソーを用いたワイヤーソー装置では、シリコンブロックを切断する際に生じる摩擦熱を吸収するために、シリコンブロックの切断部分とその近傍に水や水溶性の冷媒を噴射しながら切断を行なう方法が示されている（例えば特許文献１参照）。このような冷媒を用いた加工方法は、ワイヤーソー装置を用いたスライス工程だけに限らず、その他の装置を用いたスライス工程、また切断、研磨等の加工方法によりシリコンを加工する際にも、シリコンと装置との間において、数千度と言われる摩擦熱が発生するため、通常、冷却性を考慮して水や水溶性の冷媒のもとで加工が行なわれる。
【０００８】
しかしながら、従来、水や水溶性の冷媒を用いてシリコンの加工を行なった場合、シリコン加工に伴う冷却性が不十分であり、シリコンの冷却を効果的に行なうため、冷媒を低温にすることを試みたが、充分な冷却効果が得られず、加工によって形成されたシリコンの加工部面にマイクロクラックが発生する問題などが生じていた。さらに、砥粒を固着したワイヤーを用いたワイヤーソー装置では、これらの冷媒を使用した場合、ワイヤーが断線するといった問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、冷媒の熱量によって、加工手段が膨張することを防止し、シリコンの加工部面が均一に加工され、シリコンの加工部面にマイクロクラックが形成されにくく、加工精度がよいシリコンの加工方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、加工手段が冷媒の熱量によって膨張することを緩和することで、加工手段が歪むことを防止し、加工手段の長寿命化を備えたシリコンの加工装置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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係るシリコンの加工方法は、シリコンを、加工手段を用いて、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷媒で冷却しつつ加工するシリコンの加工方法であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいようにした。
【００１２】
本発明の請求項２に係るシリコンの加工方法は、請求項１に記載のシリコンの加工方法であって、前記冷媒は、油成分を含有するようにした。
【００１３】
本発明の請求項３に係るシリコンの加工方法は、請求項１又は請求項２に記載のシリコンの加工方法であって、前記加工手段は、表面に多数のダイヤモンド粒を有してなるようにした。
【００１４】
本発明の請求項４に係るシリコンの加工方法は、請求項３に記載のシリコンの加工方法であって、前記ダイヤモンド粒は、固着剤を用いて前記加工手段の表面に固着されてなるようにした。
【００１５】
本発明の請求項５に係るシリコンの加工方法は、請求項１乃至請求項４に記載のシリコンの加工方法であって、前記シリコン及び／又は前記加工手段は、前記冷媒に浸漬されることによって冷却されるようにした。
【００１６】
本発明の請求項６に係るシリコンの加工方法は、請求項５に記載のシリコンの加工方法であって、前記シリコン及び／又は前記加工手段は、さらに前記冷媒を前記シリコン及び／又は前記加工手段に向けて供給することによって冷却されるようにした。
【００１７】
本発明の請求項７に係るシリコン加工装置は、シリコンと、該シリコンを加工するための加工手段と、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷却する冷媒と、を有するシリコン加工装置であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るシリコンの加工方法は、シリコンを、加工手段を用いて、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷媒で冷却しつつ加工するシリコンの加工方法であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいようにした。
【００１９】
このように、冷媒に水を使用した場合よりも、本発明に係る冷媒を使用することによって、冷媒とシリコンとの反応による発熱量を緩和することができるため、適切な冷却を維持し、熱による加工手段の変形等を抑制できる。そのため、シリコンの加工部面が均一に加工され、シリコンの加工部面にマイクロクラックなどの凹凸が形成されにくく、加工精度のよいシリコンの加工方法を提供することができる。
【００２０】
また、本発明に係るシリコンの加工装置は、シリコンと、該シリコンを加工するための加工手段と、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷却する冷媒と、を有するシリコン加工装置であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さくなるようにした。
【００２１】
このため、本発明に係る冷媒は、水とシリコン屑との反応による発熱量よりも小さな発熱量としたため、この発熱量によって、加工手段の変形等を防止できる。したがって、加工手段の長寿命化を備えたシリコンの加工装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明において、反応熱とは、シリコンと冷媒が反応した場合に発熱した発熱量を示すこととする。
【００２３】
従来、水からなる冷媒を用い、冷媒を低温化しても充分な冷却効果が得られないのはシリコンと水との反応より生じる発熱反応に原因があることに着目した。シリコンと水との反応式は、
Ｓｉ＋３Ｈ２Ｏ→Ｈ２ＳｉＯ３＋２Ｈ２＋２１５．８ｋｃａｌ／ｍｏｌ・・・（１）式
である。上記反応は塊状のシリコンを水と接触させた場合ほとんど見受けられない反応であるが、シリコンに切断、スライス、研磨等の加工を行うと、シリコン屑等の粉状のシリコンが形成されることで、シリコンの表面積の増加に伴い上述の（１）式の反応が飛躍的に増加することを知見した。特に、近年においては素子工程におけるシリコン基板の割れや欠け等の問題を防止するために、加工後のシリコンブロックまたはシリコン基板の表面粗さを小さくするような加工方法が行なわれている。通常、加工により発生したシリコン屑の粒径は、シリコンを切断又は研磨した際のスピードや、シリコンと接触する際の刃部の大きさ、又は接触する砥粒の大きさ等に依存する。そして、シリコンの加工部面を精度よく加工する場合、加工スピードを遅くしたり、シリコンと接触する加工手段の接触面積を小さくすることによりシリコンを加工する。しかしながら、シリコンの加工部面の加工精度を上げれば上げるほど、加工により発生したシリコン屑の粒径は小さいものとなる。
【００２４】
その結果、特にシリコン屑の平均粒径が１５μｍ以下である場合、水と接触することにより上述した（１）式の反応が起こりやすくなり、シリコン１ｍｏｌ当たり２１５．８ｋｃａｌといった大きな反応熱を発生する。よって、水とシリコン屑との反応による発熱量が大きいために水からなる冷媒の冷却能力を低下させていたと推測される。
【００２５】
したがって、本発明に係るシリコンの加工方法は、シリコンを、加工手段を用いて、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷媒で冷却しつつ加工するシリコンの加工方法であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さいようにした。
【００２６】
冷媒と、平均粒径が１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量を、水と平均粒径が１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量よりも小さくすることにより、冷媒に水を使用した場合よりも、冷媒に与える熱量を緩和することができる。したがって、本発明に係る冷媒を使用することにより、冷媒によるシリコンと加工手段の適切な冷却を維持し、熱による加工手段の変形等を抑制できる。そのため、シリコンの加工部面が均一に加工され、シリコンの加工部面にマイクロクラックなどの凹凸が形成されにくく、加工精度のよいシリコンの加工方法を提供することができる。
【００２７】
特に、平均粒径が１０μｍ以下、さらには平均粒径７μｍ以下のシリコン屑と水と反応に伴う発熱量はより大きくなるため、このようにより小さな平均粒径のシリコン屑との反応による発熱量を抑える冷媒を用いることがより好ましい。
【００２８】
また、本発明のシリコンの加工方法及びシリコンの加工装置に係るシリコン屑の平均粒径は、（株）島津製作所製レーザ回折／散乱式粒度分析計ＳＡＬＤ−２０００Ｊを用いて粒径の分析を行うことができる。今回、上記装置を使用してシリコン屑の粒径を１５μｍ以下であることを確認した。
【００２９】
そして、本発明に係るシリコンの加工方法の冷媒は、油成分を含有することが望ましい。油成分を含有する冷媒としては、化学合成油や鉱物油等の油を用いることができる。油成分を含むことで、水を１２％程度含有する油であったとしてもシリコン屑の表面に油の被膜を形成するため、シリコン屑と冷媒との反応を抑制することができ、シリコン屑と冷媒との反応によって生じる発熱を低減することができる。また、グリコール系溶媒などを用いてもよい。
【００３０】
次に、本発明に係るシリコンの加工方法における加工手段の種類について説明する。ＣＺ法やキャスト法等により作製された単結晶シリコンインゴットや多結晶シリコンインゴットを切断してシリコンブロックを形成する際のバンドソー、またシリコンブロックをスライスしてシリコン基板を形成するワイヤーソー、さらにブラシなどを使用してシリコン基板を研磨する加工手段などがある。
【００３１】
また、切断、スライス等に用いられる切断部材や研磨等における研磨材等の加工手段には、ダイヤモンド粒を使用することが好ましい。このように、加工手段の表面に多数のダイヤモンド粒を備えることで、シリコンとの切削能力が向上する。また、ダイヤモンドには、通常価格の問題から人工ダイヤモンドが用いられる。人工ダイヤモンドは、天然ダイヤモンドに比べて融点が低く、従来のように水を冷媒として使用した場合は、シリコン屑と冷媒との反応による発熱が生じるため、ダイヤモンドが溶け出してしまい、ダイヤモンドの加工能力が低下してしまう問題があった。しかしながら、本発明の冷媒を用いてダイヤモンドの刃部や砥粒とした場合においては、上述の効果に加え、冷媒の発熱に伴う加工手段の加工能力の低下を抑制することができる。
【００３２】
以下に、本発明に係る実施形態を示す。
【００３３】
図１にシリコンインゴットの切断の際に用いられるバンドソー装置の斜視図を示す。１１はシリコンインゴット、１２はエンドレスベルト、１３は加工ステージ、１４は供給ノズル、１５はプーリーである。
【００３４】
本発明に係るバンドソー型切断機を使用したシリコンの加工方法は、図１に示すように二つのプーリー１５の間にエンドレスベルト１２を用いている。また、エンドレスベルト１２の端部に刃部（不図示）を有し、シリコンインゴット１１とを相対的に移動させることで加工ステージ１３にシリコンインゴット１１を切断することができる。ここで、相対的に移動させるとは、エンドレスベルト１２は固定し、シリコンインゴット１１をエンドレスベルト１２に近づけてもよいし、シリコンインゴット１１を固定し、エンドレスベルト１２を近づけてもよいことを意味する。
【００３５】
エンドレスベルト１２は、ステンレス鋼、高張力鋼などの台金に刃部（不図示）が配置されたものである。刃部はダイヤモンドや超硬工具により構成されたもの、またダイヤモンドやＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの材料とした砥粒により構成されたものがある。
【００３６】
この刃部を構成する砥粒の粒径は、５０〜２００μｍであることが望ましい。
【００３７】
まず、エンドレスベルト１２を二つのプーリー１５の引張りにより張力を付与された状態で、プーリー１５の回転駆動によりエンドレスベルト１２を周回駆動させながらエンドレスベルト１２の幅方向へ平行移動させる。このようにして、シリコンインゴット１１を切断してシリコンブロックを得る。本発明に係る冷媒を用いることによって、切断中に発生したシリコン屑と冷媒との反応量が低減され、冷媒の発熱が抑えられるため、エンドレスベルト１２やダイヤモンド等の刃部にかかる熱量に起因した装置寿命の低下や、冷媒の熱量による刃部の膨張から生じる加工精度の低下、さらには加工精度の低下から生じるシリコンブロックの加工部面に、マイクロクラック等の欠陥を生じる問題を抑制することができる。作製されたシリコンブロックはマイクロクラック等の欠陥が充分に抑えられているため、上述の効果に加え、後工程においてマイクロクラックを起点としたシリコンの割れや欠けといった問題を低減させることができる。
【００３８】
図２は、本発明のシリコンの加工方法において、シリコンブロックのスライスの際に用いられるワイヤーソー装置を使用した場合の斜視図である。図中、２１はシリコンブロック、２２はスライスベース、２３は砥粒を固着させたワイヤー、２４は冷媒の供給ノズル、２５はメインローラー、２６はディップ槽、２７はワイヤー供給リールである。
【００３９】
シリコンブロック２１は、カーボン材もしくはガラス、樹脂等の材質からなるスライスベース２２上に１本又は複数本配置され、接着剤などによって接着されている。
【００４０】
ワイヤー２３は、例えば、直径８０〜２００μｍ程度を有する鉄又は鉄合金を主成分とするピアノ線にダイヤモンドもしくはＳｉＣで形成された粒径が３５μｍ以下の砥粒をニッケルや銅・クロムによるメッキにて固着させるか、もしくはレジン等の樹脂接着剤によって固着させることが望ましい。そして、ワイヤー２３はワイヤー供給リール２７から供給され、後述するメインローラー２５上に設けられた所定間隔の溝に巻きつけ配列される。
【００４１】
メインローラー２５は、例えばウレタンゴム等からなり、その表面に所定間隔でワイヤー２３がはまる多数の溝が形成されている。この溝の間隔とワイヤー２５の直径との関係によって、シリコン基板の厚みが定まる。
【００４２】
メインローラー２５を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー２３を移動走行させることができ、通常、４００〜１０００ｍ／ｍｉｎ程度となるように高速に移動走行される。
【００４３】
このようにして、切断用の砥粒を固着させたワイヤー２３を高速で移動走行させつつ、例えば、シリコンブロックの側上部に設けた供給ノズル２４よりシリコンブロック２１とワイヤー２３との切削部位、またはシリコンブロック２１全体に本発明の冷媒を供給しながら、ワイヤー２３の上方からシリコンブロック２１を徐々に下降させてワイヤー２３に押しつけることによって、シリコンブロック２１は切断され、複数のシリコン基板を得ることができる。
【００４４】
なお、ディップ槽２６は、切削中のシリコン屑や冷媒の回収の目的を有している。
【００４５】
本発明に係るシリコンの加工方法によって、シリコンの切断加工で発生したシリコン屑と、冷媒との反応に伴う発熱が抑えられるため、ワイヤー及び／又はワイヤーに固着している砥粒に冷媒とシリコン屑との間で生じた熱量がかかることが抑制できる。
【００４６】
このようにして、シリコンブロック２１を切断してシリコン基板を得る。そして、本発明に係る冷媒を用いることによって、切断中に発生したシリコン屑と冷媒との反応量が低減され、冷媒の発熱が抑えられるため、冷媒からワイヤー２３にかかる熱量を緩和し、この熱量に起因した装置寿命の低下や、冷媒の熱量によるワイヤー２３の膨張から生じる加工精度の低下を防止し、シリコン基板の加工部面が均一に加工され、シリコン基板の加工部面にマイクロクラックが形成されにくく、加工精度のよいシリコン板を得ることができる。
【００４７】
また、ワイヤー２３の表面にダイヤモンド粒などをはじめとする砥粒を固着させたワイヤーソー装置でシリコンブロックを切断すると、シリコンブロック２１の切断ロスは大幅に少なくなる。しかし、その反面で、粒径の小さなシリコン屑が形成され、このシリコン屑がワイヤー２３の切溝に溜まりやすい。このように、ダイヤモンド粒などをワイヤーに固着させたワイヤー装置では、シリコン屑と冷媒との接触が顕著であるため、シリコン屑と冷媒の反応が起こり易い。このシリコン屑と冷媒の反応によって生じた発熱量によって、上述したニッケルや銅・クロムによるメッキや、レジン等の樹脂接着剤が剥離する可能性が高くなる。
【００４８】
しかしながら、本発明に係る冷媒を使用することでシリコンと冷媒との反応による発熱量を抑制することができるため、上述の効果に加え、メッキやレジン等の樹脂接着剤の剥離を抑制し、砥粒固着ワイヤーなどを使用して微細加工を行なう場合に極めて有用である。
【００４９】
図３は、ワイヤーソーを用いてシリコンブロックを切断した場合の断面を示す構造図である。図中、２１はシリコンブロック、２２はスライスベース、２３はワイヤー、２５はメインローラー、２６はディップ槽を示す。
【００５０】
シリコンブロック２１の冷却方法としては、図３に示すようにディップ槽２６に冷媒を満たしてシリコンブロック２１をディップ槽２６に浸漬させながらシリコンブロック２１の切断を行なったほうが好ましい。シリコンブロック２１を冷媒に浸漬させることによって、上述の効果に加え、冷媒からシリコンブロック２１へ熱量が移動することを防止することができる。この結果、シリコンブロック２１の熱膨張を抑制することができ、加工手段を用いてシリコンブロック２１を切断した後に、シリコン基板に残留応力が存在し、素子化した後で割れなどが生じることを予防することができる。
【００５１】
図４に研磨装置の断面図を示す。３１はシリコン基板、３４は基板保持盤、３５は供給ノズル、３６は研磨治具を示す。基板保持盤３４がシリコン基板３１を載置できるようになっている。そして、基板保持盤３４の上には、例えばブラシに砥粒が固着した研磨治具３６を配置させ、供給ノズル３５から冷媒が、シリコン基板３１の上に供給され、研磨治具３６がシリコン基板３１に向かって押し付けられ、シリコン基板３１における研磨する面が所定の圧力で押し付けられるとともに、研磨治具３６に固着した砥粒によってシリコン基板３１が研磨される。
【００５２】
本発明による冷媒を用いることによって、研磨中に発生したシリコン屑と冷媒との反応に伴う発熱が抑えられるため、研磨治具３６に冷媒からの熱量が加わることを防止できる。この結果、研磨冶具３６の熱膨張を抑制しシリコンの研磨精度を向上させ、シリコン基板３１にマイクロクラック等の欠陥を生じるといった問題を抑制することができる。
【００５３】
さらに、作製されたシリコン基板３１はマイクロクラック等の欠陥が充分に抑えられているため、上述の効果に加え、後工程における割れや欠けといった問題を低減させるだけではなく、欠陥が少ないことにより素子化した際の特性の低下を抑えることが可能となる。
【００５４】
上述したシリコンの加工方法では、バンドソーの刃部やワイヤーソーの固着砥粒、表面研磨などの切断部材や研磨材の表面にダイヤモンド粒を固着させた例を示したが、これに限ることはなく、遊離砥粒としてダイヤモンド粒を使用してもかまわない。
【００５５】
図５は、本発明のシリコンの加工方法において、シリコン基板の研磨の際に用いられる研磨装置の断面図を示す。３１はシリコン基板、３２は研磨定盤、３３は研磨布、３４は基板保持盤、３５は供給ノズルを示す。
【００５６】
研磨定盤３２には研磨布３３が貼り付けられており、この研磨布３３には、フェルト、不織布、発泡ポリウレタン、スウェード等が使用される。研磨定盤３２の上方において基板保持盤３４が配置され、基板保持盤３４にシリコン基板３１を保持できるようになって
いる。また、研磨定盤３２および基板保持盤３４はモータ（不図示）によって回転する機構となっている。そして、供給ノズル３５より、砥粒と冷媒を混合したものが、研磨布３３の上に供給され、基板保持盤３４が研磨布３３に向かって押し付けられ、シリコン基板３１における研磨する面が所定の圧力で押し付けられるとともに、砥粒によってシリコン基板３１が研磨される。
【００５７】
図５に示すような遊離砥粒を使用したシリコンの研磨加工方法であっても、本発明の効果を有することができる。すなわち、本発明による冷媒を用いることによって、研磨中に発生したシリコン屑との反応に伴う発熱が抑えられるため、研磨定盤３２および基板保持盤３４に冷媒からの熱量が加わることを防止できる。この結果、研磨定盤３２および基板保持盤３４の熱膨張を抑制しシリコンの研磨精度を向上させ、シリコン基板３１にマイクロクラック等の欠陥を生じるといった問題を抑制することができる。
【００５８】
さらに、作製されたシリコン基板３１はマイクロクラック等の欠陥が充分に抑えられているため、後工程における割れや欠けといった問題を低減させるだけではなく、欠陥が少ないことにより素子化した際の特性の低下を抑えることが可能となる。
【００５９】
上述の説明においては、図３を用いて説明したが、図３で示したようなワイヤーソーを用いた加工方法に限らず、本発明に係るシリコンの加工方法において、シリコン及び／又は加工手段は、冷媒に浸漬されることによって冷却されることが望ましい。冷媒に浸漬させることで、シリコン屑だけではなく、被処理物であるシリコンに発生した熱量も冷媒で冷却することができる。この結果、シリコン及び／又は加工手段にかかる熱量を緩和できるため、シリコンと冷媒との反応で生じた冷媒の熱量によって加工手段が膨張することを抑制し、シリコンへの加工精度を向上させることができ、さらにマイクロクラック等の欠陥の発生を防止することができる。
【００６０】
また、シリコン及び／又は加工手段は、さらに冷媒をシリコン及び／又は加工手段に向けて供給することによって冷却されることが望ましい。シリコンを冷媒に浸漬させるとともに、シリコン及び／又は加工手段に向けて冷媒を供給することで、上述の効果に加え、さらにシリコン屑と冷媒との反応によって生じる発熱量で、加工手段やシリコンが熱膨張することを抑制することができる。その結果、さらにシリコンの加工部面の加工精度を向上させ、シリコンの加工部面にマイクロクラック等の欠陥を生じるといった問題を抑制することができる。
【００６１】
そして、本発明に係るシリコンの加工装置は、シリコンと、該シリコンを加工するための加工手段と、前記シリコン及び／又は前記加工手段を冷却する冷媒と、を有するシリコン加工装置であって、前記冷媒と前記加工により生じた平均粒径１５μｍ以下のシリコン屑との反応による発熱量は、水と前記シリコン屑との反応による発熱量よりも小さくなるようにした。
【００６２】
上述の説明のように、本発明に係る冷媒を使用することによって、水とシリコン屑との反応による発熱量よりも小さな発熱量としたため、冷媒とシリコンとの反応による発熱量を緩和し、加工手段の変形等を防止できる。したがって、加工手段の長寿命化を備えたシリコンの加工装置を提供することができる。また、このシリコン屑と冷媒の反応によって生じた発熱量によって、上述したニッケルや銅・クロムによるメッキや、レジン等の樹脂接着剤が剥離を防止することができる。さらに、特にワイヤーソー装置などでは、シリコン屑と冷媒との反応によって生じた発熱量によって加工手段に固着された砥粒が溶融し、ワイヤーの断線につながることを防止できる。
【００６３】
このようにして、本発明に係るシリコンの加工装置によれば、加工手段の長寿命化を備えたシリコンの加工装置を提供することができる。
【００６４】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００６５】
例えば、上記に記載した以外の冷媒の供給方法を用いても本発明の効果は変わらない。ワイヤーソー装置について例を挙げれば、シリコンブロックの上部から冷媒を供給し、シリコンブロック２１のワイヤー進入方向に対して効率的に冷媒を供給するためにシリコンブロック２１を傾斜させて設けても構わない。
【００６６】
また、バンドソー装置、ワイヤーソー装置、研磨装置、以外の加工装置を用いた場合においても本発明の冷媒を用いた加工方法により、本発明の効果を得ることができる。例えば、シリコンインゴットを切断して得られたシリコンブロックの切断面を研磨する際にも本発明に係るシリコンの加工方法を用いても構わない。また、シリコンインゴットをバンドソーで切断せずに、ワイヤーソー装置を用いてシリコンインゴットから切断しても構わない。
【００６７】
そして、本発明に係る冷媒を循環させて冷媒の温度調整を行なっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明のシリコンの加工方法に係るバンドソー装置を示す斜視図である。
【図２】本発明のシリコンの加工方法に係るワイヤーソー装置を示す斜視図である。
【図３】本発明のシリコンの加工方法に係る他のワイヤーソー装置の断面を示す構造図である。
【図４】本発明のシリコンの加工方法に係る研磨装置の断面を示す構造図である。
【図５】本発明のシリコンの加工方法に係る他の研磨装置の断面を示す構造図である。
【図６】従来のシリコンの加工方法に係るワイヤーソー装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１１：シリコンインゴット
１２：エンドレスベルト
１３：加工ステージ
１４：供給ノズル
１５：プーリー
２１：シリコンブロック
２２：スライスベース
２３：ワイヤー
２４：供給ノズル
２５：メインローラー
２６：ディップ槽
２７：ワイヤー供給リール
２８：端材巻き込み防止板
３１：シリコン基板
３２：研磨定盤
３３：研磨布
３４：基板保持盤
３５：供給ノズル
３６：研磨治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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