JPH03208563A - 切断用内周型薄板ブレード - 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】 皇皇±凶剋貝公亙 この発明は大径のインゴットを切断するに使用する内周
型薄板ブレードとその製造方法に関するものであり、特
に単結晶半導体インゴットの切断に有用なブレードを提
供するものである。

従来の技術 Ｓｉ，　Ｇｅ，　ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体材料を用
いてＩ　Ｃ？ＬＳ　Ｉを製造する場合、合成された単結
晶インゴットからウエハーへ切り出す切断工程は、製品
のコスト、品質、部留を決定する上でも非常に重要な工
程である。

この切断工程は、丸棒状のインゴットを厚さ０．３〜０
．５μｍの円盤状ウェハーに切断するものであり、円周
形ダイヤモンド砥石、マルチワイヤ、マルチ帯鋼が用い
られている。

従来、スライシング能率、切断コスト、切断しるの点か
ら内周型砥石によるスライシングが最も多く用いられて
いる。そして、一般的に砥石部は粒径５０μｍ前後のダ
イヤモンド砥粒をニッケル電着したものが使用されてい
る。

発明が解決しようとする課題 前記のように、従来は刃先部にニッケル電着したダイヤ
モンド砥粒を用いている為に、電着による刃先の板厚コ
ントロールが難しく、板厚分布、切断しろ、部分的な摩
耗、脱落等、精度、寿命の点からも問題があった・ 発明の構成 本発明者等は上記に鑑みて検討の結果、単結晶半導体イ
ンゴット切断用の内周型薄板ブレードに、純粋にダイヤ
モンドのみよりなる気相合成ダイヤモンド単体膜を用い
るならば、種々の結合材等を含まない為に、切断精度、
耐摩耗性、耐欠損性、コスト低下等の性能の向上を図る
ことができることを見出し、この発明に至ったのである
。

すなわち、この発明は切断用内周型薄板ブレードとして
、該ブレードに気相合成にて形成したダイヤモンドの多
結晶膜を使用し、全体の厚さを２０〜３００μｍとした
ことを特徴とする切断用内周型薄板ブレードを新規に提
供するものであり、特に当該切断ブレードが単結晶イン
ゴット切断用として有用なものである。

また、この発明は、切断用ブレードにおいて、該ブレー
ド内周側刃先部のみに気相合成にて形成した同心円状ダ
イヤモンドの多結晶単体板か設置されており、全体のブ
レード厚さを２０〜３００μｍとしたことを特徴とする
切断用内周型薄板ブレードを提供するものである。

さらに、この発明は、前記切断用内周型薄板ブレードを
製造する方法として、気相合成法により、基材上にダイ
ヤモンド膜を形成し、該ダイヤモンド膜の前記基材を溶
解除去してダイヤモンド単体膜を得、該ダイヤモンド単
体膜を、同心円状台金ブレードの内周側に設置する工程
よりなる切断用内周型薄板ブレードの製造方法を新規に
提案するものである。

友峯鯉 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は従来型の内周型切断ブレードの概略図、第２図
はその外観図であって、ｌは台金、２はダイヤモンド砥
粒４とニッケル電着層５を刃先に設けた刃先部である。

第２図は第ｌ図の刃先部断面を拡大したものであるが、
従来技術として説明したように、砥粒郎の欠落、電着層
の摩耗、膜厚の不均一性等が問題点となる。

第３図は本発明の第１実施例としての内周型切断ブレー
ドの概略図であり、同心円状の台金３の内周側に、同心
円状の気相合成ダイヤモンド膜４を設置したものである
。

第４図は第３図のダイヤモンド膜４を設けた刃先部の断
面を拡大したものである。

第５図は本発明による第２実施例としての内周型切断ブ
レード５の概略図であり、切断ブレード全体を気相合成
で形成したダイヤモンドで製造したものである。

第６図は第５図のダイヤモンドの刃先部の断面を拡大し
たものである。

内周型形ダイヤモンド砥石は剛性を高める為に台金の外
周から引っ張り応力を加えて張り上げるが、内周側と外
周側では単位体積当りの引っ張り応力が異なり、内周側
に大きな引っ張り応力が加わる。この為うねりが生じ易
く、ウェハーの加工変質層も大きくなる。このうねりを
減少させる為には砥石部を強く張り上げることが必要で
ある。

この発明のように気相合成ダイヤモンド膜を用いた内周
型切断ブレードは、気相合成で形成したダイヤモンド膜
で内周型切断ブレードの全てを形成することにより、引
っ張りの強さの限界も高く、より強く張ることができ、
この為ウェハーの切断精度の向上、長時間のスライシン
グも可能となるのである。

つまり、気相合成によって形成したダイヤモンド膜を内
周形切断ブレードに使用することにより、従来のダイヤ
モンド砥粒−ニッケル電着層を形成した切断ブレードに
比べ次のような特徴を有するものである。即ち、 ■外周部をより強く張ることが出来るから内周側のうね
りが減少しウェハーの切断精度が向上する。

■バインダー（ｉｌ着層）を含まないので摩耗量が少な
く、長時間のスラインング作業が可能となる。この為、
張り替え回数を減少させることか可能となり、大幅なコ
スト低減を図ることが出来る。

■基材上に形成したダイヤモンドの当該基材を溶解除去
した基材面側のダイヤモンドの刃先側とする場合には、
面粗度をＲＭＡＸ：　　０．０５μｍ程度の刃先とする
ことが可能となる。この為、切断後の被削材の仕上げ状
態を格段に良くすることが可能となり、荒仕上げ、精密
仕上げの従来の何段階もの工程を踏まず、一度に最終仕
上げ状態に切断でき、併せて切断しるの減少、切断精度
の向上を図ることも可能となる。

■大径の内周型ブレードにも高精度で対応することがで
きる。

■砥粒の欠損等が無いから、耐摩耗性、耐久性に優れる
。

■気相合成条件によって、ダイヤモンドの粒径を自由に
コントロールすることができ、ダイヤモンド自信の膜厚
で数ｌＯμｍ幅でも形成させることができる。このため
、切断しるの減少、切断精度の向上が図れる。

■刃先の内周部の板厚を厚く、外周部にかけて粒径を小
さくすることをダイヤモント膜合成条件のみでコントロ
ールすることができ、品質及び歩留りの向上を図ること
ができる。

この発明の単結晶切断用薄板ブレードは、ダイヤモンド
膜を気相合成により形成し、全体の厚さを２０μｍ以上
３００μｍ以下とすることを特徴とするものである。

また、この発明のインゴット切断用薄板ブレードは、台
金の少なくとも内周側すなわち刃先側に気相合成により
形成したダイヤモンド膜を設置し、全体の厚みを２０μ
ｍ以上３００μｍ以下とすることを特徴とするものであ
る。

これは、全体の厚さが２０μｍ以下では台金及びダイヤ
モンド単体の強度が不足して破損しやすくなり、３００
μｍ以上では切り代が大きくなって部留まりの低下を招
くためである。

この発明による刃先部のみ気相合成で形成したダイヤモ
ンドを用いる切断用内周型ブレードの製造工程の概略図
を第ｌＯ図及び第１１図に示す。

第１０図及び第１１図の製造工程は、基本的には、 ■）気相合成により基材６上にダイヤモンド４を形成す
る工程（第１０図は、円柱型基材を用いた場合、第１１
図は、同心円状基材を用いた場合である。）、 ２）前記ｌ）工程により作製したダイヤモンドコーティ
ング基材の当該基材６を酸処理等によって溶解除去して
ダイヤモンド単体膜とする工程、３）ダイヤモンド単体
膜４を台金３に固定する工程、 よりなる。

ダイヤモンド形成用の基材には、第１０図（１）に示す
如く、円柱型の基材６を用い、例えば第７図に示すダイ
ヤモンド膜合成用装置を用いてフィラメントＣＶＤ装置
によって、円柱基材６の側面にダイヤモンド膜４を形成
する。第７図で、９は装置本体、ＩＯは基材１の冷却支
持台、ｌ１はフィラメント、ｌ２は電極、ｌ３はガス等
入口、ｌ４は冷却水出入口、ｌ５は排気口である。

また、第１１図（１）に示す同心円状円柱型の基材６を
用い、同様に例えば第８図に示すダイヤモンド合成用装
置を用いて、フィラメントＣＶＤ装置によって同心円状
円柱基材３の内周側側面にダイヤモンド膜４を形成する
。

次に、第ｌＯ図（２）又は第１１図（２）に示すよう４
こ、基材６を例えば酸処理等により溶解除去し、同心円
状のダイヤモンド単体膜４とする。

この後、第１０図（３）又は第１１図（３）に示すよう
に、同心内状ダイヤモンド単体膜４を同心円状の台金３
の内周側に接着固定する。

この場合、ダイヤモンドコーティング用円柱型基材６の
側面の厚みを、所望するダイヤモンド膜の幅Ａより大き
いものにしておき、ダイヤモンド膜コーティング後、所
望厚さＡ幅にレーザー等により、切断加工したものを使
用する事も可能である。　使用する基材６は通常のダイ
ヤモンド形成用の基材を用いればよいが、例えばＭｏＳ
ｗ，　Ｓ　ｉ−，Ｔ　ａＳＮ　ｂ−　Ｃ　ｕ，　Ａ　Ｉ
１Ｂ　１Ｂ　ｅＮ　Ａ　ｕｓ　Ｐ　ｔ−　Ｐ　ｅｓＴｉ
，Ｃ％Ｓｉを蒸着したＣ，ＳｉＣ．ＡＩＮ，ＳｉＮ，　
ＷＣ，　ＭｏＣ，　ＢＮ，　ＢＣ，　ＮｂＣ，　ＴａＣ
等が考えられる。

台金の材質はＳＫ材、ステンレス鋼材等を通常は用いる
。ダイヤモンド４と台金３の固定は接着材等を用いても
可能ではあるが、耐熱性、耐久性の点からも蝋付けする
方が好ましい。

同心円状ダイヤモンド単体膜の製造方法としては、前述
した第ｌＯ図又は第１１図の二手法があるが、第１０図
の場合、ダイヤモンドが基材に析出する時の基材面側が
刃先部、ダイヤモンドの凹凸のある成長面側が接着面と
なる。この場合、基材側面の面処理粗度を向上すること
により刃先部のダイヤモンドの面粗度を向上させること
が可能となる。この為、被削材の被削後の面粗度を向上
させることが可能となり、仕上げ用としても使用できる
。

これに対し、第ＩＩ図の場合は、刃先部と接着部の構成
が第ｌＯ図と正反対になり、多少被削材の面粗度が劣化
する為、荒仕上げ用として有用である。

切断用内周型ブレード全体を気相合成ダイヤモンドで製
造する場合も前述した接着型の工程と同様である。この
場合のダイヤモンド合成用装置の一例として第９図にフ
ィラメントＣＶＤ装置の概略図を示す。

前述したように、第７図、第８図、第９図は、この発明
の実施例にて、基材上に気相合成ダイヤモンド膜を形成
するのに使用するダイヤモンドコーティング用ＣＶＤ装
置の一例としてのフィラメントＣＶＤ装置の断面図であ
る。これらの装置は真空下で操作するようになっている
。又、このような装置の場合、ガスの活性源であるフィ
ラメント１１は数本から数十本設置されており、基材冷
却支持台ｌＯが回転するようになっていることもある。

又、図中符号、Ｄはフィラメントとダイヤモンドコーテ
ィング用基材間の距離である。

（実験例ｌ） この発明を実際に実施した実験例を以下に示す。

第７図の装置を用い、ダイヤモンドコーティング基材６
には表１に示す外径１８４０ｍｎ＋の円柱盤を用意した
。

そして表１に示す合成条件下で円往盤基材６の円柱側面
にダイヤモンド膜４を析出させた。この後、第ＩＯ図（
１），（２）に示す製造工程に従ってダイヤモンド単体
膜を得、析出状態を第１０図（１）の（Ａ），（Ｂ）部
についてみたところ表２の結果を得た。

尚、表２中の比較例は第２図に示す従来技術によるＮｉ
電着層を形成したものである。

（以下余白） 表２ かくして得た内周型ブレードを用いて、ブレード周速１
　０　０　０ｍ／ｗｉｎ，加工送り速度４　０　ａｍ／
ｌＩｌｉｎのスライシング条件にて、直径１８００ｍｍ
のシリコン単結晶インゴットの加エスライステストを行
った。その結果を表３に示した。

尚、比較例は第２図に示す従来技術によるＮｉ電着部を
刃先部に形成した内周型ブレードを用いて同様のテスト
を行ったものである。

（以下余白） 前記表３から刃先部に気相合成ダイヤモンド膜を形成し
たこの発明の切断用内周型薄板ブレードでは切断の精度
を大幅に向上させ、且つ寿命も大幅に改善されることが
認められた。

（実験例２） 第９図のダイヤモンドコーティング用フィラメントＣＶ
Ｄ装置を用い、ダイヤモンドコーティング用基材６には
、第１１図（１）に示す多結晶Ｓｉ材の内径φｌ８４０
、外径φ４９３０，厚さ０．１間を用いダイヤモンドを
析出させた。基材６を溶解除去した後のダイヤモンド単
体ブレード５を用いて、実験例１と同様のスライステス
トを行なったところ、この実験例２では２，０００枚の
スライス処理が出来た。

ｘ里生無果 以上説明したように、この発明の単結晶切断用薄板ブレ
ードでは刃先部に気相合成によるダイヤモンド膜を形成
し、従来のようなＮｉ，Ｇｏなどのバインダーや電着層
がない為に、部分的な摩耗や欠損がなく、長時間にわた
って高精度の切断スライス作業を行うことができるので
ある。この為、ブレード張り替え作業の低減、部留まり
の向上をもたらし、且つコスト低減にも大きく寄与する
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来型の内周型切断ブレードの概略図、第２
図は、従来の内周型切断ブレードの刃先部拡大断面図、
第３図は、本発明による刃先部のみ気相合成ダイヤを用
いた内周型切断用ブレードの概略図、第４図は、本発明
切断ブレード第３図の刃先部拡大断面図、第５図は、本
発明による切断ブレード全体を気相合成ダイヤモンドと
した内周型切断ブレードの概略図、第６図は、第５図に
示す本発明切断ブレードの刃先部拡大断面図、第７図、
第８図及び第９図は本発明に使用するダイヤモンドコス
ト設備の一例であるフィラメントＣＶＤ装置の説明図で
ある。第１０図（１）．（２），（３）及び第１１図（
１）．（２），（３）は本発明切断ブレードの製造工程
の２つの実施例を示す工程の概略一例図である。 ３・・・台金、　　４・・・気相合成ダイヤモンド膜、
６・・基材、　　　　１０・・・冷却支持台、ＩＩ・・
・フィラメント、　　　　ｌ２・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切断用ブレードにおいて、該ブレードに気相合成に
   て形成したダイヤモンドの多結晶膜を使用し、全体の厚
   さを２０〜３００μｍとしたことを特徴とする切断用内
   周型薄板ブレード。 ２、前記切断ブレードが単結晶インゴット切断用である
   ことを特徴とする請求項１記載の切断用内周型薄板ブレ
   ード。 （物の特許：刃先部のみ気相合成ダイヤ使用タイプ） ３、切断用ブレードにおいて、該ブレード内周側刃先部
   のみに気相合成にて形成した同心円状ダイヤモンドの多
   結晶単体板が設置されており、全体のブレード厚さを２
   ０〜３００μｍとしたことを特徴とする切断用内周型薄
   板ブレード。 ４、前記ダイヤモンドが切断用ブレードに蝋付けにより
   設置されていることを特徴とする請求項３記載の切断用
   内周型薄板ブレード。 ５、前記切断ブレードが単結晶インゴット切断用である
   ことを特徴とする請求項３又は４記載の切断用内周型薄
   板ブレード。 ６、気相合成法により、基材上にダイヤモンド膜を形成
   し、該ダイヤモンド膜の前記基材を溶解除去してダイヤ
   モンド単体膜を得、該ダイヤモンド単体膜を、同心円状
   台金ブレードの内周側に設置することを特徴とする切断
   用内周型薄板ブレードの製造方法。 ７、前記気相合成のダイヤモンド単体膜と台金ブレード
   との設置を蝋付けでしたことを特徴とする請求項６記載
   の切断用内周型薄板ブレードの製造方法。