成果報告書詳細
管理番号20110000000843
タイトル*平成22年度中間年報 太陽エネルギー技術研究開発 太陽光発電システム次世代高性能技術の開発 マルチワイヤーソーによるシリコンウエハ切断技術の研究開発
公開日2011/7/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名株式会社コベルコ科研
プロジェクト番号P07015
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 共同研究の内容及び成果等 (1)開発の狙いと今年度の活動の概要
本件研究開発は樹脂コーティングされたソーワイヤ(以下Rワイヤと称す)とダイヤ遊離砥粒を組み合わせて、高品質なSiウエハを低カーフロスで切断することを目標としている。22年度は切断実験用のマルチワイヤーソー等の設備の導入が中心的な活動であるが、装置導入後の切断実験の方向性を探るため共同実施先である金沢工業大学にて先行して切断実験を実施し、切断におよぼす種々の因子につき事前検討を実施した。平行して砥粒挙動の可視化実験、ウエハ表面の観察等を実施し、その知見を基に金沢工業大学と共同してRワイヤ切断のメカニズムを推察し、開発の方向性を見極めた。この事前検討で極めて有用なデータを得ることができ、来年度以降の切断技術の開発のための貴重な指針を得るに至った。
(2)切断実験用装置の導入と立上げ
マルチワイヤーソーの仕様を検討し、発注、検収、据付を完了した。切断は量産で一般的なダウンカット方式とし、線速は最高1200m/minの高速機とした。切断実験は長さ50mmのSiブロックを用いる計画のため、ワイヤ巻き幅、スラリー供給量はSiブロックの大きさに合わせた仕様とした。また、加工油、砥粒を替えての実験を効率的に実施するため、スラリータンクは40リットルと極端に小さくし、スラリーの交換を容易にしている。加えて切断時の荷重を計測するため試料テーブルにロードセルを組み込んでおり、PCにてデータ収集を行うことが可能となっている。4月半ばまでに立上げを完了し、その後切断実験を開始する計画である。図1に導入したマルチワイヤーソーの外観を示す。
樹脂コーティング後に、プラスチックボビンからマルチワイヤーソー専用の高剛性のボビンにRワイヤを巻き替える必要があり、専用の巻き替え機を設置した。また切断実験後のRワイヤのサンプリングを効率的に行うため解線機を設置し、ボビンに巻かれているRワイヤを任意の位置でサンプリング可能としている。両設備とも検収、立上げを完了している。図2、3に巻き替え機、解線機の外観を示す。
英文要約Title:High performance PV generation system for the future. Development of slicing technology of Si wafer by multi wire saw system. (FY2010-FY2012) FY 2010 Annual Report
The target of this development is to get high quality Si wafers with minimum kerf loss. Combination of resin coated steel saw wire (R-wire) and diamond loose abrasive is employed in this development. In fiscal year 2010, introduction of multi wire saw system was completed and it will work from the beginning of next fiscal year. Preliminary investigations of R-wire slicing were done at Kanazawa Institute of Technology (KIT) using a small scale multi wire saw. The surfaces of Si wafers cut by R-wire show very fine liner groove pattern and is quite different form the surface cut by steel wire which shows cleavage pattern. Shape of Si cut chip by R-wire is curly linear shape and the length is ranged from 1 to 3 micron meters. Ductile regime machining seems to be achieved with elastic deformation of Si by R-wire slicing. Direct observation of movement of abrasives by a high speed camera shows that the abrasives move at the same speed of R-wire and they don't rotate during slicing. In steel wire slicing, the abrasives rotate and move at much lower speed than the steel wire. We are studying a mechanism of R-wire slicing. Abrasives are hold by resin layer of R-wire and peel off the Si smoothly. When R-wire goes out from a slicing groove of a Si ingot, abrasives are dropped off from the resin and no abrasive is observed on the R-wire. It's an important point that abrasives do not stick into the resin. Two kinds of R-wire with resin hardness at 120C, 0.04GPa and 0.16GPa, were prepared. R-wire with the lower resin hardness shows a poor result of thickness variation of Si wafers and many abrasives stuck into the resin were observed.  Resin with clear surface easily catch abrasives and hold them during slicing at each slicing groove of a Si ingot. Abrasive content of 5wt% and 10wt% show no clear difference of slicing performance and we consider that the number of abrasives that peel off the Si does not change between them. Saturation of slicing load, which is detected by a load cell installed in Si ingot table, indicates that R-wire has a potential of slicing speed at least 0.3mm/min. The slicing load saturated at the beginning of slicing when the table speed is 0.1mm/min or 0.3mm/min. Slicing fluid plays an important role in this development. Fluid with higher viscosity shows better slicing performance. Next fiscal year, various kinds of fluids will be evaluated to improve the slicing performance. R-wire has a big potential as saw wire for Si slicing. Thickness of damaged layer of Si wafer surface can be controlled less than 5 micron meter. Kerf loss can be minimized to 120 micron meter using 100 micron meter diameter steel wire with resin layer of 5 micron meter thickness. The surface roughness, Ra, of Si wafer can be controlled less than 0.5 micron meter.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る