[发明专利]铸块切片用柱条、贴附有该柱条的铸块以及利用该柱条的铸块切断方法

说明书

技术领域

本发明涉及以多线锯将铸块较薄地切成晶片状时所使用的铸块切片用柱条、贴附有该柱条的铸块、以及利用该柱条的铸块切断方法。 

背景技术

近年来，由于对环境保护意识的高涨，可直接将光能转换为电能的太阳电池作为一种清洁且可以再生的能源受到瞩目，被广泛应用于民生设备、住宅设备、运输设备、道路管理设施、通信设施等领域。一般而言，太阳电池按其使用材料的种类可分类为硅类、化合物类、有机类等。而硅类太阳电池因其发电效率优异等优点，目前成为主流。 

用于硅类太阳电池的硅基板，是通过对将用直拉法(Czochralski process)、浇铸法(铸造法)等得到的单晶或多晶硅铸块薄薄地切割而成的晶片施以各种加工制作而成。硅类太阳电池用铸块的尺寸，目前以156mm见方尺寸为标准，此外尚有125mm见方、104mm见方等尺寸的铸块被制作。并且，作为硅类太阳电池用铸块的形状，由于在太阳电池模块中所占据的有效占有面积大，由铸块加工成晶片时的制造成品率高等原因，以棱柱形为主流。 

另外，随着信息通信领域的飞跃发展，由硅、石英等半导体素材所构成的半导体用铸块的直径，已由过去的8英寸(200mm)发展到目前的12英寸(300mm)在市场上占据了主流，并一般认为在将来的新一世代中将会发展到450mm。为了实现降低制造成本的目的，半导体用铸块的大口径化将会有更大的进展。 

将这种铸块切割成薄晶片的方法，最近取代以往所使用的内周切割方式的刀具，而多使用多线锯。这种多线锯是一种装置，将1条金属线缠绕并绷紧于多个引导滚子之间，使该金属线沿单方向或往复方向行走，供给含有磨粒的研浆，同时移动铸块以使其抵紧行走的金属线，以将铸块切成金属线间距间隔的厚度。因一次可切出多数片的晶片，故可进行高效率的切断。并且因切除量非常小，切断时的材料损耗相对较小，同时还具有可容易地对应铸块大口径的优点。 

在提高半导体晶片的制造成品率等的多线锯系统中，据文献报道，有例如使用硬度近似于铸块的衬垫板的系统(参照下列专利文献)。 

近年来，随着太阳电池需要的增大，原材料硅的供需关系紧张，再加上为进一步扩大太阳电池的应用范围需降低制造成本，故更有效地利用材料已 成为一课题。在此情况下，人们正探讨是否可在以多线锯切出晶片时尽可能减少切除量以便降低切断时材料的损耗，或者通过尽可能减小晶片的厚度，来增加1次切片作业所得到的晶片的片数，从而提高材料的利用率(制造成品率)。顺便指出，由太阳电池用铸块切出的晶片的厚度，已从以前的320μm到目前主流的180μm，据预测晶片的厚度今后将会变得越来越薄。 

为通过减小由铸块所切出的晶片的厚度或减少切除量，来增加1次切片作业中所得到的晶片的片数，人们已设想了各种各样的方法，而作为这些方法之一，通过尽可能使金属线的直径变细从而使切除量变窄，由此提高材料的制造成品率的方法受到广泛的探讨。 

然而，由于该方法使金属线的线径变细故容易断线，使得难于对金属线施加为切断铸块所需的切断负荷。因为如果金属线所负担的切断负荷不够，则不能得到切断铸块所需要的刚性，从而会导致切片加工所需时间的增加，作业效率降低。因此实际上使金属线的线径变细有其限度。 

并且，特别是在切断棱柱形铸块时，金属线径若变细，则需要减少金属线所负担的切断负荷。此外，为形成切断铸块所需的金属线的挠曲状态便会消耗时间，故存在作业效率不佳的问题。另外，还有金属线与铸块的接点位置的精度降低，切断面的间隔不均一的问题。 

专利文献1：日本专利特开2003-159642号公报 

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种新的技术，可抑制在利用多线锯切断铸块时所得到的晶片之间的厚度不均匀，减少切断时的材料损耗，提高材料的利用率，同时缩短切片所需时间从而提高作业效率。 

本案发明人为解决上述课题，对铸块的形状、金属线的切断动作等进行了系统的探讨，结果发现当多线锯切断铸块时，由于切断开始时多条金属线与铸块表面的接触面积大而引起横向晃动，因此使切除量增大，进而导致材料损耗增大，且得到的晶片之间的厚度不均匀的程度变大。同时由于横向晃动，使形成切断铸块所需的金属线状态，即挠曲状态需要消耗更多时间，从而导致切片作业时间增加。另外，这些现象尤其在与金属线的接触面积较大的棱柱形铸块上表现得更为突出。