半導体切断用グリーンシリコンカーバイド
1. グリーンシリコンカーバイドの基本特性
グリーンシリコンカーバイド（化学式SiC）は、高純度（通常99%以上）のシリコンカーバイドの一種です。黒色シリコンカーバイドと比較して、より硬く、より脆く、より純度が高いです。
•非常に高い硬度：モース硬度は約9.5で、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素（CBN）に次ぐ硬度です。そのため、硬くて脆い材料の切削・研削に効果的です。
•高い脆性：ミクロレベルで見ると、粒子は鋭い刃先を持ち、応力を受けると容易に破損します。これにより、切削プロセス中に新たな鋭い刃先が継続的に生成され（「自己発刃」と呼ばれます）、高い切削効率が維持されます。
•高い熱伝導率: 切断プロセス中に熱を放散し、シリコン ウェーハへの熱応力の影響を軽減します。
•化学的安定性: 室温では酸やアルカリと反応せず、純粋な切断プロセスを保証し、シリコン材料の汚染を防ぎます。
2. 半導体切断にグリーンシリコンカーバイドを選ぶ理由
半導体切断、特にシリコンインゴットのスライスには、極めて厳しい材料要件が求められます。
1. 極めて硬い切削材：単結晶シリコンインゴットは脆いながらも非常に硬い（モース硬度約6.5）。効果的な切削には、より硬い研磨材が必要となる。
2. 極めて高い精度と表面品質の要件：スライスされたシリコンウェーハは極めて薄く（例：100～200μm）、反りやたわみを最小限に抑え、表面損傷層を制御する必要があります。グリーンシリコンカーバイドの鋭い刃先は、比較的微細な切断を可能にします。
3. コスト効率：ダイヤモンドはより硬い材料ですが、グリーンシリコンカーバイドよりもコストが大幅に高くなります。シリコン材料の切断においては、グリーンシリコンカーバイドは硬度、効率、コストのバランスが最も優れています。
そのため、グリーンシリコンカーバイドは、従来のスラリー切断技術において欠かせない研磨材となっています。
3. 具体的な用途：遊離砥粒スラリー切断
半導体切断におけるグリーン炭化ケイ素の最も古典的でかつて主流であった用途は、ワイヤー切断工程における遊離砥粒としての使用です。この技術は「スラリーワイヤー切断」として知られています。
動作原理:
1. 非常に細い高速移動する金属線（通常はピアノ線）をガイドホイールに巻き付けて、高密度のワイヤウェブを形成します。
2. 緑色のシリコンカーバイド微粉末（粒子サイズは通常 5 ～ 20 μm）をポリエチレングリコール（PEG）などの切削液と混合して粘性のあるスラリーを作成します。
3. スラリーは移動するワイヤウェブ上に連続的にポンプで送り出されます。
4. ワイヤーウェブがスラリーを供給シリコンインゴットに運びます。
5. 非常に大きな圧力がかかると、鋼線に付着した緑色のシリコンカーバイド粉末粒子が転がり、シリコンインゴットを削り、切断します。この粒子は、無数の小さな「歯」のように機能し、シリコン材料を徐々に削り取り、最終的にインゴット全体を同時に数百の薄いスライスにスライスします。
4. 現在の技術進化: ダイヤモンドワイヤカッティングの台頭とグリーンシリコンカーバイドの課題
近年、半導体業界と太陽光発電業界では大きな技術的変化が起こっており、ダイヤモンドワイヤカッティング (DWS) が従来のスラリーカッティングに急速に取って代わっています。
•利点:
•非常に速い切断速度：スラリー切断の3～5倍の速度で、生産効率を大幅に向上します。
•より環境に優しい：大量のPEG切削液とSiC粉末が不要になり、廃棄物を削減します。
