半導体加工における固定砥粒と遊離砥粒の違い

半導体加工における砥粒

半導体および半導体関連材料の切断・研磨では「砥粒」が重要な役割を果たしています。

半導体加工では切断・研磨どちらの工程でも砥粒が使用されます。切断・研磨の方式には砥粒の固定方法から以下の2つに大別されます。

• 固定砥粒
• 遊離砥粒

ここではワイヤーソーを例にして説明します。

固定砥粒方式

ワイヤーソーでは、切削用ワイヤーの表面に砥粒を固定することで、砥粒によって加工物を切削することが可能となります。

砥粒の固定方法としては、ワイヤー表面にニッケルなどの金属を電気化学的に析出(メッキ、電着)させ、その際に砥粒を金属中に物理的に埋め込む手法が一般的です。

遊離砥粒方式

ワイヤーソーを例にすると、遊離砥粒方式では、ワイヤー自体に砥粒が固定されておらず、代わりにスラリー(砥粒を含んだ液体)をワイヤーと加工物の間に供給することで切削を行います。

この方式では、砥粒がワイヤーと加工物の間で自由に動きながら加工を行うため、工具の摩耗が少なく、微細な加工や繊細な材料にも適しています。ただし、砥粒の補充やスラリー管理が必要になります。

固定砥粒と遊離砥粒の比較

項目	固定砥粒	遊離砥粒
砥粒の状態	工具の表面に固定	スラリー中に分散
代表的な工具	ダイヤモンドワイヤーソー 固定砥粒ラップパッド	ラッピング装置 研磨布＋スラリーなど
切削力・速度	高くて安定 (切削力が工具を通じて直接伝達)	比較的低い (砥粒が流動的なので力が分散)
加工精度	高精度 パターン加工や溝加工にも対応可能	表面仕上げに優れる 形状制御はやや困難
メンテナンス	工具交換	スラリー濃度管理
加工例	Siインゴット切断 サファイア切断	Siウエハー研磨 光学レンズ表面研磨

大まかに、高精度・高能率な切断には「固定砥粒」、なめらかな表面仕上げには「遊離砥粒」が有効です。一方、材料や精度、処理効率に応じて、最適な砥粒方式は異なります。切断・研磨したい対象物と必要な精度に応じて、適切な方式を用いることが重要です。