JP2001001335A

JP2001001335A - ワイヤーソーを用いた単結晶シリコンインゴットのスライス方法

Info

Publication number: JP2001001335A
Application number: JP17485399A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Kurono; 信久黒野; Hisatsugu Kurita; 久嗣栗田; Hiromichi Isogai; 宏道磯貝
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー切
断装置にてスライスした後、次工程の研削工程におい
て、粗研削を省略することが可能にするような面状態が
確保できるワイヤーソーを用いた単結晶シリコンインゴ
ットのスライス方法を提供する。【解決手段】スライス時に使用する研削液に分散させ
る砥粒粒度を４００番〜２５０番とし、スライス時のワ
イヤーのテンションを３０〜３５Ｎとして、単結晶シリ
コンのインゴットをスライスする。これによりスライス
した後、次工程の研削工程において、粗研削を省略し精
密研削を行った場合においても、砥石は自己ドレッシン
グ効果が生じ、精密研削に用いられる砥石の目詰まりを
防止することができる。また取り代を減少させ、平坦度
を向上させることできる。更に、粗研削の省略により、
作業効率の向上、製造コストの低下を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤーソーを用
いた単結晶シリコンインゴットのスライス方法に関し、
詳しくは、単結晶シリコンのインゴットをワイヤーソー
にてスライスした後、次工程の研削工程において、粗研
削を省略することができるワイヤーソーを用いた単結晶
シリコンインゴットのスライス方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハは、通常、単結晶シリコン
インゴットをワイヤーソーで所定の厚さにスライス（切
断）した後、そのスライスされたウエハ素材の表面に研
削盤を用いて研削加工を施し、その後、ラッピング加
工、ポリシング加工等の加工がなされた後、所定の熱処
理がなされる。前記スライス工程、研削工程を詳しく説
明すれば、まず、円筒状の単結晶シリコンインゴットを
ワイヤーソーで、複数枚のウエハ素材にスライスするイ
ンゴットのスライス工程においては、８００番〜６００
番の砥粒を含有したスラリーを研削液として用いつつ、
ワイヤーソーでスライスする。このように、スライス工
程において８００番〜６００番の砥粒を含有したスラリ
ーを研削液として用いるのは、スライス後のウエハ素材
の表面に生ずる破砕層の厚さを薄くするためである。

【０００３】そして、インゴットからウエハ素材をスラ
イスした後、ウエハ素材の表面が高い平坦度を有し、か
つ、ダメージの少ない面となるように、片面吸着式の研
削盤、両頭式研削盤等を用いて研削が行なわれる。この
研削盤を用いた研削方法としては、まず、６００番以下
の粗い砥粒粒度の砥石を用いてウエハ素材の表面に対し
て粗研削を行う。この粗研削を行うのは、スライス時に
発生したウエハ素材の表面の凹凸を削除し、あるレベル
の平坦度を確保すると共に、その表層部に所定の厚みを
もった均一な破砕層を形成させるためである。

【０００４】次に、１５００番以上の細かな砥粒粒度の
砥石を用いてウエハ素材の表面に対して精密研削を行
う。この精密研削を行うのは、ウエハ素材の表面の平坦
度を向上させると共に、ウエハ素材の表面に形成された
破砕層を除去し、ダメージの少ないウエハ素材の表面を
形成するためである。なお、この精密研削にあっては、
ウエハ素材の表層部を研削すると同時に、粗研削時によ
って形成された破砕層により、砥石に自己ドレッシング
効果（自生発刃効果）が生ずる。この自己ドレッシング
効果により、研削作業を繰り返し行った場合であっても
砥石に目詰まりが生ずることなく、精密研削を連続して
行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに単結晶シリコンインゴットのスライス後、研削工程
において、粗研削と精密研削の２つの工程を行わなけれ
ばならず、作業効率が悪くなるばかりでなく、２度の研
削により必然的に取り代が多くなり、製造コストの上昇
を招くという技術的課題があった。

【０００６】ここで、これら技術的課題を解決する方法
として、インゴットからウエハ素材を現状の条件下でス
ライスした後、研削工程において粗研削を省略し、精密
研削のみを行う方法が考えられる。しかし、この方法
は、精密研削において自己ドレッシング効果を得ること
ができず、その結果砥石に目詰まりが生じ易く、極少数
の枚数を加工しただけで砥石面のドレッシング作業が必
要となるという新たな問題が生ずるものであった。前記
ドレッシング作業は、研削効率の低下を招くばかりでな
く、砥石面の角度、形状を変形させる虞があり、ドレッ
シング作業後の砥石を用いた場合には高い研削性能を維
持することができなくなるという問題も生ずる。

【０００７】本発明は、単結晶シリコンインゴットをワ
イヤーソーにてスライス（切断）した後、次工程の研削
工程において、粗研削を省略することが可能にするよう
な面状態が確保できるワイヤーソーを用いた単結晶シリ
コンインゴットのスライス方法を提供することを目的と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明にかかるワイヤーソーを用いた単結晶
シリコンインゴットのスライス方法は、単結晶シリコン
インゴットを複数枚のウエハ素材にスライスするワイヤ
ーソーを用いた単結晶シリコンインゴットのスライス方
法において、スライス時に使用する研削液に分散させる
砥粒粒度を４００番〜２５０番とし、スライス時のワイ
ヤーのテンションを３０〜３５Ｎとして、単結晶シリコ
ンのインゴットをスライスすることを特徴としている。

【０００９】本発明は、上記のように構成することによ
り、単結晶シリコンインゴットをワイヤーソーにてスラ
イス（切断）した後、次工程の研削工程において、粗研
削を省略し精密研削を行った場合においても、砥石は自
己ドレッシング効果（自生発刃効果）を得ることができ
る。その結果、精密研削に用いられる砥石の目詰まりを
防止することができる。また取り代を減少させると共
に、研削後の平坦度をも向上させることできる。更に、
粗研削を省略することができるため、作業効率を向上さ
せることができ、製造コストを低下させることができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる単結晶シリ
コンインゴットのワイヤーソースライス方法について、
図面を参照しつつ詳しく説明する。ここで、図１は本発
明にかかるインゴットのワイヤーソースライス方法に用
いられるワイヤーソーの側面図、図２は図１の正面図、
図３は単結晶シリコンインゴットのスライス時の概略図
である。図において、符号１はワイヤーソーを示してい
る。このワイヤーソーによって切断される単結晶シリコ
ンのインゴットＷ（以下、ワークＷと称す）は、ワーク
支持具２に取り付けられる。また、前記ワーク支持具２
が、ワイヤーソー１の基台３に設けられたワーク昇降機
構４に取り付けられることにより、前記ワークＷは、後
述するワイヤー５に対して昇降自在になされる。

【００１１】一方、ワークＷを切断するワイヤー５は、
供給リール６に巻かれ、この供給リール６からガイドリ
ール７ａ、モータ８に取り付けられたアーム８ａの一端
に設けられたガイドリール７ｂ、さらに、ガイドリール
７ａ、７ｃを経て溝付ローラ９の多条溝に沿って巻回さ
れている。また、ワイヤー５は、この溝付きローラ９か
ら巻取リール（図示せず）に巻き取られる。前記ワイヤ
ー５と巻取リールの間には、ワイヤー５の供給側と同様
に、ガイドリール７ａ、７ｃが設けられている。なお、
ワイヤーソー１には、図示していないが、研削液を供給
する研削液供給部が設けられ、研削時にはこの研削液供
給部から研削液を供給しつつ、ワイヤー５によってワー
クＷのスライスが行われる。

【００１２】次に、このワイヤーソー１を用いた、本発
明にかかる単結晶シリコンインゴットのスライス方法に
ついて説明する。まず、ワークＷをワーク支持具２に取
付けた後、ワーク支持具２をワイヤーソー１に取り付け
る。そして、ワーク昇降機構４によってワークＷを下降
させ、溝付きローラ９間に掛け渡されたワイヤー５にワ
ークＷを接触させる。

【００１３】一方、ワイヤー５は、ワークＷとの接触す
る前から供給ローラ６と巻取ローラ（図示せず）間で往
復運動を繰り返しており、ワークＷはこの往復運動する
ワイヤー５にワークＷが接触することによりスライスさ
れる。なお、このワイヤー５の往復運動には、供給リー
ル６を駆動するモータ（図示せず）と、巻取リールを駆
動するモータ（図示せず）のトルク差によって、供給リ
ール６側から巻取リール側に、徐々にワイヤー５が移動
するようになされている。

【００１４】ここで、上述したサーボモータ８にアーム
８ａを介して設けたガイドリール７ｂによって、ワイヤ
ー５のテンションが３０Ｎ以上３５Ｎ以下の範囲内で一
定となるようにされている。このように、ワイヤー５の
張力を上記範囲に設定したのは、ワイヤー５の張力（テ
ンション）が３０Ｎに満たない場合には、ワークＷに十
分な厚さの破砕層を形成することができない。その結
果、スライス後の精密研削作業において砥石は十分な自
己ドレッシング効果を得ることができず、またワーク表
面の凹凸が大きくなり、平坦化するための研削時間が長
くなり作業効率が低下する。逆に、ワイヤー５の張力
（テンション）が４０Ｎを越える場合には、スライスさ
れたワークの破砕層が厚くなるため、破砕層の除去のた
めの研削時間が長くなり作業効率が低下する。また、研
削時の取り代量が多くなり製造コストの上昇につなが
る。また、ワイヤーソー１の構成部材であるローラ部材
へのダメージが大きくなり、ローラ等の寿命が短くな
る。またスライスの途中でワイヤー５が断線する等の問
題が生ずる。

【００１５】また、ワイヤーソー１には、上述のよう
に、スライス時にワイヤー５に研削液が供給される。本
発明においては、この研削液として、無機ベントナイ
ト、マグネシウムシリケート、マグネシウムアルミニウ
ムシリケートを必須成分とした水性分散媒組成物に所定
の粒度の砥粒を均一に分散させたものが用いられる。

【００１６】例えば、無機ベントナイト０．１〜５重量
％と、マグネシウムシリケート又は／及びマグネシウム
アルミニウムシリケート０．１〜５重量％を含有する水
溶液、または無機ベントナイト０．１〜５重量％と、マ
グネシウムシリケート又は／及びマグネシウムアルミニ
ウムシリケート０．１〜５重量％、並びに、カルボン酸
を含有する水溶液でｐＨが７．０〜８．５に調整された
水溶液、または上記した水溶液に添加補助剤として保水
剤、湿潤剤、防錆剤、非金属防食剤、有機系分散剤、消
泡剤のいずれか１種又は２種以上を添加した研削液に、
所定の粒度の砥粒を均一に分散させて得た研削液が用い
られる。

【００１７】この研削液を用いるのは、水性であり引火
の危険性がなく、スライス後のワークに付着した研削液
を水により洗浄することができ、さらに、大口径のシリ
コン単結晶インゴットの切断においても、スライス後の
ワークの反り量、厚さのばらつき（ＴＴＶ：total thic
kness variation)を低減することができるからである。

【００１８】また、この研削液に分散させる砥粒の粒度
は、４００番以上２５０番以下のものが用いられる。研
削液に分散させる砥粒粒度をこの範囲に設定したのは、
４００番に満たない細かい粒度の砥粒を分散させた場合
には、スライスされたワークに十分な厚さの破砕層を形
成することができない。そのため、スライス後の精密研
削において砥石は十分な自己ドレッシング効果を得るこ
とができない。また、ワーク表面の凹凸が大きくなるた
め、平坦化のための研削時間が長くなり作業効率が低下
するからである。逆に、２５０番を越える粗い粒度の砥
粒を分散させた場合には、スライスされたワークの破砕
層が厚くなり、研削時間が長くなり作業効率が低下す
る。また、研削時の取り代が大きくなる。

【００１９】そして、ワイヤー５に接触して切断された
ウエハ素材Ｗは、図３に示すように、ワイヤーソー１に
設けた受け皿１０に収納され、スライス作業が終了す
る。このような条件の下でスライスされたウエハ素材Ｗ
は、適度な破砕層が形成されるため、スライス後の研削
工程において、粗研削を省略して精密研削を行った場合
であっても、砥石に自己ドレッシング効果が生じ、砥石
に目詰まりが生ずることがない。また、取り代を減少さ
せることができ、研削後のウエハ素材の平坦度をも向上
させることができる。

【００２０】

【実施例】次に、直径３００ｍｍ、長さ３５０ｍｍの単
結晶シリコンインゴットを、スライスピッチ１．１２ｍ
ｍ、スライス速度５００〜３００μｍ／ｍｉｎ、ワイヤ
ー直径０．１８ｍｍ、ワイヤー速度６００ｍ／ｍｉｍ
（ＭＡＸ）、ワイヤーサイクル時間６０ｓｅｃ／サイク
ル、使用加工液ＷＬ−３２（ユシロ化学社製）、研削
液、砥粒混合重量比１対１、ワイヤー供給量１６０ｍ／
ｍｉｎに設定したワイヤーソーを用いて、厚さ９００μ
ｍにスライスした。

【００２１】この際、本発明の実施例、比較例として、
スライス時に供給されるスラリーの砥粒粒度、スライス
時のワイヤーテンションを表１、２に示すように変更し
て、これらの場合におけるスライス後の破砕層厚さと、
スライス後の平坦度を測定した。その結果を表１、２に
示す。更に、実施例、比較例においては、スライスされ
たウエハに対して、粗研削を省略し、スライスされたウ
エハの両面を２０００番の精密研削用砥石（レジンボン
ド材、集中度１００％）（集中度：ダイヤモンドの重量
単位を基準としており、４．４ｃｔ(カラット)／ｃｍ³
を１００％とする。集中度１００％とは、体積率２５
％、砥石含有量８８０ｍｇ／ｃｍ³ である。また集中度
５０％とは、体積率１２．５％、砥石含有量４４０ｍｇ
／ｃｍ³ である。）を用いて片面吸着式の研削盤にて、
表１、２に示す片面取り代で研削を行った後、精密研削
時の目詰まり状況、精密研削後の面状態、精密研削後の
平坦度ＴＴＶをそれぞれ測定し、その結果を表１、２に
示す。

【００２２】また、参考例として、スライス時に供給さ
れる研削液の砥粒粒度、スライス時のワイヤーテンショ
ンを表２に示す条件として、スライス後の破砕層厚さ、
平坦度ＴＴＶを測定した。また、ウエハの両面を、３２
５番の粗研削用砥石（レジンボンド材、集中度５０％）
を用いて片面吸着式の研削盤にて２０μｍづつ粗研削を
行い、破砕層厚さを測定した。さらに、２０００番の精
密研削用砥石（レジンボンド材、集中度５０％）を用い
て片面２０μｍ、２５μｍの取り代で精密研削を行い、
精密研削時の目詰まり状況、精密研削後の面状態、精密
研削後の平坦度ＴＴＶをそれぞれ測定した。その結果を
表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】以上の結果から、以下のようなことが認め
られた。まず、参考例の場合には、スライス時の砥粒粒
度が６００番と細かいため、スライス後の破砕層が厚く
ならず、平坦度の精度も悪く、粗研削を省略することは
困難である。また、粗研削での片面取り代を２０μｍと
し、精密研削での片面研削の取り代を２０μｍとした場
合には、片面取り代の合計が４０μｍと多くなるが、平
坦度の精度が悪いために破砕層が残留した。また、精密
研削での片面取り代を２５μｍとした場合には、破砕層
は除去できたが、片面取り代が４５μｍと多くなった。

【００２６】一方、比較例１の場合には、スライス時の
砥粒粒度が２００番と粗いため、スライス後の破砕層が
厚くなり、精密研削時の片面取り代を３０μｍとした場
合には、破砕層が残留した。精密研削後の面状態を良好
にするためには精密研削時の片面取り代を３５μｍにす
る必要があった。また、比較例２の場合には、スライス
時の砥粒が５００番と細かいため、破砕層が厚くなら
ず、精密研削時の取り代を３０μｍとした場合には、砥
石は自己ドレッシング効果を得ることができず、３２枚
研削した時点で砥石に目詰まりが生じた。また、精密研
削時の片面取り代を２５μｍと少なくした場合には、目
詰まりは防止できるものの、精密研削後の平坦度ＴＴＶ
が４．８９μｍとなり、平坦度が低下した。

【００２７】さらに、比較例３の場合には、スライス時
のワイヤー張力が３７Ｎであるため、スライス後の破砕
層が３５μｍと厚くなった。精密研削時の片面取り代を
３０μｍ、３５μｍとした場合には、破砕層が残留し、
精密研削時の片面取り代を４０μｍとした場合には、精
密研削後の面状態は良好となったが、精密研削時の片面
取り代が多くなった。さらにまた、比較例４の場合に
は、スライス時のワイヤー張力が２５Ｎであるため、ス
ライス後の破砕層が厚くならず、精密研削時の片面取り
代を３０μｍとした場合には、砥石は自己ドレッシング
効果を得ることができず、２９枚研削した時点で砥石に
目詰まりが生じた。また、精密研削時の片面取り代を２
５μｍとした場合には、目詰まりは防止できるものの、
精密研削後の平坦度ＴＴＶが４．８９μｍとなり、平坦
度が低下した。

【００２８】一方、本発明の実施例においては、スライ
ス時の砥粒粒度が３２５番、スライス時のワイヤーテン
ションを３３Ｎとしてスライスしているため、スライス
後の破砕層の厚さが適度となり、スライス後の平坦度Ｔ
ＴＶも２４μｍと好ましい値となる。また、スライス後
の研削工程においても、粗研削を省略した場合であって
も、精密研削時の片面取り代が３０μｍと少なく、研削
時に破砕層により砥石に自己ドレッシング効果が生ずる
ため、砥石に目詰まりが生ずることがなく、面状態も良
好で、平坦度ＴＴＶも１．７５μｍと好ましい値となっ
た。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上のような構成を採用する
ことにより、単結晶シリコンインゴットをワイヤーソー
でスライスした後、次工程の研削工程において、粗研削
を省略することができる。その結果、作業効率が向上
し、製造コストを低下させることができる。また、研削
工程において粗研削を省略した場合であっても、自己ド
レッシング効果を得ることができ、精密研削に用いられ
る砥石の目詰まりを防止することができる。さらに、取
り代を減少させ、研削後の平坦度をも向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる単結晶シリコンインゴットのス
ライス方法に用いられるワイヤーソーの側面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】単結晶シリコンインゴットのスライス時の概略
図である。

【符号の説明】

１ワイヤーソー２ワーク支持具３基台４ワーク昇降機構５ワイヤー６供給リール７ａガイドリール７ｂガイドリール７ｃガイドリール８モータ８ａアーム９溝付ローラ１０受け皿

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者磯貝宏道神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内Ｆターム(参考） 3C047 FF06 FF09 GG00 3C058 AA05 CA01 CB03 CB05 CB10 DA02 DA03 3C069 AA01 BA06 BB01 BB03 CA04 DA06 EA01 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単結晶シリコンインゴットを複数枚のウ
エハ素材にスライスするワイヤーソーを用いた単結晶シ
リコンインゴットのスライス方法において、スライス時に使用する研削液に分散させる砥粒粒度を４
００番〜２５０番とし、スライス時のワイヤーのテンシ
ョンを３０〜３５Ｎとして、単結晶シリコンのインゴッ
トをスライスすることを特徴とするワイヤーソーを用い
た単結晶シリコンインゴットのスライス方法。