JP2019188510A - Method for manufacturing silicon carbide substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化珪素基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide substrate.
従来から、特許文献1(特開2015−47673号公報)に記載の炭化珪素単結晶基板のスライス方法が知られている。特許文献1に記載のスライス方法においては、中心軸がY方向に沿う炭化珪素単結晶のインゴットを、Y方向に直交するX方向に延在し、かつ、X方向に沿って往復運動する固定砥粒ワイヤに向かってX方向及びY方向に直交するZ方向に沿って移動させることにより、スライスする。特許文献1に記載のスライス方法においては、デジタルカメラにより測定される固定砥粒ワイヤのZ方向におけるたわみ量に応じて、上記のスライスが制御される。
Conventionally, a method for slicing a silicon carbide single crystal substrate described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-47673) is known. In the slicing method described in
その他のスライス方法として、特許文献2(特開2007−326167号公報)に記載のスライス方法が知られている。なお、特許文献2に記載のスライス方法は、シリコン(Si)単結晶基板のスライス方法である。
As another slicing method, a slicing method described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-326167) is known. Note that the slicing method described in
特許文献1に記載の炭化珪素単結晶基板のスライス方法においては、固定砥粒ワイヤがX方向及びZ方向を含む面内において揺動しないため、硬度の高い炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることは困難である。また、特許文献1に記載の炭化珪素単結晶基板のスライス方法においては、デジタルカメラのレンズがスライスの際に供給されるクーラントにより汚染されてしまい、スライス途中でたわみ量の測定が困難となるおそれがある。
In the method for slicing a silicon carbide single crystal substrate described in
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライス可能であり、かつ、スライス途中でのたわみ量の検知不能の発生を抑制可能な炭化珪素基板の製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a method for manufacturing a silicon carbide substrate capable of efficiently slicing a silicon carbide single crystal ingot and suppressing the occurrence of undetectable deflection during slicing. To do.
本発明の一態様に係る炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素単結晶からなるインゴットを準備する工程と、表面に砥粒が固定されたワイヤによりインゴットの中心軸に沿う第1方向に直交する面に沿ってインゴットをスライスする工程と、ワイヤのたわみ量を変位センサにより非接触で測定する工程と、たわみ量に応じてスライスする工程をフィードバック制御する工程とを備える。スライスする工程は、第1方向に直交する面内で揺動しながらワイヤの延在方向に沿って往復運動しているワイヤに向かって、第1方向に直交する第2方向に沿ってインゴットを相対的に移動させることにより行われる。 A method for manufacturing a silicon carbide substrate according to one aspect of the present invention includes a step of preparing an ingot made of a silicon carbide single crystal, and a first direction along the central axis of the ingot by a wire having abrasive grains fixed on the surface. A step of slicing the ingot along the surface, a step of measuring the deflection amount of the wire in a non-contact manner by a displacement sensor, and a step of performing feedback control of the step of slicing according to the deflection amount. In the slicing step, the ingot is moved along the second direction orthogonal to the first direction toward the wire reciprocating along the extending direction of the wire while swinging in a plane orthogonal to the first direction. This is done by relatively moving.
本発明の一態様に係る炭化珪素基板の製造方法によると、炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることができるとともに、スライス途中でのたわみ量の検知不能の発生を抑制することができる。 According to the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to one aspect of the present invention, it is possible to efficiently slice an ingot of a silicon carbide single crystal, and it is possible to suppress the occurrence of undetectable deflection amount during slicing. .
[本発明の実施形態の説明]
まず、本発明の実施態様を列記する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed.
(1)本発明の一態様に係る炭化珪素基板の製造方法は、炭化珪素単結晶からなるインゴットを準備する工程と、表面に砥粒が固定されたワイヤにより、インゴットの中心軸に沿う第1方向に直交する面に沿ってインゴットをスライスする工程と、ワイヤのたわみ量を変位センサにより非接触で測定する工程と、たわみ量に応じてスライスする工程をフィードバック制御する工程とを備える。スライスする工程は、第1方向に直交する面内で揺動しながらワイヤの延在方向に沿って往復運動しているワイヤに向かって、第1方向に直交する第2方向に沿ってインゴットを相対的に移動させることにより行われる。 (1) A method for manufacturing a silicon carbide substrate according to an aspect of the present invention includes a step of preparing an ingot made of a silicon carbide single crystal, and a first along the central axis of the ingot by a wire having abrasive grains fixed to the surface. A step of slicing the ingot along a plane orthogonal to the direction, a step of measuring the amount of deflection of the wire in a non-contact manner by a displacement sensor, and a step of performing feedback control of the step of slicing according to the amount of deflection. In the slicing step, the ingot is moved along the second direction orthogonal to the first direction toward the wire reciprocating along the extending direction of the wire while swinging in a plane orthogonal to the first direction. This is done by relatively moving.
上記(1)の炭化珪素基板の製造方法によると、炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることができるとともに、スライス途中でのたわみ量の検知不能の発生を抑制することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (1) above, a silicon carbide single crystal ingot can be efficiently sliced, and the occurrence of undetectable deflection during the slicing can be suppressed.
(2)上記(1)の炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量の測定は、揺動角が0°となるときに行われてもよい。 (2) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to (1), the measurement of the deflection amount may be performed when the swing angle is 0 °.
上記(2)の炭化珪素基板の製造方法によると、たわみ量をより確実に測定することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (2) above, the amount of deflection can be measured more reliably.
(3)上記(2)の炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量に応じて、第2方向におけるインゴットのワイヤに対する相対的な移動速度を変化させてもよい。 (3) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to (2), the relative moving speed of the ingot with respect to the wire in the second direction may be changed in accordance with the amount of deflection.
上記(3)の炭化珪素基板の製造方法によると、スライス装置の構成を複雑化させることなく、炭化珪素基板の反りを改善することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (3) above, the warp of the silicon carbide substrate can be improved without complicating the configuration of the slicing apparatus.
(4)上記(3)の炭化珪素基板の製造方法は、閾値を設定する工程をさらに備えていてもよい。インゴットの相対的な移動速度は、フィードバック制御する工程において、たわみ量が閾値よりも小さいときに大きくなるように制御されるとともに、たわみ量が閾値よりも大きいときに相対的な移動速度が小さくなるように制御されてもよい。 (4) The method for manufacturing a silicon carbide substrate according to (3) may further include a step of setting a threshold value. The relative moving speed of the ingot is controlled so as to increase when the deflection amount is smaller than the threshold value in the feedback control step, and the relative moving speed becomes smaller when the deflection amount is larger than the threshold value. It may be controlled as follows.
上記(4)の炭化珪素基板の製造方法によると、効率的なスライスを行いつつ炭化珪素基板の反りを改善することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (4) above, the warp of the silicon carbide substrate can be improved while performing efficient slicing.
(5)上記(4)の炭化珪素基板の製造方法において、フィードバック制御する工程は、スライス位置が第1の値以上第2の値以下のときに行われ、スライス位置が第1の値未満及び第2の値を超えるときには行われなくてもよい。 (5) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to (4), the step of feedback control is performed when the slice position is greater than or equal to the first value and less than or equal to the second value, and the slice position is less than the first value and It may not be performed when the second value is exceeded.
上記(5)の炭化珪素基板の製造方法によると、効率的なスライスを行いつつ炭化珪素基板の反りを改善することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (5) above, the warp of the silicon carbide substrate can be improved while performing efficient slicing.
(6)上記(1)〜(5)の炭化珪素基板の製造方法において、砥粒は、ダイヤモンド砥粒であってもよい。 (6) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the above (1) to (5), the abrasive grains may be diamond abrasive grains.
上記(6)の炭化珪素基板の製造方法によると、炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることができるとともに、スライス途中でのたわみ量の検知不能の発生を抑制することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (6) above, an ingot of a silicon carbide single crystal can be efficiently sliced, and occurrence of undetectable deflection during the slicing can be suppressed.
(7)上記(1)〜(6)の炭化珪素基板の製造方法において、変位センサは渦電流式の変位センサであってもよい。 (7) In the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to (1) to (6), the displacement sensor may be an eddy current displacement sensor.
上記(7)の炭化珪素基板の製造方法によると、炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることができるとともに、スライス途中でのたわみ量の検知不能の発生を抑制することができる。 According to the silicon carbide substrate manufacturing method of (7) above, it is possible to efficiently slice a silicon carbide single crystal ingot and to suppress the occurrence of undetectable deflection during slicing.
[本発明の実施形態の詳細]
次に、本発明の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の符号を付し、重複する説明は繰り返さない。本明細書の結晶学的記載においては、個別面を()、集合面を{}でそれぞれ示す。結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に「−」(バー)を付すことによって表現される。しかしながら、本明細書においては、数字の前に負の符号を付すことによって、結晶学上の負の指数を表現する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Next, details of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and repeated description will not be repeated. In the crystallographic description in this specification, individual planes are indicated by (), and aggregate planes are indicated by {}. A negative crystallographic index is usually expressed by adding a “−” (bar) above the number. However, in the present specification, a negative exponent in crystallography is expressed by attaching a negative sign in front of a number.
(実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法に用いられるスライス装置)
以下に、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法に用いられるスライス装置1の構成を説明する。
(Slicing device used for manufacturing method of silicon carbide substrate according to embodiment)
Below, the structure of the
図1は、スライス装置1の上面図である。図2は、スライス装置1の正面図である。図1及び2に示すように、スライス装置1は、インゴット固定台11と、第1ガイドローラ12と、第2ガイドローラ13と、ワイヤ14と、変位センサ15とを有している。
FIG. 1 is a top view of the
インゴット固定台11は、インゴット2を保持する部分である。インゴット2は、例えば、接着剤で接着されることにより、インゴット固定台11に取り付けられている。インゴット2は、円柱形状を有している。以下においては、インゴット2の中心軸2aに沿う方向を、第1方向D1という。インゴット固定台11は、第1方向D1に直交する第2方向D2に沿って相対的に移動可能に構成されている。
The
第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13は、第1方向D1に沿って延在する円柱形状を有している。第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13は、第3方向D3において互いに離間して配置されている。第3方向D3は、第1方向D1及び第2方向D2に直交している。
The
第1ガイドローラ12は、中心軸12a周りに回転可能に構成されている。第1ガイドローラ12は、外周面12bを有している。第2ガイドローラ13は、中心軸13a周りに回転可能に構成されている。第2ガイドローラ13は、外周面13bを有している。外周面12b及び外周面13bには、中心軸12a及び中心軸13aに交差する方向に沿って、溝(図示せず)が形成されている。
The
ワイヤ14は、外周面12b及び外周面13bに形成された溝に沿って巻き回されることにより、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13の間に張られている。ワイヤ14は、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13を中心軸12a及び中心軸13a周りに正回転・反回転させることにより、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13の間でワイヤ14の延在方向に沿って往復運動する。
The
なお、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13を中心軸12a及び中心軸13a周りの1サイクルあたりの正回転量が、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13を中心軸12a及び中心軸13a周りの1サイクルあたりの反回転量よりも多く設定されることにより、インゴット2との接触部位には、インゴット2との摩擦を経ていないワイヤ14の部分が順次供給される。以下においては、1サイクルあたりのインゴット2との摩擦を経ていないワイヤ14の供給量を、「新線供給量」ということがある。
The
第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13は、中心軸12a及び中心軸13aが第1方向D1に直交する面内(第2方向D2及び第3方向D3を含む面内)において円弧を描くように揺動可能に構成されている。
The
図3は、ワイヤ14の揺動動作を示す模式図である。図3に示すように、ワイヤ14は、中心軸12a及び中心軸13aが第1方向D1に直交する面内において円弧を描くように揺動することにより揺動する。第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13の各々の中心を結んだ直線と第3方向D3とがなす角度を、揺動角θとする。ワイヤ14は、例えば、揺動角θが−10°から+10°の範囲となるように揺動される。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the swinging motion of the
図4は、ワイヤ14の断面図である。図4に示すように、ワイヤ14は、固定砥粒ワイヤである。より具体的には、ワイヤ14は、芯線14aと、表面層14bと、砥粒14cとを有している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
芯線14aは、線状の部材である。芯線14aは、例えばピアノ線により形成されている。砥粒14cは、その一部が芯線14aの外周面を被覆している表面層14bに埋没されることにより固定されている。表面層14bは、例えばNi(ニッケル)めっき層である。砥粒14cは、例えばダイヤモンド砥粒である。
The
変位センサ15は、ワイヤ14のたわみ量δyを測定する。変位センサ15によるたわみ量δyの測定は、非接触で行われる。図5は、ワイヤ14のたわみ量δyを説明するための模式図である。たわみ量δyは、インゴット2が接触していない状態におけるワイヤ14の位置(図5中において点線で示されている)とインゴット2が接触している状態におけるワイヤ14の位置との間の距離の最大値である。変位センサ15には、例えば、渦電流式の変位センサが用いられる。変位センサ15の数は、複数であってもよい。変位センサ15は、例えば、インゴット2の側方に配置される。変位センサ15の数が複数である場合には、変位センサ15は、インゴット2の両側方に配置されていてもよい。
The
(実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法)
以下に、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を説明する。
(Method for Manufacturing Silicon Carbide Substrate According to Embodiment)
Below, the manufacturing method of the silicon carbide substrate which concerns on embodiment is demonstrated.
図6は、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法を示す工程図である。図6に示すように、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法は、準備工程S1と、閾値設定工程S2と、スライス工程S3と、たわみ量測定工程S4と、フィードバック制御工程S5とを有している。 FIG. 6 is a process diagram illustrating the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment. As shown in FIG. 6, the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment includes a preparation step S1, a threshold setting step S2, a slicing step S3, a deflection amount measuring step S4, and a feedback control step S5. ing.
準備工程S1においては、インゴット2の準備が行われる。インゴット2は、炭化珪素単結晶により構成されている。インゴット2の準備は、炭化珪素単結晶により構成されている種結晶の上に、例えば昇華法により炭化珪素単結晶をエピタキシャル成長させることにより行われる。
In preparation process S1, preparation of
インゴット2の直径は、例えば100mm以上150mm以下である。インゴット2の中心軸2aに直交する面は、インゴット2を構成する炭化珪素単結晶の(0001)面と平行であってもよい。インゴット2の中心軸2aに直交する面は、インゴット2を構成する炭化珪素単結晶の(0001)面に対して傾斜していてもよい。この場合の傾斜角は、例えば4°である。
The diameter of the
閾値設定工程S2においては、閾値の設定が行われる。この閾値は、後述するように、たわみ量δyに関係している。 In the threshold setting step S2, a threshold is set. This threshold is related to the deflection amount δy, as will be described later.
スライス工程S3においては、インゴット2のスライスが行われる。スライス工程S3においては、ワイヤ14によりインゴット2がスライスされる。より具体的には、このスライスは、第1方向D1に直交する面内において揺動しながらワイヤ14の延在方向に沿って往復運動をしているワイヤ14に対して、インゴット2を第2方向D2に沿って相対的に移動させることにより行われる。
In the slicing step S3, the
たわみ量測定工程S4においては、たわみ量δyの測定が行われる。たわみ量δyの測定は、揺動角θが0°であるときに行われることが好ましい。たわみ量δyは、ワイヤ14の揺動の1サイクルの間の平均値とされてもよい。たわみ量δyの測定は、ワイヤ14の揺動の1サイクル毎に行われることが好ましい。フィードバック制御工程S5においては、測定されたたわみ量δyに基づいて、スライス工程S3の制御が行われる。
In the deflection amount measuring step S4, the deflection amount δy is measured. The measurement of the deflection amount δy is preferably performed when the swing angle θ is 0 °. The deflection amount δy may be an average value during one cycle of swinging of the
フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyに応じて、スライス工程S3のフィードバック制御が行われる。例えば、フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyに応じて、第2方向D2におけるインゴット2の移動速度(以下においては、「送り速度」ということがある)が制御される。
In the feedback control step S5, feedback control of the slicing step S3 is performed according to the deflection amount δy. For example, in the feedback control step S5, the moving speed of the
より具体的には、フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyが予め定められた閾値よりも小さい場合、インゴット2の送り速度が増加するように制御され、たわみ量δyが当該閾値よりも大きい場合、インゴット2の送り速度が減少するように制御される。すなわち、フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyが当該閾値よりも小さい場合、たわみ量δyが測定された時点におけるインゴット2の送り速度よりも制御後のインゴット2の送り速度が大きくなるように制御され、たわみ量δyが当該閾値よりも大きい場合、たわみ量δyが測定された時点におけるインゴット2の送り速度よりも制御後のインゴット2の送り速度が小さくなるように制御される。
More specifically, in the feedback control step S5, when the deflection amount δy is smaller than a predetermined threshold value, the feed rate of the
但し、フィードバック制御工程S5においては、インゴット2の送り速度以外のパラメータが、たわみ量δyに応じて制御されてもよい。例えば、フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyに応じて、新線供給量が制御されてもよい。フィードバック制御工程S5においては、たわみ量δyに応じて、インゴット2の第1方向D1に沿った移動が制御されてもよい。
However, in the feedback control step S5, parameters other than the feed speed of the
スライス工程S3は、第1期と、第2期と、第3期とにより区分されていてもよい。第2期は、第1期の後に行われる。第3期は、第2期の後に行われる。たわみ量測定工程S4及びフィードバック制御工程S5は、スライス工程S3が第2期にあるときには行われるが、スライス工程S3が第1期及び第3期にあるときには行われなくてもよい。 The slicing step S3 may be divided into a first period, a second period, and a third period. The second period is performed after the first period. The third period is performed after the second period. The deflection amount measuring step S4 and the feedback control step S5 are performed when the slicing step S3 is in the second period, but may not be performed when the slicing step S3 is in the first period and the third period.
第1期は、スライス開始後からスライス位置が第1の値となるまでの区間である。第2期は、スライス位置が第1の値以上第2の値未満となる区間である。第3期は、スライス位置が第2の値となった後であって、インゴット2のスライスが完了するまでの区間である。第1の値は、例えば5mmである。第2の値は、例えばインゴット2の直径から5mmを除した値である。なお、スライス位置とは、ワイヤ14によるインゴット2のスライスが開始される位置からワイヤ14によるインゴット2のスライスが行われている位置までの距離である。
The first period is a section from the start of the slice until the slice position reaches the first value. The second period is a section where the slice position is greater than or equal to the first value and less than the second value. The third period is a period after the slice position becomes the second value until the slice of the
(実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の効果)
以下に、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法の効果を説明する。
(Effect of manufacturing method of silicon carbide substrate according to embodiment)
Below, the effect of the manufacturing method of the silicon carbide substrate concerning an embodiment is explained.
実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法においては、インゴット2のスライスは、第1方向D1に直交する面内において揺動しながらワイヤ14の延在方向に沿って往復運動をしているワイヤ14に対して、インゴット2を第2方向D2に沿って相対的に移動させることにより行われる。そのため、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法によると、ワイヤ14とインゴット2とが接触している部分に集中的に荷重を印加することができる。したがって、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法によると、硬度の高い炭化珪素単結晶のインゴットを効率的にスライスすることができる。
In the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment, the slice of the
実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量δyの測定は、変位センサ15により非接触で行われる。そのため、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法によると、スライスの際に供給されるクーラントの影響等によるスライス途中でのたわみ量δyの測定不能が生じにくい。
In the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment, the deflection amount δy is measured by the
実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法においては、ワイヤ14は、第1方向D1に直交する面内において揺動しているため、たわみ量δyの値は時々刻々と変化する。そのため、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、揺動角θが0°となるときにたわみ量δyの測定が行われる場合、たわみ量δyの測定をより確実に行うことができる。
In the method for manufacturing the silicon carbide substrate according to the embodiment, since the
炭化珪素基板の反り量は、たわみ量δyに比例する。たわみ量δyは、ワイヤ14に対するインゴット2の相対的な移動速度に比例する。すなわち、炭化珪素基板の反り量は、インゴット2の送り速度に比例する。したがって、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量δyに応じてインゴット2の送り速度が変化するようにフィードバック制御される場合、炭化珪素基板の反りを低減することができる。
The warpage amount of the silicon carbide substrate is proportional to the deflection amount δy. The deflection amount δy is proportional to the relative moving speed of the
炭化珪素基板の反りは、たわみ量δyに応じてインゴット2を第1方向D1に沿って移動させることによっても低減可能であるが、インゴット2を第1方向D1に沿って移動させるための構成が必要となる。他方で、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量δyに応じてインゴット2の送り速度が変化するようにフィードバック制御される場合、追加的な構成を付加することなく炭化珪素基板の反りを低減することができる。
The warp of the silicon carbide substrate can be reduced by moving the
たわみ量δyが大きくなるほど、ワイヤ14がインゴット2に強く押し付けられているため、加工速度が速くなる。他方で、上記のとおり、たわみ量δyが大きくなるほど、炭化珪素基板の反りが大きくなる。そのため、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、たわみ量δyが予め定められた閾値よりも大きいときにインゴット2の送り速度が小さくなるように制御されるとともに、たわみ量δyが当該閾値よりも小さいときにインゴット2の送り速度が大きくなるように制御される場合、炭化珪素基板の生産性向上と反り低減とを両立することができる。
As the deflection amount δy increases, the processing speed increases because the
スライス工程S3の第1期及び第3期においては、炭化珪素基板の周縁部のスライスが進行している。炭化珪素基板の周縁部においては、炭化珪素基板の中心部と比較して、反りに対する要求は緩やかである。そのため、実施形態に係る炭化珪素基板の製造方法において、スライス位置が第1の値以上第2の値未満であるときには、フィードバック制御工程S5を行わずとも、炭化珪素基板の反りに関する要求水準を満たしやすい。 In the first period and the third period of the slicing step S3, slicing of the peripheral portion of the silicon carbide substrate proceeds. In the peripheral portion of the silicon carbide substrate, the demand for warpage is moderate as compared with the central portion of the silicon carbide substrate. Therefore, in the method for manufacturing a silicon carbide substrate according to the embodiment, when the slice position is greater than or equal to the first value and less than the second value, the required level regarding the warp of the silicon carbide substrate is satisfied without performing the feedback control step S5. Cheap.
以下に、実施形態に係る炭化珪素基板の実施例を説明する。
表1に、実施例に用いられたインゴット2の仕様を示す。表1に示すように、実施例においては、インゴット2として、直径100mm、厚み10mmのものが用いられた。なお、第1方向D1に直交する面は、インゴット2を構成する炭化珪素単結晶の(0001)面に対して、4°傾斜している。また、インゴット2を構成する炭化珪素単結晶のポリタイプは、4Hである。
Examples of the silicon carbide substrate according to the embodiment will be described below.
Table 1 shows the specifications of the
表2に、スライス条件を示す。表2に示すように、実施例においては、ワイヤ14の走行速度は1500m/min、ワイヤ14の張力は45Nとされた。実施例においては、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13の正転方向における一定速時間は60秒とされ、第1ガイドローラ12及び第2ガイドローラ13の反転方向における一定速時間は50秒〜60秒とされた。実施例においては、スライス厚は、500μmとされた。実施例においては、ワイヤ14の直径は240μm〜250μmとされた。なお、このワイヤ14において、芯線14aの直径は180μmであり、表面層14bは電着ニッケル層であり、砥粒14cは粒径30μm〜40μmのダイヤモンド砥粒であった。
Table 2 shows the slice conditions. As shown in Table 2, in the example, the traveling speed of the
なお、実施例においては、閾値設定工程S2において設定された閾値よりもたわみ量δyが小さいときにインゴット2の送り速度が大きくなるとともに、当該閾値よりもたわみ量δyが大きいときにインゴット2の送り速度が小さくなるように制御が行われた。
In the embodiment, the feed speed of the
図7は、閾値設定工程S2において設定される閾値とスライス後における炭化珪素基板の反りとの関係を示すグラフである。図7中において、横軸は閾値設定工程S2において設定されるたわみ量δyに関する閾値(単位:mm)であり、縦軸はスライス後における炭化珪素基板の反り(単位:μm)である。 FIG. 7 is a graph showing the relationship between the threshold set in threshold setting step S2 and the warp of the silicon carbide substrate after slicing. In FIG. 7, the horizontal axis is a threshold (unit: mm) regarding the deflection amount δy set in the threshold setting step S2, and the vertical axis is the warp (unit: μm) of the silicon carbide substrate after slicing.
図7に示されるように、閾値設定工程S2において設定される閾値を小さくすることにより、スライス後における炭化珪素基板の反りの値が減少していた。また、閾値設定工程S2において設定される閾値を大きくすることにより、平均加工速度が大きくなっていた。このように、閾値設定工程S2において設定される閾値を、要求される炭化珪素基板の反りを超えないように適宜調整することで、加工速度が改善可能であることが実験的に確認された。 As shown in FIG. 7, the value of warpage of the silicon carbide substrate after slicing was reduced by reducing the threshold value set in threshold value setting step S2. Further, the average processing speed is increased by increasing the threshold value set in the threshold value setting step S2. As described above, it was experimentally confirmed that the processing speed can be improved by appropriately adjusting the threshold value set in the threshold value setting step S2 so as not to exceed the required warpage of the silicon carbide substrate.
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered as restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above-described embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 スライス装置
11 インゴット固定台
12 第1ガイドローラ
12a 中心軸
12b 外周面
13 第2ガイドローラ
13a 中心軸
13b 外周面
14 ワイヤ
14a 芯線
14b 表面層
14c 砥粒
15 変位センサ
2 インゴット
2a 中心軸
D1 第1方向
D2 第2方向
D3 第3方向
S1 準備工程
S2 閾値設定工程
S3 スライス工程
S4 たわみ量測定工程
S5 フィードバック制御工程
θ 揺動角
δy たわみ量
DESCRIPTION OF
Claims (7)
表面に砥粒が固定されたワイヤにより、前記インゴットの中心軸に沿う第1方向に直交する面に沿って前記インゴットをスライスする工程と、
前記ワイヤのたわみ量を変位センサにより非接触で測定する工程と、
前記たわみ量に応じて前記スライスする工程をフィードバック制御する工程とを備え、
前記スライスする工程は、前記第1方向に直交する面内で揺動しながら前記ワイヤの延在方向に沿って往復運動している前記ワイヤに向かって、前記第1方向に直交する第2方向に沿って前記インゴットを相対的に移動させることにより行われる、炭化珪素基板の製造方法。 Preparing an ingot made of a silicon carbide single crystal;
Slicing the ingot along a surface orthogonal to a first direction along the central axis of the ingot, with a wire having abrasive grains fixed to the surface;
Measuring the amount of deflection of the wire in a non-contact manner with a displacement sensor;
Feedback control of the slicing step according to the deflection amount,
The slicing step includes a second direction orthogonal to the first direction toward the wire reciprocating along the extending direction of the wire while swinging in a plane orthogonal to the first direction. A method for manufacturing a silicon carbide substrate, which is performed by relatively moving the ingot along the axis.
前記フィードバック制御する工程において、
前記たわみ量が前記閾値よりも小さい場合、前記相対的な移動速度は、大きくなるように制御され、
前記たわみ量が前記閾値よりも大きい場合、前記相対的な移動速度は、小さくなるように制御される、請求項3に記載の炭化珪素基板の製造方法。 Further comprising setting a threshold;
In the feedback control step,
When the amount of deflection is smaller than the threshold value, the relative movement speed is controlled to increase,
The method for manufacturing a silicon carbide substrate according to claim 3, wherein when the amount of deflection is larger than the threshold value, the relative movement speed is controlled to be small.
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