JP2842307B2 - Method for cutting III-V compound semiconductor crystal - Google Patents

Method for cutting III-V compound semiconductor crystal

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JP2842307B2
JP2842307B2 JP18773095A JP18773095A JP2842307B2 JP 2842307 B2 JP2842307 B2 JP 2842307B2 JP 18773095 A JP18773095 A JP 18773095A JP 18773095 A JP18773095 A JP 18773095A JP 2842307 B2 JP2842307 B2 JP 2842307B2
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隆幸 西浦
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    • B23D57/0053Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts of drives for saw wires; of wheel mountings; of wheels

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、III-V化合物半
導体の単結晶インゴットをワイヤソ−を用いてウエハに
切り出す方法に関する。特に{100}面ウエハを切り
出す時に、ワイヤソ−のワイヤの片寄りを防ぐ事のでき
る改良に関する。ここでIII-V族化合物半導体というの
はGaAs、InP、GaSbなどのIII-V族半導体を
指す。インゴットというのはLEC法、HB法によって
成長させた棒状の単結晶のことである。ウエハは、イン
ゴットを平行面によって切断して薄片にしたものであ
る。ワイヤソ−というのは、1本のワイヤを何重もの三
角形状のコイルにしてインゴットの側面に等間隔を置い
て接触させ、ワイヤを往復運動させて一挙にインゴット
を複数箇所において切断する装置である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for cutting a single crystal ingot of a III-V compound semiconductor into a wafer using a wire saw. In particular, the present invention relates to an improvement capable of preventing a deviation of a wire of a wire saw when cutting a {100} plane wafer. Here, the group III-V compound semiconductor refers to a group III-V semiconductor such as GaAs, InP, and GaSb. The ingot is a rod-shaped single crystal grown by the LEC method or the HB method. The wafer is obtained by cutting an ingot by a parallel plane into thin pieces. A wire saw is a device in which a single wire is formed into a multi-layered triangular coil and brought into contact with the side surface of the ingot at equal intervals, and the wire is reciprocated to cut the ingot at a plurality of locations at once. .

【0002】[0002]

【従来の技術】III-V化合物半導体単結晶インゴット
は、引き上げ法(LEC法)等によって製造する。引き
上げ法でのインゴットは円形の断面をもつ。これを軸に
直角な面に沿って切断してウエハとする。ウエハに切り
出すには、従来内周刃スライサ−が用いられてきた。こ
れは内周に刃のある円環状の刃物(内周刃ブレ−ド)を
回転させて、内周にある刃物によってインゴットを一枚
一枚切断するものである。
2. Description of the Related Art A III-V compound semiconductor single crystal ingot is manufactured by a pulling method (LEC method) or the like. The ingot in the lifting method has a circular cross section. This is cut along a plane perpendicular to the axis to obtain a wafer. Conventionally, an inner peripheral blade slicer has been used for cutting into wafers. In this method, an annular blade having an inner peripheral edge (inner peripheral blade) is rotated, and the ingot is cut one by one by the inner peripheral blade.

【0003】内周刃ブレ−ドは、0.1mm〜0.12
mmの厚みの円環状のステンレスの薄板の内方の円周面
に粒径が0.05mm程度のダイヤモンド粒子を電着し
た刃物である。内周刃ブレ−ドを破断点近くまで張力を
かけつつ高速で回転させ、インゴットの側面に当てイン
ゴットを薄いウエハに切断して行く。ブレ−ド自体にか
なりの厚みがある。ために切りしろが最低の場合でも、
0.3mm程度でる。切り代が多いから材料が一部無駄
になる。これが一つの難点である。さらにダイヤモンド
による切断であるから加工歪が大きい。ウエハにした後
エッチングなどによって加工歪を除かなければならな
い。また1枚1枚切り出すので時間がかかるという欠点
もある。
[0003] The inner peripheral blade is 0.1 mm to 0.12 mm.
This is a blade in which diamond particles having a particle size of about 0.05 mm are electrodeposited on an inner circumferential surface of an annular stainless steel plate having a thickness of mm. The inner blade is rotated at a high speed while applying tension to the vicinity of the breaking point, and is applied to the side surface of the ingot to cut the ingot into thin wafers. The blade itself has a considerable thickness. Even if the margin is the lowest,
It is about 0.3 mm. There are many cutting margins, and some materials are wasted. This is one drawback. Further, since the cutting is performed by diamond, the processing strain is large. After forming the wafer, the processing distortion must be removed by etching or the like. In addition, there is a disadvantage that it takes time since each piece is cut out.

【0004】しかしながら内周刃ブレ−ドは自分自身に
かなりの剛性があり、外周をより硬い部材によって支持
するので、円周方向、半径方向に撓みが起こり難い。常
に理想的な平面を維持することができる。刃面が左右に
振れない。切断面が常に一定である。このために内周刃
スライサ−はGaAsインゴットを精度良くウエハに切
断することができる優れた切断装置であった。これまで
GaAsやInP単結晶は殆ど全て内周刃スライサ−に
よって切断されてきた。
[0004] However, the inner peripheral blade has a considerable rigidity itself and supports the outer periphery with a harder member, so that it is unlikely to bend in the circumferential and radial directions. An ideal plane can always be maintained. The blade surface does not swing left and right. The cut surface is always constant. For this reason, the inner peripheral blade slicer was an excellent cutting device capable of cutting a GaAs ingot into wafers with high accuracy. Until now, almost all GaAs and InP single crystals have been cut by an inner peripheral edge slicer.

【0005】切断方位と結晶の方位の関係について説明
する。GaAsなどの化合物半導体単結晶は、{01
1}方向が劈開面である。そこで{100}面のウエハ
を切り出してその上にデバイスを作製すると、直交する
2方向が面に直角になるからデバイスを劈開面に沿って
縦横に切断できる。このような理由でGaAsウエハ、
InPウエハは、<100>成長インゴットを軸に直角
に切り出して{100}面のウエハにする事が多い。
The relationship between the cutting direction and the crystal orientation will be described. Compound semiconductor single crystals such as GaAs have a thickness of $ 01
The 1} direction is the cleavage plane. Therefore, when a device of {100} plane is cut out and a device is fabricated thereon, the device can be cut vertically and horizontally along the cleavage plane because two orthogonal directions are perpendicular to the plane. For this reason, GaAs wafers,
InP wafers are often cut at right angles to <100> grown ingots as axes to make {100} plane wafers.

【0006】一般に、劈開面である(0−1−1)面と
(0−11)面を平面に研削してこれをインゴットの方
位の目印にする。ここで−1は1の上に線を引くべきで
あるが明細書にはその表記ができないので前に−を付け
ている。以下同様である。(0−1−1)面の平面をO
F(オリエンテ−ションフラット)、(0−11)面を
IF(インデックスフラット)という。長さが違うので
両者を区別することができる。二つの方位によってウエ
ハの方向を指定する必要がある。これはGaAs、In
P等は2元素系であるために(0−1−1)と(0−1
1)面が等価でないためである。
Generally, the (0-1-1) and (0-11) planes, which are cleavage planes, are ground into planes, which are used as marks for the orientation of the ingot. Here, -1 should be drawn above 1 but cannot be described in the specification, so-is added before it. The same applies hereinafter. The plane of the (0-1-1) plane is O
The plane F (orientation flat) and the plane (0-11) are called IF (index flat). Since the lengths are different, the two can be distinguished. It is necessary to specify the direction of the wafer by two directions. This is GaAs, In
Since P and the like are two-element systems, (0-1-1) and (0-1
1) The planes are not equivalent.

【0007】内周刃スライサ−によってインゴットを切
り出す場合は、炭素棒をOF面に接着し炭素棒によって
インゴットを支持する。反対側の面から内周刃ブレ−ド
によって炭素棒の方に向けて切断する。炭素棒も僅かに
切り込まれる。炭素棒にウエハの端が接着されているか
らウエハは炭素棒に付いたままになり、バラバラにはな
らない。ウエハの切断が終わってから、炭素棒からウエ
ハを取り外す。内周刃スライサ−による切断については
例えば、特開昭60−118697号などに説明されて
いる。
When the ingot is cut out by the inner peripheral blade slicer, a carbon rod is bonded to the OF surface and the ingot is supported by the carbon rod. From the opposite surface, the inner peripheral blade is cut toward the carbon rod. The carbon rod is also slightly cut. Since the end of the wafer is bonded to the carbon rod, the wafer remains on the carbon rod and does not fall apart. After the cutting of the wafer is completed, the wafer is removed from the carbon rod. The cutting by the inner peripheral blade slicer is described in, for example, JP-A-60-11897.

【0008】このように内周刃スライサ−によるGaA
sインゴットの切断は、実績もあり諸問題も克服されて
いる。切断の精度に優れ、しかも遊離砥粒を不要とす
る。現在もGaAsやInPの単結晶は、内周刃スライ
サ−によって切断されている。
[0008] As described above, the GaAs by the inner peripheral blade slicer is used.
Cutting of ingots has a proven track record and overcomes various problems. Excellent cutting accuracy and eliminates the need for loose abrasives. Even now, single crystals of GaAs or InP are cut by an inner peripheral slicer.

【0009】ワイヤソ−というのは比較的新しいインゴ
ットの切断装置である。例えば、特開平3−20955
5号、特開平5−104432号などにワイヤソ−の説
明がなされている。ワイヤソ−は1本のワイヤを三角形
状、四角形状など多角形に配置した多溝ロ−ラ−群に巻
き廻して多重平行ワイヤ群を形成し、多溝ロ−ラ−を往
復回転させることにより、ワイヤを往復運動させるよう
にしたものである。平行ワイヤの間隔Pを所望ウエハ厚
みWから切りしろYを減じた距離(P=W−Y)に設定
しておく。ワイヤには適当な張力を加えておく。インゴ
ットの側面に平行ワイヤ群を接触させてワイヤを往復運
動させる。そして上方から砥粒を含む研磨液をインゴッ
トに供給する。ワイヤと砥粒がインゴットの外面を擦る
ので、インゴットがワイヤ線に沿って切断されて行く。
A wire saw is a relatively new ingot cutting device. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 3-20955
No. 5, JP-A-5-104432, etc., describe a wire saw. A wire saw is formed by winding a single wire around a multi-groove roller group arranged in a polygon such as a triangle or a quadrangle to form a multi-parallel wire group, and reciprocatingly rotating the multi-groove roller. , The wire is reciprocated. The distance P between the parallel wires is set to a distance (P = W−Y) obtained by subtracting the margin Y from the desired wafer thickness W. Appropriate tension is applied to the wire. The parallel wire group is brought into contact with the side surface of the ingot to reciprocate the wire. Then, a polishing liquid containing abrasive grains is supplied to the ingot from above. As the wire and abrasive rub against the outer surface of the ingot, the ingot is cut along the wire line.

【0010】ワイヤソ−には、同時に何枚ものウエハを
切る事ができるのでスル−プットが高いという長所があ
る。また切り代も小さいという利点がある。しかしワイ
ヤソ−はウエハ切断の精度が低い。粉末材料であるセラ
ミックの切断や多結晶材料の切断には使われている。し
かし高精度が要求される半導体の単結晶の切断には未だ
に広く使われない。ワイヤの片寄りによって切断面に凸
部や凹部ができるからである。多結晶のSiを切断する
場合に使われる事もあるという程度である。
[0010] The wire saw has the advantage of high throughput because many wafers can be cut at the same time. There is also an advantage that the cutting allowance is small. However, the wire saw has a low accuracy of wafer cutting. It is used to cut ceramics, which are powder materials, and polycrystalline materials. However, it is not yet widely used for cutting semiconductor single crystals that require high precision. This is because the unevenness of the wire causes a projection or a recess on the cut surface. It is only used to cut polycrystalline Si.

【0011】化合物半導体のGaAs単結晶、InP単
結晶の切断には未だ使われていない。図4〜図7にワイ
ヤソーによってGaAsインゴットを(100)に平行
になるように切った時の(100)面の顕微鏡写真を示
す。単結晶のウエハは電子デバイスをその上に作る事が
多いので、歪や凹凸があってはならない。ワイヤソ−に
は未だ信頼性に乏しく、切断性能は内周刃スライサ−に
遠く及ばない。
It has not yet been used for cutting a GaAs single crystal or an InP single crystal of a compound semiconductor. 4 to 7 show micrographs of the (100) plane when the GaAs ingot is cut so as to be parallel to (100) by a wire saw. Single-crystal wafers often have electronic devices on them, so they must be free of distortion and irregularities. The reliability of the wire saw is still poor, and the cutting performance is far from that of the inner peripheral edge slicer.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらスル−プ
ットの上からは、1枚ずつ切って行く内周刃スライサ−
よりも同時に多数枚切れるワイヤソ−の方が有利であ
る。またワイヤは内周刃ブレ−ドよりも細いから、切り
しろも内周刃スライサ−よりも低減できる筈である。切
り代が小さいと、より多くの枚数のウエハを切り出すこ
とができる。この点でも有利であろう。
However, the inner peripheral slicer is cut one by one from above the throughput.
A wire saw that can cut a large number of sheets at the same time is more advantageous. Also, since the wire is thinner than the inner peripheral blade, the cutting margin should be smaller than that of the inner peripheral slicer. If the cutting margin is small, a larger number of wafers can be cut out. This would also be advantageous.

【0013】何とかワイヤソ−によってGaAsやIn
Pのインゴットをウエハに切断したいものである。しか
し、ワイヤソ−は、内周刃スライサ−に比べて断面積が
小さい。細いワイヤであるから断面積が小さいのは当然
である。全張力を断面積によって割った値が単位面積あ
たりの応力である。応力が大きすぎるとワイヤが切れ
る。これを避けるために、ワイヤにはあまり大きい張力
をかけることができない。
[0013] GaAs or In depending on the wire source somehow.
I want to cut a P ingot into wafers. However, the wire saw has a smaller cross-sectional area than the inner peripheral blade slicer. It is natural that the cross-sectional area is small because it is a thin wire. The value obtained by dividing the total tension by the cross-sectional area is the stress per unit area. If the stress is too large, the wire will break. To avoid this, the wire cannot be tensioned too much.

【0014】十分な張力をかけることができないので、
現在のワイヤソ−によってGaAsのインゴットを切る
と、ワイヤが次第に左右どちらかに片寄ってきて切断面
が曲がってくる。つまりワイヤソ−は化合物半導体の単
結晶を真っ直ぐな平面に切れないという欠点がある。実
際ワイヤソ−で切ったウエハの切断面を顕微鏡で観察す
ると、切断面が歪んでおり、かなり大きい凸部や凹部が
できている。
Since it is not possible to apply sufficient tension,
When a GaAs ingot is cut by the current wire saw, the wire gradually shifts to the left or right and the cut surface is bent. That is, the wire source has a disadvantage that the single crystal of the compound semiconductor cannot be cut into a straight plane. When the cut surface of the wafer actually cut with a wire saw is observed with a microscope, the cut surface is distorted, and considerably large convex portions and concave portions are formed.

【0015】3インチ径のインゴットの場合、面高さの
ばらつき(WARP)は10μmにも達する。このよう
に面の高さが異なるとこれを研磨し、エッチングしても
歪が残る。ために平坦で平滑なウエハを作ることができ
ない。このような理由でワイヤソ−によって化合物半導
体を切断する事は今も尚できない。
In the case of a 3-inch diameter ingot, the variation in surface height (WARP) reaches as much as 10 μm. If the height of the surface is different as described above, the surface is polished and the distortion remains even when etched. Therefore, a flat and smooth wafer cannot be produced. For this reason, it is still not possible to cut a compound semiconductor with a wire saw.

【0016】ワイヤソ−によって化合物半導体インゴッ
トを切断できる方法を提供することが本発明の第1の目
的である。そのために切断の際にワイヤの偏りを防ぎ、
化合物半導体インゴットを平面に沿って切断する方法を
提供することが本発明の第2の目的である。ワイヤソ−
による切断を可能にし、ワイヤソ−による切断の利点を
現実のものにするのが本発明の第3の目的である。
It is a first object of the present invention to provide a method for cutting a compound semiconductor ingot with a wire saw. Because of that, when cutting, we prevent the bias of the wire,
It is a second object of the present invention to provide a method for cutting a compound semiconductor ingot along a plane. Wire saw
It is a third object of the present invention to enable cutting by wire sawing and to realize the advantages of cutting by wire saw.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、軸方向が<1
00>である化合物半導体インゴットから{100}±
15°以内の面方位を持つウエハをワイヤソ−によって
切断する際において、ワイヤの往復する方向がインゴッ
ト単結晶の劈開方向から22.5°〜67.5°離れた
方向であるようにしたことを特徴とする。特に劈開方向
から35°〜55°離れた方向であるようにする。ワイ
ヤの走行方向によって方位を定義するが、ワイヤの走行
方向と直角にインゴットが送られるから、インゴットの
送りの方向もこれによって決まる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the axial direction of an object in which <1.
00> from the compound semiconductor ingot {100} ±
When a wafer having a plane orientation within 15 ° is cut by a wire saw, the direction in which the wire reciprocates is 22.5 ° to 67.5 ° away from the cleavage direction of the ingot single crystal. Features. In particular, the direction should be 35 ° to 55 ° away from the cleavage direction. The azimuth is defined by the running direction of the wire. Since the ingot is sent at right angles to the running direction of the wire, the direction of sending the ingot is also determined by this.

【0018】インゴット送りの方向は劈開方向から2
2.5°〜67.5°の方向である。またインゴットの
支持位置は、ワイヤの走行方向から90°をなすインゴ
ットの底部である。従って支持位置も、劈開面から2
2.5°〜67.5°をなす。より好ましくは、インゴ
ット送り、支持位置は劈開面から35°〜55°をなす
方向である。
The direction of ingot feed is 2 from the cleavage direction.
The direction is 2.5 ° to 67.5 °. The support position of the ingot is at the bottom of the ingot at an angle of 90 degrees from the running direction of the wire. Therefore, the support position is 2
2.5 ° to 67.5 °. More preferably, the ingot feed and the support position are in the direction of 35 ° to 55 ° from the cleavage plane.

【0019】劈開方向<011>が4つあり、劈開方向
から45°離れた方向<010>、<001>も合わせ
て4つある。個別の方向によって表示すると主軸[10
0]に直交する劈開方向は、[0−11]、[01−
1]、[011]、[0−1−1]の4方向がある。主
軸[100]に直交し、劈開方向に対して45°をなす
方向は、[00−1]、[001]、[010]、[0
−10]の4つである。
There are four cleavage directions <011>, and there are also four directions <010> and <001> that are 45 ° apart from the cleavage direction. When displayed by individual directions, the spindle [10
[0-11], [0111], [01-
1], [011], and [0-1-1]. The directions perpendicular to the main axis [100] and at 45 ° to the cleavage direction are [00-1], [001], [010], and [0].
-10].

【0020】本発明はこれらの方向([00−1][0
01]、[010]、[0−10])にワイヤを走行さ
せて切断するのが最も良いのだと主張している。インゴ
ット送りの方向は、主軸方向と走行方向の両方に直交す
る方向である。インゴットの支持部は、送り方向の対辺
である。
In the present invention, these directions ([00-1] [0
01], [010], and [0-10]). The direction of ingot feed is a direction orthogonal to both the main shaft direction and the traveling direction. The support of the ingot is on the opposite side in the feed direction.

【0021】例えば、ワイヤ走行方向が[00−1]と
すると、(0−10)面から切断が始まり、進行方向
(インゴット送り方向)は[010]となり、支持部材
は(010)面の方向に固定される。
For example, if the traveling direction of the wire is [00-1], the cutting starts from the (0-10) plane, the traveling direction (ingot feeding direction) becomes [010], and the supporting member moves in the direction of the (010) plane. Fixed to

【0022】さらにこれらの最適4方向の前後に±2
2.5°の範囲を想定し、この範囲にワイヤの走行方向
があっても良いとしているのである。つまりワイヤの走
行方向は、[00−1]±22.5°、[001]±2
2.5°、[010]±22.5°、[0−10]±2
2.5°の範囲であっても良い。前述の劈開面から2
2.5〜67.5°という表現はこれに等価である。
Further, ± 2 before and after these optimum four directions.
It is assumed that a range of 2.5 ° is assumed, and the traveling direction of the wire may be in this range. That is, the traveling direction of the wire is [00-1] ± 22.5 °, [001] ± 2
2.5 °, [010] ± 22.5 °, [0-10] ± 2
The range may be 2.5 °. 2 from the above cleavage plane
The expression 2.5 to 67.5 ° is equivalent to this.

【0023】とりわけこれら4方向からのずれが、±1
0°以内である方が良いということである。ワイヤの走
行方向は、[00−1]±10°[001]±10°、
[010]±10°、[0−10]±10°という簡略
な表記によって表すことができる。前述の劈開面から3
5°〜55°という表現はこれと同じことを述べてい
る。
In particular, deviations from these four directions are ± 1.
That is, it is better to be within 0 °. The traveling direction of the wire is [00-1] ± 10 ° [001] ± 10 °,
It can be represented by a simple notation of [010] ± 10 ° and [0-10] ± 10 °. 3 from the cleavage plane
The expression 5 ° to 55 ° states the same thing.

【0024】45°からどれ程の幅のずれを許すのかと
いうことについては、ウエハ面の平坦さに対する要求に
よる。より平坦な表面を得たいというのであれば、劈開
から45°をなす方向に、ワイヤの走行方向を合致させ
るのが良い。しかし平坦性の要求がそれほど厳しくない
場合は、劈開から45°をなす方向から、より大きく外
れても良いのである。
The extent of deviation from 45 ° to be allowed depends on the requirement for flatness of the wafer surface. If it is desired to obtain a flatter surface, it is better to match the running direction of the wire to the direction at 45 ° from the cleavage. However, if the flatness requirement is not so severe, the angle may deviate further from the direction at 45 ° from the cleavage.

【0025】本発明は遊離砥粒をインゴットに与えなが
ら、細いワイヤを往復運動させることによって、化合物
半導体のインゴットを切断する。このために切り代が
0.18mmまで減少する。内周刃スライサ−では0.
3mm以下にはできなかった。
The present invention cuts a compound semiconductor ingot by reciprocating a fine wire while giving free abrasive grains to the ingot. This reduces the cutting margin to 0.18 mm. For inner peripheral slicer, 0.
It could not be reduced to 3 mm or less.

【0026】本発明は、0.12mmも切り代を減らす
ことができる。ワイヤの進行速度は遅く、遊離砥粒を用
いるから結晶に大きい力が加わらない。従来の内周刃ス
ライサ−では、3インチGaAsインゴットを、0.3
8mm厚さに切断する事ができなかった。つまり0.3
8mmウエハを切り出す歩留まりは0%であった。本発
明は3インチGaAsを、0.38mm厚さのウエハに
切断する事が可能であって、その歩留まりは80%以上
であった。驚異的な成果である。
The present invention can reduce the cutting margin by as much as 0.12 mm. The traveling speed of the wire is slow, and a large force is not applied to the crystal because loose grains are used. In a conventional inner peripheral blade slicer, a 3-inch GaAs ingot is set to 0.3
It could not be cut to a thickness of 8 mm. That is, 0.3
The yield for cutting out an 8 mm wafer was 0%. According to the present invention, 3-inch GaAs can be cut into wafers having a thickness of 0.38 mm, and the yield is 80% or more. This is an amazing achievement.

【0027】結晶の内在的な異方性を打ち消す方向にワ
イヤを走行させるので、ワイヤの横方向のずれが防止さ
れる。細いワイヤは断面積が小さく張力をあまりかける
ことができない。しかしワイヤのずれをなくしているの
で小さい張力によって面の曲がりなくインゴットを切断
できる。
Since the wire is made to travel in a direction to cancel the intrinsic anisotropy of the crystal, lateral displacement of the wire is prevented. Thin wires have a small cross-sectional area and cannot be tensioned much. However, since the displacement of the wire is eliminated, the ingot can be cut with a small tension without bending the surface.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の原理は理解がやや難し
い。そこで以下に詳しく説明する。図1はワイヤソ−の
概略原理図を示す。ワイヤソ−自体は周知であるから詳
細な構造は示さない。3つの多溝ロ−ラ−1、2、3が
平行に設けられる。多溝ロ−ラ−は円筒状の長いロ−ラ
−に多数の溝を等間隔に刻んだものである。ロ−ラ−は
それぞれの中心軸の回りに回転する事ができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principles of the present invention are somewhat difficult to understand. Therefore, it will be described in detail below. FIG. 1 shows a schematic principle diagram of a wire saw. Since the wire saw itself is well known, its detailed structure is not shown. Three multi-groove rollers-1, 2, and 3 are provided in parallel. The multi-groove roller is obtained by engraving a large number of grooves at equal intervals on a cylindrical long roller. The rollers can rotate about their respective central axes.

【0029】駆動装置(図示しない)によって多溝ロ−
ラ−1、2、3は同一線速度で左右に回転する事ができ
るようになっている。これらは三角形状に配置されてい
る。多溝ロ−ラ−にはそれぞれ多数の溝11、12、1
3が刻まれている。多溝ロ−ラ−には溝を通るように、
ワイヤ4が巻き廻してある。1本の連続したワイヤであ
るが、繰り返し多溝ロ−ラ−の周囲に巻き廻してある。
A multi-groove row is driven by a driving device (not shown).
La-1, 2, and 3 can be rotated left and right at the same linear velocity. These are arranged in a triangular shape. The multi-groove roller has a large number of grooves 11, 12, 1 and 2, respectively.
3 is engraved. To pass through the groove to the multi-groove roller,
The wire 4 is wound. Although it is one continuous wire, it is repeatedly wound around a multi-groove roller.

【0030】三角形の底辺に当たる部分には、昇降可能
なインゴットテ−ブル5が設置される。GaAsのイン
ゴット7には支持用の治具6(炭素棒)が接着されてい
る。治具6が前記のインゴットテ−ブル5の上に固定さ
れている。インゴットは<100>を軸方向にもつ単結
晶である。これを{100}±15°以内の面方位を持
つウエハに切り出すのが目的である。
A vertically movable ingot table 5 is provided at a portion corresponding to the base of the triangle. A supporting jig 6 (carbon rod) is adhered to the GaAs ingot 7. A jig 6 is fixed on the ingot table 5. The ingot is a single crystal having <100> in the axial direction. The purpose is to cut this into wafers having a plane orientation within {100} ± 15 °.

【0031】インゴットテ−ブル5にインゴットを取り
付けた後、ワイヤを往復運動させ、砥粒を流しながら、
インゴットテ−ブルを上昇させ、ワイヤにインゴットの
上面を接触させる。ワイヤ4は同時に複数の箇所におい
てインゴットの上面に当たる。インゴットの上面に等間
隔に溝8、8、…が切り欠かれて行く。インゴットテ−
ブルを上昇させる代わりにワイヤソ−自体を下げること
によって切断するようにすることもできる。
After attaching the ingot to the ingot table 5, the wire is reciprocated, and while the abrasive grains are flowing,
Raise the ingot table to bring the wire into contact with the top surface of the ingot. The wire 4 simultaneously strikes the top surface of the ingot at a plurality of locations. Grooves 8, 8, ... are cut out at equal intervals on the upper surface of the ingot. Ingot tea
Instead of raising the cable, it is also possible to cut by lowering the wire saw itself.

【0032】切断の方向が本発明にとって最も重要であ
る。従来は劈開方向である(0±1±1)の方向にワイ
ヤソ−が走行し、進行して行くようになっていた。ワイ
ヤの走行方向と進行方向は違う。ワイヤの走行方向はワ
イヤの方向そのものである。進行方向はワイヤのインゴ
ットに対するゆっくりとした相対的な動きを意味するも
のである。インゴットテ−ブルが動く場合は、インゴッ
トテ−ブルの動きと正反対の方向である。
The direction of the cut is of primary importance to the present invention. Conventionally, the wire saw travels in the direction of the cleavage (0 ± 1 ± 1) and proceeds. The traveling direction and traveling direction of the wire are different. The running direction of the wire is the direction of the wire itself. The direction of travel implies a slow relative movement of the wire with respect to the ingot. If the ingot table moves, the direction is exactly opposite to the movement of the ingot table.

【0033】進行方向は走行方向に直角であるものとす
る。本発明はオフアングルのウエハをも切り出す事がで
きる(最大15度)が、ここでは単純化して、{10
0}のウエハを切り出すものとして説明する。インゴッ
トの軸をX軸と定義する。ワイヤの走行方向をY軸方向
とする。そしてワイヤソ−の進行方向をZ軸方向とす
る。以下共通してこのような座標によって説明する。
The traveling direction is perpendicular to the traveling direction. The present invention can cut an off-angle wafer (up to 15 degrees), but here, for simplicity, $ 10
Description will be made assuming that a wafer of 0 ° is cut out. The axis of the ingot is defined as the X axis. The traveling direction of the wire is defined as the Y-axis direction. The traveling direction of the wire saw is defined as the Z-axis direction. Hereinafter, description will be made using such coordinates in common.

【0034】つまり図1において手前に向かってX、左
にY、下向きにZ軸をそれぞれ定義する。{…}は面の
集合的な指数を示すが、ここでは個別面を表現する(1
00)を用いて面を個別に指示する事にしよう。集合的
には方向を<…>によって表す。個別の線方向は[…]
によって表す。
That is, in FIG. 1, X is defined toward the front, Y is defined to the left, and the Z axis is defined downward. {...} indicates the collective index of the surface, but here, the individual surface is expressed (1
00) will be used to designate the faces individually. Collectively, directions are represented by <...>. Individual line direction is […]
Represented by

【0035】従来は劈開面に平行に走行させ、他の劈開
面に平行にワイヤを進行させていた。つまりY=[01
−1]であって、Z=[011]のように走行方向Y、
進行方向Zを決めていた。もちろんこれには4通りの場
合がある。Y=[011]、Z=[0−11]の場合、
Y=[0−11]、Z=[0−1−1]の場合、それに
Y=[0−1−1]、Z=[01−1]の場合がある。
上の配置は他の等価な3つの場合を代表しているものと
する。
Conventionally, the wire travels parallel to the cleavage plane and the wire travels parallel to the other cleavage plane. That is, Y = [01
-1], and the traveling direction Y, such as Z = [011],
The traveling direction Z was determined. Of course, there are four cases. When Y = [011] and Z = [0-11],
When Y = [0-11] and Z = [0-1-1], there are cases where Y = [0-1-1] and Z = [01-1].
The above arrangement shall represent the other three equivalent cases.

【0036】劈開面は結晶が割れ易い面であるから、劈
開面に平行に走行方向を、劈開面に平行に進行方向を決
めるのは当然のように思える。ワイヤは走行方向に結晶
を切って行くのである。劈開面は切断容易な面である。
そうであればワイヤの走行方向を劈開面に合致させるべ
きである、そう考えるのは当たり前である。
Since the cleavage plane is a plane where the crystal is easily broken, it seems natural to determine the traveling direction parallel to the cleavage plane and the traveling direction parallel to the cleavage plane. The wire cuts the crystal in the direction of travel. The cleavage plane is a plane that can be easily cut.
If so, the running direction of the wire should match the cleavage plane, and it is natural to think so.

【0037】しかしながらここに問題がある。Y軸を劈
開方向にZ軸も劈開方向に選ぶと、切断面が弓形に歪む
のである。図8は劈開方向にワイヤを走行させて切断し
た場合のインゴットの中央縦断面図である。多数の曲線
はワイヤによる切断線軌跡を示す。ワイヤははじめ左に
逸れて行く。中央部(最も切り幅の大きい部分)で逸れ
が最大になる。どうして最適であるべき方向に切断する
とこのような不都合が起こるのであるか?
However, there is a problem here. If the Y-axis is selected as the cleavage direction and the Z-axis is also selected as the cleavage direction, the cut surface is distorted in an arc shape. FIG. 8 is a central longitudinal sectional view of the ingot when the wire is cut by running the wire in the cleavage direction. A number of curves show the cutting line trajectory by the wire. The wire first deviates to the left. Deflection is greatest at the center (the part with the largest cutting width). Why does this inconvenience occur when cutting in the direction that should be optimal?

【0038】これは化合物半導体に特有の異方性が関係
しているものと考えられる。化合物半導体は2元系であ
るから複雑な異方性が発生する余地がある。図2、図3
は結晶の面方位を示す平面図と斜視図である。上面が
(100)面として図示してある。インゴットを(10
0)ウエハに切断するのであるから、ウエハ面が上面に
平行になる。ワイヤが切断する方向はこれに直角な(0
±1±1)、(00±1)、(0±10)などになる。
ここでは最大15度のオフアングルのものをも対象にす
るが、初めは単純な(100)面に限定して考える。
This is considered to be related to the anisotropy peculiar to the compound semiconductor. Since compound semiconductors are binary systems, there is room for complicated anisotropy. FIG. 2, FIG.
FIG. 3 is a plan view and a perspective view showing a plane orientation of a crystal. The upper surface is shown as a (100) plane. Ingot (10
0) Since the wafer is cut, the wafer surface becomes parallel to the upper surface. The direction in which the wire cuts is perpendicular to this (0
± 1 ± 1), (00 ± 1), (0 ± 10), etc.
Here, an object having an off-angle of 15 degrees at the maximum is also considered, but is initially limited to a simple (100) plane.

【0039】ウエハには方位を示すために、OF(0−
1−1)、IF(0−11)が付される。いずれも劈開
面である。従来はOF、IFのいずれかをワイヤの走行
方向、進行方向に決めていた訳である。
In order to indicate the direction of the wafer, OF (0-
1-1) and IF (0-11) are attached. Both are cleavage planes. Conventionally, either OF or IF is determined in the traveling direction and traveling direction of the wire.

【0040】ところが二つの劈開方向(0−1−1)、
(0−11)は同等ではないようである。(100)に
4角錐のビッカ−ス圧子を押しつけた場合にできる窪み
を図11に示す。4角錐の対角線の方向が劈開方向[0
−1−1]、[0−11]である。これらの方向に小さ
い溝が生じている。それよりもこれらの方向に対して斜
めにより大きい溝が発生している。これらは[01
0]、[001]に近い方向であるが完全には一致しな
い。そうではなくて、4つの斜め溝の入る方向は、一方
の劈開方向[0−11]に対して約35°の角度をな
す。他方の劈開方向[0−1−1]に対しては約55°
の角度を持つ。
However, two cleavage directions (0-1-1),
(0-11) do not seem to be equivalent. FIG. 11 shows a depression formed when a Vickers indenter of a quadrangular pyramid is pressed against (100). The direction of the diagonal of the pyramid is the cleavage direction [0
-1-1] and [0-11]. Small grooves are formed in these directions. Larger grooves are obliquely generated in these directions. These are [01
0] and [001], but do not completely match. Rather, the direction in which the four oblique grooves enter makes an angle of about 35 ° with one of the cleavage directions [0-11]. About 55 ° to the other cleavage direction [0-1-1]
With an angle of

【0041】これは4方に完全に対称の4角錐を埋め込
んで発生する異方性である。溝の入りやすい[0−1
1]方向を仮にA方向という事にする。溝の入りにくい
[0−1−1]方向をB方向という事にしよう。いずれ
も劈開方向であるが4角錐を打ち込んだ時に溝の入り方
に異方性がある。
This is an anisotropy generated by embedding a completely symmetrical quadrangular pyramid in four directions. [0-1]
1] The direction is assumed to be the A direction. The [0-1-1] direction in which grooves are difficult to enter will be referred to as the B direction. All of them are cleavage directions, but there is anisotropy in the way of grooves when a pyramid is driven.

【0042】ワイヤソ−を用いて(100)面を切断す
ると、ワイヤソ−から平行に亀裂が入りこれが大きくな
って切れ目が深くなって行くのである。するとワイヤソ
−がA方向に動くとき亀裂が発生し易いはずである。B
方向に動くときは亀裂が生じにくいし増殖しにくいと考
えられる。
When the (100) plane is cut using a wire saw, cracks are formed in parallel from the wire saw, and the cracks become larger and the cuts become deeper. Then, when the wire saw moves in the direction A, cracks should easily occur. B
When moving in the direction, it is considered that cracks are less likely to occur and multiply.

【0043】すると上の定義によってOF方向には溝が
入り難く、IF方向には溝が入りやすいというふうに考
えられよう。しかしそうではない。(100)面を持つ
ウエハは、裏面が(−100)面になる。裏面に対して
は、溝の入り方が反対になる。裏面に4角錐を押しつけ
ると、[0−11]方向には溝が入り難くなる。[0−
1−1]方向に溝ができやすい。つまりウエハの表裏で
溝の入り易い方向と、入りにくい方向が90度回転して
存在している。
Then, according to the above definition, it can be considered that a groove is not easily formed in the OF direction and a groove is easily formed in the IF direction. But it is not. The back surface of a wafer having a (100) plane is a (-100) plane. On the back side, the way of entering the groove is reversed. When the pyramid is pressed against the back surface, it is difficult to form a groove in the [0-11] direction. [0-
1-1] It is easy to form a groove in the direction. In other words, the direction in which the groove easily enters and the direction in which the groove does not easily enter the front and back sides of the wafer are rotated by 90 degrees.

【0044】溝が入り易いというのは、結晶の立場から
見たものである。これをワイヤから見ると、切削抵抗が
小さいということである。溝が入りにくいというのは切
削抵抗が大きいという事である。
The fact that grooves are easily formed is from the viewpoint of a crystal. From the viewpoint of the wire, the cutting resistance is small. The fact that grooves are difficult to enter means that the cutting resistance is large.

【0045】(100)ウエハにおいて表面では、IF
方向が切削抵抗小(A方向)、OF方向が切削抵抗大
(B方向)である(図9)。裏面ではIF方向が切削抵
抗大(B方向)、OF方向が切削抵抗小(A方向)とい
うことになる(図10)。ウエハに切った場合はウエハ
の表裏での違いになる。
On the surface of the (100) wafer, IF
The direction is a small cutting resistance (A direction), and the OF direction is a large cutting resistance (B direction) (FIG. 9). On the back surface, the IF direction has a large cutting resistance (B direction) and the OF direction has a small cutting resistance (A direction) (FIG. 10). When cut into wafers, there is a difference between the front and back of the wafer.

【0046】しかしワイヤソ−によってインゴットを切
断する場合は、ワイヤの両側での違いになる。ワイヤに
よって切断され新たに面が創出されているのであるが対
向するこの2面において、切削抵抗の方位が異なる。図
12にこれを示している。ワイヤの方向が劈開方向に平
行である場合を示す。ワイヤによって切断されているか
ら、その両側に面C、面Dが創成される。面Cでは横方
向が切削抵抗小の方向(A方向)である。面Dでは横方
向が切削抵抗大の方向である。面C面Dにそれぞれ4角
錐によって発生する溝の方向を図示した。
However, when cutting an ingot with a wire saw, there is a difference on both sides of the wire. Although a new surface is created by being cut by the wire, the two opposing surfaces have different orientations of cutting resistance. This is shown in FIG. The case where the direction of the wire is parallel to the cleavage direction is shown. Since it is cut by the wire, surfaces C and D are created on both sides thereof. On the surface C, the lateral direction is the direction in which the cutting resistance is small (A direction). On the surface D, the lateral direction is the direction in which the cutting resistance is large. The directions of the grooves generated by the quadrangular pyramids on the plane C and the plane D are illustrated.

【0047】ワイヤは横方向に往復走行するのであるか
ら、面Cは切削抵抗が小さい。面Dは切削抵抗が大き
い。これはワイヤがY方向に進む時も,−Y方向に退く
ときも同様である。往復運動によって補償されない性質
である。このためにワイヤは次第に切削抵抗大であるD
面から遠ざかり、切削抵抗小であるC面の方に寄ってい
くと推測される。
Since the wire reciprocates in the lateral direction, the surface C has a small cutting resistance. Surface D has a large cutting resistance. This is the same when the wire advances in the Y direction and when the wire retreats in the -Y direction. It is not compensated by reciprocating motion. For this reason, the wire gradually increases the cutting resistance D
It is presumed that it moves away from the surface and approaches the C surface where the cutting resistance is small.

【0048】この方向を−Xとする。ワイヤの走行方向
をYとする、進行方向をZとする。今、切断されている
面の中心を原点にし、インゴットの軸方向をXとする座
標を想定する。この座標系において、切削抵抗小の方向
はC面においてY方向、D面においてZ方向である。ワ
イヤの張力Tと切削抵抗の差Sによってワイヤの撓み量
が決まる。切削抵抗の大きさは、ワイヤがインゴットの
面に接触している長さLによる。
This direction is defined as -X. The traveling direction of the wire is Y, and the traveling direction is Z. Now, it is assumed that the origin is the center of the cut surface and the coordinate is X where the axial direction of the ingot is X. In this coordinate system, the direction of the small cutting resistance is the Y direction on the C plane and the Z direction on the D plane. The bending amount of the wire is determined by the difference T between the wire tension T and the cutting resistance. The magnitude of the cutting resistance depends on the length L of the wire in contact with the surface of the ingot.

【0049】切断のはじめは、ワイヤと面の接触長さが
短い。ために切削抵抗の差が小さく撓みも小さい。しか
し切断が進行すると、ワイヤと面の接触面積が増加して
くる。インゴットの半径をRとし、切断深さをQとす
る。ワイヤのZ座標と切断深さQとは、Z=Q−Rの関
係がある。つまりZは初め(Q=0)−Rであり、0を
通り、+Rに増える(Q=2R)。これが切断の終了で
ある。ワイヤのインゴットとの接触長さLは、
At the beginning of cutting, the contact length between the wire and the surface is short. Therefore, the difference in cutting resistance is small and the deflection is small. However, as the cutting progresses, the contact area between the wire and the surface increases. The radius of the ingot is R, and the cutting depth is Q. The Z coordinate of the wire and the cutting depth Q have a relationship of Z = QR. That is, Z is (Q = 0) -R at first, passes through 0, and increases to + R (Q = 2R). This is the end of cutting. The contact length L of the wire with the ingot is

【0050】L=2(2RQ−Q21/2 (1) L=2(R2 −Z21/2 (2)L = 2 (2RQ−Q 2 ) 1/2 (1) L = 2 (R 2 −Z 2 ) 1/2 (2)

【0051】となる。ワイヤがインゴットの中心に至る
まで切削抵抗は増え続け、それらの差も増大し続ける。
ところがワイヤが半分以上を切断し、中心を過ぎると、
接触長さLが減少に転ずる。それで切削抵抗の差も減少
し始める。つまり切断の初めから終わりまでの過程に於
いて、切削抵抗差Sと張力Tの比S/Tが初め増加し、
後に減少する。張力は一定である。切削抵抗差Sは接触
長さLに比例する。為にワイヤが初め左にずれ後に右に
ずれる。左向きのずれは、前記のLに比例する。従って
左向きのワイヤのズレΔxは
Is as follows. Cutting resistance continues to increase until the wire reaches the center of the ingot, and their difference continues to increase.
However, when the wire cut more than half and passed the center,
The contact length L starts to decrease. So the difference in cutting force also starts to decrease. That is, in the process from the beginning to the end of cutting, the ratio S / T of the cutting resistance difference S and the tension T increases at first,
Decrease later. The tension is constant. The cutting resistance difference S is proportional to the contact length L. The wire first shifts to the left and then shifts to the right. The leftward displacement is proportional to the above L. Therefore, the deviation Δx of the leftward wire is

【0052】Δx=−K(R2 −Z21/2 (3)Δx = −K (R 2 −Z 2 ) 1/2 (3)

【0053】となる。−が付くのは図12のように切削
抵抗大、切削抵抗小の方向を仮定しているからである。
Kは比例定数でK=2σ/T(σは単位長さあたりの切
削抵抗の差)である。すると切断したインゴットの断面
は図8ようになる。これによって断面右に凸になる理由
が理解される。式(3)がこの凸型の歪みを表現してい
る。
Is as follows. The reason why-is attached is that the direction of high cutting resistance and low cutting resistance is assumed as shown in FIG.
K is a proportionality constant and is K = 2σ / T (σ is a difference in cutting resistance per unit length). Then, the cross section of the cut ingot is as shown in FIG. This explains why the cross section becomes convex right. Equation (3) expresses this convex distortion.

【0054】本発明は次のようにしてこの難問を解決す
る。常に切削抵抗が左右で同一になるようにすればこの
ようなワイヤの横ズレを防ぐ事ができるはずである。そ
のようにするには、ワイヤによって創生される両方の面
が、ワイヤの方向と45度をなす方向に切削抵抗大(B
方向)、切削抵抗小(A方向)を持つようにすれば良
い。これを図13に示す。ワイヤによってインゴットが
切断され、E面とF面ができる。E面では切削抵抗小の
方向(A方向)が−YZ方向に延びる。F面では切削抵
抗小の方向がYZ方向に延びる。いずれの面E、Fにお
いても、ワイヤは切削抵抗が中間値を取る方向に走行す
る。従って切削抵抗の差がE面とF面の間では発生しな
い。
The present invention solves this difficulty as follows. If the cutting resistance is always the same on the left and right, such lateral displacement of the wire should be prevented. To do so, both surfaces created by the wire must have a large cutting force (B) in a direction at 45 degrees to the direction of the wire.
Direction) and a small cutting resistance (A direction). This is shown in FIG. The wire cuts the ingot, creating an E-plane and an F-plane. On the E surface, the direction (A direction) where the cutting resistance is small extends in the -YZ direction. On the F-plane, the direction of the small cutting resistance extends in the YZ directions. In any of the surfaces E and F, the wire travels in a direction in which the cutting resistance takes an intermediate value. Therefore, a difference in cutting resistance does not occur between the E surface and the F surface.

【0055】より微視的に述べる。図13において、ワ
イヤが前方(Y方向)に動くときは面Eで切削抵抗が小
さく、面Fで大きい。しかし反対に後方(−Y方向)に
動くときは面Eで切削抵抗が大きく、面Fで小さい。ワ
イヤは往復運動する。従って往復動作によって、面E、
Fでの切削抵抗の差が平均化される。
This will be described more microscopically. In FIG. 13, when the wire moves forward (Y direction), the cutting resistance is small on the surface E and large on the surface F. On the other hand, when moving backward (−Y direction), the cutting resistance is large on the surface E and small on the surface F. The wire reciprocates. Therefore, by the reciprocating operation, the surface E,
The difference in cutting force at F is averaged.

【0056】実際、インゴットを45度回転した方位に
固定してワイヤソ−によって切断したところ、ワイヤは
左右いずれにも撓まなかった。つまり切断面は軸に垂直
になった。図14が切断線を示す。切断線がきれいな直
線になっている。これはZ方向(ワイヤの進行方向:送
り方向)に対してインゴットが45度の角度をなす方向
である。
Actually, when the ingot was fixed at the azimuth rotated by 45 degrees and cut by the wire saw, the wire did not bend to the left or right. That is, the cut surface was perpendicular to the axis. FIG. 14 shows the cutting line. The cutting line is a clean straight line. This is a direction in which the ingot makes an angle of 45 degrees with respect to the Z direction (the traveling direction of the wire: the feeding direction).

【0057】つまり Z方向が[00−1]、Y方向が[010]である
か、或いは Z方向が[0−10]であって、Y方向が「001] である。この時に左右の切削抵抗が釣り合うのでワイヤ
の振れがなくなる。つまりワイヤの走行方向、進行方向
が[00±1]、[0±10]であれば良い。
That is, the Z direction is [00-1] and the Y direction is [010], or the Z direction is [0-10] and the Y direction is “001”. Since the resistance is balanced, the deflection of the wire is eliminated, that is, the traveling direction and the traveling direction of the wire may be [00 ± 1] and [0 ± 10].

【0058】これは最適の条件の一つである。実際には
これから22.5°外れていても良い場合がある。最適
条件からのずれは、どれ程の面の歪みを許容するか?と
いう条件によって決まる。以下に述べる例では、従来通
り劈開方向にワイヤを走行させて面の歪み(WARP)
が12μmであり、45度方向にワイヤを走行させて歪
みが4μmであるとして、許される歪みの値が8μmで
あるとすると、22.5度の外れを許容する。劈開方向
からのずれが22.5度〜67.5度である。
This is one of the optimum conditions. Actually, there may be a case where the angle may deviate from this by 22.5 °. How much surface distortion does the deviation from optimal conditions allow? It depends on the condition. In the example described below, the wire is run in the cleavage direction as before, and the surface is deformed (WARP).
Is 12 μm, the wire is run in the 45-degree direction and the distortion is 4 μm. If the allowable distortion value is 8 μm, a deviation of 22.5 degrees is permitted. The deviation from the cleavage direction is 22.5 degrees to 67.5 degrees.

【0059】さらに条件が厳しいと、45度からのずれ
が10度程度に押さえられる。つまり劈開方向からのず
れが、35度〜55度ということになる。劈開方向とワ
イヤの走行方向(Y)のなす角度をΦとする。面Eでの
抵抗はC+σcosΦ、面Fでの抵抗はC+σsinΦ
となる。すると左右の切削抵抗の差は21/2 σsin
(Φ−π/2)になる。つまりワイヤの左向きのずれは
If the conditions are further severe, the deviation from 45 degrees is suppressed to about 10 degrees. That is, the deviation from the cleavage direction is 35 degrees to 55 degrees. The angle between the cleavage direction and the traveling direction (Y) of the wire is defined as Φ. The resistance on the surface E is C + σcosΦ, and the resistance on the surface F is C + σsinΦ
Becomes Then the difference between left and right cutting forces is 2 1/2 σ sin
(Φ−π / 2). In other words, the leftward shift of the wire

【0060】 Δx=−23/2 σ(R2 −Z21/2 sin(Φ−π/2) (4)Δx = −2 3/2 σ (R 2 −Z 2 ) 1/2 sin (Φ−π / 2) (4)

【0061】となる。Φが45度以下であれば図8のよ
うに−X方向に凸の切断線になる。Φが45度以上であ
れば+X方向に凸の切断線になる。最大のズレはZ=0
を代入して、
Is obtained. If Φ is 45 degrees or less, the cutting line is convex in the −X direction as shown in FIG. If Φ is 45 degrees or more, the cutting line is convex in the + X direction. The maximum deviation is Z = 0
And assign

【0062】 Δxmax =−23/2 σRsin(Φ−π/2) (5)Δxmax = −2 3/2 σRsin (Φ−π / 2) (5)

【0063】となる。ウエハの切断形状に課される条件
によって、ワイヤ方向と劈開方向のなす角度Φの上限が
決まる。ここではΦは一次的にはΦ=22.5〜67.
5度と
Is obtained. The upper limit of the angle Φ between the wire direction and the cleavage direction is determined by the conditions imposed on the wafer cutting shape. Here, Φ is primarily Φ = 22.5 to 67.
5 degrees

【0064】[0064]

【実施例】直径76ミリのLEC法によって<100>
方向に引き上げたアンド−プGaAs結晶のインゴット
を(100)ウエハに切断する。図1に示したようなワ
イヤソ−装置を用いて一挙に多数枚のウエハに切断す
る。インゴットの取付方向と走行方向の違う2種類の切
断方法A、Bによって処理し、結果を比較した。まず共
通の条件は次のようである。
[Example] <100> by the LEC method with a diameter of 76 mm
The ingot of the undoped GaAs crystal pulled in the direction is cut into (100) wafers. Using a wire saw device as shown in FIG. 1, the wafer is cut into many wafers at once. Processing was performed by two types of cutting methods A and B having different ingot mounting directions and running directions, and the results were compared. First, the common conditions are as follows.

【0065】 被加工物: LEC法アンド−プ<100>GaAs単
結晶 直径76mm 砥粒: GC#2000 ラッピングオイル: PS−LP500(12kg/
10L) 切断速度(送り)Vz: 4 mm/h ワイヤ線速度 Vy: 100 m/min ワイヤ径: φ0.12 mm
Workpiece: LEC method AMP <100> GaAs single crystal Diameter 76 mm Abrasive: GC # 2000 Wrapping oil: PS-LP500 (12 kg /
10L) Cutting speed (feed) Vz: 4 mm / h Wire linear speed Vy: 100 m / min Wire diameter: φ0.12 mm

【0066】A方法(従来法:比較例) (011)面
支持。ワイヤの進行方向Z=<011>、ワイヤの走行
方向Y=<01−1> B方法(本発明:実施例) (010)面支持。ワイヤ
の進行方向Z=<010>、ワイヤの走行方向Y=<0
01>
Method A (conventional method: comparative example) (011) Surface support. Wire traveling direction Z = <011>, wire traveling direction Y = <01-1> Method B (Invention: Example) (010) Surface support. Wire traveling direction Z = <010>, wire traveling direction Y = <0
01>

【0067】[比較例の説明] A方法によるものはワ
イヤが途中で一方向に曲がってしまって平坦度の良いウ
エハを得ることができなかった。図15はA方法によっ
て切断したウエハの表面の高さの分布を示す平面図と高
さプロフィル図である。一目盛りは0.50μmであ
る。平面図においてワイヤは上から下に進行(Z方向)
している。つまり平面図で横方向がワイヤの走行(往
復)方向Yである。ワイヤの走行方向には大体同じ高さ
になっている。
[Explanation of Comparative Example] In the case of the method A, the wire was bent in one direction in the middle, so that a wafer having good flatness could not be obtained. FIG. 15 is a plan view and a height profile diagram showing the distribution of the height of the surface of the wafer cut by the method A. One scale is 0.50 μm. Wire moves from top to bottom in plan view (Z direction)
doing. That is, the horizontal direction in the plan view is the traveling (reciprocating) direction Y of the wire. They are approximately the same height in the direction of travel of the wire.

【0068】しかし進行方向(Z)には高さが大きく異
なる。切り始め(上)では高く、中間では低く、切り終
わりでは再び高くなっている。Z方向の異方性が大きい
のである。この切り方ではY方向(走行方向)もZ方向
(進行方向)も、共に劈開方向である。Y方向から見れ
ば大きく凹の字型になっている。これはワイヤが始めX
方向(紙面に直角で裏方向)に撓み、中央部を過ぎてか
らは−X方向に戻って行くということを示している。
However, the height greatly differs in the traveling direction (Z). It is high at the beginning (top) of cutting, low at the middle, and high again at the end of cutting. The anisotropy in the Z direction is large. In this cutting method, both the Y direction (running direction) and the Z direction (traveling direction) are cleavage directions. When viewed from the Y direction, it has a large concave shape. This is the beginning of the wire X
This indicates that the sheet is bent in the direction (perpendicular to the plane of the paper and the back direction), and returns to the −X direction after passing through the center.

【0069】非平面の高さのばらつきを評価するため
に、ここではWARPというパラメ−タを使う。これは
ある平均的な平面を考えこの平面に対する最高高さの点
と、最低高さの点の高さの差である。BOWというパラ
メ−タも測定した。これはウエハの周辺部を含む平面か
らの中心部の高さである。図15の試料はWARPが1
1.4μm、bowが2.1μmである。
Here, a parameter called WARP is used to evaluate the variation in the height of the non-planar surface. This is the difference between the height of the highest point and the height of the lowest point for this plane given an average plane. A parameter called BOW was also measured. This is the height of the central part from a plane including the peripheral part of the wafer. The sample of FIG.
1.4 μm, bow is 2.1 μm.

【0070】実際には同じインゴットからA方法によっ
て34枚のウエハを切り出している。これらのウエハに
ついていくつかのパラメ−タを測定した。面の高低を計
量化するためにWARPについてのヒストグラムを図1
7に示す。横軸はWARPの値である。縦軸はその値を
持つ試料の枚数である。WARPは10μmであるもの
が9枚、11μmであるものが8枚ある。その他、8μ
m〜14μmの間に広く分布する。WARPの平均値は
10.07μmである。標準偏差σは1.44μmであ
った。
Actually, 34 wafers are cut out from the same ingot by the method A. Several parameters were measured for these wafers. FIG. 1 shows a histogram of WARP for measuring the height of a surface.
FIG. The horizontal axis is the value of WARP. The vertical axis is the number of samples having that value. There are nine WARPs having a size of 10 μm and eight having a size of 11 μm. In addition, 8μ
It is widely distributed between m and 14 μm. The average value of WARP is 10.07 μm. The standard deviation σ was 1.44 μm.

【0071】[実施例の説明] B方法によるものはワ
イヤが何れの方向にも曲がらず、はじめから終わりまで
直線を維持することができた。図16はB方法によって
切断したウエハの表面の高さの分布を示す平面図と高さ
プロフィル図である。一目盛りは前例と同じく0.50
μmである。平面図においてワイヤは右上から左下に進
行(Z方向)している。つまり平面図で水平から時計ま
わり45°方向がワイヤの走行(往復)方向Yである。
A方法によって切断した場合と異なり、ワイヤの走行方
向(Y方向)にもワイヤの進行方向(Z方向)にも面の
高さは大体同じである。勿論平面図において等高線が現
れるがその密度が前例よりまばらである。
[Explanation of Example] In the case of the method B, the wire was not bent in any direction, and a straight line could be maintained from the beginning to the end. FIG. 16 is a plan view and a height profile diagram showing the distribution of the height of the surface of the wafer cut by the method B. One scale is 0.50 as before
μm. In the plan view, the wire advances from the upper right to the lower left (Z direction). That is, the direction (45 degrees) of clockwise rotation from horizontal in the plan view is the traveling (reciprocating) direction Y of the wire.
Unlike the case where the cutting is performed by the method A, the surface height is substantially the same in both the traveling direction of the wire (Y direction) and the traveling direction of the wire (Z direction). Of course, contour lines appear in the plan view, but their density is sparser than in the previous example.

【0072】斜視図を観れば45°の角度で波を打って
いることが分かる。ワイヤ走行方向がY方向なのである
から、この波は微弱なワイヤの運動によって形成され
る。
From the perspective view, it can be seen that the waves are waving at an angle of 45 °. Since the wire traveling direction is the Y direction, this wave is formed by the weak wire motion.

【0073】図16に示した例では、WARPが3.7
μmである。bowは0.6μmである。図15の例と
比較して、WARPが約1/3に減少している。
In the example shown in FIG. 16, WARP is 3.7.
μm. bow is 0.6 μm. Compared with the example of FIG. 15, the WARP is reduced to about 1/3.

【0074】同じインゴットからワイヤソ−によって切
断した25枚のウエハについてWARPを測定した。図
18はそのヒストグラムを示す。横軸はWARPの値
(1μm刻み)であり、縦軸はその範囲の値を取るウエ
ハの枚数である。平均値は3.34μmであった。標準
偏差σは0.72μmである。図17に示したヒストグ
ラムの場合と比較してWARPはやはり1/3のに減少
している。さらに標準偏差もほぼ1/2に減っている。
本発明によればWARPが小さく、WARPのばらつき
も小さくなるということである。
WARP was measured for 25 wafers cut from the same ingot with a wire saw. FIG. 18 shows the histogram. The horizontal axis is the value of WARP (in 1 μm increments), and the vertical axis is the number of wafers taking values within that range. The average value was 3.34 μm. The standard deviation σ is 0.72 μm. WARP is also reduced to one third as compared with the case of the histogram shown in FIG. Further, the standard deviation has been reduced to almost half.
According to the present invention, the WARP is small, and the variation of the WARP is small.

【0075】[0075]

【発明の効果】ワイヤソ−による切断はワイヤの時間的
な曲がりのために平坦な面に切り出すことができず、こ
れまで化合物半導体単結晶のウエハの切り出しには応用
されていなかった。本発明は、<100>に成長させた
単結晶インゴットを(100)±15度のウエハにワイ
ヤソ−によって切り出すことを初めて可能にしている。
The cutting by the wire saw cannot be cut into a flat surface due to the temporal bending of the wire, and has not been applied to the cutting of compound semiconductor single crystal wafers. The present invention makes it possible for the first time to cut a single crystal ingot grown to <100> into a (100) ± 15 ° wafer by a wire saw.

【0076】その方法は切断の方向を直交する二つの劈
開面から外し、直交劈開面の異方性を平均化する事によ
っている。理想的には、ワイヤソ−の走行方向(Y方
向)が劈開方向と45度をなすようにする。つまり走行
方向を[00±1]或いは[0±10]にすることであ
る。これは<100>軸周りに4つ存在する。
In this method, the cutting direction is removed from two orthogonal cleavage planes, and the anisotropy of the orthogonal cleavage plane is averaged. Ideally, the running direction (Y direction) of the wire saw is at 45 degrees to the cleavage direction. That is, the traveling direction is set to [00 ± 1] or [0 ± 10]. These exist four around the <100> axis.

【0077】YZ面に投影すると、Y軸となす角度Φが
0°、90°、180°、270°の4方向である。こ
れの±45°の範囲であっても良い。ワイヤソ−によっ
て化合物半導体の単結晶インゴットを切断する事ができ
るようになるので、次の優れた効果がある。
When projected on the YZ plane, there are four angles Φ formed with the Y axis in four directions of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. The range may be ± 45 °. Since the single crystal ingot of the compound semiconductor can be cut by the wire saw, the following excellent effects are obtained.

【0078】 従来は内周刃スライサ−によってGa
As、InPのインゴットを切断していたが、これは切
り代が300μmもあった。切り代損失が多すぎる。本
発明はワイヤソ−による切断を可能にするから、切り代
を200μm以下に押さえることができる。材料損失を
2/3以下に減らすことができる。GaAsのように高
価な材料の場合、このような切り代損失を減らすことの
効果は大きい。
Conventionally, Ga has been produced by an inner peripheral slicer.
The ingot of As and InP was cut, and this had a cutting margin of 300 μm. Too much cutting margin loss. Since the present invention enables cutting with a wire saw, the cutting margin can be suppressed to 200 μm or less. Material loss can be reduced to 2/3 or less. In the case of an expensive material such as GaAs, the effect of reducing such cut-off loss is significant.

【0079】 ワイヤソ−による切断は、従来の内周
刃スライサ−による切断に比べて材料のダメ−ジが少な
い。従ってより薄くウエハを切り出すことができる。例
えば内周刃スライサ−では3インチGaAsインゴット
を400μmの厚さに切ることはとてもできない。
Cutting with a wire saw causes less material damage than cutting with a conventional inner peripheral blade slicer. Therefore, a thinner wafer can be cut out. For example, it is very difficult to cut a 3-inch GaAs ingot to a thickness of 400 μm using an inner peripheral slicer.

【0080】しかしワイヤソ−によれば3インチGaA
sを400μm厚さのウエハに切断することができる。
より薄くウエハを切ることができるから、同じ長さのイ
ンゴットからより多くの枚数のウエハを作り出すことが
できる。の少ない切り代という利点と相まって、ウエ
ハ1枚当たりの製造コストを大幅に削減することができ
る。
However, according to the wire saw, 3 inch GaAs
s can be cut into wafers having a thickness of 400 μm.
Because thinner wafers can be cut, more wafers can be produced from ingots of the same length. Combined with the advantage of a small cutting margin, the manufacturing cost per wafer can be significantly reduced.

【0081】 どのような化合物半導体結晶を切ると
きでも、ワイヤソ−によれば内周刃スライサ−よりも切
断時間を短縮することができる。設備の生産性が向上す
る。1枚1枚切るのではなく、一挙に平行してウエハを
切るからである。
When cutting any kind of compound semiconductor crystal, the cutting time can be shortened with the wire saw compared with the inner peripheral slicer. Equipment productivity is improved. This is because the wafers are not cut one by one but cut in parallel at once.

【0082】 異方性の強い結晶の場合、内周刃スラ
イサ−では長い切断時間を必要とした。例えばSiを微
量添加したGaAs結晶は、3インチインゴットの場
合、内周刃スライサ−で切ろうとすると1枚で15分以
上かかる。100枚切るとすると、1500分(25時
間)である。ワイヤソ−を使えるとすれば、同時に10
0枚を切ることができるので、送り速度Vyを1mm/
hとしても、8時間程度で切ることができる。切断時間
を大幅に短縮できる。切り難い材料ほど時間がかかるの
で、時間短縮の効果は大きい。
In the case of a crystal having strong anisotropy, a long cutting time was required for the inner peripheral slicer. For example, in the case of a 3 inch ingot, a GaAs crystal to which a small amount of Si is added takes 15 minutes or more to cut with an inner peripheral slicer. If 100 pieces are cut, it is 1500 minutes (25 hours). If you can use a wire saw, 10
Since 0 sheets can be cut, the feed speed Vy is set to 1 mm /
h can be cut in about 8 hours. Cutting time can be greatly reduced. The more difficult the material is to cut, the longer it takes, so the effect of time reduction is great.

【0083】 ワイヤソ−では、インゴットとワイヤ
を取り付けた後は完全に自動運転になるから、人手がか
からない。省力化によって生産性を高揚させることがで
きる。
In the wire saw, after the ingot and the wire are attached, the operation becomes completely automatic, so that no manual operation is required. Labor saving can increase productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ワイヤソ−の概略斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view of a wire saw.

【図2】III-V族化合物半導体結晶の面の面方位を示す
平面図。
FIG. 2 is a plan view showing a plane orientation of a plane of a group III-V compound semiconductor crystal.

【図3】III-V族化合物半導体結晶の各面の方位を示す
斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing the orientation of each surface of a group III-V compound semiconductor crystal.

【図4】ワイヤソ−によってGaAsインゴットを(1
00)に平行になるように切った時の(100)面の電
子顕微鏡写真。倍率は100倍である。
FIG. 4 shows a GaAs ingot (1)
An electron micrograph of the (100) plane when cut parallel to (00). The magnification is 100 times.

【図5】ワイヤソ−によってGaAsインゴットを(1
00)に平行になるように切った時の(100)面の電
子顕微鏡写真。倍率は200倍である。
FIG. 5 shows a GaAs ingot (1)
An electron micrograph of the (100) plane when cut parallel to (00). Magnification is 200 times.

【図6】ワイヤソ−によってGaAsインゴットを(1
00)に平行になるように切った時の(100)面の電
子顕微鏡写真。倍率は1000倍である。
FIG. 6 shows a GaAs ingot (1)
An electron micrograph of the (100) plane when cut parallel to (00). The magnification is 1000 times.

【図7】ワイヤソ−によってGaAsインゴットを(1
00)に平行になるように切った時の(100)面の電
子顕微鏡写真。倍率は3000倍である。
FIG. 7 shows a GaAs ingot (1)
An electron micrograph of the (100) plane when cut parallel to (00). The magnification is 3000 times.

【図8】劈開面に平行な方向にワイヤソ−を走行させ他
の劈開面に平行な方向にワイヤソ−を進行させてインゴ
ットを切断した場合の切断面の曲がりを示すためのイン
ゴットの中央縦断面図。
FIG. 8 is a central longitudinal section of the ingot for showing the bending of the cut surface when the ingot is cut by running the wire saw in a direction parallel to the cleavage plane and advancing the wire saw in a direction parallel to the other cleavage plane. FIG.

【図9】(100)ウエハの表面において四角錐の圧子
を押しつけた時にクラックの入る方向を示す平面図。
FIG. 9 is a plan view showing the direction in which cracks occur when a quadrangular pyramid indenter is pressed against the surface of a (100) wafer.

【図10】(100)ウエハの裏面において四角錐の圧
子を押しつけた時にクラックの入る方向を示す平面図。
FIG. 10 is a plan view showing the direction in which cracks occur when a quadrangular pyramid indenter is pressed against the back surface of a (100) wafer.

【図11】(100)ウエハに四角錐の圧子を押しつけ
た時に凹部から派生するクラックの顕微鏡写真。縦方向
が<0−1−1>方向であり、横方向が<01−1>方
向である。クラックはこれらの方向に対して45°を成
さない。<01−1>方向に対して約35度の角度で延
びている。
FIG. 11 is a micrograph of a crack derived from a concave portion when a quadrangular pyramid indenter is pressed against a (100) wafer. The vertical direction is the <0-1-1> direction, and the horizontal direction is the <01-1> direction. The cracks do not make 45 ° to these directions. It extends at an angle of about 35 degrees with respect to the <01-1> direction.

【図12】劈開方向に平行にワイヤを走行させ、他の劈
開方向にワイヤを進行させたときにおいて、GaAsイ
ンゴットの軸を含む面で切断したインゴットの中央縦断
面図。切り溝の両側の面においてクラックの延びる方向
を略示している。
FIG. 12 is a central longitudinal cross-sectional view of the ingot cut along a plane including the axis of the GaAs ingot when the wire runs parallel to the cleavage direction and advances in another cleavage direction. The direction in which cracks extend on both sides of the kerf is schematically illustrated.

【図13】劈開方向に対して45°をなす方向にワイヤ
を走行させ、他の劈開方向に対して45°をなす方向に
ワイヤを進行(送り)させた時において、GaAsイン
ゴットの軸を含む面で切断したインゴットの中央縦断面
図。切り溝の両側の面においてクラックの延びて行く方
向を示している。
FIG. 13 includes the axis of the GaAs ingot when the wire is run in a direction at 45 ° to the cleavage direction and the wire is advanced (feeded) in a direction at 45 ° to another cleavage direction. FIG. 3 is a central vertical cross-sectional view of the ingot cut along a plane. The direction in which cracks extend on both sides of the kerf is shown.

【図14】本発明の思想に従って、劈開面に対して45
°をなす方向にワイヤを走行させ、他の劈開面に45°
の角度をなす方向にワイヤを送って行く場合において、
ワイヤがインゴットを切断して行く経路を示すためのイ
ンゴットの中央縦断面図。
FIG. 14 shows a graph of 45 to cleavage plane according to the concept of the present invention.
Run the wire in the direction of
When sending the wire in the direction of the angle of
FIG. 3 is a central longitudinal sectional view of the ingot for showing a path along which the wire cuts the ingot.

【図15】劈開方向に平行にワイヤを走行させ、他の劈
開方向に平行にワイヤを進行させる場合(従来法)にお
いて、切断されたウエハの表面の高さ分布を示す平面図
と斜視図。線1本が0.5μmの高さを表す。
FIG. 15 is a plan view and a perspective view showing a height distribution of a surface of a cut wafer in a case where a wire runs parallel to a cleavage direction and a wire advances parallel to another cleavage direction (conventional method). One line represents a height of 0.5 μm.

【図16】劈開方向に対して45°の角度をなす面に平
行にワイヤを走行させ、他の劈開方向に45°の角度を
なす方向にワイヤを進行させた場合において、切断され
たウエハの表面の高さ分布を示す平面図と斜視図。
FIG. 16 shows a case where a wire runs parallel to a plane that forms an angle of 45 ° with respect to the cleavage direction, and the wire advances in a direction that forms an angle of 45 ° with another cleavage direction. The top view and perspective view which show the height distribution of the surface.

【図17】従来法により切り出された34枚のウエハの
WARPについてのヒストグラム。横軸はWARPの値
(1μm刻み)、縦軸は頻度を示す。
FIG. 17 is a histogram of WARP of 34 wafers cut out by a conventional method. The horizontal axis shows the value of WARP (in 1 μm increments), and the vertical axis shows the frequency.

【図18】本発明により切り出された25枚のウエハの
WARPについてのヒストグラム。横軸はWARPの値
(1μm刻み)、縦軸は頻度を示す。
FIG. 18 is a histogram of WARP of 25 wafers cut out according to the present invention. The horizontal axis shows the value of WARP (in 1 μm increments), and the vertical axis shows the frequency.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多溝ローラー 2 多溝ローラー 3 多溝ローラー 4 ワイヤ 5 インゴットテーブル 6 治具 7 インゴット 8 溝 11 溝 12 溝 13 溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-groove roller 2 Multi-groove roller 3 Multi-groove roller 4 Wire 5 Ingot table 6 Jig 7 Ingot 8 Groove 11 Groove 12 Groove 13 Groove

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】III-V族化合物半導体単結晶インゴットか
ら{100}±15°以内の面方位を持つウエハをワイ
ヤソ−によって切断する際において、ワイヤの往復する
方向がインゴット単結晶の劈開方向から22.5°〜6
7.5°離れた方向であるようにしたことを特徴とする
III-V族化合物半導体結晶の切断方法。
When a wafer having a plane orientation within {100} ± 15 ° from a III-V compound semiconductor single crystal ingot is cut by a wire saw, the direction in which the wire reciprocates is from the cleavage direction of the ingot single crystal. 22.5 ° -6
It is characterized in that the direction is 7.5 ° away.
A method for cutting a group III-V compound semiconductor crystal.
【請求項2】ワイヤの往復する方向がインゴット単結晶
の劈開方向から35°〜55°離れた方向であるように
したことを特徴とする請求項1に記載のIII-V族化合物
半導体結晶の切断方法。
2. The III-V compound semiconductor crystal according to claim 1, wherein the direction in which the wire reciprocates is a direction away from the cleavage direction of the ingot single crystal by 35 ° to 55 °. Cutting method.
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