JP4721743B2

JP4721743B2 - 半導体ブロックの保持装置

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Publication number: JP4721743B2
Application number: JP2005095386A
Authority: JP
Inventors: 聡川村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006272756A

Description

本発明は、例えば半導体ブロック切断して半導体ウェハとするための半導体ブロックの保持装置に関する。

従来、太陽電池素子基板などをはじめとする半導体ウェハを作製する場合、例えば鋳造法などによって半導体原料を溶融し、鋳型内で溶融した半導体原料を冷却・凝固させる。こうしてできた半導体インゴットを所定の寸法に切断してブロック状にし、このブロック状の半導体ブロックをエポキシ系などの接着剤にてガラスやカーボン材もしくは樹脂製のスライスベースに接着した後、ワイヤーソー装置などを用いて複数枚に切断し、半導体ウェハを作製していた。

図４に一般的に半導体ブロック１を切断する際に用いられるワイヤーソー装置を示す。図４に示すようにスライスベース３と接着した半導体ブロック１を設置して、これを切断する際に上方の数箇所から砥粒スラリーと呼ばれるオイルまたは水に炭化シリコン、アルミナ、ダイヤモンドなどの砥粒が混合された切削液を供給し、直径約１００〜３００μｍのピアノ線などからなる一本のワイヤー５をワイヤー供給リール１１からメインローラー８上に設けられた一定間隔でワイヤー５がはまる多数の溝に巻きつけて互いに平行に配置させる。

すなわち、半導体ブロック１を切断する場合、上方から砥粒スラリーを供給するとともに、２本のメインローラー８間に複数本張られたワイヤー５を高速で移動走行させながら、複数の半導体ブロック１をワイヤー５に向けて徐々に下降させて半導体ブロック１に押しつけることによって半導体ブロック１を切断し、半導体ウェハを作製する。

このワイヤーソー装置による切断では、多数の半導体ブロック１を同時に切断することができ、また外周刃や内周刃などを使用する他の切断方法と比べて切断精度が高く、かつ使用しているワイヤーが細いためにカーフロス（切断ロス）を少なくできるという利点がある。

図７は従来の半導体ブロックとスライスベースとの接着方法を示す図である。

（ａ）半導体ブロック１の一面に接着剤２を塗布する
（ｂ）接着剤２が塗布された接着面を下にしてスライスベース１０３の上に半導体ブロック１を貼り合わせる
（ｃ）半導体ブロック１とスライスベース１０３を固定し接着させる
このように、半導体ブロック１とスライスベース１０３の接着は、半導体ブロック１とスライスベース１０３の間に接着剤２を挟み込む状態で接着される。また、図７（ｃ）に示すように、貼り合わせた半導体ブロック１とスライスベース１０３が動かないように側面押さえ１３で半導体ブロック１とスライスベース１０３を固定し、上部押さえ１４で半導体ブロック１に荷重をかけ、ホットプレート１２にて下部から加熱することによって、接着剤２を完全硬化させ、半導体ブロック１とスライスベース１０３との接着を行っていた。

このように、半導体ブロック１はスライスベース１０３と接着した状態でワイヤーソー装置などを用いて切断していた。そして半導体ブロックを切断した後、半導体ウェハ洗浄装置にて洗浄を行い、切断された半導体ブロック１０６は、スライスベース１０３から剥離され、複数枚の半導体ウェハ１０６が形成される。
特開平１０−１０６９７９号公報

しかしながら、従来のスライスベース１０３と半導体ブロック１との接着方法では、接着剤２がスライスベース１０３の短手方向にはみ出してしまったり、スライスベース１０３と半導体ブロック１の対向する面のうち、その面の四隅まで接着剤が届かないといった問題があった。

図８に一般的な固定装置を用いて半導体ブロック１とスライスベースを接着剤を介して接着したときの様子を示す。図８（ａ）にこのときの斜視図を示し、図８（ｂ）に正面図を示す。図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、スライスベース１０３の短手方向に接着剤２がはみ出した状態で固定されており、半導体ブロック１の短手方向に、接着剤２が付着した状態で接着されることとなる。

図９に従来の半導体ウェハの様子を示す。１１５は接着剤残渣、１０６は従来の半導体ウェハである。

スライスベース１０３で保持された半導体ブロック１をワイヤーソー装置などで切断し、洗浄装置にて洗浄を行い、複数枚の半導体ウェハ１０６を形成しても、図９に示すようにはみ出した接着剤２が洗浄工程において除去しきれていないため、特に半導体ウェハ１０６の両角部に付着したままとなってしまい、凸形状を有する接着剤残渣１１５として残ることとなる。このような接着剤残渣１１５があるとデバイス工程での割れ、欠け発生などの弊害となるため、カッターなどで除去作業を行うが、このような作業は、手作業であるため生産性が低下し、また半導体ウェハ１０６の厚みが３００μｍ以下であるため、接着剤残渣１１５の除去作業により半導体ウェハ１０６の割れを発生させ、歩留りを低下させるといった問題があった。

また、スライスベース１０３と半導体ブロック１の対向する面のうち、半導体ブロック１の接着する面の四隅まで接着剤２が届かないため、半導体ブロック１をワイヤーソー装置で切断し、洗浄装置にて洗浄を行い、複数枚の半導体ウェハ１０６を形成すると、ワイヤーソー装置での切断中に接着剤２が不足する部分で半導体ウェハ１０６が振動が増加し、割れやクラックを発生させたり、また、洗浄工程において半導体ウェハ１０６が脱落し洗浄不良や割れを発生させる問題があった。

また、半導体ブロック１の周囲から接着剤２がはみ出したときに、端面に対して薄く引き延ばされてしまい、手作業であっても接着剤２の残渣を剥離させにくく、部分的に残ってしまうこともあった。このように、接着剤２の残渣があった場合にはデバイス工程にて半導体ウェハ１０６上に形成される膜に色ムラなどを発生させてしまう原因となっていた。

特許文献１には、スライスベースを半導体ウェハ側端部分に接着する接着剤へ液体窒素を吹き付け、または液体窒素中へ浸漬することで、接着剤を除去するスライスベース除去装置が開示されている。しかし、このスライスベース除去装置においてはスリット部から露出するスライスベース及び接着剤の部分のみを除去するため、はみ出した接着剤を除去しきれないという問題があった。また、半導体ウェハをスライスベース除去装置に設置するためにスライスベースも切断する必要があるため、高コストとなり生産性が低下するという問題もある。

本発明はこのような従来の半導体ブロックとスライスベースとの保持方法の問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハの表面や端面の接着剤残渣を低減させて、接着剤残渣除去の作業にともなう割れや欠けの発生を抑制し、半導体ウェハがスライスベースから脱落したりデバイス工程において歩留りを低下させたりすることなく半導体ウェハを形成することができる半導体ブロックの保持装置を提供すること目的とする。

本発明の半導体ブロックの保持装置は、直方体の半導体ブロックが接着剤により接着される、前記半導体ブロックよりも大きな第１の面を有するスライスベースを備え、前記スライスベースの前記第１の面は、前記半導体ブロックを切断するためのワイヤーが走行する方向に対して垂直な方向にのみ前記接着剤をはみ出させる溝状の凹部を、前記半導体ブロックと接着される領域の中央部から長手方向の外周端部にかけて有する。

本発明の半導体ブロックの保持装置は、前記スライスベースの前記第１の面と前記半導体ブロックとの前記接着領域が四角形状を有し、前記スライスベースの前記凹部は、前記スライスベースの前記第1の面と前記半導体ブロックとの前記接着領域の対角線に沿って形成されていることを特徴とする。

本発明の半導体ブロックの保持装置は、前記凹部が前記接着領域の外周部から中央部に向かって横断面の幅が狭くなるように変化することを特徴とする。

以上述べたように、本発明の半導体ブロックの保持装置によれば次のような効果が得られる。

直方体の半導体ブロックを接着剤で接着して保持する接着面を備えたスライスベースを有する半導体ブロックの保持装置であって、スライスベースの接着面には、半導体ブロックとの接着領域で接着剤が滞留する凹部を設けられて成るようにした。

この結果、接着剤が凹部によって滞留するため、余った接着剤がスライスベース短手方向からはみ出すことを防止できる。このため、半導体ウェハを形成した際に、半導体ウェハの両角部に接着剤残渣が付着することを抑制できる。また、半導体ウェハの端面に対しても、接着剤が薄く引き延ばされることがなく、端面に残った接着剤を簡単に剥離できるから、接着剤残渣が残ることがない。したがって、接着剤残渣の除去作業を行う必要がなく生産性の低下を抑制することができ、除去作業などによるウェハの割れ発生も低減できるため歩留りの低下も抑制することができる。

以上のように、本発明の半導体ブロックの切断方法によれば、接着剤残渣の付着による接着剤残渣の除去作業を行う必要がないため、高い歩留りで半導体ウェハを得ることができ、また、接着剤残渣の付着を抑制できるため、同時に大量の半導体ウェハを用いて高い品質が要求される太陽電池用半導体ウェハの作製に対して、極めて適している。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

半導体ブロックから半導体ウェハを製造するためには、まず、半導体原料を半導体ブロックの状態にする。これには、一般的に鋳造法と呼ばれる方法で製造される。この鋳造法とは、離型材を塗布した石英などからなる鋳型内へ半導体融液を流し込み、凝固させることによって半導体インゴットを形成する方法である。

そして、鋳型内から取り出して半導体インゴットを切断機などを用いて切断する前に、半導体インゴットの周囲に付着している離型材を、例えば水をかけてブラシでこする等の作業により除去する。このように離型材を除去しておくことで、後の切断工程における刃のもちを良くすることができる。この離型材の除去方法においては水洗い以外にブラスト装置により約１ｍｍ弱のガラスやプラスチックのビーズ、鉄球を半導体インゴットに吹付けて除去する方法もある。ブラスト装置を用いることによって、作業者の負担が軽くなり、作業時間も短く、離型材が厚く付着していても除去することができる。また、水を用いないので廃水処理の必要もなくなる。

次に、この半導体インゴットをバンドソー型切断機などを用いてこの半導体インゴット内で不純物が多く混入している端部を除去したり、所望の大きさに切断して半導体インゴットをブロック状に分割して半導体ブロックを形成する。。

半導体ブロックを後述するワイヤーソー装置により約３００μｍ以下の厚みに切断して、太陽電池などを形成するための半導体ウェハを得ることができる。

図４に示すように、ワイヤーソー装置は、スラリーノズル６の下部に、複数のスラリー受け７を並べて配設し、これらのスラリー受け７の間に、後述する接着方法によってスライスベース３の一面に接着された直方体形状を有する半導体ブロック１を配置し、メインローラー８間にある複数の切断用のワイヤー５に砥粒スラリーを供給しながら、ワイヤー５を高速で移動走行させ、半導体ブロック１を徐々に下降させてワイヤー５に押しつけることによって、半導体ブロック１を切断し、複数の半導体ウェハを得るものである。また、切断中に落下するかもしれない半導体ウェハの端材がメインローラー８へ巻き込むのを防止するために端材巻き込み防止板９を設け、さらに防ぎきれなかったときのためにディップ槽１０を設けている。またディップ槽１０は、砥粒スラリーの回収や切断するときに発生する切粉の回収の目的をも有している。

スラリーノズル６の下部にあるスラリー受け７は複数本に張られたワイヤー５にムラなく均等に砥粒スラリーが供給できるように設けられており、砥粒スラリーは例えば、砥粒と鉱物油、界面活性剤、分散剤からなるラッピングオイルを混合して構成される。

メインローラー８は、例えば直径２００〜３５０ｍｍ、長さ４００〜５００ｍｍのウレタンゴムなどからなり、その表面に所定間隔でワイヤー５がはまる多数の溝（不図示）が形成されている。この溝の間隔とワイヤー５の直径との関係によって、最終製品である半導体ウェハの厚みが定まる。

ワイヤー５はワイヤー供給リール１１から供給され、メインローラー８上に設けられた所定間隔の溝に巻きつけ配列される。なお、ワイヤー５は、例えば、直径１００〜３００μｍ程度を有する鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線が使用されている。このワイヤー５はメインローラー８を所定の回転速度で回転させることによって、移動走行させることができ、通常、４００〜８００ｍ／ｍｉｎ程度となるように高速に移動走行される。

図１に本発明に係る半導体ブロック１の保持装置であるスライスベースに半導体ブロック１が設置された状態を示す。また、図２に図１に示された保持装置を使用して半導体ブロック１をワイヤーソー装置に近づけて切断する場合のワイヤー１０との位置関係を示す。

半導体ブロック１は、、例えば１５０×１５０×３００ｍｍの直方体に切り出しブロック状で構成される。またスライスベース３はカーボン材もしくはガラス、樹脂などの材質が使用される。

そして、スライスベース３と半導体ブロック１とを相互に接着するために、該スライスベースと半導体ブロックとの間には、接着剤２を介在させている。

図１、図２に示すように、スライスベース３上に溝部４を形成されている。このようなスライスベース３の溝部４は、いずれも細長形状を有している。

また、半導体ブロック１とスライスベース３との接着方法の手順は次の（１）から（３）の通りである。

（１）接着剤として熱硬化型二液性のエポキシ系の接着剤２を半導体ブロック１の一面に塗布し、溝部４が形成されたスライスベース３と貼り合わせる。

（２）図７（ｃ）に示すような治具を用いて、貼り合わせた半導体ブロック１とスライスベース３が動かないように側面押さえ１３で半導体ブロック１とスライスベース３を固定し、上部押さえ１４で半導体ブロック１に荷重をかける。

（３）自然に硬化させるか、ホットプレート１２にて下部から加熱することによって、エポキシ系の接着剤２を完全硬化させ、半導体ブロック１とスライスベース３との接着を行う。

このようにして、半導体ブロック１とスライスベース３とを接着した後、図４に示すように、メインローラー８間にある複数の切断用のワイヤー５に砥粒スラリーを供給しながら、ワイヤー５を高速で移動走行させ、半導体ブロック１を徐々に下降させてワイヤー５に押しつけることによって、半導体ブロック１を切断し、複数の半導体ウェハ６を得る。このとき、半導体ブロック１を切断すると同時に、スライスベース３も２〜５ｍｍ切断されるが、半導体ブロック１はスライスベース３に接着された状態で切断する。その後、半導体ウェハ６がスライスベースにぶら下がった状態で次工程の洗浄工程に投入される。

洗浄工程では、まず灯油などからなる洗油で、スライス加工時に付着したスラッジなどを落とす。その後アルカリ系の洗剤で油をおとし、その後洗剤を水で洗い流す。そして熱風やエアーなどにより、半導体ウェハ６表面を完全に乾燥させて、スライスベース３から剥離することで半導体ウェハ６が完成する。

本発明に係る半導体ブロックの保持装置によれば、直方体の半導体ブロックが接着剤により接着される、前記半導体ブロックよりも大きな第１の面を有するスライスベースを備え、前記スライスベースの前記第１の面は、前記半導体ブロックを切断するためのワイヤーが走行する方向に対して垂直な方向にのみ前記接着剤をはみ出させる溝状の凹部を、前記半導体ブロックと接着される領域の中央部から長手方向の外周端部にかけて有するようにしたことで、余った接着剤がスライスベース短手方向、つまりワイヤーの進行方向からはみ出すことを抑制することができる。

図５に本発明に係る半導体ウェハの様子を示す。６は半導体ウェハを示している。

本発明に係る半導体ブロックの保持装置を用いて半導体ウェハ６を形成した場合、接着剤２を滞留させることができ、スライスベースから余った接着剤がはみ出すことを抑制できる。その結果、スライス加工後の半導体ウェハ６の両角部に接着剤残渣が付着することを抑制できる。また、半導体ウェハ６の端面に対しても、接着剤２が薄く引き延ばされることがなく、端面に残った接着剤２を簡単に剥離できるから、接着剤残渣が残ることを抑制することができる。したがって、接着剤残渣の除去作業を行う必要がなく生産性の低下を抑制することができ、除去作業などによる半導体ウェハ６の割れ発生も低減できるため歩留りの低下も抑制することができる。

以上のように、本発明に係る半導体ブロックの保持装置によれば、接着剤残渣の付着による接着剤残渣の除去作業を行う必要がないため、高い歩留りで半導体ウェハ６を得ることができ、また、接着剤残渣の付着を抑制できるため、同時に大量の半導体ウェハ６を用いて高い品質が要求される太陽電池用半導体ウェハの作製に対して、極めて適している。

スライスベース３に設けた凹部は、スライスベースを粗面化して凹凸を形成したり、また、スライスベース３の一部にスライスベースを貫通する穴を設けたりすることから成る。また特に、凹部は図１に示すような溝部４であるほうが好ましい。溝部を設けることによって、接着剤２を滞留させるだけでなく、溝部４を形成した方向に余剰な接着剤を誘導することができる。

次に、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において溝部は、接着領域の長手方向へ接着剤が逃げる溝部を設けられていることが望ましい。

上述のスライスベース３上の溝部を半導体ブロック１との接着領域において長手方向へ接着剤が逃げるようにしたことによって、接着剤２が、スライスベース３に形成された溝部４に誘導されるため、上述した効果に加え、半導体ブロック１とスライスベース３の接着剤２を介した接着領域が広がり、強固な接着強度を得ることができる。

また、このときワイヤー５の走行方向とほぼ垂直に余剰接着剤が誘導される。言い換えれば、接着剤２が半導体ブロック１の短手方向の両端側にはみ出すことはないため、後の工程でワイヤー５によって切断した後でも、半導体ウェハ６の端部で接着剤残渣が付着することを抑制できる。

このように、溝部４により接着剤２がスライスベースの長手方向へ接着剤が誘導されるため、半導体ブロック１の短手方向の両端部から接着剤２がはみ出すことはない。従来技術において問題となる半導体ウェハの両角部の接着剤残渣は、図９からもわかるように、いずれも短手方向の両端部からはみ出した接着剤２が原因となっている。したがって、従来、半導体ブロックの短手方向の両端部からはみ出していた接着剤２をスライスベース３に形成された溝部４によって、半導体ブロックの長手方向に接着剤を誘導し、逃がすようにした本発明の構成によれば、より効果を得ることができる。

さらに、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において、スライスベース３に設けられた溝部４は、半導体ブロック１との接着領域の対角線と交差するすることが好ましい。

図６に本発明に係るスライスベースの溝形状の他の実施例を示すスライスベースの上視図を示す。３はスライスベース、４は溝部、Ａは半導体ブロックとスライスベースの接着領域を示している。

特に、図１または図６に示されるように、溝部４がスライスベース３の接着領域Ａの対角線と交差するようにしたことで、接着剤２が半導体ブロック１の接着領域Ａの四隅方向に誘導されるため、接着剤２が介在した半導体ブロックとの接着領域Ａのムラが少なくなり、スライスベース３が半導体ブロック１を保持する接着力を向上させることができる。さらに上述した効果に加え、半導体ブロック１がより接着固定されるので、切断した後に、スライスベース３から半導体ウェハ６が脱落するのを抑制することができる。

また、半導体ウェハ６の端面に対しても、接着剤２が薄く引き延ばされることがなく、スライスベース３に形成された溝部４によって接着剤２が、ある程度の厚みを有して均一に存在し半導体ブロック１の短手方向の両端部にはみ出すことが少ないので、端部に残った接着剤２を簡単に剥離でき、接着剤２の残渣が残ることがない。

このように、半導体ウェハ６が形成された際、半導体ウェハ６の両角部や端部に接着剤２の残渣が無い状態となり、接着剤２の残渣の除去作業を行う必要がないため生産性の低下を抑制することができ、除去作業などによる半導体ウェハ６の端部などからの割れ発生も低減でき、歩留りの低下も抑制することができる。

そして、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において、スライスベース３に設けられた溝部４は、図１や図６（ｂ）に示されるように接着領域Ａの略中心部を通過した方がよい。

本来接着剤２は、中心部分に塗布した場合に中心から放射状に延びていくため、中心部は接着剤２が滞留しやすい。しかしながら、溝部４が接着領域Ａの略中心を通過することによって、中心部分に滞留するはずの接着剤２が広がり、結果として半導体ブロック１とスライスベース３との接着領域Ａが増加する。この結果、上述の効果に加えさらに接着領域Ａを増加させることができる。

また、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において、溝部４は、半導体ブロック１と、スライスベース３との接着領域の対角線に沿って伸びるようにした方が望ましい。

溝部４を半導体ブロック１との接着領域の対角線に沿って伸びるようにしたことによって、従来、接着剤２が一番届きにくかった半導体ブロック１の四隅へ接着剤２が届くようになる。この結果、上述の効果に加え飛躍的に接着領域を拡大することができる。

そして、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において、溝部は、半導体ブロックと、スライスベース３との接着領域に面した開口部の面積が、接着領域の５％以上１０％以下であることが好ましい。

溝部４の開口部の面積を、接着領域の５％以上１０％以下とすることによって、接着剤２の流動性を保ちつつ、さらに半導体ブロック１とスライスベースとの接着領域を安定して保つことができるため、上述の効果に加えて接着剤２の広がり易さ、乾燥までの時間の短縮を可能にすることができる。

しかしながら、溝部４の開口部の面積が接着領域の５％未満であった場合、接着領域は高いが、接着剤２の流動性が鈍くなってしまい、接着領域が減少する可能性を生じる。

また、溝部４の開口部の面積が接着領域の１０％より大きかった場合、接着剤２の流動性はよいが、接着剤２の量が多く必要となり高コストとなる可能性がある。

さらに、本発明に係る半導体ブロック１の保持装置において、溝部４に対して略直交する面で切断したときの溝部４の断面積が、前記接着領域の略中心部に向かって徐々に小さくなるようにした方がよい。

この理由として余った接着剤２が半導体ブロック１の四隅方向へ充分に流動するため、接着剤２がより均一に広がり接着領域のムラが無くなり、且つ接着剤２がスライスベース３短手方向の両端側からはみ出すことを軽減することができるためである。

それに伴い、接着剤２が半導体ブロック１の接着面の四隅に誘導されるため、スライスベースが半導体ブロックを保持する力を一段と向上させることができ、切断した後に、スライスベース３から半導体ウェハ６が脱落するのを抑制することができる。

また、溝部４の最大の溝の幅がスライスベース３の短手方向の長さに対して２．５％以上となるように構成したほうが好ましい。このような構成にすることで、接着剤を余剰にはみ出すことなく半導体ブロック１をスライスベース３に接着でき、半導体ウェハ６端部などへの回りこみも抑制でき、接着剤残渣が残る事が無い。この時、接着剤残渣があると取り除く作業の際に半導体ウェハが割れてしまうが、該方法では半導体ウェハ６の割れ欠けが生じにくくなる。しかしながら、溝部４の最大の溝の幅がスライスベースの短手方向の長さに対して２．５％より狭い場合においては、接着剤が有効に溝部４へと誘導されず、半導体ブロック１の両端部から接着剤２のはみ出しが若干見られ、洗浄工程の時間を長くすれば接着剤残渣を除去することは可能であるが、生産性が低下する。また、溝部４の最大の溝の幅がスライスベースの短手方向の長さに対して２．５％以上であれば特に問題はないが、接着剤２の量が多く必要となり、高コストとなるため、５．０％以下としたほうが好ましい。

さらに、溝部４の最大の溝の深さが２ｍｍ以上となるように構成したほうが好ましい。接着剤２を余剰にはみ出すことなく半導体ブロック１をスライスベースに接着でき、半導体ウェハ端部などへの回りこみも抑制でき、接着剤残渣が残る事が無い。この時、接着剤残渣があると取り除く作業の際に半導体ウェハが割れてしまうが、該方法では半導体ウェハの割れ欠けが生じにくくなる。しかしながら、溝部４の最大の溝の深さが２ｍｍより浅い場合においては、接着剤が有効に溝部４へと誘導されず、半導体ブロック１の両端部から接着剤２のはみ出しが若干見られ、洗浄工程の時間を長くすれば接着剤残渣を除去することは可能であるが、生産性が低下する。また、溝部４の最大の溝の深さが２ｍｍ以上であれば特に問題はないが、接着剤２の量が多く必要となり、高コストとなるため、３ｍｍ以下としたほうが好ましい。

また、図１に示すように、スライスベース３は、半導体ブロック１よりも大きなサイズとし、これらの接着面の外郭線（すなわち、小さい方＝半導体ブロック１側の接着面の外郭線）は、スライスベース３の一面の外周よりも内側に存在するように構成することが望ましい。このような構成にすることで、半導体ブロック１の接着面よりもスライスベース３の一面の方が大きいので、スライスベース３に対して安定して半導体ブロックを接着することができる。また、図６に示すように接着領域Ａにのみ溝部４が形成されていれば充分に本発明の効果が得られるが、図１に示すように接着領域の外に溝部４を伸ばすことによって、余剰の接着剤を故意に長手方向の両端側にはみださせることができる。

このように、本発明によって、接着剤２の残渣を有効に低減し、半導体ブロック１をスライスベース３に接着する力を最適にするという効果に加え、これらの溝部４よる接着剤２の均一な広がりによって適度な厚みを有するため、作業の際に半導体ブロック１や半導体ウェハに加えられた衝撃を緩和するという作用効果も得られ、割れや欠けが生じにくいという効果も奏する。

ここで用いられるスライスベース３に形成される溝部４は、例えば研削による加工で均一な溝幅、且つ均一な深さを有するものが望ましい。また、溝の断面形状は矩形以外にＶ字溝、Ｕ字溝であっても構わない。また、溝部４が略中心部まで形成されていなくても構わないが、効率よく余った接着剤２を半導体ブロック１の長手方向の両端側に誘導するために、溝部４が略中心部まで形成されることが好ましい。

接着剤２としては、熱硬化型二液性のエポキシ系の接着剤を好適に用いることができるが、エポキシ系に限らず、例えばポリウレタン系、アクリル系、フェノール系接着剤でもよい。中でも臭気や加熱硬化時間、対湯・対アルカリ、対熱などの理由からエポキシ性を用いることが望ましい。

以上のように、本発明の半導体ブロックの切断方法にかかる半導体ブロックとスライスベースとの接着方法によれば、半導体ブロック１に付着する接着剤２の残渣を有効に抑制することができるため、手作業による接着剤残渣の除去作業を行う手間を軽減することができ、その結果、高い歩留りで半導体ウェハ６を得ることができ、また、同時に大量の半導体ウェハ６を用い、高い品質が要求される太陽電池用半導体ウェハの作製に対して極めて適している。

なお本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。

例えば、上述の説明では、複数のワイヤーを所定間隔に配置して半導体ブロックを剪断するマルチワイヤーソー装置の例によって説明したが、これに限るものではなく、一本のワイヤーによって切断加工を行うシングルタイプのワイヤーソー装置や、ワイヤーの外周面に砥粒を固着させたワイヤーソー装置であっても、本発明の効果を良好に奏する。

以下、本発明の実施例について説明する。

上述の実施形態に記載した方法にしたがって、以下のように試料を準備した。

まず、１５０ｍｍ角＊Ｌ＝３００ｍｍの半導体ブロック１として多結晶シリコンブロックを準備した。その後、図１に示されるようにスライスベースに接着剤２の溝部４として、スライスベース３のとシリコンブロック１の接着面側において、スライスベース３の各対角を結ぶ線上にＵ字溝部を形成した。なお、溝部４については、幅と深さを変えて、数種類の試料の作製を行った。ただし、１つのスライスベースに設けた溝部の幅と深さはどの場所においても一定にしてある。次に、主剤と硬化剤からなる熱硬化型のエポキシ系の接着剤２を所定量を混合して２０ｇ塗布し、カーボン材からなるスライスベース３の一面に対して、この半導体ブロック１の接着面を貼り合わせた。半導体ブロック１の接着面は１５０×３００ｍｍであるのに対し、スライスベース３の一面は１５０×３２０ｍｍとした。

その後、図７（ｃ）に示した固定治具を用いて、貼り合わせたシリコンブロック１とスライスベース３が動かないように側面押さえ１３でシリコンブロック１とスライスベース３を固定し、上部押さえ１４でシリコンブロック１に荷重をかけ、ホットプレート１２にて下部から加熱することによって、エポキシ系の接着剤２を完全硬化させ、シリコンブロック１とスライスベース３との接着を行った。

このようにして作製されたスライスベース３が接着したシリコンブロック１の試料を、図４に示すワイヤーソー装置に２本セットし、ＳｉＣ砥粒スラリーを供給しながら、２００μｍの直径を有するピアノ線のワイヤー５を６００ｍ／ｍｉｎで走行させ切断し、洗浄してシリコンウェハを形成した。このとき、シリコンブロック１とスライスベース３とを接着したときにおける接着剤２のはみ出し状態と、得られたシリコンウェハについての接着剤残渣率（％）とスライスベース３からシリコンブロックが脱落する脱落率（％）について評価を行った。

接着剤残渣率の算出方法としては、２本のシリコンブロックから得られたシリコンウェハ全数を目視により観察を行い、シリコンウェハの接着剤残渣の存在を確認した。また脱落率の算出方法としては、スライスベースに保持された２本のシリコンブロックから得られたシリコンウェハの数に対する脱落したシリコンウェハの枚数の百分率で行っている。

なお、溝部４の幅と深さを変えたものについても、上述の評価を行った。このとき溝部４の幅はスライスベース３の短手方向の幅に対する百分率で表している。

また、比較例として、溝部４を形成せず、接着剤２の塗布量を変えたものについても、上述の評価を行った。

これらの結果を表１に示す。表１の評価結果において、記号で示した内容は以下の通りである。

（接着剤のはみ出し状態）
◎：ワイヤー走行方向に対して垂直な方向にのみはみ出し、○：一部半導体ブロックの短手方向の両端からはみ出しあり、△：はみ出し不足、▲：はみ出し無し、×：半導体ブロックの全周囲からはみ出し

表１より、溝部を形成せず、接着剤２のみでシリコンブロック１とスライスベース３を接着した本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１〜３については、試料Ｎｏ．１は接着剤残渣が確認され、接着剤２の塗布量を１５ｇ、１０ｇと減らした試料Ｎｏ．２、３は、ほとんど接着剤残渣が確認されなかったが、シリコンウェハの脱落が見られ、不満足な結果であった。

それに対して、本発明における溝部４を形成してシリコンブロック１とスライスベース３を接着した試料Ｎｏ．４〜２８については、接着剤残渣、シリコンウェハ脱落の発生を抑えることができ、本発明の効果が確認された。

また、接着剤２がシリコンブロック１の長手方向の両端側からはみ出している場合、例えば試料Ｎｏ．１７と１８を比較した場合、はみ出し不足や、はみ出しがないときに比べ、シリコンウェハ脱落の発生をより効果的に抑制していることが明らかである。

また、溝部４の幅をスライスベースの短手方向の幅に対して２．５〜５％、かつ深さを２．０〜３．０ｍｍとした試料Ｎｏ．１０〜１２、１５〜１７、２０〜２２の試料はそれ以外のものと比べて、接着剤残渣、半導体ウェハ脱落の発生をより効果的に抑制していることがわかる。

さらに、溝部４の幅がスライスベース３の短手方向の幅に対して７％の試料や、深さが３．５ｍｍの試料については、シリコンウェハの脱落率が若干高いが、接着剤２の塗布量を増やすことで、接着剤２がシリコンブロック１の長手方向の両端側のみからはみ出し、接着剤残渣が確認されることなく、シリコンウェハ脱落の発生を抑えることができた。

このように本発明のシリコンブロックの接着方法によれば、スライスベース３のシリコンブロックとの接着面に溝部４を形成することで、溝部４により接着剤２がシリコンブロックの長手方向の両端側に導かれるため、シリコンブロックの短手方向の両端部から接着剤２がはみ出すことがなく、シリコンウェハの両角部や端面部への接着剤２の残渣を抑えることができた。その結果、接着剤残渣１５の除去作業を軽減し、除去作業に伴うシリコンウェハの割れ発生も低減できるため、歩留りの低下を抑制することができた。また、溝部４をスライスベース３の略四隅から略中心部に向けて設けるだけなので、簡単かつ低コストな構成によって、発明の効果を十分に奏することを確認できた。

本発明にかかる半導体ブロックとスライスベースとの接着状態を示す図である。スライスベースと接着した半導体ブロックをワイヤーソー装置に設置した際のワイヤーとの位置関係を示す図である。本発明にかかる半導体ブロックとスライスベースとの接着状態を示す図である。一般的なワイヤーソー装置の構成を示す図である。本発明に係る半導体ウェハの状態を示す図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明にかかるスライスベースの溝形状の他の実施例を示すスライスベースの上視図である。（ａ）〜（ｃ）従来の半導体ブロックのスライスベースとの接着方法を示す図である。（ａ）従来の接着剤のはみ出し状態を示す図であり、（ｂ）はその断面構成を示す図である。従来の半導体ウェハの接着剤残渣の位置を説明する図である。

符号の説明

１：半導体ブロック
２：接着剤
３：スライスベース
４：溝部
５：ワイヤー
６：スラリーノズル
７：スラリー受け
８：メインローラー
９：端材巻き込み防止板
１０：ディップ槽
１１：ワイヤー供給リール
１２：ホットプレート
１３：側面押さえ
１４：上部押さえ
１５：接着剤残渣
１６：半導体ウェハ
Ａ：接着領域

Claims

直方体の半導体ブロックが接着剤により接着される、前記半導体ブロックよりも大きな第１の面を有するスライスベースを備え、
前記スライスベースの前記第１の面は、前記半導体ブロックを切断するためのワイヤーが走行する方向に対して垂直な方向にのみ前記接着剤をはみ出させる溝状の凹部を、前記半導体ブロックと接着される領域の中央部から長手方向の外周端部にかけて有する半導体ブロックの保持装置。
前記スライスベースの前記第１の面と前記半導体ブロックとの前記接着領域が四角形状を有し、
前記スライスベースの前記溝状の凹部は、前記スライスベースの前記第1の面と前記半導体ブロックとの前記接着領域の対角線に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ブロックの保持装置。
前記溝状の凹部は、前記接着領域に面した開口部の面積が、前記接着領域の５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体ブロックの保持装置。
前記溝状の凹部は、前記接着領域の外周部から中央部に向かって横断面の幅が狭くなるように変化していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体ブロックの保持装置。