JP5882508B2 - 研磨粒粉末 - Google Patents

Description

本発明は、シリコンインゴットの機械加工が特に意図される研磨粒粉末と、研磨ツール、特に、前記粒を含む研磨ワイヤと、前記粒粉末または前記研磨ツールを用いてインゴットを切断する方法とに関する。

従来、シリコンウエハの製造は、シリコンインゴットをスライスに切断するステップを含む。このために、連続ループに曲げられかつ懸濁液中に研磨粒を含有するスラリーに通すことによって再充填された研磨ワイヤに、シリコンインゴットを押し付ける。

シリコンインゴットを切断するための方法、およびその方法を実施するのに使用できる機械は、特に特許文献１、特許文献２、および特許文献３に記載されている。

シリコンウエハは、電子技術応用または光起電力電池の製造を対象としうる。特に光起電力電池の場合、１ワットを生成するのに必要とされるシリコンの量を制限するために、厚さの薄い、即ち２００μｍ［マイクロメートル］程度のシリコンウエハを製造する必要性がある。

生産性を増すために、速い切断速度も求められている。

しかし、薄いことおよび速い切断速度といったこれらの制約は、満足のいかない不良率をもたらす。製造されるウエハの大部分は、その長さに沿った厚さのばらつき、変形、またはその表面の欠陥を示す。あるウエハは、初期の亀裂をも有し、または切断中に粉々になる。

したがって、用いられるスラリーの性能を改善するために、研究が行われてきた。特に特許文献４は、最大でもその長さおよび幅の４分の１に等しい厚さの小板の形をした研磨粒の使用を推奨する。

特許文献５は、メジアン径を中心に狭い粒度分布であることを推奨する。特許文献５はまた、平均アスペクト比が０．５９以上でなければならないと主張している。特許文献５に開示された粒は、製造されるウエハに沿った厚さのばらつきの減少を可能にすべきである。しかし特許文献５は、粒度の所定範囲内にある粒の形状を扱ってはいない。

米国特許出願公開第２００６／２４９１３４号明細書 米国特許第５９３７８４４号明細書 国際公開第２００５／０９５０７６号 特開平１０−１８０６０８号公報 特開２００３−４１２４０号公報

ｗｗｗ．ｍａｌｖｅｒｎ．ｃｏ．ｕｋ、「Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｈｅｅｔｓ」

本発明の１つの目的は、少なくとも一部では、上記課題の１つまたは複数を克服することであり、特に、シリコンウエハ製造法の生産性を改善することである。

第１の主な実施形態において、本発明は、シリコンインゴットの機械加工が特に意図される研磨粒粉末であって、前記粉末は、Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分が、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージを単位とした場合に１５％超および８０％未満、またはさらに７０％未満、または５０％未満、または４０％未満０．８５未満で含むようなものであり、Ｄ_４０およびＤ_６０のパーセンタイルは、体積パーセンテージを単位とした場合にそれぞれ４０％および６０％で構成された粉末画分を、より大きなサイズを有する粉末の粒から分離する粒度に対応した粉末の粒度の累積粒度分析分布曲線のパーセンタイルである、研磨粒粉末を提示する。

この記述の残りの部分でより詳細にわかるように、インゴットを切断するための本発明の粉末の性能は、特に注目に値する。

この結果は、解明されておらず、意外なものである。

これは第１に、切断操作中に、最も粗い粒が、切断されるインゴットを最初に攻撃するからである。したがって当業者は、中間粒度分析範囲内に大量の細長い粒が存在することによって粉末の性能を改善することができるということを考えることなく、最大粒度に対応する粒度分析画分用に粒を細長くすることを優先するようになる。

第２に、本発明者らは、特許文献４の教示とは対照的に、前記中間粒度分析画分中の細長い粒の量を、限定しなければならないことを発見した。細長い粒と丸い粒との混合物は、適正な積重ねと、細長い粒に適合される分布プロファイルとに有利であり、特に研磨ツール、具体的には支持ワイヤに利用する場合に有利である。研磨ツールの摩耗も、より均一である。

第２の主な実施形態において、本発明は、シリコンインゴットの機械加工が特に意図される研磨粒粉末であって、前記粉末は、Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分中の、真円度が０．８５未満である粒の体積パーセンテージＳ（Ｄ_４０〜Ｄ_６０）を、メジアン径Ｄ_５０で割った比、即ち「Ｒ_{４０〜６０}比」が、０．８５超および３．５未満、好ましくは２未満、またはさらに１．５未満であるようなものであり、真円度およびパーセンタイルは上記にて定義した通りの研磨粒粉末を提示する。

この比は、０．９超であり、１．０超であり、１．１超であり、１．２超であり、またはさらに１．３超であることができる。

本発明の第２の主な実施形態による研磨粒粉末は、第１の主な実施形態による研磨粒粉末の、必要なまたは任意選択の特徴の１つまたは複数を組み込んでいてもよい。

第３の主な実施形態において、本発明は、シリコンインゴットの機械加工が特に意図される研磨粒粉末であって、前記粉末は、
・１０％＜Δ_{３−１０−２０}＜６０％、および／または
・１５％＜Δ_{１０−２０−４０}＜６０％、および／または
・１０％＜Δ_{２０−４０−６０}＜３０％、および／または
・１５％＜Δ_{４０−６０−８０}＜４０％、および／または
・１７％＜Δ_{６０−８０−９７}＜５０％、
「Δ_{ｎ−ｍ−ｐ}」は、比（Ｓ（Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｍ）−Ｓ（Ｄ_ｍ〜Ｄ_ｐ））／Ｓ（Ｄ_ｍ〜Ｄ_ｐ）をパーセンテージで表したものであり、「Ｓ（Ｄ_ｉ〜Ｄ_ｊ）」は、粒度分析画分Ｄ_ｉ〜Ｄ_ｊ中の、真円度が０．８５未満である粒を体積パーセンテージで表したものである
ような、研磨粒粉末を提示する。

一実施形態では、
・１０％＜Δ_{２０−４０−６０}＜３０％、および／または
・１５％＜Δ_{４０−６０−８０}＜６０％、またはさらにΔ_{４０−６０−８０}＜４０％、好ましくは
・１０％＜Δ_{２０−４０−６０}＜３０％、および
・１５％＜Δ_{４０−６０−８０}＜６０％、またはさらにΔ_{４０−６０−８０}＜４０％
である。

一実施形態では、
・１５％＜Δ_{１０−２０−９０}＜６０％、またはさらにΔ_{１Ｏ−２０−４０}＜５０％
である。

一実施形態では、
・１５％＜Δ_{１０−２０−４０}＜６０％、またはさらにΔ_{１Ｏ−２０−４０}＜５０％、および
・１５％＜Δ_{４０−６０−８０}＜６０％、またはさらにΔ_{４０−６０−８０}＜４０％
である。

一実施形態では、
・１０％＜Δ_{３−１０−２０}＜６０％、および
・１５％＜Δ_{１０−２０−４０}＜６０％、および
・１０％＜Δ_{２０−４０−６０}＜３０％、および
・１５％＜Δ_{４０−６０−８０}＜４０％、および
・１７％＜Δ_{６０−８０−９７}＜５０％
である。

Δ_{３−１０−２０}は、２０％超であり、またはさらに２５％超であり、および／または４０％未満、またはさらに３０％未満であってもよい。

Δ_{１０−２０−４０}は、２０％超であり、２５％超であり、またはさらに３０％超であり、および／または５０％未満、またはさらに４０％未満、または３５％未満であってもよい。

Δ_{２０−４０−６０}は、１５％超であり、またはさらに２０％超であり、および／または２５％未満であてもよい。

Δ_{４０−６０−８０}は、２０％超であり、および／または３５％未満、またはさらに３０％未満、または２５％未満であってもよい。

Δ_{６０−８０−９７}は、２５％超であり、またはさらに３０％超であり、および／または４０％未満、またはさらに３５％未満であってもよい。

好ましくは、これらの条件のいくつかが満たされる。

これらの条件が、１つの粒度分析画分からの細長い粒とその次の画分の細長い粒との割合のばらつきを制限できることは、非常に有意である。

この記述の残りの部分でより詳細にわかるように、従来技術の粒粉末は、一般に、前記粒度分析範囲内で非常に素早く増加する最小の粒に対応して、粒度分析画分中の細長い粒を低い割合で有する。本発明者らは、１つの粒度分析範囲から別の範囲までの、細長い粒の割合の規則的なまたは実質的に線形の増加によって、特にシリコンインゴットを切断する適用例で磨粒粉末の性能を改善できることを発見した。

本発明の第３の主な実施形態による粉末は、本発明の第１および第２の主な実施形態による粉末の、必要なまたは任意選択の特徴の１つまたは複数を組み込んでもよい。

検討中の主な実施形態とは無関係に、さらにより具体的には、本発明による粒粉末は、以下の任意選択の特徴の１つまたは複数を示すことができる。
・Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分は、真円度（Ｓ）が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１０％超、および／または６０％未満、５０％未満、またはさらに４０％未満含むことができ、
・Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分および／またはＤ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１５％超、２０％超、および／または３５％未満含むことができ、
・メジアン径Ｄ_５０は、６０μｍ、３０μｍ、または２０μｍ未満、および／または３μｍ超、５μｍ超、８μｍ超、１２μｍ超、または１５μｍ超であってもよい。メジアン径Ｄ_５０は、１２μｍ未満であってもよい。この場合、特に、Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１５％超、またはさらに２０％超含んでいてもよく、
・研磨粒の材料は、７ＧＰａ［ギガパスカル］よりも高い、ビッカースＨＶ_０．５タイプ微小硬度を有していてもよい。この微小硬度は、スクエアベースおよび１３６°に等しい面同士のピーク角を有するダイヤモンドポイントを、粒のサンプルに適用することによって作製された圧痕の、少なくとも１０個の測定値の平均を用いて決定することができ、
・研磨粒は特に、重量パーセンテージで表した場合に炭化シリコンＳｉＣを９５％超含むことができ、
・Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分中の、真円度が０．８５未満である粒の体積パーセンテージＳ（Ｄ_４０〜Ｄ_６０）を、メジアン径Ｄ_５０で割った比、即ち「Ｒ_{４０〜６０}比」は、０．８５超であり、０．９超であり、１．０超であり、１．１超であり、１．２超であり、１．３超であり、および／または３．５未満であり、好ましくは２未満であり、好ましくは１．５未満である。

１つの特定の実施形態において、メジアン径Ｄ_５０は８μｍ超であり、Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージとして表した場合に１５％超、２０％超、または２５％超含む。

本発明は、本発明の研磨粒粉末と、結合剤、特に有機結合剤であって、前記粒を支持体に、特にインゴット、具体的にはシリコンインゴットを切断するための支持ワイヤに固定するのに適した結合剤とを含む、スラリーも提供する。

この固定は、強固であってもよく、または対照的に、従来の手法のように粒同士が互いに対して移動できる機会を与えてもよい。

本発明は、特に結合剤を用いて支持体に固定されまたは互いに凝集した本発明の研磨粒を含む、ツールも提供する。特に、このツールは、本発明のスラリーでコーティングされた支持ワイヤ、例えばインゴット、具体的にはシリコンインゴットの切断が意図される研磨ワイヤであってもよい。

本発明は、インゴットを機械加工する方法、特に、本発明のツール、具体的には本発明の研磨ワイヤを使用してインゴットを切断する方法も提供する。インゴットは、半導体材料、特に単または多結晶シリコン、ヒ化物、特にガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、金属酸化物、またはフェライトから選択された構成成分を、５０％超、８０％超、９０％超、９５％超、９９％超、９９．９％超、またはさらに１００％含んでいてもよい。この方法は、切断が完了したときに、厚さが２００μｍ未満、１５０μｍ未満、またはさらに１００μｍ以下のウエハが得られるよう適応させることができる。

本発明は、本発明の機械加工法を使用して得られたウエハも提供する。

（定義）
−「粒」という用語は、粉末中のまたは支持体に固定化された、個別化された固体物質を意味する。
−明確にするために、「細長い粒」という用語は、本明細書では、真円度が０．８５未満の粒に適用し、「丸い粒」は、真円度が０．８５以上である粒に使用する。
−粒の「サイズ」Ｄ_ｐという用語は、その最大寸法ｄＭとその最小寸法ｄｍとの平均値： （ｄＭ＋ｄｍ）／２に適用される。
−粒の「真円度」は、従来から下記の通り決定される。粒の凝集沈殿、即ち集塊が全く生じないような手法で、粒を流体中の懸濁液に取り込む。例として、本発明者らは、水酸化ナトリウム、ＮａＯＨを使用して、ＳｉＣ粉末を水中に分散させた懸濁液を生成した。

懸濁液の写真を撮り、ＳＹＳＭＥＸ ＦＰＩＡ ３０００型装置を使用して処理した。粒の真円度を評価するために、写真上の、粒Ｇの面積Ａ_ｐに等しい面積を有するディスクＤの周囲長Ｐ_ｄを測定した（図２参照）。さらに、この粒の周囲長Ｐ_ｐを測定した。真円度は、比Ｐ_ｄ／Ｐ_ｐに等しかった。粒の形状が細長くなるほど、真円度は低くなる。

ＳＹＳＭＥＸ ＦＰＩＡ ３０００の取扱説明書は、この手順についても記述している（非特許文献１参照）。
−従来、「粉末の粒度の累積粒度分析分布曲線」という用語は、下記を条件として粒度分析分布曲線に適用され、
−縦座標の上方に向かって、ｐ％というパーセンテージは、より大きなサイズの粒をｐ体積％有する粉末の画分を表すようなパーセンテージであり、
−横座標に沿って、粒度Ｄ_ｐであり、Ｄ_ｐは、この横座標に沿ってパーセンテージｐ％で表された、粉末画分中の最小の、可能性ある粒度である。

そのような粒度分析曲線は、レーザ粒度分析器を使用して作成してもよい。ＳＹＳＭＥＸ ＦＰＩＡ ３０００装置は、そのような曲線を得るために有利に使用することができる。

−従来、「パーセンタイル」または「センタイル」Ｄ_ｐという用語は、横座標に沿って体積パーセンテージで表したｐ％に対応する粒度（上述の曲線上の横座標に沿う）に適用される。例として、粉末の粒の１０体積％はＤ_１０以上のサイズを有し、粒の９０体積％はＤ_１０よりも極めて小さいサイズを有する。
−「Ｄ_ｐ〜Ｄ_ｑ」という用語は、Ｄ_ｑ以上およびＤ_ｐ以下のサイズを有する粒の集合を含む粒度分析画分を示す。
−「Ｓ（Ｄ_ｐ〜Ｄ_ｑ）」という用語は、粒度分析画分Ｄ_ｐ〜Ｄ_ｑ中の細長い粒の体積パーセンテージを示す。
−「Δ_{ｎ−ｍ−ｐ}」という用語は、比（Ｓ（Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｍ）−Ｓ（Ｄ_ｍ〜Ｄ_ｐ））／Ｓ（Ｄ_ｍ〜Ｄ_ｐ）をパーセンテージとして示す。例として、Δ_{３−１０−２０}＝（Ｓ（Ｄ_３〜Ｄ_１０）−Ｓ（Ｄ_１０〜Ｄ_２０））／Ｓ（Ｄ_１０〜Ｄ_２０）である。このようにΔ_{ｎ−ｍ−ｐ}は、粒度分析画分Ｄ_ｍ〜Ｄ_ｐに対する粒度分析画分Ｄ_ｎ〜Ｄ_ｍの細長い粒の割合が増大することを示す。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の記述からおよび図面から、さらに明らかになる。

様々な試験粉末に関する細長い粒の割合の、１つの粒度分析画分から次の画分への変化を示す図である。 粒の真円度を決定するのに使用される方法を示す図である。

（生成方法）
研磨粒を生成する任意の公知の方法を、丸い粒および細長い粒を生成するために使用してもよい。細長い粒を生成するには、特許文献５を特に参照すべきである。

生成された細長い粒の割合に応じて、様々な粒度分析画分を分類し、例えばスクリーニングによって選別し、または混合するステップが、本発明の粉末の場合に相当する細長い粒の割合を得るために必要と考えられる。

本発明の粉末は、例えば、少なくとも下記のステップ、即ち、
ａ）好ましくは少なくともミリメートルの固形物、即ちその寸法の全てが少なくとも１ｍｍ［ミリメートル］を超えている固形物を、好ましくは反応によって、特に炭素還元、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）を生成するためのシリカの炭素還元、静水圧プレス成形（「ＩＰ」）、高温静水圧プレス成形（「ＨＩＰ」）、ＳＰＳ（「スパークプラズマ焼結」）、または融合、特に電気融合によって合成するステップと、
ｂ）前記固形物を、おそらくは破砕によって、一組の粒子に任意選択で縮小するステップと、
ｃ）好ましくは、生成される粉末の最大粒度Ｄ_０．５超であるサイズを有する粒子を、一例としてスクリーニングにより選択し、好ましくは、前記最大サイズの少なくとも２倍および／または前記最大サイズの４倍未満のサイズを有する粒子を選択するステップと、
ｄ）ステップａ）で得られた固形物、またはステップｂ）もしくはステップｃ）で得られた粒子を、好ましくは剪断応力に好ましい条件下で、特にローラ粉砕ミルを使用してミリング処理するステップと、
ｅ）適切な場合には、ステップｄ）から得られ、かつ得られた粉末が本発明によるものになるように所定の粒度分析範囲内に包含される粒を、選択するステップと、
ｆ）ステップｄ）で実施されたミリング処理中に導入された、全ての磁性粒子を排除するために、任意選択で磁気的に分離するステップと、
ｇ）望ましくない化学種、例えばシリカまたは過剰な炭素を、炭化シリコン粉末（ＳｉＣ）と共に排除するために、任意選択で熱または化学処理するステップと、
ｈ）任意選択で、粉末の品質を、好ましくはサンプリングによって検証するステップと
を含む方法を使用して生成してもよい。

ステップａ）において、その目的は、ミリング処理中に「破裂」するよう十分な強度を有する固形物を生成することである。言い換えれば、調製された固形物は、ミリング処理中に崩れる可能性がある単純な粒の集塊であってはならず、その理由は、そのような崩れでは、工業的な用途を目的とした十分に細長い粒を生成できないからである。任意の合成法が考えられ、簡単な試験によって、最も好ましい条件を決定することができる。

任意選択のステップｂ）において、固形物は、任意選択のステップｃ）中に選択されることが可能な粒子の量を増加するために、縮小され、例えば粉砕される。

任意選択のステップｃ）は、ミル内に導入された粒子が崩れた後の、ミルの出口で得られた粒のサイズが、粉末をかなり粗い状態にするのに十分であることを確実にしようとするものである。

このためには、ミルに入る固形物または粒子の最小サイズが、生成される粉末の粒子の最小サイズの少なくとも２倍であることが好ましい。

ステップｄ）では、剪断応力に好ましいミルが使用され、好ましくはローラ粉砕ミルが使用される。

アトリションミルは、大量の細長い粒を効果的に生成するのに適していない。

ローラ粉砕ミルの場合、ローラの離隔距離は、ミリング処理された粉末が本発明による粉末になるように、調節することができる。

次いで、ステップｄ）の終わりに得られた粉末が本発明によるものである場合は任意選択の、追加のステップｅ）は、好ましい粒度分析範囲を選択するために実施してもよい。このステップは、好ましくはエルトリエーションによる分類、即ち水中での撹拌による密度に応じた分離による分類を含んでもよい。この技法は、本発明の粉末の粒の細かい粒度分析に、非常に適している。

任意選択のステップｆ）は、磁性粒子、特にステップｄ）中に導入された粒子を排除するために、磁気分離によって実施してもよい。好ましくは、このステップは、高強度磁気分離器を使用して実施される。

必要なら、任意選択の後続のステップｈ）では、ミリング処理後に得られた粉末の品質を、好ましくはサンプリングによって、例えば顕微鏡、走査型電子顕微鏡を使用して、または粒の形状を検査するための任意の公知の手段を使用して、チェックする。

この方法の終わりに、本発明の粉末が得られる。

（粉末）
主な実施形態のどれを想定するかに関わらず、本発明の粒の粉末は、以下に記述する特徴の１つまたは複数、即ち前記特徴が問題となっている主な実施形態と相反することがない限り、その特徴の１つまたは複数を有していてもよい。

研磨粒は、好ましくは、７ＧＰａ超であるビッカース微小硬度ＨＶ_０．５を有する材料から形成される。

研磨粒の性質は、特に、研磨または切断材料として現在まで使用されてきた研磨粒の場合と同様であってもよい。特に、粒は、炭化シリコン、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、アルミナ、ジルコニア、シリカ、およびこれら材料の１種または複数の組合せによって構成された群から選択された材料から、形成されていてもよい。そのような研磨粒は、市販されている。挙げることができる例は、（株）フジミインコーポレーテッド製のＧＣ（登録商標）（緑色炭化シリコン）およびＣ（登録商標）（黒色炭化シリコン）炭化シリコン、またはＳａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｌｉｌｌｅｓａｎｄ、Ｎｏｒｗａｙ製のＳＩＫＡ（登録商標）である。アルミナ粉末は、例えば、（株）フジミインコーポレーテッド製のＦＯ（Ｆｕｊｉｍｉ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｍｅｒｙ）、Ａ（Ｒｅｇｕｌａｒ Ｆｕｓｅｄ Ａｌｕｍｉｎａ）、ＷＡ（Ｗｈｉｔｅ Ｆｕｓｅｄ Ａｌｕｍｉｎａ）、およびＰＷＡ（Ｐｌａｔｅｌｅｔ Ｃａｌｃｉｎｅｄ Ａｌｕｍｉｎａ）から選択してもよい。

炭化シリコンの粒が、特に有利である。

好ましい実施形態では、研磨粒は、重量パーセンテージで表した場合に９５％超の炭化シリコンを含む。残りの２．５％は不純物の可能性がある。「不純物」という用語は、粒の生成中に出発材料とともに必ず導入される、避けることができない構成成分を意味する。特に、ナトリウムおよびその他のアルカリ、鉄、バナジウム、およびクロムの、酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、酸炭化物、炭窒化物、および金属種によって形成された群に包含される化合物は、一般に不純物である。挙げることができる例は、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、またはＮａ_２Ｏである。

炭化シリコン粒は、好ましくは、３．０よりも高い密度を有する。好ましくは、炭化シリコンは、α形に結晶化される。

一実施形態において、Ｄ_２０パーセンタイルは９μｍ超であり、１１μｍ超であり、またはさらに１２μｍ超であり、および／または１５μｍ未満、１４μｍ未満、またはさらに１３μｍ未満である。

Ｄ_４０パーセンタイルは１０μｍ超であり、１５μｍ超であり、またはさらに１８μｍ超であり、または２０μｍ超であり、および／または２５μｍ未満、またはさらに２３μｍ未満、または２２μｍ未満であってもよい。

メジアン径Ｄ_５０は、６０μｍ未満、５０μｍ未満、４０μｍ未満、３０μｍ未満、２５μｍ未満、２０μｍ未満、および／または１μｍ超であり、３μｍ超であり、５μｍ超であり、７μｍ超であり、１０μｍ超であり、１２μｍ超であり、１５μｍ超であり、またはさらに１８μｍ超であることができる。

Ｄ_６０パーセンタイルは８μｍ超であり、１０μｍ超であり、１４μｍ超であり、またはさらに１６μｍ超であり、および／または２０μｍ未満、または１９μｍ未満、またはさらに１８μｍ未満であってもよい。

Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１２％超、１５％超、１７％超、２０％超、２３％超、またはさらに２５％超含んでいてもよい。

Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１７％超、２０％超、２３％超、またはさらに２５％超含んでいてもよい。

特定の実施形態において、Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１７％超、またはさらに２０％超含み、メジアン径は、１２μｍ、１５μｍ、またはさらに１７μｍ、または１８μｍ超である。

特定の実施形態において、Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１５％超、１８％超、またはさらに２０％超、または２１％超含み、メジアン径は、１２μｍ未満、またはさらに１０μｍ未満である。

一実施形態において、Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、数量パーセンテージで表した場合に５％超、またはさらに６％超含む。

一実施形態において、Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分は、真円度が０．８５未満である粒を、数量パーセンテージで表した場合に５％超、６％超、またはさらに７％超、８％超、１０％超、またはさらに１１％超、および／または２０％未満、１５％未満、１３％未満、またはさらに１２％未満含む。この特徴は、メジアン径Ｄ_５０が１２μｍから２０μｍの範囲にある粉末に、特に適用されるものである。

しかし、本発明者らは、特許文献４の教示とは対照的に、細長い形状を有することは全ての粒に有利であるとは限らないことを発見した。特に、Ｄ_２０〜Ｄ_４０またはＤ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分では、真円度が０．８５未満である粒の体積パーセンテージが、好ましくは４０％に制限される。

Ｄ_２０〜Ｄ_４０および／またはＤ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分中の、これらの粒の体積パーセンテージは、３５％、またはさらに３０％、またはさらに２６％未満であってもよい。

粒度分析画分Ｄ_４０〜Ｄ_６０中の、真円度が０．８５未満である粒の体積パーセンテージＳ（Ｄ_４０〜Ｄ_６０）と、メジアン径Ｄ_５０との比、即ち「Ｒ_{４０〜６０}比」は、０．８５超でありおよび２未満であってもよい。

これらの粒を研磨ワイヤに使用する場合、前記粒は、ワイヤの変形および張力を有利に制限することができる。

この比は、０．９超であり、１．０超であり、１．１超であり、１．２超であり、１．３超であり、またはさらに１．４超であることができる。

一実施形態において、この比は１．４未満であってもよい。

（スラリー）
本発明の粉末は、特に、スラリーを生成するのに使用してもよい。

スラリーは、従来、液体またはペースト結合剤に懸濁させた研磨粒粉末を含んでいる。結合剤は、特に、有機結合剤であってもよい。結合剤は、一般に、水、基材、および１種または複数の添加剤を含む。

水の量は、好ましくは、スラリーの重量に対して１０重量％から７５重量％の範囲内である。

基材は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、または水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、または水酸化バリウムなどのアルカリ土類水酸化物、およびこれらの様々な材料の組合せから選択してもよい。この基材の量は、従来、スラリー中の液体の全質量に対して３．５重量％から２０重量％の範囲である。

添加剤に関しては、一般に、少なくとも１種の潤滑剤が使用される。

潤滑剤は、特に、ポリエチレングリコール、ベンゾトリアゾール、オレイン酸、およびこれらの混合物から選択してもよい。ある潤滑剤は、例えば、理化商会製のＲｉｋａｍｕｌｔｉｎｏｌｅまたは第一科学製のＬｕｎａｃｏｏｌａｎｔであってもよい。潤滑剤の量は、好ましくは、スラリーの重量に対して０から５０重量％の範囲内である。

スラリーは、上述の出発材料を混合することによって、単に生成してもよい。スラリーを生成する方法は、特に、特許文献１に記載されている。

（ツール）
シリコンインゴットを切断するために、スラリーは従来、例えば０．０６ｍｍから０．２５ｍｍの範囲の厚さで支持ワイヤ上に配置される。

支持ワイヤは、特に、硬鋼またはニッケルクロム合金もしくは鉄ニッケル合金などの合金によって、または、タングステンもしくはモリブデンなどの高融点を有する金属から構成されていてもよく、または、ポリアミド繊維から形成してもよい。

（機械加工法）
従来の切断法では、導入部で説明したように、ローラ上に案内される研磨ワイヤは連続ループ状にされ、研磨粒を再充填するためにスラリー内を通過する。このワイヤは、インゴットのスライスまたは「ウエハ」を切り取るために、典型的には長さおよび直径が２００ｍｍ程度の切断されるインゴットの表面を、ラビング処理する。

インゴットは特に、純度が９９．９９重量％よりも高い多結晶シリコンのインゴットであってもよい。

本発明の機械加工法の一実施例によれば、ウエハは、２００μｍ未満、１８０μｍ未満、１５０μｍ未満、１３０μｍ未満、１２０μｍ未満、またはさらに１００μｍ未満の厚さを有するように切断される。

（試験）
炭化シリコン粒の様々な混合物について、試験をした。

下記のＴａｂｌｅ １（表１）は、これら様々な混合物の様々なパーセンタイルの値を示す。

Ｔａｂｌｅ ２（表２）は、これらの混合物に関する、様々な粒度分析範囲内にある細長い粒の体積パーセンテージＳ％を示す。

Ｔａｂｌｅ ３（表３）は、試験混合物に関する、ある粒度分析範囲内にある細長い粒の数量パーセンテージＮ％を示す。

参照例Ｒｅｆ．１、Ｒｅｆ．２、Ｒｅｆ．３、Ｒｅｆ．５は、登録商標ＳＩＫＡの下、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓから販売されている混合物であり、それぞれＦ５００、Ｆ６００、Ｆ８００、およびＦ１０００と称する。

次いでスラリーを、これら様々な粉末から、特許文献５に記載されている実施例の場合と同様に調製した。割合は、分子量２００のＰＥＧ型ポリエチレングリコール１Ｌ［リットル］に関しＳｉＣ １ｋｇ［キログラム］であった。次いでスラリーを使用して、特許文献５の実施例に記載されたプロトコルに従いシリコンインゴットを切断した。

研磨ワイヤによりシリコンインゴットを機械加工する速度（シリコンインゴットの進行方向に垂直な平面で、インゴットをラビング処理する）、即ち、単位時間当たりに切断されるインゴットの数を、同じ条件下で毎回測定した。

粉末１、２、および３から生成されたスラリーで得られた速度を、同じ性質のものでありかつ粉末１、２、および３とそれぞれ実質的に同じメジアン寸法を有する研磨粉末から生成されたスラリー「Ｒｅｆ．１」、「Ｒｅｆ．２」、および「Ｒｅｆ．３」で得られた速度とそれぞれ比較した。「ゲインＧ’」と称される、スラリー１、２、および３で得られた速度とスラリー「Ｒｅｆ．１」、「Ｒｅｆ．２」、および「Ｒｅｆ．３」で得られた速度との比は、特に、実質的に一定のメジアン径にある本発明の粉末の特定の粒度分析分布の影響を、測定可能にする。

ゲインＧ’、例えば「Ｒｅｆ．４」および「Ｒｅｆ．５」は、参照例「Ｒｅｆ．３」で得られた結果との比較に相当する。

メジアン径Ｄ_５０で割ったＳ％に等しい比Ｒを、計算した。

（結果）
得られた結果を、以下のＴａｂｌｅ ４（表４）にまとめる。

得られた結果は、メジアン径Ｄ_５０が８μｍ超である場合、本発明による粒の粉末が、同等の参照粉末で得られた場合よりも非常に著しく優れている性能をもたらすことを示す。したがって、本発明による粉末によって高い切断速度を得ることができ、即ち、良好な生産性を得ることができ、また、非常に薄い、特に１８０μｍ未満の、またはさらに１５０μｍ未満の、またはさらに１００μｍ程度の薄さである、特にシリコンのウエハを、低い不良率で製造することが可能になる。

実施例１の粉末は、全体的に好ましいと見なされ、切断速度はこの実施例に関して最大である。

メジアン径Ｄ_５０が８μｍ未満の粉末は、性能がより不十分である。

さらに、試験粉末の様々な粒度分析画分中の、細長い粒の分布を比較した。細長い粒の割合は、１つの粒度分析範囲から次の範囲に移ったときに同じ方向で変化するが、本発明者らは、以下のＴａｂｌｅ ５（表５）からわかるように、この変化は本発明の粉末の場合になお一層規則的であることを観察した。

図１は、これらの結果をグラフの形で示す。

本発明の粉末は、中間粒度分析範囲、特にΔ_{２０−４０−６０}の値に関し、その他の粉末よりも、絶対値で示した場合に細長い粒の量についてより小さなばらつきを示すようである。注目すべきことに、Δ_{２０−４０−６０}は特に、常に３０％未満であり、またはさらに２５％未満である。

本発明による粉末のΔ_{４０−６０−８０}のばらつきは、全て２４％から３２％の範囲内である。

本発明による粉末のΔ_{１０−２０−４０}のばらつきは、全て１６％から４９％の範囲内である。

本明細書で明らかにわかるように、本発明は、特にシリコンウエハを切断するための研磨粉末として特にうまく機能する、粒の粉末を提供する。したがって、本発明の粉末により、特に問題となっている使用されたシリコンの量に関して生成された電気エネルギーの量の、光起電力電池を生成することが可能である。

しかし明らかに、本発明は、例示的な実施例として提供された上述の実施形態に限定されるものではない。

特に、本発明の粉末化粒は、研磨ワイヤ以外の用途に使用することもできる。特にこの粒は、その他の切断ツール、またはより一般的には、その他の機械加工ツールを生成するのに使用することもできる。

Claims (10)

1. シリコンインゴットの機械加工が特に意図される研磨粒粉末であって、前記粉末は、
   Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分が、真円度（Ｓ）が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージを単位とした場合に１５％超および８０％未満含み、且つ、
   １０％＜Δ _{２０−４０−６０} ＜３０％であるようなものであり、
   Ｄ _２０ 、Ｄ_４０およびＤ_６０のパーセンタイルは、体積パーセンテージを単位とした場合にそれぞれ２０％、４０％および６０％で構成された粉末画分をより大きなサイズを有する粉末の粒から分離する粒度に対応した、粉末の粒度の累積粒度分析分布曲線のパーセンタイルであり、且つ、Δ _{ｎ−ｍ−ｐ} が、比（Ｓ（Ｄ _ｎ 〜Ｄ _ｍ ）−Ｓ（Ｄ _ｍ 〜Ｄ _ｐ ））／Ｓ（Ｄ _ｍ 〜Ｄ _ｐ ）をパーセンテージで表したものであり、Ｓ（Ｄ _ｉ 〜Ｄ _ｊ ）が、粒度分析画分Ｄ _ｉ 〜Ｄ _ｊ 中の、真円度が０．８５未満である粒を体積パーセンテージで表したものである、研磨粒粉末。
2. 前記粉末は、Ｄ _４０ 〜Ｄ _６０ 粒度分析画分が、真円度（Ｓ）が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージを単位とした場合に３５％未満含むようなものである、請求項１に記載の粉末。
3. Ｄ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分中の、真円度が０．８５未満である粒の体積パーセンテージＳ（Ｄ_４０〜Ｄ_６０）を、メジアン径Ｄ_５０で割った比、Ｒ_{４０〜６０}が、０．８５超および３．５未満である、請求項１又は２に記載の粉末。
4. １５％＜Δ _{４０−６０−８０} ＜６０％である、請求項１から３のいずれか一項に記載の粉末。
5. Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分が、真円度（Ｓ）が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に１５％超および／または６０％未満含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の粉末。
6. Ｄ_２０〜Ｄ_４０粒度分析画分および／またはＤ_４０〜Ｄ_６０粒度分析画分が、真円度（Ｓ）が０．８５未満である粒を、体積パーセンテージで表した場合に２０％超および／または３０％未満含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の粉末。
7. メジアン径Ｄ_５０が３０μｍ未満および／または３μｍ超である、請求項１から６のいずれか一項に記載の粉末。
8. 研磨粒が、７ＧＰａ超であるビッカース硬度、ＨＶ_０．５を有する材料から形成され、および／または重量パーセンテージで表した場合に炭化シリコンＳｉＣを９５％超含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の粉末。
9. ブロック、特にシリコンのブロックを切断するための研磨ワイヤであって、支持ワイヤと、請求項１から８のいずれか一項に記載の粉末と、前記粉末の粒を前記支持ワイヤに強固にまたはその他の手法で固定する結合剤とを含む、研磨ワイヤ。
10. 前記切断が完了したときに２００μｍ未満の厚さを有するウエハが得られるように適合させた、請求項９に記載の研磨ワイヤを用いて、シリコンをベースにするブロックを切断する方法。

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