WO2005037968A1 - シリコンインゴット切断用スラリー及びそれを用いるシリコンインゴットの切断方法 - Google Patents

シリコンインゴット切断用スラリー及びそれを用いるシリコンインゴットの切断方法 Download PDF

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Hirozoh Tsuruta
Masayuki Hamayasu
Takafumi Kawasaki
Hirokazu Nishida
Hisashi Tominaga
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/04—Processes

Definitions

  • the present invention relates to a slurry for cutting a silicon ingot used when cutting single crystal, polycrystalline or amorphous silicon ingots to manufacture wafers for semiconductors and solar cells, and silicon ingots using the same. It relates to the cutting method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-343525
  • a conventional cutting method using a fixed abrasive wire and a slurry containing free abrasive grains uses a fixed wire as a medium for transporting free abrasive grains, and the amount of introduced free abrasive grains to the cutting interface is uncertain.
  • it has the function of simultaneously acting fixed abrasives and lapping and cutting silicon ingots. In view of the increase in the number of cutting edges, it is possible to increase cutting efficiency and reduce apparent cutting resistance.
  • An object of the present invention is to provide a slurry for ingot cutting and a method for cutting a silicon ingot using the same.
  • the content of the basic substance is at least at least the mass of the whole liquid component of the slurry. 5% by mass, the slurry contains an organic amine of 0.5-5. 0 by mass ratio to water in the liquid component of the slurry, and the pH of the slurry is 12 or more. It is a slurry for cutting a silicon ingot characterized by the present invention.
  • the content of the basic substance is the entire liquid component of the slurry. At least 3.5% by mass with respect to the mass, said slurry force containing from 0.5 to 5 to 5 organic amines by mass ratio to water in the liquid component of said slurry, pH of said slurry Is 12 or more, and the slurry is used at 65 ° C. and 95 ° C.
  • the content of the basic substance is at least 3.5 mass% with respect to the total mass of the liquid component of the slurry, and the mass ratio to the water in the liquid component of the slurry is 0.
  • FIG. 1 is a diagram obtained by tracing the contour of the surface layer portion of a cross section of a wafer cut in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a multi-wire cable used in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a cut portion of a silicon ingot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the relationship of each parameter in cutting of a silicon ingot using a multi-wire saw.
  • FIG. 5 is a schematic view of a polishing apparatus used in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the viscosity of a slurry for cutting a silicon ingot in Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the viscosity of a slurry for cutting a silicon ingot in Comparative Examples 1, 2 and 3.
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention contains an abrasive and a basic substance. And, the content of the basic substance is at least 3.5 mass% with respect to the mass of the whole liquid component of the slurry, and the mass ratio to the water in the liquid component of the slurry is 0.5-5. It further contains 0 organic amine, and the pH of the slurry is 12 or more.
  • the granules may be those generally used as an abrasive, and examples thereof include, for example, calcium carbide, cerium oxide, cerium, diamond, boron nitride, aluminum oxide, and aluminum oxide. Examples thereof include zirconium and dibasic acid, which may be used alone or in combination of two or more. Compounds that can be used for such granules are commercially available, and specifically, as the carbon dioxide, GC (Green Silicon Carbide) and C (Black Silicon Carbide) (Fujimi Incorporated, Inc.
  • the average particle size of the granules is not particularly limited, but preferably 1 ⁇ m to 60 ⁇ m, more preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the average particle size of the abrasive grains is less than 1 ⁇ m, the cutting speed becomes extremely slow, and the average particle size of the articulating grains which is not practical exceeds 60 ⁇ m. If this is the case, the surface roughness of the wafer surface after cutting will be large, and the wafer quality may deteriorate, which is not preferable.
  • the content of the granules is not particularly limited, but is preferably 20 mass% to 60 mass% with respect to the mass of the entire slurry for cutting silicon ingots.
  • the content of guns grains is less than 20 wt%, connexion cutting speed is slow, it may practicality becomes poor, the content of guns grains exceeds 60 mass 0/0, excessive viscosity of the slurry As a result, it may become difficult to introduce the slurry to the cut interface.
  • any substance that acts as a base in the slurry may be used, for example, metal hydroxide, and more specifically, lithium hydroxide can be mentioned.
  • alkali earth hydroxides such as magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium hydroxide, and alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide and the like. And these can be used individually or in combination of 2 or more types. Among these, alkali metal hydroxides are preferred from the viewpoint of reactivity with silicon ingots.
  • the content of the basic substance is at least 3.5% by mass, preferably at least 4.0% by mass, preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the liquid component of the slurry for cutting silicon ingots. Preferably it is 20 mass% or less.
  • the content of the basic substance is too low, the cutting resistance is not sufficiently reduced, and when it is too high, the pH of the slurry is saturated and the cutting resistance is not reduced as much as it is added, and the cost is reduced. Wasteful and undesirable.
  • the slurry for cutting a silicon ingot in the present invention contains an organic amine in addition to the basic substance. It was found in the experiment that mixing organic substance and basic substance enhances chemical action more than basic substance alone.
  • the organic amine functions as a thickener and has good compatibility with water, and further suppresses the viscosity increase due to evaporation of water as compared with conventional thickeners such as xanthan gum and polybule alcohol.
  • an organic amine known ones can be used without limitation, and examples thereof include alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine, aliphatic amines, alicyclic Formulas of amins and aromatic amines are included. And these alone or two The above can be used in combination. Among these, triethanolamine preferred by alkanolamines is more preferable from the viewpoint of cost and handling.
  • the content of organic amine in the slurry is 0.5-5. 0 in mass ratio to the water content in the liquid component of the slurry, and is preferably 1.0-4. 0.
  • the mass ratio of organic amine to the water content in the liquid component of the slurry is less than 0.5, not only the viscosity change of the slurry during cutting and processing can not be sufficiently suppressed, but also the initial viscosity of the slurry is I do not like it because it gets lower.
  • the pH of the slurry can be obtained by a kind of buffering when the mass ratio of organic amine to water in the liquid component of the slurry is 5.0 or less. Does not change much. However, if the mass ratio of organic amine to the water content in the liquid component of the slurry exceeds 5.0, the chemical action of the slurry becomes dull and the cutting rate is unfavorably reduced.
  • the initial viscosity of the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention is not particularly limited, but it may be 90 using a rotational viscometer (for example, programmable rheometer DV-III manufactured by Brookfield, Inc.). ° C, shear rate 57.6k — 1 ]! /, 50 ⁇ 120 mPa's force ⁇ preferred. If the initial viscosity of the slurry for cutting the silicon ingot is too low, the slurry applied to the wire may drip off easily. If the initial viscosity is too high, the amount of slurry supplied to the cutting portion of the silicon ingot is insufficient.
  • a rotational viscometer for example, programmable rheometer DV-III manufactured by Brookfield, Inc.
  • the viscosity of the slurry during cutting is not particularly limited, but a rotational viscometer (for example, programmable rheometer DV-— manufactured by Brookfield, Inc.) is used, and 90. C, shear rate 57.6 [s- 1 ] [here, 160 mPa.s or less is preferred 120 mPa's or less is more preferred. If the slurry viscosity during cutting is too high, uniform dispersion of the slurry in the silicon ingot cutting portion may be impeded, and the cutting speed may be reduced or the wire may be broken.
  • a rotational viscometer for example, programmable rheometer DV-— manufactured by Brookfield, Inc.
  • water as a liquid component of the slurry, water, a known coolant and a mixture thereof can be used.
  • the water used here is preferably water having a low impurity content, but is not limited thereto. Specifically, pure water, ultra pure water, spring water, industrial water, etc. may be mentioned. Although the content of water is not particularly limited, it is preferably 10% by mass with respect to the total mass of the silicon cutting slurry. / 0 — 40 mass. / 0
  • the coolant may be any coolant generally used as a cutting auxiliary liquid mixture containing polyethylene glycol, benzotriazole, oleic acid and the like.
  • Such coolants are commercially available, and specific examples thereof include Rika Martinol (manufactured by Rika Shokai Co., Ltd.), Luna Coolant (manufactured by Daichi Chemical Industry Co., Ltd.), and the like.
  • the content of the coolant is not particularly limited, it is preferably 10% by mass to 40% by mass with respect to the total mass of the slurry for cutting a silicon ingot.
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention has strong basicity due to the basic substance. Therefore, the silicon ingot cutting interface is weakened by the reaction as shown in the following formula (1), and lapped by a shell.
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention has a pH of 12 or more, preferably 13 or more. If the pH of the slurry is too low, the reaction (weakening) rate of silicon can not improve the cutting rate, which is not preferable.
  • the slurry for cutting a silicon ingot of the present invention is used at 65 ° C.-95 ° C. If the temperature at which the slurry is used is less than 65 ° C., the reaction is not activated and the cutting resistance is not sufficiently reduced. If the temperature exceeds 95 ° C., the liquid components in the slurry (mainly water ) Is not preferable because it causes the shortage of water necessary for the reaction and increases the cutting resistance. However, even if the temperature at which the slurry for cutting a silicon ingot of the present invention is used is less than 65 ° C., for example, about 25 ° C., cutting is performed while removing processing stress (residual strain) generated by cutting. It is possible to obtain a low distortion wafer (effect as described in JP-A-2000-343525).
  • each of the slurry A for cutting a silicon ingot of the present invention and the conventional slurry for cutting a silicon ingot B according to the present invention is used at 25 ° C.
  • An experiment was conducted to cut ingots (150 mm square, 25 mm long) o
  • FIG. 1 are diagrams of tracing the outline of the surface layer of the cross section of the wafer cut using the slurries A and B for cutting the silicon ingot.
  • the wafer surface was smooth and no crack was observed in the cross section.
  • the surface of the wafer was rough, and cracks extending to a depth of about 3 to 7 m from the surface were observed.
  • the amount of wire stagnation during processing was measured by the eddy current displacement sensor, when the slurry A for cutting a silicon ingot of the present invention was used, it was compared with the case where the slurry for cutting a silicon ingot B was used. 6% less on average (i.e., it has been found that the cutting resistance is on average 6% less).
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention may be added with various known additives depending on the purpose of maintaining product quality and stabilizing performance, the type of silicon ingot, processing conditions and the like. Good.
  • additives include moisturizers, lubricants, fungicides, chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid sodium salt, and granule dispersing aids such as bentonite.
  • the slurry for cutting a silicon ingot of the present invention can be prepared by mixing each of the above components in a desired ratio.
  • the method of mixing the respective components is optional, and can be performed, for example, by stirring with a wing stirrer.
  • the mixing order of each component is optional.
  • the prepared slurry for cutting silicon ingot may be subjected to further treatment such as filtration treatment, ion exchange treatment and the like.
  • a cutting device is used.
  • any force may be used, for example, a band saw, a tire saw, a multi band saw, a multi wire saw, an outer peripheral blade cutting device and an inner peripheral blade cutting device.
  • wire saws and multi-wire saws are particularly preferable when cutting ingots having a large diameter, for example, 6 inches or more. That The reason is that the ingot can be cut with a small cutting allowance and uniform thickness as compared to other cutting devices, and a large number of wafers can be cut at one time.
  • the multi-wire saw 10 has an ingot feeding mechanism 1 for fixing and pressing down the silicon ingot 2, a wire feeding mechanism for feeding the bare wire 3 and a slurry for cutting the silicon ingot.
  • Slurry Agitating for Supplying Supply Tank 8 Slurry Application Head 9 for Applying Silicon Ingot Cutting Slurry to Bare Wire 3
  • Wire Delivery Mechanism 5 for Feeding Bare Wire 3
  • Bare Wire A wire take-up mechanism 6 for winding 3 and a tension control roller 7 for keeping the tension of the bare wire 3 constant.
  • the wire feeding mechanism is provided with two rotating rollers 4 rotating in synchronization, and a groove for guiding the wire 3 is formed on the outer periphery of the rotating roller 4.
  • examples of the bare wire used herein include metal and made of resin, and from the viewpoint of cutting efficiency, metal is more preferable.
  • the silicon ingot 2 fixed to the ingot feeding mechanism 1 is brought into contact with the bare wire 3.
  • the bare wire 3 is delivered from the wire delivery mechanism 5 synchronized with the wire feeding mechanism and taken up by the take-off mechanism 6.
  • the slurry for cutting the silicon ingot supplied from the slurry agitation / supply tank 8 is applied onto the wire 3 via the slurry application head 9. Then, as shown in FIG. 3, when the slurry for cutting the silicon ingot is carried to the cutting portion of the silicon ingot by the running bare tire 3, the silicon ingot 2 is cut and cut by the lapping action.
  • FIG. 4 is a view showing the relationship of each parameter in cutting of the silicon ingot 2 using the multi-wire saw 10, and FIG. 4 (a) is a schematic view showing a cutting method of the silicon ingot 2.
  • FIG. Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A of Fig. 4 (a). In Fig.
  • the feed speed of silicon ingot 2 is V
  • the feed speed of wire 3 is U
  • the cutting resistance is P
  • the displacement of wire 3 in the direction perpendicular to the cutting direction is ⁇
  • the wire width in the cutting direction is Assuming that the displacement of yer 3 is ⁇ and the tension of wire 3 is ⁇ , the following empirical formula is generally known.
  • a slurry containing abrasive grains 22 is introduced to the cutting interface of the silicon ingot 2 by the wire 3. And, due to the uneven distribution of the abrasive particles 22 in the slurry and the uneven wear and twist of the wire 13, displacement ⁇ of the wire 3 in a direction perpendicular to the cutting direction and displacement ⁇ of the wire 3 in the cutting direction occur. Since ⁇ is the displacement of the wire 13 in the direction perpendicular to the cutting direction, if this value becomes large, warpage of the wafer obtained by cutting the silicon ingot 2, unevenness in thickness, and minute unevenness (saw mark) occur. , The quality of the wafer is reduced. Therefore, the smaller ⁇ is better.
  • the polishing apparatus 21 comprises a beaker 12 for storing a slurry 11 for cutting silicon ingot, a heater 'stirring device 14 for heating and stirring the slurry 11 with a magnet rotor 13, and a temperature of the slurry 11 A thermometer 15, a rotary table 17 on which a polishing pad 16 is attached, and a liquid feed pump 19 for feeding the slurry 11 onto the polishing pad 16 through a liquid feed tube 18, And a polishing head 20 for fixing the silicon ingot 2 and pressing it against the polishing pad 16.
  • the silicon ingot cutting slurry 11 is heated while being stirred by the heater's stirrer 14.
  • the rotary table 17 is rotated at a predetermined rotation speed, and the slurry 11 for cutting the silicon ingot is applied onto the polishing pad 16 by the liquid feed pump 19 and the silicon ingot 2 fixed to the tip of the polishing head 20 is pressed with a predetermined pressure. Press on the polishing pad 16.
  • the polishing rate can be determined from the mass change of the silicon ingot 2 after a predetermined time has passed, and by observing the minute unevenness on the surface of the silicon ingot after polishing, the magnitude of the polishing resistance (this is the wire (Corresponding to cutting resistance when using a saw) can be known.
  • EwZEp 3Z5
  • a polycrystalline silicon ingot sample (3 mm ⁇ 3 mm ⁇ thickness 1 mm) was polished under the following polishing conditions.
  • the slurry is collected at predetermined time intervals (0, 2, 4 and 7 hours), and the viscosity at a shear rate of 57.6 [s ⁇ is measured using a rotational viscometer (Brookfield, Inc., programmable rheometer DV-III). It was measured. The results are shown in Figure 6 and Table 2.
  • Polishing pad 200 mm in diameter (manufactured by Buehler, for polishing puffs, ultra pad 8 inch wafer)
  • Polishing table rotation speed 200 rpm
  • a silicone is prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0 parts by mass of polybule alcohol gel (polybule alcohol having a polymerization degree of 1,500 and water are mixed at a mass ratio of 1: 9 and mixed) is mixed.
  • a slurry for ingot cutting was prepared. The pH of the obtained slurry at 25 ° C. was 13.8, and the initial viscosity at 90 ° C. and the shear rate of 57.6 [s-] was 50 mPa's.
  • a silicone was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0 parts by mass of polybule alcohol gel (polybule alcohol having a degree of polymerization of 1,500 and water were mixed at a mass ratio of 1: 9 and mixed) was mixed.
  • a slurry for ingot cutting was prepared. The pH of the obtained slurry at 25 ° C. was 13.8, and the initial viscosity at 90 ° C. and the shear rate of 57.6 [s-] was 90 mPa's.
  • a polycrystalline silicon ingot sample (3 mm ⁇ 3 mm ⁇ thickness 1 mm) was polished under the following polishing conditions.
  • the polishing amount was determined from the mass change of the sample before and after polishing, and was divided by the polishing time to determine the polishing rate. The results are shown in Table 3.
  • Polishing Nod Diameter 200 mm (Buhler, for polishing puffs, ultra pad 8 inch wafer)
  • Polishing table rotation speed 200 rpm
  • Comparative Example 4 100 parts by mass of SiC abrasives (manufactured by Fujimi Incorporated, GC # 1000, average particle diameter about 10 m) is added to 258 parts by mass of coolant (Luna coolant # 691 by Ohchi Chemical Industry Co., Ltd.) and stirred, and then silicon is added. A slurry for ingot cutting was prepared. The pH of the obtained slurry at 25 ° C was 6.7.
  • the polycrystalline silicon ingot sample was polished in the same manner as in Example 2 except that the obtained slurry was used at 25 ° C. The results are shown in Table 3.
  • the polycrystalline silicon ingot sample was polished in the same manner as in Example 2 using the obtained slurry. The results are shown in Table 3.
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention had less unevenness on the polishing surface, the polishing speed being as high as about 1.5 times that of the conventional slurry containing shell particles (Comparative Example 4). . Therefore, according to the method of cutting a silicon ingot by a wire saw using this slurry, the production efficiency of the wafer can be improved and the cutting resistance can be reduced, so that the wafer quality can be improved. . In addition, cutting resistance is reduced The cutting speed can be further increased because the ingot feed speed can be increased by the amount that has been added.
  • the polycrystalline silicon ingot (150 mm square, 25 mm long) is cut by the multi-wire cable shown in FIG. 2 under the cutting conditions shown below, and the wire mass during processing is calculated. It measured by the eddy current type displacement sensor.
  • the wire stagnation amount when performed at a slurry temperature of 80 ° C. decreased by an average of 17% compared to the wire stagnation amount when performed at a slurry temperature of 25 ° C. That is, it was possible that the cutting resistance decreased by 17% on average.

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Abstract

　この発明に係るシリコンインゴット切断用スラリーでは、塩基性物質の含有量を、スラリーの液体成分全体の質量に対して少なくとも３．５質量％とし、スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で０．５～５．０の有機アミンを含有させ、且つスラリーのｐＨを１２以上としている。また、この発明に係るシリコンインゴットの切断方法では、上記シリコンインゴット切断用スラリーを６５°C～９５°Cで使用している。その結果、シリコンインゴット切断加工時の切断抵抗が低減され、高品質のウエハを効率よく得ることができる。

Description

明 細 書
シリコンインゴット切断用スラリー及びそれを用いるシリコンインゴットの切 断方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体用及び太陽電池用のウェハを製造するために、単結晶、多結晶 又はアモルファスのシリコンインゴットを切断する際に使用するシリコンインゴット切断 用スラリー及びそれを用いるシリコンインゴットの切断方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、シリコンインゴットの切断には、小さい切断代および均一な厚さで切断するこ とや一度に多数枚のウェハを切断することができるワイヤーソ一が用いられて 、る。こ のワイヤーソーを用いたシリコンインゴットの切断は、走行するワイヤーにシリコンイン ゴットを押し付けつつ、その切断界面に砥粒を含む切断用スラリーを導入することに よって行われている。このようなワイヤーを用いたシリコンインゴットの切断においては 、高いウェハ品質を維持すると共に、切断速度を向上させ、切断代や切断ピッチを 小さくして、ウエノ、加工費を削減することが要求されて 、る。
[0003] 高いウェハ品質を維持するためには、切断用スラリー中の砲粒の分散性を高め、 切削性能を常に一定に保つ必要がある。このため、キサンタンガムやポリビュルアル コールのような増粘剤を切断用スラリーに添加して粘度を高め、砲粒の沈降を抑制 することが行われている。しかし、このような切断用スラリーを使用して切断加工を長 時間行うと、加工中にスラリー粘度が上昇していき、切断溝力ものワイヤーの引き抜き 抵抗が大きくなるため、ワイヤーの送り速度を低下させる必要があった。これに応じて シリコンインゴットの送り速度、すなわち切断速度を低下させる必要が生じて切断効 率を低下させていた。また、ワイヤーの引き抜き抵抗が過大となり、ワイヤーの破断も 招いていた。
[0004] 一方、切断代を小さくするには、ワイヤ一径を小さくすればよいが、その分ワイヤー の破断強度が低下するため、ワイヤーに掛かる張力を小さくする必要がある。シリコン インゴットの切断は、圧力転写であるラッピング作用で行われているので、ワイヤーの 張力を小さくすると、切断速度が遅くなり、ワイヤーの変位 (橈み）が大きくなる。ワイヤ 一の変位 (橈み）が大きくなると、切断方向と直行する方向におけるワイヤーの変位も 大きくなり、ウェハの反り、厚さむら、微小な凹凸（ソーマーク）が発生し、ウェハの品 質が低下する。このようなワイヤー橈みを小さくするために、切断速度の遅延に応じ てシリコンインゴットの送り速度を低下させると、切断効率を低下させることになる。ヮ ィヤーの送り速度を高めて、切断速度の遅延を補ってシリコンインゴットの送り速度を 高くすると、切断界面での砲粒の分散不良に対するマージンがなくなり、張力の突発 的な上昇によってワイヤー破断が発生する。
従って、高いウェハ品質を維持すると共に、切断速度を向上させ、シリコンインゴッ トの切断代や切断ピッチを小さくするためには、切断抵抗を低減することが必要であ る。
[0005] そこで、固定砲粒ワイヤーと、遊離砲粒を含むスラリー又は濃度が 2%以下の KOH アルカリ溶液とを用いてシリコンインゴットを切断する方法が提案されている（例えば、 特許文献 1を参照)。
[0006] 特許文献 1：特開 2000— 343525号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 固定砥粒ワイヤーと遊離砥粒を含むスラリーとを用いる従来の切断方法は、遊離砥 粒を運搬する媒体として固定ワイヤーを使用し、遊離砥粒の切断界面への導入量の 不確定さを低減して平均的な遊離砥粒導入量を増やすとともに、固定砥粒を同時に 作用させてシリコンインゴットをラッピング切断する作用を持つ。切断におけるいわゆ る刃数の増大が見込め、切断効率を上昇させて見かけ上の切断抵抗を下げている。 しかしながら、裸のワイヤーを用いる場合に比べ、切断屑や遊離砲粒の排出が困難 になり、切断界面における液中の切断屑や遊離砲粒濃度が高くなつて、切断界面に おけるスラリー粘度が高くなるという問題がある。また、固定砲粒ワイヤーは非常に高 価であり、これを使用することは著しく経済性を欠 、て 、る。
固定砥粒ワイヤーとアルカリ溶液とを用いる従来の切断方法では、切断屑が切断 界面で目詰まりを起こし、この切断屑の溶解にアルカリ溶液の一部が使用されてしま うため、アルカリ溶液の切断面への働きが低下する。また、凝集した切断屑は切断面 に微小なクラックを与えることがある力 アルカリ溶液はこのようなクラックを拡大するよ うに選択的に働き、切断面を荒らすことになる。切断屑の排出抵抗は、切断抵抗の増 大に寄与し、結果的にウェハの反り、厚さむら、微小な凹凸を発生させる。アルカリ溶 液の十分な働きを得るには、ワイヤーの送り速度、シリコンインゴット送り速度を大幅 に低下させる必要があり、切断効率の著しい低下を招く。
[0008] したがって、本発明は、上記のような課題を解決しょうとするものであり、シリコンイン ゴット切断加工時の切断抵抗を低減して、高品質のウェハを効率よく得ることができ るシリコンインゴット切断用スラリー及びそれを用いるシリコンインゴットの切断方法を 提供することを目的としている。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明は、砥粒及び塩基性物質を含有するシリコンインゴット切断用スラリーにお いて、前記塩基性物質の含有量が、前記スラリーの液体成分全体の質量に対して少 なくとも 3. 5質量％であること、前記スラリーが、前記スラリーの液体成分中の水分に 対して質量比で 0. 5-5. 0の有機アミンを含有すること、及び前記スラリーの pHが 1 2以上であることを特徴とするシリコンインゴット切断用スラリーである。
[0010] また、本発明は、砥粒及び塩基性物質を含有するシリコンインゴット切断用スラリー を用いてシリコンインゴットを切断する方法において、前記塩基性物質の含有量が、 前記スラリーの液体成分全体の質量に対して少なくとも 3. 5質量％であること、前記 スラリー力 前記スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5-5. 0の有機 アミンを含有すること、前記スラリーの pHが 12以上であること、及び前記スラリーを 65 °C一 95°Cで使用することを特徴とするシリコンインゴットの切断方法である。
発明の効果
[0011] 本発明によれば、塩基性物質の含有量を、スラリーの液体成分全体の質量に対し て少なくとも 3. 5質量％とし、スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5— 5. 0の有機アミンを含有させ、且つスラリーの pHを 12以上とすることによって、シリコ ンインゴット切断加工時の切断抵抗を低減することができるので、高品質のウェハを 効率よく得ることができる。 図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の一実施形態において切断されたウェハの断面の表層部の輪郭をトレ ースした図である。
[図 2]本発明の一実施形態で用いたマルチワイヤーソ一の概略図である。
[図 3]本発明の一実施形態におけるシリコンインゴットの切断部拡大図である。
[図 4]マルチワイヤーソーを用いるシリコンインゴットの切断における各パラメーターの 関係を示す図である。
[図 5]本発明の一実施形態で用いた研磨装置の概略図である。
[図 6]実施例 1におけるシリコンインゴット切断用スラリーの粘度を示すグラフである。
[図 7]比較例 1、 2及び 3におけるシリコンインゴット切断用スラリーの粘度を示すグラフ である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーは、砥粒及び塩基性物質を含有する 。そして、塩基性物質の含有量が、スラリーの液体成分全体の質量に対して、少なく とも 3. 5質量％であり、スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5-5. 0の 有機アミンを更に含有し、且つスラリーの pHが 12以上であることを特徴とする。
[0014] 本発明において、砲粒としては、一般的に研磨材として用いられるものであればよく 、例えば、炭化ケィ素、酸ィ匕セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸ィ匕アルミニウム、 酸ィ匕ジルコニウム、二酸ィ匕ケィ素を挙げることができ、これらを単独で又は二種以上 を組み合わせて用いることができる。このような砲粒に用いることのできる化合物は巿 販されており、具体的には炭化ケィ素としては、商品名 GC (Green Silicon Carbide) 及び C (Black Silicon Carbide) ( (株）フジミインコーポレーテッド社製）、酸化アルミ- ゥムとしては、商品名 FO (Fujimi Optical Emery)、 A (Regular Fused Alumina)、 WA( White Fused Alumina)及び PWA (Platelet Calcined Alumina) ( (株）フジミインコーポ レーテッド社製)等が挙げられる。
砲粒の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、好ましくは 1 μ m— 60 μ m 、より好ましくは 5 μ m— 20 μ mである。砥粒の平均粒子径が 1 μ m未満であると、切 断速度が著しく遅くなつてしまい実用的ではなぐ砲粒の平均粒子径が 60 · mを超え ると、切断後のウェハ表面の表面粗さが大きくなり、ウェハ品質が低下してしまうこと があるため好ましくない。
また、砲粒の含有量は、特に限定されるものではないが、シリコンインゴット切断用 スラリー全体の質量に対して、好ましくは 20質量％—60質量％である。砲粒の含有 量が 20質量％未満であると、切断速度が遅くなつて、実用性が乏しくなることがあり、 砲粒の含有量が 60質量0 /0を超えると、スラリーの粘度が過大になって、スラリーを切 断界面に導入し難くなることがある。
[0015] 本発明において、塩基性物質としては、スラリー中で塩基として作用する物質であ ればよぐ例えば、金属水酸ィ匕物を挙げることができ、より具体的には、水酸化リチウ ム、水酸化ナトリウム、水酸ィ匕カリウム等のアルカリ金属水酸ィ匕物、水酸化マグネシゥ ム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類水酸化物を挙げることができ る。そして、これらを単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これら の中でも、シリコンインゴットとの反応性の観点から、アルカリ金属水酸化物が好まし い。
塩基性物質の含有量は、シリコンインゴット切断用スラリーの液体成分全体の質量 に対して、少なくとも 3. 5質量％、好ましくは少なくとも 4. 0質量％であって、好ましく は 30質量％以下、より好ましくは 20質量％以下である。塩基性物質の含有量が少な すぎる場合には、切断抵抗が十分に低減されず、多すぎる場合には、スラリーの pH が飽和してしまい、添加したほどには切断抵抗が低減されず、コストに無駄が多くな つて好ましくない。
[0016] 本発明におけるシリコンインゴット切断用スラリーは、塩基性物質の他に、有機アミ ンを含有する。有機ァミンと塩基性物質とを混合させると、塩基性物質単独よりも化学 的作用が高まることが実験で分力 た。有機アミンは、増粘剤としての働きを持ち、水 分との相溶性がよぐ更にはキサンタンガムやポリビュルアルコールのような従来の増 粘剤と比べて水分の蒸発による粘度上昇を抑制することができる。このような有機アミ ンとしては、公知のものを制限なく使用することができ、例えば、モノエタノールァミン 、ジエタノールァミン、トリエタノールァミンなどのアルカノールァミン類、脂肪族ァミン 類、脂環式ァミン類、芳香族ァミン類が挙げられる。そして、これらを単独で又は二種 以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、コストや取り扱い性の観点 から、アルカノールァミン類が好ましぐトリエタノールァミンがより好ましい。
スラリー中の有機ァミンの含有量は、スラリーの液体成分中の水分に対して質量比 で 0. 5-5. 0であり、好ましくは 1. 0-4. 0である。スラリーの液体成分中の水分に 対して有機ァミンの質量比が 0. 5未満の場合には、切断加工時のスラリーの粘度変 化を十分に抑制することができないばかりか、スラリーの初期粘度が低くなるため好ま しくない。また、有機アミンは塩基性物質ほどの強い塩基性を持たないために、スラリ 一の液体成分中の水分に対して有機ァミンの質量比が 5. 0以下では一種の緩衝作 用によってスラリーの pHは大きく変化しない。しかし、スラリーの液体成分中の水分 に対して有機ァミンの質量比が 5. 0を越える場合には、スラリーの化学的作用が鈍く なって、切断速度の低下が起こるため好ましくない。
また、市販のクーラント (理ィ匕商会社製リカマルチノール、大智化学社製ルナクーラ ント）、トリエタノールァミン及び水酸ィ匕ナトリウムの割合を変えた溶液を用いて、シリコ ン片に対する化学的作用について調べた。下記表 1に示す糸且成の溶液 No. 1— 8を 調製し、これにシリコン片（縦 10mm、横 10mm、厚さ 3mm)を 10個ずっ浸漬させた 。液温を 80°Cとし、浸漬後 3分経ってから 5分間水上置換法により、シリコン片と溶液 との反応によって発生する水素の量を測定した。表 1中の各成分は質量比で示して いる。水素発生量は、シリコン片の単位重量当たりの量を示しており、水素発生量が 多 、ほど化学的作用が高 、ことを示す。
[表 1]
溶液
水素発生量
市販のクーラント
トリエタ/-ルァミン 水酸化ナトリウム 水 [mL/g] リカマルチ/-ル ルナク -ラント
No. 1 1 0 0 0. 04 1 14
No. 2 0 1 0 0. 04 1 16
No. 3 0 0 1 0. 04 1 42
N o. 4 0 0 0 0. 04 1 26
No. 5 0 0 1 0 1 22
o. 6 0 0 5 0. 04 1 5
No. 7 0 0 5 0. 24 1 25
N o. 8 0 0 1 0. 08 1 40
[0018] 本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーの初期粘度は、特に限定されるもの ではないが、回転粘度計（例えば、ブルックフィールド社製、プログラマブルレオメー タ DV— III)を用 ヽて、 90°C、ずり速度 57.6k—1]にお！/、て、 50— 120mPa's力 ^好ま しい。シリコンインゴット切断用スラリーの初期粘度が低過ぎると、ワイヤーに塗布した スラリーが垂れ落ち易くなることがあり、初期粘度が高過ぎると、シリコンインゴット切断 部へのスラリー供給量が不足する。また、切断加工中のスラリー粘度は、特に限定さ れるものではないが、回転粘度計 (例えば、ブルックフィールド社製、プログラマブル レオメータ DV— ΠΙ)を用 、て、 90。C、ずり速度 57.6 [s—1]【こお 、て、 160mPa.s以下 が好ましぐ 120mPa's以下がより好ましい。切断加工中のスラリー粘度が高過ぎると 、シリコンインゴット切断部におけるスラリーの均一な分散が妨げられ、切断速度が低 下したり、ワイヤーが破断したりすることがある。
[0019] 本発明において、スラリーの液体成分としては、水、公知のクーラント及びこれらの 混合物を用いることができる。ここで用レ、る水としては、不純物含有量の少なレ、ものが 好ましいが、これに限定されるものではない。具体的には、純水、超純水、巿水、ェ 業用水等が挙げられる。水の含有量は、特に限定されるものではないが、シリコンィ ンゴット切断用スラリー全体の質量に対して、好ましくは 10質量。 /0— 40質量。 /0である また、クーラントとしては、ポリエチレングリコール、ベンゾトリァゾール、ォレイン酸等 を含む切削補助混合液として一般的に用いられるものであればよい。このようなクー ラントは市販されており、具体的には商品名リカマルチノール (理ィ匕商会社製)、ルナ クーラント (大智化学産業社製)等が挙げられる。クーラントの含有量は、特に限定さ れるものではないが、シリコンインゴット切断用スラリー全体の質量に対して、好ましく は 10質量％—40質量％である。
[0020] 本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーは、塩基性物質により強塩基性を有 する。そのためシリコンインゴット切断界面は、以下の式（1)に示すような反応によつ て脆弱化されると共に、砲粒によってラッピングされる。
Si+4H 0→Si (OH) + 2H (1)
2 4 2
そして、上式力も分力るように、スラリーの pHが高い（強塩基性である）ほど、シリコ ンの反応がより促進される。このため、本発明によるシリコンインゴット切断用スラリー は、 12以上、好ましくは 13以上の pHを有する。スラリーの pHが低すぎる場合には、 シリコンの反応 (脆弱化)速度が低ぐ切断速度を向上させることができな 、ため好ま しくない。
[0021] また、本発明のシリコンインゴット切断用スラリーは、 65°C— 95°Cで使用する。スラリ 一を使用する温度が 65°C未満の場合には、反応が活性ィ匕されないため切断抵抗が 十分に低減されず、 95°Cを超える場合には、スラリー中の液体成分 (主に水分)の蒸 発によって反応に必要な水分が不足し、切断抵抗が増大するので、好ましくない。 ただし、本発明のシリコンインゴット切断用スラリーを使用する温度が 65°C未満、例 えば、 25°C程度の場合であっても、切断によって発生する加工応力（残留歪み）を除 去しながら切断を進め、低歪みのウェハを得ること（特開 2000— 343525号公報に記 載されるような効果）は可能である。
[0022] そこで、上記効果を確認するため、本発明のシリコンインゴット切断用スラリー A及 び従来のシリコンインゴット切断用スラリー Bそれぞれを 25°Cで用いて、マルチワイヤ ーソ一により多結晶のシリコンインゴット（150mm角、 25mm長）を切断する実験を行 つた o
<スラリー A> トリエタノールァミン：水：水酸化ナトリウム：砲粒 = 1 : 1 : 0. 078 : 1. 2 (質量比） <スラリー B>
リカマルチノール (理ィ匕商会社製）：砲粒 = 2. 078 : 1. 2 (質量比）
切断されたウェハの断面を SEM (走査型電子顕微鏡）により観察した結果を図 1〖こ 示す。図 1の（a)及び (b)は、シリコンインゴット切断用スラリー A及び Bそれぞれを用 いて切断されたウェハの断面の表層部の輪郭をトレースした図である。
図 1から明らかなように、本発明のシリコンインゴット切断用スラリー Aでは、ウェハ表 面が平滑であり、断面にクラックは見られなかった。これに対して従来のシリコンイン ゴット切断用スラリー Bでは、ウェハ表面が荒れており、表面から 3— 7 m程度の深 さに至るクラックが見られた。さらに、加工中のワイヤー橈み量を渦電流式変位センサ で計測したところ、本発明のシリコンインゴット切断用スラリー Aを用いた場合には、シ リコンインゴット切断用スラリー Bを用いた場合と比較して平均で 6%少な力つた (即ち 、切断抵抗が平均で 6%小さいことが分力つた)。
[0023] 本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーには、製品の品質保持および性能安 定化を図る目的や、シリコンインゴットの種類、加工条件等に応じて、各種の公知の 添加剤を加えてもよい。このような添加剤としては、例えば、保湿剤、潤滑剤、防鲭剤 、エチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム塩のようなキレート剤、ベントナイトのような砲粒 分散補助剤等を挙げることができる。
[0024] 本発明のシリコンインゴット切断用スラリーは、上記の各成分を所望の割合で混合 すること〖こより調製することができる。各成分を混合する方法は任意であり、例えば、 翼式撹拌機で撹拌することにより行うことができる。また、各成分の混合順序について も任意である。更に、精製などの目的で、調製されたシリコンインゴット切断用スラリー にさらなる処理、例えば、濾過処理、イオン交換処理等を行ってもよい。
[0025] 本発明によるシリコンインゴットの切断方法では切断装置が用いられる。ここで使用 される切断装置としては、任意のものを用いることができる力 例えば、バンドソー、ヮ ィヤーソー、マルチバンドソー、マルチワイヤーソー、外周刃切断装置および内周刃 切断装置が挙げられる。これらの中でも特に、直径の大きい、例えば、 6インチ以上 のインゴットを切断する際には、ワイヤーソー及びマルチワイヤーソ一が好ましい。そ の理由は、他の切断装置に比べて、小さい切断代および均一な厚さでインゴットを切 断することができ、一度に多数枚のウェハを切断することができるからである。
[0026] ここで、本発明によるシリコンインゴットの切断方法を、切断装置としてマルチワイヤ 一ソーを用いた場合を例にとって説明する。図 2に示すように、マルチワイヤーソー 1 0は、シリコンインゴット 2を固定し、押し下げるためのインゴット送り機構 1と、裸のワイ ヤー 3を送るためのワイヤー送り機構と、シリコンインゴット切断用スラリーを供給する ためのスラリー撹拌'供給タンク 8と、シリコンインゴット切断用スラリーを裸のワイヤー 3に塗布するためのスラリー塗布ヘッド 9と、裸のワイヤー 3を送り出すためのワイヤー 送出機構 5と、裸のワイヤー 3を巻き取るためのワイヤー卷取機構 6と、裸のワイヤー 3 の張力を一定に保っための張力制御ローラー 7とを備えている。そして、ワイヤー送り 機構は、同期回転する二本の回転ローラー 4を備え、その回転ローラー 4の外周には ワイヤー 3を案内する溝が形成されている。また、ここで用いる裸のワイヤーとしては、 金属製のものゃ榭脂製のものが挙げられ、切断効率の観点から、金属性のものがよ り好ましい。
[0027] このようなマルチワイヤーソ一によりシリコンインゴットを切断する際には、インゴット 送り機構 1に固定されたシリコンインゴット 2を裸のワイヤー 3に接触させる。裸のワイ ヤー 3は、ワイヤー送り機構と同期するワイヤー送出機構 5から送り出されると共に、ヮ ィヤー卷取機構 6で巻き取られる。また、スラリー撹拌'供給タンク 8から供給されたシ リコンインゴット切断用スラリーは、スラリー塗布ヘッド 9を介してワイヤー 3上に塗布さ れる。そして、図 3に示すように、シリコンインゴット切断用スラリーが、走行する裸のヮ ィヤー 3によりシリコンインゴット切断部に運ばれると、シリコンインゴット 2がラッピング 作用によって削られ、切断される。
[0028] つぎに、マルチワイヤーソー 10を用いるシリコンインゴット 2の切断における評価方 法について、図 4を参照しつつ説明する。図 4はマルチワイヤーソー 10を用いるシリ コンインゴット 2の切断における各パラメーターの関係を示す図であり、図 4の（a)はシ リコンインゴット 2の切断方法を示す模式図、図 4の (b)は図 4の（a)の A— A矢視断面 図である。図 4において、シリコンインゴット 2の送り速度を V、ワイヤー 3の送り速度を U、切断抵抗を P、切断方向に直角な方向のワイヤー 3の変位を δ 、切断方向のワイ ヤー 3の変位を δ 、ワイヤー 3の張力を Τとすると、以下の実験式が一般に知られて いる。
Figure imgf000012_0001
δ ^ρ τ (4)
δ ^ρ τ (5)
これらの式に基づき、マルチワイヤーソー 10を用いるシリコンインゴット 2の切断に おいて、切断方向に直角な方向のワイヤー 3の変位 δ 及び切断方向のワイヤー 3の 変位 δ (橈み)を測定することによって、切断速度や切断抵抗を評価することができ る。
これを詳細に説明すれば、まず、ワイヤー 3によってシリコンインゴット 2の切断界面 に砥粒 22を含むスラリーが導入される。そして、スラリー中の砥粒 22の偏在やワイヤ 一 3の偏摩耗及びねじれによって、切断方向に直角な方向のワイヤー 3の変位 δ お よび切断方向のワイヤー 3の変位 δ が生じる。 δ は切断方向に直角な方向のワイヤ 一 3の変位であるので、この値が大きくなると、シリコンインゴット 2を切断して得られる ウェハの反り、厚さむら、微小な凹凸（ソーマーク）が発生し、ウェハの品質が低下す る。従って δ は小さいほどよい。また、 δ が大きくなると、切断界面でのワイヤー 3に 切断方向の遅れがでて、所望の切断速度が得られないため、 δ は小さいほどよい。 ワイヤー 3の張力 Tが一定であるとすると、式 (4)及び（5)より、 δ 及び δ を小さくす るためには切断抵抗 Pを低減すればよい。そして、式（3)から分力るように、切断抵抗 Pを低減するには、シリコンインゴット 2の送り速度 Vを小さくする力ワイヤー 3の送り速 度 Uを大きくすれば良いことになる。しかし、シリコンインゴット 2の送り速度 Vは、シリコ ンインゴット 2の切断速度に比例するため、あまり小さくすることはできない。ワイヤー 3 の送り速度 Uを大きくすると、ワイヤー長を長くする必要が生じ、ワイヤー費用が嵩む ことになる。従って Uをあまり大きくすることはできない。このように各パラメータ一は各 々密接に関係しているので、ウェハの切断効率や品質を考慮した上で、バランスを 取るように各パラメーターを設定し、切断速度や切断抵抗の評価を行う。
なお、マルチワイヤーソーを用いる場合を例にとって各パラメーターを説明したが、 ワイヤーソーを用いる場合も同様である。 [0030] また、切断速度や切断抵抗を評価する他の方法として、図 5に示すような研磨装置 を用いる方法が挙げられる。
研磨装置 21は、シリコンインゴット切断用スラリー 11を溜めておくためのビーカー 1 2と、前記スラリー 11を加熱および磁石回転子 13により攪拌するためのヒーター '攪 拌器 14と、前記スラリー 11の温度を測定するための温度計 15と、研磨パッド 16を貼 り付けた回転テーブル 17と、前記スラリー 11を、送液チューブ 18を介して研磨パッド 16上に供給するための送液ポンプ 19と、シリコンインゴット 2を固定し、研磨パッド 16 に押し付けるための研磨ヘッド 20とを備えている。
[0031] このような研磨装置 21においてシリコンインゴット 2を研磨する際には、シリコンイン ゴット切断用スラリー 11をヒーター '撹拌器 14によって攪拌しながら、加熱する。回転 テーブル 17を所定の回転数で回転させ、このシリコンインゴット切断用スラリー 11を 送液ポンプ 19で研磨パッド 16上に塗布すると共に、研磨ヘッド 20先端に固定された シリコンインゴット 2を所定の押圧で研磨パッド 16に押し付ける。そして、一定時間経 過後のシリコンインゴット 2の質量変化から、研磨速度を求めることができ、また、研磨 後のシリコンインゴット表面の微小な凹凸を観察することにより、研磨抵抗の大小 (こ れはワイヤーソーを用いる場合の切断抵抗に相当する）を知ることができる。予備実 験を行った結果、図 5に示す方法で測定した研磨速度 Epとマルチワイヤーソー 10 ( 図 2参照）における切断速度 Ewとの間に、 EwZEp = 3Z5の相関があることが分か つた o
したがって、研磨速度およびシリコンインゴット研磨表面の評価によって、ワイヤーソ 一を用いる場合の切断速度および切断抵抗を評価することができる。
実施例
[0032] 以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定される ものではない。
〔実施例 1〕
8質量部の水酸ィ匕ナトリウムを 100質量部の水に溶解して塩基性水溶液とし、この 水溶液と 100質量部のトリエタノールァミンと 100質量部のポリエチレングリコールとを 混合した。この混合溶液に、 100質量部の SiC砥粒 (フジミインコーポレーテッド社製 、 GC # 1000、平均粒子径約 10 m)をカ卩えて攪拌し、シリコンインゴット切断用スラ リーを調製した。この時、スラリーの液体成分中の水分に対してトリエタノールァミンの 質量比は、 100+ 100= 1. 0となる。また、得られたスラリーの 25°Cにおける pHは 1 3. 3であり、 90°C、ずり速度 57. 6 [s— における初期粘度は 50mPa' sであった。
[0033] 得られたシリコンインゴット切断用スラリーを用いて、下記に示す研磨条件で多結晶 シリコンインゴット試料 (3mm X 3mm X厚さ 1mm)を研磨した。スラリーを所定時間 毎 (0、 2、 4及び 7時間）に採取し、回転粘度計 (ブルックフィールド社製、プログラマ ブルレオメータ DV— III)を用いて、ずり速度 57. 6 [s— における粘度を測定した。結 果を図 6及び表 2に示す。
[0034] <研磨条件 >
研磨パッド ：直径 200mm (ビューラー社製、研磨用パフ、ウルトラパッド 8イン チウェハ用）
試料位置 ：パッドの中心から 65mm
研磨テーブル回転数 ： 200rpm
スラリー供給量 ：65ccZ分
スラリー供給位置 ：パッドの中心から 65mm、試料の 30° 回転後方
スラリー温度 ：90°C
試料押圧 ： 10N
[0035] 〔比較例 1〕
8質量部の水酸ィ匕ナトリウムを 100質量部の水に溶解して塩基性水溶液とし、この 水溶液と、 100質量部のポリエチレングリコールと、従来の増粘剤として 7. 5質量部 のポリビュルアルコールゲル（重合度 1500のポリビュルアルコールと、水とを質量比 1 : 9で混合しゲルイ匕したもの）とを混合した。この混合溶液に、 100質量部の SiC砥 粒（フジミインコーポレーテッド社製、 GC # 1000、平均粒子径約 10 m)をカ卩えて 攪拌し、シリコンインゴット切断用スラリーを調製した。得られたスラリーの 25°Cにおけ る pHは 13. 8であり、また、 90°C、ずり速度 57. 6 [s— における初期粘度は 30mPa' sで teつた o
得られたシリコンインゴット切断用スラリーを用いて、実施例 1と同様にして粘度を測 定した。結果を図 7及び表 2に示す。
[0036] 〔比較例 2〕
10. 0質量部のポリビュルアルコールゲル（重合度 1500のポリビュルアルコールと 、水とを質量比 1： 9で混合しゲルイ匕したもの）を混合する以外は比較例 1と同様にし て、シリコンインゴット切断用スラリーを調製した。得られたスラリーの 25°Cにおける p Hは 13. 8であり、また、 90°C、ずり速度 57. 6[s— における初期粘度は 50mPa'sで めった。
得られたシリコンインゴット切断用スラリーを用いて、実施例 1と同様にして粘度を測 定した。結果を図 7及び表 2に示す。
[0037] 〔比較例 3〕
15. 0質量部のポリビュルアルコールゲル（重合度 1500のポリビュルアルコールと 、水とを質量比 1： 9で混合しゲルイ匕したもの）を混合する以外は比較例 1と同様にし て、シリコンインゴット切断用スラリーを調製した。得られたスラリーの 25°Cにおける p Hは 13. 8であり、また、 90°C、ずり速度 57. 6[s— における初期粘度は 90mPa'sで めった。
得られたシリコンインゴット切断用スラリーを用いて、実施例 1と同様にして粘度を測 定した。結果を図 7及び表 2に示す。
[0038] [表 2]
Figure imgf000015_0001
図 6及び表 2から明らかなように、本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーでは 、研磨加工時間が経過してもスラリーの粘度が大きく上昇することはな力つた。従って 、このスラリーを用いて、ワイヤーソ一によりシリコンインゴットを切断する方法では、ス ラリーの粘度変化を抑制し、切断性能を長時間にわたって一定に保つことができる。 これに対して、従来の増粘剤であるポリビニルアルコールを用いて粘度を調製した スラリー (比較例 1一 3)では、研磨加工を長時間行うと、水の蒸発によって粘度が上 昇すると共に、時間の経過に伴って粘度の変化率が増大した。従って、スラリーの粘 度変化を小さくすることはできな力 た (図 7参照)。
[0040] 〔実施例 2〕
実施例 1と同様のシリコンインゴット切断用スラリーを用いて、下記に示す研磨条件 で多結晶シリコンインゴット試料 (3mm X 3mm X厚さ 1mm)を研磨した。研磨前後の 試料の質量変化から研磨量を求め、研磨時間で除して研磨速度を求めた。結果を 表 3に示す。
<研磨条件 >
研磨ノッド ：直径 200mm (ビューラー社製、研磨用パフ、ウルトラパッド 8イン チウェハ用）
試料位置 ：ノ ッドの中心力 b65mm
研磨テーブル回転数 ： 200rpm
研磨時間 ：5分
スラリー供給量 ：65ccZ分
スラリー供給位置 ：パッドの中心から 65mm、試料の 30° 回転後方
スラリー温度 ：80°C
試料押圧 ： 10N
[0041] 次に、得られたウェハを水で洗浄して、乾燥させた後、顕微鏡にてインゴットの研磨 表面を観察し、以下の基準で評価した。結果を表 3に示す。
<評価基準 >
〇：インゴットの研磨表面に凹凸が少ない
△：インゴットの研磨表面に凹凸が多い
X：インゴットの研磨表面に凹凸が極めて多い
[0042] 〔比較例 4〕 258質量部のクーラント（大智化学産業社製、ルナクーラント # 691)に 100質量部 の SiC砥粒 (フジミインコーポレーテッド社製、 GC # 1000、平均粒子径約 10 m)を 加えて攪拌し、シリコンインゴット切断用スラリーを調製した。得られたスラリーの 25°C における pHは 6. 7であった。
得られたスラリーを 25°Cで用いる以外は実施例 2と同様にして、多結晶シリコンイン ゴット試料を研磨した。結果を表 3に示す。
[0043] 〔比較例 5〕
97質量部の水と 3. 0質量部のトリエタノールァミンと 100質量部のクーラント（大智 化学産業社製、ルナクーラント # 691)とを混合した。この混合溶液に 100質量部の SiC砥粒（フジミインコーポレーテッド社製、 GC # 1000、平均粒子径約 10 m)を 加えて攪拌し、シリコンインゴット切断用スラリーを調製した。この時、スラリーの液体 成分中の水分に対してトリエタノールァミンの質量比は、 3. 0÷ 100 = 0. 03となる。 また、得られたスラリーの 25°Cにおける pHは 10. 5であった。
得られたスラリーを用いて実施例 2と同様にして、多結晶シリコンインゴット試料を研 磨した。結果を表 3に示す。
[0044] [表 3]
Figure imgf000017_0001
表 3から明らかなように、本発明によるシリコンインゴット切断用スラリーは、研磨速 度が従来の砲粒含有スラリー（比較例 4)の約 1. 5倍と高ぐ研磨表面に凹凸が少な かった。したがって、このスラリーを用いて、ワイヤーソ一によりシリコンインゴットを切 断する方法では、ウェハの生産効率を向上させることができ、且つ切断抵抗を低減 することができるので、ウェハ品質を向上させることができる。また、切断抵抗を小さく した分だけ、インゴットの送り速度を大きくすることができるので、切断速度を更に高め ることちでさる。
これに対して、トリエタノールァミン含有量の異なるスラリー（比較例 5)では研磨速 度が低ぐ研磨表面に凹凸が多かった。
[0046] 〔実施例 3〕
スラリーの液体成分全体の質量に対して 4. 9質量％の水酸化ナトリウム、スラリーの 液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5のトリエタノールァミン及びスラリー全体の 質量に対して 33質量0 /0の砲粒を含有するシリコンインゴット切断用スラリーを調製し、 スラリー温度の差による切断抵抗の違いを調べた。なお、得られたスラリーの 25°Cに おける pHは 13. 8であった。
得られたシリコンインゴット切削用スラリーを用いて、下記に示す切断条件で図 2の マルチワイヤーソ一により多結晶のシリコンインゴット（150mm角、 25mm長）を切断 し、加工中のワイヤー橈み量を渦電流式変位センサで計測した。
<切断条件 >
ワイヤ一径 ： 100 m (JFEスチール社製、型式 SRH)
ワイヤーピッチ ：0. 39mm
ワイヤー送り速度 ：600mZ分
シリコンインゴット送り速度：0. 35mmZ分
スラリー温度 ：25°C、80°C
[0047] 実験の結果、スラリー温度 80°Cで行ったときのワイヤー橈み量は、スラリー温度 25 °Cで行ったときのワイヤー橈み量と比較して平均で 17%少な力つた。即ち、切断抵 抗が平均で 17%小さくなることが分力つた。

Claims

請求の範囲
[1] 砥粒及び塩基性物質を含有するシリコンインゴット切断用スラリーにおいて、
前記塩基性物質の含有量が、前記スラリーの液体成分全体の質量に対して少なく とも 3. 5質量％であること、
前記スラリー力 前記スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5-5. 0の 有機アミンを含有すること、及び
前記スラリーの pHが 12以上であること
を特徴とするシリコンインゴット切断用スラリー。
[2] 砥粒及び塩基性物質を含有するシリコンインゴット切断用スラリーを用いてシリコン インゴットを切断する方法にお 、て、
前記塩基性物質の含有量が、前記スラリーの液体成分全体の質量に対して少なく とも 3. 5質量％であること、
前記スラリー力 前記スラリーの液体成分中の水分に対して質量比で 0. 5-5. 0の 有機アミンを含有すること
前記スラリーの pHが 12以上であること、及び
前記スラリーを 65°C— 95°Cで使用することを特徴とするシリコンインゴットの切断方 法。
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