WO2008047446A1 - Suspension épaisse pour découpe de lingot de silicium et procédé de découpe de lingots de silicium avec celle-ci - Google Patents

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slurry
silicon ingot
mass
wire
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Takafumi Kawasaki
Seiichi Mimura
Hirokazu Nishida
Yasuhiro Yoshida
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Mitsubishi Electric Corporation
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    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a slurry used for cutting a silicon ingot, for example, to manufacture a wafer for a solar cell, and a method for cutting a silicon ingot using the slurry.
  • FIG. 1 shows the basic multi-wire saw system configuration for cutting silicon ingots for manufacturing solar cell wafers.
  • the wire saw 10 shown in the figure 1 is a silicon ingot, which is adhered and fixed to the work plate 2.
  • those with a diameter of about 150 mm square and a length of about 400 mm are relatively often used.
  • [0003] 3 is a wire feeding mechanism, and 4 wires are fed out.
  • the wire is wound between two wire guide rollers 5 at a pitch of about 0.3 to 0.4 mm and wound by a wire winding mechanism 6.
  • Wire 3 is generally a piano wire with a diameter of 0.16 mm.
  • the feed mechanism 4 and the two wires are driven by a synchronously controlled motor (not shown) and the position of the tension roller 7 is controlled so that the wire 3 It is sent at a speed of around 600m / min while applying tension. Further, the slurry is applied to the wire 3 from the slurry agitation 'supply tank 8 through the slurry application head 9. In this state, the ingot 2 bonded and fixed to the work plate 2 is fed downward.
  • Cutting the silicon ingot 1 using the wire saw 10 introduces a cutting slurry containing abrasive grains between the traveling wire 3 and the ingot 1, and presses the abrasive grains against the ingot 1 with the wire 3. This is done by rolling and generating microcracks in the surface of the ingot 1 and scraping it off as silicon fine powder. In cutting silicon ingot 1, the cutting allowance is reduced to increase the wafer yield and reduce the material cost of the wafer. There is a need for wafer slicing.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cut portion of the silicon ingot 2 using the multi-wire saw 10, and shows the relationship between parameters in cutting the silicon ingot 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the force applied to the wire in the cutting groove of the silicon ingot 1. 2 and 3, the feed rate V of silicon ingot 1, feed rate U of wire 3, cutting resistance P, displacement of wire 3 in the direction perpendicular to the cutting direction ⁇ ⁇ , displacement of wire 3 in the cutting direction ⁇ y
  • the following empirical formula is generally known as the relationship between the tension T of the wire 3.
  • microcracks remain on the surface layer of the wafer after cutting. Processing the wafer When manufacturing solar cells, it is necessary to first remove this damaged layer by etching, and the wafer thickness is further reduced after ingot cutting. As the wafer thickness decreases, the wafer breakage rate increases during wafer transport and processing. In the prior art, this damage layer has a depth of about 10 m, which hinders wafer slicing.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the effect when the slurry is given a chemical action.
  • A1 shows the state when neutral slurry is used, and A2 shows the relationship between the time and the pull-out resistance F of the wire 3 at this time.
  • B1 is the state when an alkaline slurry is used, and B2 shows the relationship between the time at this time and the bow I punching resistance F of the wire 3.
  • the gunshot particles 11 in the slurry are pressed against the ingot 1 by the wire 3 and rolled, and the surface of the ingot 1 is connected with cracks 12 one after another, or silicon fine powder is generated at the part reaching the surface of the ingot 1.
  • the cutting groove force is discharged by the rolling barrel and the flowing slurry liquid. The generation of fine powder means that the crack disappears.
  • the wire 3 has a displacement ⁇ X in a direction perpendicular to the cutting direction ⁇ X is a force to which tension ⁇ is applied to make it less than a predetermined value.
  • the pulling resistance F is added to the wire part.
  • the force applied to the wire 3 also decreases.
  • the diameter of the wire decreases as the bullet continues to scrape the wire 3. Na
  • the small diameter of the wire 3 is suppressed.
  • Non-Patent Document 1 Precision processing of crystal materials for electronics Published on January 30, 1985
  • Patent Document 1 JP-A-2-262955
  • Patent Document 2 JP-A-2-298280
  • the means for applying the etching solution disclosed in Patent Document 2 to the wire needs to strictly control the contact force of the wire to the workpiece and the temperature of the cutting interface, but is possible with a single wire. This is not possible with a large number of wire cuts.
  • a slurry composition capable of controlling the chemical reaction and maintaining the dispersibility of the reaction product and the barrel in the liquid. Decision is essential.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and in silicon ingot cutting, cutting capable of cutting with less unevenness of wafer thickness, minute unevenness, and damage on the surface layer with low wire drawing resistance. It is an object of the present invention to provide a slurry for use and a method for cutting a silicon ingot using the slurry.
  • the present invention relates to a silicon ingot cutting slurry containing abrasive grains, a basic substance and water, and the basic substance as a ratio to the total mass of the components excluding the barrels in the slurry. 2 to 6% by mass and glycerin 25 to 55% by mass. The invention's effect
  • the slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention is a water-based slurry containing a basic substance, glycerin, and abrasive grains, and is contained in an appropriate amount with respect to the total mass of liquid components of the slurry. It is possible to control the chemical action and maintain the dispersibility of the reaction products and gun granules in the liquid. This makes it possible to derive the synergistic effect of chemical action and physical action in silicon ingot cutting, and to ensure the required quality of solar cell wafers, while removing silicon at the cutting interface (wire pulling resistance). Therefore, it is possible to reduce the cost of the wafer by reducing the cutting allowance due to the fine wire of the wire and thinning the wafer by reducing the cutting damage.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-wire saw in silicon ingot cutting used in the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a cut portion of a silicon ingot using the multi-wire saw.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the force applied to the wire in the cutting groove of the silicon ingot.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the effect when a chemical action is imparted to the slurry.
  • the means for transporting this particle to the cutting interface is a wire 1S
  • a medium for dispersing and supporting the particle on this wire reducing the frictional force between the wire, the particle and the ingot, and cooling the cutting interface
  • a liquid is needed to do.
  • the viscosity of the liquid must be controlled within a certain range. If the viscosity is low, the required amount of barrels cannot be supported on the wire. Conversely, if the viscosity is high, the liquid does not penetrate the cutting interface and the required amount of barrels can be supplied to the cutting interface. Nah ...
  • the hydraulic pressure at the cutting part increases, and a force that separates the wafer being cut works, and this force increases the bending stress at the cutting interface and breaks the wafer. It is also important to keep the barrels dispersed in the liquid.
  • the external force of the ingot accumulates at the entrance where the wire enters the cutting part, reducing the amount of supply to the cutting interface of the barrel and increasing the wire bow I punching resistance. To break.
  • the component ratio of the first silicon ingot cutting slurry With the component ratio of the first silicon ingot cutting slurry according to the present invention, it is possible to obtain the effect of reducing the silicon removal force (wire drawing resistance) at the cutting interface while ensuring the required quality of the solar cell wafer. In addition, it is possible to control the chemical action of the slurry with silicon and maintain the dispersibility of the reaction products and gun granules in the liquid. Outside this component ratio, it was found that the expected effect could not be obtained.
  • glycerin increases the ratio of the basic substance to water and increases the effect (activity) as a base.
  • the diffusion rate of the material on the silicon surface is slowed down, and the oxidation reaction tends to proceed in the cutting part of the wire where the slurry flow is very intense, but the liquid flow on the wafer surface
  • the acid-sodium reaction that is, the etching does not proceed easily in the portion where the thickness is small.
  • the first slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention is a slurry for cutting a silicon ingot containing abrasive grains, a basic substance, and water. Contains 2% to 6% by weight of basic substance and 25% to 55% by weight of glycerin.
  • the fine particles include those that are generally used as abrasives.
  • examples thereof include silicon carbide, cerium oxide, diamond, boron nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, and diacid silicate. These can be used alone or in combination of two or more.
  • the compounds that can be used in such a barrel are commercially available.
  • the carbon carbides are trade names GC (Green Silicon Carbide) and C (Black Silica).
  • the average particle diameter of the cannon is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m to 20 ⁇ m. If the average particle size of the particle is less than 5 ⁇ m, the cutting speed will be extremely slow, and if the average particle size of the particle that is not practical is over 20 m, the surface roughness of the wafer surface after cutting will be Is undesirably large because the wafer quality may deteriorate.
  • the content of the bullet is not particularly limited, but it is preferably 40% by mass to 60% by mass as a ratio with respect to the mass of the entire slurry for cutting a silicon ingot.
  • the content of the abrasive grains is less than 40 mass%, cutting speed is slower, may practicality becomes poor, the content of guns grains exceeds 60 mass 0/0, the viscosity of the slurry is excessively This may make it difficult to introduce the slurry to the cutting interface.
  • the basic substance may be any substance that acts as a base in the slurry.
  • alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, and magnesium hydroxide.
  • alkaline earth hydroxides such as calcium hydroxide and barium hydroxide can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.
  • alkali metal hydroxide is preferred from the viewpoint of reactivity with the silicon ingot.
  • a liquid component of the slurry a mixture of water and glycerin is used.
  • Water having a low impurity content is preferred, but is not limited thereto. Specific examples include pure water, ultrapure water, brine, and industrial water.
  • the slurry for cutting a silicon ingot can be prepared by mixing each of the above components in a desired ratio.
  • the method of mixing each component is arbitrary, for example, it can carry out by stirring with a wing-type stirrer. Further, the mixing order of each component is also arbitrary. Further, for the purpose of purification, a treatment that is exposed to the prepared slurry for cutting a silicon ingot may be performed, for example, a filtration treatment, an ion exchange treatment, or the like.
  • a multi-wire saw is used as a cutting device.
  • Force S is used.
  • the first slurry according to the present invention is pumped to the slurry coating head while being stirred in the stirring tank, and is wound around the wire guide roller from the slurry coating head many times at high speed. Apply the slurry to the moving wire, and send the silicon ingot to this wound wire.
  • the silicon is physically removed as fine powder at the cutting interface, and this removal is achieved with a small force by a chemical action with a basic substance.
  • Multi-wire saw (Device configuration is as shown in Fig. 1)
  • Silicon ingot Two pieces of polycrystalline silicon with 150mm square and 250mm length are arranged.
  • Cutting pitch 0.33mm (Cutting margin 0.13mm, Wafer thickness 0.2mm)
  • Table 1 The presence / absence of wire breakage in Table 1 indicates the results of conducting a three-time silicon ingot cutting experiment on Example 1 and Comparative Examples 1 to 4. Only in Example 1, the cutting was completed three times without breaking the wire. Comparative Examples 1 and 2 show only the measured wire pull-out resistance and the solidified state of the slurry because the wire breakage occurred halfway without cutting the 150 mm square silicon ingot to the end in all three times. In Comparative Examples 3 and 4, wire breakage occurred twice in the middle The wire broke during the cutting of the discarded glass with the silicon ingot bonded and fixed once.
  • Example 1 which was cut out as a wafer, the worst value among the three experimental values was shown in the other evaluation items.
  • the wire wear rate represents the rate of decrease of the wire cross-sectional area after completion of the silicon ingot cutting relative to the wire cross-sectional area before use.
  • the rate of increase in the viscosity of the slurry represents the rate of increase in the viscosity of the slurry after completion of the cutting relative to the viscosity of the slurry before starting the cutting of the silicon ingot.
  • the presence or absence of solidification of the slurry indicates whether or not the slurry lump was produced during the cutting of the silicon ingot.
  • the wafer thickness variation may be due to wire displacement at the time of silicon ingot cutting, and alkaline slurry may be due to leaching due to the etching action at the end of the cutting.
  • the unevenness on the wafer surface represents the degree of the level difference of the unevenness caused by saw marks on the surface.
  • the size of the unevenness is regarded as poor quality, and the absence of unevenness represents the degree that cannot be visually recognized.
  • the crack depth on the surface of the wafer is the result of SEM observation of the cross section of the wafer surface divided by a relatively large uneven surface. A crack depth of 0 m means that no cracks from the surface recess to the lower layer were visible.
  • Comparative Example 3 (alkaline slurry) has the same effect as Example 1 in which the wire drawing resistance is smaller than that of Comparative Example 4 (neutral slurry), but the fluctuation of the drawing resistance is large. Moreover, the viscosity increase rate of the slurry was remarkably large, and solidification of the slurry and separation of the solidified slurry lump from the liquid phase were observed. Comparative Example 3 is better in this respect because the wafer thickness variation is smaller than in Example 1 and similarly the wear rate of the wire where cracks are not formed in the surface layer is small. However, the properties of the slurry are extremely unstable, and the wire From the fact that the fluctuation rate of the pull-out resistance is large, it can be seen that the action of the barrel during the cutting is unstable. Example 1 obtains the effect of alkalinizing the slurry and realizes stable cutting without wire breakage, and obtains good results in all evaluation items. [0041] Next, the stable silicon ingot cutting is performed by changing the ratio of the slurry component of Example 1.
  • the ratio of the components that can be realized was examined. Since there is a correlation between the wire pull-out resistance, the wire wear rate, and the wafer crack depth, the evaluation items are the presence or absence of wire breakage and pull-out resistance, the rate of increase in viscosity of slurry and the presence or absence of solidification, and the surface of the wafer. Concavities and convexities and thickness variations were considered.
  • the evaluation method for each item is the same as in Table 1 above.
  • Table 2 shows the results of the same cutting experiment as described above, with the mass ratio of the components other than the abrasive grains and the granules in the slurry set to 1: 1, and the contents of glycerin, sodium hydroxide and water varied.
  • Comparative Example 6 the average value of the drawing resistance of the wire is lower than that of Comparative Example 5, and the effect of alkalinizing the slurry can be seen, but the variation in the drawing resistance is large. The result is an unstable silicon ingot cutting.
  • Examples 2 and 3 with the same sodium hydroxide content and high glycerin content give stable silicon ingot cutting, but in Comparative Example 7 with a higher glycerin content, the rate of increase in slurry viscosity is higher. Exceeding 100%, solidification (gelation) of the slurry is observed, and the properties of the slurry are unstable.
  • Comparative Examples 8, 9, and 10 solidification of the slurry was observed, and in Comparative Example 8, the wafer surface unevenness was large and the wire drawing resistance was not stable. In Comparative Example 10, the pulling resistance of the wire, which has an unacceptably large wafer surface irregularity, is not stable.
  • Comparative Example 9 has the best evaluation result among Comparative Examples 5 to 12, but the viscosity increase rate of the slurry exceeds 100%, and the properties of the slurry are unstable. In Examples 4 and 5, results equivalent to or better than those in Examples 2 and 3 were obtained.
  • the basic substance is contained in the range of 2% to 6% by mass and glycerin is contained in the range of 25% to 55% by mass with respect to the total mass of the components excluding the abrasive grains in the slurry.
  • the second silicon ingot cutting slurry according to the present invention can greatly reduce the uneven thickness of the solar cell wafer by adding a small amount of a nonionic polymer surfactant to the slurry described in the first embodiment. It is a thing. In other words, as described above, when the wire advances in the cutting direction to form a cutting groove, slurry is always supplied to the cutting groove, so that the cutting start portion of the ingot is cut more than the cutting end portion by the etching action. Melting proceeds in a direction perpendicular to the direction (wafer thickness direction).
  • Example 1 a nonionic polymer surfactant was added to the slurry of Example 1 to verify the effect of suppressing the amount of leaching at the cutting start portion of the wafer during silicon ingot cutting.
  • Adeka Pull Knick L31 manufactured by Asahi Denki Kogyo Co., Ltd. was the most suitable nonionic polymer surfactant.
  • the second slurry for cutting a silicon ingot according to the present invention is a ratio to the mass of the whole component excluding abrasive grains in the slurry in the slurry for cutting silicon ingot containing the granule, basic substance, and water.

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Description

明 細 書
シリコンインゴット切断用スラリーおよびそれを用いるシリコンインゴット切 断方法
技術分野
[0001] 本発明は、例えば太陽電池用のウェハを製造するために、シリコンインゴットを切断 する際に使用するスラリーおよびそれを用 V、るシリコンインゴット切断方法に関するも のである。
背景技術
[0002] 従来、シリコンインゴットの切断には、比較的小さい切断代で一度に多数枚のゥェ ハを切断することができるマルチワイヤーソ一が用いられている。太陽電池用ウェハ 製造に係るシリコンインゴット切断における基本的なマルチワイヤーソ一の装置構成 を図 1に示す。図に示されるワイヤーソー 10において、 1はシリコンインゴットで、ヮー クプレート 2に接着固定されており、通常、口径 150mm角前後で長さが 400mm前後の ものが比較的多く用いられて 、る。
[0003] 3はワイヤー送り機構 4力 送り出されるワイヤーで、 2本のワイヤーガイドローラ 5間 に 0.3〜0.4mm程度のピッチで巻き掛け、ワイヤー巻き取り機構 6で巻き取られる。ワイ ヤー 3は一般に直径 0.16mmのピアノ線が用いられる。送り出し機構 4と 2本のワイヤ 一ガイドローラ 5と巻き取り機構 6を同期制御されたモータ（図示せず)で駆動するとと もに、テンションローラ 7の位置を制御してワイヤー 3に常に所定の張力を与えながら 600m/min前後の速度で送られる。また、スラリー撹拌'供給タンク 8からスラリー塗布 ヘッド 9を介してワイヤー 3にスラリーを塗布する。この状態でワークプレート 2に接着 固定したインゴット 2を下方に送られる。
[0004] このワイヤーソー 10を用いたシリコンインゴット 1の切断は、走行するワイヤー 3とィ ンゴット 1の間に砥粒を含む切削用スラリーを導入し、ワイヤー 3で砥粒をインゴット 1 に押し付けるとともに転動させてインゴット 1表層にマイクロクラックを発生させてシリコ ン微粉として削り取ることによって行われている。このようなシリコンインゴット 1の切断 において、ウェハ収率を高め、ウェハの材料コスト低減を図るために切断代の縮小や ウェハの薄切りが求められている。
[0005] 図 2は上記マルチワイヤーソー 10を用いるシリコンインゴット 2の切断部拡大図であ り、シリコンインゴット 1の切断における各パラメーターの関係を示すものである。図 3 はシリコンインゴット 1の切断溝においてワイヤーに力かる力を表す模式図である。 図 2、図 3において、シリコンインゴット 1の送り速度 V、ワイヤー 3の送り速度 U、切断 抵抗 P、切断方向に直角な方向のワイヤー 3の変位 δ χ、切断方向のワイヤー 3の変 位 δ y、ワイヤー 3の張力 Tの関係を示すものとして以下の実験式が一般に知られて いる。
P oc V/U (1)
δ χ cc τ (2)
6 y oc p/T (3)
[0006] ワイヤー 3によって切断される界面に砲粒 11を含むスラリーが導入されると、ワイヤ 一 3が橈んで変位 δ yが生じて切断抵抗 Ρが生じる。切断抵抗 Pは徐々に増加するが 、所定の値になると一定になる。上記切断界面では砲粒 11の分散が均一ではなぐ 切断抵抗 Pに比例する力が切断方向と直角を成す方向に働きワイヤー 3の変位 δ X が生じる。
δ χの値が大きくなると、シリコンインゴット 1を切断して得られるウェハの反り、厚さむ ら、微小な凹凸が発生し、ウェハの品質が低下する。式（2)から δ Xを小さくするため には切断抵抗 Ρを低減することが考えられる。
[0007] 式（1)からシリコンインゴット 1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力 インゴット 1の送り速度 Vを低下させると切断時間が長 くなり生産能率が低下する。ワイヤーの走行速度 Uを増カロさせると高価なワイヤーの 使用量が増力 tlして切断に係るランニングコストが増加する。一方、切断代を小さくす るには、ワイヤー 3の径を小さくする必要がある力 その分ワイヤー 3の破断強度が低 下するためワイヤー 3に印加する張力 Τを小さくする必要がある。張力 Τを小さくする と、式（2)からワイヤー 3の変位 δ Xが大きくなり、前述の通りウェハの品質が低下する こととなる。
[0008] また、切断後のウェハ表層部にはマイクロクラックが残存する。ウェハに加工を施し て太陽電池セルを製造する際には、初めにこのダメージ層をエッチングで除去する 必要があり、インゴット切断後ウェハ厚さがさらに減じる。ウェハ厚さが薄くなるほど、 ウェハの搬送、加工工程でのウェハ破損率が増加する。従来技術では、このダメー ジ層の深さが 10 m前後あり、ウェハ薄切りの妨げとなっている。
[0009] このような問題を解決する手段としてアルカリ水溶液と砥粒カゝらなるスラリーを用い た
ワイヤーソ一の基礎的検討がなされて 、る。シリコンインゴット切断に際してカ卩工液に 化学的な溶去作用を持たせるとワイヤーを移動させる際の抵抗 (以下、引き抜き抵抗 と称す
る）が減少し、インゴット表層のクラック深さも減少すると報告されている。（例えば、技 術文献 1参照）
[0010] 図 4に上記スラリーに化学的作用を持たせたときの効果を説明する概念図を示す。
図中、 A1は中性スラリーを用いたときの状態で、 A2はこのときの時間とワイヤー 3の 引き抜き抵抗 Fの関係を示すものである。 B1はアルカリスラリーを用いたときの状態 であり、 B2はこのときの時間とワイヤー 3の弓 Iき抜き抵抗 Fの関係を示すものである。 スラリー中の砲粒 11がワイヤー 3によってインゴット 1に押し付けられるとともに転動 させられ、インゴット 1の表面に次々に発生したクラック 12が繋がったり、インゴット 1表 面に達した部分でシリコンの微粉が生じ、転動する砲粒や流動するスラリー液によつ て切断溝力 排出される。微粉が生じるということはクラックが消滅することを意味する 。スラリーをアルカリィ匕すると A2と B2で比較されるようにクラックの発生から消滅まで の周期が短くなり、切断界面で大きな除去力（引き抜き抵抗 F)が掛力 ないうちにィ ンゴット 1の表面において微粉末を生成させて排出すると考察されている。
[0011] 図 2において、ワイヤー 3には切断方向と直角を成す方向のワイヤー 3の変位 δ Xを 所定の値以下にするために張力 Τが与えられている力 インゴット 1からワイヤー 3を 引き抜く側のワイヤー部分には引き抜き抵抗 Fが加算されている。引き抜き抵抗 Fが 小さくなればワイヤー 3に加わる力も減少する。またワイヤー送り側力 巻き取り側に ワイヤー 3が移動するにつれて、砲粒がワイヤー 3を継続擦過することによってワイヤ 一径は小さくなつて行くが、引き抜き抵抗 Fが小さくなれば擦過する力も減ることにな り、ワイヤー 3の小径ィ匕が抑制される。ワイヤー 3に負荷される引き抜き抵抗 Fの低減と ワイヤー磨耗量の低減を図った分、ワイヤ一径の縮小を図ることができ、切断代を低 減することができる。
[0012] 上記アプローチの延長で、スラリーを pH9以上のアルカリ性として 30°C力 80°Cで用 いたり、 pH3以上 pH6以下の酸性として 25°C力 65°Cで用いたシングルワイヤーソー が提案されている。（特許文献 1参照）
また、砥粒を含めないエッチング液をワイヤーに塗布して、ワイヤーと被カ卩ェ物との 間に発生する摩擦熱によるエッチング液の温度を 50°Cから 60°Cにして被力卩ェ物を切 断する手段が提案されている。（特許文献 2参照）
[0013] 非特許文献 1：エレクトロニクス用結晶材料の精密加工 昭和 60年 1月 30日発行
株式会社サイエンスフォーラム
特許文献 1：特開平 2— 262955号公報
特許文献 2 :特開平 2— 298280号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 太陽電池用ウェハ製造に係るシリコンインゴット切断においては、許容させる製造コ スト面力 一度に数千枚のウェハ切断が要求される。また切断後のウェハは表層の 切断ダメージ層をエッチング除去されて使用されるが、半導体用ウェハのように表面 を研磨して仕上げる工程を追加することは製造コストの高騰を招き許容されない。し たがってインゴット切断のみで、ウェハのうねりや厚さばらつきの要求値を満足させな ければならない。
上記特許文献 2に開示されたエッチング液をワイヤーに塗布する手段は、ワイヤー の被加工物への当接力や切断界面の温度を厳密に管理する必要があるが、シング ルワイヤーにおいて可能であるもので、多数のワイヤー切断においておよそ実現でき るものではない。
[0015] また、特許文献 1に開示された酸性またはアルカリ性の砥粒を含むスラリーを用いた インゴット切断においては、酸やアルカリとシリコンの反応の制御及び反応生成物や 砲粒の液中分散性の維持が重要である。ワイヤーが切断方向に進んで切断溝を形 成していくが、切断溝に常時スラリーが供給されているのでエッチング作用によってィ ンゴットの切断開始部は切断終了部よりも切断方向と直角を成す方向（ウェハの板厚 方向）に溶去が進む。
[0016] 太陽電池用ウェハ製造に係るシリコンインゴット切断においては、追加研磨などで ウェハ厚さを修正することは許容されないので、エッチング作用が過剰であるとゥェ ハ厚さの要求値を満足させることができな 、。また数千枚のウェハをインゴットから切 り出すために多量のスラリーが必要であり、スラリー攪拌タンクと切断部の間を循環さ せてこれを実現させて 、るが、シリコンとの反応生成物や砲粒の分散性が悪ィ匕して凝 集すると、切断界面への砲粒の供給が妨げられワイヤーの引抜き抵抗が増カロしてヮ ィヤーが破断したり、切断抵抗が増大してワイヤーの切断方向と直角を成す方向の 変位が増加して、ウェハにうねりや段差を発生させて 、た。
[0017] pH12に調整した砲粒を含む 60°Cのアルカリ水溶液スラリーを用いて、 50本のワイヤ 一による 150mm角のシリコンインゴット切断実験を実施した結果、ワイヤーの切断方 向と直角を成す方向の変位が大きぐ隣接するワイヤー同士が同じ溝を切断したり、 5 0mm〜70mm切り込んだところで、ワイヤー破断が発生したりした。分析の結果、反応 生成物ゃ砥粒が凝集し切断界面に十分な砥粒が供給されず、ワイヤーの切断抵抗 や引抜き抵抗が増大したためであることが分力つた。砲粒が切断界面に全く供給され ずインゴットとワイヤーの直接摩擦によってインゴットの切断部の温度が急上昇してヮ ィヤー破断に至ったものもあった。
[0018] 化学的作用を持たせた砥粒を含むスラリーを用いたインゴット切断においては、ィ匕 学反応の制御及び反応生成物や砲粒の液中分散性の維持を実現できるスラリー組 成の決定が必須である。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において、ワイヤーの引抜き抵抗が低ぐウェハの厚さむらや 微小な凹凸、表層のダメージの少ない切断が可能な切削用スラリーおよびそれを用 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
[0019] 本発明は、砥粒、塩基性物質および水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、スラリー中の砲粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性物質 を 2質量％から 6質量％、グリセリンを 25質量％から 55質量％含有するものである。 発明の効果
[0020] 本発明に係るシリコンインゴット切断用スラリーは、塩基性物質、グリセリン、砥粒を含 有する水系スラリーであり、スラリーの液体成分全体の質量に対して各々適量含有す ることによって、シリコンとの化学的作用の制御及び反応生成物や砲粒の液中分散 性の維持ができる。このことによって、シリコンインゴット切断における化学的作用と物 理的作用の相乗効果を引き出すことができて、太陽電池用ウェハの要求品質を確保 しつつ、切断界面におけるシリコンの除去力（ワイヤーの引抜き抵抗)を低減できるの で、ワイヤーの細線ィ匕による切断代の削減や、切断ダメージの低減によるウェハの薄 切りを実現してウェハのコスト低減を図ることができる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの 発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明に用いられるシリコンインゴット切断におけるマルチワイヤーソ一の概略 構成を示す図である。
[図 2]上記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部拡大図である。
[図 3]上記シリコンインゴットの切断溝においてワイヤーに力かる力を表す模式図であ る。
[図 4]スラリーに化学的作用を持たせたときの効果を説明する概念図である。
符号の説明
1 インゴット、
2 シリコンインゴット送り機構、
3 ワイヤー、
4 ワイヤー送出機構回転、
5 ローラー、
6 ワイヤー卷取機構、
7 張力制御ローラー、
8 スラリー攪拌'供給タンク、 9 スラリー塗布ヘッド、
10 マルチワイヤーソー。
発明を実施するための最良の形態
[0023] 実施の形態 1.
マルチワイヤーソ一によるシリコンインゴット切断においては、切断界面に砲粒を適 量供給し続ける必要がある。この砲粒を切断界面に搬送する手段はワイヤーである 1S このワイヤーに砲粒を分散担持させる媒介物として、またワイヤーと砲粒とインゴ ットの間の摩擦力を低減しかつ切断界面の冷却を行うために液体が必要である。液 体の粘度は一定の範囲に管理する必要がある。粘度が低いと砲粒を必要量ワイヤー に担持させることができないし、反対に粘度が高いと切断界面に液が浸透せず、同じ く必要な量の砲粒を切断界面に供給することができな 、。また切断部での液圧が高 まって、切断中のウェハを引き離す力が働き、この力によって切断界面における曲げ 応力が高じてウェハが破断する。砲粒を液中に分散させておくことも重要である。砥 粒が凝集するとインゴット外部力 切断部にワイヤーが入って行く入り口で砲粒が堆 積して砲粒の切断界面への供給量が減る上、ワイヤーの弓 Iき抜き抵抗が高じてワイ ヤーを破断させる。
[0024] 所定の粘度を有し、かつ塩基性物質の化学的作用を減じることなぐまた塩基性物 質とシリコンの反応生成物であるケィ酸塩'シリカ起因の増粘や砲粒の凝集を起こさ せることが無い性質を有する液体の選択が重要である。種々の検討を加えた結果、 この性質を持つ液体としてグリセリンが最適であることが分力つた。グリセリンは適度な 粘度を有するとともに、極性が大きくケィ酸塩'シリカ生成によるスラリー液中のゼータ 電位低下を抑制し、水との親和性がよくケィ酸塩 ·シリカと水が水和、ゲルィ匕すること によるスラリーの増粘を抑制することが分力つた。
[0025] 塩基性物質の量が少ないと化学的作用が発揮されないことに加え、ケィ酸塩中の シリカの比率が増して、前記ゼータ電位の低下や増粘を促進させる。一方、塩基性 物質の量が多いとエッチング作用が強くなり過ぎてウェハの切断開始部分の溶去量 が限度を超える。またシリコンとの反応で発生する水素の量が過剰となって切断界面 におけるスラリー中の気泡量が多くなり、多くの砲粒空乏部が出来て切断速度を著し く低下させ、場合によってはワイヤーと砥粒、シリコンインゴットの液体潤滑接触がなく なって高じた摩擦力によってワイヤー破断に至る。
[0026] 塩基性物質の量の管理が重要であるが、スラリー液体成分全体に占めるグリセリン の質量比率との対比で最適値があることが分力つた。
本発明に係る第一のシリコンインゴット切断用スラリーの成分比率においては、太陽 電池用ウェハの要求品質を確保しつつ、切断界面におけるシリコンの除去力（ワイヤ 一の引抜き抵抗)低減の効果が得られ、スラリーのシリコンとの化学的作用の制御及 び反応生成物や砲粒の液中分散性の維持ができる。この成分比率外では、期待す べき効果を得ることができな 、ことが分力つた。
[0027] グリセリン以外に、各種アルコール、ァミン、エーテル、ポリエチレングリコール等を 検討したが、シリコンの酸ィ匕反応が起きるような切断条件下で、安定した粘度を有し て、砲粒の凝集を起こさず、適度な化学的作用を維持させるものがな力つた。またグ リセリンは他の液体に比べ、塩基性物質が低い濃度において、エッチングの速度の 増大を抑制しつつ切断抵抗を低減することができた。この原因は、明らかでは無いが
、グリセリンが存在することで、水に対する塩基性物質の比率が高くなり、塩基として の効果 (活量)も高くなるためと考えられる。また、グリセリンによる適度かつ安定な粘 度により、シリコン表面の物質の拡散速度が遅くなり、スラリー流動が非常に激しいヮ ィヤーでの切削部分では酸化反応は進みやす 、が、ウェハ表面の液の流れが小さ い部分では、酸ィ匕反応すなわちエッチングが進みにくいと推測される。
[0028] 本発明に係る第一のシリコンインゴット切断用スラリーは、砥粒および塩基性物質、 水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、スラリー中の砲粒を除く成分 全体の質量に対する割合として、塩基性物質を 2質量％から 6質量％、グリセリンを 2 5質量％から 55質量％含有する。
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ぐ例えば、炭化ケ ィ素、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム 、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市販されており、具体 的には炭化ケィ素としては、商品名 GC (Green Silicon Carbide)および C (Black Sil icon Carbide) ( (株）フジミインコーポレーテッド社製）、酸化アルミニウムとしては、商 品名 FO (Fujimi Optical Emeryノ、 A (Regular Fused Alumina)、 WA (White Fuse d Alumina)および 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。
[0029] 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 5 μ m〜20 μ m である。砲粒の平均粒子径が 5 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 20 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削用 スラリー全体の質量に対する割合として、好ましくは 40質量％〜60質量％である。砥 粒の含有量が 40質量％未満であると、切断速度が遅くなり、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 一を切断界面に導入し難くなることがある。
[0030] 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、 水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸ィヒカリウム等のアルカリ金属水酸ィヒ物、水酸 ィ匕マグネシウム、水酸ィ匕カルシウム、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、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。
スラリーの液体成分としては、水とグリセリンの混合物を用いる。水は、不純物含有 量の少ないものが好ましいが、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、工業用水等が挙げられる。
[0031] シリコンインゴット切削用スラリーは、上記の各成分を所望の割合で混合することに 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削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。
[0032] 本発明に係るシリコンインゴットの切断方法では切断装置としてマルチワイヤーソー 力 S用いられる。切断方法としては、既説した通り、本発明に係る第一のスラリーを攪拌 タンク内で攪拌しながらスラリー塗布ヘッドにポンプで供給し、スラリー塗布ヘッドから ワイヤーガイドローラに多数回巻き掛けて高速に移動させているワイヤーにスラリーを 塗布し、シリコンインゴットをこの巻き掛けたワイヤーに向力つて送る。ワイヤーによつ て砥粒をシリコンインゴットに押し付けるとともに転動させることによって切断界面にお いて物理的にシリコンを微粉として除去するとともに塩基性物質による化学的作用に よってこの除去を小さな力で成す。
[0033] 以下、上述の第一のシリコンインゴット切断用スラリーを用いて実際に切断した実施 例を、各種比較例と対比して更に詳しく説明する。
先ず、実施例 比較例 1〜4に示す 5種類のシリコンインゴット切削用スラリーを作 製して以下の条件でシリコンインゴットを切断し、表 1に示す結果を得た。なお、スラリ 一作製に当たっては、砥粒は全て SiC砥粒 (フジミインコーポレーテッド社製、 GC # 1500、平均粒子径約 8 μ m)を用い、スラリー中の砥粒と砥粒以外の成分の質量比 を 1 : 1とした。またスラリーの粘度は、ずり速度 57. 6 [1Z秒]、スラリー温度 25°Cに おいて 50〜130mPa' sとなるようにした。この粘度範囲は予備実験において、シリコ ンインゴットをマルチワイヤーソ一と、砥粒を混合した水系スラリーを用いて切断する に際して適正な粘度範囲として求めたものである。
[0034] <切断条件 >
切断装置 ：マルチワイヤーソー (装置構成は図 1に示すとおり）
ワイヤー直径 ：0. lmm (jFEスチール社製、型式 SRH)
砥粒： 炭化ケィ素
(フジミインコーポレーテッド社製、 GC # 1500、平均粒子径約 8 μ m)
シリコンインゴット： 口径 150mm角、長さ 250mmの多結晶シリコンを 2個配置 切断ピッチ ：0. 33mm (切断代 0. 13mm、ウェハ厚さ 0. 2mm)
切断速度 ：0. 35mmZ分 (インゴット送り速度）
ワイヤー走行速度： 600mZ分
ワイヤー張力： 14N
スラリータンク温度設定： 25°C [0035] 〔実施例 1〕
グリセリン 40質量％、水 56質量％、水酸化ナトリウム 4質量％の混合液を作製した後 、同質量の砥粒を加えて攪拌した。
〔比較例 1〕
プロピレングリコール 39質量0 /0、ポリビニールアルコール 1質量0 /0、水 56質量0 /0、水 酸化ナトリウム 4質量％の混合液を作製した後、同質量の砥粒を加えて攪拌した。 〔比較例 2〕
エチレングリコール 45質量％、水 51質量％、水酸化ナトリウム 4質量％の混合液を作 製した後、同質量の砥粒を加えて攪拌した。
〔比較例 3〕
ジエタノールァミン 50質量％、水 46質量％、水酸化ナトリウム 4質量％の混合液を作 製した後、同質量の砥粒を加えて攪拌した。
〔比較例 4〕
市販の中性クーラント (大智化学産業社製、ルナクーラント # 691)に同質量の砲粒 を加えて攪拌した。
[0036] [表 1]
Figure imgf000013_0001
表 1におけるワイヤー破断の有無は、実施例 1、比較例 1〜4について各 3回ずっシ リコンインゴット切断実験を行った結果を示す。実施例 1のみ 3回ともワイヤー破断無 く切断完了した。比較例 1、 2は 3回とも 150mm角シリコンインゴットを最後まで切断で きずに途中でワイヤー破断が発生したので、測定できたワイヤー引き抜き抵抗とスラ リーの固化状態のみを示している。比較例 3、 4は各々 2回途中でワイヤー破断が生 じ、各々 1回シリコンインゴットを接着固定している捨てガラス切断中にワイヤーが破 断した。
[0038] ウェハとして切り出せた実施例 1については、他の評価項目に 3回の実験値のうち 最悪値を示した。比較例 3、 4については、ウェハとして切り出せた実験における測定 値を示した。ワイヤー磨耗率は使用前のワイヤー断面積に対するシリコンインゴット切 断完了後のワイヤー断面積の減少率を表す。スラリーの粘度上昇率はシリコンインゴ ット切断開始前のスラリー粘度に対する切断完了後のスラリー粘度の上昇率を表す。 スラリーの固化有無は、シリコンインゴット切断中にスラリー塊が出来た力否かを表す
[0039] ウェハの厚さばらつきは、シリコンインゴット切断に際してのワイヤー変位によるもの とアルカリ性スラリーに関しては、切断終了部でのエッチング作用による溶去によるも のがあるが、これらを区別せず、 2本のシリコンインゴットの両端部と中央部力 切り出 されるウェハを各々 5枚、計 30枚抜き取り、ウェハ 1枚当たり 4隅とその間と中央の計 9点の厚さを測定し、総計 270点のデータ力 算出した標準偏差を表す。ウェハ表面 の凹凸は表面の微小なうねりゃソーマークによる凹凸の段差の大小の程度を表す。 凹凸大を品質不良として、凹凸無は視認できない程度を表す。ウェハ表層のクラック 深さはウェハ表面の凹凸が比較的大きい部分で割って、この部分の断面を SEM観察 した結果である。クラック深さ 0 mとは表面凹部から下層に至るひびが視認できなか つたことを表す。
[0040] 比較例 3 (アルカリ性スラリー）は比較例 4 (中性スラリー）に比べワイヤーの引き抜き 抵抗が小さぐ実施例 1と同様の効果を得ているが、引き抜き抵抗の変動が大きい。 またスラリーの粘度上昇率が著しく大きぐスラリーの固化及び固化したスラリー塊と 液相の分離が見られた。比較例 3は実施例 1よりもウェハ厚さばらつきが小さくまた同 様に表層部にクラックがなぐワイヤーの磨耗率も小さぐこの点では良好であるが、 スラリーの性状が著しく不安定で、ワイヤー引き抜き抵抗の変動率が大きいことからも 切断に際しての砲粒の作用が不安定であることが分かる。実施例 1はスラリーのアル カリ化の効果を得るとともにワイヤー破断もなく安定な切断を実現し、全ての評価項 目で良好な結果を得て 、る。 [0041] 次に実施例 1のスラリー成分の比率を変化させて、前記安定なシリコンインゴット切 断
を実現し得る成分比を検討した。ワイヤーの引き抜き抵抗とワイヤーの磨耗率、ゥェ ハの表層のクラック深さは相関が認められるので、評価項目はワイヤー破断の有無 および引き抜き抵抗、スラリーの粘度上昇率および固化の有無、ウェハ表面の凹凸 及び厚さばらつきとした。各項目の評価方法は前記表 1と同じである。スラリー中の砥 粒と砲粒以外の成分の質量比は 1： 1として、グリセリンと水酸化ナトリウムと水の含有 率を変化させて、前記と同じ切断実験を実施した結果を表 2に示す。
[0042] [表 2]
Figure imgf000015_0001
[0043] 表 2から、水酸ィ匕ナトリウムの含有率が少ないとワイヤーの引き抜き抵抗が大きくな ることが分かる。比較例 5 (水酸化ナトリウム含有率 1質量％)では前記表 1の比較例 4 (中性スラリー）とワイヤーの引き抜き抵抗が大差なぐスラリーのアルカリ化の効果が 得られていない。比較例 12 (水酸ィ匕ナトリウム含有率 1質量％)ではアルカリの作用 が強すぎて、切断開始部のウェハの溶去が進み、ウェハの厚さばらつきが増大して いる。他の評価項目も悪い結果となっている。ウェハ表面凹凸が見られないのは、ァ ルカリエッチング作用の影響と考えられる。
[0044] またグリセリンの含有率が高い方が比較的ワイヤーの引き抜き抵抗が小さぐその ばらつきが小さ!/、が、グリセリンの含有率が高 、とスラリー粘度の上昇率が高!、。 グリセリン含有率が高いものはスラリー調合時の粘度自体高いので、比較例 9、 11で ワイヤー破断していないが、この上、スラリー粘度上昇率が 100%を超え、スラリーの 固化 (ゲル化）が認められスラリーの性状が不安定である。
[0045] 比較例 6ではワイヤーの引き抜き抵抗の平均値が比較例 5に比べて低くなつており 、スラリーのアルカリ化の効果が見られるが、引き抜き抵抗のばらつきが大きぐまた 他の項目の評価結果も悪ぐ不安定なシリコンインゴット切断となっている。同じ水酸 化ナトリウムの含有率でグリセリンの含有率が高い実施例 2、 3で安定なシリコンインゴ ット切断が得られるが、よりグリセリンの含有率の高い比較例 7で、スラリー粘度上昇 率が 100%を超え、スラリーの固化 (ゲル化）が認められスラリーの性状が不安定であ る。
[0046] 比較例 8、 9、 10ではスラリーの固化が見られ、比較例 8はウェハ表面凹凸が大きく 、ワイヤーの引き抜き抵抗も安定していない。比較例 10はウェハ表面凹凸が許容で きないほど大きぐワイヤーの引き抜き抵抗も安定していない。比較例 9は、比較例 5 〜12の中で最も評価結果が良いが、スラリーの粘度上昇率が 100%を超えており、 スラリーの性状が不安定である。実施例 4、 5では実施例 2、 3と同等以上の結果が得 られた。
[0047] 以上から、スラリー中の砥粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性物 質を 2質量％から 6質量％、グリセリンを 25質量％から 55質量％の範囲で含有するこ とにより、スラリーのアルカリ化の効果を得るとともにワイヤー破断もなく安定な切断を 実現し、全ての評価項目で良好な結果を得ることができる。
[0048] 実施の形態 2.
本発明に係る第二のシリコンインゴット切断用スラリーは、実施の形態 1で説明した スラリーに非イオン高分子界面活性剤を少量添加することにより太陽電池用ウェハの 板厚むらを大幅に縮小できるようにしたものである。すなわち、上述したように、ワイヤ 一が切断方向に進んで切断溝を形成していくと、切断溝に常時スラリーが供給され ているのでエッチング作用によってインゴットの切断開始部は切断終了部よりも切断 方向と直角を成す方向（ウェハの板厚方向）に溶去が進む。切断界面での化学的作 用を減じることなくこの切断が終わった部分の溶去を防ぐために種々の界面活性剤 を検討した結果、非イオン高分子界面活性剤を適量添加することによって、許容でき る範囲内での化学的作用の減少で、切断が終わった部分の溶去を大幅に抑制でき ることが分かった。
[0049] 次に前記実施例 1のスラリーに非イオン高分子界面活性剤を添加して、シリコンイン ゴット切断中のウェハの切断開始部分の溶去量抑制効果を検証した。各種界面活性 剤をビーカ実験で検討した結果、非イオン高分子界面活性剤として旭電ィ匕工業社製 アデカプル口ニック L31が最適であつたのでこれを使用した。スラリー中の砲粒を除く 成分全体の質量に対する割合として、水酸ィ匕ナトリウムを 4質量％、グリセリンを 40質 量％とし、非イオン高分子界面活性剤の添加量を増やした (これと同じ量の水を減量 した)ものに、スラリー中の砲粒を除く成分全体と同質量の SiC砲粒 (フジミインコーポ レーテッド社製、 GC # 1500)を加えて攪拌したスラリーを製作し、前記と同じ切断実 験を実施してワイヤー弓 Iき抜き抵抗とウェハの厚さばらつきを評価した結果を表 3に 示す。
[0050] [表 3]
Figure imgf000017_0001
表 3から、界面活性剤濃度が増加するとワイヤーの引抜き抵抗も増加し、 1.0質量％ では、ワイヤー引抜き抵抗のばらつきを考慮すると、前記比較例 4の中性スラリーを 用いたときと同程度の値となってスラリーのアルカリィ匕の効果が得られなくなり、 0.9質
%が添カ卩限界であることが分かる。添加濃度が 0.1質量0 /0では、シリコンインゴット切 断中のウェハの切断開始部分の溶去量抑制効果を得ることができず、 0.2質量％で 効果が得られることが分かる。 以上のように、本発明に係る第二のシリコンインゴット切断用スラリーは、砲粒および 塩基性物質、水を含有するシリコンインゴット切削用スラリーにおいて、スラリー中の 砥粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性物質を 2質量％から 6質量 %、グリセリンを 25質量％から 55質量％、非イオン高分子界面活性剤を 0. 2質量％ 力 0. 9質量％含有するものであり、これにより切断界面での化学的作用を減じるこ となくこの切断が終わった部分の溶去を抑制することができる。
この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と 精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には 制限されな ヽことと理解されるべきである。

Claims

請求の範囲
[1] 砲粒、塩基性物質および水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、 スラリー中の砥粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性物質を 2質量％ 力も 6質量0 /0、グリセリンを 25質量％から 55質量％含有す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] 砲粒、塩基性物質および水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、 スラリー中の砥粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性物質を 2質量％ から 6質量％、グリセリンを 25質量％から 55質量％、非イオン高分子界面活性剤を 0 . 2質量0 /0から 0. 9質量0 /0含有することを特徴とするシリコンインゴット切削用スラリー
[3] 砲粒として、炭化ケィ素、酸化セリウム、ダイヤモンド、窒化ホウ素、酸ィ匕アルミ-ゥ ム、酸ィ匕ジルコニウム、ニ酸ィ匕ケィ素のいずれかを単独で又は二種以上を組み合わ せて用いたことを特徴とする請求項 1あるいは 2に記載のシリコンインゴット切断用スラ リー。
[4] 砲粒の平均粒子径は、 5 μ m〜20 μ mであり、砲粒の含有量は、シリコンインゴット 切削用スラリー全体の質量に対する割合として、 40質量％〜60質量％であることを 特徴とする請求項 1あるいは 2に記載のシリコンインゴット切断用スラリー。
[5] 塩基性物質として、アルカリ金属水酸ィ匕物あるいはアルカリ土類水酸ィ匕物を用いる ことを特徴とする請求項 1あるいは 2に記載のシリコンインゴット切断用スラリー。
[6] 砥粒および塩基性物質を含有するスラリーによりシリコンインゴットを切断する方法 において、上記スラリー中の砲粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性 物質を 2質量％から 6質量％、グリセリンを 25質量％から 55質量％を含有するものを スラリーとして用いたことを特徴とするシリコンインゴットを切断する方法。
[7] 砥粒および塩基性物質を含有するスラリーによりシリコンインゴットを切断する方法 において、上記スラリー中の砲粒を除く成分全体の質量に対する割合として、塩基性 物質を 2質量％から 6質量％、グリセリンを 25質量％から 55質量％、非イオン高分子 界面活性剤を 0. 2質量％から 0. 9質量％含有するものをスラリーとして用いたことを 特徴とするシリコンインゴットを切断する方法。 [8] 切断装置としてマルチワイヤーソーを使用して、太陽電池用ウェハを製造すること を特徴とする請求項 5あるいは 6に記載のシリコンインゴットを切断する方法。
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US12/441,467 US8075647B2 (en) 2006-10-20 2006-10-20 Slurry for slicing silicon ingot and method for slicing silicon ingot using the same
JP2007513579A JP4022569B1 (ja) 2006-10-20 2006-10-20 ウエハ製造方法
CN2006800516485A CN101360592B (zh) 2006-10-20 2006-10-20 硅锭切割用浆料及用该浆料的硅锭切割方法
KR1020087025299A KR101011597B1 (ko) 2006-10-20 2006-10-20 실리콘 주괴 절단용 슬러리 및 그것을 이용하는 실리콘 주괴 절단 방법
EP06821988.0A EP2075106B1 (en) 2006-10-20 2006-10-20 Slurry for silicon ingot cutting and method of cutting silicon ingot therewith
TW096130283A TWI331950B (en) 2006-10-20 2007-08-16 Slurry for cutting a silicon ingot and method for cutting a silicon ingot using such method
NO20083702A NO20083702L (no) 2006-10-20 2008-08-27 Suspensjon for skjæring av silikonblokk og fremgangsmåte for skjæring av silikonblokk med denne

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139517A (zh) * 2010-12-23 2011-08-03 福建福晶科技股份有限公司 一种水氧敏感型稀土卤化物晶体的切割方法

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044007A1 (de) * 2007-09-14 2009-03-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Festkörper-Lasers mit passiver Güteschaltung
US20100126488A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Abhaya Kumar Bakshi Method and apparatus for cutting wafers by wire sawing
KR101580924B1 (ko) * 2009-08-25 2015-12-30 삼성전자주식회사 웨이퍼 분할 장치 및 웨이퍼 분할 방법
CN102069532A (zh) * 2009-11-20 2011-05-25 宁波科宁达工业有限公司 一种减少多线切割机中槽轮及导轮磨损的方法及装置
DE102010014551A1 (de) * 2010-03-23 2011-09-29 Schott Solar Ag Fluide Trennmedien und deren Verwendung
CN102398314B (zh) * 2010-09-17 2014-05-21 上海日进机床有限公司 金刚线切片机
CN102021656B (zh) * 2010-12-17 2012-11-14 上海超日(洛阳)太阳能有限公司 一种硅锭粘接方法
CN103503119B (zh) * 2011-06-02 2016-10-19 住友电气工业株式会社 碳化硅基板的制造方法
WO2013041140A1 (en) * 2011-09-22 2013-03-28 APPLIED MATERIALS SWITZERLAND SàRL Method and apparatus for cutting semiconductor workpieces
CN104603916B (zh) * 2012-09-03 2018-04-17 日立金属株式会社 利用多线切割机对高硬度材料进行切断的切断方法
US8860040B2 (en) 2012-09-11 2014-10-14 Dow Corning Corporation High voltage power semiconductor devices on SiC
JP5769681B2 (ja) * 2012-09-21 2015-08-26 京セラ株式会社 基板の製造方法
US9018639B2 (en) 2012-10-26 2015-04-28 Dow Corning Corporation Flat SiC semiconductor substrate
CN102990792B (zh) * 2012-11-28 2015-11-04 天津市环欧半导体材料技术有限公司 一种八英寸硅单晶硅片切割方法
US9797064B2 (en) 2013-02-05 2017-10-24 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a support shelf which permits thermal expansion
US9738991B2 (en) 2013-02-05 2017-08-22 Dow Corning Corporation Method for growing a SiC crystal by vapor deposition onto a seed crystal provided on a supporting shelf which permits thermal expansion
US9017804B2 (en) 2013-02-05 2015-04-28 Dow Corning Corporation Method to reduce dislocations in SiC crystal growth
US8940614B2 (en) 2013-03-15 2015-01-27 Dow Corning Corporation SiC substrate with SiC epitaxial film
CN103586989B (zh) * 2013-11-25 2015-12-02 王金生 一种涂覆游离磨料的线锯切割机
US9279192B2 (en) 2014-07-29 2016-03-08 Dow Corning Corporation Method for manufacturing SiC wafer fit for integration with power device manufacturing technology
CN105666714B (zh) * 2016-02-26 2017-06-16 常州高特新材料有限公司 一种水性金刚线硅锭开方液及其应用
FR3048903B1 (fr) * 2016-03-15 2018-04-13 Saint-Gobain Placo Procede et dispositif de decoupe d'une plaque ou d'un panneau de materiau de construction poreux
JP6589735B2 (ja) * 2016-04-21 2019-10-16 信越半導体株式会社 ワイヤソー装置の製造方法
CN110871505B (zh) * 2018-08-30 2022-02-08 洛阳阿特斯光伏科技有限公司 一种晶体硅棒的复合切割方法
JP7003897B2 (ja) * 2018-11-16 2022-02-04 株式会社Sumco ウェーハの製造方法、ワイヤーソー用再利用スラリーの品質評価方法、及びワイヤーソー用使用済みスラリーの品質評価方法
CN111421688A (zh) * 2020-05-09 2020-07-17 西安奕斯伟硅片技术有限公司 多线切割装置及多线切割方法
CN113085040A (zh) * 2021-05-17 2021-07-09 成都青洋电子材料有限公司 一种单晶硅棒切割工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02262955A (ja) 1988-12-15 1990-10-25 Nippon Steel Corp Ｓｉインゴットのワイヤソーによる切断法
JPH02298280A (ja) 1989-05-11 1990-12-10 Seiko Epson Corp ワイヤーエッチング法
JPH1081872A (ja) * 1996-09-05 1998-03-31 Toshiba Ceramics Co Ltd 砥粒の水性分散媒組成物及びその切削液を用いるインゴットの切断方法
JP2001164284A (ja) * 1999-09-30 2001-06-19 Sanyo Chem Ind Ltd ワイヤーソー用水溶性切削液
JP2001164240A (ja) * 1999-12-06 2001-06-19 Ishii Hyoki Corp 水性切削液
JP2005088394A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Mitsubishi Electric Corp シリコンインゴット切削用スラリーおよびそれを用いるシリコンインゴットの切断方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL104948C (ja) * 1952-02-15
DD99599A1 (de) * 1972-10-23 1973-08-12 Komposition zum Polieren der Oberflächen von festen Körpern
DE2722780A1 (de) * 1977-05-20 1978-11-23 Wacker Chemitronic Laepptrennmittel
US4242842A (en) * 1979-08-08 1981-01-06 La Pierre Synthetique Baikowski, S.A. Precision polishing suspension and method for making same
JP3314921B2 (ja) * 1999-06-08 2002-08-19 三菱住友シリコン株式会社 半導体材料の切断・加工方法
CN1780901A (zh) * 2003-10-16 2006-05-31 三菱电机株式会社 硅锭切割用浆液及使用该浆液的硅锭切割方法
CN100503166C (zh) * 2003-10-27 2009-06-24 三菱电机株式会社 多钢线锯

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02262955A (ja) 1988-12-15 1990-10-25 Nippon Steel Corp Ｓｉインゴットのワイヤソーによる切断法
JPH02298280A (ja) 1989-05-11 1990-12-10 Seiko Epson Corp ワイヤーエッチング法
JPH1081872A (ja) * 1996-09-05 1998-03-31 Toshiba Ceramics Co Ltd 砥粒の水性分散媒組成物及びその切削液を用いるインゴットの切断方法
JP2001164284A (ja) * 1999-09-30 2001-06-19 Sanyo Chem Ind Ltd ワイヤーソー用水溶性切削液
JP2001164240A (ja) * 1999-12-06 2001-06-19 Ishii Hyoki Corp 水性切削液
JP2005088394A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Mitsubishi Electric Corp シリコンインゴット切削用スラリーおよびそれを用いるシリコンインゴットの切断方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Electronics yo Kessho Zairyo no Seimitsu Kako (Precision Processing of Crystalline Materials for Electronics", vol. 60, 30 January 1980, SCIENCE FORUM INC
See also references of EP2075106A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102139517A (zh) * 2010-12-23 2011-08-03 福建福晶科技股份有限公司 一种水氧敏感型稀土卤化物晶体的切割方法

Also Published As

Publication number Publication date
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