WO2017141523A1 - ウェーハの製造方法 - Google Patents

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誠 舟山
司 吉原
健司 千綿
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    • H10P54/00—Cutting or separating of wafers, substrates or parts of devices
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P90/00—Preparation of wafers not covered by a single main group of this subclass, e.g. wafer reinforcement

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a wafer.
  • Patent Document 1 a method of reducing the amount of use by reusing wires when a wafer is manufactured by cutting a straight body portion of a single crystal ingot is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a wire obtained by cutting a single crystal ingot is used again, and when cutting the next single crystal ingot, the tension of the wire is set to 87% to 95% at the time of the previous cutting, and the supply amount of the wire ( A method is disclosed in which the length of the wire used for cutting one single crystal ingot is set to 125% or more of the supply amount at the previous cutting.
  • this wear region includes a wire diameter stable region where the diameter is constant at a minimum value, and a region where cutting is performed before the wire diameter stable region.
  • the single crystal ingot may be cut and the thickness in the wafer surface may vary.
  • An object of the present invention is to provide a wafer manufacturing method capable of suppressing the amount of wire used and the variation in thickness within the wafer surface.
  • the wafer manufacturing method of the present invention is a wafer manufacturing method for manufacturing a wafer by cutting a single crystal ingot using a wire saw, wherein the region used for cutting the first single crystal ingot in the wire of the wire saw is used. Among them, the second single crystal ingot is cut using only the wire diameter stable region where the wear amount is stable at the maximum value and the diameter is constant at the minimum value.
  • the second single crystal ingot is cut using only the wire diameter stable region whose diameter is constant at the minimum value. Variation in thickness within the wafer surface obtained from the single crystal ingot 2 can be suppressed. In addition, since the wire used for cutting the first single crystal ingot is also used for cutting the second single crystal ingot, the amount of wire used can be suppressed.
  • the second single crystal ingot is cut under a condition that the tension of the wire diameter stable region is smaller than the tension at the time of cutting the first single crystal ingot.
  • the breaking load is smaller than that before wear. For this reason, if the second single crystal ingot is cut with a tension higher than that at the time of cutting the first single crystal ingot, the wire may be broken. According to the present invention, since the second single crystal ingot is cut with a tension smaller than that at the time of cutting the first single crystal ingot, wire breakage can be suppressed.
  • the tension of the wire diameter stable region is set based on the breaking load and diameter of the wire before cutting the first single crystal ingot and the diameter of the wire diameter stable region. It is preferable.
  • the wire may sway in the axial direction or the cutting direction of the single crystal ingot when the single crystal ingot is cut, and there is a possibility that the thickness variation in the wafer surface will increase.
  • the breaking load in the wire diameter stable region is obtained, and the second single crystal ingot is obtained.
  • the tension at the time of cutting can be increased to such an extent that the calculated breaking load is not exceeded and the wire is not shaken. Therefore, it is possible to suppress the disconnection of the wire and the increase in the thickness variation in the wafer surface regardless of the wear state of the wire.
  • the second work is performed under a condition that the work per unit length of the wire diameter stable region is equal to or less than the work per unit length at the time of cutting the first single crystal ingot. It is preferable to cut the single crystal ingot.
  • the work amount per unit length of the wire (hereinafter, “the work amount per unit length” may be simply referred to as “work amount”) is almost equal to the wear amount per unit length of the wire. Proportional. For this reason, as the work of the wire diameter stable region at the time of cutting the second single crystal ingot is increased, the wire diameter stable region becomes thinner, and the wire may be disconnected. According to the present invention, since the second single crystal ingot is cut with the following work amount when cutting the first single crystal ingot, the wire diameter stable region becomes too thin during the cutting, and the wire is disconnected. Can be suppressed.
  • the wire is based on the total work amount of the region used for cutting the first single crystal ingot in the wire, the length of the region, and the length of the wire diameter stable region. It is preferable to set the total work amount in the diameter stable region.
  • the total work amount of the region used for cutting the single crystal ingot in the wire is substantially proportional to the area and number of wafers obtained from the single crystal ingot. For this reason, if the set value of the total work amount in the wire diameter stable region is reduced more than necessary to prevent disconnection, a second single crystal ingot having a small diameter is prepared (the area of the wafer is reduced), the second Therefore, it is necessary to reduce the number of wafers obtained from the single crystal ingot.
  • the maximum work amount of the wire diameter stable region is maximized. An allowable value is obtained, and within the range not exceeding the maximum allowable value, the number of wafers obtained from the second single crystal ingot can be increased or the area can be increased, and the manufacturing efficiency can be increased.
  • the second single crystal ingot having a diameter smaller than that of the first single crystal ingot.
  • the total work amount of the wire diameter stable region can be set by a simple method of selecting the second single crystal ingot having an appropriate diameter. Further, a wafer having a different diameter and a suppressed thickness variation can be obtained from the first single crystal ingot and the second single crystal ingot.
  • the second single crystal ingot it is preferable to cut the second single crystal ingot shorter than the first single crystal ingot.
  • the total work amount of the wire diameter stable region can be set by a simple method of simply selecting the second single crystal ingot having an appropriate length. Further, from the first single crystal ingot and the second single crystal ingot, a wafer having the same diameter and suppressed variation in thickness can be obtained.
  • a plurality of the second single single ingots having the same diameter are sequentially cut under the same cutting conditions using only the wire diameter stable region. It is preferable to perform the step of sequentially cutting the crystal ingot.
  • the positions of the wire diameter decreasing region, the wire diameter stable region, and the wire diameter increasing region after cutting the plurality of first single crystal ingots can be easily grasped, and the plurality of second single crystal ingots are obtained.
  • the wire diameter stable region used for cutting can be easily specified, and the production efficiency can be increased.
  • the schematic diagram which shows the wire saw which concerns on one Embodiment of this invention. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the wafer using the said wire saw, (A) is a 1st wafer manufacturing process, (B) is the shape of the wire after a 1st wafer manufacturing process, (C) is a 2nd wafer. A manufacturing process is shown. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the wafer using the said wire saw, (A) is the positional relationship of an ingot and a wire, (B) is the relationship between the length of a wire, and the amount of wear, (C) is the length of a wire, and a wire The relationship with the diameter of is shown.
  • (A) is a 1st wafer manufacturing process
  • (B) is the shape of the wire after a 1st wafer manufacturing process
  • (C) is 2nd.
  • (D) shows another second wafer manufacturing process.
  • (A) is the shape of the wire after a 1st wafer manufacturing process
  • (B) is a 2nd wafer manufacturing process
  • (C) is other A 2nd wafer manufacturing process is shown.
  • the wire saw 1 includes a total of three main rollers 2 arranged on the same horizontal plane, two on the same horizontal plane and one below the middle of the two.
  • a wire 7 is spirally wound around the three main rollers 2 along the axial direction.
  • the wire 7 is made of a high-tensile plated steel wire generally called a piano wire. Both ends of the wire 7 are fixed to two bobbins 41 for feeding and winding the wire 7 through a plurality of guide rollers 31 and one tension roller 32 (one in FIG. 1). Yes.
  • a traverser 42 is provided between the tension roller 32 and the bobbin 41.
  • the traverser 42 has a function of adjusting the feeding position and winding position of the wire 7 with respect to the bobbin 41.
  • nozzles 5 for supplying the slurry G to an intermediate position between the two upper main rollers 21 are provided above the two upper main rollers 2 (hereinafter referred to as the upper main roller 21).
  • a feeding means 6 that holds and lifts a single crystal ingot (hereinafter simply referred to as “ingot”) M such as silicon, SiC, GaAs, or sapphire.
  • the wafer manufacturing method includes a first wafer manufacturing step of sequentially cutting a plurality of first ingots having the same diameter under the same cutting conditions, and the first wafer manufacturing process. And a second wafer manufacturing process for sequentially cutting a plurality of second ingots using the wire 7 used in the wafer manufacturing process.
  • the “wire position” on the horizontal axis represents a position when the predetermined position on the front end side of the wire 7 in the feed direction is set to 0 km. Further, in FIGS. 2A to 2C, a case where three each of the first and second ingots are cut will be described.
  • the wire saw 1 is connected to the ingot M and the wire 7 in order to stabilize the thermal deformation of each member due to the operating heat of the wire saw 1 in the first wafer manufacturing process.
  • the wire 7 is caused to travel while supplying (circulating) the slurry G in a state where it is not in contact (warming-up step S1).
  • the wire saw 1 rotates the main roller 2 to cause the wire 7 to travel in one direction E1 shown in FIG. 1, and the vertical position of the tension roller 32 is set so that the tension of the wire 7 becomes T1.
  • the slurry G is supplied between the two upper main rollers 21 after adjustment.
  • the diameter of the wire 7 after the warm-up step S1 becomes the same DW1 as that of the new product as shown in FIG.
  • the wire saw 1 After the warm-up step S1, the wire saw 1 lowers the first ingot M1 while maintaining the traveling speed, traveling direction, tension, and supply state of the slurry G of the wire 7, as shown in FIG.
  • the first ingot M1 is cut by being pressed against the running wire 7, and a plurality of wafers are manufactured (cutting step S2).
  • the contact portion between the wire 7 and the first ingot M1 has a contact length increasing region P1 where the contact length gradually increases, and a maximum value approximately.
  • the wear amount of the wire 7 gradually increases in the contact length increasing region P1 and reaches the maximum value in the contact length stable region P2 from the start of cutting to the end of cutting. It becomes substantially constant at Ymax, and gradually decreases in the contact length reduction region P3.
  • FIG. 3C when the first ingot M1 is cut with the wire 7 having a diameter DW1 and a length X1 as indicated by a one-dot chain line, the wire 7 is indicated by a solid line.
  • the wire diameter decreasing region R1 in which the diameter gradually decreases As described above, the wire diameter decreasing region R1 in which the diameter gradually decreases, the wire diameter stable region R2 in which the diameter becomes the minimum value DW2 (DW1-Ymax) and the length is X2, and the wire in which the diameter gradually increases.
  • a diameter increasing region R3 is formed.
  • the wire saw 1 moves the wire 7 in the other direction E2 and pulls the wire 7 by raising the feeding means 6. At this time, since the wire diameter increasing region R3 thinner than the new product passes between the wafers, the wire 7 is not worn or the wafer is not scraped.
  • the wire saw 1 After the cutting step S2, the wire saw 1 is in a state in which the first ingot M1 and the wire 7 are not brought into contact with each other for preparation up to the next cutting step, maintenance of the wire saw 1, etc., as shown in FIG. Then, the wire 7 is sent in one direction E1 (feeding step S3). At this time, since the wire 7 is not worn, as shown in FIG. 2B, the diameter of the wire 7 after the feeding step S3 becomes the same DW1 as that of the new product.
  • the wire saw 1 repeats the cutting step S2 and the feeding step S3 according to the number of remaining first ingots M1 to be cut (two in this embodiment), and the first wafer manufacturing step is completed.
  • the process flows from the process on the left side to the process on the right side in FIG. 2A.
  • the wire 7 has positions L1 to L2, L5 to L6, and L9 to L10 at the wire diameters. It becomes the decrease region R1, the positions L2 to L3, L6 to L7, L10 to L11 become the wire diameter stable region R2, and the positions L3 to L4, L7 to L8, L11 to L12 become the wire diameter increase region R3. Further, the positions L0 to L1, L4 to L5, L8 to L9, and L12 to L13 become the unworn region R0 where the diameter of the wire 7 is the same as that of the new product.
  • the wire diameter stable region R2 positions L2 to L3, L6 to L7, Since the wire length X2 of L10 to L11) is the same, the position of the wire diameter stable region R2 used for cutting the plurality of second ingots can be easily specified.
  • the bobbin 41 that has wound the wire 7 in the first wafer manufacturing process is reset to another wire saw 1 used in the second wafer manufacturing process. Thereafter, the tension of the wire 7 is set. At this time, it is preferable to set the tension of the wire 7 so as to satisfy the following expression (2). As described above, the wire 7 can be prevented from being disconnected by cutting the second ingot under the condition that the tension of the wire diameter stable region R2 is smaller than the tension at the time of cutting the first ingot M1. T2 ⁇ T1 (2)
  • T2 wire tension (N) in the second wafer manufacturing process
  • F Breaking load (N) of a new wire (wire before cutting the first ingot)
  • Sc2 Safety factor (where Sc2 ⁇ 1)
  • DW1 Diameter of new wire (mm)
  • DW2 Wire diameter stable region diameter (mm)
  • the tension T2 of the wire 7 is The breaking load is not exceeded and the wire 7 can be increased to such an extent that the wire 7 does not shake during traveling, and it is possible to suppress disconnection of the wire 7 and increase in thickness variation in the wafer surface.
  • the work amount of the wire diameter stable region R2 is set. At this time, it is preferable to cut the second ingot under the condition that the work amount of the wire diameter stable region R2 is equal to or less than the work amount at the time of cutting the first ingot M1. If it does in this way, it can control that wire diameter stable field R2 becomes thin too much during cutting, and wire 7 will break.
  • the size and cutting conditions of the second ingot satisfy the following formula (4).
  • the first ingot cutting total area A1 is substantially proportional to the total work amount of the region used for cutting the first ingot M1 in the wire 7.
  • the second ingot cutting total area A2 is substantially proportional to the total work amount of the wire diameter stable region R2.
  • the above formula (4) taking into account the first ingot cutting total area A1, the length X1 of the wire 7 used in the cutting step of the first ingot M1, and the length X2 of the wire diameter stable region R2
  • the maximum allowable value of the second ingot cutting total area A2 is obtained, and the number of wafers obtained from the second ingot is increased or the area is increased within a range not exceeding the maximum allowable value. Manufacturing efficiency can be increased.
  • a second ingot having a diameter smaller than the first ingot M1 a first shorter than the first ingot M1.
  • Examples thereof include a method for selecting a second ingot having a diameter smaller than that of the first ingot M1 and the first ingot M1.
  • a second ingot having a size taking into account the above equation (4) is attached to the feeding means 6.
  • the wire saw 1 starts to feed the wire 7 from the rear end side in the feeding direction in the first wafer manufacturing process, for example, from the position L13 as shown in FIG. 2B, and uses only the wire diameter stable region R2. To cut the second ingot.
  • the wire saw 1 performs a warm-up step S11 as shown in FIG.
  • the wire 7 is sent from the position L13 to the position L11, but the diameter of the wire 7 does not change before and after the warm-up step S11.
  • the wire saw 1 cuts the second ingot while maintaining the traveling speed, traveling direction, tension, and supply state of the slurry G of the wire 7 to manufacture a plurality of wafers (cutting step S12). .
  • the wire diameter stable region R2 from the position L11 to the position L10 is used.
  • region R2 wears similarly to the time of cutting process S2, and a wire diameter decreasing area
  • the wire saw 1 causes the wire 7 to travel in the opposite direction and pulls the wire 7 by raising the feed means 6.
  • the wire saw 1 After the cutting step S12, the wire saw 1 performs a feeding step S13 for sending the wire 7 from the position L10 to the position L7.
  • the diameter of the wire 7 does not change before and after the feeding step S13.
  • the wire saw 1 repeats the cutting step S12 using only the wire diameter stable region R2 and the feeding step S13 according to the number of second ingots to be cut, and the second wafer manufacturing step is completed.
  • the process flows from the process on the right side of FIG. 2C to the process on the left side.
  • a 160 km wire was used for cutting one first ingot M11, and three first ingots M11 having the same size could be cut with one wire.
  • the wire diameter stable region R2 after the completion of the first wafer manufacturing process was 120 km. Further, the diameter of the wire diameter stable region R2 was 95% of the diameter of the unweared region R0.
  • the bobbin around which the wire was wound was set again on another wire saw, and the second wafer manufacturing process was performed.
  • the wire tension T2 was set based on the above formulas (2) and (3).
  • the safety factor Sc2 is set to the same value as Sc1
  • the tension T2 was set to 18N.
  • the second ingot having a diameter of 200 mm and a length of 505 mm or less can be cut using only the 120 km wire diameter stable region R2.
  • the wire tension T2 is set to 18N, and one second ingot M121 having a length of 505 mm or less is provided in each of the three wire diameter stable regions R2. A total of three can be cut at a time.
  • the tension T2 is set to 18N, and in each of the wire diameter stable regions R2, two second ingots M122 each having a length of 252 mm or less are cut in a total of six. be able to.
  • the second ingot having a diameter of 150 mm and a length of 898 mm or less can be cut using only the 120 km wire diameter stable region R2.
  • the wire tension T2 is set to 18N, and two second ingots M123 having a length of 449 mm or less are provided in each of the three wire diameter stable regions R2. A total of six can be cut at a time.
  • the tension T2 is set to 18N, and in each of the wire diameter stable regions R2, three second ingots M124 each having a length of 299 mm or less are cut in a total of nine. be able to.
  • first ingots M1 having the same diameter are sequentially cut under the same cutting conditions, so that the wire diameter decreasing region R1, the wire diameter stable region R2, and the wire after the first wafer manufacturing process are cut.
  • the position of the diameter increase region R3 can be easily grasped. Therefore, the wire diameter stable region R2 used in the second wafer manufacturing process can be easily specified, and the manufacturing efficiency can be increased.
  • the tension T2 at the time of cutting the second ingot may be larger than the tension T1 at the time of cutting the first ingot as long as it is equal to or less than the breaking load of the wire diameter stable region R2.
  • the tension T2 at the time of cutting the second ingot may be set to a default value equal to or less than the breaking load of the wire diameter stable region R2 without being set based on the formula (3). If the wire 7 does not break when the second ingot is cut, the second ingot may be cut under the condition that the work amount of the wire diameter stable region R2 is larger than the work amount when the first ingot M1 is cut. .
  • the second ingot cutting total area A2 may be set to a default value so that the wire 7 does not break during the second ingot cutting without being set based on the equation (4).
  • a plurality of first ingots M1 may be cut by changing at least one of the diameter and cutting conditions of the first ingot M1, and in this case, the first wafer manufacturing process What is necessary is just to perform the process which pinpoints wire diameter stable area
  • the number of first ingots M1 cut using one wire 7 may be two or less, or four or more.
  • the length of the second ingot may be different within a range where the total length is equal to or less than the length of the wire diameter stable region R2.
  • the diameter of the second ingot may be the same or different.
  • different wire saws 1 were used in the first wafer manufacturing process and the second wafer manufacturing process, the same one may be used.
  • the wire 7 is moved in the reverse direction (the other direction).
  • the second wafer manufacturing process may be performed while traveling in E2), or the second wafer manufacturing process may be performed while traveling in the other direction E2 and rewinding once and traveling in one direction E1.
  • a second ingot having a diameter of 200 mm and a length of 450 mm satisfying the above formula (4) was prepared. Further, as shown in Table 1 below, the tension T2 was set to 18 N satisfying the above formulas (2) and (3). And the 2nd wafer manufacturing process which cut
  • Example 1 ⁇ Comparative Example 1 ⁇ First, a new wire 500 km and an ingot similar to the second wafer manufacturing process of Example 1 were prepared. Since the new wire had no wear and the diameter was uniform over the entire area, the entire area was used without selecting the area of use. Then, as shown in Table 1, the tension was set to 20 N below the breaking load, and the ingot was usually cut under the conditions applied to a new wire to manufacture 450 wafers. The wire used for cutting the ingot was 65 km. Further, seven ingots were cut with one wire.
  • Example 2 the wire obtained by performing the 1st wafer manufacturing process of Example 1 was prepared.
  • the second wafer manufacturing process was performed under the same conditions as in Comparative Example 1, that is, the conditions normally applied to new wires, except that the obtained wires were used. That is, the second wafer manufacturing process was performed using the wire diameter decreasing region R1 or the wire diameter increasing region R3 in addition to the wire diameter stable region R2 without selecting the cutting use region.
  • 450 wafers were manufactured from one second ingot, 65 km of wires were used for cutting, and 7 ingots were cut with one wire.
  • the disconnection occurrence rate of Comparative Example 1 is at a level where there is no problem in terms of equipment operation loss due to operation stoppage, worker man-hours required for restoration, material loss when there is damage to secondary materials such as main rollers, etc. there were. As shown in Table 1, when the disconnection occurrence rate of Comparative Example 1 is 1, it is 3.0 or more and less than 6.0 in Comparative Example 2, whereas in Example 1, it is 1 or more and less than 1.1. there were.
  • the tension T2 is set to 20 N as in the case of using a new wire, that is, the above formula Since it is set to be larger than the value 18N that satisfies (2) and (3), the wire use length X2 is 65 km as in the case of using a new wire, that is, shorter than the value 120 km that satisfies the above equation (4). Since the amount of wear of the wire increases by setting, it is considered that the wire diameter is easily broken in the wire diameter stable region R2, and the occurrence rate of breakage is 3.0 times or more and less than 6.0 times that of Comparative Example 1.
  • Example 1 only the wire diameter stable region R2 is used for cutting the second ingot.
  • the tension T2 is set to 18 N satisfying the above formulas (2) and (3)
  • the use length X2 is set to 120 km that satisfies the above formula (4), it is difficult to break even in the wire diameter stable region R2, and the breakage occurrence rate is considered to be 1 to 1.1 times that of Comparative Example 1. It is done.
  • Comparative Example 2 when the measured GBIR value of Comparative Example 1 was 1, it was 1.1 or more and less than 1.6 in Comparative Example 2, whereas in Example 1, it was 1 or more and less than 1.1.
  • Comparative Example 2 in addition to the wire diameter stable region R2, the wire diameter decreasing region R1 or the wire diameter increasing region R3 is also used for cutting the second ingot, and one wafer is formed in regions having different wire diameters. It is considered that the wafer warpage and in-plane thickness variation were at a bad level because of being cut.
  • the wire diameter stable region R2 is used for cutting the second ingot, and one wafer is cut in the region where the wire diameter is the same. It is thought that the level was satisfactory.

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Abstract

ワイヤソーを用いた単結晶インゴットの切断によりウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、ワイヤソーのワイヤにおける第１の単結晶インゴットの切断に用いられた領域のうち、摩耗量が最大値で安定し直径が最小値で一定となるワイヤ径安定領域（Ｒ２）のみを用いて、第２の単結晶インゴットを切断する。

Description

ウェーハの製造方法
　本発明は、ウェーハの製造方法に関する。
　従来、単結晶インゴットの直胴部を切断してウェーハを製造する際に、ワイヤを再利用することで使用量を減らす方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、単結晶インゴットを切断したワイヤを再度用い、次の単結晶インゴットを切断する際に、ワイヤの張力を前回切断時の８７％～９５％にするとともに、ワイヤの供給量（単結晶インゴット１本の切断に用いられるワイヤの長さ）を前回切断時の供給量に対して１２５％以上にする方法が開示されている。
特開２０１５－１００８５３号公報
　ところで、１本の単結晶インゴットを切断するとワイヤが摩耗するが、この摩耗領域は、直径が最小値で一定となるワイヤ径安定領域と、このワイヤ径安定領域よりも先に切断を行った領域であって、ワイヤ径安定領域に近づくにしたがって直径が減少するワイヤ径減少領域と、ワイヤ径安定領域よりも後に切断を行った領域であって、ワイヤ径安定領域から離れるにしたがって直径が増加するワイヤ径増加領域とを有することが知られている（例えば、特開２０１２－１０６３２２号公報参照）。
　使用後のワイヤは、このように直径が一定でないことから、特許文献１に記載の方法のように、２回目の切断に用いるワイヤの長さを１回目よりも長くすると、直径が異なる領域で単結晶インゴットが切断されてしまい、ウェーハ面内の厚さがばらつくおそれがある。
　本発明の目的は、ワイヤの使用量とウェーハ面内の厚さのばらつきとを抑制可能なウェーハの製造方法を提供することにある。
　本発明のウェーハの製造方法は、ワイヤソーを用いた単結晶インゴットの切断によりウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、前記ワイヤソーのワイヤにおける第１の単結晶インゴットの切断に用いられた領域のうち、摩耗量が最大値で安定し直径が最小値で一定となるワイヤ径安定領域のみを用いて、第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とする。
　本発明によれば、第１の単結晶インゴットの切断に用いられたワイヤのうち、直径が最小値で一定となるワイヤ径安定領域のみを用いて第２の単結晶インゴットを切断するため、第２の単結晶インゴットから得られるウェーハ面内の厚さのばらつきを抑制できる。また、第１の単結晶インゴットの切断に用いられたワイヤを第２の単結晶インゴットの切断にも用いるため、ワイヤの使用量も抑制できる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記ワイヤ径安定領域の張力が前記第１の単結晶インゴット切断時の張力よりも小さい条件で、前記第２の単結晶インゴットを切断することが好ましい。
　ここで、ワイヤ安定領域は、摩耗により細くなった領域のため、摩耗前よりも破断荷重が小さくなる。このため、第１の単結晶インゴットの切断時以上の張力で第２の単結晶インゴットを切断すると、ワイヤが断線してしまうおそれがある。
　本発明によれば、第１の単結晶インゴットの切断時より小さい張力で第２の単結晶インゴットを切断するため、ワイヤの断線を抑制できる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記第１の単結晶インゴット切断前の前記ワイヤの破断荷重および直径と、前記ワイヤ径安定領域の直径とに基づいて、前記ワイヤ径安定領域の張力を設定することが好ましい。
　ここで、張力が小さすぎると、単結晶インゴット切断時にワイヤが単結晶インゴットの軸方向や切断方向にぶれてしまい、ウェーハ面内の厚さのばらつきが大きくなるおそれがある。
　本発明によれば、第１の単結晶インゴット切断前のワイヤの破断荷重および直径と、ワイヤ径安定領域の直径とに基づいて、ワイヤ径安定領域の破断荷重を求め、第２の単結晶インゴット切断時の張力を、この求めた破断荷重を超えず、かつ、ワイヤがぶれない程度まで大きくすることができる。したがって、ワイヤの摩耗状態にかかわらず、ワイヤの断線と、ウェーハ面内の厚さのばらつきが大きくなることとを抑制できる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記ワイヤ径安定領域の単位長さあたりの仕事量が前記第１の単結晶インゴット切断時の単位長さあたりの仕事量以下になる条件で、前記第２の単結晶インゴットを切断することが好ましい。
　ここで、ワイヤの単位長さあたりの仕事量（以下、「単位長さあたりの仕事量」を、単に「仕事量」と言う場合がある）は、ワイヤの単位長さあたりの摩耗量にほぼ比例する。このため、第２の単結晶インゴットの切断時におけるワイヤ径安定領域の仕事量を大きくするほど、当該ワイヤ径安定領域が細くなり、ワイヤが断線してしまうおそれがある。
　本発明によれば、第１の単結晶インゴットの切断時以下の仕事量で、第２の単結晶インゴットを切断するため、切断中にワイヤ径安定領域が細くなりすぎて、ワイヤが断線してしまうことを抑制できる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記ワイヤにおける前記第１の単結晶インゴットの切断に用いた領域の総仕事量および当該領域の長さと、前記ワイヤ径安定領域の長さとに基づいて、前記ワイヤ径安定領域の総仕事量を設定することが好ましい。
　ここで、ワイヤにおける単結晶インゴットの切断に用いられた領域の総仕事量は、単結晶インゴットから得られるウェーハの面積および枚数にほぼ比例する。このため、断線を防ぐためにワイヤ径安定領域の総仕事量の設定値を必要以上に小さくすると、直径が小さい第２の単結晶インゴットを準備したり（ウェーハの面積を小さくしたり）、第２の単結晶インゴットから得られるウェーハの枚数を少なくしたりする必要があり、製造効率が低くなる。
　本発明によれば、第１の単結晶インゴットの切断に用いた領域の総仕事量および当該領域の長さと、ワイヤ径安定領域の長さとに基づいて、ワイヤ径安定領域の総仕事量の最大許容値を求め、この最大許容値を超えない範囲で、第２の単結晶インゴットから得られるウェーハの枚数を多くしたり、面積を大きくしたりすることができ、製造効率を高めることができる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記第１の単結晶インゴットよりも直径が小さい前記第２の単結晶インゴットを切断することが好ましい。
　本発明によれば、適切な直径の第２の単結晶インゴットを選択するだけの簡単な方法で、ワイヤ径安定領域の総仕事量を設定することができる。また、第１の単結晶インゴットおよび第２の単結晶インゴットから、直径が異なりかつ厚さのばらつきが抑制されたウェーハを得ることができる。
　本発明のウェーハの製造方法において、前記第１の単結晶インゴットよりも短い前記第２の単結晶インゴットを切断することが好ましい。
　本発明によれば、適切な長さの第２の単結晶インゴットを選択するだけの簡単な方法で、ワイヤ径安定領域の総仕事量を設定することができる。また、第１の単結晶インゴットおよび第２の単結晶インゴットから、直径が同じでありかつ厚さのばらつきが抑制されたウェーハを得ることができる。
　本発明のウェーハの製造方法において、同じ直径の複数の前記第１の単結晶インゴットを、同じ切断条件で順次切断する工程と、前記ワイヤ径安定領域のみを用いて、複数の前記第２の単結晶インゴットを順次切断する工程とを実施することが好ましい。
　本発明によれば、複数の第１の単結晶インゴット切断後におけるワイヤ径減少領域、ワイヤ径安定領域およびワイヤ径増加領域の位置を容易に把握することができ、複数の第２の単結晶インゴット切断に用いるワイヤ径安定領域を容易に特定でき、製造効率を高めることができる。
本発明の一実施形態に係るワイヤソーを示す模式図。 前記ワイヤソーを用いたウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）は第１のウェーハ製造工程、（Ｂ）は第１のウェーハ製造工程後のワイヤの形状、（Ｃ）は第２のウェーハ製造工程を示す。 前記ワイヤソーを用いたウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）はインゴットとワイヤとの位置関係、（Ｂ）はワイヤの長さと摩耗量との関係、（Ｃ）はワイヤの長さとワイヤの直径との関係を示す。 本発明の適用例１におけるウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）は第１のウェーハ製造工程、（Ｂ）は第１のウェーハ製造工程後のワイヤの形状、（Ｃ）は第２のウェーハ製造工程、（Ｄ）は他の第２のウェーハ製造工程を示す。 本発明の適用例２におけるウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）は第１のウェーハ製造工程後のワイヤの形状、（Ｂ）は第２のウェーハ製造工程、（Ｃ）は他の第２のウェーハ製造工程を示す。
　本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
［ワイヤソーの構成］
　まず、ワイヤソーの構成について説明する。
　図１に示すように、ワイヤソー１は、同一水平面上に２個、これら２個の中間の下方に１個配置された合計３個のメインローラ２を備えている。これら３個のメインローラ２の周りには、軸方向に沿ってワイヤ７が螺旋状に巻き付けられている。ワイヤ７は、一般的にピアノ線と呼ばれる高張力メッキ鋼線により構成されている。ワイヤ７の両端側は、それぞれ複数ずつ（図１では、１個ずつ図示）のガイドローラ３１およびテンションローラ３２を介して、ワイヤ７を送り出したり巻き取ったりする２個のボビン４１に固定されている。また、テンションローラ３２とボビン４１との間には、それぞれトラバーサ４２が設けられている。トラバーサ４２は、ワイヤ７のボビン４１に対する送り出し位置、巻取り位置を調整する機能を有している。さらに、上側の２個のメインローラ２（以下、上側メインローラ２１と称す）の上方には、２個の上側メインローラ２１の中間位置にスラリーＧを供給するノズル５がそれぞれ設けられている。また、ノズル５の上方には、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、サファイア等の単結晶インゴット（以下、単に「インゴット」と言う）Ｍを保持して昇降させる送り手段６が設けられている。
［ウェーハの製造方法］
　次に、ワイヤソー１を用いたインゴットＭの切断によりウェーハを製造する方法について説明する。
　図２（Ａ）～（Ｃ）に示すように、ウェーハの製造方法は、同じ直径の複数の第１のインゴットを、同じ切断条件で順次切断する第１のウェーハ製造工程と、この第１のウェーハ製造工程に用いられたワイヤ７を用い、複数の第２のインゴットを順次切断する第２のウェーハ製造工程とを備えている。
　なお、図２（Ａ），（Ｃ）において、横軸の「ワイヤの位置」とは、ワイヤ７の送り方向先端側の所定位置を０ｋｍとしたときの位置を表す。また、図２（Ａ）～（Ｃ）では、それぞれ３本ずつの第１，第２のインゴットを切断する場合について説明する。
〔第１のウェーハ製造工程〕
　第１のウェーハ製造工程では、まず、ワイヤ７の張力を以下の式（１）を満たすように設定する。なお、安全係数Ｓｃ１を大きくするほど、張力Ｔ１が小さくなり、ワイヤ７が断線しにくくなる。
　　Ｔ１＝Ｆ／Ｓｃ１　…　（１）
　　　Ｔ１　：第１のウェーハ製造工程でのワイヤの張力（Ｎ）
　　　Ｆ　　：新品ワイヤ（第１のインゴット切断前のワイヤ）の破断荷重（Ｎ）
　　　Ｓｃ１：安全係数（ただし、Ｓｃ１≧１）
　その後、ワイヤソー１は、図２（Ａ）に示すように、第１のウェーハ製造工程において、当該ワイヤソー１の稼動熱による各部材の熱変形などを安定させるために、インゴットＭとワイヤ７とを接触させない状態でスラリーＧを供給（循環）しつつワイヤ７を走行させる（暖機工程Ｓ１）。例えば、ワイヤソー１は、メインローラ２を回転させることで、ワイヤ７を図１に示す一方向Ｅ１に走行させるとともに、ワイヤ７の張力がＴ１となるように、テンションローラ３２の上下方向の位置を調整し、２個の上側メインローラ２１間にスラリーＧを供給する。
　このとき、ワイヤ７は摩耗しないため、図２（Ｂ）に示すように、暖機工程Ｓ１後のワイヤ７の直径は、新品と同じＤＷ１になる。
　暖機工程Ｓ１の後、ワイヤソー１は、図２（Ａ）に示すように、ワイヤ７の走行速度、走行方向、張力、スラリーＧの供給状態を維持しながら第１のインゴットＭ１を下降させ、走行中のワイヤ７に押し当てることで第１のインゴットＭ１を切断し、複数のウェーハを製造する（切断工程Ｓ２）。
　この切断工程において、図３（Ａ）に示すように、ワイヤ７と第１のインゴットＭ１との接触部分には、接触長さが徐々に増加する接触長さ増加領域Ｐ１と、最大値で略一定となる接触長さ安定領域Ｐ２と、徐々に減少する接触長さ減少領域Ｐ３とが存在することになる。
　接触長さが大きくなるほど、ワイヤ７に作用する反力が増大し、ワイヤ７に対する負荷は大きくなり、ワイヤ７の摩耗量は大きくなる。このため、図３（Ｂ）に示すように、切断開始から切断終了にかけて、ワイヤ７の摩耗量は、接触長さ増加領域Ｐ１においては徐々に増加し、接触長さ安定領域Ｐ２においては最大値Ｙｍａｘで略一定となり、接触長さ減少領域Ｐ３においては徐々に減少する。
　その結果、図３（Ｃ）に示すように、一点鎖線で表すようなワイヤの直径がＤＷ１、長さがＸ１のワイヤ７で第１のインゴットＭ１を切断すると、ワイヤ７には、実線で示すように、直径が徐々に減少するワイヤ径減少領域Ｒ１と、直径が最小値ＤＷ２（ＤＷ１－Ｙｍａｘ）で略一定となり、長さがＸ２のワイヤ径安定領域Ｒ２と、直径が徐々に増加するワイヤ径増加領域Ｒ３とが形成されることとなる。
　第１のインゴットＭ１の切断が終了すると、ワイヤソー１は、ワイヤ７を他方向Ｅ２に走行させるとともに、送り手段６を上昇させることでワイヤ７を引き抜く。このとき、新品よりも細いワイヤ径増加領域Ｒ３がウェーハ間を通過するため、ワイヤ７が摩耗したりウェーハが削られたりすることはない。
　切断工程Ｓ２の後、ワイヤソー１は、図２（Ａ）に示すように、次の切断工程までの準備やワイヤソー１の保守点検などのため、第１のインゴットＭ１とワイヤ７とを接触させない状態でワイヤ７を一方向Ｅ１に送る（送り工程Ｓ３）。このとき、ワイヤ７は摩耗しないため、図２（Ｂ）に示すように、送り工程Ｓ３後のワイヤ７の直径は、新品と同じＤＷ１になる。
　この後、ワイヤソー１は、切断する残りの第１のインゴットＭ１の本数に応じて（本実施形態では２本）、切断工程Ｓ２と送り工程Ｓ３とを繰り返し、第１のウェーハ製造工程が終了する。以上により、処理が図２（Ａ）の左側の工程から右側の工程に流れ、ワイヤ７は、図２（Ｂ）に示すように、位置Ｌ１～Ｌ２，Ｌ５～Ｌ６，Ｌ９～Ｌ１０がワイヤ径減少領域Ｒ１になり、位置Ｌ２～Ｌ３，Ｌ６～Ｌ７，Ｌ１０～Ｌ１１がワイヤ径安定領域Ｒ２になり、位置Ｌ３～Ｌ４，Ｌ７～Ｌ８，Ｌ１１～Ｌ１２がワイヤ径増加領域Ｒ３になる。また、位置Ｌ０～Ｌ１，Ｌ４～Ｌ５，Ｌ８～Ｌ９，Ｌ１２～Ｌ１３が、ワイヤ７の直径が新品と同じ未摩耗領域Ｒ０になる。
　１本のワイヤ７を用いて、長さが異なりかつ直径が同じ複数の第１のインゴットＭ１を切断する場合は、それらの中で最長のインゴットに適した切断条件で全ての第１のインゴットＭ１を順次切断することが好ましい。このようにすれば、より短い他の第１のインゴット切断時のワイヤに対する負荷は、最長のインゴット切断時の負荷よりも小さく、断線が発生するおそれは小さい。そして、切断工程Ｓ２（図２（Ｂ）の位置Ｌ１～Ｌ４，Ｌ５～Ｌ８，Ｌ９～Ｌ１２）で使用されるワイヤ長さＸ１と、ワイヤ径安定領域Ｒ２（位置Ｌ２～Ｌ３，Ｌ６～Ｌ７，Ｌ１０～Ｌ１１）のワイヤ長さＸ２はそれぞれ同じ長さとなるため、複数の第２のインゴット切断に用いるワイヤ径安定領域Ｒ２の位置を容易に特定できる。
〔第２のウェーハ製造工程〕
　第２のウェーハ製造工程では、まず、第１のウェーハ製造工程でワイヤ７を巻き取ったボビン４１を、第２のウェーハ製造工程で用いる他のワイヤソー１にセットし直す。その後、ワイヤ７の張力を設定する。この際、以下の式（２）を満たすように、ワイヤ７の張力を設定することが好ましい。このように、ワイヤ径安定領域Ｒ２の張力が第１のインゴットＭ１切断時の張力よりも小さい条件で、第２のインゴットを切断することにより、ワイヤ７の断線を抑制できる。
　　Ｔ２≦Ｔ１　…　（２）
　また、特に、ワイヤ７の張力を以下の式（３）を満たすように設定することが好ましい。なお、安全係数Ｓｃ２を大きくするほど、張力Ｔ２が小さくなり、ワイヤ７が断線しにくくなる。
　　Ｔ２≦Ｆ／Ｓｃ２×（ＤＷ２／ＤＷ１）２　…　（３）
　　　Ｔ２　：第２のウェーハ製造工程でのワイヤの張力（Ｎ）
　　　Ｆ　　：新品ワイヤ（第１のインゴット切断前のワイヤ）の破断荷重（Ｎ）
　　　Ｓｃ２：安全係数（ただし、Ｓｃ２≧１）
　　　ＤＷ１：新品ワイヤの直径（ｍｍ）
　　　ＤＷ２：ワイヤ径安定領域の直径（ｍｍ）
　第１のインゴットＭ１切断前のワイヤ７の破断荷重Ｆおよび直径ＤＷ１と、ワイヤ径安定領域Ｒ２の直径ＤＷ２とを考慮に入れた上記式（３）を用いることで、ワイヤ７の張力Ｔ２を、破断荷重を超えず、かつ、ワイヤ７が走行中にぶれない程度まで大きくすることができ、ワイヤ７の断線と、ウェーハ面内の厚さのばらつきが大きくなることとを抑制できる。
　また、第２のウェーハ製造工程では、ワイヤ径安定領域Ｒ２の仕事量を設定する。この際、ワイヤ径安定領域Ｒ２の仕事量が、第１のインゴットＭ１切断時の仕事量以下になる条件で、第２のインゴットを切断することが好ましい。このようにすれば、切断中にワイヤ径安定領域Ｒ２が細くなりすぎ、ワイヤ７が断線してしまうことを抑制できる。
　また、特に、第２のインゴットのサイズおよび切断条件が以下の式（４）を満たすことが好ましい。
　　Ａ２≦Ａ１×Ｘ２／Ｘ１　…　（４）
　　　Ａ２：１本の第２のインゴット切断総面積（ｍｍ２）
　　　　　（１本の第２のインゴットから得られる１枚のウェーハの面積×
　　　　　（１本の第２のインゴットから得られるウェーハの枚数－１））
　　　Ａ１：１本の第１のインゴット切断総面積（ｍｍ２）
　　　　　（１本の第１のインゴットから得られる１枚のウェーハの面積×
　　　　　（１本の第１のインゴットから得られるウェーハの枚数－１））
　　　Ｘ２：１つのワイヤ径安定領域の長さ（ｋｍ）
　　　Ｘ１：１本の第１のインゴットの切断に用いたワイヤの長さ（ｋｍ）
　ここで、第１のインゴット切断総面積Ａ１は、ワイヤ７における第１のインゴットＭ１の切断に用いた領域の総仕事量にほぼ比例する。また、第２のインゴット切断総面積Ａ２は、ワイヤ径安定領域Ｒ２の総仕事量にほぼ比例する。このように、第１のインゴット切断総面積Ａ１、第１のインゴットＭ１の切断工程で用いたワイヤ７の長さＸ１、ワイヤ径安定領域Ｒ２の長さＸ２を考慮に入れた上記式（４）を用いることで、第２のインゴット切断総面積Ａ２の最大許容値を求め、この最大許容値を超えない範囲で、第２のインゴットから得られるウェーハの枚数を多くしたり、面積を大きくしたりすることができ、製造効率を高めることができる。
　例えば、上記式（４）を満たす範囲で第２のインゴット切断総面積Ａ２を設定する方法としては、第１のインゴットＭ１よりも直径が小さい第２のインゴット、第１のインゴットＭ１よりも短い第２のインゴット、第１のインゴットＭ１よりも直径が小さくかつ短い第２のインゴットを選択する方法などが例示できる。
　１本のワイヤ７を用いて、長さが異なりかつ直径が同じ複数の第１のインゴットＭ１を切断する場合は、前記のように、それらの中で最長のインゴットに適した切断条件で全ての第１のインゴットＭ１を順次切断することが好ましい。そして、この最長の第１のインゴットの切断総面積Ａ１（これは、複数のＡ１の中で最大となる）とワイヤ使用長さＸ１、ワイヤ径安定領域Ｒ２の長さＸ２より、第２のインゴット切断総面積Ａ２の最大許容値を求め、この最大許容値を超えない範囲で、複数の第２のインゴットを順次切断する。このようにすれば、断線の発生を抑制しつつ、第２のインゴットから得られるウェーハの枚数を多くしたり、面積を大きくしたりすることができ、製造効率を高めることができる。
　その後、上記式（４）を考慮に入れたサイズの第２のインゴットを送り手段６に取り付ける。そして、ワイヤソー１は、ワイヤ７を第１のウェーハ製造工程での送り方向後端側、例えば、図２（Ｂ）に示すように、Ｌ１３の位置から送り始め、ワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いて第２のインゴットを切断する。
　具体的には、ワイヤソー１は、図２（Ｃ）に示すように、暖機工程Ｓ１１を行う。暖機工程Ｓ１１では、ワイヤ７が位置Ｌ１３から位置Ｌ１１まで送られるが、暖機工程Ｓ１１前後でワイヤ７の直径は変わらない。
　暖機工程Ｓ１１の後、ワイヤソー１は、ワイヤ７の走行速度、走行方向、張力、スラリーＧの供給状態を維持しながら第２のインゴットを切断し、複数のウェーハを製造する（切断工程Ｓ１２）。この切断工程Ｓ１２には、上述したように、位置Ｌ１１から位置Ｌ１０までのワイヤ径安定領域Ｒ２が用いられる。そして、ワイヤ径安定領域Ｒ２が切断工程Ｓ２時と同様に摩耗し、ワイヤ径減少領域と、ワイヤ径安定領域と、ワイヤ径増加領域とが形成される。
　また、第２のインゴットの切断が終了すると、ワイヤソー１は、ワイヤ７を逆方向に走行させるとともに、送り手段６を上昇させることでワイヤ７を引き抜く。
　切断工程Ｓ１２の後、ワイヤソー１は、ワイヤ７を位置Ｌ１０から位置Ｌ７まで送る送り工程Ｓ１３を行う。この送り工程Ｓ１３前後でワイヤ７の直径は変わらない。
　この後、ワイヤソー１は、切断する第２のインゴットの本数に応じて、ワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いた切断工程Ｓ１２と、送り工程Ｓ１３とを繰り返し、第２のウェーハ製造工程が終了する。以上により、処理が図２（Ｃ）の右側の工程から左側の工程に流れる。
［本発明の適用例］
〔適用例１〕
　次に、直径３００ｍｍの第１のインゴットの切断に使用したワイヤを、直径２００ｍｍの第２のインゴットの切断に使用する場合について説明する。
　図４（Ａ）に示す第１のウェーハ製造工程において、ワイヤを５００ｋｍ準備した。また、直径３００ｍｍ、長さ３００ｍｍの第１のインゴットＭ１１を準備した。
　そして、図１に示すようなワイヤソーを用い、ワイヤの張力Ｔ１を破断荷重以下の２０Ｎに設定し、第１のインゴットＭ１１を切断ピッチ１ｍｍで切断することで、３００枚のウェーハを製造した。１本の第１のインゴットＭ１１の切断に１６０ｋｍのワイヤを使用し、１本のワイヤで、同じ大きさの第１のインゴットＭ１１を３本切断することができた。
　第１のウェーハ製造工程終了後のワイヤ径安定領域Ｒ２は、図４（Ｂ）に示すように、１２０ｋｍであった。また、ワイヤ径安定領域Ｒ２の直径は、未摩耗領域Ｒ０の直径の９５％であった。
　次に、ワイヤを巻き取ったボビンを、別のワイヤソーにセットし直し、第２のウェーハ製造工程を行った。
　まず、上記式（２），（３）に基づいて、ワイヤの張力Ｔ２を設定した。この際、安全係数Ｓｃ２をＳｃ１と同じ値にすると、式（３）の計算結果は、
　　Ｔ２≦１８．０５Ｎ（＝２０×（９５／１００）２）
となったので、張力Ｔ２を１８Ｎに設定した。
　また、上記式（４）に基づいて、切断可能な第２のインゴットの長さを求めた。式（４）の
　　Ａ１＝６７２７５００π（＝１５０２×π×（３００－１））
　　Ｘ２＝１２０
　　Ｘ１＝１６０
であり、１本の第２のインゴットから得られるウェーハの枚数をＮｗとすると、
　　Ａ２＝１００２×π×（Ｎｗ－１）
となる。これらの値を式（４）に代入すると、
　　Ｎｗ≦５０５．５６２５
となる。
　したがって、切断ピッチを１ｍｍにすると、１２０ｋｍのワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いて、直径２００ｍｍ、長さ５０５ｍｍ以下の第２のインゴットを切断することができる。
　以上のことから、図４（Ｃ）に示すように、ワイヤの張力Ｔ２を１８Ｎに設定し、３箇所のワイヤ径安定領域Ｒ２のそれぞれにおいて、長さ５０５ｍｍ以下の第２のインゴットＭ１２１を１本ずつ、合計３本切断することができる。
　また、図４（Ｄ）に示すように、張力Ｔ２を１８Ｎに設定し、各ワイヤ径安定領域Ｒ２のそれぞれにおいて、長さ２５２ｍｍ以下の第２のインゴットＭ１２２を２本ずつ、合計６本切断することができる。
〔適用例２〕
　次に、適用例１の第１のウェーハ製造工程で得られたワイヤを、直径１５０ｍｍの第２のインゴットの切断に使用する場合について説明する。
　図５（Ａ）に示すように、図４（Ｂ）と同じ形状のワイヤを巻き取ったボビンを、別のワイヤソーにセットし直し、第２のウェーハ製造工程を行った。
　まず、ワイヤの張力Ｔ２を、適用例１と同じ１８Ｎに設定した。
　また、上記式（４）に基づいて、切断可能な第２のインゴットの長さを求めた。式（４）のＡ１、Ｘ２、Ｘ１は、それぞれ適用例１と同じ６７２７５００π、１２０、１６０であり、１本の第２のインゴットから得られるウェーハの枚数をＮｗとすると、
　　Ａ２＝７５２×π×（Ｎｗ－１）
となる。これらの値を式（４）に代入すると、
　　Ｎｗ≦８９８
となる。
　したがって、切断ピッチを１ｍｍにすると、１２０ｋｍのワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いて、直径１５０ｍｍ、長さ８９８ｍｍ以下の第２のインゴットを切断することができる。
　以上のことから、図５（Ｂ）に示すように、ワイヤの張力Ｔ２を１８Ｎに設定し、３箇所のワイヤ径安定領域Ｒ２のそれぞれにおいて、長さ４４９ｍｍ以下の第２のインゴットＭ１２３を２本ずつ、合計６本切断することができる。
　また、図５（Ｃ）に示すように、張力Ｔ２を１８Ｎに設定し、各ワイヤ径安定領域Ｒ２のそれぞれにおいて、長さ２９９ｍｍ以下の第２のインゴットＭ１２４を３本ずつ、合計９本切断することができる。
［実施形態の作用効果］
　上述したように、第１のインゴットＭ１切断後のワイヤ７のうち、ワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いて第２のインゴットを切断するため、第２のインゴットから得られるウェーハ面内の厚さのばらつきを抑制できる。また、第１のインゴットＭ１の切断に用いられたワイヤ７を第２のインゴットの切断にも用いるため、ワイヤ７の使用量も抑制できる。
　第１のウェーハ製造工程において、同じ直径の複数の第１のインゴットＭ１を、同じ切断条件で順次切断するため、第１のウェーハ製造工程後におけるワイヤ径減少領域Ｒ１、ワイヤ径安定領域Ｒ２およびワイヤ径増加領域Ｒ３の位置を容易に把握することができる。したがって、第２のウェーハ製造工程で利用するワイヤ径安定領域Ｒ２を容易に特定でき、製造効率を高めることができる。
［変形例］
　なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能であり、その他、本発明の実施の際の具体的な手順、及び構造などは本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
　例えば、ワイヤ径安定領域Ｒ２の破断荷重以下であれば、第２のインゴット切断時の張力Ｔ２を第１のインゴット切断時の張力Ｔ１より大きくしてもよい。
　第２のインゴット切断時の張力Ｔ２を、式（３）に基づき設定せずに、ワイヤ径安定領域Ｒ２の破断荷重以下のデフォルト値に設定してもよい。
　第２のインゴット切断時にワイヤ７が断線しない条件であれば、ワイヤ径安定領域Ｒ２の仕事量が第１のインゴットＭ１切断時の仕事量より大きい条件で、第２のインゴットを切断してもよい。
　第２のインゴット切断総面積Ａ２を、式（４）に基づき設定せずに、第２のインゴット切断時にワイヤ７が断線しないようなデフォルト値に設定してもよい。
　第１のウェーハ製造工程において、第１のインゴットＭ１の直径および切断条件のうち少なくとも一方を異ならせて、複数の第１のインゴットＭ１を切断してもよく、この場合、第１のウェーハ製造工程中やその後にワイヤ径安定領域Ｒ２を特定する処理を行えばよい。
　１本のワイヤ７を用いて切断する第１のインゴットＭ１の本数は、２本以下であってもよいし、４本以上であってもよい。
　１箇所のワイヤ径安定領域Ｒ２で複数の第２のインゴットを切断する場合、第２のインゴットの長さは、合計長さがワイヤ径安定領域Ｒ２の長さ以下となる範囲で異なっていてもよく、この場合、第２のインゴットの直径は同じでもよいし、異なっていてもよい。
　第１のウェーハ製造工程と第２のウェーハ製造工程とで違うワイヤソー１を用いたが、同じものを用いてもよく、この場合、第１のウェーハ製造工程後、ワイヤ７を逆方向（他方向Ｅ２）に走行させながら第２のウェーハ製造工程を行ってもよいし、他方向Ｅ２に走行させて一度巻き戻し、一方向Ｅ１に走行させながら第２のウェーハ製造工程を行ってもよい。
　次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
［ウェーハの製造方法と断線発生率およびウェーハの品質との関係］
〔ウェーハの製造方法〕
｛実施例１｝
　まず、新品のワイヤを５００ｋｍ準備した。そして、上記適用例１と同様に、破断荷重以下の２０Ｎの張力Ｔ１で直径３００ｍｍ、長さ３００ｍｍの第１のインゴットを切断し、３００枚のウェーハを製造する第１のウェーハ製造工程を行った。この第１のウェーハ製造工程により、長さが１２０ｋｍのワイヤ径安定領域Ｒ２を有するワイヤを得た。なお、１本の第１のインゴットの切断に用いたワイヤは、１６０ｋｍであった。また、１本のワイヤで３本の第１のインゴットを切断したため、３箇所のワイヤ径安定領域Ｒ２が形成された。
　次に、直径２００ｍｍ、長さが上記式（４）を満たす４５０ｍｍの第２のインゴットを準備した。また、以下の表１に示すように、張力Ｔ２を上記式（２），（３）を満たす１８Ｎに設定した。そして、１２０ｋｍのワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いて第２のインゴットを切断し、４５０枚のウェーハを製造する第２のウェーハ製造工程を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
｛比較例１｝
　まず、新品のワイヤ５００ｋｍと、実施例１の第２のウェーハ製造工程と同様のインゴットとを準備した。新品ワイヤに摩耗は無く、直径は全域に渡り均一であるため、使用領域の選択をせずに、全域を使用した。そして、表１に示すように、張力を破断荷重以下の２０Ｎに設定し、通常、新品ワイヤに適用する条件でインゴットを切断し、４５０枚のウェーハを製造した。なお、インゴットの切断に用いたワイヤは、６５ｋｍであった。また、１本のワイヤで７本のインゴットを切断した。
｛比較例２｝
　まず、実施例１の第１のウェーハ製造工程を行うことで得られたワイヤを準備した。
　そして、表１に示すように、この得られたワイヤを用いたこと以外は、比較例１と同様の条件、すなわち通常は新品ワイヤに適用する条件で第２のウェーハ製造工程を行った。つまり、切断使用領域を選択せずに、ワイヤ径安定領域Ｒ２に加えて、ワイヤ径減少領域Ｒ１またはワイヤ径増加領域Ｒ３を用いて第２のウェーハ製造工程を行った。なお、比較例１と同じく、第２のインゴット１本から製造されたウェーハは４５０枚、切断に用いたワイヤは６５ｋｍ、１本のワイヤで切断されたインゴットは７本であった。
〔評価〕
　通常、２００ｍｍのインゴットは新品の２００ｍｍワイヤを用いて切断されるため、評価は、比較例１を基準にして行った。
　なお、実施例１および比較例１，２に関し、それぞれ１０本のワイヤを使用した結果を評価した。
｛断線発生率｝
　比較例１の断線発生率は、運転の途中停止による設備稼働ロス、復旧に要する作業者の工数ロス、メインローラなど副資材にダメージがあった場合の資材ロスなどの観点から、問題ないレベルであった。
　表１に示すように、比較例１の断線発生率を１とした場合、比較例２では３．０以上６．０未満であったのに対し、実施例１では１以上１．１未満であった。
　これは、比較例２では、第２のインゴットの切断にワイヤ径の細いワイヤ径安定領域Ｒ２を用いているにもかかわらず、張力Ｔ２を新品のワイヤ使用時と同様の２０Ｎ、すなわち、上記式（２），（３）を満たす値１８Ｎより大きく設定しているため、また、ワイヤの使用長さＸ２を新品のワイヤ使用時と同様の６５ｋｍ、すなわち上記式（４）を満たす値１２０ｋｍより短く設定することによりワイヤの摩耗量が大きくなるため、ワイヤ径安定領域Ｒ２で断線しやすく、断線発生率が比較例１の３．０倍以上６．０倍未満になったと考えられる。
　一方、実施例１では、第２のインゴットの切断にワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用いるが、張力Ｔ２を上記式（２），（３）を満たす１８Ｎに設定しているため、また、ワイヤの使用長さＸ２を上記式（４）を満たす１２０ｋｍに設定しているため、ワイヤ径安定領域Ｒ２でも断線しにくく、断線発生率が比較例１の１倍以上１．１倍未満になったと考えられる。
｛ウェーハの品質｝
　実施例１、比較例１，２で得られたそれぞれ１３５００枚、３１５００枚、３１５００枚（ただし、断線による切断不良でウェーハとならなかった分を除く）のウェーハのＷａｒｐとＧＢＩＲ（Global flatness back reference ideal range）を測定し、それらの値をそれぞれウェーハの反り、ウェーハ面内厚さのばらつきとして評価した。
　表１に示すように、比較例１のＷａｒｐの測定値を１とした場合、比較例２では１．１以上１．４未満であったのに対し、実施例１では１以上１．１未満であった。また、比較例１のＧＢＩＲの測定値を１とした場合、比較例２では１．１以上１．６未満であったのに対し、実施例１では１以上１．１未満であった。
　これは、比較例２では、第２のインゴットの切断にワイヤ径安定領域Ｒ２に加えて、ワイヤ径減少領域Ｒ１またはワイヤ径増加領域Ｒ３も用いられ、ワイヤ直径が異なる領域で１枚のウェーハが切断されるため、ウェーハの反りおよび面内厚さのばらつきが悪いレベルになったと考えられる。
　一方、実施例１では、第２のインゴットの切断にワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用い、ワイヤ直径が同じ領域で１枚のウェーハが切断されるため、ウェーハの反りおよび面内厚さのばらつきが問題ないレベルになったと考えられる。
　以上のことから、第１のインゴットの切断に用いられた領域のうちワイヤ径安定領域Ｒ２のみを用い、上記式（２），（３）を満たす張力と、上記式（４）を満たすワイヤ使用長さで第２のインゴットを切断することで、新品のワイヤを用いた場合と同水準の品質を有するウェーハを、同水準のワイヤの断線発生率で製造できることが確認できた。
　１…ワイヤソー、７…ワイヤ、Ｍ１，Ｍ１１…第１の単結晶インゴット、Ｍ１２１，Ｍ１２２，Ｍ１２３，Ｍ１２４…第２の単結晶インゴット、Ｒ２…ワイヤ径安定領域。

Claims (8)

  1. 　ワイヤソーを用いた単結晶インゴットの切断によりウェーハを製造するウェーハの製造方法であって、
    　前記ワイヤソーのワイヤにおける第１の単結晶インゴットの切断に用いられた領域のうち、摩耗量が最大値で安定し直径が最小値で一定となるワイヤ径安定領域のみを用いて、第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とするウェーハの製造方法。
  2. 　請求項１に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記ワイヤ径安定領域の張力が前記第１の単結晶インゴット切断時の張力よりも小さい条件で、前記第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とするウェーハの製造方法。
  3. 　請求項２に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記第１の単結晶インゴット切断前の前記ワイヤの破断荷重および直径と、前記ワイヤ径安定領域の直径とに基づいて、前記ワイヤ径安定領域の張力を設定することを特徴とするウェーハの製造方法。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記ワイヤ径安定領域の単位長さあたりの仕事量が前記第１の単結晶インゴット切断時の単位長さあたりの仕事量以下になる条件で、前記第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とするウェーハの製造方法。
  5. 　請求項４に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記ワイヤにおける前記第１の単結晶インゴットの切断に用いた領域の総仕事量および当該領域の長さと、前記ワイヤ径安定領域の長さとに基づいて、前記ワイヤ径安定領域の総仕事量を設定することを特徴とするウェーハの製造方法。
  6. 　請求項５に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記第１の単結晶インゴットよりも直径が小さい前記第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とするウェーハの製造方法。
  7. 　請求項５または請求項６に記載のウェーハの製造方法において、
    　前記第１の単結晶インゴットよりも短い前記第２の単結晶インゴットを切断することを特徴とするウェーハの製造方法。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のウェーハの製造方法において、
    　同じ直径の複数の前記第１の単結晶インゴットを、同じ切断条件で順次切断する工程と、
    　前記ワイヤ径安定領域のみを用いて、複数の前記第２の単結晶インゴットを順次切断する工程とを実施することを特徴とするウェーハの製造方法。
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