(57)【要約】  ワイヤー（９）の平面と垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を埋め込んだワイヤー（９）の平面アレイをブロックに対して（または逆も同様）移動させることによって材料のブロック（１６）を複数のウエハーにカットし、ワイヤー（９）がブロック（１６）を通る前にワイヤー（９）に溶剤を付与するための処理であって、溶剤は、添加剤を含み、溶剤がワイヤー（９）によってブロックに運ばれる前に溶剤の表面張力を減少させる。本発明は、処理に関する装置及び処理によって作られるウエハーを含む。
2013505576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーの平面に垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を埋め込んだ前記ワイヤーの平面アレイをブロックに対して（または逆も同様）移動させることによって材料の前記ブロックを多数のウエハーにカットし、前記ワイヤーが前記ブロックを通る前に前記ワイヤーに溶剤を付与するための処理であって、
前記溶剤は、前記溶剤が前記ワイヤーによって前記ブロックに運ばれる前に、前記溶剤の表面張力を減少させるために添加剤を含むことを特徴とする処理。
【請求項２】
前記研磨粒子は、ダイヤモンドからなることを特徴とする請求項１に記載の処理。
【請求項３】
前記溶剤は、ポリエチレン・グリコール（ＰＥＧ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の処理。
【請求項４】
前記溶剤は、水の重量に対して５％〜１００％であることを特徴とする請求項１または２に記載の処理。
【請求項５】
前記添加剤は、前記溶剤に溶けやすい界面活性剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の処理。
【請求項６】
前記界面活性剤は、金属イオンを有していないことを特徴とする請求項５に記載の処理。
【請求項７】
前記界面活性剤は、前記ワイヤーが前記ブロックへのカットを開始するときに直面される温度に耐えることが可能であるが、前記ブロック内でのカット処理間に直面される温度に耐えることが可能ではないことを特徴とする請求項５または６に記載の処理。
【請求項８】
前記ブロック内でのカット処理間に直面される温度は、前記添加剤を破壊するのに十分であることを特徴とする請求項７に記載の処理。
【請求項９】
増粘剤は、前記溶剤の粘性を調整するために導入されることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の処理。
【請求項１０】
消泡剤は、前記溶剤の気泡形成を減少させるために使用されることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の処理。
【請求項１１】
前記界面活性剤は、非イオン性であることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の処理。
【請求項１２】
非イオン性界面活性剤は、エチレン及び酸化プロピレンのブロック共重合体であることを特徴とする請求項１１に記載の処理。
【請求項１３】
非イオン性界面活性剤は、エチレンオキシド、酸化プロピレン共重合体、オクチルフェノールエトキシレート、ノニルフェノール／アルコールエトキシレート、イソアルコールまたはオキソアルコールの１つであることを特徴とする請求項１１に記載の処理。
【請求項１４】
前記界面活性剤は、イオン性であることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の処理。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の処理を実行することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の処理によって、または請求項１５に記載の装置で製造されることを特徴とするウエハー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロックを多数の薄いウエハーに切断することに関する。特に、本発明は、電子機器、半導体及び太陽電池産業に及び同様の応用に使用するために、シリコンブロックをウエハーに切断することに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料のブロックを薄いウエハーに切断するために、迅速に移動するワイヤーのマルチワイヤーアレイを用いる技術は、公知である。研磨ワイヤーで切断することに関する装置の例は、特許文献１に開示されている。本発明は、この装置に使用することに限定されず、材料のブロックを薄いウエハーにワイヤー切断するための任意の工程に応用可能である。
【０００３】
例えばＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ及びサファイアなどさまざまな材料からなるウエハーは、電子機器、半導体及び太陽光発電に利用するために上記材料のブロックから切断される。太陽光発電に利用するために、多結晶または単結晶Ｓｉウエハーは、大きいＳｉブロックを切断することによって製造される。現在、マルチワイヤー切断は、ＳｉブロックからＳｉウエハーを大量にカットするために使用され、高品質の薄いウエハー（＜２００μｍ）を迅速に製造することが可能である。ダイヤモンド粒子は、ワイヤーソーのワイヤーに付着されており、例えば水などの溶剤は、シリコンへ運び、及びＳｉブロックから熱を取り除くために使用される。
【０００４】
溶剤は、ブロックに対して直角に移動する一方で高速（５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ）で縦方向に進む平行なワイヤーのアレイによってブロックに運ばれる。目的は、高生産性で且つ最小限の溶剤の損失でカットし、その結果低コストで高品質のウエハーをもたらすことである。ウエハーは、例えば研磨粒子の粘性、サイズ及び形状などの特性と溶剤特性とソーパラメータとによって規定されるプロセスウインドウ内で切断される。
【０００５】
最も大きい損失カテゴリーの１つは、局所的範囲厚さ変動(local area thickness fluctuations)（ＬＡＴＦ）である。これらの変化は、カットの開始時に生じ、厚さの変化、結果として容認できない厚い及び薄いウエハーをもたらす。
【０００６】
これに対する理由は、ワイヤーが互いに引き付けるようにワイヤーを対にすることである。
【０００７】
これが起こる主な理由の１つは、カットするために使用される溶剤の表面張力である。これは、隣接するワイヤーをともに引き、それゆえに、それらを対にして、ピッチの１／２倍の薄さのウエハーをもたらす。この問題は、ウエハーの厚さ及びワイヤーの厚さが減少するにしたがってエスカレートする。
【０００８】
ワイヤーがともに引かれる力は、図１を同様に参照して、
【数１】
2013505576.tif 000003
によって与えられ、このうち、符号γは、溶剤の表面張力、符号Ｌは、ワイヤー間の溶剤膜の長さ、符号ｒは、ワイヤー半径、符号Ｒは、ワイヤー間の溶剤表面の曲率、符号θ＝溶剤及びワイヤー間のぬれ角、符号αは、溶剤及びワイヤー間の接触点によって決定される角度である。
【０００９】
本発明は、溶剤の表面張力が、ワイヤー間の力を制御する主要パラメータであり、局所的範囲厚さ変動（ＬＡＴＦ）を防ぐために減少するべきであるという認識に依存する。
【００１０】
特許文献２は、例えばＳｉＣを分散させる界面活性剤など異なる添加剤を加えることによって、より高い安定性を有する混濁液を製造するための方法を開示する。
【００１１】
特許文献３〜特許文献７は、粘性を増大させることによって且つ／または分散剤及び重合電解液を追加することによって安定的な混濁液を製造するための方法を開示する。しかしながら、これらの公開は、ＰＥＧをベースにした混濁液を言及せず、水性の混濁液に対してのみ適用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第２４１４２０４号明細書
【特許文献２】米国特許第６０５４４２２号明細書
【特許文献３】米国特許第６６０２８３４号明細書
【特許文献４】国際特許出願公開２００３／０４２３４０号パンフレット
【特許文献５】国際特許出願公開２００８／０２７３７４号パンフレット
【特許文献６】国際特許出願公開２００９／０１７６７２号パンフレット
【特許文献７】米国特許出願公開第２００９／０１２６７１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの公報は、ＬＡＴＦ現象を防ぐことを説明する構成をどれも開示していない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ワイヤーの平面と垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を組み込んだワイヤーの平面アレイをブロックに対して（または逆も同様）移動させることによって材料のブロックを多数のウエハーにカットし、ワイヤーがブロックを通る前にワイヤーに溶剤を付与するための処理を提供し、この処理において、溶剤は、溶剤がワイヤーによってブロックに運ばれる前に溶剤の表面張力を減少させるために添加剤を含む。
【００１５】
好ましくは、研磨粒子は、ダイヤモンドからなる。
【００１６】
有利に、溶剤は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）からなり、または水の重量に対して５％〜１００％からなる。
【００１７】
好ましくは、添加剤は、溶剤に溶けやすい界面活性剤である。
【００１８】
この最後に言及された形態において、界面活性剤は、金属イオンを有していない。
【００１９】
界面活性剤は、ワイヤーがブロックへのカットを開始するときに直面される温度に耐えることが可能であるが、ブロック内でのカット処理間に直面される温度に耐えることが可能ではないことが好ましく、ブロック内でのカット処理間に直面される温度は、添加剤を破壊するのに十分であることがさらに好ましい。
【００２０】
有利に、増粘剤は、溶剤の粘性を調整するために導入される。有利に、消泡剤は、溶剤の気泡形成を減少させるために使用される。
【００２１】
１つの形態において、界面活性剤は、例えばエチレン及び酸化プロピレンのブロック共重合体またはオクチルフェノールエトキシレートなど非イオン性であることが好ましい。
【００２２】
別の形態において、界面活性剤は、イオン性であることが好ましい。
【００２３】
本発明は、上述の処理を実行するための装置を含む。
【００２４】
本発明は、上述の処理によって、または上記処理に関する装置で製造されるウエハーを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】２つの隣接するワイヤーを引っ張ることを示す図である。
【図２】本発明の特別な実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の特別な実施形態は、添付の図面（図２）を参照して例としてこれから説明され、この図は、ワイヤー切断装置を概略的に示し、この装置では、溶剤は、ワイヤーがブロックまたはインゴットに係合するときに付与される。この図は、単に概略図であり、任意の特定の機械を表さない。
【００２７】
図２に示すように、ブロックを複数の薄いウエハーに切断するための機械は、それらの軸が矩形を形成するように構成された４つの平行なローラーを有する。ダイヤモンドを組み込んだワイヤー９は、ガイド１０を越えて第１ローラー１１へ供給される。その後、ワイヤー９は、全体として水平にローラー１２を、そこからローラー１４へ垂直上向きに通る。ローラー１４は、従動駆動部であり、ローラー１４を通り過ぎた後に、次に、ワイヤー９は、カットゾーン１５を水平に通過し、このカットゾーンにブロックまたはインゴット１６が挿入される。カットゾーン１５を通過した後に、ワイヤー９は、主要駆動部であるローラー１７を通り過ぎ、そこから下向きに第１ローラー１１を回って第２ターンを行う。この方法では、カットゾーン１５を通過する平行ワイヤーのアレイが形成される。ローラーの遠端では、ワイヤー９は、第２ガイド１８を越えて引き出される。ワイヤー９は、高速（５ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ）で推進され、インゴット１６は、カットゾーンを通ってゆっくり上方に移動され、ここでワイヤーによって薄いウエハーにカットされる。
【００２８】
溶剤は、ノズル１９によってローラー１４とインゴット１６との間のワイヤーに案内される。本発明は、溶剤の組成に関する。
【００２９】
実施例
実施例は、ワイヤー切断するために使用される一般的な溶剤について以下で与えられる。界面活性剤の量は、ウエハー及びワイヤーの厚さが減少するとともに増大する。同じ界面活性剤がすべての実施例に使用される。
【００３０】
実施例１
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体（３５℃での粘性２８０ｃＳＴ）からなる５ｗｔ％の非イオン性界面活性剤を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３１】
実施例２
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、１０ｗｔ％のエチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体（３５℃での粘性２８０ｃＳＴ）を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１４０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１００μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３２】
実施例３
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、５ｗｔ％のオクトフェノールエトキシレートの非イオン性界面活性剤（１．５モルのエチレンオキシド）を水に溶かすことによって準備される。１ｗｔ％のエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体（２０％の分子量２７５０のポリプロピレン）は、消泡剤として加えられる。この溶剤は、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを組み込んだ１２０μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３３】
実施例４
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、５ｗｔ％のエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体（２０％の分子量２７５０のポリプロピレン）を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３４】
実施例５
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、８ｗｔ％のエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体（２０％の分子量２７５０のポリプロピレン）を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１４０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋めこんだ１００μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３５】
実施例６
エチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる０．５ｗｔ％及び１ｗｔ％の非イオン性界面活性剤（３５℃での粘性２８０ｃＳＴ）は、水に溶かされ、スチール上でのその湿潤特性を試験した。結果は、１ｗｔ％が効果的な湿潤をもたらすために必要とされることと、０．５ｗｔ％が優位な効果を得るために不十分であることと、を示す。
【００３６】
実施例７
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる１ｗｔ％の非イオン性界面活性剤（３５℃での粘性２８０ｃＳＴ）を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３７】
実施例８
ダイヤモンドを埋め込んだワイヤーで切断するための溶剤は、エチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる３ｗｔ％の非イオン性界面活性剤（３５℃での粘性２８０ｃＳＴ）を水に溶かすことによって準備される。この溶剤は、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍのワイヤーで切断するために使用される。
【００３８】
１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の界面活性剤が推奨される。
【００３９】
本発明の工程に使用される物質の特別な選択は、あとに続く。
【００４０】
使用される界面活性剤は、例えばエチレンオキシドと、酸化プロピレン共重合体（ＢＡＳＦが提供しているPluronic series及びＤＯＷが提供しているTergitol L series）と、ノニルフェノール／アルコールエトキシレート（ＤＯＷが提供しているTergitol series）と、オクチルフェノールエトキシレート（ＤＯＷが提供しているtriton X series）と、イソ及びオキソアルコール（ＢＡＳＦが提供しているLutensol TO and AO series）と、などアルキレンオキシドのブロック共重合体であってもよい。
【００４１】
非イオン性界面活性剤は、使用することが容易である（中和反応を必要とすることがない）ことに起因して、及び、ソーに取り付けられるガラスプレートにシリコンブロックを付着するために使用される既存の接着剤との適合性に起因して、好ましい。さらに、このシステムは、製造業に使用される洗浄の化学的性質に適合する。
【００４２】
使用される増粘剤は、例えばカルボキシメチルセルロース及びエチルセルロースなどの材料をベースにした合成物質または自然粘土、ゼラチン、キサンタンガム、ポリビニルアルコール及びセルロースであってもよい。
【００４３】
本発明を使用することによって、ＬＡＴＦ問題は、減少される。溶剤の表面張力は、減少され、ワイヤーのより好ましい湿潤及び切断後のウエハーのいくらかの洗浄をもたらす。表面張力の減少は、（切断後の）２つのウエハー間の力がより小さくなり、ウエハーを分離するために必要とされる力をより小さくすることを導くことを同様に意味する。ワイヤーのより良好に湿潤することは、溶剤が切断中にブロックに移送されることを確実にする。本発明を使用することは、より細いワイヤーとともにより薄いウエハーを製造することを可能にする。よりよいＳｉＣが切断するために同様に使用されてもよく、ウエハーに対してより好ましい表面仕上げをもたらす。
【符号の説明】
【００４４】
９  ワイヤー、１６  ブロック（インゴット）
【図１】
2013505576.tif 000004
【図２】
2013505576.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月24日(2012.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーの平面に垂直な方向において、ほぼ平行に迅速に移動する研磨粒子を埋め込んだ前記ワイヤーの平面アレイをブロックに対して（または逆も同様）移動させることによって電子機器、半導体及び太陽電池産業で使用するためにシリコンの前記ブロックを多数のウエハーにカットし、前記ワイヤーが前記ブロックを通る前に前記ワイヤーに溶剤を付与するための処理における局所的範囲厚さ変動（ＬＡＴＦ）を減少させるための方法であって、
前記溶剤は、前記溶剤が前記ワイヤーによって前記ブロックに運ばれる前に、前記溶剤の表面張力を減少させるために添加剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記研磨粒子は、ダイヤモンドからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶剤は、ポリエチレン・グリコール（ＰＥＧ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶剤は、水の重量に対して５％〜１００％であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記添加剤は、前記溶剤に溶けやすい界面活性剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記界面活性剤は、金属イオンを有していないことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記界面活性剤は、前記ワイヤーが前記ブロックへのカットを開始するときに直面される温度に耐えることが可能であるが、前記ブロック内でのカット処理間に直面される温度に耐えることが可能ではないことを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記ブロック内でのカット処理間に直面される温度は、前記添加剤を破壊するのに十分であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
増粘剤は、前記溶剤の粘性を調整するために導入されることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
消泡剤は、前記溶剤の気泡形成を減少させるために使用されることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記界面活性剤は、非イオン性であることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
非イオン性界面活性剤は、エチレン及び酸化プロピレンのブロック共重合体であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
非イオン性界面活性剤は、エチレンオキシド、酸化プロピレン共重合体、オクチルフェノールエトキシレート、ノニルフェノール／アルコールエトキシレート、イソアルコールまたはオキソアルコールの１つであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記界面活性剤は、イオン性であることを特徴とする請求項５から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の処理を実行することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の処理によって、または請求項１５に記載の装置で製造されることを特徴とするウエハー。
【請求項１７】
前記溶剤は、３５℃で２８０ｃＳＴの粘性を有するエチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる５ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶剤は、３５℃で２８０ｃＳＴの粘性を有するエチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる１０ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１４０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１００μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶剤は、オクトフェノールエトキシレートからなる５ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤及び１ｗｔ％のエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体を含む水であり、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶剤は、エチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体からなる５ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶剤は、エチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロック共重合体からなる８ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１４０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１００μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶剤は、３５℃で２８０ｃＳＴの粘性を有するエチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる１ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
溶剤は、３５℃で２８０ｃＳＴの粘性を有するエチレンオキシド／酸化プロピレンブロック共重合体からなる３ｗｔ％の溶かされた非イオン性界面活性剤を含む水であり、厚さ１６０μｍのシリコンウエハーをダイヤモンドを埋め込んだ１２０μｍの前記ワイヤーで切断するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2013505576.tif 000006
2013505576.tif 000007
2013505576.tif 000008