(57)【要約】【課題】ワーク切断中の固定砥粒ワイヤの蛇行を抑制することができ、ワークから切り出されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐを改善することができる固定砥粒ワイヤ及びワイヤソー並びにワークの切断方法を提供する。【解決手段】芯線の表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤであって、前記芯線の表面における、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下のものである固定砥粒ワイヤ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤであって、
前記芯線の表面における、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下のものであることを特徴とする固定砥粒ワイヤ。
【請求項２】
前記砥粒がダイヤモンド砥粒であることを特徴とする請求項１に記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項３】
前記固定砥粒ワイヤは、前記芯線の表面に、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布を持つ前記砥粒が固着されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定砥粒ワイヤ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固定砥粒ワイヤが複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回されることで形成されたワイヤ列と、ワークを保持しながら前記ワイヤ列に前記ワークを押し当てるワーク送り手段と、前記ワークと前記ワイヤとの接触部にクーラントを供給するノズルを具備し、前記ノズルから前記ワイヤに前記クーラントを供給しながら、前記ワーク送り手段により前記ワークを前記ワイヤ列に押し当てることでウェーハ状に切断するワイヤソー。
【請求項５】
芯線の表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを準備し、該準備した固定砥粒ワイヤを複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、前記固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させながら、前記ワイヤ列にワークを押し当て、該ワークをウェーハ状に切断するワークの切断方法であって、
前記固定砥粒ワイヤを準備する際に、
前記固定砥粒ワイヤの表面を撮像し、該撮像した画像上で、二値化画像解析により砥粒を抽出するステップと、
該抽出した砥粒の個数を求め、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度を求めるステップと、
前記抽出した各砥粒の円相当直径を求め、全砥粒の平均円相当直径を算出するステップと、
前記抽出した各砥粒の重心を求め、全ての各砥粒間の重心間距離を求めるステップと、
前記求めた砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、前記求めた全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、前記算出した全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下の条件を満たす固定砥粒ワイヤを選別するステップとを有し、
該選別した固定砥粒ワイヤを用いて前記ワークの切断をすることを特徴とするワークの切断方法。
【請求項６】
前記固定砥粒ワイヤの表面の撮像には、走査型電子顕微鏡又は共焦点レーザー顕微鏡を使用することを特徴とする請求項５に記載のワークの切断方法。
【請求項７】
前記砥粒をダイヤモンド砥粒とすることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のワークの切断方法。
【請求項８】
前記準備する固定砥粒ワイヤを、前記芯線の表面に、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布をもつ前記砥粒を固着したものとすることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のワークの切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定砥粒ワイヤ及びワイヤソー並びにワークの切断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直径３００ｍｍのシリコンインゴット等のワークの切断には、炭化珪素などの砥粒を懸濁させたスラリをワイヤ上に供給して切断を行う従来の遊離砥粒切断方式が主流であるが、切断に要する時間は、番手が＃１０００〜＃１５００（平均砥粒直径で８〜１０μｍ程度）の炭化珪素砥粒を使った場合、２０〜２５時間の切断時間を要している。
【０００３】
近年、ＤＲＡＭやＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＭＰＵ等の半導体素子の高集積化に技術的な限界が見え始め、微細化によるシリコン半導体素子１個当たりのコスト削減に限界が来ていると言われている。そこで、継続的なコスト低減の手段として、ウェーハ１枚当たりの半導体素子数がより多く取得できる直径４５０ｍｍへの大直径化が検討されている。
【０００４】
直径４５０ｍｍのシリコンインゴットを炭化珪素等の砥粒を使った遊離砥粒方式で切断する場合、原則的にシリコンインゴットの面積比倍の４０〜５０時間の切断時間が必要であり、ウェーハ１枚当たりの生産性は著しく低下する。
そこで、直径４５０ｍｍのシリコンインゴットの切断には、太陽電池向けシリコン、ガラス、磁性体、水晶、サファイヤや炭化珪素（ＳｉＣ）のインゴット切断で採用されている、芯線にダイヤモンド砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤが使われる（特許文献１参照）。代表的な固定砥粒ワイヤは、最小直径４μｍ、最大直径１６μｍの分布を持つダイヤモンド砥粒を電解メッキで直径０．１ｍｍ程度の金属芯線表面に固着させて製造する。
【０００５】
このような固定砥粒ワイヤを用いたインゴットの切断では、一般的なマルチワイヤソーが用いられ、砥粒を含まないクーラントを走行中の固定砥粒ワイヤに供給しつつ、インゴットをワイヤに押し当てて切断する。平均砥粒直径１０μｍ程度の炭化珪素などの砥粒を懸濁させたスラリをワイヤ上に供給して切断を行う従来の遊離砥粒切断方式に比べ、切断時間を１／２〜１／３に短縮でき、また遊離砥粒を使わないため、砥粒や金属粉の分離など、切断に使用済みのスラリの廃液の処理に要するコストを低減できる点が大きなメリットとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−７４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ；大規模集積回路）、具体的にはメモリＬＳＩやロジックＬＳＩの微細化にともない、半導体シリコンウェーハには、平坦度やＷａｒｐに対し、より厳しい水準のものが要求されるようになっている。ここで、Ｗａｒｐとはシリコンウェーハが真空吸着されていない自然状態の形状を表すパラメータであり、図５に示すように、測定面には厚さ中央面を使用し、基準面には厚さ中央面のベストフィット面を用い、測定面から基準面を引いた値の最大値と最小値の差として定義されている。ウェーハのＷａｒｐが悪化すると、デバイス露光工程において、フォーカスずれやオーバレイの問題を引き起す可能性があり、特に直径４５０ｍｍの大直径ウェーハでは、これらの問題が顕著になると言われている。
【０００８】
固定砥粒ワイヤを用いたシリコンインゴットの切断で課題となるのは、切断後のウェーハ形状精度である。直径４５０ｍｍ、長さ１２０ｍｍ程度のシリコンインゴットを準備し、直径０．１ｍｍの芯線表面に最小直径４μｍ、最大直径１６μｍの分布を持つダイヤモンド砥粒を固着させた固定砥粒ワイヤを用いて２３時間で切断した場合と、平均砥粒直径１０μｍ程度の炭化珪素砥粒を懸濁させたスラリをワイヤ上に供給して切断を行う従来の遊離砥粒を用いて４８時間で切断した場合の切断されたウェーハのＴＴＶ（ウェーハ面内厚さの最大値と最小値の差を表す）とＷａｒｐを比較した。
【０００９】
図６に示すように、従来の一般的な固定砥粒ワイヤで切断されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐはともに、遊離砥粒方式で切断されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐより著しく劣る。更に、固定砥粒ワイヤによる切断では、切断時間を延長しても、ＴＴＶやＷａｒｐのレベルに顕著な改善はなく、切断中に固定砥粒ワイヤがワーク内を蛇行して進む傾向があることが知られている。
【００１０】
本発明は前述のような問題に鑑みてなされたもので、ワーク切断中の固定砥粒ワイヤの蛇行を抑制することができ、ワークから切り出されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐを改善することができる固定砥粒ワイヤ及びワイヤソー並びにワークの切断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明によれば、芯線の表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤであって、前記芯線の表面における、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下のものであることを特徴とする固定砥粒ワイヤを提供する。
【００１２】
上記砥粒数密度の範囲であれば、砥粒数密度が小さいために生じる、ワークの切断の際の固定砥粒ワイヤの蛇行を抑制することができる。また一方、砥粒数密度が高くなると、砥粒の凝集が生じやすくなり、それによってワーク切断中の固定砥粒ワイヤの蛇行が生じやすくなるが、本発明では上記のように平均円相当直径以下の重心間距離の分布割合が、２％以下であるため、砥粒が均一に分散して固着しており、砥粒の凝集が少ない。このため、砥粒の凝集による固定砥粒ワイヤの蛇行を抑制することができる。従って、本発明の固定砥粒ワイヤは、ワークから切り出されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐ等を改善することができ、形状精度の良いウェーハを高い生産性で得ることを可能にするものとなる。
【００１３】
このとき、前記砥粒がダイヤモンド砥粒であるものとすることができる。
本発明の固定砥粒ワイヤの砥粒としてはダイヤモンド砥粒が好適である。
【００１４】
またこのとき、前記固定砥粒ワイヤは、前記芯線の表面に、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布を持つ前記砥粒が固着されたものとすることができる。
本発明の固定砥粒ワイヤの砥粒としては、このような粒度分布を持つものが好適であり、効率よくワークの切断を行うことができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、上記の本発明の固定砥粒ワイヤが複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回されることで形成されたワイヤ列と、ワークを保持しながら前記ワイヤ列に前記ワークを押し当てるワーク送り手段と、前記ワークと前記ワイヤとの接触部にクーラントを供給するノズルを具備し、前記ノズルから前記ワイヤに前記クーラントを供給しながら、前記ワーク送り手段により前記ワークを前記ワイヤ列に押し当てることでウェーハ状に切断するワイヤソーを提供する。
【００１６】
このようなワイヤソーであれば、ワーク切断中の固定砥粒ワイヤの蛇行を抑制することができ、ワークから切り出されたウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐを改善することができ、形状精度の良いウェーハを、遊離砥粒方式のものよりも高い生産性で得ることを可能にするものとなる。
【００１７】
更に、上記目的を達成するために、本発明によれば、芯線の表面に砥粒が固着された固定砥粒ワイヤを準備し、該準備した固定砥粒ワイヤを複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、前記固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させながら、前記ワイヤ列にワークを押し当て、該ワークをウェーハ状に切断するワークの切断方法であって、前記固定砥粒ワイヤを準備する際に、前記固定砥粒ワイヤの表面を撮像し、該撮像した画像上で、二値化画像解析により砥粒を抽出するステップと、該抽出した砥粒の個数を求め、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度を求めるステップと、前記抽出した各砥粒の円相当直径を求め、全砥粒の平均円相当直径を算出するステップと、前記抽出した各砥粒の重心を求め、全ての各砥粒間の重心間距離を求めるステップと、前記求めた砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、前記求めた全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、前記算出した全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下の条件を満たす固定砥粒ワイヤを選別するステップとを有し、該選別した固定砥粒ワイヤを用いて前記ワークの切断をすることを特徴とするワークの切断方法を提供する。
【００１８】
このようにすれば、砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下の条件を満たす固定砥粒ワイヤを簡便かつ正確に選別し、ワークの切断に使用できるため、形状精度の高いウェーハを、遊離砥粒方式より生産性良くワークから切り出すことができる。しかも、遊離砥粒方式に比べてスラリの廃液処理のコストを低減できる。
【００１９】
このとき、前記固定砥粒ワイヤの表面の撮像には、走査型電子顕微鏡又は共焦点レーザー顕微鏡を使用することができる。
本発明では、このような固定砥粒ワイヤの表面の観察手段を用いることが好適である。
【００２０】
またこのとき、前記砥粒をダイヤモンド砥粒とすることができる。
このように、固定砥粒ワイヤの砥粒としてダイヤモンド砥粒を使用することが好適である。
【００２１】
このとき、前記準備する固定砥粒ワイヤを、前記芯線の表面に、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布を持つ前記砥粒を固着したものとすることができる。
本発明では、このような微細な粒度分布を持つものを使用することが好適であり、効率良くワークの切断を行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の固定砥粒ワイヤ及びワイヤソー並びにワークの切断方法であれば、遊離砥粒方式の切断と比較して切断に要する時間を大幅に短縮でき、かつ、従来の固定砥粒方式の切断よりウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐ等の形状精度を大幅に改善することができる。そのため、厳しいウェーハ形状精度が求められるメモリＬＳＩやロジックＬＳＩ向け大直径シリコンウェーハ等に対して、生産性に大きなメリットがある固定砥粒ワイヤを用いたシリコンインゴットの切断を適用することができる。しかも、遊離砥粒を使わないため、ウェーハの製造工程において大幅なコストの低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のワイヤソーの一例を示した概略図である。
【図２】本発明のワークの切断方法の一例を示したフロー図である。
【図３】実施例１−３、比較例１、２のＴＴＶ、Ｗａｒｐの結果を示したグラフである。
【図４】比較例１−４のＴＴＶ、Ｗａｒｐの結果を示したグラフである。
【図５】Ｗａｒｐの定義を示す説明図である。
【図６】遊離砥粒方式及び従来の固定砥粒方式で切り出されたウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの値を示したグラフである。
【図７】画像処理ソフトを使用した二値化画像解析の一例を示す画像である。
【図８】本発明の固定砥粒ワイヤを製造する際に使用できる製造装置の一例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記のように、固定砥粒ワイヤを用いるワークの切断方法は、遊離砥粒方式の切断方法と比較して、より短時間でワークの切断を行えるが、切り出されたウェーハの形状精度が悪化してしまうという問題があった。
【００２５】
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく以下のような検討を重ねた。
固定砥粒ワイヤを使用することによるウェーハの形状精度の悪化は、切断中に固定砥粒ワイヤ自体が蛇行して進行するためと考えられる。本発明者は、固定砥粒ワイヤの表面の砥粒個数密度のばらつきがワイヤの蛇行要因であると仮定し、繰り返し実験を行った。
【００２６】
その結果、単位面積当たりの砥粒の個数である砥粒数密度の増加とともに、ＴＴＶやＷａｒｐ等は改善する傾向が見られたものの、遊離砥粒方式で切断した場合のＴＴＶやＷａｒｐ等の形状精度に劣る。また、所定の砥粒数密度を超える固定砥粒ワイヤでは、逆にＴＴＶやＷａｒｐ等が大きく悪化してしまった。即ち、単に砥粒数を増加させるだけでは良好な形状精度のウェーハを得られないことを知見した。
【００２７】
そこで、所定の砥粒数密度を超える固定砥粒ワイヤでウェーハ形状が悪化した原因を調査したところ、固定砥粒ワイヤの表面における砥粒の分散状態（凝集状態）によりウェーハの形状精度が変化し、砥粒が所定レベルで均一に分散していれば良好な形状精度を得られることが確認できた。
【００２８】
以上より、芯線の表面の砥粒を高密度とする、すなわち砥粒の個数を増加させ、かつ増加させた砥粒を均一に分散させることでウェーハの形状精度の悪化を抑制できることを知見した。そして、砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下の各砥粒間の重心間距離が占める割合が２％以下である固定砥粒ワイヤであれば、上記問題を解決できることに想到し、本発明を完成させた。
【００２９】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の固定砥粒ワイヤについて詳細に説明する。
本発明の固定砥粒ワイヤは、芯線の表面に砥粒が固着されているものである。
この芯線は、金属製とすることができ、その直径は例えば直径０．１ｍｍ程度とすることができる。
【００３０】
また、本発明の固定砥粒ワイヤの芯線の表面に固着されている砥粒は、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布を持つ砥粒とすることができる。
このような、微細な粒度分布を持つ砥粒を有する固定砥粒ワイヤであれば、ウェーハのＴＴＶやＷａｒｐ等の形状品質をより良好にできる。
【００３１】
更に、芯線に固着されている砥粒の種類は、ダイヤモンド砥粒とすることができる。
このように、本発明の固定砥粒ワイヤの砥粒としては、ダイヤモンド砥粒が特に好適である。
【００３２】
そして、本発明の固定砥粒ワイヤは芯線の表面における、単位面積当たりの砥粒の個数である砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下であることを特徴とする。
【００３３】
基本的に、表面に固着される砥粒の個数は多い方がウェーハの形状精度の悪化を抑制できる。本発明のように単位面積当たりの砥粒の個数が１２００個／ｍｍ２以上であれば、砥粒が少ないことによるウェーハの形状精度の悪化を抑制し、ワークを良好な形状を有するウェーハに切断をすることが可能なものとなる。さらには、１５００個／ｍｍ２以上とすることができる。
また、砥粒の個数が増加して、砥粒の分布が芯線表面の特定の箇所に偏ってしまった場合（砥粒が凝集してしまった場合）、ワークの切断中に固定砥粒ワイヤが蛇行し、ウェーハの形状精度が悪化してしまう。このような砥粒の凝集状態は、砥粒の重なりとして解析することができ、全砥粒間の重心間距離のうち、それらの分布において、砥粒の平均円相当直径以下に占める割合が多いほど砥粒が凝集していると判断できる。
従って、本発明のように、全ての各砥粒間の重心間距離の分布の中で、全砥粒の平均円相当直径以下となる重心間距離の割合が２％以下となっているものであれば、砥粒の分布の偏りは極めて抑制されており、均一に分散していて凝集が緩和されている状態であり、凝集起因のウェーハの形状精度の悪化を抑制できるものとなる。
【００３４】
ここで、このような本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法の一例について説明する。
本発明の固定砥粒ワイヤは、電解ニッケルめっきを利用して、金属芯線の表面にダイヤモンド砥粒などの砥粒を固着して製造することができる。この金属芯線には、例えばピアノ線などが用いられる。
【００３５】
具体的には、図８に示すような、製造装置を使用して固定砥粒ワイヤを製造することができる。
図８に示す固定砥粒ワイヤの製造装置２０において、まず、前処理槽２１にて、アセトン溶液２２や塩酸溶液２３を用いて、芯線２４の表面の汚れや錆を除去する。その後、めっき槽２５にて、芯線２４を、ダイヤモンド砥粒などの砥粒２６を分散させためっき液２７中を通過させ、正に帯電させたニッケル電極から溶出するニッケルイオンとともにダイヤモンド砥粒を芯線２４表面に電着させることで固定砥粒ワイヤ１を製造できる。尚、上記説明では、代表的な製造方法及びその際に使用する製造装置を例示したが、本発明の固定砥粒ワイヤの製造方法は、これに限定されることはなく、他の製造方法を使用しても本発明の固定砥粒ワイヤを製造できる。
【００３６】
次に、本発明のワイヤソーについて図１を参照して説明する。
【００３７】
図１に示すように、固定砥粒方式のワイヤソー１１は、主にワークＷを切断するための固定砥粒ワイヤ１、溝付きローラ２、ワイヤ張力付与機構３、３’、ワーク送り手段４、クーラント供給手段５等で構成されている。そして、この固定砥粒ワイヤ１は上記説明した本発明の固定砥粒ワイヤである。
【００３８】
固定砥粒ワイヤ１は、一方のワイヤリール６から繰り出され、トラバーサを介してパウダクラッチ（定トルクモータ）やダンサローラ（デッドウェイト）等からなるワイヤ張力付与機構３を経て、溝付きローラ２に入っている。この溝付きローラ２は鉄鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂を圧入し、その表面に所定のピッチで溝を切ったローラとすることができる。
【００３９】
固定砥粒ワイヤ１が複数の溝付きローラ２に３００〜４００回程度巻回されることによってワイヤ列が形成される。ワイヤ１はもう一方のワイヤ張力付与機構３’を経てワイヤリール６’に巻き取られている。このように巻回されたワイヤ１が駆動用モータ１０によって往復走行できるようになっている。ここで、固定砥粒ワイヤ１を往復走行させる際、固定砥粒ワイヤ１の両方向への走行距離を同じにするのではなく、ワイヤ新線が供給されるように、片方向への走行距離の方が長くなるようにすることができる。このようにして、固定砥粒ワイヤ１の往復走行を行いながら長い走行距離の方向に新線が供給される。
【００４０】
クーラント供給手段５はタンク７、チラー８、ノズル９等から構成される。ノズル９は固定砥粒ワイヤ１が溝付きローラ２に巻回されることで形成されたワイヤ列の上方に配置されている。このノズル９はタンク７に接続されており、クーラントはチラー８により供給温度が制御されてノズル９から固定砥粒ワイヤ１に供給される。
【００４１】
ワークＷはワーク送り手段４によって保持される。このワーク送り手段４はワークＷをワイヤの上方から下方に向かって押し下げることによって、ワークＷを往復走行する固定砥粒ワイヤ１に押し当て切断する。この際、コンピュータ制御で予めプログラムされた送り速度で所定の送り量だけ保持したワークＷを送り出すように制御することが可能である。また、ワークＷの切断を完了させた後、ワークＷの送り出し方向を逆転させることにより、ワイヤ列から切断済みワークＷを引き抜くことができる。
【００４２】
このような本発明の固定砥粒ワイヤを具備するワイヤソーであれば、遊離砥粒方式のワイヤソーより切断時間を大幅に短縮でき、かつ、従来の固定砥粒方式のワイヤソーより良好な形状精度でワークを切断することができる。
【００４３】
次に、本発明のワークの切断方法について説明する。
本発明のワークの切断方法は、以下に説明する図２に示すようなステップを有する。
【００４４】
まず、固定砥粒ワイヤを準備するがこの際に、固定砥粒ワイヤの表面を撮像して、撮像した画像上で二値化画像解析により砥粒を抽出する（図２のＳ１０１）。
ここで、固定砥粒ワイヤの表面の撮像には、走査型電子顕微鏡又は共焦点レーザー顕微鏡を使用することができる。
特に固定砥粒ワイヤの半径程度の焦点深度を持つ走査型電子顕微鏡又は共焦点レーザー顕微鏡であれば、固定砥粒ワイヤの表面の撮像に好適に用いることができる。
また、撮像した画像は、例えば画像処理ソフトＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事社製）等を使用して図７のように二値化画像解析できる。
【００４５】
次に、二値化画像解析により抽出した砥粒から砥粒の個数を求め、単位面積当たりの前記砥粒の個数である砥粒数密度を求める（図２のＳ１０２）。
更に、抽出した各砥粒の円相当直径を求め、全砥粒の平均円相当直径を算出する（図２のＳ１０３）。
更に、抽出した各砥粒の重心を求め、全ての各砥粒間の重心間距離を求める（図２のＳ１０４）。
このようにして、固定砥粒ワイヤ表面の砥粒数及び砥粒の分散状態の指標となる砥粒数密度、平均円相当直径、各砥粒間の重心間距離を求める。
尚、上記の抽出した砥粒から砥粒数密度を求めるステップ（図２のＳ１０２）、平均円相当直径を算出するステップ（図２のＳ１０３）、重心間距離を求めるステップ（図２のＳ１０４）を行う順番は図２のフロー図に示した順番に限定されることはなく、上記３つのステップをどのような順番で行っても良い。
【００４６】
ここで、固定砥粒ワイヤの表面を撮像して得られた画像は平面画像である。実際のワイヤの表面形状は円筒形状をしているため、砥粒数密度の母数となる面積をより厳密に測定する場合は、平面画像を円筒形状に変換してから測定することができる。また同様に、全砥粒の重心間距離を求める際にも、同様に平面画像を円筒形状に変換してから求めることができる。一方で、できる限り簡便にこれらの指標を算出したい場合には、敢えて平面画像のまま扱い、砥粒数密度の母数となる面積や全砥粒の重心間距離を求めることができる。このように、所望の測定精度、コスト等に応じて、円筒形状への変換測定は適宜決定することができる。
【００４７】
次に、固定砥粒ワイヤを選別する（図２のＳ１０５）。
ここでは、砥粒数密度を求めるステップ（図２のＳ１０２）で求めた砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、かつ、重心間距離を求めるステップ（図２のＳ１０４）で求めた全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、平均円相当直径を算出するステップ（図２のＳ１０３）で算出した全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２％以下の条件を満たす固定砥粒ワイヤを選別する。
【００４８】
そして、選別した固定砥粒ワイヤを複数のワイヤガイド間に螺旋状に巻回してワイヤ列を形成し、固定砥粒ワイヤを軸方向に往復走行させながら、ワイヤ列にワークを押し当て、クーラントを供給しつつ、該ワークをウェーハ状に切断する（図２のＳ１０６）。以上のようにして、ワークの切断を完了する。
【００４９】
本発明のように、固定砥粒ワイヤの表面を撮像し、撮像した画像から砥粒密度、重心間距離、平均円相当直径を測定して砥粒の個数及び分散状態（凝集状態）を評価する手法であれば、簡便且つ正確に固定砥粒ワイヤの表面の砥粒の状態を評価できる。
【００５０】
なお、例えば、従来の固定砥粒ワイヤの評価・検査方法として、ワイヤに対して光を照射してワイヤの投影画像を撮影し、砥粒の個数、砥粒間隔などを検出する方法等が提案されている（例えば、特開２００６−９５６４４号公報参照）。しかし、投影による砥粒の検出では、観察される砥粒の領域がごく一部に限られ、さらに、砥粒間隔の値を、投影画像の輪郭線から標準偏差を求めることで得られるが、砥粒凝集を判定することは難しかった。
それに対して、上記したように本発明であれば、簡便且つ正確に固定砥粒ワイヤの表面の砥粒の状態を評価できる。
【００５１】
このようにして、表面に固着される砥粒の個数が多い、即ち砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上であり、且つ砥粒の分布が、偏りが抑制されて均一に分散した状態である、即ち各砥粒の重心間距離のうち、平均円相当直径以下の長さであるものの割合が２％以下である固定砥粒ワイヤを、簡便且つ正確に選別し切断に使用できるため、ウェーハの形状精度の悪化を抑制できる。更に、固定砥粒方式の切断であるため切断に要する時間を大幅に短縮し、生産性を向上させることができるし、ウェーハの製造に要するコストを低減できる。
【００５２】
このとき、砥粒としてダイヤモンド砥粒を用いることが好適である。
固定砥粒方式の砥粒としてダイヤモンド砥粒はよく用いられている。
【００５３】
また、準備する固定砥粒ワイヤを、芯線の表面に、最小砥粒直径４μｍ、最大砥粒直径１６μｍの粒度分布をもつ砥粒を固着したものとすることができる。
上記砥粒数密度及び上記各砥粒間の重心間距離の割合の条件を満たし、さらに砥粒の粒度分布がこのようなものであれば、より形状精度のよいウェーハを得ることができる。尚、粒度分布を上記の範囲に調節するには、粒度分布が上記範囲を満たす砥粒を予め用意し、芯線に固着すれば良い。
【００５４】
また、本発明のワークの切断方法は、特に直径が４５０ｍｍ以上の単結晶シリコンインゴットの切断に好適である。
このような大直径のシリコン単結晶インゴットを、固定砥粒ワイヤを使用して切断する場合、従来の固定砥粒ワイヤを使用した切断方法では形状精度が大幅に悪化してしまうが、本発明のワークの切断方法であれば形状精度の悪化を大幅に抑制することができる。
【実施例】
【００５５】
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
図２に示す本発明のワークの切断方法に従って選別した固定砥粒ワイヤを、図１に示すワイヤソーに装着し、本発明のワークの切断方法に従ってワークを切断した。そして、ワークの切断後の全てのウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの値を測定し、これらの平均値を算出した。
【００５７】
ここで使用した固定砥粒ワイヤは、直径０．１ｍｍの芯線に、最小直径６μｍ、最大直径１２μｍの粒度分布を持つダイヤモンド砥粒を固着させたものとした。
固定砥粒ワイヤは砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が０．９％であった。尚、固定砥粒ワイヤの表面の撮像には、走査型電子顕微鏡を使用し、撮像した画像の二値化画像解析には画像処理ソフトＷｉｎＲＯＯＦ（三谷商事社製）を使用した。
また、切断対象のワークは、直径４５０ｍｍ、長さ約１２０ｍｍのシリコン単結晶インゴットを用いた。
【００５８】
表１に実施例１、後述する実施例２、３、比較例１−４における、固定砥粒ワイヤの砥粒数密度（個／ｍｍ２）、平均円相当直径（μｍ）、重心間距離の平均値（μｍ）、及び全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合（％）をまとめたものを示す。
また、実施例１−３、比較例１−４における切断後のウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの測定結果を、表２、図３に示す。
【００５９】
実施例１では、切り出されたウェーハのＴＴＶの平均値は１２．５５（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は１５．１（μｍ）となり後述する比較例よりも大幅に形状精度のよいウェーハを得られた。
【００６０】
（実施例２）
砥粒数密度が１５００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が２．０％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、表２、図３に示すように、ＴＴＶの平均値は１１．８（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は１２．５（μｍ）となり後述する比較例よりも大幅に形状精度のよいウェーハを得られた。
【００６１】
（実施例３）
砥粒数密度が１５００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が１．５％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、表２、図３に示すように、ＴＴＶの平均値は１２．４３（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は１０．４５（μｍ）となり後述する比較例よりも大幅に形状精度のよいウェーハが得られた。また、このＴＴＶ及びＷａｒｐの値は遊離砥粒方式の切断と同等の形状品質（図６参照）であった。従って、本発明であれば、固定砥粒ワイヤを使用することで切断時間の大幅な短縮ができ、更には、遊離砥粒を使用した場合と同等の形状精度のウェーハが得られることが確認できた。なお、実施例２、３は実施例１よりもＴＴＶ及びＷａｒｐが改善されている。これは、各砥粒間の重心間距離の分布における上記割合を２％以下に保ちつつ、砥粒数密度が実施例１よりも高い１５００個／ｍｍ２であったためと考えられる。
【００６２】
（比較例１）
砥粒数密度が９００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が１．６％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、図３、４、表２に示すように、ＴＴＶの平均値は２６．８１（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は３２．２２（μｍ）となった。このように、砥粒数が少ない、即ち砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２未満の場合、ウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐがともに悪化し、形状精度が著しく悪いウェーハとなってしまうことが確認された。
【００６３】
（比較例２）
砥粒数密度が１０００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が１．８％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、図３、４、表２に示すように、ＴＴＶの平均値は２０（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は２８（μｍ）となった。このように、砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２未満の場合、ウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐがともに悪化し、形状精度が悪いウェーハとなってしまうことが確認された。
【００６４】
（比較例３）
砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が３．８％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、図４、表２に示すように、ＴＴＶの平均値は１６．６４（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は１８．２５（μｍ）となった。このように、砥粒数密度が１２００個／ｍｍ２以上の場合であっても、砥粒数密度が増加するにともない、各砥粒間の重心間距離の平均円相当直径以下のものの割合が２．０％を超え、砥粒が凝集した状態となっていると、ウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐがともに悪化し、形状精度が悪いウェーハとなってしまうことが確認された。
【００６５】
（比較例４）
砥粒数密度が１５００個／ｍｍ２、全ての各砥粒間の重心間距離の分布のうち、全砥粒の平均円相当直径以下のものが占める割合が４．３％である固定砥粒ワイヤを使用したこと以外、実施例１と同様な条件で、シリコン単結晶インゴットを切断し、切り出された全ウェーハのＴＴＶ及びＷａｒｐの平均値を算出した。
その結果、図４、表２に示すように、ＴＴＶの平均値は２２．５７（μｍ）、Ｗａｒｐの平均値は２９．０４（μｍ）となった。このように、砥粒数密度が増加するにともない、砥粒の凝集が進んだ場合、ウェーハのＴＴＶ、Ｗａｒｐが更に悪化し、形状精度が著しく悪いウェーハとなってしまうことが確認された。
【００６６】
【表１】
2015223674.tif 000003
【００６７】
【表２】
2015223674.tif 000004
【００６８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６９】
１…本発明の固定砥粒ワイヤ、  ２…溝付きローラ、  ３、３’…ワイヤ張力付与機構、
４…ワーク送り手段、  ５…クーラント供給手段、  ６、６’…ワイヤリール、
７…タンク、  ８…チラー、  ９…ノズル、  １０…駆動用モータ、
１１…本発明のワイヤソー、
２０…固定砥粒ワイヤの製造装置、  ２１…前処理槽、  ２２…アセトン溶液、
２３…塩酸溶液、  ２４…芯線、  ２５…めっき槽、  ２６…砥粒、
２７…めっき液、  Ｗ…ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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