(57)【要約】  本発明は、基板を切断する際に、切断用スラリー中の研磨材粒子と切断用ワイヤーの結合を増大させることにより、ワイヤーソーの切断性能を増加させる方法を提供し、その向上は、切断用スラリー中の増粘剤の使用により、または切断用ワイヤーへの研磨材粒子の引き付けを増加させることにより、引き起こされる。
2010535109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーソーを用いる基板の切断方法であり、次の段階を含む：
（ａ）切断用ワイヤーを用意すること；
（ｂ）切断用ワイヤーに、キャリア流体および１００よりも大きい絶対硬度を有する研摩材粒子を含む切断用スラリー組成物を付着させること；ならびに
（ｃ）（ｉ）切断用スラリー組成物にずり薄化を付与する増粘剤を添加し；（ｉｉ）ワイヤーと研摩材粒子の間に電気的または磁気的引力を形成すること、またはその組み合わせにより、切断用ワイヤーへの研摩材粒子の結合を増加させること。
【請求項２】
ワイヤーが電気的にバイアスされている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ワイヤーが被覆を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
キャリア流体が水性である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
増粘剤が、キサンタンガム（ＸＧ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、グアーガム、スターチ、セルロースおよびメトキシエチルセルロースからなる群より選ばれる材料を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
切断用スラリー組成物が、研摩材粒子または被覆の等電点（ＩＥＰ）と等しくないｐＨを有する請求項３に記載の方法。
【請求項７】
基板の切断方法であり、次の段階を含む：
（ａ）切断用ワイヤーを含むワイヤーソーを用意すること；
（ｂ）切断用ワイヤーに切断用スラリー組成物を付着させること；
（ｃ）基板表面を切断用ワイヤーと接触させること；ならびに
（ｄ）切断動作と一致させて、切断用ワイヤーと表面の相対的位置合わせを操作すること；
そこでは、（ｉ）切断用スラリー組成物は研摩材粒子を含み；そして（ｉｉ）研摩材粒子は切断用ワイヤーに電気的に、または磁気的に引き付けられる。
【請求項８】
切断用ワイヤーが電気的にバイアスされている請求項７に記載の方法。
【請求項９】
切断用ワイヤーが磁性である請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
切断用ワイヤーが被覆である請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
被覆が、ワックス、ポリマー、立体構造的に接着された研摩材粒子、磁性材料、磁気的に接着された研摩材粒子、または静電気的に接着された研摩材粒子からなる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
切断用スラリー組成物は、研摩材粒子、被覆またはワイヤーの等電点（ＩＥＰ）と等しくないｐＨを有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ワイヤーソーを用いる基板の切断方法であり、次の段階を含む：
（ａ）切断用ワイヤーを用意すること；および
（ｂ）切断用ワイヤーに、キャリア流体、研摩材粒子、および切断用スラリー組成物にずり薄化を付与する増粘剤を含む切断用スラリー組成物を付着させること；
ここで研摩材粒子は、１００よりも大きい絶対硬度を有する。
【請求項１４】
増粘剤が、キサンタンガム（ＸＧ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、グアーガム、スターチ、セルロースおよびメトキシエチルセルロースからなる群より選ばれる材料を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
研摩材粒子が１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の量で存在する請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
基板がシリコンである請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
切断用スラリー組成物が、０．１ｗｔ％〜０．７ｗｔ％のキサンタンガム（ＸＧ）を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
切断用スラリー組成物が、０．２ｗｔ％〜０．４ｗｔ％のキサンタンガム（ＸＧ）を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
切断用スラリー組成物が、０．１ｗｔ％〜０．７ｗｔ％のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
研摩材粒子が炭化ケイ素である請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ形成技術の分野に関する。さらに詳しくは、本発明方法は、ワイヤーソーまたは他の装置で切断用ワイヤーの研摩適用を向上させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤーソーイングは、一般的に認識されるように、「ウエハ」と呼ばれる、半導体材料の薄い基板を生成させるための支配的な方法である。ウエハは集積回路および太陽電池（photo-voltaic）産業に不可欠である。これらの産業において、「ウエハ形成」（”wafering”）に供される一般的な基板材料は、なかんずく、シリコン、サファイア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、テルル、シリカ、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、硫化カドミウム、ゲルマニウム、硫化亜鉛、灰色スズ、セレン、ホウ素、ヨウ化銀およびアンチモン化インジウムである。
【０００３】
代表的なワイヤーソーイング方法は、ウエハ形成されていない状態で、通常ブール（boule）またはインゴットと呼ばれる、基板材料の固まりにわたってワイヤーを引くことを含む。ワイヤーは、少しの例を挙げると、鋼、鉄、金属合金、複合材、磁性材、ダイアモンド、ステンレス鋼、アルミニウム、黄銅、ニッケル、チタンおよび銅を含むのが通常である。ワイヤーと基材の界面に研摩材粒子を付着させることにより、切断は効率が増大する。この目的のために、ポリエチレングリコールおよび５０ｗｔ％炭化ケイ素研摩材のような、標準的な切断用スラリーがソーイング中に界面にポンプで供給される。標準的な切断用スラリー組成物において使用される、他の研摩材粒子は、とりわけ、1つ以上の炭化ケイ素、ダイアモンド、酸化鉄、酸化スズ、酸化セリウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭化タングステン、および炭化チタンを含み得る。切断用スラリーにおける研摩材の部分は、ブール表面にわたって引かれるようにワイヤーに従う。そうする際に、もし切断が表面に近く、表面に平行に位置されると、研摩材粒子はブールから基材の一部を除去するように作用し、それにより切断を広げ、かつ深くし、ウエハを生じさせる。
【０００４】
ある意味で、もっと効率的な切断用ワイヤーは、ワイヤーに固定され、またはワイヤー内に埋め込まれた研摩材粒子を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以下に説明される本発明は、ウエハ形成技術の分野に有用な付加をするものである。
【０００６】
本発明の目的は、ワイヤーソー切断方法を提供することであり、そこでは、増粘剤技術または電気的もしくは磁性の力の操作は、ワイヤーが基材の切断面に接触するので、切断用スラリー中の研摩材粒子および切断用ワイヤーの協同を増大させるように作用する。基材はいかなる材料であってもよい。その材料は、シリコン等のような、集積回路および太陽電池のためのウエハ様シートでの使用に適した特性を有するのが好適である。そのような基材は、通常、ブロック状であり、特に集積回路および太陽電池産業に関して、基材の固まりといわれる。その基材の固まりは、一般にブールまたはインゴットともいわれ、複合体、またはさらに下記のように単一材料からなる、種々の材料を含む。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、研摩材粒子およびずり薄化をスラリー組成物に付与する増粘剤を含む、切断用スラリー組成物を用いてワイヤーソーで基材を切断する方法を提供することである。研摩材粒子は、切断用スラリーに懸濁され、向上した貯蔵寿命を持つ、コロイド安定な組成物を与える。このコロイド安定性は、キャリア流体に増粘剤を添加して得られる。増粘剤は、少し例を挙げると、キサンタンガム（XG）、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）、グアー（guar）ガム、メチルセルロースおよび多糖類であり得る。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、ワイヤーソーで基材を切断する方法を提供することであり、そこでは、切断用スラリー組成物内の研摩材粒子は、基板の切断前に、または切断時に、切断用ワイヤー上に、静電的または磁性的に引き付けられ、集められる。上述のように、基材はいかなる材料であってもよい。
【０００９】
１つの態様において、研摩材粒子、ワイヤー被覆、研摩材被覆、またはワイヤー自体、の等電点（IEP）とは等しくない値の切断用スラリーｐH値の操作および調節により、研摩材粒子は荷電される。荷電研摩材粒子は、切断用ワイヤーと反対に荷電された表面に引き付けられる。これらの静電的な表面引力は、その場に固定された研摩材ワイヤーを形成させる。本発明のこの態様において、ウエハ形成時における粘性な切断用スラリーの必要性は減少または消失される。さらに、比較的低い粘度を有する切断用スラリーは、本発明において用いられる研摩材粒子とワイヤー間の引力がその場に固定された研摩材ワイヤーを生じさせ得る速度を増加するのを可能にする。「その場に固定された研摩材ワイヤー」（”in situ fixed abrasive wire”）という用語は、本発明に関連して有用に用いられるワイヤーをいうのに用いられ、そこでは研摩材粒子は、さらにここで述べる力の適用と協同してワイヤーに接着する。さらに、比較的低い粘度は、切断用スラリー組成物をもっと容易にポンプで供給させ得、そして水のような、比較的低コストの液体が、切断用スラリー組成物でキャリア流体として使用されることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
さらに、本発明のもう１つの目的は、切断用ワイヤーの摩耗を低減する方法を提供することであり、次の段階を含む：（ａ）ワイヤーを用意すること；および（ｂ）研摩材粒子、およびずり薄化を切断用スラリー組成物に付与する増粘剤を含む、切断用スラリー組成物をワイヤーに付着させること。好ましくは、研摩材粒子は、１００より大きい絶対硬度を有する。もっと好ましくは、摩耗速度は、増粘剤を含まない第２の切断用スラリー組成物に比べて低い。
【００１１】
本発明の態様には、数多くの利点がある。第１に、研摩材粒子は切断用ワイヤーの作用面に引き付けられるので、比較的少ない研摩材が切断用スラリー組成物に求められ得る。さらに、ワイヤー摩耗速度が減少するので、比較的小さい径の切断用ワイヤーが本発明方法に用いられ得る。比較的小さい径の切断用ワイヤーは、切断操作において、切り代（カーフロス）（kerf loss）を減少し、したがってブールから製造される比較的多くのウエハを生じさせる。
【００１２】
本発明の付加的な目的および適用、ならびに本発明のもっと十分な理解は、次の図面および説明に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の１つの態様による、切断用ワイヤー６２と研摩材粒子６０の模式図。
【図２】数日で測定された沈降高さ（任意単位）対時間のグラフであり、エチレングリコール（EG）、ポリエチレングリコール（PEG）またはキサンタンガム（XG）を含む、本発明の切断用スラリー組成物の、比較的なコロイド安定性を示す。
【図３】切断速度（ｍｍ２/分）対絶対硬度のグラフであり、使用された研摩材粒子の硬度と、本発明の方法および材料を用いる切断速度の直線的な関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、基板のワイヤーソー切断の効率を増大させる方法に関する。その方法は、切断用ワイヤー−切断用スラリーの組み合わせを利用するものであり、研摩材粒子と切断用ワイヤーの協同を増大するのを最適化し、研摩材粒子が切断用ワイヤーとソーイングされる基板の両方の間に入り、両方と接触してとどまる見込みを増大させる。
【００１５】
本発明の切断方法に供される基板は、いかなる材料であってもよい。好ましくは、基板は、なかんずく、１つ以上のシリコン、サファイア、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、テルル、シリカ、ヒ化ガリウム、リン化インジウム、硫化カドミウム、ゲルマニウム、硫化亜鉛、灰色スズ、セレン、ホウ素、ヨウ化銀およびアンチモン化インジウムである。最も好ましくは、基板はシリコンである。
【００１６】
１つの態様において、本発明は、切断用スラリーおよび切断用ワイヤーに適用される、増粘剤技術、および/または電気もしくは磁性の力を含む。本発明の有効な使用は、ワイヤーが、適用される切断表面と接触する前に、または接触するにつれて、切断用ワイヤーが遊離研摩材粒子で被覆され、結合される。遊離研摩材粒子でのワイヤーの被覆は、ここではその場に固定された研摩材粒子と呼ばれる。
【００１７】
本発明において使用するのに適した研摩材粒子は、基板を切断するのに十分な硬度を有する材料を含む。十分な硬度は、通常、望ましく切断される基板の硬度に関連して決定され、適切な研摩材粒子は基板の硬度値よりも大きい硬度値を有する。硬度は、鉱物学の分野で周知であるモース硬度に基づいて、認識される材料を引っかく材料の能力により測定され得る。モース硬度は、増加する硬度の１０個の鉱物に基づく。試験される材料の硬度は、試験される材料が引っかくことができる、および/または最も柔らかい材料が試験される材料を引っかくことができる、モース硬度の最も硬い材料の順序数として定義される。この検討のためのモース硬度に関連した部分において、モース硬度７〜１０を定義するのに用いられる材料は、それぞれ石英（ＳｉＯ２）、トパーズ（Ａｌ２ＳｉＯ４（ＯＨ-，Ｆ-）２、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）およびダイアモンド（Ｃ）である。したがって、石英を引っかくトパーズを引っかくことができない材料は、モースの尺度７．５の硬度を持つといわれる。
【００１８】
このモース硬度の相対的測定は、鉱物学的検討に一般的に利用できる装置である、スクレロメーターで絶対硬度を測定することにより定義され得る。試験される材料を加圧することにより硬度を測定するのに用いられるが、そこでは引っかき傷が生じるまで、移動するダイアモンド点に対して加圧する。圧力の量は、試験される材料の硬度の直接的な標識として記録される。スクレロメーターを用いて、モース硬度７〜１０を定義する鉱物に対する絶対硬度の値は、それぞれ１００、２００、４００および１６００である。
【００１９】
本発明の関係で有用に使用される研摩材粒子を定義することに関連して、研摩材粒子は、７より大きいモース硬度、すなわち１００より大きい絶対硬度、を有する。モース硬度に基づいて７より大きい硬度を有する、本発明に使用される研摩材粒子の要件は、現在の方法に基づくスラリー媒体、または例８に記載されるような、本発明のスラリー媒体を用いて有効にシリコンブールを切断することを、シリカ粒子ができないことを観察することに由来する。もっと好ましくは、研摩材粒子のモース硬度は少なくとも８であり、その粒子は２００以上の絶対硬度を有する。なおもっと好ましくは、モース硬度は７．５〜１０である。もう１つの好適な態様において、研摩材粒子は８以上のモース硬度を有する。最も好ましくは、本発明の関係において用いられる研摩材粒子のモース硬度は８〜１０、または８．５〜９．５である。
【００２０】
絶対硬度測定に関して、本発明の関係において用いられる、好適な研摩材粒子は１００より大きいスクレロメーターの読みを有する。もっと好適には、研摩材粒子の絶対硬度は、１６００以下、そしてさらにもっと好ましくは１２５０以下である；これらのいずれの場合にも注目すべき絶対硬度は最大範囲を規定し、その最小値は少なくともシリカの絶対硬度よりも大きい。好ましくは研摩材粒子の最小絶対硬度は、１５０、２００、２５０、３００、３５０または４００である。さらに好ましくは、研摩材粒子は１５０〜１６００、１５０〜１２５０、２００〜１２５０、３００〜１２５０、４００〜１２５０、５００〜１２５０、７５０〜１２５０または１０００〜１２５０の絶対硬度を有する。なおさらにもっと好ましくは、研摩材粒子は、最大値１６００、１５００、１４００、１３００、１２００、１１００、１０００または９００に対して、おおよその最小値として４００〜７５０の間の絶対硬度を有し、最も好ましくは最小硬度は６００〜７５０である。好適な態様において、研摩材粒子は、石英、トパーズまたはコランダムを超える硬度品質を有する。もう１つの好適な態様において、研摩材粒子は石英の１２０％の硬度品質を有する；もっと好ましくは、研摩材粒子は、トパーズまたはコランダムの８０％〜１２０％の硬度品質を有する。なおもう１つの好適な態様において、研摩材粒子は、ダイアモンドの少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、または少なくとも９５％、の硬度品質を有する。
【００２１】
本発明において使用される研摩材粒子の検討は、切断方法に供される基板の硬さと少なくとも等しくなければならない。同様なサイズと形状の研摩材粒子を考えると、切断速度は使用される研摩材粒子の硬度に直接に依存する。すなわち、研摩材粒子が硬ければ硬いほど、切断速度は大きい。したがって、たとえばシリコンブールの切断については、α−アルミナからなる研摩材粒子を使用して、３５〜５０ｍｍ２/分の切断速度を実現できる。比較的硬い研摩材粒子、たとえば炭化ケイ素または炭化ホウ素、を用いると、７５〜１２５ｍｍ２/分の切断速度を実現できる。頭に示され、例８で検討されるように、絶対硬度と切断速度の間に直線的関係があり、その結果、望ましい切断速度を選び得、それにより本発明の関係で好適に使用される研摩材粒子の適切な硬度を決定し得る。
【００２２】
好ましくは、適切な材料は操作され得る磁性または電気特性を有する。研摩材粒子を形成するのに有用に用いられる材料は、炭化ケイ素、ダイアモンド、酸化鉄、酸化スズ、炭化タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素および炭化チタンを含むが、これらに限定されない。好適な材料は炭化ケイ素である。研摩材粒子の粒径は、好ましくは１ｎｍ〜５００μｍ、もっと好ましくは５００ｎｍ〜２５０μｍ、なおもっと好ましくは１μｍ〜１００μｍ、そして最も好ましくは５μｍ〜５０μｍの範囲である。
【００２３】
本発明のもう１つの態様において、少なくとも研摩材粒子、キャリア流体および増粘剤を含む切断用スラリー組成物が使用される。キャリア流体は水性または非水性であり得る；好ましくは、キャリア流体は水性である。適切な水性キャリア流体は、水およびアルキレングリコールを含む。本発明の関係で使用される、好適なアルキレングリコールは、エチレングリコール（ＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）およびポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）を含む。もっと好適なキャリア流体は、水、ＥＧおよびＰＰＧである；なおもっと好適には水である。
【００２４】
好適には、増粘剤は、無もしくは低ずり条件で高粘度の、そしてワイヤーソー操作の関係で経験されたような、中〜高ずり条件で低減しているが安定な粘度の、特性を有する。本発明の関係で、この特性は、「ずり薄化」（シェアシニング）（“shear thinning”）と定義され、これはスラリー粘度がずり力の増加につれて減少する現象である。反対の流体特性は、「ずり粘化」（シェアシックニング）（“shear thickening”）と呼ばれ、そこでは粘度はずり力の増加につれて増加する。したがって、本発明の好適な増粘剤は、増粘剤が添加される流体の粘度を増加させ、それによりたとえばキャリア流体の粒子懸濁およびワイヤー被覆特性を向上させる。さらに、これらの特性は切断用スラリー製品にコロイド安定性を与える。さらに好適な増粘剤は、切断用スラリーにずり薄化の特性を付与する。したがって、本発明の好適な増粘剤は、切断プロセスの間に切断用スラリーにずり薄化を付与し、切断用スラリーおよび基板の界面に輸送された研摩材粒子の量を向上させる。これらの特性を有する、いかなる適した増粘剤も本発明に好適に用いられる。好適な増粘剤は、イオン強度または切断用スラリーの温度の変化により実質的に影響されない。したがって、好適な増粘剤は、貯蔵および切断条件の両方で、長い貯蔵寿命および安定性に寄与する特性を有する。本発明に用いられる、好適な増粘剤は、少しの例を挙げると、キサンタンガム（XG）、ヒドロキシエチルセルロース（HEC）、グアー（guar）ガム、スターチ、セルロース、メトキシエチルセルロースおよびメチルセルロースを含むが、これらに限定されない。他の多糖類も増粘剤として有用に使用される。もっと好適な増粘剤は、XGおよびHECを含む；最も好適にはXGである。
【００２５】
増粘剤は、０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％の好適な範囲でキャリア流体に添加され；もっと好適には０．２ｗｔ％〜０．７５ｗｔ％、なおもっと好適には０．２５ｗｔ％〜０．６ｗｔ％である。XGが増粘剤として選択されるとき、好適なｗｔ％は少なくとも０．１ｗｔ％であり；もっと好適にはｗｔ％は０．１ｗｔ％〜０．７ｗｔ％；さらにもっと好適にはｗｔ％は０．２ｗｔ％〜０．４ｗｔ％である。HECが増粘剤として選択されるとき、好適なｗｔ％は０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％であり、もっと好適には０．１ｗｔ％〜０．７ｗｔ％；さらにもっと好適には少なくとも０．２５ｗｔ％である。
【００２６】
本発明で使用されるように、切断用スラリー組成物中に存在する研摩材粒子は、好ましくは組成物の１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％を構成する；もっと好ましくは２０ｗｔ％〜７０ｗｔ％；さらにもっと好ましくは３０ｗｔ％〜６０ｗｔ％；そして最も好ましくは４５ｗｔ％〜５５ｗｔ％である。１つの態様において、切断用スラリー組成物は４５ｗｔ％〜５５ｗｔ％の炭化ケイ素（SiC）を含み、好ましくは０．３ｗｔ％〜０．４ｗｔ％XGの存在下でキャリア流体からなるスラリー媒体中で安定化され得る。スラリー媒体に用いられる好適なキャリア流体は、水、およびEG,PEG,PPG等のようなポリアルキレングリコール、ならびにそれらの組み合わせを含む。
【００２７】
切断用ワイヤーは、基板を切断する過程で摩耗するが、それはおそらく切断用ワイヤーと切断される基板の間の摩擦力により影響される。切断用スラリーのために選ばれた増粘剤は、ワイヤーの摩耗速度に影響を与える。好ましくは、切断用スラリー組成物中に、研摩材粒子を安定に保持する能力を有する増粘剤が用いられ、それにより切断表面の位置で研摩材粒子の量を増強する。本発明の増粘剤は、切断用スラリーにずり薄化特性を付与する。好適な増粘剤の効果は、切断用ワイヤーの減少した摩耗速度を生じさせ、または減少した摩耗速度と関係することである。摩耗速度は、使用時に切断用ワイヤーの弱化速度を、切断用スラリー組成物に含まれる増粘剤の選択から離れて、本発明の関係で使用されるのと同一の材料および方法と比較することにより評価されるのが好ましい。あるいは、切断用スラリー組成物に含まれる好適な増粘剤を用いてまたは用いないで、使用時にわたって切断用ワイヤーの径を測定することにより、摩耗速度を測定することができる。したがって、切断用ワイヤーの摩耗速度を減少させる方法において、切断時にわたって切断用スラリー組成物に、ずり薄化特性を付与する増粘剤を含むことが好適である。
【００２８】
１つの態様において、切断用ワイヤーへの研摩材粒子の目標は、たとえば静電的な力のような引力と反発力の適用と協同して達成され得る。切断用スラリーに存在する静電的な力は、研摩材粒子上の表面電荷として描かれ得る。スラリー媒体のｐＨを調節することにより、切断スラリー中の研摩材粒子によって示される実効電荷を制御し得る。研摩材粒子上の実効電荷を制御する、もう１つの方法は、帯電分子を研摩材粒子と結び付けることによる；好ましくは、帯電分子はポリマーである。たとえば、カチオンまたはアニオンポリマーは、研摩材粒子に被覆または吸着され得る。このようなポリマーの例は、ポリアクリレートもしくはメタクリレート、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ポリＤＡＤＭＡＣ）、およびポリ［（メタクリロイルオキシ）エチル］トリメチルアンモニウムクロライド（ポリＭＡＤＱＵＡＴ）を含むが、これらに限定されない。
【００２９】
切断用スラリーに関しては、その研摩材粒子は、静電気的な力により、切断用ワイヤーに引き付けられるように意図されるが、ｐＨ表示について、研摩材粒子の等電点（ＩＥＰ）の位置を同定するのが好適である。ＩＥＰにおいて、個々の研摩材粒子間の反発力は最小化され、基本粒子の、引き付ける内在ファンデルワールス力により研摩材粒子を1次凝集させ得る。そのファンデルワールス力は、個々の研摩材料に固有であり、操作され得ない。通常、切断用スラリーのｐＨがＩＥＰから離れていればいるほど、研摩材粒子表面電荷（そのすべては同一であり、互いに反発する）は、大きくなる。この反発力は、研摩材粒子の固まり（クランピング）を最小にする。その結果、反発力は、切断用スラリー組成物の安定性にも寄与する。組成物の安定化を理解するための、もう１つの技術的アプローチは、この分野で理解されるように、ゼータ電位を測定することにより得られる。
【００３０】
いずれの方向でも、ＩＥＰから２〜３ｐＨ単位で、それぞれの研摩材粒子と関連する、実効電荷が十分にあり、その結果、粒子あたりの実効電荷の電気的反発は、同一粒子間のファンデルワールス力を圧倒する。その結果、ゼータ電位値は、切断用スラリー組成物の安定性と両立するコロイドにおいて算出され得る。たとえば、±２０ｍＶの、研摩材粒子のゼータ電位は、安定化に十分であるのが通常である。延長された貯蔵寿命特性のためのみならず、ソーイング時に研摩材粒子と切断用ワイヤーの間の調節された相互作用を促進するための、安定した切断用スラリー組成物を有するのが好適である。
【００３１】
本発明の１つの態様によれば、研摩材粒子を含む切断用スラリーが、ワイヤーソーを用いて多結晶シリコーンブールのウエハ形成に使用される。研摩材粒子は、ウエハ形成プロセスに用いられる切断用鋼ワイヤー上に集中されるのが好ましい。研摩材粒子の集中は、図１に示されるように、静電引力によって生じると考えられる。そこに示されるように、負に帯電した研摩材粒子６０は、切断用鋼ワイヤー６２の正に帯電された表面に静電気的に引き付けられる。静電的な表面引力は、その場に固定された研摩ワイヤー６４の形成をもたらすのが好適である。
【００３２】
研摩材粒子６０は、上述のいかなるものであってもよい。切断用スラリー媒体のｐＨは、ワイヤーと研摩材粒子６０のそれぞれのＩＥＰから離れて選ばれる。好適には、切断用スラリー媒体は、ワイヤーと研摩材粒子の実効電荷が反対であるように選ばれる。
【００３３】
切断用ワイヤーとして使用される材料は、いかなる金属または複合材料であってもよい。好適には、材料は、鋼、ステンレス鋼、被覆鋼、または金属クラッディングを有するステンレス鋼；もっと好ましくは、材料はステンレス鋼または被覆鋼である。１つの態様において、切断用ワイヤー材料は、実効表面電荷を強める、第２の材料でスプレー被覆される。たとえば、切断用ワイヤー上にポリエチレンイミン（ＰＥＩ）をスプレーすることができ、それはワイヤー上の正の実効表面電荷を向上させる。有用に使用される、他のワイヤー被覆材料は、なかんずく、ワックス、ポリマー、立体構造的に接着された研摩材粒子、磁性材料、磁性的に接着された研摩材粒子、およびに静電気的に接着された研摩材粒子を含むが、これらに限定されない。特に、本発明におけるワイヤー被覆として使用するのに適したポリマー材料は、ポリ（ジアリルジメチルアクリルアミド）、ポリアクリル酸、およびポリメタクリル酸を含むが、これらに限定されない。もっと好ましくは、ワイヤー被覆材料は、ポリアクリル酸、またはポリ（ジアリルジメチルアクリルアミド）である。
【００３４】
本発明のもう１つの態様において、研摩材粒子は、粒子注入(particle-infused)ワイヤー被覆の利用により切断用ワイヤーと接触される。この態様において、研摩材粒子は、粘性のワックス様流体中に懸濁されるのが好ましく、それにより粒子注入流体を形成する。切断用鋼ワイヤーは、粒子注入流体をワイヤーに被覆するのを可能にする速度で粒子注入流体を通って引かれ、その場に固定された研摩材ワイヤーを生じさせる。この態様において、粒子注入流体に加えて、冷却流体がソーイングの間に使用され得、その結果、ワイヤーを被覆する粒子注入流体の寿命および有効性を最大にする。
【００３５】
本発明のさらにもう１つの態様において、電気的にバイアスされた切断用鋼ワイヤーは、好ましくは静電的に帯電したＳｉＣ研摩材粒子の容器を通って引かれ、その結果、図１に示されるように、研摩材粒子でワイヤー有効に被覆する。この態様において、分離した冷却流体は、切断システムの温度調節のために、ソーイングの間、使用されるのが好適である。
【００３６】
本発明のもう１つの態様において、磁化された、または磁性の研摩材粒子は、水性切断用スラリーに含まれる。その磁化された、または磁性の研摩材粒子は、この切断用スラリーが用いられるとき、磁気で引き付けられ、切断用鋼ワイヤー上に集中され得る。研摩材粒子に使用される適切な材料は、フェライト、鋼、および鉄カルボニルを含むが、これらに限定されない。好ましくは、フェライトが使用される。基板のソーイングの間、磁化された、または磁性の研摩材粒子は、切断用鋼ワイヤーに磁気的に引き付けられる。２つの表面間の磁気的引力は、その場に固定された研摩材ワイヤーの形成を生じる。
【００３７】
本発明のさらにもう１つの態様において、水性スラリー中の大部分の研摩材粒子は、ソーイングの間、切断用鋼ワイヤー上に電気的に引き付けられ得る。この態様において、切断用鋼ワイヤーは、ＤＣ電圧で電気的にバイアスされている。好ましくは、電圧は、鋼ワイヤーがそれぞれ上述の実効電荷を持つ研摩材粒子と反対に帯電されるように設定される。その結果、研摩材粒子はワイヤーに引き付けられ、ワイヤーまたはワイヤー上に集中され、それによりその場に固定された研摩材ワイヤーを形成する。研摩材粒子上の電荷は、切断用スラリーのｐＨの操作により調節される。もう１つの態様において、研摩材粒子は、実効表面電荷を増加させるために被覆され、それにより、反対に帯電されたワイヤーへの引力を向上させる。粒状被覆材料は、上記のいかなる被覆材料からも制限なしに選択され得る。
【００３８】
もう１つの態様において、本発明は、ワイヤーの研摩材範囲を向上させる方法に関し、次の段階からなる：（ａ）ワイヤーを用意すること；ならびに（ｂ）キャリア流体および研摩材粒子を含む切断用スラリー組成物をワイヤーに付着させること；ここで、（ｉ）電気的または磁気的な力はワイヤーまたは研摩材粒子に作用し；そして（ｉｉ）研摩材粒子は１００よりも大きい絶対硬度を有する。この態様による方法が達成され得、そこではワイヤーは電気的にバイアスされ、またはワイヤーは被覆を含む。この態様の１つの好適な代替において、切断用スラリー組成物は、切断用スラリーにずり薄化を付与する増粘剤を含む。もっと詳しくは、その方法が達成され得、そこではキャリア流体は、水およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）からなる群より選択される材料を含む。本発明のもう１つの変形態様において、その方法が達成され、そこでは切断用スラリー組成物は、研摩材粒子または被覆の等電点（ＩＥＰ）と等しくないｐＨを有する。
【００３９】
もう１つの態様において、本発明は、基板の切断方法に関し、次の段階を含む：（ａ）切断用ワイヤーを含むワイヤーソーを用意すること；および（ｂ）切断用ワイヤーに切断用スラリー組成物を付着させること；（ｃ）基板表面を切断用ワイヤーと接触させること；ならびに（ｄ）切断動作と一致させて、切断用ワイヤーと表面の相対的位置合わせを操作すること；そこでは、（ｉ）切断用スラリー組成物は研摩材粒子を含み；そして（ｉｉ）研摩材粒子は切断用ワイヤーに電気的に、または磁気的に引き付けられる。この態様による方法が達成され得、そこでは切断用ワイヤーは、電気的にバイアスされ、または磁性であり、または被覆を有する。もっと詳しくは、その方法が達成され得、そこでは被覆は、ワックス、ポリマー、立体構造的に接着された研摩材粒子、磁気的に接着された研摩材粒子、または静電気的に接着された研摩材粒子からなる。この態様のもう１つの態様において、その方法が達成され、そこでは切断用スラリー組成物は、研摩材粒子、被覆またはワイヤーの等電点（IEP）に等しくないｐＨを有する。
【００４０】
もう１つの態様において、本発明は、ワイヤーソーで基板を切断する方法に関し、次の段階からなる：（ａ）ワイヤーを用意すること；ならびに（ｂ）研摩材粒子、キャリア流体および切断用スラリーにずり薄化を付与する増粘剤を含む、切断用スラリー組成物をワイヤーに付着させること；ここで、研摩材粒子は１００よりも大きい絶対硬度を有する。本発明の切断用スラリーを用いる、基板の切断速度は、増粘剤を含まない第２の切断用スラリー組成物に比較して大きい。この態様による方法が達成され得、そこでは増粘剤は、キサンタンガム（ＸＧ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ），スターチ、セルロースおよびメトキシエチルセルロースからなる群より選ばれる材料を含む。この方法も達成され得、そこでは切断用スラリーは、向上したコロイド安定性を示し、研摩材粒子は１０ｗｔ％〜８０ｗｔ％の量で存在する。この態様の好適な変形において、その方法が達成され、そこでは切断用スラリー組成物は水性である；もっと好ましくは、切断用スラリー組成物は、０．２ｗｔ％〜０．４ｗｔ％のキサンタンガム（ＸＧ）を含む；そして、この態様の代替的な好適な変形において、その方法が達成され得、そこでは切断用スラリー組成物は水性であり、０．４ｗｔ％〜０．６ｗｔ％のヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）を含む。
【００４１】
もう１つの態様において、本発明は、切断用ワイヤーの摩耗を低下させる方法に関し、次の段階を含む：（ａ）ワイヤーを用意すること；ならびに（ｂ）研摩材粒子、および切断用スラリーにずり薄化を付与する増粘剤を含む、切断用スラリー組成物をワイヤーに付着させること；ここで、（ｉ）研摩材粒子は１００よりも大きい絶対硬度を有する；および（ｉｉ）摩耗速度は増粘剤を含まない第２の切断用スラリー組成物に比較して低い。この態様の関係で用いられる増粘剤は、キサンタンガム（ＸＧ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ），スターチ、セルロースおよびメトキシエチルセルロースからなる群より選ばれる材料を含む。ここで用いられる増粘剤は、好ましくはＸＧまたはＨＥＣである；最も好ましくは、用いられる増粘剤はＸＧである。
【００４２】
本発明は、従来技術に比べて、数多くの点で効率的であるワイヤーソーイング方法を生じさせる。ここで開示される方法および材料を用いて、比較的多くの研摩材粒子が基板ブール上でワイヤーに付き従う。これは、ここに開示される方法が、切断用スラリー中の研摩材粒子のワイヤーとの結合を実質的に増加させるからである。その結合は、付着現象またはもう１つの相互作用であり得、それにより２つの材料は、機械的手段なしに互いに脱離可能に結合する。その増加した結合は、上述のように、研摩材粒子およびワイヤーの静電気的特性の操作と関係して生じる。付加的にまたは代替的に、その増加した結合は、上述のように、スラリー媒体に本発明の増粘剤を添加することと関係して生じる。
【００４３】
ウエハ形成された基板の単位平面面積について、ワイヤーへの研摩材粒子の増加した結合は、次の利点を提供する：比較的速い切断時間；減少した量の切断用スラリー；比較的少ない量の使用研摩材粒子；比較的低品質の研摩材粒子の使用の選択；比較的小さい径のワイヤーの使用の選択（それによりカーフロスが減少）；増加するコロイド安定性、それにより切断用スラリーの貯蔵寿命の増加；要求される切断用スラリーの比較的少ない量により減少した環境および廃棄/再生利用のコスト。
【００４４】
比較的小径のワイヤーの使用を可能にすることにより、本発明の切断用スラリーは、カーフロスを減少し得、したがって比較的多くの比較的多くのウエハがブールから切り出され得る。この能力は、例８に示される。この能力の経済的インパクトは、使用される比較的小径のワイヤーによりもたらされる比較的大きい効率により、プロセス規模でのウエハあたりのコストを劇的に低下させる。説明として、２００ｍｍおよび１５０ｍｍ厚さのウエハを生じさせるためのプロセス規模の切断操作において、１２０μｍ対１６０μｍ径の切断用ワイヤーを用いることにより、ウエハの数の１１％および１３％の増加がそれぞれ１２インチ（約３０ｃｍ）長さのシリコンインゴットから切断されることが計算できる。この計算に関して、カーフロスはワイヤー径と研摩材粒子径および/または他のプロセス変数依存する、ある値との合計であると推測された。この例において、４５μｍのカーフロスは、この値として選択され、したがって１６０μｍおよび１２０μｍワイヤーについて、合計カーフロスはそれぞれ２０５ｍｍおよび１６５ｍｍであろう。
【００４５】
いったん、ウエハが本発明のワイヤー切断プロセスにおいて生成すると、ウエハは、つや出しプロセスに任意に供される。つや出しプロセスは、ウエハが集積回路製造に用いられるときに使用されるのが通常であり、ウエハの表面を損傷し得た引っかき傷および溝（gouges）を除去するのに用意される。この分野で知られる、標準的なつや出し材料および方法が適切である。
【００４６】
本発明の切断用スラリー組成物は、殺生物剤（biocide）を含み得る。殺生物剤は、適切な殺生物剤、を含み、から本質的になり、またはからなる。たとえば、適切な殺生物剤は、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、塩化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、塩化アルキルベンジルジメチルアンモニウム、水酸化アルキルベンジルジメチルアンモニウム、およびイソチアゾリノンを含む。この関係で用いられる好適な殺生物剤は、イソチアゾリノンである。つや出し剤における殺生物剤の量は、使用される特定の殺生物剤化合物に依存することを当業者は認識するであろう。説明の目的のために、イソチアゾリノンは、１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で、たとえば１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍ、たとえば２０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍで、使用され得る。
【００４７】
上述の説明と同様に、次の例は、説明のためにのみ提供され、決して本発明の範囲を限定しようとするものではない。当業者には、これらの例およびここに態様について、本発明の範囲および精神から離れることなく、変更がなされ得ることが理解されよう。ここに挙げられるすべての化学品は、他に説明がなければ、ミズリー州セントルイスのSigma-Aldrichから入手し得る。
【実施例】
【００４８】
例１
この例は、シリコンブール上のワイヤーソーの切断性能についての、異なる切断用スラリー組成物の効果を示す。
【００４９】
種々の切断用スラリー媒体が次のように調製された：
１）エチレングリコール（EG）−対照媒体
２）０．２％（ｗｔ/ｗｔ）ポリアクリル酸、Mv〜１２５０K（PAA1250K）
３）０．３５％（ｗｔ/ｗｔ）キサンタンガム（XG）
４）０．５％（ｗｔ/ｗｔ）ヒドロキシエチルセルロース、Mv〜１３００K（HEC）
５）５％（ｗｔ/ｗｔ）ポリビニルピロリジン９０K（PVP９０K）
水性スラリー媒体（すなわち、上述の媒体２〜５）が脱イオン水（比導電率≦０．４×１０−７S/m）で調製された。ｐH７．０、ずり速度４００/秒、および２５℃で、スラリー媒体は、それぞれの増粘剤に対する次の粘度測定値をそれぞれ有する：（A）EG,１４．０ｃP;（B）PAA125K,24.0ｃP;（C）XG,１７．２ｃP;（D）HEC,１４．３ｃP;および（E）PVP90K,１４．３ｃP。これらの測定は、Ares流体レオメーター（ニュージャージー州ピスキャタウェイのRheometric Scientific Inc.）およびOrion 3 STAR  ｐHメーター（Thermo Electron Corporation）を用いて行われた。
【００５０】
それぞれのスラリー媒体に、１：１（質量）比のα−炭化ケイ素（SiC）を添加することにより、混合物が形成された。すなわち、各混合物は５０ｗｔ％SiCであった。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素は、TIANJIN Peng Zhan Chemical Import-Export Co.,Ltd．(中国Tianjin)から購入される。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素粒子の平均粒径（Dv(50%)）は、Horiba  LA-910粒径分布アナライザー（Horiba，Ltd.）により測定して、１０．６μｍである。
【００５１】
各切断用スラリーは、単一ワイヤーソーおよびその上に搭載される、０．２ｍｍステンレス鋼切断用ワイヤー（カルフォルニア州、リッチモンドのMTI  CorporationからのModel SXJ-2）とともに用いられた。ついで、切断装置が、４９０ｍｍ２の切断面積寸法を有する結晶性シリコンブールからウエハを切り出すのに使用された。切断速度（ｍｍ２/分）が、次のように記録された。
【００５２】
【表１】
2010535109.tif 000003
【００５３】
その結果は、対照（増粘剤を含まないSiC/エチレングリコール切断用スラリー組成物）に比べて、０．３５％XGまたは０．５％HECがSiC/水性切断用スラリー組成物に含まれるとき、切断速度は１３％〜１６％増加したことを示す。さらに、切断用スラリー媒体が、ずり粘化の添加剤（たとえばPVP90K）を含むとき、切断速度は対照に比べて低下する。多価分散剤であるPAA1250Kも向上した切断速度を提供しない。分散剤は、通常、研摩材粒子に吸着するように添加され、２次凝集に電荷、したがって立体障害、を付加することにより、スラリーを安定化する。しかし、ここでは、比較的重いSiC粒子またはその２次凝集体は、なお沈降して、切断速度は対照EGよりも低かった。これらの結果は、ずり薄化を付与する増粘剤は改良された切断性能を提供することを示す。
例２
この例は、本発明の切断用スラリー組成物の１つの態様について、比較的なコロイド安定性を示す。
【００５４】
３つの異なる切断用スラリー組成物が次のように調製され、それぞれは５０％（ｗｔ/ｗｔ）SiCを含む：
１）例１に示されるようなエチレングリコール（EG）
２）ポリエチレングリコール（PEG（Mv〜３００）
３）例１に示されるような０．３５％キサンタンガム（XG）
その３つの切断用スラリー組成物は、それぞれ３つの１００ｍLメスシリンダー内に置かれ、含まれる研摩材粒子、すなわちSiC研摩材粒子の沈降度合いに関して、１０日間にわたって観察された。観察された沈降速度が遅ければ遅いほどコロイド安定性の度合いは高いことを示す。沈降度合いは、メスシリンダー内のSiC含有スラリー媒体のレベルに関して注目された。メスシリンダー上のマークはｍL容積を示すが、沈降高さは任意単位（a.u.）で示された。
【００５５】
ＳｉＣ粒子の沈降は、０、１、３．５、７および１０日で記録されたが、そのデータは図２のグラフに示される。そこにしめされるように、増粘剤を有さないＥＧ対照切断用スラリーのコロイド安定性は、１５a.u.を超える沈降高さレベルと一致して、第1日内に劇的に低下するのがみられた。３．５日での観察で、ＥＧ対照切断用スラリーは、−４０a.u.〜−４５a.u.の沈降高さで底部に届いたが、その深さで残りの観察点を残した。切断用ＰＥＧ３００スラリーは、対照に比べて遅れた沈降速度を示し、ＳｉＣは第1日に−３a.u. 、３．５日までに−１３a.u. 、７日までに−２５a.u. 、そして１０日までに−４０a.u.、沈降したにすぎなかった。０．３％ＸＧを含むＳｉＣ/水性切断用スラリーは、観察された１０日間でその十分な高さを維持した。すなわち、ＳｉＣの沈降高さの減少は、１０日間の実験にわたって検出されなかった。
【００５６】
０．３％ＸＧを含む水性スラリー媒体中のＳｉＣ研摩材粒子の沈降の欠如は、高度の
安定性と一致し、したがって明白な研摩材粒子の沈降なしに、少なくとも３０日間に試薬の貯蔵寿命を延ばす。
【００５７】
例３
この例は、切断用ワイヤーと研摩材粒子間の静電引力を示す。
【００５８】
ｐＨ７．０に緩衝された５０ｗｔ％ＳｉＣの切断用スラリー組成物が、この目的に使用される。そのｐＨは、ＳｉＣ研摩材粒子と切断用鋼ワイヤーの等電点(ＩＥＰ)の間にあたるように選択され、したがって研摩材粒子とワイヤーに反対の電荷を生じさせる。したがって、ＳｉＣのＩＥＰを超える約４〜５ｐＨ単位超える、ｐＨ７で、ＳｉＣ研摩材粒子は負に帯電される。さらに、ｐＨ７で、切断用鋼ワイヤー表面は、正に帯電される。このように、負に帯電したＳｉＣ粒子は、切断用鋼ワイヤーの正に帯電した表面に引き付けられる。
【００５９】
上記の静電表面特性は、ＳｉＣ研摩材粒子および鋼ワイヤー間の引力を生じさせ、その場に固定された研摩ワイヤーを形成させる。
【００６０】
例４
この例は、被覆を付着させることにより表面における実効電荷を変更させる方法を示す。
【００６１】
切断用鋼ワイヤーは、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）でスプレー被覆される。ＰＥＩは、容易に乾き、表面に固定し、それによりｐＨ７で正の実効表面電荷を与える。同一のｐＨで、ＳｉＣ研摩材粒子の表面は負に帯電される。したがって、例１にしめされるように鋼ワイヤーをＳｉＣ/ＸＧ切断用スラリーと接触させると、ＳｉＣ粒子の大部分が切断用ワイヤーに引き付けられることになり、それにより、そのばに固定された研磨材ワイヤーを形成する。
【００６２】
例５
この例は、ワイヤーソーを用いてシリコンブールのウエハ形成の間、切断用ワイヤーに、切断用スラリーから研磨粒子を静電気的に引き付ける方法を示す。
【００６３】
標準的なワイヤーソーがシリコンブール切断プロセスで使用され、たとえばMTI Corporation(カルフォルニア州リッチモンド)からのModel SXJ-2である。SXJ-2ワイヤーソーは、ワイヤー走行速度能力が０〜５ｍｍ/秒および回転速度能力０〜１２９５rpmを有する。MTI Corporationから購入されるステンレス鋼のような標準的なワイヤーが、SXJ-2ワイヤーソーとともに切断用ワイヤーとして用いられる。ステンレス鋼ワイヤーは、径２００μｍ、長さ８４０ｍｍである。さらに、ステンレス鋼ワイヤーは、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）でスプレー被覆され、ワイヤーソー操作時に、正に帯電された切断用ワイヤー表面を達成する。
【００６４】
切断用スラリーは、脱イオン水と１０％α−炭化ケイ素を一緒にし、そしてｐHを７．０に調節することにより調製される。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素は、TIANJIN Peng Zhan Chemical Import-Export Co.,Ltd．(中国Tianjin)から購入される。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素粒子の平均粒径（Dv(50%)）は、Horiba  LA-910粒径分布アナライザー（Horiba，Ltd.）により測定して、１０．６μｍである。水性スラリーは脱イオン水で調製される。すべてのｐH測定は、標準水性緩衝溶液で検定された標準ｐHメーターを用いて行われる。
【００６５】
SXJ-2ワイヤーソーの操作の間、切断用ワイヤー速度は４ｍ/秒に設定される。さらに、切断用ワイヤー張力は、切断プロセス中、監視され、調節される。切断用スラリーは、標準ぜん動運動ポンプを用いて３０ｍL/分の速度でシリコンブールおよび切断用ワイヤーに供給される。その供給時に、切断用スラリーのｐH調節は、α−炭化ケイ素粒子の表面電荷を指示する。ｐＨ７で、α−炭化ケイ素は負に帯電され、ステンレス鋼ワイヤー上のPEI被覆は、正の実効電荷を有する。反対に帯電した表面は、α−炭化ケイ素粒子を切断用ワイヤーに引き付けさせる。これらの静電気的表面引力は、その場に固定された研摩材ワイヤーを形成させる。
【００６６】
現在の標準的なワイヤー切断方法に比べて、切断用ワイヤーと切断用スラリー組成物に含まれる研磨粒子との間の静電気的引力の操作は、ウエハ形成時に要求される研磨粒子の比較的少量、比較的短い切断時間、および仕上げ製品を得るのに比較的少ない研磨およびつや出しを要求する、比較的平滑なウエハ表面を生じさせる。
【００６７】
例６
この例は、ワイヤーソーを用いてシリコンブールのウエハ形成の間、切断用ワイヤーに、切断用スラリーから研磨粒子を磁気的に引き付ける方法を示す。
【００６８】
例５に記載されるように、標準的なワイヤーソーが、標準的なステンレス鋼ワイヤーとともに用いられる。
【００６９】
切断用スラリーは、脱イオン水と１０％α−炭化ケイ素を一緒にすることにより調製される。水性スラリーは、脱イオン水（比導電率≦０．４×１０−７S/m）で調製された。SXJ-2ワイヤーソーの操作の間、切断用ワイヤー速度は４ｍ/秒に設定される。さらに、切断用ワイヤー張力は、切断プロセス中、監視され、調節される。
【００７０】
切断用スラリーは、標準ぜん動運動ポンプを用いて３０ｍL/分の速度でシリコンブールおよび切断用ワイヤーに供給される。シリコンブールの切断時に、磁性フェライト粉末は、切断用鋼ワイヤーに引き付けられる。この磁気的引力は、その場に固定された研摩材ワイヤーを形成させる。
【００７１】
現在の標準的なワイヤー切断方法に比べて、切断用ワイヤーと研磨粒子との間の磁気的力は、ウエハ形成時に要求される研磨粒子の比較的少量、比較的短い切断時間、および仕上げ製品を得るのに比較的少ない研磨およびつや出しを要求する、比較的平滑なウエハ表面を生じさせる。
例７
この例は、ワイヤーソーを用いてシリコンブールのウエハ形成の間、バイアスされた切断用ワイヤーに、切断用スラリーから研磨粒子を電気的に引き付ける方法を示す。
【００７２】
例５に記載されるように、標準的なワイヤーソーが、標準的なステンレス鋼ワイヤーとともに用いられる。
【００７３】
切断用スラリーは、脱イオン水と１０％α−炭化ケイ素を一緒にすることにより調製される。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素は、TIANJIN Peng Zhan Chemical Import-Export Co.,Ltd．(中国Tianjin)から購入される。切断用スラリーに用いられるα−炭化ケイ素粒子の平均粒径（Dv(50%)）は、Horiba  LA-910粒径分布アナライザーにより測定して、１０．６μｍである。
【００７４】
SXJ-2ワイヤーソーの操作の間、切断用ワイヤー速度は４ｍ/秒に設定される。さらに、切断用ワイヤー張力は、切断プロセス中、監視され、調節される。切断用スラリーは、標準ぜん動運動ポンプを用いて３０ｍL/分の速度でシリコンブールおよび切断用ワイヤーに供給される。シリコンブールの切断時に、α−炭化ケイ素粒子と反対の電位が、DC回路を用いて切断用ステンレス鋼ワイヤーに印加される。通常は、たとえば１V〜２０Vの低電圧が印加される。しかし、電圧は要求される切断性能を最適化するように調節され得る。α−炭化ケイ素粒子は、バイアスされた切断用ワイヤーに引き付けられ、その場に固定された研摩材ワイヤーを形成させる。
【００７５】
現在の標準的なワイヤー切断方法に比べて、バイアスされた切断用ワイヤーと切断用粒子との間の引力は、ウエハ形成時に要求される研磨粒子の比較的少量、比較的短い切断時間、および仕上げ製品を得るのに比較的少ない研磨およびつや出しを要求する、比較的平滑なウエハ表面を生じさせる。
例８
この例は、キサンタンガム（XG）が増粘剤として用いられる切断用スラリーにおける、異なる研磨材の効果を示す。
【００７６】
０．３％XG水溶液が調製され、ｐH８．０に調節された。この溶液に、３つの異なる各研磨材が、５０ｗｔ％の最終濃度で添加された。その研磨材は、α−炭化ケイ素（SiC, TIANJIN Peng Zhan Chemical Import-Export Co.,Ltd．）、炭化ホウ素（B4C、イリノイ州ノースブルックのUK Abrasives）およびα−アルミナ（AA,Saint-Gobain）であった。上記の研磨材の平均粒径（Dv(５０％)）は、Horiba  LA-910粒径分布アナライザーにより測定して、１０〜１１μｍであった。
【００７７】
各切断用スラリー媒体は、単一ワイヤーソーおよびその上に搭載される、０．２ｍｍ切断用ステンレス鋼ワイヤー（カルフォルニア州、リッチモンドのMTI  CorporationからのModel SXJ-2）とともに用いられた。ついで、切断装置が、４９０ｍｍ２の切断面積寸法を有する結晶性シリコンブールからウエハを切り出すのに使用された。切断速度（ｍｍ２/分）が、次のように記録された。
【００７８】
【表２】
2010535109.tif 000004
【００７９】
これらのデータは、種々の切断用スラリー対各切断用スラリーに含まれる研摩材粒子の絶対硬度、を用いた切断速度のグラフを生じさせる。図３からわかるように、このグラフは、用いられる研摩材粒子の硬度と本発明の方法および材料を用いる切断速度の間に、直線的な関係があることと一致する。
【００８０】
その結果は、切断速度がB4Cを用いて３０％増加されるが、AAを用いて５７％低下された、ことを示す。B4Cは、SiCより高いモース硬度値を有し、そしてSiCはAAより高いモース硬度値を有する。
【００８１】
AAより低い硬度を有する研摩材粒子の性能をさらに同定するために、シリカ（SiO2）粒子が用いられた。SiO2研摩材粒子を含む切断用スラリーは、増粘剤とともに、または増粘剤なしに、この例で示される条件下で試験された（データは示さない）。シリコンブールの注目に値する切断はなかった。しかし、切断速度と用いられる研摩材粒子の硬度との間に、図３のグラフで示される、直線的な関係からみて、ここに開示される方法は、SiO2より硬く、AAより柔らかい研摩材粒子を用いて、シリコンブールを切断し得る。
【００８２】
この実験は、SiO2以下の硬度を有する研摩材粒子がシリコンブールを有効には切断しないことを示す。図３で示される、硬度と切断速度の間に示された直線的な関係からみて、SiO2よりも大きい硬度を有する研摩材粒子がシリコンブールの切断を提供し、切断速度は使用する研摩材粒子の増加する硬度とともに増加することが理解され得る。AA以上の硬度を有する研摩材粒子が容易にシリコンブールを切断するであろうことは明らかである。AAに始まる低下する硬度を有する研摩材粒子を用いると、切断速度は低下し、ついにシリカ以下の硬度を有する研摩材粒子を用いて、そのような切断は観察が停止される。
例９
この例は、異なる切断用スラリーについて、切断操作時のワイヤー摩耗に対する効果を示す。
【００８３】
２つの切断用スラリーが調製された。第１のスラリーは、脱イオン水中に０．３％キサンタンガム（XG）を含み、ｐHは８．０に調節された。第２のスラリーは、分子量３００のポリエチレングリコール（PEG）を含んでいた。炭化ケイ素研摩材粒子は各スラリーに１：１（質量）比で添加された。ついで、スラリーは、上記のSXJ-2単一ワイヤーソーとともに用いられ、約４９０ｍｍ２の切断面積寸法を有する結晶性シリコンブールを切断した。
【００８４】
各試験について、初期径１９７μｍの新しいワイヤー（８５ｃｍ長さ）が設置された。切断プロセスは、連続して実施され、ワイヤが故障または破壊するまで、シリコンブールに連続的スライスを形成した。ワイヤー径が、各スライシング段階が終了した後に測定された。その結果は、下の表に示される。
【００８５】
【表３】
2010535109.tif 000005
【００８６】
その結果は、ワイヤーが故障する前に、少なくとも３つの完全な切断と相関する、XGに基づく切断用スラリーの使用を示す。これに対して、PEGに基づくスラリーでは、切断用ワイヤーは第２ブールの切断途中で故障したのが通常であった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の利点は、ウエハ形成時に要求される研磨粒子の量を減少させ、比較的短い切断時間を得、および仕上げ製品を得るのに比較的少ない研磨およびつや出しを要求する、比較的平滑なウエハ表面を生じさせることにより、ワイヤーソー効率を向上させ、切断用スラリーのコスト低減させる、改良にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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