(57)【要約】  【課題】  スライスに用いられるスラリーの砥粒の粒径とスラリー密度を最適化することにより、高品質な半導体基板を高歩留で形成する方法を提供することを目的とする。  【解決手段】  ＳｉＣ砥粒とラッピングオイルからなるスラリーを、スラリー供給装置から供給しながら、半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして半導体基板を形成する半導体基板の製造方法において、前記スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下相当の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度を１．３ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下で使用することを特徴とする。  【選択図】  図１
2005108889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ砥粒とラッピングオイルからなるスラリーを、スラリー供給装置から供給しながら、半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして半導体基板を形成する半導体基板の製造方法において、前記スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下相当の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度を１．３ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下で使用することを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】
前記スラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上９００番未満の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．３ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【請求項３】
前記スラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの９００番以上１２００番以下の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．５ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板の製造方法に関し、特に半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして太陽電池用半導体基板などを形成する半導体基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多結晶シリコンなどで太陽電池用半導体基板を形成する場合、例えば鋳造法によって多結晶シリコンのインゴットを形成し、このインゴットを所定の寸法に切断して半導体インゴットを形成した後、この半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置で複数枚にスライスして形成していた。
【０００３】
図１は従来技術及び本発明に係る半導体基板の製造方法を説明するための、半導体基板の形成装置及び半導体形成装置におけるスラリー供給装置を説明するための図である。
【０００４】
半導体インゴットをスライスする際に用いられるマルチワイヤーソー装置は、図１に示すように、半導体インゴット３ａ、３ｂを固定して、これをスライスする際に上方の数箇所からスラリーを供給し、２本の例えばウレタン樹脂などからなるメインローラー５に所定間隔で複数本のピアノ線ワイヤー６を張って構成されていた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
すなわち、半導体インゴット３ａ、３ｂをスライスする場合、スラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃから砥粒が混在するスラリーを供給すると共に、２本のローラー５間に複数本張られたワイヤー６を高速回転させながら、複数の半導体インゴット３ａ、３ｂをワイヤー６部分に徐々に下降させることによって半導体インゴット３ａ、３ｂをスライスするものである。
【０００６】
また、このときに供給されるスラリーはディップ槽８に一旦貯蓄され、配管を循環しスラリー供給ノズル１ａ、１ｂ、１ｃを介して再度スラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃに継続的に運ばれるため、途切れることなく順次供給される。このときの半導体インゴット３ａ、３ｂはスライス領域にあるメインローラー５間に例えば左右２列の半導体インゴット３ａ、３ｂをセットし、複数本の半導体インゴット３ａ、３ｂを一度にスライスする。
【特許文献１】特開平７−１０６２８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、この従来の半導体基板の形成装置では、半導体インゴット３ａ、３ｂをスライスすると、例えば２列にセットされた半導体インゴット３ａ、３ｂの両端とその間にそれぞれスラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃがあるが、このスラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃに供給されたスラリーはＳｉＣ砥粒と鉱物油、界面活性剤、分散剤からなるラッピングオイルにて構成されており、その単位量のスラリー中の砥粒の重量（以後、スラリー密度と記す）の変化により、１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が変化し半導体基板に切削中のワイヤー擦れ痕や凸凹が発生し面状態が粗悪になるなどの半導体基板の品質にバラツキが生じるという問題があった。
【０００８】
また、スラリーの密度不足領域・過剰領域ともにインゴット３ａ、３ｂをスライスする時の切削負荷が増加するため切削時に発生する摩擦熱が増加しスラリー温度上昇が大きく安定したスラリー温度が得られないという問題もあった。
【０００９】
スラリー温度が上昇するとメインローラーがウレタン樹脂などでできている場合、耐久性が低下したり、磨耗度が増加してしまうなどの問題が発生する。さらにスラリーの粘度が低下し、ワイヤーへの砥粒付着性が低下するため、インゴットの切削性が低下したり、ワイヤーの断線やスライスされたウエハーの切削面の面状態が粗悪になるなどの問題が発生する。
【００１０】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、スライスに用いられるスラリーの砥粒の粒径とスラリー密度を最適化することにより、高品質な半導体基板を高歩留で形成する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、本発明の請求項１に係る半導体基板の製造方法では、ＳｉＣ砥粒とラッピングオイルからなるスラリーを、スラリー供給装置から供給しながら、半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして半導体基板を形成する半導体基板の製造方法において、前記スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下相当の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度を１．３ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下で使用することを特徴とする。
【００１２】
また、前記スラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上９００番未満の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．３ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下であったほうがよい。
【００１３】
さらに前記スラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの９００番以上１２００番以下の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．５ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に係る半導体基板の製造方法によれば、ＳｉＣ砥粒とラッピングオイルからなるスラリーを、スラリー供給装置から供給しながら、半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして半導体基板を形成する半導体基板の製造方法において、前記スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下相当の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度を１．３ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下で使用する。
【００１５】
このようにすることにより、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができる。
【００１６】
また、スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上９００番未満の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．３ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下にすることにより、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができるとともに、スラリーを繰り返し使用することができるようになるため、生産性が向上する。このとき特に砥粒の密度を１．４ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下にすることにより、更に高いスライス歩留を安定して確保することができる。
【００１７】
さらに、スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの９００番以上１２００番以下の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．５ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下にすることにより、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができるとともに、比較的粒径が小さいのでインゴットのスライス時の切りしろを小さくすることができる。また大きな粒径の砥粒を使用するよりも切り出された半導体基板の面状態を平滑に形成することができると共に、面内およびインゴット中の半導体基板の厚みのばらつきを抑えることができる。
【００１８】
またこのとき特に砥粒の密度を１．６ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下にすることにより、更に高いスライス歩留を安定して確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
図２は本発明に係る半導体基板の製造方法を説明するための、半導体基板の形成装置の半導体インゴットの長さ方向のスラリーの流れ方を説明するための図、図３は本発明に係る半導体基板の形成方法でスライスを行った時の、一実施例の結果を示すグラフであり、スラリー密度とスライス歩留りの相関を説明するためのグラフ、図４は本発明に係る半導体基板の形成方法でスライスを行った時の、他の実施例の結果を示すグラフであり、スラリー密度とスライス歩留りの相関を説明するためのグラフである。
【００２１】
本発明での半導体基板の形成装置の基本構造は図１に示す従来の装置と同様である。すなわち、スラリー供給ノズル１ａ、１ｂ、１ｃの下部に、スラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃを設け、このスラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ間に、スライス台４に接着された半導体インゴット３ａ、３ｂを配設し、この半導体インゴット３ａ、３ｂを徐々に下降させながら複数のメインローラー５間のピアノ線ワイヤー６でスライスするものである。なお、図１において、７は端材巻き込み防止板、８はディップ槽である。スラリーは例えば、砥粒と鉱物油、界面活性剤、分散剤からなるラッピングオイルの混合で構成される。また、スライス中に落下するかもしれない半導体基板の端材のメインローラーへの巻き込み防止のために板７を設け、さらに落下するかもしれない半導体基板の端材を受けるためのディップ槽８を設けている。
【００２２】
半導体インゴット３ａ、３ｂは、例えば鋳造法などによって形成された多結晶シリコンのインゴットを所定の寸法に切り出したものなどで構成される。この半導体インゴット３ａ、３ｂの一面に接着剤などを塗りカーボン材またはガラス材の基材４に接着されている。したがって、半導体インゴット３ａ、３ｂはバラバラにならないようにスライスされ、次工程である洗浄工程に投入される。
【００２３】
ピアノ線ワイヤー６は例えば１４０〜１８０μｍ程度の直径を有するピアノ線から成り、４００〜６００μｍ程度のピッチで配列されている。このワイヤーは５００〜８００ｍ／Ｍｉｎ程度に高速走行される。
【００２４】
半導体インゴット３ａ、３ｂの上方には、スライス用スラリーを供給するスラリー供給ノズル１ａ、１ｂ、１ｃが設けられ、さらにこのスラリー供給ノズル１ａ、１ｂ、１ｃの下にスラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃが設けられている。
【００２５】
図１に示す例では、半導体インゴット３ａ、３ｂを２列設置し、ワイヤー６が右方向若しくは左方向のいずれかの方向に走行した場合でも２列に設置した半導体インゴット３ａ、３ｂにスラリーが供給できるようにスラリー供給ノズル１ａ、１ｂ、１ｃを３箇所設け、多数本に張られたワイヤー６にムラなく均等にスラリーを供給できるように、さらにスラリー供給装置２ａ、２ｂ、２ｃを３箇所設けている。
【００２６】
本発明においてはＳｉＣ砥粒とラッピングオイルからなるスラリーを、スラリー供給装置から供給しながら、半導体インゴットをマルチワイヤーソー装置でスライスして半導体基板を形成する半導体基板の製造方法において、前記スラリーにＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下相当の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度を１．３ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下で使用する。
【００２７】
このようにすることにより、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができる。
【００２８】
なお砥粒の番手は１９９８年１１月２０日改訂のＪＩＳ  Ｒ６００１（研削といし用研磨材の粒度）で規定された番手で、ＪＩＳ  Ｒ６００２（研削といし用研磨材の粒度の試験方法）の試験方法に基づき、測定されたものである。尚、ＪＩＳ  Ｒ６００１には７００、８００、１０００、１２００番しか記載されていないが、ＪＩＳの番手の決め方に基づき１平行インチ当たりのメッシュ数が７００以上１２００以下のふるいにかけたのと同等の砥粒が本発明に使用する砥粒となる。
【００２９】
このとき７００番に満たない番手の砥粒を使用すれば、砥粒径が大きくなるため半導体基板の表面に引っかき傷や段差などが発生しやすくなる。ワイヤーの消耗が促進され、切削性の低下につながる。また切りしろが大きくなるため生産性が低下する。さらに本発明のスラリー密度に調整すると、単位量あたりのスラリーに含まれる砥粒の個数が少なくなり、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定せず切削性の低下につながる。
【００３０】
逆に１２００番を超える番手の砥粒を使用すれば、粒径が細かすぎてワイヤーに付着した砥粒が切削中に目詰まりをおこし、効率よく回転しなくなるため切削性が低下する。また本発明のスラリー密度に調整すると、単位量あたりのスラリーに含まれる砥粒の個数が多くなるため、切削中のスラリーの熱交換率が悪くスラリー温度の上昇を招きやすい。スラリー温度が上昇するとメインローラーがウレタン樹脂などでできている場合、メインローラーの耐久性が低下したり、磨耗度が向上してしまうなどの問題が発生する。さらにスラリーの粘度が低下し、ワイヤーへの砥粒付着性が低下するため、インゴットの切削性が低下したり、ワイヤーの断線やスライスされたウエハーの切削面の面状態が粗悪になるなどの問題が発生する。
【００３１】
またスラリー中の砥粒の質量密度が１．３ｇ／ｃｃに満たない場合、切削中に砥粒が不足し、インゴットの切りだしから切り終わりまで砥粒が均一に供給されなくなるなどの切削性の問題が発生する。
【００３２】
逆にスラリー中の砥粒の質量密度が２．０ｇ／ｃｃを超える場合、切削中のスラリーの熱交換率が悪くスラリー温度の上昇を招きやすい。スラリー温度が上昇するとメインローラーがウレタン樹脂などでできている場合、メインローラーの耐久性が低下したり、磨耗度が向上してしまうなどの問題が発生する。さらにスラリーの粘度が低下し、ワイヤーへの砥粒付着性が低下するため、インゴットの切削性が低下したり、ワイヤーの断線やスライスされたウエハーの切削面の面状態が粗悪になるなどの問題が発生する。
【００３３】
このときスラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上９００番未満の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．３ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下であったほうがよい。
【００３４】
砥粒は、石英とタールと塩を焼き固め、ボールミルで一次粉砕し、さらに別のボールミルで二次粉砕するか、ジェットミルで二次粉砕することにより得られる。一次粉砕は粗粉砕であり、二次粉砕は本粉砕である。粗粉砕をかけ、ふるいにより粒度を選別した上で本粉砕をかける。一次粉砕は大きな塊を単に砕く粉砕であり、それをさらに大きさを揃えて細かくするのが二次粉砕である。つまり大きな粒径の砥粒を得るためには粉砕時間を短くし、小さな粒径の砥粒を得るためには粉砕時間を長くする。
【００３５】
このような砥粒の製法上、７００番以上９００番未満の粒径の大きな砥粒は過粉砕が少ないため砥粒の針状度（砥粒の絶対最大長／対角幅）が大きく表面に凹凸が多いため切削性がよい。また砥粒を長時間繰り返し使用することができる。これにより切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができるとともに、スラリーを繰り返し使用することができるようになるため、生産性が向上する。
【００３６】
このときスラリー密度が１．３ｇ／ｃｃに満たない場合、切削中に砥粒が不足し、インゴットの切りだしから切り終わりまで砥粒が均一に供給されなくなったりして切削性の問題が発生する。
【００３７】
逆に１．８ｇ／ｃｃを越えれば切削中のスラリーの熱交換率が悪くスラリー温度の上昇を招きやすい。スラリー温度が上昇するとメインローラーがウレタン樹脂などでできている場合、メインローラーの耐久性が低下したり、磨耗度が向上してしまうなどの問題が発生する。さらにスラリーの粘度が低下し、ワイヤーへの砥粒付着性が低下するため、インゴットの切削性が低下したり、ワイヤーの断線やスライスされたウエハーの切削面の面状態が粗悪になるなどの問題が発生する。
【００３８】
またスラリーはＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの９００番以上１２００番以下の砥粒を使用するとともに、前記スラリー中の前記砥粒の密度が１．５ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下であってもよい。
【００３９】
砥粒の粒径を９００番以上１２００番以下にすることにより、切り出し部分から切り終わり部分まで１本の半導体インゴットへのスラリー中の砥粒の供給量が安定し、面状態が良好な半導体基板を安定して形成することができるとともに、比較的粒径が小さいのでインゴットのスライス時の切りしろを小さくすることができる。また大きな粒径の砥粒を使用するよりも切り出された半導体基板の面状態を平滑に形成することができると共に、面内およびインゴット中の半導体基板の厚みのばらつきを抑えることができる。
【００４０】
このときスラリー密度が１．５ｇ／ｃｃに満たない場合、切削中に砥粒が不足し、インゴットの切りだしから切り終わりまで砥粒が均一に供給されなくなるなどの切削性の問題が発生する。
【００４１】
逆に２．０ｇ／ｃｃを越えれば切削中のスラリーの熱交換率が悪くスラリー温度の上昇を招きやすい。スラリー温度が上昇するとメインローラーがウレタン樹脂などでできている場合、メインローラーの耐久性が低下したり、磨耗度が向上してしまうなどの問題が発生する。さらにスラリーの粘度が低下し、ワイヤーへの砥粒付着性が低下するため、インゴットの切削性が低下したり、ワイヤーの断線やスライスされたウエハーの切削面の面状態が粗悪になるなどの問題が発生する。
【実施例１】
【００４２】
図１に示す半導体基板の形成装置に１５０ｍｍ角＊Ｌ＝２８０ｍｍの半導体インゴットを２本セットし、１８０μｍの直径を有するピアノ線ワイヤーを高速で走行させ連続でスライスした。このときのスラリーの平均粒径を１０〜１７μｍの間で変化させ、スラリー温度とスライス歩留を調べた結果を表１に示す。このときのスラリーの供給量は１００リットル／ｍｉｎとした。
【表１】
2005108889.tif 000003
【００４３】
表からわかるようにスラリー密度によらず（１．３ｃｃ／ｇと２．０ｃｃ／ｇのどちらの時も）、ＪＩＳ規格Ｒ６００１で規定されるところの７００番以上１２００番以下の条件で高い歩留まりが得られることがわかった。
【実施例２】
【００４４】
次に８００番の砥粒を使用し、スラリー密度を変化させ、図１に示す半導体基板の形成装置に１５０ｍｍ角＊Ｌ＝２８０ｍｍの半導体インゴットを２本セットし、１８０μｍの直径を有するピアノ線ワイヤーを高速で走行させ連続でスライスした。このときのスラリー密度とスライス歩留の関係を図３および表２に示す。
【表２】
2005108889.tif 000004
【００４５】
図３からわかるように、スラリー密度を１．３ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下にすることにより、９０％以上のスライス歩留を安定して得られるようになった。また表２から明らかなように特にスラリー密度を１．４ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下にすることにより９７％以上の高い歩留を安定して確保することができた。
【実施例３】
【００４６】
さらに、１０００番の砥粒を使用し、スラリー密度を変化させ、図１に示す半導体基板の形成装置に１５０ｍｍ角＊Ｌ＝２８０ｍｍの半導体インゴットを２本セットし、１８０μｍの直径を有するピアノ線ワイヤーを高速で走行させ連続でスライスした。このときのスラリー密度とスライス歩留の関係を図４および表３に示す。
【表３】
2005108889.tif 000005
【００４７】
表３からわかるように、スラリー密度を１．５ｇ／ｃｃ以上２．０ｇ／ｃｃ以下にすることにより、９０％以上のスライス歩留を安定して得られるようになった。また表３から明らかなように特にスラリー密度を１．６ｇ／ｃｃ以上１．８ｇ／ｃｃ以下にすることにより９７％以上の高い歩留を安定して確保することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術及び本発明に係る半導体基板の製造方法を説明するための、半導体基板の形成装置及び半導体形成装置におけるスラリー供給装置を説明するための図である。
【図２】本発明に係る半導体基板の製造方法を説明するための、半導体基板の形成装置の半導体インゴットの長さ方向のスラリーの流れ方を説明するための図である。
【図３】本発明に係る半導体基板の製造方法でスライスを行った時の、一実施例の結果を示すグラフであり、スラリー密度とスライス歩留りの相関を説明するためのグラフである。
【図４】本発明に係る半導体基板の製造方法でスライスを行った時の、他の実施例の結果を示すグラフであり、スラリー密度とスライス歩留りの相関を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ、１ｂ、１ｃ・・・スラリー供給ノズル
２ａ、２ｂ、２ｃ・・・スラリー供給装置
３ａ、３ｂ・・・半導体インゴット
４・・・スライスベース
５・・・メインローラー
６・・・ワイヤー
７・・・端材巻き込み防止板
８・・・ディップ槽
９・１０・・・スラリー供給端（左右）
【図１】
2005108889.tif 000006
【図２】
2005108889.tif 000007
【図３】
2005108889.tif 000008
【図４】
2005108889.tif 000009