(57)【要約】本発明は、砥粒のアセンブリおよびバインダーを含む懸濁物に関し、上記懸濁物は、上記砥粒のアセンブリのＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が、１５体積％超かつ８０体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含むこと、ここでＤ４０およびＤ６０百分位数は、該最大径を有する粒子の、夫々４０体積％および６０体積％を成す画分を分離することを可能にする粒径に対応する粒径の累積粒径分布曲線の百分位数である、および砥粒が上記懸濁物の質量の２５％超かつ４６％未満を占めることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒のアセンブリおよびバインダーを含む懸濁物において、
上記砥粒のアセンブリのＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が、１５体積％超かつ８０体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、ここでＤ４０およびＤ６０百分位数は、該最大径を有する粒子の、夫々４０体積％および６０体積％を成す画分を分離することを可能にする粒径に対応する粒径の累積粒径分布曲線の百分位数である、および
上記砥粒が上記懸濁物の質量の２５％超かつ４６％未満を占める
ことを特徴とする前記懸濁物。
【請求項２】
前記砥粒のアセンブリのＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が、４０体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、請求項１記載の懸濁物。
【請求項３】
砥粒が懸濁物の質量の３７％超かつ４３％未満を占めることを特徴とする、請求項１または２記載の懸濁物。
【請求項４】
Ｄ４０〜Ｄ６０粒径画分中の０．８５未満の真円度を有する粒子の体積％をメジアン径Ｄ５０で割った比Ｒ４０−６０が１超かつ５未満である、請求項１〜３のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項５】
Ｄ４０〜Ｄ６０粒径画分中の０．８５未満の真円度を有する粒子の体積％をメジアン径Ｄ５０で割った比Ｒ４０−６０が１．５超かつ３未満である、請求項４記載の懸濁物。
【請求項６】
２５％＜Δ２０−４０−６０＜５０％および／または０％＜Δ４０−６０−８０＜２０％である、ここで、「Δｎ−ｍ−ｐ」は、％で表わされる比（Ｓ（Ｄｎ−Ｄｍ）−Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ））／Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ）であり、「Ｓ（Ｄｉ−Ｄｊ）」は、（Ｄｉ−Ｄｊ）粒径画分中の０．８５未満の真円度を有する粒子の体積％である、請求項１〜５のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項７】
Ｄ２０〜Ｄ４０粒径画分が、１５体積％超の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、請求項１〜６のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項８】
Ｄ１０〜Ｄ２０粒径画分が、１５体積％超の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、請求項１〜７のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項９】
Ｄ３〜Ｄ１０粒径画分が、３０体積％超の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含み、および／またはＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が、５０体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、請求項１〜８のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項１０】
メジアン径Ｄ５０が３μｍ超および／または３０μｍ未満である、請求項１〜９のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項１１】
前記砥粒のアセンブリが、０．２％〜０．６％の酸素の重量含量を有する、請求項１〜１０のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項１２】
スピンドル６３および２００ｒｐｍの回転速度を使用してブルックフィールドＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏ粘度計を用いて測定されるとき、２０〜３０ｃＰａ．ｓの粘度を有する、請求項１〜１１のいずれか１項記載の懸濁物。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項記載の懸濁物によって支持体に固定されたまたは互いに凝集された砥粒を含む、ブロック、特にシリコンのブロック、を切断するための研磨ワイヤ。
【請求項１４】
切断操作の終わりに２００μｍ未満の厚さを有するウエハーが得られるように適合された、請求項１３記載の研磨ワイヤを使用してシリコンに基づくブロックを切断する方法。
【請求項１５】
インゴットを機械工作する方法であって、下記操作：
ａ．砥粒の粉末およびバインダーを混合することによって懸濁物を調製すること、および
ｂ．上記懸濁物中を通ることによって再充填される研磨具を使用してインゴットを機械工作すること
を含む方法において、上記懸濁物の調製のために、上記懸濁物中の砥粒の重量含量が上記粉末の比表面積の関数として調整される、ここで上記懸濁物は請求項１〜１２のいずれか１項記載のものである、ことを特徴とする前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒の懸濁物、特にシリコンインゴットを機械工作するための懸濁物、この懸濁物で充填された研磨具、特に研磨ワイヤ、およびそのような懸濁物またはそのような研磨具を使用してインゴットを切断する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンウエハーの製造は、シリコンインゴットを切断して一枚一枚のスライスにする工程を含む。この目的のために、シリコンインゴットは、砥粒の懸濁物中を通ることによって再充填されながらループ状に回転している研磨ワイヤに対して押しつけられる。
【０００３】
シリコンインゴットを切断するための方法およびこれらの方法を行うために使用され得る機械は、特に米国特許出願公開第２００６／２４９１３４号明細書、米国特許第５，９３７，８４４号明細書または国際公開第２００５／０９５０７６号パンフレットに記載されている。
【０００４】
シリコンウエハーは、電子用途のために、または光電池の製造のために意図され得る。特に、後者の用途では、１ワットを生み出すために必要なシリコンの量を制限するために、２００μｍのオーダーの減少された厚さを有するシリコンウエハーを製造するための要求がある。
【０００５】
また、生産性を増加するために高い切断速度のための要求がある。
【０００６】
しかし、これらの薄い厚さおよび高い切断速度という制約は、不満足なスクラップ率を招く。実際、製造されたウエハーの大部分は、その長さに沿った厚みの変化、その表面の変形または欠陥を有する。亀裂開始部位を有するものや、切断操作中に破壊されるウエハーもある。
【０００７】
従って、使用される懸濁物の性能を改善するために研究が行われている。特に特開平１０−１８０６０８号公報は、その長さおよびその幅の高々１／４に等しい厚さを有する小さい板状の砥粒の使用を推薦している。
【０００８】
特開２００３−０４１２４０号公報は、メジアン径の周りが狭められた粒径の分散物を推薦している。また、特開２００３−０４１２４０号公報は、平均アスペクト比が０．５９より大きいかそれに等しくあるべきであることを記載している。特開２００３−０４１２４０号公報に記載された粒子は、製造されたウエハーに沿った厚さの変化を減少させることができるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／２４９１３４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９３７，８４４号明細書
【特許文献３】国際公開第２００５／０９５０７６号パンフレット
【特許文献４】特開平１０−１８０６０８号公報
【特許文献５】特開２００３−０４１２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の１の目的は、上記問題の１以上を少なくとも部分的に解決すること、特にシリコンウエハーを製造するための方法の生産性を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、砥粒のアセンブリおよびバインダーを含む懸濁物または「スラリー」、特にシリコンインゴットを機械工作するためのもの、を提案する。上記懸濁物は、
上記砥粒のアセンブリのＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が、１５体積％超、１８体積％超、２２体積％超、好ましくは２５体積％超、かつ８０体積％未満、７０体積％未満、６０体積％未満、好ましくは５０体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む、ここで上記Ｄ４０およびＤ６０百分位数は、該最大径（the largest sizes）を有する粒子の、夫々４０体積％および６０体積％を成す画分を分離することを可能にする粒径に対応する粒径の累積粒径分布曲線の百分位数である、および
上記砥粒が、上記懸濁物の質量（mass）の２５％超、３０％超、３５％超、３７％超、かつ４９．５％未満、さらには４６％未満、好ましくは４５％未満、好ましくは４３％未満を占める
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
説明の残りの部分においてより詳細に見られるように、本発明に従う懸濁物は、インゴットを切断するために特に有効である。それを理論的に説明するために、本発明者らは、大きい粒子の中に高い割合の細長い粒子を含む懸濁物が有利であり、これらの懸濁物のために特に、粒子の上記重量含量のための最適範囲があることを見出した。驚いたことに、本発明者らは、この重量含量の最適範囲がそれらの慣用的に推薦されるものよりも低いことが有利であることを示した。
【００１３】
本発明者らはまた、本発明の１の好ましい実施態様において、本発明に従う懸濁物が、機械工作されるウエハーに（研磨具のこすりによる）傷跡を生じないこと、および研磨具の再充填の間、この研磨具上の粒子の良好な再生を可能にすることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、粒子の真円度を決定するために使用された方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
砥粒のアセンブリのメジアン径Ｄ５０が５μｍ超、または６μｍ超ですらあり、かつ９μｍ未満、または８μｍ未満ですらあるとき、砥粒は好ましくは、上記懸濁物の質量の３０％超かつ４６％未満を占める。
【００１６】
砥粒のアセンブリのメジアン径Ｄ５０が、８μｍ超、または９μｍ超ですらありかつ１２μｍ未満、または１０μｍ未満ですらあるとき、砥粒は好ましくは、上記懸濁物の量の３５％超かつ４７％未満を占める。
【００１７】
砥粒のアセンブリのメジアン径Ｄ５０が、１２μｍ超でありかつ２０μｍ未満、または１５μｍ未満ですらあるとき、砥粒は好ましくは、上記懸濁物の質量の３１％超かつ４８％未満を占める。
【００１８】
１実施態様において、上記砥粒のアセンブリのＤ４０〜Ｄ６０粒径画分中の０．８５未満の真円度を有する粒子の体積％Ｓ（Ｄ４０〜Ｄ６０）をメジアン径Ｄ５０によって割った比、「比Ｒ４０−６０」、が１超かつ５未満、好ましくは３未満、さらには２．７未満である。ここで、真円度および百分位数は上記で定義した通りである。
【００１９】
この比は、１．５より大きく、または１．７より大きくすらあり得る。
【００２０】
１実施態様では、砥粒のアセンブリが以下のようなものである。
１０％＜Δ３−１０−２０＜６０％、および／または
５％＜Δ１０−２０−４０＜４０％、および／または
２０％＜Δ２０−４０−６０＜５０％、および／または
０％＜Δ４０−６０−８０＜２０％、および／または
５％＜Δ６０−８０−９７＜４０％
ここで、「Δｎ−ｍ−ｐ」は、％としての比（Ｓ（Ｄｎ−Ｄｍ）−Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ））／Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ）であり、「Ｓ（Ｄｉ−Ｄｊ）」は、（Ｄｉ−Ｄｊ）粒径画分中の０．８５未満の真円度を有する粒子の体積％である。
【００２１】
１実施態様では、Δ４０−６０−８０＜７％であり、好ましくは、２０％＜Δ２０−４０−６０＜５０％かつ０％＜Δ４０−６０−８０＜２０％、さらにはΔ４０−６０−８０＜７％である。
【００２２】
１実施態様では、５％＜Δ１０−２０−４０＜４０％、またはΔ１０−２０−４０＜２０％ですらあり、かつ０％＜Δ４０−６０−８０＜２０％、またはΔ４０−６０−８０＜７％ですらある。
【００２３】
１の好ましい実施態様では、
１０％＜Δ３−１０−２０＜６０％、および
５％＜Δ１０−２０−４０＜４０％、および
２０％＜Δ２０−４０−６０＜５０％、および
０％＜Δ４０−６０−８０＜２０％、および
５％＜Δ６０−８０−９７＜４０％
である。
【００２４】
Δ３−１０−２０は、２０％超、または２５％超ですらあり得、Δ１０−２０−４０は３５％未満、または３０％未満ですらあり、または２５％未満であり得る。
【００２５】
Δ２０−４０−６０は１５％超、または２５％超ですらあり、または３５％超であり得る。
【００２６】
Δ４０−６０−８０は、１５％未満、１０％未満、または７％未満、または５％未満ですらあり得る。
【００２７】
Δ６０−８０−９７は１０％超、または１５％超ですらあり、または２０％超ですらあり得る。
【００２８】
好ましくは、これらの条件のいくつかが満たされる。
【００２９】
非常に驚いたことに、これらの条件は、１の粒径画分から隣の粒径画分への細長い粒子の割合の変化を制限することを可能にする。本発明者らは、この結果が、インゴットの切断中の性能における改善であることを見出した。
【００３０】
本発明に従う懸濁物は特に、下記の任意的な特徴の１以上を示し得る。
Ｄ２０〜Ｄ４０粒径画分が、１５体積％超、好ましくは２０体積％超、または２５体積％超すらの、０．８５未満の真円度（Ｃ）を有する粒子を含み得る。
Ｄ１０〜Ｄ２０粒径画分が、１５体積％超、好ましくは２５体積％超、または３０％体積超すらの、０．８５未満の真円度（Ｃ）を有する粒子を含み得る。
Ｄ３〜Ｄ１０粒径画分が、３０体積％超、好ましくは４０体積％超、または５０体積％超すらの、０．８５未満の真円度（Ｃ）を有する粒子を含み得る。
Ｄ２０〜Ｄ４０粒径画分およびＤ４０〜Ｄ６０粒径画分が同時に、１５体積％超、２０体積％超、および／または４０体積％未満、３５体積％未満の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含み得る。
メジアン径Ｄ５０が、３０μｍ未満、または２０μｍ未満ですらあり、および／または３μｍ超、５μｍ超、または８μｍ超ですらあり得る。
砥粒の物質が、７ＧＰａより大きいビッカースＨＶ０．５マイクロ硬さを有し得る。このマイクロ硬さは、対面角が１３６°の正四角錐のダイアモンド圧子を粒子のサンプルに押して作られる圧痕の少なくとも１０の測定値の平均によって決定され得る。
砥粒が特に、９５重量％超の、好ましくは９７．５重量％超の炭化ケイ素ＳｉＣを含み得る。上記炭化ケイ素は、好ましくはα結晶形である。
砥粒が好ましくは、５〜１５ミクロンのメジアン径に関して１．０ｍ２／ｇ超、または１．２ｍ２／ｇ超すらの比表面積を有する。比表面積は、Journal of American Chemical Society 60 (1983),  pages 309-316に記載されたＢＥＴ（ブルナウアー・エメット・テラー）法によって慣用的に計算される。
砥粒のアセンブリが、０．２％〜０．６％、好ましくは０．４％〜０．５％の酸素の重量含量を有する。酸素の重量含量は、ＬＥＣＯ法によって測定される。
【００３１】
１の特定の実施態様では、メジアン径Ｄ５０が８μｍより大きく、Ｄ４０〜Ｄ６０粒径画分が、１５体積％超、または２０体積％超の、０．８５未満の真円度を有する粒子を含む。
【００３２】
バインダーは好ましくは、有機バインダーである。
【００３３】
好ましくは、本発明に従う懸濁物が、スピンドル６３および２００ｒｐｍ（revolutions per minute（１分間当たりの回転数））の回転速度を使用してブルックフィールドＤＶ−ＩＩ＋Ｐｒｏ粘度計を用いて測定されるとき、２０〜３０ｃＰａ．ｓの粘度を有する。
【００３４】
本発明はまた、本発明に従う懸濁物によって支持体に固定されたまたは互いに凝集された砥粒を含む用具に関する。上記用具は特に、本発明に従う懸濁物でコーティングされた支持ワイヤ、例えばインゴット、特にシリコンインゴット、を切断することが意図された研磨ワイヤ、であり得る。
【００３５】
本発明はまた、インゴットを機械工作するための方法、特に、本発明に従う用具、特に本発明に従う研磨ワイヤ、を使用してインゴットを切断するための方法に関する。上記インゴットは、半導体物質、特に単結晶または多結晶シリコン、ヒ化物、特にヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、金属酸化物またはフェライト、から選択される構成成分の５０％超、８０％超、９０％超、９５％超、９９％超、９９．９％超、または１００％すらを含み得る。上記方法は、切断操作の終わりに２００μｍ未満、１５０μｍ未満、または１００μｍ以下すらの厚さを有するウエハーが得られるように適合され得る。
【００３６】
好ましくは、上記用具が、本発明に従う懸濁物中を通ることによって再充填される。
【００３７】
本発明はまた、本発明に従う機械工作法に従って得られたウエハーに関する。
【００３８】
さらに、本発明者らは、切断速度を最大にするために最適な、懸濁物中の砥粒の重量含量が、ＢＥＴによって慣用的に測定された粉末の比表面積に依存することを見出した。この比表面積が大きいほど、上記重量含量は高くなければならない。
【００３９】
本発明はしたがってインゴットを機械工作するための方法にも関し、下記操作：
ａ．砥粒の粉末およびバインダーを混合することによって懸濁物を調製すること、
ｂ．上記懸濁物中を通ることによって再充填される研磨具を使用して上記インゴットを機械工作すること
を含む。この方法は、上記懸濁物の調製のために、上記懸濁物中の砥粒の重量含量が、上記粉末の比表面積の関数として調整されることに注目すべきである。
【００４０】
上記懸濁物は、特に、本発明に従う懸濁物であり得る。
【００４１】
定義
用語「粒子」は、懸濁物中のまたは支持体に固定された、個々の固体生成物を意味すると理解される。
【００４２】
明確のために、本明細書では、下記用語が区別される。粒子の「粉末」は、懸濁物の製造のために使用される粒状の原料であり、粒子の「アセンブリ」は、懸濁物中の粒子で構成される。言い換えると、粉末は、懸濁物に導入されるとき、粒子のアセンブリになる。もちろん、粒子のアセンブリの粒径分布は、対応する粉末のそれと同じである。
【００４３】
明確のために、０．８５未満の真円度を有する粒子は、本明細書では「細長い粒子」と呼ばれ、０．８５以上の真円度を有する粒子は、「丸い粒子」と呼ばれる。
【００４４】
粒子の「真円度」は、下記のやり方で慣用的に決定される。粒子が、粒子の凝集を回避するように、流体中に懸濁される。本発明者らは、例えば、水酸化ナトリウムＮａＯＨを使用して水中にＳｉＣを分散させる懸濁を行った。しかし、ＳｉＣ粒子を懸濁させるための公知の他の分散剤が使用され得る。懸濁物の写真が撮られ、ＳＹＳＭＥＸ  ＦＰＩＡ  ３０００機を使用して処理される。粒子の真円度「Ｃ」を評価するために、写真（図１参照）上で粒子Ｇの面積Ａｐに等しい面積を有するディスクＤの周囲の長さＰｄが決定される。さらに、この粒子の周囲の長さＰｐが決定される。真円度はＰｄ／Ｐｐの比に等しい。すなわち、
2012533172.tif 000002
である。粒子が細長いほど、真円度は低い。ＳＹＳＭＥＸ  ＦＰＩＡ  ３０００の操作マニュアルも、この手法を記載している（URL:http://www.malvern.co.ukの「詳細な仕様書シート（detailed specification sheets）」を参照）。
【００４５】
表現「懸濁物の粒子のアセンブリの粒径の累積粒径分布の曲線」は、慣用的に、下記を与える粒径分布曲線を意味する。
Ｙ軸上に、累積％（ｐ％）が、該最大径を有する粒子のｐ体積％を一緒にしてこのアセンブリの画分を表わすように％をプロットし、および
Ｘ軸上に粒径Ｄｐをプロットする、ここで、Ｄｐは、Ｙ軸上にプロットされた累積％（ｐ％）によって表わされる画分中の最も小さいありうる粒径である。
【００４６】
そのような粒径曲線は、レーザー粒径分析機を使用して作られ得る。ＳＹＳＭＥＸ  ＦＰＩＡ  ３０００（商品名）デバイスは、そのような曲線を得ることを有利に可能にする。下記実施例では、粒径がそのようなデバイスによって決定された。用語「百分位数」または「パーセンタイル」Ｄｐは、慣用的に、Ｙ軸上にプロットされたｐ体積％に対応する（上記曲線のＸ軸上にプロットされた）粒径を意味する。例えば、粒子の１０体積％は、Ｄ１０以上の粒径を有し、粒子の９０体積％は、Ｄ１０より厳密に小さい粒径を有する。
【００４７】
表現「メジアン径」は慣用的に百分位数Ｄ５０を意味する。用語「Ｄｐ−Dq」は、Ｄｑ以上およびＤｐ以下の粒径を有する粒子の全てを含む粒径画分を示す。用語「Ｓ（Ｄｐ−Ｄｑ）」は、Ｄｐ−Ｄｑ粒径画分における細長い粒子の体積％を示す。用語「Δｎ−ｍ−ｐ」は、比（Ｓ（Ｄｎ−Ｄｍ）−Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ））／Ｓ（Ｄｍ−Ｄｐ）を％として示す。例えば、Δ３−１０−２０」は、比（Ｓ（Ｄ３−Ｄ１０）−Ｓ（Ｄ１０−Ｄ２０））／Ｓ（Ｄ１０−Ｄ２０）である。従って、Δｎ−ｍ−ｐは、Ｄｎ−Ｄｍ粒径画分のＤｍ−Ｄｐ粒径画分に対する細長い粒子の割合の相対的増加を示す。用語「懸濁物」は、実質的に均一に分散された粉末を含む液体を示し、所望により分散剤を含み得る懸濁物である。
【００４８】
本発明の他の特徴および利点はまた、下記の説明を読み、図面を検討することにより明らかになるであろう。ここで、図１は、粒子の真円度を決定するために使用された方法を説明する図である。
【００４９】
製造法
砥粒を製造するための公知の任意の方法が、丸い粒子および細長い粒子を製造するために使用され得る。細長い粒子を製造するために、特に、特開２００３−０４１２４０号公報の記載が参照され得る。
【００５０】
製造された細長い粒子の割合に応じて、分級（classification）工程、分類（sorting）工程、例えばスクリーニングによる、または種々の粒径画分の混合工程が、本発明に従う懸濁物の粒子のアセンブリのそれに対応する細長い粒子の割合を得るために必要であり得る。
【００５１】
本発明に従う懸濁物の製造のために使用され得る粉末（以降、「ベース粉末」と言う）は、例えば、少なくとも下記の工程を含む方法に従って製造され得る。
ａ）固体の合成、好ましくは少なくともミリメートルの大きさの固体、すなわち全ての寸法が少なくとも１ｍｍを超える固体の合成、好ましくは反応による、特に炭素還元による、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）を製造するためのシリカの炭素還元、加圧焼結または静水圧加圧（ＩＰ）、熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）、ＳＰＳ（放電プラズマ焼結）または溶融成型による、特に電気溶融成型による、
ｂ）上記固体を粒子のアセンブリへ任意的に縮小すること、任意的に粉砕による、
ｃ）好ましくは、製造されるべき粉末の粒子Ｄ０．５の最大径より大きい粒径を有する粒子の、例えばスクリーニングによる、選択、および好ましくは、この最大径よりも少なくとも２倍大きい粒径および／またはこの最大径の４倍未満の粒径を有する粒子の選択、
ｄ）工程ａ）で得られた固体または工程ｂ）もしくは工程ｃ）で得られた粒子を、好ましくはせん断応力を促進する条件下で、特にロールミルを使用して、挽くこと、
ｅ）適切な場合には、工程ｄ）で得られ、かつ得られた粉末が本発明に従う懸濁物の粒子のアセンブリを構成し得るように決定された粒径範囲に属する粒子の選択、
ｆ）任意的に、工程ｄ）で行われた挽く工程中に導入されたありうる磁気粒子を除去するための鉄の除去、
ｇ）任意的に、望ましくない化学種、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末の場合にはシリカまたは過剰の炭素、の除去を可能にする熱処理または化学処理、
ｈ）任意的に、粉末の品質の確認、好ましくはサンプリングによる。
【００５２】
工程ａ）では、目的が、挽く工程中の「粉砕（shatter）」に対して十分な強度を有する固体を製造することである。言い換えると、製造された固体は、挽く工程中に粉々に崩れ得る、粒子の単なる塊であるべきでない。そのように粉々に崩れると、産業用途のための十分に細長い粒子を得ることができない。最も好ましい条件を調べることを可能にする簡単なテストから、任意の合成法が想像され得る。
【００５３】
任意的な工程ｂ）では、固体が、任意の工程ｃ）中に選択され得る粒子の量を増加するように縮小される、例えば粉砕される。
【００５４】
任意的な工程ｃ）の目的は、ミル中に導入された粒子の粉砕後に、ミルの出口で得られた粒子が、粉末が比較的粗大なままであるように十分な粒径を有するであろうことを確実にすることである。
【００５５】
この目的のために、固体の最小粒径またはミルに入る粒子の最小粒径が、製造されるべき粉末の粒子の最大粒径よりも少なくとも２倍大きいことが好ましい。
【００５６】
工程ｄ）では、せん断応力を促進するミル、好ましくはロールミル、が使用される。
【００５７】
摩擦ミルは、多量の細長い粒子を効果的に製造するために適するとは考えられない。
【００５８】
ロールミルの場合には、粒径分布および細長い粒子の割合を加減するために、ロール間のギャップが調整され得る。
【００５９】
次いで、補足の工程ｅ）が、これは、工程ｄ）の終わりに得られる粉末が満足のいくものであれば任意であるが、好ましい粒径範囲を選択するために行われ得る。この工程は、分級を含み得る。これは、好ましくは洗い分けによる、すなわち水中での攪拌による、密度に従う分離による。実際、この方法は、粒子の細かい粒径に十分適する。
【００６０】
任意的な工程ｆ）は、また、特に工程ｄ）中に導入された磁気粒子を、鉄の除去により、除去するために行われ得る。好ましくは、この工程は、高強度磁気分離器を使用して行われる。
【００６１】
適切な場合には、任意的な次の工程ｈ）において、挽く工程によって得られた粉末の品質が確認される。これは、好ましくはサンプリングによって、例えば顕微鏡、走査電子顕微鏡、または粒子の形状を確かめることを可能にする任意の公知の手段を使用して行われる。
【００６２】
この方法故に、砥粒のベース粉末が得られる。
【００６３】
ベース粉末
砥粒は好ましくは、７ＧＰａより大きいビッカースＨＶ０．５マイクロ硬さを有する物質で作られる。
【００６４】
砥粒の性質は、特に、今日までポリッシュ材またはソーイング材として使用された砥粒のそれであり得る。特に、上記粒子は、炭化ケイ素、酸化セリウム、ダイアモンド、窒化ホウ素、アルミナ、ジルコニア、シリカおよびこれらの物質の１以上の組合せによって構成される群から選択される物質で作られ得る。そのような砥粒は、市販されている。例えば、Fujimi Inc.製の炭化ケイ素ＧＣ（商品名）（グリーンシリコンカーバイド）およびＣ（商品名）（ブラックシリコンカーバイド）、またはSaint-Gobain Materials（ノルウエー国リルサンド）製のＳＩＫＡ(商品名)が挙げられる。アルミナ粉末は、例えば、Fujimi Inc.製のＦＯ（Fujimi 光学エメリー（Optical Emery））、Ａ（レギュラー溶融アルミナ(Regular Fused Alumina)）、ＷＡ（ホワイト溶融アルミナ(White Fused Alumina)）およびＰＷＡ（小板か焼アルミナ(Platelet Calcined Alumina)）から選択され得る。
【００６５】
炭化ケイ素の粒子が特に有利である。
【００６６】
１の好ましい実施態様では、砥粒が、９５重量％超の、更には９７．５重量％超の炭化ケイ素を含む。残りの２．５重量％は不純物であり得る。用語「不純物」は、粒子の製造中に原料とともに不可避的に導入される不可避の構成要素を意味すると理解される。特に、酸化物、窒化物、オキシニトリド、カーバイド、オキシカーバイド、カーボニトリド、およびナトリウムおよび他のアルカリ金属、鉄、バナジウムおよびクロムの金属種の群に属する化合物が一般的に不純物である。例として、ＣａＯ、Ｆｅ２Ｏ３またはＮａ２Ｏが挙げられ得る。
【００６７】
炭化ケイ素粒子は好ましくは、３．０より大きい密度を有する。好ましくは、炭化ケイ素がα型で結晶化されている。
【００６８】
１実施態様では、Ｄ２０百分位数が、９μｍ超、１１μｍ超、および／または１５μｍ未満、１４μｍ未満、または１３μｍ未満ですらある。
【００６９】
Ｄ４０百分位数は、５μｍ超、または８μｍ超ですらあり、および／または２０μｍ未満、または１５μｍ未満ですら、または１０μｍ未満であり得る。
【００７０】
メジアン径Ｄ５０は３０μｍ未満、２０μｍ未満、１５μｍ未満、および／または１μｍ超、３μｍ超、５μｍ超、７μｍ超、または９μｍ超ですらあり得る。
【００７１】
懸濁物
懸濁物は慣用的に、液体バインダー中のベース粉末の混合物からの結果である。
【００７２】
バインダーは、砥粒を支持体、特に、インゴット（特にシリコンインゴット）を切断するための支持ワイヤ、に固定することを可能にする。この固定は、動かないものであってもよく、または、これとは反対に、慣用的に、粒子の互いに対する可動性を可能にしてもよい。
【００７３】
バインダーは、好ましくは、有機バインダーである。上記バインダーは、水、塩基物質および１以上の添加剤を含み得る。
【００７４】
水の量は好ましくは、懸濁物の重量に対して１０〜７５重量％である。
【００７５】
塩基物質は、アルカリ金属水酸化物、例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム、アルカリ土類金属水酸化物、例えば水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムおよび水酸化バリウム、およびこれらの種々の物質の組合せから選択され得る。この塩基物質の含量は、慣用的に、懸濁物の全液体重量に対して３．５〜２０重量％である。
【００７６】
添加剤のうち、少なくとも１の滑剤が一般的に使用される。
【００７７】
滑剤は、ポリエチレングリコール、ベンゾトリアゾール、オレイン酸およびそれらの混合物から特に選択され得る。滑剤は、例えば、Rikashokai社製のRikamultinoleまたはDaichikagaku製のLunacoolantであり得る。滑剤の含量は好ましくは、懸濁物の重量に対して０〜５０重量％である。
【００７８】
バインダーは、エチレングリコールモノマーから形成されるポリマーまたはコポリマー、好ましくはポリエチレングリコール、を含み得る。他の有機バインダー、例えばＰＶＡまたはＰＭＭＡ、は、それらが液体形状であることができ、または溶液にされ得る限り、適切であり得る。
【００７９】
懸濁物は、上記原料を単に混合することによって製造され得る。懸濁物の製造法は、米国特許出願公開第２００６／０２４９１３４号明細書に特に記載されている。
【００８０】
用具
シリコンインゴットを切断するために、懸濁物が、慣用的に、例えば１００〜２００μｍの厚さを有する支持ワイヤ上におかれる。
【００８１】
上記支持ワイヤは、特に、硬鋼、または合金、例えばニッケル−クロム合金または鉄−ニッケル合金、または高融点を有する金属、例えばタングステンまたはモリブデン、で構成され得、あるいはポリアミドファイバーで作られ得る。
【００８２】
機械工作法
慣用の切断法にしたがって、導入部で説明したように、研磨ワイヤが、ローラーによってガイドされ、ループ状に回転し、砥粒で再充填されるために懸濁物中を通る。研磨ワイヤは、典型的には２００ｍｍのオーダーの長さおよび直径の、切断されるべきインゴットに対して擦り、その結果、このインゴットのスライスまたは「ウエハー」に切断する。
【００８３】
インゴットは、特に、９９．９９重量％より高い純度を有する多結晶シリコンインゴットであり得る。
【００８４】
本発明に従う機械工作法の１実施態様によれば、ウエハーが、２００μｍ未満、１８０μｍ未満、１５０μｍ未満、１３０μｍ未満、１２０μｍ未満、または１００μｍ未満すらの厚さを有するように切断される。
【００８５】
試験
炭化ケイ素粒子の種々の懸濁物が試験された。
【００８６】
下記表は、これらの懸濁物を製造するために使用された粒子の粉末の特徴を記載する。Ｓ％は種々の粒径画分中の細長い粒子の体積％を示す。Ｎ％は、種々の粒径画分中の細長い粒子の数の％を示す。
【００８７】
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【００８８】
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【００８９】
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【００９０】
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【００９１】
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【００９２】
特開２００３−０４１２４０号公報に記載された実施例と同様のやり方でこれらの粉末から製造された種々の懸濁物を使用して実施例が行われた。バインダーは、ＶＷＲによって供給された、２００の分子量を有するポリエチレングリコールである。種々の量の粉末がバインダーに添加された。表６は、こうして得られた種々の懸濁物の粒子の重量含量を、懸濁物の重量に基づく％として示す。次いで、特開２００３−０４１２４０号公報の実施例に記載されたプロトコルにしたがって、上記懸濁物を使用してシリコンインゴットを切断した。
【００９３】
シリコンインゴットを上記研磨ワイヤを用いて機械工作する（シリコンインゴットの移動方向に対して垂直の平面でインゴットに対して擦る）速度、すなわち単位時間当たりに切断されるインゴットの数、が同じ条件下で毎回測定された。
【００９４】
種々の懸濁物を用いて得られた速度が、実施例「Ｒｅｆ．２’」の懸濁物を用いて得られた速度と比較された。ある懸濁物を用いて得られた速度と実施例「Ｒｅｆ．２’」の懸濁物を用いて得られた速度との間の比（「Ｇ’」と言う）は、使用された粒子の粉末（Ｐ１またはＰ２）および粒子の重量含量の影響を測定することを特に可能にする。
【００９５】
結果
得られた結果を下記表６にまとめる。
【００９６】
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【００９７】
得られた結果は、試験された本発明に従う懸濁物の性能が、参照の懸濁物を用いて得られたものより、粒子のより低い重量含量およびより高い重量含量で優れていることを示す。タイプＰ１の細長い粒子の粉末から製造された本発明に従う懸濁物は、粉末Ｐ２から製造された懸濁物よりも良好な性能を有する。
【００９８】
すなわち、本発明に従う懸濁物は、高い切断速度、すなわち良好な生産性、を可能にし、また、非常に薄い厚さ、特に１８０μｍ未満、または１５０μｍ未満すら、または１００μｍ未満のオーダーすらの厚さを有するウエハー、特にシリコンウエハー、の製造を、低いスクラップ率を伴って、可能にする。
【００９９】
実施例１および２に従う懸濁物は、それらの全てのうちで好ましいと考えられ、切断速度は、これらの実施例に関して最大である。
【０１００】
今明らかなように、本発明は、シリコンウエハーを切断するための特に有効な懸濁物を提供する。本発明に従う懸濁物を用いると、生じた電気エネルギーの量と使用されたシリコンの量との間の特に有利な効率を有する光電池を製造することを特に可能にする。
【０１０１】
もちろん、本発明は、例示的実施例によって与えられる、上記実施態様に限定されない。
【０１０２】
特に、本発明に従う懸濁物は、研磨材ワイヤ以外の用途に使用され得るであろう。特に、他のソーイング用具または、より一般的には他の機械工作用具、を製造するために使用され得るであろう。
【図１】
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【国際調査報告】
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