JP2006239795A - Manufacturing method of semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、砥粒を固着させたワイヤーを用いて半導体インゴットを切断し、半導体基板を製造する半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor substrate manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate by cutting a semiconductor ingot using a wire to which abrasive grains are fixed.
従来、多結晶シリコン等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、この半導体インゴットをエポキシ系等の接着剤によってガラスやカーボン材もしくは樹脂製のスライスベースに接着した後、所定の厚みとなるように複数枚に切断して形成していた。 Conventionally, when a semiconductor substrate for a solar cell is formed of polycrystalline silicon or the like, for example, a polycrystalline silicon ingot is formed by a casting method, and the semiconductor ingot is formed by cutting the ingot into predetermined dimensions. After bonding to a glass, carbon material, or resin-made slice base with an epoxy-based adhesive or the like, it was cut into a plurality of sheets so as to have a predetermined thickness.
このように切断する方法としては、外周刃や内周刃等を使用する切断方法やワイヤーソーを用いた切断方法が知られている。特にワイヤーソーを用いた切断方法は、外周刃や内周刃等を使用する方法と比べて、多数の半導体インゴットを同時に切断することができ、切断精度が高く、カーフロス(切断ロス)も少ないため好適に用いられている。 As a method for cutting in this way, a cutting method using an outer peripheral blade, an inner peripheral blade or the like, or a cutting method using a wire saw is known. In particular, the cutting method using a wire saw can cut a large number of semiconductor ingots at the same time, with high cutting accuracy and less kerf loss (cutting loss), compared to the method using an outer peripheral blade or inner peripheral blade. It is preferably used.
図6に通常用いられているワイヤーソー装置を用いた切断方法を示す。図6に示すように、スライスベース2と接着した半導体インゴット1を設置して、砥粒をメッキもしくは樹脂等で固着させた直径約80〜200μmのピアノ線等からなる一本のワイヤー3をワイヤー供給リール7からメインローラー5上に設けられた一定間隔でワイヤー3がはまる多数の溝に巻きつけて互いに平行に配置させる。そして、2本のメインローラー5間に複数本張られたワイヤー3を高速で移動走行させながら、一本又は複数の半導体インゴット1をワイヤー3に向けて徐々に下降させて半導体インゴット1に押しつけることによって半導体インゴット1を切断し、半導体基板を作製する。
FIG. 6 shows a cutting method using a commonly used wire saw device. As shown in FIG. 6, a
なお、ワイヤーソーによる切断方法としては、ここで示した砥粒固着ワイヤーを用いる方法の他に、SiC等の砥粒をオイル又は水等に混ぜてスラリーとし、このスラリーを通常のワイヤー(ピアノ線)へ供給し切削する遊離砥粒ワイヤーソーが知られている。 As a cutting method using a wire saw, in addition to the method using the abrasive fixed wire shown here, abrasive grains such as SiC are mixed with oil or water to make a slurry, and this slurry is used as a normal wire (piano wire). A loose abrasive wire saw that is fed to and cut into a known shape is known.
遊離砥粒ワイヤーを用いる切断方法は、ワイヤー周囲に付着した砥粒と、スラリーの粘性と高速で走るワイヤーの慣性で持ち込まれる砥粒が存在するため、ワイヤー線径と砥粒粒径から算出される以上の切代となってしまうという問題があるが、砥粒固着ワイヤーを用いる切断方法によれば、ワイヤーの周囲にある砥粒粒径が決まっており、それ以上の砥粒等の持ち込みがないため、切削性が高くカーフロスもより少なくできるという利点がある。
ワイヤーソーによる切断方法は、以上のような利点を有するが、ワイヤーを高速に走行させながら半導体インゴットに押し当て、半導体インゴットを切断すると切断部分で摩擦熱が生じ、摩擦熱により半導体インゴットの切断部分が高温になると、切断精度が悪化したり、形成された半導体基板にマイクロクラック等が生じる問題がある。 The cutting method using a wire saw has the advantages as described above, but when the wire is pressed against the semiconductor ingot while running at high speed and the semiconductor ingot is cut, friction heat is generated in the cut portion, and the cut portion of the semiconductor ingot is generated by the friction heat. When the temperature is high, there are problems that the cutting accuracy is deteriorated and microcracks or the like are generated in the formed semiconductor substrate.
この問題に対して、砥粒固着ワイヤーソーを用いたワイヤーソー装置では、半導体インゴットを切断する際に生じる摩擦熱を吸収するために、半導体インゴットとワイヤーとの接触部分に直接、オイル又は水を主とするクーラント液を供給する方法が示されている(特許文献1、特許文献2参照)。
In order to solve this problem, in a wire saw apparatus using an abrasive fixed wire saw, oil or water is directly applied to a contact portion between a semiconductor ingot and a wire in order to absorb frictional heat generated when the semiconductor ingot is cut. A method of supplying a main coolant liquid is shown (see
しかしながら、太陽電池等に用いられる半導体基板は、一般的に矩形のものが多く、直方体の半導体インゴットをスライスして形成される。特に、10mm角以上の大型化した直方体の半導体インゴットを砥粒固着ワイヤーで切断する場合、切断精度が悪化したり、形成された半導体基板にマイクロクラック等が生じてしまうという問題を解消することができなかった。 However, semiconductor substrates used for solar cells and the like are generally rectangular in shape, and are formed by slicing a rectangular semiconductor ingot. In particular, when cutting a 10 mm square or larger cuboid semiconductor ingot with an abrasive wire, it is possible to eliminate the problem that the cutting accuracy deteriorates or microcracks or the like are generated in the formed semiconductor substrate. could not.
この理由として発明者が検討した結果、次のような事実を知見した。特許文献1に示されている方法は、円柱状の半導体インゴットを切断する場合であって、ワイヤーによる切断距離が一定でなく、インゴット切断開始時、終了時においては切断距離は短くなる。そのため、半導体インゴットとワイヤーとの接触部分に直接、クーラント液を供給することにより摩擦熱を吸収することができる。しかしながら、矩形の大型化した半導体インゴットを切断する場合、常に切断距離が変わらないため切断部分に持ち込まれたクーラント液の冷却能が落ち、特にワイヤーの出口付近で充分に摩擦熱を吸収することができないという問題が生じるのである。
As a result of the study by the inventors, the following facts were found. The method disclosed in
なお、特許文献2では、図7に示されるようにワイヤー3の下方に載置した半導体インゴット1を上昇させて切断しているため、クーラント液が切断面に供給されることになり、上記問題が解決されると予想される。しかし、発明者が検討したところ、矩形の大型化した半導体インゴットを切断する場合、切断が進むにつれて半導体インゴットの切断された部分が溝状になるため、供給されたクーラント液が溜まり、クーラント液の圧力により高速走行しているワイヤーにぶれが生じて面粗度が悪化してしまうという問題が生じることがわかった。
In
そこで、クーラント液の冷却能を上昇させて、半導体インゴットの冷却性を上げるためにクーラント液を低温にすることを試みたが、ワイヤー3が過冷却となり熱疲労によってかえってワイヤー3の寿命が低下する恐れがあることが判明した。また、クーラント液の流量を大きくすることも試みたが、クーラント液の圧力により高速走行しているワイヤーにぶれが生じるため面粗度が悪化してしまう可能性が強いことも判明した。
Therefore, an attempt was made to lower the coolant temperature in order to increase the cooling capacity of the coolant liquid and increase the cooling performance of the semiconductor ingot. However, the
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、半導体インゴットを切断する際に生じる摩擦熱を吸収し、切断精度、面粗度の悪化、マイクロクラックの発生を抑制することのできる半導体基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and absorbs frictional heat generated when cutting a semiconductor ingot, thereby suppressing cutting accuracy, deterioration of surface roughness, and generation of microcracks. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate that can be manufactured.
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は、砥粒を固着させたワイヤーを移動走行させるとともに、このワイヤーの上方から半導体インゴットを押しつけて、この半導体インゴットを切断して半導体基板を形成する半導体基板の製造方法であって、少なくとも、前記半導体インゴットの頂部側と、この半導体インゴットに前記ワイヤーが切り込む入口部側及び出口部側と、に冷却用のクーラント液を供給しながら、この半導体インゴットを切断するようにした。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor substrate according to
また、本発明の請求項2に係る半導体基板の製造方法は、請求項1に記載の半導体基板の製造方法において、前記半導体インゴットの頂部側はスライスベースに取り付けられ、このスライスベースを介して、前記クーラント液が供給されるようにした。
A semiconductor substrate manufacturing method according to
また、本発明の請求項3に係る半導体基板の製造方法は、請求項1又は請求項2に記載の半導体基板の製造方法において、前記半導体インゴットは、その切断面が矩形である。
A semiconductor substrate manufacturing method according to
以上述べたように、本発明の半導体基板の製造方法によれば、砥粒を固着させたワイヤーを移動走行させるとともに、このワイヤーの上方から半導体インゴットを押しつけて、この半導体インゴットを切断して半導体基板を形成する半導体基板の製造方法であって、少なくとも、半導体インゴットの頂部側と、この半導体インゴットに前記ワイヤーが切り込む入口部側及び出口部側と、に冷却用のクーラント液を供給しながら、この半導体インゴットを切断するようにしたので、半導体インゴットの頂部から冷却用のクーラント液が半導体インゴットの全体を覆うように供給されて、半導体インゴット全体が効率よく冷却される。その結果、切断部分で生じる摩擦熱が効率よく吸収されるので、切断精度の悪化が防止され、形成された半導体基板にマイクロクラック等が生じるといった問題を抑制することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, the wire on which the abrasive grains are fixed is moved and moved, and the semiconductor ingot is pressed from above the wire to cut the semiconductor ingot. A method of manufacturing a semiconductor substrate for forming a substrate, at least while supplying a coolant liquid for cooling to the top side of the semiconductor ingot and the inlet side and the outlet side where the wire cuts into the semiconductor ingot, Since this semiconductor ingot is cut, the coolant liquid for cooling is supplied from the top of the semiconductor ingot so as to cover the entire semiconductor ingot, and the entire semiconductor ingot is efficiently cooled. As a result, the frictional heat generated at the cut portion is efficiently absorbed, so that the cutting accuracy is prevented from being deteriorated, and the problem that microcracks or the like are generated in the formed semiconductor substrate can be suppressed.
さらに、供給されるクーラント液を低温にしても、クーラント液は半導体インゴットから熱を奪いながら、半導体インゴット側面を伝ってワイヤーに到達するため、ワイヤーが過冷却にならず熱疲労を抑えてワイヤーの寿命の低下を防止することができる。 Furthermore, even if the coolant liquid supplied is at a low temperature, the coolant liquid takes the heat from the semiconductor ingot and reaches the wire through the side of the semiconductor ingot. It is possible to prevent a decrease in life.
また、ワイヤーの上方から半導体インゴットを下降させて、ワイヤーに押しつけて切断しているため、切断された部分に供給されたクーラント液が溜まることが少ない。そして、クーラント液が切断面に直接供給されないため、高速走行するワイヤーにぶれを生じることが少なくなり、面粗度が悪化するといった問題も減少させることができる。 Further, since the semiconductor ingot is lowered from above the wire and pressed against the wire for cutting, the coolant liquid supplied to the cut portion is less likely to accumulate. And since a coolant liquid is not supplied directly to a cut surface, it is less likely that the wire running at high speed will be shaken, and the problem that the surface roughness deteriorates can also be reduced.
また、半導体インゴットの頂部側はスライスベースに取り付けられ、このスライスベースを介して、クーラント液が供給されるような構成にすれば、半導体インゴットを安定して保持した状態で切断できるとともに、半導体インゴットの形状に左右されることなく、クーラント液を再現性よく安定した状態で供給できるようになり、安定した品質で半導体基板を製造することができる。 Further, the top side of the semiconductor ingot is attached to the slice base, and if the coolant liquid is supplied through the slice base, the semiconductor ingot can be cut while being stably held, and the semiconductor ingot The coolant liquid can be supplied in a stable and reproducible manner regardless of the shape of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate can be manufactured with a stable quality.
以上のような本発明に係る半導体基板の製造方法は、クーラント液の冷却効果を十分に発揮できるから、特に切断面が矩形となっている半導体インゴットのように、最初から最後まで切断長さが変わらない被切断物を対象とした場合に、その効果を十分に奏するものとなる。したがって、太陽電池素子用に好適に用いられる直方体形状の大型化した半導体インゴットを切断するときに、マイクロクラック等の発生を抑制し、高品質な半導体基板を製造することができる。 Since the manufacturing method of the semiconductor substrate according to the present invention as described above can sufficiently exhibit the cooling effect of the coolant liquid, the cutting length is from the beginning to the end, particularly like a semiconductor ingot having a rectangular cutting surface. When the object to be cut is not changed, the effect is sufficiently exhibited. Therefore, when cutting a rectangular parallelepiped large-sized semiconductor ingot suitably used for a solar cell element, it is possible to suppress the generation of microcracks and the like and manufacture a high-quality semiconductor substrate.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1に、本発明の半導体基板の製造方法に係るワイヤーソー装置の斜視図を示し、図2に、半導体インゴットをワイヤーソー装置で切断する場合のワイヤーとの位置関係を示す。図中、1は半導体インゴット、2はスライスベース、3は砥粒を固着させたワイヤー、4はクーラント液の供給ノズル、5はメインローラー、6はディップ槽、7はワイヤー供給リール、8は端材巻き込み防止板である。 FIG. 1 shows a perspective view of a wire saw device according to a method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, and FIG. 2 shows a positional relationship with a wire when a semiconductor ingot is cut with the wire saw device. In the figure, 1 is a semiconductor ingot, 2 is a slice base, 3 is a wire to which abrasive grains are fixed, 4 is a coolant supply nozzle, 5 is a main roller, 6 is a dip tank, 7 is a wire supply reel, and 8 is an end. It is a material entrainment prevention plate.
被切断対象となる直方体の半導体インゴット1は、例えば鋳造法等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、例えば150×150×300mmの直方体に切り出したもの等で構成される。これらの半導体インゴット1は、カーボン材もしくはガラス、樹脂等の材質からなるスライスベース2上に1本又は複数本配置され、接着剤などによって接着されている。
The rectangular
ワイヤー3は、例えば、直径80〜200μm程度を有する鉄又は鉄合金を主成分とするピアノ線にダイヤモンドもしくはSiCで形成された平均粒径10〜20μmの砥粒が例えばニッケルや銅・クロムによるメッキにて固着されているか、もしくはレジン等の樹脂接着剤によって固着されたものである。ワイヤー3はワイヤー供給リール7から供給され、後述するメインローラー5上に設けられた所定間隔の溝に巻きつけ配列される。
For example, the
メインローラー5は、例えばウレタンゴム等からなり、その表面に所定間隔でワイヤー3がはまる多数の溝が形成されている。この溝の間隔とワイヤー5の直径との関係によって、最終製品である半導体基板の厚みが定まる。
The
メインローラー5を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤー3を移動走行させることができ、通常、400〜800m/min程度となるように高速に移動走行される。
By rotating the
このようにして、切断用の砥粒を固着させたワイヤー3を高速で移動走行させつつ、ワイヤー3の上方から半導体インゴット1を徐々に下降させてワイヤー3に押しつけることによって、半導体インゴット1は切断され、複数の半導体基板を得ることができる。なお、端材巻き込み防止板8は、切断中に落下するかもしれない半導体基板の端材がメインローラー5へ巻き込むのを防止するために設けられ、もし防ぎきれなかったときのためにディップ槽6が設けられている。なお、ディップ槽6は、切削中の切粉やクーラント液の回収の目的をも有している。
In this way, the
図3に図1に記載のワイヤーソー装置を用いて、本発明の半導体基板の製造方法を実施して半導体インゴットを切断する模式図を示す。本発明の半導体基板の製造方法を実現するため、ワイヤーソー装置は、クーラント液供給ノズル4を半導体インゴット上部に設け、このクーラント液供給ノズル4から冷却用のクーラント液を、少なくとも、半導体インゴット1の頂部側と、半導体インゴット1にワイヤー3が切り込む入口側及び出口側に供給しながら、半導体インゴット1を切断するようにしている。図3に示すように、半導体インゴット1が直方体形状の場合、ワイヤー3が切り込む入口側及び出口側は、ワイヤー3の走行方向に対して直交する、半導体インゴット1の対向する二面となる。
FIG. 3 shows a schematic view of cutting a semiconductor ingot by carrying out the semiconductor substrate manufacturing method of the present invention using the wire saw apparatus shown in FIG. In order to realize the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, the wire saw device is provided with a coolant
このような本発明の構成によれば、切断部分にクーラント液を供給して摩擦熱を吸収するのではなく、半導体インゴット1の頂部からクーラント液が供給されるので、インゴット全体を冷却することが可能となる。特に、半導体インゴットがシリコンの場合、シリコンの熱伝導率は約80(W・m−1・K−1)と大きいため、半導体インゴット全体を充分に冷却することができ、半導体インゴット1の切断部分で生じる摩擦熱を効率よく吸収し半導体インゴットの温度上昇を抑えることができる。その結果、切断精度の悪化を防止し、形成された半導体基板にマイクロクラック等が生じるといった問題を抑制することができる。
According to such a configuration of the present invention, the coolant liquid is supplied from the top of the
また、直方体形状の半導体インゴット1を用いる場合、ワイヤー3の進行方向に対して垂直な半導体インゴット1の両側面にクーラント液が供給され、半導体インゴット1から熱を奪いながら、半導体インゴット1の側面を伝って、摩擦熱により温度が上昇したワイヤー3に到達し冷却する。
In addition, when the rectangular
また、半導体インゴット1とワイヤー3との接触部分に直接、クーラント液を供給した場合、半導体インゴット1の冷却性を上げるためにクーラント液を低温にするとワイヤー3が過冷却となり熱疲労によってかえってワイヤー3の寿命が低下する可能性があったが、本発明の場合には、クーラント液を低温にしてもクーラント液は半導体インゴット1から熱を奪った状態でワイヤー3を通過するため、ワイヤーが過冷却にならず熱疲労を抑え、ワイヤー3の寿命の低下を防止し、効率良く半導体インゴット1を冷却することができる。
Further, when the coolant liquid is supplied directly to the contact portion between the
また、ワイヤー3の上方から半導体インゴット1を下降させて、ワイヤー3に押しつけて切断しているため、切断された部分に供給されたクーラント液が溜まることが少ない。そして、クーラント液が切断面に直接供給されないため、クーラント液の流量を大きくしても高速走行するワイヤー3にぶれを生じることが少なくなり、面粗度が悪化するといった問題も減少させることができる。
Further, since the
クーラント液としては、オイル又は水が用いられるが、冷却性や環境に対する影響を考慮すると水のほうが好ましく、5〜30℃の範囲で使用される。また、ワイヤー等の錆を抑えるためにクーラント液には防錆剤を添加してもよい。また、供給されたクーラント液はディップ槽6に一旦貯蔵され、配管を循環し、クーラント液中に含まれる半導体インゴットの切粉等の不純物の除去、温度管理を行い、再度クーラント液供給ノズル4に供給されてもよい。
As the coolant liquid, oil or water is used, but water is preferable in consideration of cooling performance and influence on the environment, and it is used in the range of 5 to 30 ° C. Moreover, you may add a rust preventive agent to coolant liquid in order to suppress rust, such as a wire. The supplied coolant liquid is once stored in the
以上が本発明の基本構成の説明であり、次にさらに好ましい態様について説明する。 The above is the description of the basic configuration of the present invention. Next, a more preferable aspect will be described.
図1や図2に示すように、半導体インゴット1の頂部側はスライスベース2に取り付けるようにし、このスライスベース2を介して、クーラント液が供給されるようにすることが望ましい。スライスベース2は、厚みが10〜30mm程度であるため、クーラント液をスライスベース2にかけても充分に半導体インゴット1を冷却することが可能である。したがって、半導体インゴット1を安定して保持した状態で切断できるとともに、半導体インゴット1の形状に左右されることなく、クーラント液を再現性よく安定した状態で供給できるようになり、安定した品質で半導体基板を製造することができる。なお、冷却性を上げるために、クーラント液が直接、半導体インゴットの上部に供給されるように、スライスベース2にスリットを設けても構わない。
As shown in FIGS. 1 and 2, it is preferable that the top side of the
クーラント液供給ノズル4は半導体インゴットの上部に一つ設けてもよいが、クーラント液を半導体インゴット1に確実に供給するためには、複数箇所に設けた方が好ましく、例えば、図1に示すように半導体インゴットの両側面上部にクーラント液供給ノズル4を設けることが望ましい。図4に示すようにクーラント液供給ノズル4を、半導体インゴット1の頂部側と、半導体インゴット1にワイヤー3が切り込む入口側及び出口側にそれぞれ対応させた三カ所に設けることが望ましい。
One coolant
さらに、半導体インゴットの四つすべての側面にクーラント液を供給し、半導体インゴットを切断する方がより好ましい。例えば、図5に示されるように半導体インゴット1の周囲を囲むようにクーラント液供給ノズルを設置することによって、半導体インゴットの四つすべての側面にクーラント液が供給されるため、より効果的に半導体インゴット全体を冷却し、半導体インゴット1の切断部分で生じる摩擦熱を効率よく吸収して温度上昇を抑えることができる。
Furthermore, it is more preferable to supply the coolant liquid to all four side surfaces of the semiconductor ingot and cut the semiconductor ingot. For example, as shown in FIG. 5, by installing the coolant liquid supply nozzle so as to surround the periphery of the
以上のような本発明に係る半導体基板の製造方法は、クーラント液の冷却効果を十分に発揮できるから、特に切断面が矩形となっている半導体インゴットのように、最初から最後まで切断長さが変わらない被切断物、例えば、太陽電池素子用の直方体形状の大型化したシリコンインゴットを切断するのに適している。円柱状の半導体インゴットに比べ常に切断距離が長く、図7に示すような従来のようにワイヤーと平行に配設されたクーラント液供給ノズルより水平方向に半導体インゴットへクーラント液を吹き付けた場合には充分に摩擦熱を吸収することができないが、本発明の方法を用いることで半導体インゴット全体を冷却して、充分に摩擦熱を吸収することができるからである。 Since the manufacturing method of the semiconductor substrate according to the present invention as described above can sufficiently exhibit the cooling effect of the coolant liquid, the cutting length is from the beginning to the end, particularly like a semiconductor ingot having a rectangular cutting surface. It is suitable for cutting an object that does not change, for example, a large-sized silicon ingot having a rectangular parallelepiped shape for a solar cell element. When the coolant is sprayed to the semiconductor ingot in the horizontal direction from the coolant supply nozzle arranged in parallel with the wire as in the prior art as shown in FIG. 7, the cutting distance is always longer than the cylindrical semiconductor ingot. This is because the frictional heat cannot be sufficiently absorbed, but the entire semiconductor ingot can be cooled and the frictional heat can be sufficiently absorbed by using the method of the present invention.
なお本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。 It should be noted that the embodiment of the present invention is not limited to the above-described example, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、半導体インゴットのワイヤー進入方向に効率的にクーラント液を供給するために半導体インゴット1を傾斜させて設けても構わない。
For example, the
また、半導体インゴットの頂部側と、半導体インゴットにワイヤーが切り込む入口側及び出口側とにクーラント液が供給される限り、クーラント液供給ノズルの位置や本数に限定されるものではない。 Further, as long as the coolant liquid is supplied to the top side of the semiconductor ingot and the inlet side and the outlet side where the wire is cut into the semiconductor ingot, the position and number of the coolant liquid supply nozzles are not limited.
さらに、上述の説明では、複数のワイヤーを所定間隔に配置して半導体インゴットを切断するマルチワイヤーソー装置を用いて本発明の半導体基板の製造方法を行う例によって説明したが、これに限るものではなく、一本のワイヤーによって切断加工を行うシングルタイプのワイヤーソー装置を用いても、本発明の半導体基板の製造方法を用いることができ、発明の効果を良好に奏する。 Further, in the above description, the example of performing the semiconductor substrate manufacturing method of the present invention using a multi-wire saw device that cuts a semiconductor ingot by arranging a plurality of wires at a predetermined interval has been described. However, even if a single-type wire saw device that performs cutting with a single wire is used, the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention can be used, and the effects of the present invention are excellently achieved.
まず、150mm角*L=300mmの半導体インゴット1として、多結晶シリコンインゴットを準備し、スライスベース2に接着する。そして、スライスベース2に接着した半導体シリコンインゴット1の試料を、図1に示される本発明の半導体基板の製造方法に係るワイヤーソー装置に1本セットし、半導体インゴット1の頂部側と、この半導体インゴット1にワイヤー3が切り込む入口部側及び出口部側にクーラント液が供給されるように図4に示される位置にクーラント液供給ノズル4を設けた。また、ワイヤー3は、180μmの直径を有するピアノ線に平均粒径10μmのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキにて固着させた砥粒固着ワイヤーを使用した。
First, a polycrystalline silicon ingot is prepared as a
その後、クーラント液供給ノズル4によりスライスベース2とワイヤー3の進行方向に対して垂直な半導体インゴットの両側面に水を主成分とするクーラント液を供給しながら、半導体インゴット1を下方に移動させつつ700m/minで高速走行しているワイヤー3に押し当てて切断し、洗浄して厚さが300μmの半導体基板を形成した。
Thereafter, the coolant
また、比較例として図6に示されるワイヤーソー装置に多結晶シリコンからなる半導体インゴットを1本セットし、半導体インゴット1の切断付近にクーラント液供給ノズル4を設けた。また、ワイヤーソー装置に用いられるワイヤー3は、180μmの直径を有するピアノ線に平均粒径10μmのダイヤモンド砥粒をニッケルメッキにて固着させた砥粒固着ワイヤーを使用した。そして、半導体インゴット1とワイヤー3との接触部分に直接、クーラント液を供給しながら、半導体インゴット1を下方に移動させて700m/minで高速走行しているワイヤー3に押し当てて切断し、洗浄して厚さが300μmの半導体基板を形成した。
As a comparative example, one semiconductor ingot made of polycrystalline silicon was set in the wire saw apparatus shown in FIG. 6, and a coolant
実施例、比較例ともにクーラント液の流量を60〜140L/minに変化させたときにおける、面粗度(表面粗さRa、スライスされた半導体基板1枚の厚みバラツキTTV、うねりWCM)について測定を行った。表1にそれぞれのクーラント液の流量における結果を示す。また、Ra、TTV、WCMは半導体インゴット1本の平均値を示す。なお、RaはJIS B0601(2001)で定義される算術平均粗さであり、TTVは半導体基板の平坦度を示す尺度の1つで、基板裏面を基準として基板表面の最高点から最低点のまでの距離を表したものであり、WCMはJIS B0610で定義されるろ波最大うねりである。
表1より、表面粗さRa、スライスされた半導体基板一枚の厚みバラツキTTV、うねりWCMはそれぞれのクーラント液の流量において、実施例のワイヤーソー装置によりスライスして得られた半導体基板の方が比較例に比べ良好な面粗度が得られた。 According to Table 1, the surface roughness Ra, the thickness variation TTV of one sliced semiconductor substrate, and the swell WCM are obtained by slicing the semiconductor substrate obtained by slicing with the wire saw device of the example at each coolant flow rate. Good surface roughness was obtained compared to the comparative example.
また、クーラント液の流量を大きくすることによって、半導体インゴットの冷却性が向上するため、比較例、実施例において良好な面粗度(Ra、TTV、WCM)が得られるが、クーラント液の流量を120、140L/minと大きくした場合、比較例では高速走行するワイヤーにぶれが生じるため、面粗度はクーラント液の流量が100L/minのときと変わらないか、又は悪化した。これに対して、本発明に係る実施例においては、ワイヤーがぶれることなく、半導体インゴットを効率良く冷却するため、さらに良好な面粗度が得られた。 In addition, since the cooling performance of the semiconductor ingot is improved by increasing the flow rate of the coolant liquid, good surface roughness (Ra, TTV, WCM) can be obtained in the comparative examples and examples. When increased to 120 and 140 L / min, the wire running at a high speed in the comparative example was shaken, so the surface roughness was the same as or worsened when the coolant flow rate was 100 L / min. On the other hand, in the Example which concerns on this invention, in order to cool a semiconductor ingot efficiently, without shaking a wire, the further favorable surface roughness was obtained.
1:半導体インゴット
2:スライスベース
3:ワイヤー
4:クーラント液供給ノズル
5:メインローラー
6:ディップ槽
7:ワイヤー供給リール
8:端材巻き込み防止板
1: Semiconductor ingot 2: Slice base 3: Wire 4: Coolant liquid supply nozzle 5: Main roller 6: Dip tank 7: Wire supply reel 8: End material entrainment prevention plate
Claims (3)
少なくとも、前記半導体インゴットの頂部側と、この半導体インゴットに前記ワイヤーが切り込む入口部側及び出口部側と、に冷却用のクーラント液を供給しながら、この半導体インゴットを切断するようにした半導体基板の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor substrate in which a wire having abrasive grains fixed thereon is moved and traveled, a semiconductor ingot is pressed from above the wire, and the semiconductor ingot is cut to form a semiconductor substrate,
At least a semiconductor substrate in which the semiconductor ingot is cut while supplying a coolant liquid for cooling to the top side of the semiconductor ingot and the inlet side and the outlet side where the wire cuts into the semiconductor ingot. Production method.
The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor ingot has a rectangular cut surface.
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