JP6635024B2 - Work cutting method, silicon single crystal cutting method, and silicon wafer manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの切断方法、シリコン単結晶の切断方法およびシリコンウェーハの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for cutting a workpiece, a method for cutting a silicon single crystal, and a method for manufacturing a silicon wafer.
従来、ワークとしてのシリコン単結晶を切断してウェーハを製造するバンドソー装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のバンドソー装置は、ブレード固定具の一対の対向部材の間で移動するブレードに対し、対向部材に設けられたノズル孔から水を吹き付けながら、シリコン単結晶を切断する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a band saw apparatus for manufacturing a wafer by cutting a silicon single crystal as a work has been known (for example, see Patent Document 1).
The band saw device of
特許文献１のようなバンドソー装置では、ブレードに吹き付ける水として、工業用水が用いられるが、ブレードの寿命が短くなるという問題がある。
In a band saw device as disclosed in
本発明の目的は、ブレードの長寿命化を図れるワークの切断方法、シリコン単結晶の切断方法およびシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of cutting a workpiece, a method of cutting a silicon single crystal, and a method of manufacturing a silicon wafer, which can extend the life of a blade.
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、工業用水を用いた場合にブレードの寿命が短くなる原因を以下のように推定した。 As a result of intensive studies, the inventor of the present invention has estimated the cause of the shortened blade life when using industrial water as follows.
硬水には、軟水よりも、カルシウム、マグネシウム、鉄分が多く含まれている。硬度が高いほど（不純物が多いほど）、洗浄やすすぎの能力の低下、機材への付着などの問題が起こりやすく、軟水の方が、硬水よりも汚れが落ちやすい。
工業用水は、ＲＯ水（Reverse Osmosis水、逆浸透膜（０．０００１μｍの超微粒子フィルタ）で不純物を除去した水）と比べて、カルシウムやマグネシウムなどの不純物が多く含まれ、硬度が高いと言える。このような工業用水を切断に用いると、ブレードに不純物が付着する場合があるが、硬度が高いため、この付着した不純物が除去されにくい。また、ＲＯ水の水温は約２０℃以上で管理されているが、工業用水は水温管理が行われていないため、水温が５℃〜３０℃の範囲で変動することがあり、水温が２０℃未満になった場合には、ブレードに付着したスラッジなどの除去能力が低下している可能性がある。
不純物やスラッジなどがブレードに付着すると、切れ味が悪くなる。この切れ味が悪い状態でワークの切断を継続すると、ワークが切断されていないにもかかわらず、ブレードがワークに押圧され続けるため、ブレードに負荷がかかり反ったり割れたりすると推定した。
本発明は、上述のような知見に基づき完成したものである。
Hard water contains more calcium, magnesium and iron than soft water. The higher the hardness (the more impurities), the more easily problems such as reduced washing and rinsing ability and adhesion to equipment occur. Soft water is more likely to remove dirt than hard water.
Industrial water contains more impurities such as calcium and magnesium and has higher hardness than RO water (Reverse Osmosis water, water from which impurities are removed by a reverse osmosis membrane (0.0001 μm ultrafine particle filter)). . When such industrial water is used for cutting, impurities may adhere to the blade, but since the hardness is high, the adhered impurities are difficult to remove. The temperature of the RO water is controlled at about 20 ° C. or higher. However, the temperature of industrial water is not controlled, so that the temperature of the water may fluctuate in a range of 5 ° C. to 30 ° C. If it is less than the value, there is a possibility that the ability to remove sludge and the like attached to the blade is reduced.
If impurities or sludge adhere to the blade, the blade becomes poorly sharp. If the cutting of the work is continued in this poor sharpness state, it is estimated that the blade is continuously pressed by the work even though the work is not cut, so that the blade is loaded and warped or cracked.
The present invention has been completed based on the above findings.
すなわち、本発明のワークの切断方法は、バンドソーのブレードに、水温が２１℃以上４０℃以下のＲＯ水を供給しながらワークを切断することを特徴とする。 That is, the work cutting method of the present invention is characterized in that the work is cut while supplying RO water having a water temperature of 21 ° C. to 40 ° C. to the blade of the band saw.
本発明によれば、工業用水と比べて、カルシウムなどの不純物が少なく、水温が２０℃以上で管理されたＲＯ水をブレードに供給するため、ブレードへの不純物の付着を抑制でき、スラッジなどが付着してもＲＯ水で除去できる。特に、ＲＯ水の水温を２１℃以上４０℃以下に管理することで、スラッジなどの除去能力を向上できる。したがって、ブレードの切れ味が悪くなることを抑制でき、ワークの切断中にかかるブレードの負荷を低減できる。その結果、ブレードの反りや割れを抑制でき、長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, compared to industrial water, impurities such as calcium are less, and RO water controlled at a water temperature of 20 ° C. or higher is supplied to the blade, so that the adhesion of impurities to the blade can be suppressed, and sludge and the like can be suppressed. Even if it adheres, it can be removed with RO water. In particular, by controlling the temperature of the RO water to 21 ° C. or more and 40 ° C. or less, the ability to remove sludge can be improved. Therefore, it is possible to prevent the sharpness of the blade from being deteriorated, and it is possible to reduce the load on the blade during cutting of the work. As a result, warpage and cracking of the blade can be suppressed, and a longer life can be achieved.
本発明のワークの切断方法において、前記ブレードは、無端ベルトと、この無端ベルトの幅方向一端側に設けられ、砥粒を電着することにより構成された切断刃とを備え、前記切断刃は、刃先に向かうにしたがって厚くなるように形成されていることが好ましい。 In the work cutting method of the present invention, the blade includes an endless belt, a cutting blade provided on one end side of the endless belt in the width direction, and configured by electrodepositing abrasive grains. It is preferable that it is formed so that it becomes thicker toward the cutting edge.
切断刃を上下方向（無端ベルトの幅方向）の厚さが同じになるように形成した場合、切断時に切断刃の表面全体がワークの切断面にほぼ密着するため、刃先までＲＯ水が届かないおそれがある。この場合、刃先の洗浄や冷却を十分に行うことができず、刃先がすぐに破損してしまうおそれがある。
本発明では、刃先に向かうにしたがって厚くなるように、すなわち無端ベルトの幅方向他端側から一端側に向かうにしたがって厚くなるように、切断刃を形成しているため、切断時における切断刃の表面とワークの切断面との間隔を、刃先から離れるにしたがって大きくすることができる。したがって、刃先までＲＯ水を届けることができ、刃先の洗浄や冷却を十分に行うことができ、刃先の破損を抑制できる。
If the cutting blade is formed to have the same thickness in the vertical direction (width direction of the endless belt), the entire surface of the cutting blade is almost in close contact with the cut surface of the work during cutting, so that RO water does not reach the cutting edge. There is a risk. In this case, the cleaning and cooling of the cutting edge cannot be performed sufficiently, and the cutting edge may be damaged immediately.
In the present invention, the cutting blade is formed so as to be thicker toward the blade edge, that is, so as to be thicker from the other end side in the width direction of the endless belt toward one end side. The distance between the surface and the cut surface of the work can be increased as the distance from the cutting edge increases. Therefore, the RO water can be delivered to the cutting edge, the cleaning and cooling of the cutting edge can be sufficiently performed, and breakage of the cutting edge can be suppressed.
本発明のシリコン単結晶の切断方法は、シリコン単結晶から得られるシリコンウェーハの品質を評価するための評価試料を取得するに際し、バンドソーのブレードに、水温が２１℃以上４０℃以下のＲＯ水を供給しながら前記シリコン単結晶を切断することを特徴とする。
本発明のシリコン単結晶の切断方法において、前記ブレードは、無端ベルトと、この無端ベルトの幅方向一端側に設けられ、砥粒を電着することにより構成された切断刃とを備え、前記切断刃は、刃先に向かうにしたがって厚くなるように形成されていることが好ましい。
本発明のシリコンウェーハの製造方法は、上述のシリコン単結晶の切断方法で得られた評価試料の品質を評価する工程と、前記評価試料の評価結果に基づいて、前記シリコン単結晶から得られるシリコンウェーハの品質を評価する工程とを備えていることを特徴とする。
In the method for cutting a silicon single crystal of the present invention, when obtaining an evaluation sample for evaluating the quality of a silicon wafer obtained from a silicon single crystal, RO water having a water temperature of 21 ° C or more and 40 ° C or less is applied to a blade of a band saw. The silicon single crystal is cut while being supplied.
In the method for cutting a silicon single crystal according to the present invention, the blade includes an endless belt, and a cutting blade provided on one end side in a width direction of the endless belt and configured by electrodepositing abrasive grains. The blade is preferably formed so as to become thicker toward the blade edge.
The method for manufacturing a silicon wafer of the present invention includes a step of evaluating the quality of an evaluation sample obtained by the above-described method for cutting a silicon single crystal, and a method for evaluating the quality of a silicon single crystal based on the evaluation result of the evaluation sample. Evaluating the quality of the wafer.
本発明のシリコン単結晶の切断方法によれば、ブレードの反りや割れを抑制できる方法を用いてシリコン単結晶を切断するため、面内での厚さのばらつきが抑制された評価試料を取得できる。
ここで、評価試料の厚さが面内でばらついている場合と、ばらついていない場合とでは、酸素濃度、抵抗率などの品質評価結果が異なる。このため、厚さが面内でばらついている評価試料の評価結果を用いて、厚さが面内でばらついていないシリコンウェーハの品質を適切に評価できない。
本発明のシリコンウェーハの製造方法によれば、面内での厚さのばらつきが抑制された評価試料を評価できるため、この評価試料の評価に基づいて、シリコンウェーハの品質を適切に評価できる。
According to the method for cutting a silicon single crystal of the present invention, since the silicon single crystal is cut using a method capable of suppressing the warpage and cracking of the blade, it is possible to obtain an evaluation sample with reduced in-plane thickness variation. .
Here, the quality evaluation results such as the oxygen concentration and the resistivity differ between the case where the thickness of the evaluation sample varies in the plane and the case where the thickness does not vary. Therefore, the quality of a silicon wafer whose thickness does not vary in the plane cannot be appropriately evaluated using the evaluation result of the evaluation sample in which the thickness varies in the plane.
According to the method for manufacturing a silicon wafer of the present invention, it is possible to evaluate an evaluation sample in which variation in thickness in a plane is suppressed, so that the quality of the silicon wafer can be appropriately evaluated based on the evaluation of the evaluation sample.
［実施形態］
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、バンドソー１は、図示しない架台で支持されたワークとしてのシリコン単結晶Ｓから、評価試料ＳＢ１および製品用ブロックＳＢ２（図５参照）を切り出す。なお、ワークとしては、シリコンの多結晶であってもよいし、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、サファイアの単結晶や多結晶であってもよい。
バンドソー１は、駆動プーリ２と、従動プーリ３と、駆動プーリ２と従動プーリ３とに掛け回されたブレード４と、一対のブレード固定具５とを備え、ＲＯ水供給設備６（図４参照）から切削水としてブレード４に供給されるＲＯ水を用いて、シリコン単結晶Ｓを切断する。
駆動プーリ２と、従動プーリ３と、ブレード４と、ブレード固定具５とは、図示しない切断ユニット保持手段で保持されている。また、バンドソー１の上方にはＲＯ水を供給するための図示しないＲＯ水供給配管があり、バンドソー１の下方には、切断に用いられたＲＯ水を受ける図示しない排水溝が設けられている。
[Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the band saw 1 cuts out an evaluation sample SB1 and a product block SB2 (see FIG. 5) from a silicon single crystal S as a work supported by a stand (not shown). The work may be a polycrystal of silicon, or a single crystal or polycrystal of SiC, GaAs, or sapphire.
The
The driving
ブレード４は、無端ベルト４１と、この無端ベルト４１の幅方向一端側（駆動プーリ２と従動プーリ３とに掛け回された状態では下端側）に設けられ、ダイヤモンドなどの砥粒を電着することにより構成された切断刃４２とを備えている。
切断刃４２は、図２（Ａ）に示すように、正面視で頂点が上側に位置する三角形に形成され、無端ベルト４１の長さ方向に沿って所定間隔で設けられている。また、切断刃４２は、図２（Ｂ）に示すように、刃先４２１に向かうにしたがって厚くなるように形成され、表面４２２が無端ベルト４１の表面４１１に対して傾斜するように構成されている。
The
As shown in FIG. 2A, the
ブレード固定具５は、図３に示すように、門型の支持部材５１と、支持部材５１の相互対向面に取り付けられた一対の対向部材５２とを備えている。一対の対向部材５２は、その間をブレード４の直線部４Ａが通過するように、所定間隔離れて対向している。対向部材５２は、側面のニップル５３から内部にＲＯ水が供給される平盤状のジャケットからなるノズルであり、その平行な相互対向面には複数のノズル孔５２１が直線部４Ａの移動方向に沿って所定間隔で設けられている。
対向部材５２の間隔は、相互対向面がブレード４の直線部４Ａ両面に接触しないように、ブレード４の厚さより大きく設定されている。また、対向部材５２の高さは、直線部４Ａの幅方向全域に対向するように、ブレード４の幅より大きく設定されている。
As shown in FIG. 3, the
The distance between the opposing
ＲＯ水供給設備６は、図４に示すように、工業用水タンク６１の工業用水の不純物を砂濾過により取り除く純水設備６２と、この純水設備６２で処理された水から活性炭を用いて微粒子を取り除く活性炭塔６３と、この活性炭塔６３で処理された水から逆浸透膜を用いて超微粒子を取り除くＲＯ装置６４と、このＲＯ装置６４で生成されたＲＯ水の水温を２０℃以上で管理するＲＯ水タンク６５とを備え、ＲＯ水タンク６５からＲＯ水供給配管を介してバンドソー１にＲＯ水を供給する。
As shown in FIG. 4, the RO
なお、本実施形態で用いるＲＯ水は、以下の特性を有することが好ましい。
電気伝導率：１ｍＳ／ｍ以下
カルシウム硬度（ＣａＣＯ３）：１ｍｇ／Ｌ以下
マグネシウム硬度（ＣａＣＯ３）：１ｍｇ／Ｌ以下
全硬度（ＣａＣＯ３）：１ｍｇ／Ｌ以下
シリカ（ＳｉＯ２）：２ｍｇ／Ｌ以下
水温：２１℃以上４０℃以下（好ましくは、２４℃以上４０℃以下）
カルシウム硬度とは、カルシウムの量を炭酸カルシウム量（ＣａＣＯ３）に換算したものであり、マグネシウム硬度とは、マグネシウムの量を炭酸カルシウム量に換算したものであり、全硬度とは、カルシウム硬度とマグネシウム硬度との合計値であり、水に含まれるミネラル類のうちカルシウムとマグネシウムとの合計有含量の指標である。
The RO water used in the present embodiment preferably has the following characteristics.
Electrical conductivity: 1 mS / m or less Calcium hardness (CaCO 3 ): 1 mg / L or less Magnesium hardness (CaCO 3 ): 1 mg / L or less Total hardness (CaCO 3 ): 1 mg / L or less Silica (SiO 2 ): 2 mg / L Water temperature: 21 ° C to 40 ° C (preferably 24 ° C to 40 ° C)
Calcium hardness is a value obtained by converting the amount of calcium into an amount of calcium carbonate (CaCO 3 ), and magnesium hardness is a value obtained by converting the amount of magnesium into an amount of calcium carbonate. It is a total value with magnesium hardness, and is an index of the total content of calcium and magnesium among minerals contained in water.
次に、バンドソー１を用いたシリコンウェーハの製造方法について説明する。
シリコンウェーハの製造方法は、ワーク加工工程と、ウェーハ製造工程とを備えている。
Next, a method for manufacturing a silicon wafer using the band saw 1 will be described.
The method for manufacturing a silicon wafer includes a work processing step and a wafer manufacturing step.
ワーク加工工程では、シリコン単結晶Ｓの外周面を研削した後、図５に示すように、シリコン単結晶Ｓから評価試料ＳＢ１および製品用ブロックＳＢ２を切り出す。
具体的には、図示しない架台を用いてシリコン単結晶Ｓを切断可能な位置で固定し、バンドソー１のブレード４を高速で周回運動させながら、切断ユニット保持手段を下降させる。これにより、ブレード４の直線部４Ａによりシリコン単結晶Ｓが切断され、ブロックＳＢが得られる。
In the work processing step, after the outer peripheral surface of the silicon single crystal S is ground, an evaluation sample SB1 and a product block SB2 are cut out from the silicon single crystal S as shown in FIG.
Specifically, the silicon single crystal S is fixed at a position where the silicon single crystal S can be cut using a stand (not shown), and the cutting unit holding means is lowered while the
この切断の際、ブレード固定具５においては、チューブ５４およびニップル５３を介して、ＲＯ水供給設備６から対向部材５２に切削水としてのＲＯ水が供給される。このＲＯ水は、水温が２１℃以上４０℃以下に管理されており、対向部材５２の相互対向面のノズル孔５２１からブレード４の直線部４Ａの両面に向けて噴射される。そして、対向部材５２からの噴射水圧を均等に制御することにより、対向部材５２の相互対向面とブレード４の直線部４Ａの両面との間に等圧かつ等厚の水膜が形成され、対向部材５２からの噴射水圧が直線部４Ａの両面に効率よく伝達される。
水温が２１℃未満のＲＯ水を用いる場合、工業用水を用いる場合と同様に、ブレード４からスラッジなどを十分に除去できないおそれがある。水温が４０℃を超えるＲＯ水を用いる場合、ブレード４からスラッジなどを一旦除去できるものの、この除去したスラッジなどがブレード４に再付着するおそれがある上、金属製のＲＯ水供給配管内には当該配管から溶出される異物が付着するおそれがある。
水温が２１℃以上４０℃以下のＲＯ水をブレード４に供給することで、ブレード４への不純物の付着を抑制でき、スラッジなどもＲＯ水で十分に除去できる。したがって、ブレード４の切れ味が悪くなることに伴うブレード４の負荷を低減でき、ブレード４の反りや割れを抑制でき、長寿命化を図ることができる。また、異物の付着によって生じるＲＯ水供給配管内への悪影響（配管内部の詰まりによる流量低下）も排除できる。
At the time of this cutting, RO water as cutting water is supplied to the opposing
If the water temperature is used RO water of less than 21 ° C., as in the case of using the industrial water, it may not be sufficiently removed such sludge from the
By supplying RO water having a water temperature of 21 ° C. or more and 40 ° C. or less to the
また、切断刃４２が刃先４２１に向かうにしたがって厚くなるように形成されているため、図６に示すように、切断刃４２の表面４２２とシリコン単結晶Ｓの切断面Ｓ１との間隔を、刃先４２１から上側に離れるにしたがって大きくすることができる。
したがって、刃先４２１までＲＯ水を届けることができ、刃先４２１の洗浄や冷却を十分に行うことができ、刃先４２１の破損を抑制できる。また、ブレード４のドレスの回数を減らすことができる。
In addition, since the
Therefore, the RO water can be delivered to the
その後、バンドソー１を用いてシリコン単結晶Ｓの他の位置を切断して、複数のブロックＳＢを取得する。次に、バンドソー１を用いて各ブロックＳＢの端部を切断し、評価試料ＳＢ１と、製品用ブロックＳＢ２とを取得する。なお、評価試料ＳＢ１の厚さは、製品用ブロックＳＢ２から得られるシリコンウェーハと同じ厚さであることが好ましい。また、評価試料ＳＢ１の枚数は、１枚でもよいし、２枚以上であってもよい。また、評価試料ＳＢ１は、ブロックＳＢの一端のみから取得してもよいし、両端から取得してもよい。 Thereafter, another position of the silicon single crystal S is cut using the band saw 1 to obtain a plurality of blocks SB. Next, the end of each block SB is cut using the band saw 1 to obtain an evaluation sample SB1 and a product block SB2. The thickness of the evaluation sample SB1 is preferably the same as the thickness of the silicon wafer obtained from the product block SB2. Further, the number of evaluation samples SB1 may be one, or two or more. The evaluation sample SB1 may be obtained from only one end of the block SB, or may be obtained from both ends.
そして、評価工程により評価試料ＳＢ１の酸素濃度、抵抗率などの品質を評価し、この評価結果に基づいて、当該評価試料ＳＢ１と同じブロックＳＢから得られるシリコンウェーハの品質を評価する。
本実施形態では、ＲＯ水を供給しながらブロックＳＢを切断するため、上述したように、ブレード４の反りを抑制することができ、面内での厚さのばらつきが抑制された評価試料ＳＢ１を取得できる。したがって、評価試料ＳＢ１の評価結果に基づいて、厚さが面内でばらついていないシリコンウェーハの品質を適切に評価できる。
Then, the quality such as the oxygen concentration and the resistivity of the evaluation sample SB1 is evaluated in the evaluation process, and the quality of the silicon wafer obtained from the same block SB as the evaluation sample SB1 is evaluated based on the evaluation result.
In the present embodiment, since the block SB is cut while supplying the RO water, as described above, the warpage of the
一方、ウェーハ製造工程では、図示しないワイヤソーを用いて製品用ブロックＳＢ２を切断するスライス工程を行い、複数のシリコンウェーハを取得する。その後、このシリコンウェーハを平坦化するためのラップ工程、歪みを除去するためのエッチング工程、鏡面仕上げするためのポリッシュ工程を行うことで、シリコンウェーハの製造が完了する。 On the other hand, in the wafer manufacturing process, a slicing process of cutting the product block SB2 using a wire saw (not shown) is performed to obtain a plurality of silicon wafers. Thereafter, a lapping process for flattening the silicon wafer, an etching process for removing distortion, and a polishing process for mirror finishing are performed, thereby completing the manufacture of the silicon wafer.
［変形例］
なお、本発明は前記実施形態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の改良および設計の変更などが可能である。
[Modification]
It should be noted that the present invention is not limited only to the above embodiment, and various improvements and design changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、ブレード４の代わりに、図７（Ａ）に示すブレード７を用いてもよい。
ブレード７の切断刃７２は、上下方向の厚さが同じになるように形成され、表面７２２が無端ベルト４１の表面４１１と平行になるように構成されている。
このようなブレード７を用いて、上記実施形態と同様に水温管理されたＲＯ水を供給しながらシリコン単結晶Ｓを切断すると、切断刃７２の表面７２２全体がシリコン単結晶Ｓの切断面Ｓ１にほぼ密着して、刃先７２１までＲＯ水が届かないおそれがあるが、工業用水を用いる場合と比べれば、ブレード７への不純物の付着を抑制でき、スラッジなどもＲＯ水で除去できる。したがって、ブレード７の切れ味が悪くなることに伴うブレード７の負荷を低減でき、長寿命化を図ることができる上、ＲＯ水供給配管への悪影響も排除できる。
For example, instead of the
The
When the silicon single crystal S is cut by using such a
なお、ＲＯ水の代わりに超純水を用いても、工業用水と比べて不純物が少ないという点では同じため、上記実施形態と同様の効果を奏することができると考えられるが、コストを抑制すると言う観点からＲＯ水を用いることが好ましい。 In addition, even if ultrapure water is used instead of RO water, it is considered that the same effect as in the above-described embodiment can be obtained because it is the same in that the amount of impurities is smaller than that of industrial water. From this viewpoint, it is preferable to use RO water.
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなん
ら限定されるものではない。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
〔実験１：切削水の種類およびブレード形状とブレードのライフとの関係調査〕
まず、図１に示すようなバンドソー（新日本工業社製 全自動バンドソー切断機）を準備した。
また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すようなブレード（以下、「逆テーパ型ブレード」という）と、図７に示すようなブレード（以下、「ストレート型ブレード」という）とを準備した。逆テーパ型ブレードおよびストレート型ブレード（以下、両者を表す場合、「両タイプのブレード」と言う）の無端ベルトとして、厚さＴＢが０．５ｍｍのものを用いた。両タイプのブレードの切断刃をダイヤモンドの砥粒を電着することにより設け、その切断刃の正面視での形状を、図２（Ａ）に示すような三角形とし、その三角形状の頂点の角度αを９０°、底辺の長さＷを５ｍｍ、切断刃同士の間隔Ｄを３ｍｍにした。また、逆テーパ型ブレードの切断刃の先端幅（刃先の幅）ＴＫ１を１．０ｍｍとし、ストレート型ブレードの切断刃の先端幅（刃先の幅）ＴＫ２を０．８５ｍｍとした。
[Experiment 1: Investigation of relationship between type of cutting water, blade shape and blade life]
First, a band saw (a fully automatic band saw cutting machine manufactured by Shin Nippon Kogyo Co., Ltd.) as shown in FIG. 1 was prepared.
Further, a blade as shown in FIGS. 2A and 2B (hereinafter, referred to as “inverted taper type blade”) and a blade as shown in FIG. 7 (hereinafter, referred to as “straight type blade”) were prepared. . As the endless belt of the reverse taper type blade and the straight type blade (hereinafter, referred to as “both types of blades”), those having a thickness TB of 0.5 mm were used. The cutting blades of both types of blades are provided by electrodepositing diamond abrasive grains, and the shape of the cutting blade in a front view is a triangle as shown in FIG. α was 90 °, the base length W was 5 mm, and the interval D between the cutting blades was 3 mm. Further, a reverse tapered blade of the cutting blade tip width (width of the blade edge) TK1 and 1.0 mm, the straight-through type blade of the cutting blade tip width (width of the blade edge) TK2 was 0.85 mm.
また、切削水に用いる工業用水、ＲＯ水として、以下の表１に示すものを準備した。なお、表１中、電気伝導率および水温以外の物性値の単位は、ｍｇ／Ｌである。 In addition, as shown in Table 1 below, industrial water and RO water used for cutting water were prepared. In Table 1, the units of physical properties other than electric conductivity and water temperature are mg / L.
上述のバンドソー、切削水を用い、以下の表２に示す比較例１，２、実施例１，２の条件でシリコン単結晶を３本ずつ切断した。
なお、切断条件は、以下の通りであった。
切断速度（ブレード下降速度）：２５ｍｍ／ｍｉｎ
周速（ブレード周回速度）：１２００ｍ／ｍｉｎ
プーリテンション：２．０ＭＰａ
切断間隔：評価試料の取得時と同じ間隔
Using the above band saw and cutting water, three silicon single crystals were cut by three under the conditions of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 shown in Table 2 below.
The cutting conditions were as follows.
Cutting speed (blade descending speed): 25 mm / min
Circumferential speed (blade rotation speed): 1200 m / min
Pulley tension: 2.0MPa
Cutting interval: Same interval as when obtaining the evaluation sample
そして、ブレードに亀裂または反りが発生するまでに得られたシリコンウェーハ（以下、「ウェーハ」という）の枚数を求め、３本の切断での平均枚数をブレードのライフとして評価し、発生した不具合をライフアウト原因として評価した。評価結果を表２に示す。
ここで、ウェーハにチッピング（端面のカケ）が発生した場合、一旦切断装置を停止させブレード全周の亀裂有無を確認した。また、バンドソーの反りについては、切断中、常時計測はされているが、切断後のウェーハ面内の厚みばらつきが規格を超えた（許容値を超えた（厚み規格は１．３±０．２ｍｍ））時に、そのウェーハの切断時にブレードに反りが発生したと判断した。
Then, the number of silicon wafers (hereinafter, referred to as “wafer”) obtained until the blade is cracked or warped is determined, and the average number of the three cuts is evaluated as the life of the blade. It was evaluated as the cause of life out. Table 2 shows the evaluation results.
Here, when chipping (chip on the end face) occurred on the wafer, the cutting device was temporarily stopped and the presence or absence of cracks on the entire circumference of the blade was checked. Further, the warpage of the band saw is constantly measured during the cutting, but the thickness variation in the wafer surface after the cutting exceeds the standard (exceeds the allowable value (the thickness standard is 1.3 ± 0.2 mm). )) Sometimes, it was determined that the blade was warped when the wafer was cut.
ストレート型ブレードを用いた比較例１と実施例１との比較、逆テーパ型ブレードを用いた比較例２と実施例２との比較から、いずれのタイプのブレードを用いた場合でも、工業用水よりもＲＯ水を用いた方が、ブレードの長寿命化を図れることが確認できた。
また、実施例１と実施例２との比較から、ストレート型ブレードを用いるよりも逆テーパ型ブレードを用いた方が、ブレードの長寿命化を図れることが確認できた。このことから、逆テーパ型ブレードでは、ストレート型ブレードと比べて、刃先の洗浄や冷却が効果的に行われていると考えられる。
From a comparison between Comparative Example 1 using a straight type blade and Example 1 and a comparison between Comparative Example 2 using a reverse taper type blade and Example 2, it was found that even when any type of blade was used, industrial water was used. It was also confirmed that the use of RO water can extend the life of the blade.
Also, from a comparison between Example 1 and Example 2, it was confirmed that using a reverse-tapered blade could extend the life of the blade rather than using a straight blade. From this, it is considered that the cleaning and cooling of the cutting edge are performed more effectively in the reverse taper type blade than in the straight type blade.
〔実験２：ＲＯ水の水温とブレードおよびＲＯ水供給配管内における異物付着状況との関係調査〕
まず、実施例２と同じ形状の新品の逆テーパ型ブレード（以下、単に「ブレード」という）を２０本準備した。そして、このブレードにおける切断刃側端部の表面の輻射率を測定した。輻射率の測定には、ジャパンセンサー株式会社製の放射率測定器（型式：ＴＳＳ−５Ｘ）を用いた。このときの輻射率は、０．２５であった。
[Experiment 2: Investigation of the relationship between the temperature of the RO water and the state of adhesion of foreign matter in the blade and the RO water supply pipe]
First, 20 new reverse-tapered blades (hereinafter simply referred to as “blades”) having the same shape as in Example 2 were prepared. Then, the emissivity of the surface of the blade at the cutting blade side end was measured. An emissivity meter (model: TSS-5X) manufactured by Japan Sensor Co., Ltd. was used for the measurement of the emissivity. Emissivity at this time was 0.2 5.
次に、このブレードを実験１と同じバンドソーに取り付けた後、表１に示す成分を有し、水温を１０℃に調整したＲＯ水を用いて、実験１と同じ切断条件でシリコンスラグウェーハを２００枚切り出した。その後、新しいブレードに交換し、同じ条件で切断を行った。
同様に、水温を１５℃、１８℃、２０℃、２１℃、２４℃、２７℃、３０℃、４０℃、５０℃に調整したＲＯ水を準備し、各水温で２本ずつの新品のブレードを用いて、シリコンスラグウェーハを２００枚ずつ切り出した。
そして、上記切断で用いたブレードの表面の輻射率を測定し、各水温ごとに測定値の平均を求めた。輻射率を測定した理由は、ブレード表面に付着しているスラッジなどの異物が多いほど輻射率が高くなる傾向があり、この輻射率を用いてＲＯ水の異物除去能力を評価できると考えたからである。各水温における輻射率の平均値を図８に示す。
Next, after attaching this blade to the same band saw as in
Similarly, prepare RO water whose water temperature is adjusted to 15 ° C., 18 ° C., 20 ° C., 21 ° C., 24 ° C., 27 ° C., 30 ° C., 40 ° C., and 50 ° C., and use two new blades at each water temperature. Was used to cut out 200 silicon slag wafers at a time.
Then, the emissivity of the surface of the blade used in the cutting was measured, and the average of the measured values was determined for each water temperature. The emissivity was measured because the emissivity tended to increase as the amount of foreign matter such as sludge adhering to the blade surface increased, and it was thought that the emissivity could be used to evaluate the ability of RO water to remove foreign matter. is there. FIG. 8 shows the average value of the emissivity at each water temperature.
図８に示すように、水温が１８℃以下の場合、輻射率が０．５６以上であり、切断前の値から大幅に増えた。これは、ＲＯ水の異物除去能力が低く、切断時にブレード表面に付着した異物が多く残ったためと考えられる。
一方、水温が２１℃以上４０℃以下の場合、輻射率が０．４１以下であり、切断前からの増加量が１８℃以下の場合と比べて小さかった。特に、水温が２４℃以上４０℃以下の場合は、輻射率が０．３５以下であり、切断前からの増加量が著しく小さかった。さらには、ＲＯ水供給配管内に異物がほとんど付着していなかった。これは、ＲＯ水の異物除去能力が高く、ブレード表面やＲＯ水供給配管内に付着した異物の多くが除去されたためと考えられる。
また、水温が５０℃の場合、輻射率が０．３５になり４０℃の場合よりも増えた。これは、水温が５０℃になることによって、ブレード表面から一旦除去された異物がブレード表面に再付着したためと考えられる。また、ＲＯ水供給配管内に４０℃の場合よりも多くの異物が付着していた。これは、温度が高くなると、不純物が除去されたＲＯ水がＲＯ水供給配管内を通過するときに、配管から異物が溶出（金属のイオン化など）しやすくなるためと考えられる。
As shown in FIG. 8, when the water temperature is 18 ° C. or less, an emissivity of 0.5 6 on more than, with significantly increased from the value before cutting. This is presumably because the ability of the RO water to remove foreign matter was low, and a large amount of foreign matter adhered to the blade surface during cutting.
On the other hand, if the water temperature is below 40 ° C. 21 ° C. or higher, the emissivity is 0.4 1 hereinafter, increase from the previous cutting was smaller than in the case of 18 ° C. or less. In particular, if the water temperature is below 40 ° C. 24 ° C. or higher, the emissivity is below 0.3 5 or less, was significantly smaller increase from the previous cut. Furthermore, foreign matter hardly adhered to the RO water supply pipe. This is presumably because the RO water has a high foreign matter removing ability, and most of the foreign matter attached to the blade surface and the RO water supply pipe has been removed.
Also, if the water temperature is 50 ° C., emissivity is increased than in the case of 40 ° C. becomes 0.3 5. This is presumably because the foreign matter once removed from the blade surface was reattached to the blade surface when the water temperature reached 50 ° C. In addition, more foreign substances adhered to the RO water supply pipe than at 40 ° C. It is considered that this is because, when the temperature is increased, foreign matter is easily eluted from the pipe (such as ionization of metal) when the RO water from which impurities are removed passes through the RO water supply pipe.
以上のことから、水温が２１℃以上４０℃以下、好ましくは２４℃以上４０℃以下のＲＯ水を用いることで、異物の付着によってＲＯ水供給配管に悪影響を及ぼすことなく、高い除去能力でブレード表面の異物を除去できることが確認できた。 From the above, by using RO water having a water temperature of 21 ° C. or more and 40 ° C. or less, preferably 24 ° C. or more and 40 ° C. or less, the blade can be removed with a high removal ability without adversely affecting the RO water supply pipe due to the adhesion of foreign matter. It was confirmed that foreign substances on the surface could be removed.
１…バンドソー、４，７…ブレード、４１…無端ベルト、４２，７２…切断刃、Ｓ…シリコン単結晶（ワーク）、ＳＢ１…評価試料。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記水温を２１℃以上４０℃以下に管理することを特徴とするワークの切断方法。A method for cutting a workpiece, wherein the water temperature is controlled to be 21 ° C. or more and 40 ° C. or less.
前記ブレードは、無端ベルトと、この無端ベルトの幅方向一端側に設けられ、砥粒を電着することにより構成された切断刃とを備え、
前記切断刃は、刃先に向かうにしたがって厚くなるように形成されていることを特徴とするワークの切断方法。 In the method for cutting a work according to claim 1 or 2 ,
The blade includes an endless belt and a cutting blade provided on one end side in the width direction of the endless belt, and configured by electrodepositing abrasive grains,
The method for cutting a work, wherein the cutting blade is formed so as to become thicker toward a cutting edge.
前記水温を２１℃以上４０℃以下に管理することを特徴とするシリコン単結晶の切断方法。A method for cutting a silicon single crystal, characterized in that the water temperature is controlled between 21 ° C and 40 ° C.
前記ブレードは、無端ベルトと、この無端ベルトの幅方向一端側に設けられ、砥粒を電着することにより構成された切断刃とを備え、
前記切断刃は、刃先に向かうにしたがって厚くなるように形成されていることを特徴とするシリコン単結晶の切断方法。 The method for cutting a silicon single crystal according to claim 4 or 5 ,
The blade includes an endless belt and a cutting blade provided on one end side in the width direction of the endless belt, and configured by electrodepositing abrasive grains,
The method for cutting a silicon single crystal, wherein the cutting blade is formed so as to become thicker toward a cutting edge.
前記評価試料の評価結果に基づいて、前記シリコン単結晶から得られるシリコンウェーハの品質を評価する工程とを備えていることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。 A step of evaluating the quality of an evaluation sample obtained by the method for cutting a silicon single crystal according to any one of claims 4 to 6 ,
Evaluating a quality of a silicon wafer obtained from the silicon single crystal based on an evaluation result of the evaluation sample.
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