特許 6026927 半導体基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6026927

(24)【登録日】2016年10月21日

(45)【発行日】2016年11月16日

(54)【発明の名称】半導体基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20161107BHJP

   B28D 5/04 20060101ALI20161107BHJP

   B24B 27/06 20060101ALI20161107BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 611W

   B28D5/04 C

   B24B27/06 H

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-51661(P2013-51661)

(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-179418(P2014-179418A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2015年5月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林 和宏

(72)【発明者】

【氏名】早川 智博

(72)【発明者】

【氏名】市川 直毅

(72)【発明者】

【氏名】西野 昭夫

(72)【発明者】

【氏名】中西 達彦

【審査官】 鈴木 和樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１５１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５６２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１８３８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１８４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６６７６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ２７／０６

Ｂ２８Ｄ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プレート材にスライスベースを介して固定した半導体ブロックを固定砥粒タイプのワイヤソーを用いて切断することによって半導体基板を得る半導体基板の製造方法であって、
前記プレート材と前記スライスベースとを硬化型接着剤からなる第１接着層を介して接着する第１接着工程と、
前記スライスベースと前記半導体ブロックの第１主面側とを、硬化型接着剤からなり前記第１接着層の硬化状態よりも硬化が進行していない状態の第２接着層を介して接着する第２接着工程と、
前記ワイヤソーを用いて、前記半導体ブロックの前記第１主面とは反対側の第２主面側から前記第１主面側へ向かって切断していく切断工程と、
を順次行なう半導体基板の製造方法。

【請求項2】

前記第１接着層および前記第２接着層が同一材料の硬化型接着剤からなる請求項１に記載の半導体基板の製造方法。

【請求項3】

前記第１接着層および前記第２接着層がいずれも熱硬化型接着剤からなり、第１接着工程における前記第１接着層の温度が、前記切断工程における前記第１接着層の温度よりも高い請求項１または２に記載の半導体基板の製造方法。

【請求項4】

前記第１接着層および前記第２接着層がいずれも熱硬化型接着剤からなり、第１接着工程における前記第１接着層の温度が、前記第２接着工程の前記第２接着層の温度よりも高い請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体基板の製造方法。

【請求項5】

前記第１接着層および前記第２接着層の少なくとも一方が光硬化型接着剤からなる請求項１または２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、例えば太陽電池素子などを構成する半導体基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池素子などを構成するシリコン基板等の半導体基板は、インゴットを所定の寸法に切断したブロックを、スライスベース，プレート材等に対して接着剤を用いて固定した後、ワイヤソー装置などを用いて複数枚に切断して製造していた。

【0003】

ワイヤソー装置によるスライス方法は、砥粒を含む切削液を供給することによってワイヤのラッピング作用で切断する方式（遊離砥粒タイプ）と、初めから砥粒をワイヤに固着させた砥粒固着ワイヤで切断する方式（固着砥粒タイプ）とが知られている。

【0004】

上記の固着砥粒タイプにおいては、ワイヤまたは被加工物の冷却不足に伴うワイヤの断線が多く発生するので、半導体基板を作製する方法には不向きであった。また、被加工物の温度上昇に伴い、スライスベース，プレート材等の温度が上昇して、固定している被加工物がぶれて、加工精度の低下およびクラックなどの不良の原因となる。さらに、被加工物の加工精度の低下およびクラック等の不良を抑制するために、接着剤の接着温度を上昇させて接着強度を強くすれば、被加工物に生じる内部応力が大きくなり、被加工物に割れが生じる原因となる。

【0005】

このため、プレート材に熱膨張率が小さい材料を用いる方法（例えば下記の特許文献１を参照）、プレート材を冷却する機構を設ける方法（例えば下記の特許文献２，３を参照）、またはスライスベースに熱膨張率が小さい材料を用いて、接着面積を減少させることによって、被加工物への内部応力を低下させる方法（例えば下記の特許文献４を参照）が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−１０８００９号公報

【特許文献2】特開２０００−１４１２２０号公報

【特許文献3】特開２００５−３１９５４７号公報

【特許文献4】特開平９−１１２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の方法で半導体基板の作製を行なう場合、プレート材等の材料費の増加、冷却機構を設けることによる半導体基板の加工費用の増加、および、接着面積の変更による生産性低下等のおそれがあった。

【0008】

そこで本発明は、半導体ブロックとは熱膨張率が大きく異なる従来のプレート材およびスライスベースを用いても、切断して得た半導体基板のクラックを低減して、切断の際の半導体ブロックの内部応力増加による割れの発生を低減できる半導体基板の製造方法を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するため、一態様の半導体基板の製造方法は、プレート材にスライスベースを介して固定した半導体ブロックを固定砥粒タイプのワイヤソーを用いて切断することによって半導体基板を得る半導体基板の製造方法であって、前記プレート材と前記スライスベースとを硬化型接着剤からなる第１接着層を介して接着する第１接着工程と、前記スライスベースと前記半導体ブロックの第１主面側とを、硬化型接着剤からなり前記第１接着層の硬化状態よりも硬化が進行していない状態の第２接着層を介して接着する第２接着工程と、前記ワイヤソーを用いて、前記半導体ブロックの前記第１主面とは反対側の第２主面側から前記第１主面側へ向かって切断していく切断工程と、を順次行なう。

【発明の効果】

【0010】

上記の半導体基板の製造方法によれば、プレート材およびスライスベースの半導体ブロックに対する熱膨張率差の影響を受けずに、さらに半導体ブロックの接着面積を変更することなく、切断工程において、半導体ブロックの割れおよび半導体基板のクラックを低減することができる。また、接着工程の変更によって生産性を損なわずに、半導体基板の製造を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明に係る半導体基板の製造方法におけるワイヤソー装置の一実施形態を模式的に示す傾斜図である。

【図2】プレート材とスライスベースとブロックとの接着工程の一例を示す断面模式図である。

【図3】プレート材とスライスベースとブロックとの接着工程の一例を示す断面模式図である。

【図4】プレート材とスライスベースとスペーサとブロックとの接着工程の一例を示す断面模式図である。

【図5】プレート材とスライスベースとスペーサとブロックとの接着工程の一例を示す断面模式図である。

【図6】プレート材とスライスベースとブロックとの接着状態の一例を示す断面模式図である。

【図7】プレート材とスライスベースとスペーサとブロックとの接着状態の一例を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る半導体基板の製造方法の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図面は模式的に示したものであるので、各図における構成要素のサイズおよび位置関係等は適宜変更できる。

【0013】

＜ワイヤソー装置による切断および半導体ブロックの概要＞
図１に示すように、固定砥粒タイプのワイヤソー装置Ｗにおいて、走行するワイヤ１１に、スライスベース２に固定された直方体状の半導体ブロック（以下、ブロックという）１を押し当てて、ワイヤ１１の走行によってブロック１を切断することによって、複数枚の半導体基板を製造する。

【0014】

本実施形態では、板状のプレート材３に板状のスライスベース２を介して固定したブロック１をワイヤソー装置Ｗを用いて切断する。後で詳述するが、本実施形態の半導体基板の製造方法は、プレート材３とスライスベース２とを硬化型接着剤からなる第１接着層を介して接着する第１接着工程と、スライスベース２とブロック１の第１主面１ａ側とを、硬化型接着剤からなり第１接着層の硬化状態よりも硬化が進行していない状態の第２接着層を介して接着する第２接着工程と、ブロック１の１主面１ａとは反対側の第２主面１ｂ側から第１主面１ａ側へ向かって切断していく切断工程と、を順次行なう。なお、接着層の硬化の進行状態の違いは、例えばせん断応力によって判断することができる。その場合、せん断応力が大きい場合に硬化が進行していると判断される。なお、第１接着層および
第２接着層の硬化の進行状態は切断工程においても略同一であるとする。

【0015】

ブロック１は不図示のインゴットの端部を切断することで加工される。このようなインゴットは、例えば単結晶シリコンまたは多結晶シリコンからなる。

【0016】

チョクラルスキー法などによって育成した単結晶シリコンのインゴットを用いる場合、通常、インゴットは円柱形状であるため、高さ方向に四箇所の端部を切断することによって、断面形状が略矩形（正方形状を含む）のブロック１を得ることができる。なお、上記断面形状において角部が円弧状を有するものも矩形とみなす。

【0017】

鋳造法などによって得られた多結晶シリコンのインゴットを用いる場合は、インゴットは例えば直方体状であり、通常、さらに複数本の小ブロックを取り出すことができる大きさを有している。このような場合、ブロック１の断面形状が矩形（正方形状を含む）であり、例えば、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体に形成される。なお、上記断面形状において角部が面取りされたものも矩形とみなす。

【0018】

＜熱硬化型接着剤＞
以下に、硬化型接着剤として熱硬化型接着剤を用いた、ブロック１、スライスベース２およびプレート材３の接着工程について詳述する。

【0019】

まず、ブロック１、スライスベース２、プレート材３および硬化型接着剤を準備する（準備工程）。ここで、スライスベース２はカーボン材、ガラスまたはシリコン等の材料が用いられる。プレート材３は、特に限定されないがスライスベース２とは材質が異なるＳＵＳまたはアルミニウム等の金属からなる公知の材料が用いられる。硬化型接着剤としては、例えば、硬化剤１に対して主剤を１〜２．５の質量比で混ぜて使用される２液性の接着剤が用いられる。ここで、主剤にはエポキシ樹脂またはアクリル樹脂等が用いられ、硬化剤としてポリアミド樹脂またはポリチオール樹脂等が用いられる。

【0020】

以下、プレート材３とスライスベース２とを硬化型接着剤からなる第１接着層を介して接着する第１接着工程について説明する。簡単のため、第１接着層および後述する第２接着層の双方に使用される硬化型接着剤とが同一材料の場合について説明する。

【0021】

まず、プレート材３の上に硬化型接着剤が例えば刷毛等によって塗布される（第１塗布工程）。

【0022】

次に、硬化型接着剤を乾燥させる（第１乾燥工程）。この乾燥工程では、硬化型接着剤が完全には硬化しない程度に、例えば数十秒から数分程度の間、大気雰囲気中等で乾燥させればよい。

【0023】

次に、図２に示すように、例えばＳＵＳ等の金属からなる複数の部材を枠状に組み合わせた枠体２４内において、スライスベース２を例えばプレート材３の上で乾燥させた硬化型接着剤の上に貼り合わせて、プレート材３とスライスベース２とを仮接着させる。プレート材３とスライスベース２との仮接着は、プレート材３とスライスベース２との間に硬化型接着剤を挟み込む状態で接着される。

【0024】

次に、貼り合わせたプレート材３およびスライスベース２の上にブロック１と同程度の大きさでほぼ同一形状の例えばＳＵＳまたはアルミニウム等の金属からなる補助具２６を配置する。また、全体が動かないように、例えばプラスチックからなり、先端が略矩形(
正方形を含む)あるいは円形のようなピン形状の側面押さえ２２を用いて、プレート材３
およびスライスベース２を固定して、側面押さえ２２と同様な部材の上部押さえ２３およ
びその上に載せたＳＵＳ等の金属からなる錘２５を用いて補助具２６に荷重をかける。その場合、補助具２６への荷重が０．１〜０．５ＭＰａになるような重量の錘が使用される。

【0025】

そして、この状態を保ちながら、加熱手段である例えばホットプレート２１にて下部から加熱する。この際、ホットプレート２１による加熱温度を５０〜１００℃とすることによって、硬化型接着剤を硬化させて、第１接着層４Ａを介してプレート材３とスライスベース２との接着が行なわれる。

【0026】

以下、スライスベース２とブロック１とを硬化型接着剤からなる第２接着層を介して接着する第２接着工程について説明する。

【0027】

まず、上記の第１塗布工程と同様にして、スライスベース２の上に硬化型接着剤が刷毛等によって塗布される（第２塗布工程）。

【0028】

次に、第２塗布工程で使用した硬化型接着剤を乾燥させる（第２乾燥工程）。この乾燥工程でも、上記第１乾燥工程と同様に、硬化型接着剤が完全に硬化しない程度に、数十秒から数分程度、大気雰囲気中で乾燥させればよい。

【0029】

次に、図３に示す枠体２４内において、ブロック１を乾燥させた硬化型接着剤の上に貼り合わせて、スライスベース２とブロック１とを仮接着させる。このように、スライスベース２とブロック１との仮接着は、スライスベース２とブロック１との間に硬化型接着剤を挟み込む状態で接着される。

【0030】

次に、第１接着工程と同様にして、貼り合わせたスライスベース２とブロック１とを動かないように、側面押さえ２２でスライスベース２とブロック１を固定し、上部押さえ２３でブロック１に荷重をかけ、加熱手段である例えばホットプレート２１にて下部から加熱し、加熱温度を２０〜４０℃とすることによって、硬化型接着剤を硬化させ、第２接着層４Ｂを介してスライスベース２とブロック１との接着が行なわれる。

【0031】

また、図６に示すプレート材３、スライスベース２およびブロック１の硬化型接着剤による硬化状態において、第１接着工程の方が第２接着工程よりも接着温度を高くすることによって、第１接着層４Ａの方が第２接着層４Ｂよりも硬化状態が進行しており、この状態でブロック１を切断することになる。そのため、熱可塑性の硬化型接着剤を使用して、スライスベース２の切断中にスライスベース２およびプレート材３の少なくとも一方の温度が上昇した場合でも、第１接着工程によって接着温度を高くして第１接着層４Ａを第２接着層４Ｂよりも硬化させていることから、第１接着層４Ａの軟化による切断された基板のぶれが低減され、基板のクラックの発生を低減できる。

【0032】

また、プレート材３とスライスベース２との接着と、スライスベース２とブロック１との接着とを別々に行ない、且つスライスベース２とブロック１との接着を低温（例えば２５℃）で行なうことによって、ブロック１中の内部応力が低減され、ブロック１の割れの発生を低減できる。

【0033】

＜光硬化型接着剤＞
以下に、硬化型接着剤として光硬化型接着剤を用いた、ブロック１、スライスベース２およびプレート材３の接着工程について詳述する。

【0034】

まず、熱硬化型接着剤を用いた場合と同様にして、ブロック１、スライスベース２、プレート材３および硬化型接着剤を準備する（準備工程）。ここで、スライスベース２およ
びプレート材３の材料は、熱硬化型接着剤を用いた場合と同様である。硬化型接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂またはビニルエーテル樹脂系の光硬化型接着剤が用いられる。

【0035】

以下、プレート材３とスライスベース２とを硬化型接着剤からなる第１接着層４Ａを介して接着する第１接着工程について説明する。ここで、第１接着層４Ａと第２接着層４Ｂに使用される硬化型接着剤が同一材料の場合について詳述する。

【0036】

まず、熱硬化型接着剤を用いた場合と同様に、プレート材３の上に硬化型接着剤が例えば刷毛等によって塗布される（第１塗布工程）。

【0037】

次に、図２に示すように、熱硬化型接着剤を用いた場合と同様に、枠体２４内において、プレート材３とスライスベース２との間に硬化型接着剤を挟み込む状態で、プレート材３とスライスベース２とを仮接着させる。また、熱硬化型接着剤を用いた場合と同様にして、貼り合わせたプレート材３およびスライスベース２の上に、ブロック１と同程度の大きさの補助具２６を配置して、全体が動かないように側面押さえ２２で枠体２４内に固定しつつ上部押さえ２３および錘２５を用いて補助具２６に対して荷重をかける。

【0038】

そして、この状態を保ちながら、プレート材３の上に塗布された硬化型接着剤に５０〜２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線または可視光線を３０〜９０秒間程度照射して、硬化型接着剤を硬化させることによって、プレート材３とスライスベース２とを接着する第１接着層４Ａの形成が行なわれる。

【0039】

あるいは、図２に示す枠体２４内において、先にプレート材３の上に塗布された硬化型接着剤に５０〜２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線または可視光線を３０〜９０秒間照射した後、直ちにプレート材３とスライスベース２とを貼り合わせて、貼り合わせたプレート材３およびスライスベース２の上に補助具２６を配置して動かないように、側面押さえ２２でプレート材３とスライスベース２とを固定して、さらに上部押さえ２３および錘２５を用いて補助具２６に荷重をかける。この状態で硬化型接着剤を硬化させて、プレート材３とスライスベース２とを接着する第１接着層４Ａの形成が行なわれる。

【0040】

次に、スライスベース２とブロック１とを硬化型接着剤からなる第２接着層４Ｂを介して接着する第２接着工程について説明する。

【0041】

まず、スライスベース２の上に硬化型接着剤が刷毛等によって塗布される（第２塗布工程）。

【0042】

次に、図３に示す枠体２４内において、ブロック１を硬化型接着剤の上に貼り合わせ、スライスベース２とブロック１とを仮接着させる。このように、スライスベース２とブロック１の仮接着は、スライスベース２とブロック１の間に硬化型接着剤を挟み込む状態で接着される。次に、貼り合わせたスライスベース２とブロック１を動かないように、側面押さえ２２でスライスベース２とブロック１とを固定し、上部押さえ２３でブロック１に荷重をかける。この状態で、スライスベース２の上に塗布された硬化型接着剤に５０〜２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線または可視光線を５〜２０秒間照射して、硬化型接着剤を硬化させて、スライスベース２とブロック１とを接着する第２接着層４Ｂの形成が行なわれる。

【0043】

あるいは、先にスライスベース２の上に塗布された硬化型接着剤に５０〜２００ｍＷ／ｃｍ２の強度の紫外線または可視光線を５〜２０秒間照射した後、直ちにスライスベース２とブロック１とを貼り合わせ、貼り合わせたスライスベース２とブロック１とが動かな
いように、側面押さえ２２でスライスベース２とブロック１を固定し、上部押さえ２３でブロックに荷重をかける。この状態で硬化型接着剤を硬化させて、スライスベース２とブロック１とを接着する第２接着層４Ｂの形成が行なわれる。

【0044】

また、図６に示すプレート材３とスライスベース２とブロック１の硬化型接着剤の硬化状態において、第１接着層４Ａの方が第２接着層４Ｂよりも紫外線あるいは可視光線の照射時間が長いため、第１接着層４Ａのほうが第２接着層４Ｂよりも硬化している。そのため、熱可塑性の光硬化型の硬化型接着剤を使用して、スライスベース２の切断中にスライスベース２およびプレート材３の少なくとも一方の温度が上昇した場合でも、第１接着層４Ａの軟化を低減して、切断された基板のぶれが低減されて、基板のクラックの発生を低減できる。

【0045】

また、プレート材３とスライスベース２との接着と、スライスベース２とブロック１との接着を別々に行ない、且つスライスベース２とブロック１との接着を短時間で行なうことによって、紫外線または可視光線の照射時の温度上昇、および硬化型接着剤４の収縮によるブロック１の内部応力が低減され、ブロックの割れの発生を低減できる。

【0046】

＜スペーサ＞
以下に、図４に示すように、スライスベース２とプレート材３との間にスペーサ５を配置して、ブロック１、スライスベース２、プレート材３およびスペーサ５の接着工程について詳述する。

【0047】

まず、ブロック１、スライスベース２、プレート材３、スペーサ５および硬化型接着剤を準備する（準備工程）。ここで、スライスベース２およびプレート材３の材料は、上述した場合と同様である。

【0048】

スペーサ５は、熱伝導率が低く、熱膨張率がブロック１に近い材料、例えば、石英などの無アルカリガラス、炭化珪素または窒化珪素等が用いられる。そのため、切断工程中にスライスベース２の温度が上昇しても、スペーサ５によってプレート材３の温度上昇を低減することによって、プレート材３とスペーサ５とを接着している硬化型接着剤の接着強度低下を低減することができる。また、ブロック１とスペーサ５の熱膨張率が近い材料を使用することで、応力をより低減できる。なお、硬化型接着剤は、上記の熱硬化型接着剤および光硬化型接着剤のうちいずれを採用してもよいが、以下、熱硬化型接着剤を用いた工程について詳述する。

【0049】

次に、プレート材３とスペーサ５とを硬化型接着剤からなる第３接着層４Ｃを介して接着して、スペーサ５とスライスベース２とを硬化型接着剤からなる第４接着層４Ｄを介して接着する場合の第１接着工程について説明する。なお、簡単のため第３接着層４Ｃと第４接着層４Ｄと第２接着層４Ｂに使用される硬化型接着剤が同一材料の場合について詳述する。

【0050】

まず、プレート材３およびスペーサ５の上に硬化型接着剤が刷毛等によって塗布される（第１塗布工程）。

【0051】

次に、硬化型接着剤を乾燥させる（乾燥工程）。この乾燥工程では、硬化型接着剤が完全に硬化しない程度に、数十秒から数分程度、大気雰囲気中で乾燥させればよい（第１乾燥工程）。

【0052】

次に、図４に示す枠体２４内において、スペーサ５の硬化型接着材が塗布されていない面がプレート材３と対向するように、スペーサ５をプレート材３に塗布し乾燥させた硬化
型接着剤の上に貼り合わせ、さらに、スライスベース２をスペーサ５に塗布し乾燥させた硬化型接着剤４の上に貼り合わせ、プレート材３とスペーサ５とスライスベース２を仮接着させる。

【0053】

このように、プレート材３とスペーサ５とスライスベース２との仮接着は、プレート材３とスペーサ５との間、およびスペーサ５とスライスベース２との間のそれぞれに硬化型接着剤を挟み込む状態で接着される。

【0054】

次に、貼り合わせたプレート材３、スペーサ５およびスライスベース２の上にブロック１と同程度の大きさの補助具２６を配置して動かないように、側面押さえ２２でプレート材３とスライスベース２とを固定して、上部押さえ２３および錘２５を用いて補助具２６に荷重をかけ、加熱手段である例えばホットプレート２１にて下部から加熱する。この加熱は、切断工程中の温度よりも高い加熱温度である５０〜１００℃とすることによって、硬化型接着剤を硬化させ、第３接着層４Ｃを介してプレート材３とスペーサ５との接着、および第４接着層４Ｄを介してスペーサ５とスライスベース２との接着がそれぞれ行なわれる。

【0055】

次に、スライスベース２とブロック１とを硬化型接着剤からなる第２接着層４Ｂを介して接着する第２接着工程について説明する。

【0056】

まず、スライスベース２の上に硬化型接着剤が刷毛等によって塗布される（第２塗布工程）。

【0057】

次に、図５に示す枠体２４内において、ブロック１を硬化型接着剤の上に貼り合わせ、スライスベース２とブロック１とを仮接着させる。このように、スライスベース２とブロック１との仮接着は、スライスベース２とブロック１との間に硬化型接着剤を挟み込む状態で接着される。

【0058】

次に、貼り合わせたスライスベース２およびブロック１を動かないように、側面押さえ２２でスライスベース２とブロック１とを固定し、上部押さえ２３および錘２５でブロック１に荷重をかけ、加熱手段である例えばホットプレート２１にて下部から加熱する。この加熱は、第３接着層４Ｃと第４接着層４Ｄよりも低い加熱温度である２０〜４０℃で行なうことによって、硬化型接着剤を硬化させて、第２接着層４Ｂを介してスライスベース２とブロック１との接着が行なわれる。

【0059】

また、図７に示すプレート材３、スペーサ５、スライスベース２およびブロック１の一体構造において、第３接着層４Ｃと第４接着層４Ｄとを形成する第１接着工程の方が第２接着工程よりも接着温度を高くすることによって、第３接着層４Ｃと第４接着層４Ｄの方が第２接着層４Ｂより硬化状態が進行している。

【0060】

これにより、スライスベース２の切断中にスライスベース２、スペーサ５およびプレート材３の少なくとも１つの温度が上昇した場合でも、第１接着工程によって接着温度を高くし、第３接着層４Ｃまたは第４接着層４Ｄの硬化状態をより進行させていることから、第３接着層４Ｃまたは第４接着層４Ｄの軟化による切断された基板のぶれが低減され、基板のクラックの発生を低減できる。また、スペーサ５を設けることによって、プレート材３の温度上昇が低減され、第３接着層４Ｃまたは第４接着層４Ｄの軟化が低減することから、さらに基板のぶれが低減され、基板のクラックの発生を低減できる。また、プレート材３とスペーサ５とスライスベース２との接着と、スライスベース２とブロック１との接着とを別々に行ない、且つスライスベース２とブロック１との接着を低温で行なうことによって、ブロック１の内部応力が低減され、ブロックの割れの発生を低減できる。

【0061】

＜切断工程＞
以下に、ブロック１の切断工程について詳述する。

【0062】

図１に示すように、ワイヤ１１は、供給リール１５から供給されて、巻取リール１６に巻き取られる。ワイヤ１１は、供給リール１５と巻取リール１６との間において、複数のメインローラ１３に巻かれ、複数のメインローラ１３間において複数本に張られている。ワイヤ１１は、例えば鉄または鉄合金を主成分とするピアノ線からなり、線径は８０〜１８０μｍ、より好ましくは１２０μｍ以下である。本実施形態において、ワイヤ１１は、ワイヤの周囲にダイヤモンドまたは炭化珪素からなる砥粒が、ニッケルもしくは銅・クロム合金によるメッキまたはレジン樹脂にて固着された砥粒固着ワイヤである。この場合、砥粒の平均粒径は５μｍ以上３０μｍ以下とした方がよく、砥粒を含めたワイヤ１１の平均直径Ｄは９０μｍ以上２４０μｍ以下となり、より好ましくは１５０μｍ以下である。

【0063】

ワイヤ１１には、供給ノズル１２の複数の開口部からワイヤ１１およびブロック１を冷却するクーラント液の役割を果たす加工液が供給される。加工液は、例えばグリコール等の水溶性溶剤または油性溶剤からなり、水で上記溶剤を希釈してもよい。供給ノズル１２に供給する加工液の供給流量は、ブロック１の大きさおよび本数によって適宜設定される。また、加工液を循環して使用してもよく、その際に加工液中に含まれる砥粒および切屑等を除去して使用される。供給ノズル１２から供給された加工液はブロック１の切断部分とその近傍とに供給される。

【0064】

メインローラ１３は、ブロック１の下方に配置される第１メインローラ１３ａと上方に配置される第２メインローラ１３ｂとを含む。また、メインローラ１３は、例えば、エステル系、エーテル系もしくは尿素系ウレタンゴム、またはニューライト等の樹脂からなり、直径１５０〜５００ｍｍ、長さ２００〜１０００ｍｍ程度の大きさを有している。メインローラ１３の表面には、供給リール１５から供給されたワイヤ１１を所定の間隔に配列させるための多数の溝が設けられている。これら溝の間隔とワイヤ１１の直径との関係によって基板の厚みが定まる。

【0065】

ワイヤ１１の下方には、切断時に発生するブロック１の切屑および加工液の回収を目的としてディップ槽１４が設けられる。

【0066】

以下に、固着砥粒タイプにおけるワイヤソー装置を用いたスライス方法について説明する。ワイヤ１１は供給リール１５から供給され、ガイドローラ１７によってメインローラ１３に案内され、ワイヤ１１をメインローラ１３に巻きつけて所定間隔に配列している。メインローラ１３を所定の回転速度で回転させることによって、ワイヤ１１の長手方向にワイヤ１１を走行させることができる。また、メインローラ１３の回転方向を変化させることによってワイヤ１１を往復運動させる。このとき、供給リール１５からワイヤ１１を供給する長さの方が巻取リール１６からワイヤ１１を供給する長さよりも長くして、新線をメインローラ１３に供給できるようにする。

【0067】

ブロック１の切断は、ブロック１とスライスベース２を固定したプレート材３をネジまたはクランプによってワイヤソー装置Ｗ内の装置固定体１８に固定して、高速に走行しているワイヤ１１に向かって加工液を供給しながら、ブロック１を下降させて、ワイヤ１１にブロック１を相対的に押圧することによってなされる。これにより、ブロック１は、例えば厚さ２００μｍ以下の複数枚の基板に分割される。このとき、ワイヤ１１の張力、ワイヤ１１が走行する速度（走行速度）、および、ブロック１を下降させる速度（フィールド速度）は、それぞれ適宜制御されている。例えば、ワイヤ１１の最大走行速度は、５００ｍ／分以上１２００ｍ／分以下に設定され、最大フィールド速度は３５０μｍ／分以上
１１００μｍ／分以下に設定される。

【0068】

その際に、切断中のプレート材３、スライスベース２、ブロック１および硬化型接着剤からなる接着層の温度は、スライスベース２およびブロック１の切断条件にも影響されるが、少なくとも３５〜５０℃まで上昇する。そのため、第２接着層４Ｂに使用される硬化型接着剤の熱分解温度は、５０℃以上が好まれる。また、プレート材３とスライスベース２との間、プレート材３とスペーサ５との間、および、スペーサ５とスライスベース２との間の硬化型接着剤の硬化温度は５０〜１００℃であるため、第１接着層４Ａ、または第３接着層４Ｃと第４接着層４Ｄとに使用される硬化型接着剤の熱分解温度は１００℃以上が好まれる。

【0069】

第１接着層４Ａおよび第２接着層４Ｂがいずれも熱硬化型接着剤からなり、第１接着工程における第１接着層４Ａの温度が、切断工程における第１接着層４Ａの温度よりも高い方が好ましい。これにより、切断工程において第１接着層４Ａの温度が上昇しても、第１接着層４Ａの軟化による切断された基板のぶれが低減されて、基板のクラックの発生を低減できる。

【0070】

そして、ブロック１をスライスすると同時に、スライスベース２も２〜５ｍｍ程度切断され、ワイヤ１１がブロック１から引き抜かれる。この際、スライスベース２に接着した状態で基板を取り出すことができる。また、ワイヤ１１を引き抜く場合、ワイヤ１１の走行速度が１０ｍ／分以上１００ｍ／分以下に設定され、最大フィールド速度は１μｍ／分以上１０μｍ／分以下に設定される。

【0071】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正および変更を加えることができる。

【0072】

例えば、ブロック１とスライスベース２との間に用いられる硬化型接着剤と、スライスベース２とプレート材３との間に用いられる硬化型接着剤とは、同一の接着剤を用いる必要はない。例えば、一方が熱硬化型接着剤を用いて、他方が光硬化型接着剤でもよく、接着剤の主剤と硬化剤の比率を変更したり、材料を変更した異なる硬化型接着剤４であっても構わない。また、第１接着層４Ａと第２接着層４Ｂに異なる硬化型接着剤を用い、第１接着層４Ａに用いられる硬化型接着剤の方が第２接着層４Ｂに用いられる硬化型接着剤よりも低温で硬化する、または、紫外線あるいは可視光線の照射時間が短時間で硬化する接着剤を用いて、同一の接着工程にて第１接着層４Ａと第２接着層４Ｂとを形成してもよい。また、硬化形態は加熱または、紫外線もしくは可視光線のみではなく、紫外線または可視光線照射と加熱とを複合した硬化型接着剤を用いてもよい。なお、接着層の硬化の進行状態の違いは、例えばせん断応力によって判断することができる。その場合、せん断応力が大きい場合に硬化が進行していると判断される。

【実施例】

【0073】

以下に、上記の実施形態を具体化した実施例およびその比較例について説明する。

【0074】

まず、１５６ｍｍ×１５６ｍｍ×３００ｍｍの直方体のシリコンからなるブロック１を２本と、カーボン材からなるスライスベース２と、アルミニウム−マグネシウム合金からなるプレート材３とを用意した。また、下記の実施例３においては、石英からなるスペーサ５を準備した。なお、スライスベース２およびプレート材３の厚みはそれぞれ２０ｍｍであった。

【0075】

＜実施例１＞
プレート材３の上に２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥さ
せて、スライスベース２をプレート材３の上に貼り合わせた状態で、プレート材３を下にしてホットプレート２１にて約７０℃で加熱して接着剤を硬化させ、第１接着層４Ａを形成した。この第１接着層４Ａのせん断応力は５５〜６０ＭＰａであった。

【0076】

次に、スライスベース２の上にスライスベース２とプレート材３を張り合わせた２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させ、スライスベース２とブロック１を貼り合わせた状態で、ホットプレート２１にて２５℃にて加熱して硬化型接着剤を硬化させ、第２接着層４Ｂを形成した。この第２接着層４Ｂのせん断応力は２５〜３０ＭＰａであった。このように、第２接着層４Ｂは第１接着層４Ａに比べて硬化が進行していない状態を確認した。

【0077】

次に、ダイヤモンドの砥粒をＮｉメッキで固着したワイヤ（線径＝１２０μｍ、砥粒粒径１４μｍ、平均直径１４８μｍ）１１を双方向に走行させながら、スライスベース２に接着させたブロック１をスライスして、平均厚み１９０μｍの半導体基板を作製した。

【0078】

＜実施例２＞
プレート材３にエポキシ樹脂系の光硬化型の硬化型接着剤を塗布して、先に１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を６０秒間照射した後、スライスベース２をプレート材３に貼り合わせた状態で硬化型接着剤を硬化させて、第１接着層４Ａを形成した。この第１接着層４Ａのせん断応力は５８〜６３ＭＰａであった。

【0079】

次に、スライスベース２の上にスライスベース２とプレート材３を貼り合わせたエポキシ樹脂系の光硬化型の硬化型接着剤を塗布して、先に１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線を１５秒間照射した後、スライスベース２をブロック１に貼り合わせた状態で硬化型接着剤を硬化させて、第２接着層４Ｂを形成した。この第２接着層４Ｂのせん断応力は２８〜３３ＭＰａであった。このように、第２接着層４Ｂは第１接着層４Ａに比べて硬化が進行していない状態を確認した。

【0080】

次に、ダイヤモンドの砥粒をＮｉメッキで固着したワイヤ（線径＝１２０μｍ、砥粒粒径１４μｍ、平均直径１４８μｍ）１１を双方向に走行させながら、スライスベース２に接着させたブロック１をスライスして、平均厚み１９０μｍの半導体基板を作製した。

【0081】

＜実施例３＞
まず、プレート材３に２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させて、スペーサ５をプレート材３に貼り合わせた状態で仮接着した。

【0082】

次に、スペーサ５の上に２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させ、スペーサ５とスライスベース２をさらに貼り合わせた状態で、ホットプレート２１にて７０℃に加熱して硬化型接着剤を硬化させ、第３接着層４Ｃおよび第４接着層４Ｄを形成した。第３接着層４Ｃおよび第４接着層４Ｄはいずれもせん断応力は５５〜６０ＭＰａであった。

【0083】

次に、スライスベース２の上にスライスベース２とスペーサ５とプレート材３を貼り合わせた２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させ、スライスベース２とブロック１とを貼り合わせた状態で、ホットプレート２１にて２５℃にて加熱して硬化型接着剤を硬化させ、第２接着層４Ｂを形成した。この第２接着層４Ｂのせん断応力は２５〜３０ＭＰａであった。このように、第２接着層４Ｂは第３接着層４Ｃおよび第４接着層４Ｄに比べて硬化が進行していない状態を確認した。

【0084】

次に、ダイヤモンドの砥粒をＮｉメッキで固着したワイヤ（線径＝１２０μｍ、砥粒粒
径１４μｍ、平均直径１４８μｍ）１１を双方向に走行させながら、スライスベース２に接着させたブロック１をスライスして、平均厚み１９０μｍの半導体基板を作製した。

【0085】

＜比較例１，２＞
まず、プレート材３に２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させ、スライスベース２をプレート材３に貼り合わせた状態で、仮接着した。

【0086】

次に、スライスベース２の上にスライスベース２とプレート材３を貼り合わせた２液性エポキシ樹脂系の熱硬化型の硬化型接着剤を塗布して乾燥させ、ブロック１をさらに貼り合わせた状態で、ホットプレート２１にて２５℃または７０℃にて加熱して硬化型接着剤を硬化させた。なお、硬化温度が２５℃の場合を比較例１として、硬化温度が７０℃の場合を比較例２とした。比較例１，２においては、いずれも第１接着層および第２接着層のせん断応力が略同一であり硬化状態は略同一であることを確認した。

【0087】

次に、上記比較例１，２のそれぞれに対して、ダイヤモンドの砥粒をＮｉメッキで固着したワイヤ（線径＝１２０μｍ、砥粒粒径１４μｍ、平均直径１４８μｍ）１１を双方向に走行させながら、スライスベース２に接着させたブロック１をスライスして、平均厚み１９０μｍの半導体基板を作製した。

【0088】

＜結果＞
実施例１−３および比較例１，２に対して、表１に示すように、切断後の半導体基板のクラックの発生率、ブロック１の割れ発生率およびブロック１の内部応力を評価した。ここで、半導体基板のクラック発生率は１００回切断工程を行ない、全体の取れ枚数に対する基板のクラック発生枚数をカウントして算出した。ブロック１の割れ発生率は、ブロック１の接着を１００回行ない、割れが発生したブロック１の数をカウントして算出した。

【0089】

【表1】

【0090】

表１に示すように、実施例１、２、３においては、ブロックの割れ発生率および半導体基板のクラック発生率のいずれも、比較例１，２に比べて大きく改善したことを確認した。

【符号の説明】

【0091】

１ ：ブロック
２ ：スライスベース
３ ：プレート材
４ ：硬化型接着剤
４Ａ ：第１接着層
４Ｂ ：第２接着層
４Ｃ ：第３接着層
４Ｄ ：第４接着層
５ ：スペーサ
１１ ：ワイヤ
１２ ：供給ノズル
１３ ：メインローラ
１４ ：ディップ槽
１５ ：供給リール
１６ ：巻取リール
１７ ：ガイドローラ
１８ ：装置固定体
２１ ：ホットプレート
２２ ：側面押さえ
２３ ：上部押さえ
２４ ：枠体
２５ ：錘
２６ ：補助具
Ｗ ：ワイヤソー装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】