細線精密制御による極超薄シリコン基板の作製技術の開発評価

平成26年度被災地企業のシーズ支援プログラム（福島再生可能エネルギー研究開発拠点機能強化事業）
細線精密制御による極超薄シリコン基板の作製技術
の開発評価
幸田敬太郎1・白木太一郎1 ・笹澤純人1
・本名秀美2 ・近藤道雄2
1
2
日特エンジニアリング株式会社
独立行政法人産業技術総合研究所再生可能エネルギー研究センター
産総研による技術シーズの評価方法
日特エンジニアリング（株）が保有する技術シーズ
 芯線径80µm以下のダイアモンドワイヤーで切
世界シェアNo.1のコイル巻線機では、独自のテンショ
断した厚さ80μ m以下のシリコンウエーハの品
ンコントロール技術で細線の断線を抑止した高度な
質を、産総研の有するレーザー顕微鏡やライフ
安定動作が可能であり、これを極細のワイヤーソー
タイム測定装置を用いて評価する。
に応用して、極薄の太陽電池用シリコンウエーハを
スライス加工する。
 スライス条件と表面粗さやダメージ層との関係
共同研究
を明らかにする。
技術シーズ
高度のテンション制御技術で、極細のワイヤーソーを用いた
シリコン基板のスライスが可能に。
→ カーフロス（切りしろ）、ダメージ層とシリコン基板厚の低
減で太陽電池材料コストの大幅な削減が期待される！
技術的支援
細線精密制御によるシリコンウエーハのスライス技術
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極細のダイヤモンドワイヤーを用いて、シリコン結晶を薄く切り出すことで、太陽電池の材料コストを１／２以下に削減。
しかし、ワイヤーが細くウエーハが薄いとワイヤー走行の不安定性から断線や破損が生じやすく、加工歩留りが低下するおそれがある。
日特エンジニアリングが有するテンション値自動フィードバック方式による細線精密制御技術で、極細のワイヤーでも安定走行が可能に。
スライス条件の最適化で、スループットを維持しつつ、ワイヤーの長寿命化およびダメージ層厚の低減を実現へ。
シリコン
インゴット
インゴット送り速度0.01mm/s（左）と0.005mm/s（右）
でスライスした80μm厚ウエーハの表面レーザー顕微鏡写真
結論
1.2
企業のシーズと産総研の評価結果：
5µm
 細線精密制御による極薄型シリコンウエーハのスライス加工。
 厚さ80μmに切り出したウエーハの表面粗さ、ダメージ層厚を評価。
5µm
研究成果（何が分かったか）：
 ワイヤー走行速度最大2000m/分、テンション精度0.3gのワイヤーソーを試作。
 芯線径80μmのダイヤモンドワイヤーで、厚さ80μmのウエーハ切出しに成功。
 ワーク送り速度を0.01mm/sから0.005mm/sに下げることで、ウエーハ表面のスク
ラッチ痕が減少し、ライフタイムで評価したダメージ層の推定厚は10μm以上から約
送り速度0.01mm/s（上）と
0.005mm/s（下）でスライ
スしたウエーハの表面粗さ分
布（ハイパス処理後）
キ
ャ
リ 1
ア
寿 0.8
命
（ 0.6
最
大 0.4
値
で
正 0.2
規
化 0
）
送り速度（両面0.01mm/s)
送り速度（片面0.005mm/s）
0
2
4
6
8
10
12
片面エッチング深さ（μm）
スライス後にウエーハ表面を化学エッチング
した際のキャリア寿命の変化（相対値）
5μmに低減した。
 ワイヤーソーの細線精密制御技術で極薄型のシリコンウエーハをスライス加工でき、
加工条件によってダメージ層低減の可能性が示された。
今後の展開（予想含む）：
 芯線径50μmのワイヤーを用いた厚さ50μm以下のシリコンウエーハ切出し。
 スループット、材料コストを考慮したスライス加工条件の最適化。
 加工事例の蓄積と装置改良によるワイヤーソーマシンの商品化。
 マルチワイヤーソー、156mm角太陽電池用ウエーハへの技術展開。
備考
本研究は、独立行政法人産業技術総合研究所の平成26年度被災地企業のシーズ支援プ
ログラム事業にて、課題名「細線精密制御による極超薄シリコン基板の作製技術の開発評
価｣として採択されたもので、産業技術総合研究所より技術的協力・支援を受けたものです。

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