JP2015502268A

JP2015502268A - インゴット切断用ワイヤガイド、それを含むワイヤソー装置及びインゴット切断方法

Info

Publication number: JP2015502268A
Application number: JP2014548639A
Authority: JP
Inventors: スブキム，ヤン
Original assignee: エルジー・シルトロン・インコーポレーテッド
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2015-01-22
Also published as: KR101390794B1; KR20130073581A; US20150217386A1; US9192996B2; WO2013094809A1

Abstract

実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、外周面が、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する。実施例に係るワイヤソー装置は、ビームの一面にインゴットを付着して支持するマウンティングブロックと；前記インゴットの下部に位置し、外周面にワイヤが巻き取られたワイヤガイドと；を含み、前記ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、外周面が、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する。実施例に係るインゴット切断方法は、傾斜面を有するワイヤガイドの外周面にワイヤが巻き取られたワイヤソー装置を用意するステップと；前記ワイヤガイドの中心軸と平行にインゴットをワイヤに接近させるステップと；前記ワイヤガイドに巻き取られたワイヤでインゴットを切断するステップと；を含み、前記インゴットの切断は、前記インゴットと隣接した前記ワイヤガイドの第１端部に巻き取られたワイヤから、前記第１端部の反対側に位置する第２端部に巻き取られたワイヤに進行する。【選択図】図４

Description

実施例は、インゴット切断面の位相変化を最小化するインゴット切断用ワイヤガイド、それを含むワイヤソー装置及びインゴット切断方法に関する。

半導体素子の材料として、シリコンウエハが広く使用されている。

一般に、シリコンウエハを製造する一連の工程において、成長工程により所定の長さに成長したインゴットは、スライシング工程により一枚単位の多数の単結晶ウエハに切断される。

このようなスライシング工程は、様々な形態があり、そのうち代表的なものは、薄板の外周部分にダイヤモンド粒子を固着させて単結晶インゴットを切断するＯＤＳ（ＯｕｔＤｉａｍｅｔｅｒＳａｗ）方式、ドーナツ状の薄板の内周にダイヤモンド粒子を固着させて単結晶インゴットを切断するＩＤＳ（ＩｎｎｅｒＤｉａｍｅｔｅｒＳａｗ）方式、及びピアノ線または高張力のワイヤを速い速度で走行させながら、そのワイヤにスラリー溶液を噴射しながら、ワイヤに付いたスラリーと単結晶インゴットとの摩擦によってインゴットを切断するＷＳ（ＷｉｒｅＳａｗ）方式などがある。そのうち、複数個の単結晶ウエハを同時に製造することができるので、単位時間当りの生産収率の高いワイヤソー方式が広く用いられている。

図１は、従来のワイヤソー装置を示す図である。

従来のワイヤソー装置は、ビーム１１４を用いてインゴット１１２を付着して支持するマウンティングブロック１１０と、インゴット１１２の下部に位置し、一定間隔でワイヤ１２２が巻き取られたワイヤガイド１２０と、ワイヤ１１２上にスラリー１３２を供給するスラリー供給ノズル１３０とを含む。

エポキシのような有機物ボンドを用いてビーム１１４の一面をマウンティングブロック１１０に付着し、また他の有機物ボンドを用いてインゴット１１２を前記ビーム１１４の他面に付着する。上記の有機物ボンドを硬化させると、マウンティングブロック１１０とビーム１１４、そしてインゴット１１２が互いに付着されて固定される。

このようにインゴット１１２が固定されたマウンティングブロック１１０をワイヤソー装置にローディングした後、インゴット１１２を切断することによって、スライシング工程が進行する。

ワイヤガイド１２０は、インゴット１１２の下部に位置し、外周面に一定間隔（ｐｉｔｃｈ）でワイヤ１２２が巻き取られている。巻き取られたワイヤ１２２の間隔によって、スライスされるウエハの数及び厚さを決定することができる。

前記ワイヤ１２２の上部には、スラリー１３２を供給するスラリー供給ノズル１３０が位置し、前記スラリー１３２には砥粒が含まれているので、マウンティングブロック１１０に装着されたインゴット１１２がワイヤ１２２に向かって移動して加圧されるとき、ワイヤ１２２に付いていた砥粒によってインゴット１１２が切断される。

しかし、従来のワイヤソー装置には、次のような問題点がある。

図２は、従来のワイヤソー装置でのワイヤガイドのみを拡大して示した図である。図３は、従来のワイヤソー装置によってインゴットを切断するときの切断軌跡を示した図である。

インゴット１１２を切断する過程でワイヤソー装置内に発生する熱によってワイヤガイド１２０が膨張するようになり、図２を参照すると、ワイヤガイド１２０を支持する支持部１２６に隣接した第１端部１２０ａから、前記支持部１２６と離隔した第２端部１２０ｂの方向にワイヤガイド１２０の伸張がなされる。

したがって、図３に示した切断軌跡Ａ〜Ｃからわかるように、ワイヤガイド１２０の第２端部１２０ｂ側に行くほどインゴット１１２の切断面、特に切断初期部の反りが大きくなり、研磨工程後のナノトポグラフィー（ｎａｎｏｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）の品質も悪化する。

すなわち、マウンティングブロック１１０に付着されたインゴット１１２が、ワイヤ１２２が巻き取られたワイヤガイド１２０に向かって加圧されるとき、初期にはワイヤガイド１２０が十分に膨張していない状態でインゴット１１２とワイヤガイド１２０とが接するようになるが、インゴット１１２が続けて加圧されながら切断が行われる過程で、ワイヤガイド１２０が第２端部１２０ｂの方向に伸張するため、前記第２端部１２０ｂ側のインゴット１１２の切断軌跡Ｃで変形が大きく発生するようになる。

したがって、このようなワイヤガイド１２０の膨張を制御してインゴット切断面の反りを防止することによって、ウエハの品質を改善する必要がある。

本発明の目的は、上記の問題点を解決するためのもので、ワイヤガイドの外周面に傾斜を形成することによって、ワイヤガイドの膨張またはワイヤの延伸によるインゴット切断面の位相変化を最小化することができるインゴット切断用ワイヤガイド、それを含むワイヤソー装置及びインゴット切断方法を提供しようとする。

実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、外周面が、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する。

前記所定角度は、０．００１〜０．０２５°であってもよい。

前記傾斜面は、前記ワイヤガイドの軸方向に傾斜することができる。

前記第１端部から前記第２端部に行くほど直径を次第に小さくすることができる。

前記第１端部は固定端であり、前記第２端部は自由端であってもよい。

前記第１端部から前記第２端部の方向に行くほどワイヤが稠密に巻き取られていてもよい。

実施例に係るワイヤソー装置は、ビームの一面にインゴットを付着して支持するマウンティングブロックと；前記インゴットの下部に位置し、外周面にワイヤが巻き取られたワイヤガイドと；を含み、前記ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、外周面が、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する。

実施例に係るインゴット切断方法は、傾斜面を有するワイヤガイドの外周面にワイヤが巻き取られたワイヤソー装置を用意するステップと；前記ワイヤガイドの中心軸と平行にインゴットをワイヤに接近させるステップと；前記ワイヤガイドに巻き取られたワイヤでインゴットを切断するステップと；を含み、前記インゴットの切断は、前記インゴットと隣接した前記ワイヤガイドの第１端部に巻き取られたワイヤから、前記第１端部の反対側に位置する第２端部に巻き取られたワイヤに進行する。

前記第２端部側では、前記ワイヤガイドが伸張した後にインゴットの切断を行うことができる。

前記インゴットの切断軌跡は、前記インゴットの軸方向に対して垂直であってもよい。

実施例によれば、ワイヤガイドが十分に膨張した後にワイヤガイドの第２端部側でインゴットの切断が行われることによって、インゴット切断面の位相変化が最小化されて、ウエハの反りやナノトポグラフィーの品質を改善することができる。

従来のワイヤソー装置を示す図である。従来のワイヤソー装置でのワイヤガイドのみを拡大して示した図である。従来のワイヤソー装置によってインゴットを切断するときの切断軌跡を示す図である。実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドを示す図である。実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドが含まれたワイヤソー装置によってインゴットを切断するときの切断軌跡を示す図である。インゴットを傾斜するように配置して切断してできた軌跡を示す図である。実施例によって傾斜面を有するワイヤガイドを用いてインゴットを切断してできた軌跡を示す図である。従来のワイヤソー装置によって切断されたインゴットの切断面プロファイルを示す図である。実施例に係るワイヤガイドが含まれたワイヤソー装置によって切断されたインゴットの切断面プロファイルを示す図である。

以下、上記の目的を具体的に実現することができる本発明の好ましい実施例を、添付の図面を参照して説明する。従来と同一の構成要素は、説明の便宜上、同一名称及び同一符号を付し、これについての詳細な説明は省略する。

図４は、実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドを示す図である。

実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイド２２０は、外周面にワイヤ１２２が巻き取られており、第１端部２２０ａと、前記第１端部２２０ａの反対側に位置する第２端部２２０ｂとを含み、外周面が、前記第１端部２２０ａから前記第２端部２２０ｂの方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する。

前記傾斜面は、ワイヤガイド２２０の中心軸２００の方向に所定角度傾斜することができる。

前記第１端部２２０ａは、ワイヤガイド２２０を支持する支持部２２６に固定されている固定端を意味し、前記第２端部２２０ｂは、支持部２２６に固定されていない自由端を意味する。

ワイヤガイド２２０は、インゴット１１２を切断する過程でワイヤソー装置内に発生する熱により膨張するようになり、固定端である前記第１端部２２０ａから自由端である前記第２端部２２０ｂの方向にワイヤガイド２２０の伸張がなされる。

実施例によって前記第１端部２２０ａから前記第２端部２２０ｂの方向に傾斜した傾斜面を有するワイヤガイド２２０を用いると、切断工程初期には、前記傾斜面によってワイヤガイド２２０の第１端部２２０ａ側でのみインゴット１１２とワイヤガイド２２０とが接してインゴット１１２の切断が行われ、第２端部２２０ｂ側では、第２端部２２０ｂが十分に膨張及び伸張した後にインゴット１１２とワイヤガイド２２０とが接してインゴット１１２の切断が行われるので、インゴット１１２の切断面の位相変化を最小化することができる。

図５は、実施例に係るインゴット切断用ワイヤガイドが含まれたワイヤソー装置によってインゴットを切断するときの切断軌跡を示す図である。

図５を参照して再び説明すると、従来は、ワイヤガイド１２０の第２端部１２０ｂ側で、ワイヤガイド１２０の熱膨張により、初期にインゴット１１２とワイヤガイド１２０とが接する接点と、切断過程中にインゴット１１２とワイヤガイド１２０とが接する接点とが異なるため、インゴット切断面に位相変化が大きく発生したが、実施例によれば、伸張がなされる方向に位置する第２端部２２０ｂ側では、インゴット１１２と接する前にワイヤガイド２２０が既に十分に膨張した後に本格的にインゴット１１２の切断が行われるので、第２端部２２０ｂ側でも切断軌跡Ｄに変形が発生しないことを確認することができる。

このとき、前記第２端部２２０ｂ側では、ワイヤガイド１２０が十分に伸張した後にインゴット１１２の切断が行われるので、切断されて生産されたウエハが均一な厚さを有するように、第１端部２２０ａから第２端部２２０ｂに行くほどワイヤをもっと稠密な間隔で巻き取ることができる。

前記第１端部２２０ａから前記第２端部２２０ｂの方向に傾斜した傾斜面の角度θは、ワイヤガイドの材質及びそれによる熱膨張係数、ワイヤガイドの長さや厚さなどによって変わり得る。一例として、前記第１端部２２０ａ側から延び、軸２００と平行な仮想線を基準として、０．００１〜０．０２５°であってもよい。

前記傾斜面の角度が小さすぎると、ワイヤガイド２２０が十分に膨張する前にインゴット１１２の切断が行われるため、切断面の反りを防止する効果が極めて小さく、前記傾斜面の角度が大きすぎると、切断工程の時間が不必要に長くなり、回転運動をするワイヤガイドに負担を与えることがある。

前記傾斜面は、第１端部２２０ａから第２端部２２０ｂの方向に傾斜しているので、前記第１端部２２０ａから前記第２端部２２０ｂに行くほどワイヤガイド２２０の直径が次第に小さくなることができる。

直径が小さいと、熱に敏感に反応して急速に膨張及び伸張がなされるので、直径の小さいワイヤガイド２２０の第２端部２２０ｂ側が十分に伸張するまでの時間を短縮することができる。

図６は、インゴットを傾斜するように配置して切断してできた軌跡を示す図であり、図７は、実施例によって傾斜面を有するワイヤガイドを用いてインゴットを切断してできた軌跡を示す図である。

以下では、図６及び図７を参照して、インゴットを傾斜するように配置して切断する場合と、実施例によって傾斜面を有するワイヤガイドを用いてインゴットを切断する場合とを比較して説明する。

図６を参照すると、実施例とは異なり、ワイヤガイド１２０の外周面が傾斜を有さず、インゴット１１２が付着されたマウンティングブロック１１０自体を所定角度θ₁だけ傾けてインゴット１１２を傾斜するように配置して切断している。

インゴット１１２を傾斜するように配置して切断する場合にも、伸張がなされるワイヤガイド１２０の第２端部１２０ｂ側では、ワイヤガイド１２０が十分に伸張した後にインゴット１１２の切断が行われるので、切断面の軌跡Ｐの変形を防止することができる。

しかし、図６に示すように、インゴット１１２が傾斜するように配置されて切断が行われるため、切断軌跡Ｐがインゴットの軸３００方向と垂直をなすことができず、所望の切断配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）と異なるという問題が存在する。

切断軌跡Ｐとインゴットの軸３００方向とがなす角度θ₂は、９０°に、インゴット１１２を傾けた角度θ₁を加算した値を有することができる。

また、図６に示すように、インゴット１１２を傾斜するように配置して切断すると、インゴット１１２の両端部はウエハとして使用されずに捨てられるため、不必要な損失が発生することがある。

反面、実施例に係る図７を参照すると、インゴット１１２を傾斜するように配置するものではなく、外周面に傾斜面を有するワイヤガイド２２０を使用し、ワイヤガイド２２０の中心軸２００と平行にインゴット１２０を接近させる。

これによって、ワイヤガイド２２０の伸張による切断軌跡の変形を防止できるだけでなく、切断軌跡Ｑとインゴットの軸３００方向とが垂直をなすので、所望の切断配向と異なるという問題が発生せず、インゴット１１２の両端部が捨てられるという問題も解決することができる。

図８は、従来のワイヤソー装置によって切断されたインゴットの切断面プロファイルを示す図である。図９は、実施例に係るワイヤガイドが含まれたワイヤソー装置によって切断されたインゴットの切断面プロファイルを示す図である。

図８を参照すると、従来のワイヤソー装置を用いてインゴットを切断すると、熱によるワイヤガイドの膨張により、特に、切断初期部においてインゴット切断面に反りが大きく発生することが確認できた。

しかし、実施例に係る図９を参照すると、ワイヤガイドが十分に膨張した後にインゴットの切断が行われるので、インゴット切断面の反り現象が大きく改善され、従来に比べて均一な切断面プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）を示すことが確認できた。

下記の表１は、従来のワイヤソー装置を用いて切断されたウエハと、実施例に係るワイヤソー装置を用いて切断されたウエハとの反り（ｗａｒｐ）の程度及びナノトポグラフィーの品質を数値で比較して示したものである。

ウエハの反りの程度は、基準面から中央面（ｍｅｄｉａｎｓｕｒｆａｃｅ）までの最大偏差と最小偏差との差で示すことができる。従来は、ウエハの反りの程度を示す反り平均値（ＷａｒｐＡｖｅｒａｇｅ）が１５ｕｍより大きかったが、実施例によれば、１５ｕｍより小さいことから、インゴットの切断面が均一になったことがわかる。

また、ナノトポグラフィーの品質も改善され、従来のワイヤソー装置を用いてインゴットを切断した場合、ウエハの表面において段差が最も大きいものと小さいものとの差を数値で比較したＰＶ値が２６ｎｍであったが、実施例によれば、２１ｎｍに減少することで、ウエハのナノ品質が向上したことが確認できた。

以上では実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上に例示していない種々の変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形実施が可能である。そして、このような変形及び応用に係る差異点は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

本発明は、インゴット切断面の位相差を最小化するインゴット切断用ワイヤガイド、それを含むワイヤソー装置及びそれを用いたインゴット切断方法に関する発明であって、産業上の利用可能性を有する。

１１０マウンティングブロック
１１２インゴット
１１４ビーム
１３０スラリー供給ノズル
１２０、２２０ワイヤガイド
２２０ａ第１端部
２２０ｂ第２端部

Claims

外周面にワイヤが巻き取られたワイヤガイドにおいて、
前記ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、前記外周面は、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する、インゴット切断用ワイヤガイド。
前記所定角度は、０．００１°〜０．０２５°である、請求項１に記載のインゴット切断用ワイヤガイド。
前記傾斜面は、前記ワイヤガイドの中心軸方向に傾斜した、請求項１に記載のインゴット切断用ワイヤガイド。
前記第１端部から前記第２端部に行くほど直径が順次に小さくなる、請求項１に記載のインゴット切断用ワイヤガイド。
前記第１端部は固定端であり、前記第２端部は自由端である、請求項１に記載のインゴット切断用ワイヤガイド。
前記第１端部から前記第２端部の方向に行くほどワイヤが稠密に巻き取られた、請求項１に記載のインゴット切断用ワイヤガイド。
ビームの一面にインゴットを付着して支持するマウンティングブロックと、
前記インゴットの下部に位置し、外周面にワイヤが巻き取られたワイヤガイドとを含み、
前記ワイヤガイドは、第１端部と、前記第１端部の反対側に位置する第２端部とを含み、外周面が、前記第１端部から前記第２端部の方向に所定角度傾斜した傾斜面を有する、ワイヤソー装置。
前記所定角度は、０．００１°〜０．０２５°である、請求項７に記載のワイヤソー装置。
前記傾斜面は、前記ワイヤガイドの中心軸方向に傾斜した、請求項７に記載のワイヤソー装置。
前記ワイヤガイドは、前記第１端部から前記第２端部に行くほど直径が順次に小さくなる、請求項７に記載のワイヤソー装置。
前記第１端部は固定端であり、前記第２端部は自由端である、請求項７に記載のワイヤソー装置。
前記第１端部から前記第２端部の方向に行くほどワイヤが稠密に巻き取られた、請求項７に記載のワイヤソー装置。
傾斜面を有するワイヤガイドの外周面にワイヤが巻き取られたワイヤソー装置を用意するステップと、
前記ワイヤガイドの中心軸と平行にインゴットをワイヤに接近させるステップと、
前記ワイヤガイドに巻き取られたワイヤでインゴットを切断するステップとを含み、
前記インゴットの切断は、前記インゴットと隣接した前記ワイヤガイドの第１端部に巻き取られたワイヤから、前記第１端部の反対側に位置する第２端部に巻き取られたワイヤに進行する、インゴット切断方法。
前記第２端部側では、前記ワイヤガイドが伸張した後にインゴットの切断が行われる、請求項１３に記載のインゴット切断方法。
前記インゴットの切断軌跡は、前記インゴットの軸方向に対して垂直である、請求項１３に記載のインゴット切断方法。