KR0171513B1

KR0171513B1 - 와이어소 및 가공품에서 웨이퍼를 절삭하는 방법

Info

Publication number: KR0171513B1
Application number: KR1019960007426A
Authority: KR
Inventors: 에글후버 칼
Original assignee: 알 뢰머;게르트 켈러; 와커 실트로닉 게셀샤프트 퓌르 할브라이 테르 마테리아리엔 아게
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1999-02-18
Also published as: KR960033622A; EP0733429A1; JPH08267446A; DE59601098D1; TW353781B; JP3010426B2; US5616065A; DE19510625A1; EP0733429B1

Abstract

이 발명은 가공품에서 웨이퍼를 절삭하는 와이어소(wire saw)와, 그 와이어소를 사용하는 톱질방법에 관한것이다.

그 와이어소는 그 사용절삭평면으로 와이어 세그멘트를 안내하는 안내시스템을 구성하며, 적어도 하나의 측정장치와 적어도 하나의 제어장치를 구비하여, 그 측정장치는 공간위치가 와이어세그멘트의 부정확한 위치에 따라 결정되는 측정지점까지의 거리를 측정함으로서 그 사용절삭평면에 대하여 와이어세그멘트의 부정확한 위치를 검출하고, 그 제어장치는 필요한 경우 와이어 세그멘트 또는 가공품의 보상운동을 힘전달(force transmission)에 의해 행하고, 그 보상운동은 와이어세그멘트를 그 사용절삭 평면으로 이동한다.

Description

와이어소 및 가공품에서 웨이퍼를 절삭하는 방법

제1도는 4개의 와이어가이드롤러(wire guide rollers)를 가진 롤러시스템(roller systam)의 개략도.

제2도 내지 제5도는 제1도의 롤러시스템을 가진 이 발명에 의한 와이어소(wire saw)실시예의 일부절단 측면도.

제2a도는 제2도의 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어장치(controlling device) 2a, 2b : 측정장치

3 : 측정모드 4a : 측정축

4b, 4e, 4h : 단면(end face) 4c, 4g : 측정축

4f : 측정디스크 4d, 5a : 측표면

6 : 고정베어링(fixed bearing) 7 : 가동베어링

8 : 기준폴레이트(reference plate) 9 : 공급테이블(feed table)

10 : 가공품(workpiece) 11, 12 : 냉각채널(cooling channel)

13 : 와이어워브(wire web) 13a : 와이어 웨브

14, 14a : 와이어가이드롤러(wire guide roller)

15 : 탄성지지구성요소

16 : 축방향탄성 가이드구성요소 또는 축방향 탄성 지지구성요소

17 : 하우징(housing) 18 : 공급장치(feed device)

19 : 베어링스핀들(bearing spindle) 20 : 플랜지

21 : 스크루(screw) 22 : 머신프레임(machine frame)

23 : 중심 스크루

이 발명은 가공품(workpiece)으로부터 웨이퍼를 절삭하는 와이어소(wire saw)관한 것으로, 더 자세하게 말하면 로드형상(rod-shaped)또는 블록형상(block-shaped)의 반도체재료로부터 반도체웨이퍼를 절삭하는 와이어소에 관한것이다.

이 발명은 또 이 발명에 의한 와이어소를 사용하는 톱질방법(sawing method)에 관한것이다.

위 타입의 와이어소는 이미 공지되어 있다.

위 와이어소의 중요한 구성성분은 머신프레임(machine frame), 공급장치(fead device)및 절삭헤드(cutting head)를 형성시켜 조합하며 회전할 수 있게 장착되고 적어도 하나의 와이어 가이드롤러가 구동되는 다수의 와이어 가이드롤러(wire guide roolers)를 구성하는 롤러시스템(roller system)이 있다.

실제 톱질공구(actual sawing tool)는 평행하게 일직선 배열을 하고 와이어 가이드 롤러사이에서 인장되는 와이어 세그멘트(wire segments)를 작동시키는 격자(grating)이다.

그 와이어세그먼트는 하나의 일정한 단선(single finite wire)에 속하며, 그 단선은 롤러시스템을 중심으로 하여 코일형상으로 감겨지며, 공급롤러에서 풀어지면서 권취롤러(take-up roller)상에 감겨진다.

특허문헌 USP 4,655,191 에서는 와이어소(wire saw)에 대하여 기재되어 있는바, 그 와이어소에는 다수의 일정한 단선이 구성되어 있으며 그 와이어웨브(wire web)의 각 와이어세그멘트가 그 와이어중 하나에 배정되어 있다.

특허문헌 EP-522 542 A1에서도 와이어소에 대하여 기재되어 있는바, 이 와이어소에서는 다수의 무단 와이어루프(endless wire loops)와 그 롤러시스템 주위에 형성되어 있다.

그 톱질작동(sawing operation)을 할때, 그 공급장치는 와이어 가이드롤러의 회전축에 대하여 수직으로 안내홈내에서 작동하는 와이어세그멘트와, 그 가공품에 대하여 서로 대향방향에서 상대운동을 한다.

이와같은 공급운동과, 슬러리 (slurry)로도 지칭되는 재료 침식톱질조제(material-eroding sawing aid)를 공급한 결과, 그 와이어 세그멘트는 평행한 톱질갭(sawing gaps)을 형성하면서 가공품에 의해 작동한다.

특허문헌 DE-3942 671 A1 에서는 고정 와이어웨브(stationary wire web)쪽으로 가공품을 공급하는 공급장치와, 그 고정가공품쪽으로 그 와이어소의 절삭헤드(cutting head)를 제공하는 공급장치에 대하여 기재되어 있다.

원칙적으로, 와이어소의 다수의 와이어 웨브는 역시 다수의 가공품을 동기가공을 하는데 사용할수도 있다.

특허문헌 EP-433 956 A1 의 공고명세서에서는 예로서 2개의 가공품을 동시에 톱질을 할수 있는 와이어소에 대하여 기재되어 있다.

로드형상 또는 블록형상의 반도체재료, 예로서 단결정로드(mono crystalline rods)로부터 반도체웨이퍼의 제조에는 와이어소의 필수요건을 특히 엄격하게 필요로 한다.

일반적으로, 그 톱질방법은 톱질을 한 일체의 반도체웨이퍼가 가급적 평편하고 서로간에 평행하게 위치한 측표면을 갖도록 하는데 목적이 있다.

그 웨이퍼의 휨 (warp)은 실제웨이퍼형상과 필요로 하는 이상적인 형상의 편차에 대한 공지의 측정용 방법이 있다.

그 휨 은 일반적으로 수 ㎛ 이하로 할수 있다.

따라서, 그 와이어웨브의 모든 와이어세그멘트는 그 톱질작업에서 모든경우 사용하고져 하는 평편한 절삭평면에 이상적으로 위치할 필요가 있다.

그 사용하고저 하는 절삭평면은 서로간에 평행하게 위치되고 가공품을 관통하며 그 가공품 사이에는 그 가공품에서 절삭되는 반도체웨이퍼가 위치되는 가상평면이 있다.

그 사용하는 절삭평면에 대하여 와이어세그멘트의 모든 횡방향 운동은 제조한 반도체웨이퍼의 형상이 그 목표물의 요건에서 편차가 발생하는 결과를 초래한다.

그 사용절삭평면에 대한 와이어세그멘트의 위치가 부정확(incorrect)하게되는 결과를 초래하는 원인에는 특히 바람직한 위치로부터 그 와이어 세그멘트의 방향을 빗나가게 하며 톱질작업을 할때 발생하는 절삭력과, 그 와이어 가이드롤러의 구동으로 인한 가열결과 열팽창에 의한 와이어 가이드롤러의 축방향이동(axial displacement)과, 그 와이어 가이드롤러 및 그 와이어가이드롤러 자체의 베어링(bearings)과, 1회 톱질 조작동안 수시간에 걸쳐 그 베어링의 하중을 일정하게 한 결과 얻어진 베어링의 작동할 수 있는 공간(bearing plays)이 포함된다.

그 공급가이드가 적합한 정도(precision)로 제작되지 않거나, 절삭력이 그 공급프레임(feed frame)을 인장(stretch)하도록 할 경우 그 공급장치는 또 오차(error)을 발생하는 소오스(saurce)가 된다.

최종적으로 설명한 위의 두경우, 그 사용절삭평면에 대하여 횡방향이며, 그 와이어 세그멘트가 그 사용 절삭평면 외측에 위치하는 결과를 실제로 초래하는 그 가공품의 운동이 발생한다.

그 사용절삭평면에 횡방향인 와이어세그멘트 또는 가공품의 이동을 방지하기 위하여, 머신프레임(machine frame)및 공급장치와 절삭헤드의 지지부품은 일반적으로 중량이 무겁고 기계적으로 거친부품(mechanically robust parts)으로 구성되며, 온도 제어장치 역시 열안정성을 위하여 구성되어 있다.

따라서, 이 발명의 목적은 와이어소(wire saw)와, 형상을 개량시킨 반도체 웨이퍼를 제조할 수 있는 톱질방법을 제공하는데 있다.

이 발명의 목적은 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하며, 머신프레임(machine frame)을 구비하고, 공급장치를 구비하며, 조합시켜 절삭헤드(cutting fead)를 형성하고 베어링스핀돌(bearing spindler)에 링크되며 회전할 수 있도록 장착되고 적어도 하나의 롤러가 구동되는 다수의 와이어가이드 롤러(wire guide rollers)를 구성하는 롤러시스템(roller system)을 구비하고, 톱질공구(sawing tool)로서 사용되는 적어도 하나의 와이어웨브(wore web)를 구비하여 2개의 와이어 가이드롤러 사이에 평행하게 설치시켜 그 롤러시스템 주위에 와이어 가이드롤러 축에 수직방향으로 이동되고, 공급장치에 의해 사용 절삭평면에 따라 가공품이 작동하여 침식수단(eroding means)을 공급시키고 다수의 평행한 톱질간극(sawing gaps)을 형성하는 와이어 세그멘트를 구성하는 와이어소에 있어서, 그 와이어소는 적어도 하나의 측정장치와 적어도 하나의 제어장치를 가진 사용절삭평면(intended cutting planes)으로 와이어세그멘트를 안내하는 안내시스템(guidance system)을 구성시켜, 공간위치가 그 와이어세그멘트의 불정확한 위치에 대하여 결정되는 측정지점으로부터의 거리를 측정함으로서 그 사용절삭평면에 대하여 그 와이어세그멘트의 불정확한 위치를 그 측정장치가 검출하고, 필요할 경우 그 제어장치가 힘전달(fore transmission)에 의해 가공품 또는 와이어세그멘트의 보상운동을 행하며, 그 보상운동은 그 사용절삭평면으로 그 와이어 세그멘트를 이동하도록 구성시켜 달성된다.

또, 이 발명의 목적은 이 발명에 의한 와이어소에 의해 가공품으로 웨이퍼를 절삭하는 방법에 있어서, 그 사용절삭평면에 대한 와이어 세그멘트의 부정확한 위치를, 그 와이어 세그멘트의 부정확한 위치에 따라 그 공간위치가 결정되는 측정지점까지의 거리를 측정함으로써 측정장치에 의해 검출하며, 설정거리로부터의 측정거리에 편차가 있을경우, 그 와이어 세그멘트 또는 가공품의 보상운동은 제어장치에 의해 행하여지며, 그 보상장치는 그 사용절삭 평면으로 그 와이어 세그멘트를 이동시킴을 특징으로 하는 웨이퍼의 절삭방법을 제공함으로서 달성된다.

이 발명은 그 사용절삭 평면에 대하여 와이어 세그멘트의 위치를 부정확하게 하는 가공품 또는 와이어 세그멘트의 운동을 검출하여 보상받도록 하는데 기본적인 기술 사상이 있다.

경험에 의하면, 그 와이어세그멘트는 특히 와이어웨브의 와이어 가이드 롤러 또는 와이어웨브의 와이어 가이드롤러의 베어링 스핀돌의 축방향 열유도운동(heat-induced axial movements)또는 베어링작동공간 발생결과 그 사용절삭평면에서 분리된다.

그 와이어웨브의 와이어 가이드 롤러 각각은 일측면에서 고정 베어링에 장착되고, 대향 위치측면에서 가동베어링에 장착된다.

와이어가이드롤러가 가열될때 고정베어링측면에서 개시되는 가동베어링방향으로 팽창된다.

이 과정에서, 고정베어링에 더 가깝게 위치한 와이어 베어링은 가동베어링에 더 가깝게 위치한 와이어 세그멘트보다 더 작은 거리로 이동된다.

그 와이어 가이드롤러의 열팽창을 가급적 최소화하기 위하여, 열팽창계수가 α=1.0* 10^-6K^-1, 바람직하게는 α=0.1* 10^-6K^-1(여기서 = 는 더 작거나 동일함을 나타냄)인 재료에서 와이어 가이드롤러를 제조한다.

이와같은 조건을 만족하는 글라스-세라믹재가 바람직하다.

슬러리(slurry) 의 계속적인 공급으로 오염이 발생하여, 그 와이어 세그멘트에 대하여 측방향으로 설치한 측정장치에 의해 예로서 와이어세그멘트의 직접적인 관측이 극히 어렵다.

또, 그 와이어가이드 롤러의 대치에 따르는 기계 설치시간, 예로서 와이어소를 또 다른 가공품의 크기로 전환하는데 따르는 와이어 가이드 롤러의 대치에 요하는 기계 설치시간은 그 측정장치를 매시간마다 재배치할 필요가 있기 때문에, 길어져 허용범위를 벗어나게 된다.

따라서, 이 발명은 이와같은 문제가 발생되지 않는 측정장치를 제공한다.

이 발명에 의해, 그 사용 절삭평면에 대하여 횡방향인 와이어 세그멘트의 운동은 이들의 베어링스핀들 또는 와이어웨브의 와이어가이드롤러에 대한 축방향위치 변동(axial positional variation)을 관측하여 검출한다.

위치변동의 방향과 위치변동량은 거리측정에 의해 결정된다.

특히, 축방향 센터의 와이어웨브의 와이어가이드롤러에 대한 위치변동을 측정하는 것이 특히 바람직하다.

와이어 가이드롤러의 이 지점에서의 측정에 의해 사용절삭평면에 대한 와이어 세그멘트의 부정확한 위치의 평균치를 가장 정밀하게 얻는다.

그 와이어 세그멘트의 부정확한 위치에 대한 정밀한 추정치(precise estimate)는 그 와이어웨브의 최초 와이어세그멘트와 최종 와이어세그멘트가 일직선 배열로 위치한 와이어 가이드롤러 또는 그 베어링 스틴들의 축상지점의 축방향위치변동을 측정하여 얻는다.

이와같이, 와이어 가이드롤러의 최초 와이어 세그멘트선상에서 한지점의 위치변동과 와이어 가이드롤러의 최종 와이어세그멘트 선상에서 한 지점의 위치변동을 측정하여 평균치로 한다.

그 결과 얻어진 측정치는 그 와이어 세그멘트가 사용절삭평면에서 평균적으로 어느정도의 거리로 분리되었는가를 나타낸다.

또, 최초 와이어세그멘트 선상의 한지점의 축방향 위치변동 또는 최종 와이어 세그멘트선상의 한지점의 축방향 위치변동 또는 베어링스핀들의 축단면(shaft end face)의 축방향 위치변동만을 또 사용하여 그 와이어세그멘트의 부정확한 위치를 거의 추정할 수 있다.

그 와이어웨브의 와이어가이드롤러의 축방향센터나 최초 및 최종 와이어세그멘트 부근의 위치가 직거리 측정(direct distance measurements)에 직접 접근시킬수 없기 때문에, 이 발명에서는 와이어가이드롤러 또는 이들의 베어링스핀들의 축방향 운동에 따라 결정되는 측정지점을 소정의 측정 구성요소 표면으로 이동하도록 구성되어 있다.

그 측정구성요소, 예로서 측정디스크 또는 측정축은 열팽창 계수가 α=1.0* 10^-6K^-1, 바람직하게는 α=0.1*10^-6K^-1인 재료로 제조하는것이 바람직하다.

또, 그 측정 구성요소는 그 와이어 가이드롤러 또는 그 베어링 스핀들의 축상의 바람직한 지점 하나에서 링크되어, 그 결과 그 지점의 위치변동은 측정지점에서 동일한 위치변동에 의해 설정된다.

공간위치가 사용절삭평면에 횡방향인 와이어 세그멘트의 운동에 따라 결정되는 그 측정구성요소 표면의 위 측정지점은 거리측정에 쉽게 접근시킬 필요가 있다.

그 거리는 위치고정측정장치에서 측정지점까지를 측정한다.

그 측정장치는 머신프레임상에 위치되거나 그 머신프레임에 링크되는 것이 바람직하다.

광측정원리, 유압측정원리, 압축공기측정원리, 용량측정원리, 또는 유도측정원리에 의해 작동되는 공지의 거리측정장치가 측정장치로서 적합하다.

그 측정지점에 대한 바람직한 접근 요건은 예로서 그 측정구성요소가 측정장치의 측정헤드(measuring head)부근까지 구성시킴으로써 충족시킬수 있다.

그 측정원리에 따라, 가느다란 측정헤드, 예로서 측정로드를 가진 측정장치를 구성할 수 있으며, 이것을 그 측정지점 부근까지 이동시켜 그 선단(tip)에 거리측정센서를 위치시킨다.

열팽창계수가 α=1.0* 10^-6K^-1, 특히 바람직하게는 α=0.1* 10^-6K^-1인 재료로 제조된 측정로드는 예로서 광측정원리에 의해 그 거리를 측정할 경우 절대적으로 필요한 것은 아니며, 고려하지 않을수 있다.

그 사용 절삭평면에 횡방향인 가공품의 운동은 측정장치에서 공간위치가 그 가공품의 대응운동에 따라 결정되는 측정지점까지의 거리를 측정함으로써 검출할 수 있다.

그 측정지점은 가공품 또는 가공품 마운팅, 예로서 공급장치하우징 또는 가공품 또는 가공품 마운팅(wirkpiece mounting)에 링크되어 있는 측정구성요소에 위치시키는 것이 바람직하다.

측정 구성요소는 열팽창계수가 α=1.0* 10^-6K^-1, 특히 바람직하게는 α, +0.1 * 10^-6K^-1인 재료로 제조되는것이 바람직하다.

그 가공품의 위치는 그 가공품의 휨운동(deflection movement)을 한후 와이어세그멘트에 대하여 변동을 하기 때문에 그 사용절삭평면에 대한 와이어세그멘트의 부정확한 운동은 실제로 이 운동에 의해 발생한다.

그 와이어 세그멘터의 부정확한 위치의 양은 그 가공품의 운동전후의 측정거리변동량에 대응한다.

그 와이어세그멘트의 운동감시에 관련된 위 측정장치외에, 기계적인 감지에 의한 측정지점의 거리를 측정하는 측정장치는 측정장치로서 적합하다.

그 와이어소는 하나의 측정장치 또는 다수의 측정장치로 장치할 수 있다.

그 가공품의 운동을 검출하는 적어도 하나의 측정장치와, 톱질공구로서 사용되는 모든 와이어웨브에 있어서 와이어세그멘트의 운동을 검출하는 와이어가이드 롤러에 대한 적어도 하나의 측정장치를 구성하는 것이 바람직하다.

설정거리에서 측정장치에 의해 측정된 거리의 편차는 그 사용절삭평면에 대하여 와이어 세그멘트의 부정확한 위치를 나타낸다.

그 설정거리는 그 와이어세그멘트가 사용 절삭평면에 위치되어 있을때 측정되는 거리이다.

그 설정거리에서 측정거리의 검출편차는 와이어세그멘트 또는 가공품의 보상운동을 행하는 제어장치로 전달된다.

그 보상운동은 와이어세그멘트를 사용절삭평면으로 이동시킨다.

적당한 제어장치는 공지되어 있고, 예로서 압전변환기(piezoelectric translato

rs), 열로드(thermal rod)및 유압, 압축공기, 자기 또는 기계적 작동제어장치가 있다.

그 와이어소의 실예에 따라, 그 제어장치는 그 축방향의 축력이 가공품, 공급장치의 하우징, 와이어로드의 와이어 가이드롤러 또는 절삭헤드상에 기하여 질수 있게 설정된다.

그 와이어소는 하나의 제어장치 또는 다수의 제어장치로 장치할 수 있다.

사용되는 측정 및 제어장치는 컴퓨터제어에 의해 작동되는것이 바람직하며, 그 측정데이터를 주기적으로 평가하며, 필요할 경우 제어장치가 트리거링(triggring)되어 있다.

바람직한 실시예에서 제어장치는 톱질공구로서 사용되는 와이어웨브의 모든 와이어가이드 롤러를 구성하며, 그 결과 그 와이어가이드롤러는 다른 와이어 가이드롤러와 독립하여 보상운동을 행하도록 할수 있다.

이경우, 그 절삭헤드는 동시에 작동시킬 필요는 없다.

다른 실시예에서는 가공품, 공급장치의 하우징 또는 절삭헤드의 보상운동을 행할 수 있는 하나의 제어장치만을 구성되어 있다.

그 톱질방법을 시작할때 그 와이어웨브의 2개의 와이어 가이드롤러가 대향하여 보상운동을 한후 또는 그 와이어웨브의 와이어 가이드롤러의 보상운동을 하는 가공품에 대한 와이어 세그멘트의 소정의 위치배치를 행하기 위하여 그 와이어 세그멘트가 가공품을 통과하기 전이라도 그 안내시스템을 사용할 수 있다.

이것은 예로서 가공품이 반도체 재료로된 결정로드이고, 그 사용절삭평면이 소정의 각도에서 결정격자(crystal lattice)를 교차하는데(cross)필요로 할 경우 효과적이다.

따라서, 각 제어장치는 와이어 가이드롤러의 필요한 보상운동을 발생시킬수 있어 설정거리를 입력시킬 필요가 있으며, 그 설정거리는 와이어세그멘트의 바람직한 배향설정(orientation)에 대응한다.

가급적 평편하고 평행한 측표면을 가진 웨이퍼를 얻는 위에서 설명한 톱질방법에 대한 목적물외에, 그 목적물은 프로필(profile)이 직선이 아니나 직선에서 소정의 형상으로, 예로서 곡선, 파형 또는 단상(srepped)으로 나타나는 형상으로 치우쳐 있는 (deviate)평행한 측표면을 가진 웨이퍼를 제조할 수도 있다.

그 와이어소의 안내시스템은 이와같은 소정형상의 웨이퍼라도 정도(precision)높게 제조할 수 있다.

이와같이, 톱질조작을 할때 그 제어장치가 이경우 평편하지 않은 그 사용 절삭평면으로 와이어세그멘트를 이동시켜 가공품 또는 와이어세그멘트가 보상운동을 행할 수 있게 그 설정거리를 서서히 변경시킨다.

그 공급운동을 완료한후 톱질조작을 완료할때, 안내시스템을 사용하여 그 와이어세그멘트에 의해 횡방향운동을 행하도록 할수 있다.

이것은 그 와이어세그멘트가 가공품을 고정시킨 가공품 마운팅스트립(workpiece mounting strip)으로 통과시킬 경우에 효과적이다.

2개의 와이어 세그멘트 사이에 통로길이와 적어도 동일한 그 횡방향운동을 한 결과, 그 웨이퍼는 가공품 마운팅의 나머지에서 절삭된다.

그다음 그 루우스한 웨이퍼(loose wafer)는 이송트레이(transport tray)에 의해 포착(pickup)할수 있다.

그 안내시스템은 그 마운팅스핀들(mounting spindles)의 마모결과 발생하는 마운팅작동공간(mounting plays)를 조기에 검출하여 제거할 수 있는 효과가 있다.

이 발명을 도면에 따라 아래에 구체적으로 설명한다.

동일한 부호는 동일한 장치의 특징을 나타낸다.

이 발명을 이해하는데 필요한 특징만을 도면에 나타낸다.

제1도에 나타낸 롤러시스템은 4개의 와이어 가이드롤러(wire guide rollers)(14)를 구성하며, 그 와이어가이드롤러 주위에는 일정한 와이어가 코일형상으로 감겨져 있다. 2개의 와이어가이드 롤러 사이에는 평행하게 설정된 다수의 와이어 세그멘트로 형성되어 있는 와이어웨브(wire web)(13)가 있다.

로드형상 가공품(10)이 톱질공구로서 사용되는 와이어웨브(13a)쪽으로 이동되는 것을 화살표로 나타내었다.

그 와이어웨브의 와이어가이드롤러는 부호 14a 로 나타낸다.

제2도 내지 제5도에 나타낸 와이어소(wire saw)각각에는 제1도에 의해 롤러시스템으로 장치되어 있다.

또, 각 와이어소는 그 공급테이블(feed table)(9)상에 재치한 가공품(10)을 롤러시스템의 와이어웨브(13a)쪽 하방향 공급운동으로 이동시키는 공급장치(18)를 가진다.

그 측면도에서, 그 와이어웨브의 와이어 가이드롤러(14a)하나만이 각각의 경우에 볼수 있다.

이 와이어가이드롤러에 대하여 아래의 구체적인 설명은 위 와이어가이드롤러(14a) 전면에 위치한 와이어웨브의 제2가이드롤러에도 동일하게 적용된다.

그 와이어가이드롤러(14a)는 고정베어링(6)과 가동베어링(7)사이에 설정되어 있다. 그 와이어가이드롤러는 베어링 스핀들(19)을 통하여 그 베어링에 링크되어 있다.

그 고정베어링(6)은 사전에 인장시킨 축방향 베어링, 예로서 스프링으로 사전에 인장시킨 롤링베어링 또는 액압베어링(hydrostatic bearing)이 바람직하다.

그 사용절삭평면에 횡방향인 와이어가이드롤러(14a)의 축방향운동은 기준플레이트(8)상에 위치된 측정장치(2a)에 의해 감시한다(monitored).

그 기준플레이트(8)가 머신프레임(machine frame)상에 장착되며 열팽창계수가 낮은 재료로 구성되는것이 바람직하다.

또 다른 측정장치(2b)가 측정장치(2a)위에 있는 기준 플레이트(reference plate)상에 설정되어 있다.

그 기준 플레이트상에 있는 공통마운팅(common mounting)은 그 측정장치(2a, 2b)에 의해 행한 거리측정이 그 사용절삭 평면에 횡방향인 와이어 세그멘트 및/또는 가공품의 운동을 나타내도록 보장받는다.

그 측정장치(2b)의 측정헤드는 그 측정바(measuring bar)(5)의 인근까지 측방향으로 형성된 가느다란 측정로드(3)로서 구성되며, 그 선단(tip)에서 도면에 나타내지 않은 거리 측정센서가 위치되어 있다.

그 측정바(5)는 그 가공품(10)으로 이동시킨 공급장치(18)에 공급가이드(feed guide)와 평행하게 설치되어 있다.

그 와이어 세그멘트의 부정확한 위치를 검출하는 측정지점은 그 측정바(5)의 측표면(5a)상에 위치되어 있다.

제2도에 의한 실시예를 구체적으로 우선 설명한다.

그 와이어 가이드롤러(14a)가 플랜지(flanges)(20)및 스크루(screws)(21)에 의해 베어링스핀들(19)에 링크되어 있다.

또, 와이어 가이드롤러는 그 축방향센터에서 측정장치(2a)쪽으로 향한 측정축(measuring shaft)(4a)에 링크되어 있다.

측정구성요소로서 사용된 측정축은 중공의 베어링스핀들(19)에서 축방향 탄성가이드 구성요소(16)에 의해 센터링(centering)되고, 비틀림(twisting)을 방지하기 위하여 고정되어 있다.

그 측정장치쪽으로 향한 측정축(4a)의 그 단면(end face)(4b)상에, 그 와이어웨브의 와이어세그멘트의 부정확한 위치를 검출하는 측정지점이 위치되어 있다.

제2a도에서, 베어링스핀들(19)을 가진 고정베어링(6)을 확대단면도로 나타낸다.

냉각재(coolant)가 흐르는 냉각채널(cooling channels)(11)이 그 베어링스핀들에 구성되어 있어, 그 냉각재에 의해 그 베어링스핀들 및 그 와이어가이드 롤러의 내부냉각(intermal cooling)을 효과적으로 보장받는다.

그 냉각채널(11)은 그 냉각재가 그 와이어가이드롤러의 회전으로 냉각채널을 통하여 플러싱(flushing)되는 효과를 갖는 원추형상을 갖는것이 바람직하다.

냉각채널을 통하여 흐르는 냉각재를 가진 또 다른 다른 냉각채널(12)이 그 베어링 스핀들의 외측냉각을 위하여 그 베어링측면에 구성되어 있다.

그 측정장치(2a)에 의해 측정된 측정축의 단면(end face)(4b)의 거리가 설정거리에서 편차가(deviate)날 경우, 그 머신프레임(22)에 대하여 브레이싱(bracing)을 한 제어장치(1)가 그 와이어가이드롤러(14a)의 보상운동을 행한다.

그 사용절삭평면이 평편할 경우, 그 톱질조작을 개시할때 선택한 측정지점의 거리는 역시 초기설정거리가 된다.

톱질조작중에, 그 측정장치(2a)로 행한 거리측정이 그 설정거리에서의 편차량 △X를 얻을경우, 그 제어장치는 고정베어링(6)으로 힘을 가하여, 그 고정베어링은 와이어가이드롤러(14a)로 전달되며 그 와이어가이드롤러를 그 편차랑 -△X 정도 이동시킨다.

이 조작은 나머지 와이어가이드롤러 또는 절삭헤드의 위치에 영향을 줌이 없이 행하여진다.

그 거리측정은 또 그 와이어 가이드롤러의 보상운동을 한후 그 설정거리를 얻는다.

반면에, 그 설정거리로부터의 편차량 △y 가 측정되기때문에 그 측정장치(2b)에 의한 거리측정이 사용절삭평면에 대하여 횡방향인 가공품의 운동을 나타낸 경우, 두 개의 와이어 가이드롤러(14a)의 제어장치(1)가 작동되고 그 대응되는 힘 전달(force transmission)로 편차량 △y 만큼 각각의 와이어 가이드롤러(14a)를 이동시킨다.

그 측정장치(2a, 2b)에 의한 보상운동을 한후 측정거리가 그 다음 거리측정에 기준을 제공하는 새로운 설정거리로서 컴퓨터제어에 의해 입력된다.

각각의 와이어 가이드롤러(14a)를 각각 축방향으로 이동시키는 2개의 제어장치대신, 전체의 절삭헤드를 이동시키는 하나의 제어장치만을 구성할수도 있다.

이경우, 측정장치(2a)에 의해 검출한 각 설정거리로부터의 편차량을 평균하여, 그 평균량을 제어장치에 의해 가능성 있는 작동기준으로 사용된다.

제3도에 실시예의 경우, 축방향센터에서 와이어가이드롤러(14a)에 링크되고 고정베어링(6)에서 고정된 측정축(4c)이 측정구성요소로서 구성된다.

그 측정지점은 측정장치(2a)쪽으로 향한 측정축의 단면(end face)(4e)에 위치되어 있다.

그 측정축(4c)은 축방향탄성 지지구성요소(axially elastic holding element)(16)에 의해 중공의 베어링 스핀들에서 센터링되어 있다.

거리편차를 검출한다음 기계적으로 작동하는 제어기어로서 나타낸 제어장치(1)는 그 고정베어링(6)과 측정축(4c)를 통하여 와이어가이드롤러(14a)에 힘을 전달한다.

그 결과, 와이어 가이드롤러는 축방향 보상운동을 행하도록 한다.

그 거리의 검출편차량 △X 또는 △y 의 응답(response)은 제2도에 의한 실시예에 의해 위에서 설명한 동일한 방법으로 행한다.

이 발명의 또 다른 실시예는 제4도에 나타낸다.

이 실시예에서, 2개의 측정디스트(4f)는 그 와이어 웨브의 최초 및 최종 와이어 세그멘트의 인근에서 그 와이어가이드 롤러(14a)의 각 측면상에 측정구성요소로서 구성한다.

각 측정 디스크는 베어링 스핀들의 하나의 구성성분이거나 또는 베어링 스핀들과 와이어 가이드롤러 사이에서 하나의 독립구성으로 고정시킬수 있다.

그 측정 디스크는 열팽창 계수가 낮은 재료로 제조하거나 금속으로 구성할 수 있고, 또 금속으로 코팅할 수 있다.

그 측정디스크의 두께가 비교적 작기 때문에, 거리층정결과는 축방향 측정디스크에 대한 종방향 열유도팽창(heat-induced longitudinal expansions)에 의해 사실상 손상을 받지 않는다(unimpaired).

각각의 측정디스크(4f)는 기준플레이트(8)상에 재치된 측정장치(2a)와 결합되어 있다.

그 측정장치쪽으로 향하는 측정디스크의 측표면상에 그 거리측정의 측정지점이 위치되어 있다.

그 측정장치의 측정헤드는 측표면(4d)인근까지 형성되는 가느다란 측정로드(3)로서 구성되어 있다.

그 도시한 실시예는 또 가공품을 이동시킬수 있는 제어장치(1)로 장치되어 있다. 그 힘은 그 제어장치에 의해 공급장치(18)의 하우징(17)에 가한다.

그 하우징(17)은 탄성지지구성요소(15)에 의해 머신프레임(22)상에서 지지되어 있다.

그 지지구성요소(15)대신에, 선상가이드(linear guides)가 또 구성되어 있어, 그 선상가이드에 따라 공급장치하우징이 가공품과 함께 이동할 수 있다.

그 와이어가이드롤러의 축방향 운동은 이 실시예에서 최종 및 회동 와이어 세그멘트의 선상에서 측정된다.

그 측정장치(2a)에 의해 측정된 각각의 설정거리로부터의 편차량 △X₁및 △X₂(와이어가이드롤러 14a)와 △X₃및 △X₄(볼수 없으며, 대향하여 위치한 와이어가이드롤러 14a)는 반드시 정밀한 것으로 볼수 없다.

이들의 편차량을 함하여 평균치가 얻어진다.

검출된 편차량 △X 에 의해, 그 제어장치는 그 편차량 △X 에 의해 동일하게 그 공급장치의 하우징을 이동시킨다.

그 측정장치(2a, 2b)에 의한 이동을 한후 측정된 거리는 그 다음 측정사이클의 새로운 설정거리의 기준으로 사용된다.

편차량 △y 가 그 측정장치(2b)로 측정할때 발생할 경우 그 제어장치는 그 편차량 -△y 만큼 공급장치 하우징의 보상운동을 하여, 원래의 설정거리에 다시 도달하게 된다.

또, 2개의 제어장치는 와이어 가이드롤러의 축방향운동을 각각의 경우 실시할 수 있도록 구성할 수 있다.

이 경우, 편차량 △X=(△X₁+ △X₂)/2(또는 △X=(△X₃+ △X₄)/2가 발생할 경우 보상운동이 행하여져, 그 와이어웨브의 각 와이어 가이드롤러(14a)를 그 편차량-△X만큼 이동시킨다.

제5도에 의한 실시예에서는 그 중공의 베어링 스핀들에서 최초 와이어 세그멘트 선상(line)에 장착되고 축방향 탄성 지지구성요소(16)에 의해 센터링을 하는 측정축(4g)이 측정구성요소로서 구성되어 있다.

그 가동베어링(7)의 측면에서 들어온 중심스크루(central screw)(23)가 그 와이어가이드롤러(14a)와 베어링 스핀들(19)을 동시에 지지한다.

그 측정지점은 그 측정장치(2a)쪽으로 향한 측정축(4g)의 단면(end face)(4h)상에 위치되어 있다.

그 와이어가이드롤러의 축방향 보상운동은 제어장치(1)에 의해, 그 설정거리로부터의 측정거리의 편차를 검출한후에 행한다.

이 목적에 필요한 힘은 고정베어링(6)으로 도입되어 베어링스핀들(19)을 통하여 와이어가이드롤러(14a)에 전달된다.편차량 △X 를 검출한 다음 그 와이어가이드롤러를 그 편차량-△X 만큼 이동시키며, 그 결과 원래의 설정거리에 다시 도달된다.

그 측정장치(2b)에 의해 편차량 △X 를 검출한다음, 그 와이어웨브(13a)의 두개의 와이어가이드롤러(14a)가 그 제어장치(1)에 의해 그 편차량 △y 만큼 축방향 이동을 한다.

제2도 내지 제5도에 나타낸 실시예는 예시에 불과한것으로 이 발명을 한정한 것은 아니다.

특히, 사용한 와이어가이드 롤러의 수와 톱질공구로서 사용한 와이어웨브는 이 발명의 범위내에서 와이어소(wire saws)에 대하여 변경시킬수 있다.

가공품을 이동시키는 공급장치 대신, 절삭헤드를 이동시키는 공급장치를 구성할수도 있다.

Claims

가공품으로부터 웨이퍼를 절삭시키며, 머신프레임(machine frame)을 구비하고 공급장치(feed device)을 가지며, 조합하여 절삭헤드(cutting head)를 형성하는 롤러시스템을 구비하고, 베어링 스핀들(bearing spindles)에 링크되고 회전할 수 있도록 장착되며 그 베어링스핀들중 적어도 하나가 구동되는 다수의 와이어가이드롤러(wire guiderollers)를 구성하며, 톱질공구로서 사용되는 적어도 하나의 와이어 웨브(wire web)를 가지며, 2개의 와이어 가이드롤러 사이에 평행하게 설정되고 그 롤러시스템 주위에 와이어 가이드롤러의 축에 수직이동을 하며 그 가공품을 통하여 그 사용 절삭평면에 의해 그 공급장치에 따라 작동하여 침식수단(eroding means)이 공급되며 다수의 평행한 톱질간극(sawing gaps)를 형성하게 하는 와이어 세그멘트(wire segments)를 구성하는 와이어소(wire saw)에 있어서, 적어도 하나의 측정장치와 적어도 하나의 제어장치를 가진 사용 절삭평면으로 와이어 세그멘트(wire segment)을 안내하는 안내시스템(guidance system)를 구성하며, 그 측정장치는 와이어세그멘트의 부정확한 위치에 따라 공간위치(spatial position)가 결정되고 측정지점으로부터의 거리를 측정함으로써 그 사용절삭평면에 대한 와이어세그멘트의 부정확한 위치를 검출하며, 그 제어장치는 필요할 경우 힘전달(force transmission)에 의해 와이어 세그멘트 또는 가공품의 보상운동을 행하며, 그 보상운동은 그 와이어 세그멘트를 사용 절삭평면으로 이동하도록 함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 기계적 측정원리, 광측정원리, 유압측정원리, 공기압축 측정원리, 용량 또는 유도측정원리에 의해 작동하는 일군의 거리측정장치에서 선택되는 측정장치를 구성함으로 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항 또는 제2항에 있어서, 응동압변환기(piezoelectric translators), 열로드(thermal rods)및 유압, 공기압축, 자기 또는 기계적으로 작동하는 제어기어로 구성되는 그룹에서 선택한 제어장치를 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 베어링스핀들 및 와이어웨브의 와이어 가이드롤러의 내부냉각용으로 사용되는 원추형 경사채널(conically tapered channels)을 가진 베어링스핀들로 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 사용 절삭평면에 대하여 횡방향인 가공품을 운동하도록 하는 수단을 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 공급장치의 공급가이드(feed guide)와 평행하게 설정된 측정구성요소로서 감지바(sensing ber)를 구성하며, 그 측정장치쪽으로 향한 측표면에서 측정지점을 형성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 측정구성요소로서, 탄성 지지구성요소에 의해 중공의 베어링스핀들에 센터링(centering)되고 그 축방향센터에서 그 와이어웨브의 와이어가이드롤러상에 장착되어 있는 측정축을 구성하며, 그 측정장치쪽으로 향한 그 단면(end face)에는 측정지점을 형성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 측정구성요소로서, 그 와이어웨브의 최종 또는 최종 와이어 세그멘트의 선상에서 가급적 밀접하게 그 와이어가이드 롤러와 인접베어링 스핀들 사이에 고정시킨 측정디스크를 구성하며, 그 측정장치쪽으로 향한 측면에는 측정지점을 형성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 측정 구성요소로서 탄성 지지구성요소에 의해 그 중공의 베어링 스핀들에 센터링되고, 그 와이어웨브의 최초 또는 최종 와이어 세그멘트의 선상에서 가급적 밀접하게 그 베어링스핀들상에 장착시킨 측정축을 구성하며, 그 고정기준점쪽으로 향한 단면(end face)에는 측정지점을 형성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제9항에 있어서, 그 측정축은 와이어 가이드롤러의 베어링에 링크된 축으로 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 와이어웨브의 와이어가이드롤러를 축방향으로 가동할 수 있게 장착시킴을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 사용절삭평면에 대하여 횡방향으로 이동할 수 있도록 장착시킨 절삭헤드(cutting head)를 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 다수의 가공품을 동시가공하는 다수의 와이어웨브를 구성함을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항에 있어서, 그 측정구성요소와, 선택적으로 그 와이어 웨브의 와이어가이드롤러가 열팽창계수 α = 1.0 * 10^-6K^-1, 바람직하게는 α=0.1* 10^-6K^-1의 재료로부터 제조됨을 특징으로 하는 와이어소(wire saw).
제1항 내지 제14항중 어느한항의 와이어소(wire saw)에 의해 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법에서 있어서, 그 사용 절삭평면에 대한 와이어 세그멘트의 부정확한 위치를, 공간위치가 와이어 세그멘트의 부정확한 위치상에서 결정되는 측정지점까지의 거리를 측정함으로서 측정장치에 의해 검출하며, 설정거리로부터 측정거리의 편차가 발생할 경우, 그 와이어 세그멘트 또는 가공품의 보상운동이 제어장치에 의해 행하여 지고, 그 보상운동으로 와이어 세그멘트를 사용절삭평면으로 이동함을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 가공품의 보상운동은 그 가공품의 힘전달로 그 제어장치에 의해 행하여짐을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 가공품의 보상운동은 제어장치에 의한 그 가공품의 힘전달에 의해 행하여짐을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 와이어 세그멘트의 보상운동은 그 제어장치에서 와이어웨브의 와이어 가이드롤러까지 힘전달(force transmission)에 의해 행하여짐을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 와이어 세그멘트의 보상운동은 제어장치에서 그 절삭헤드까지 힘전달에 의해 행함을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 와이어 세그멘트의 보상운동은 가공품에서 웨이퍼절삭을 개시하기전에 행하며, 그 와이어 세그멘트는 가공품에 대하여 소정의 위치배향을 얻음을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 설정거리는 가공품에서 웨이퍼를 절삭할때 소정의 프로그램에 따라 변경시킴을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 공급운동은 가공품에서 웨이퍼를 절삭한후 종료되고, 그 와이어웨브의 2개의 와이어 세그멘트 사이의 거리와 적어도 동일한 그 와이어 세그멘트의 보상운동을 행하여 측방향으로 향하게함을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.
제15항에 있어서, 그 안내 시스템은 베어링의 작동할 수 있는 공간(bearing plays)의 초기검출에 사용함을 특징으로 하는 가공품으로부터 웨이퍼를 절삭하는 방법.