KR101249859B1

KR101249859B1 - 잉곳 절단 장치

Info

Publication number: KR101249859B1
Application number: KR1020110088782A
Authority: KR
Inventors: 이형락
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2013-04-05
Also published as: KR20130025476A

Abstract

실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 잉곳이 거치되는 거치대; 상기 잉곳을 와이어로 이동시키는 이송부; 상기 이송부에 의해 이동되는 잉곳을 절단하는 와이어; 상기 와이어를 이동시키는 와이어 가이드; 및 상기 잉곳 이동 시, 롤러부를 상기 와이어 가이드 방향으로 이동시켜 상기 잉곳의 상기 와이어 접촉면과 상기 롤러부의 거리를 소정 거리로 유지하는 텐션 가이드를 포함한다.

Description

잉곳 절단 장치{Ingot Saw Machine}

실시예는 잉곳 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체를 비롯한 회로 소자들은 실리콘 기판상에서 제조될 수 있다. 이 때, 실리콘 기판은 고순도의 다결정 실리콘을 약 1400도로 가열하여 용융물을 형성한 후, 그 용융물에 단결정 실리콘 시드를 첨가시키고, 단결정 실리콘 잉곳이 동일 방향의 시드를 갖도록 하여 형성될 수 있다. 상기와 같은 방법으로 단결정 실리콘 잉곳이 제조되면, 단결정 실리콘 잉곳은 다수의 다이(die)로 가공되도록 절단된 후, 개개의 웨이퍼들로 얇게 절단될 수 있다.

이 때, 실리콘 잉곳은 잉곳 절단 장치에 의하여 절단되게 되는데, 종래 기술의 잉곳 절단 장치는 실리콘 잉곳을 얇게 절단하기 위해, 간격을 가지고 서로 이격되어 평행하게 배치되는 복수개의 롤러에 한 줄의 와이어가 순차적으로 감긴 상태에서 상기 롤러들의 회전에 따라 와이어가 왕복 운동하면서, 실리콘 잉곳을 일정 간격으로 얇게 절단하도록 하고 있다.

그러나, 종래 기술의 잉곳 절단 장치에 의하면, 절단 초반, 중반, 후반 시 절단되는 잉곳의 면적에 따라, 절단으로 인해 발생하는 열의 차이가 생기고, 이에 따른 와이어의 열팽창이 발생하게 된다. 즉, 절단 초반 및 후반의 절단면에 비해 중반에 절단되는 잉곳의 면적이 커짐에 따라 와이어의 열팽창 및 텐션에 변화가 발생하며, 이로 인해 절단된 다이의 모양에 변형이 생기거나, 패턴이 잔존하는 문제점이 발생한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 잉곳 절단 장치에 의해 잉곳(104)이 절단되는 과정을 도시한 도면이다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 잉곳(104)은 와이어(103)에 의해 절단되는데, 절단 초기에는 와이어 가이드(106)와 잉곳(104) 사이의 거리가 d1이고, 절단 중기에는 와이어 가이드(106)와 잉곳(104) 사이의 거리가 d2이고, 절단 후기에는 와이어 가이드(106)와 잉곳(104) 사이의 거리가 d3가 된다.

따라서, 와이어(103)로 잉곳(104) 절단 시, 발생하는 열에 의해 와이어(103)가 열팽창하게 되어 와이어(103)의 텐션이 변화되며, 이에 의해 절단된 다이의 모양에 변형이 생기거나 패턴이 잔존하게 되는 문제가 생기게 된다.

실시예는 잉곳의 와이어 절단시 와이어의 텐션을 일정하게 유지하여 절단된 실리콘 웨이퍼의 변형을 최소화하는 잉곳 절단 장치를 제공한다.

이 때, 상기 텐션 가이드는 상기 와이어에 가해지는 압력을 센싱하는 센서부, 상기 센서부의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부를 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 압력이 가해지면 변형되는 탄성체, 상기 탄성체의 변형을 디지털 신호로 변환하여 상기 압력 조정부로 전달하는 신호 변환부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 압력 조정부는 상기 센서부에서 전달되는 신호에 따라 유압 실린더 또는 서브 모터로 상기 롤러부를 상하 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정할 수 있다.

또한, 상기 텐션 가이드의 상기 롤러부는 상기 와이어에 접촉될 수 있다.

실시예는 잉곳의 와이어 절단시 와이어의 텐션을 일정하게 유지하여 절단된 실리콘 웨이퍼의 변형을 최소화할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 잉곳 절단 장치에 의해 잉곳(104)이 절단되는 과정을 도시한 도면,
도 2는 잉곳 절단 장치의 일실시예를 도시한 도면,
도 3은 잉곳의 이동에 따라 롤러부가 이동되는 실시예를 도시한 도면,
도 4 및 도 5는 텐션 가이드의 구성을 도시한 도면,
도 6은 텐션 가이드에 포함되는 센서부의 일실시예를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 잉곳 절단 장치에 대해 설명한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 2는 잉곳 절단 장치의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 잉곳 절단 장치는 일정한 온도의 슬러리를 와이어(103)로 발산하는 슬러리 공급부(101), 잉곳이 거치되는 거치대(105), 상기 잉곳을 수직 방향 또는 수평 방향으로 이동시키는 이송부(102), 상기 이송부에 의해 이동되는 잉곳을 소정의 간격으로 얇게 절단하는 와이어(103), 상기 와이어를 이동시키는 와이어 가이드(106), 상기 잉곳 이동 시, 롤러부(107)를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳의 와이어 접촉면과 롤러부의 거리를 일정하게 유지하는 텐션 가이드를 포함한다.

슬러리 공급부(101)는 일정 온도의 슬러리(slurry)를 와이어(103)로 발산하여 와이어(103)을 냉각시킬 수 있다.

거치대(105)는 잉곳이 거치된다. 예를 들어, 거치대에 잉곳을 잡아주는 빔(beam)을 접착 부재(예를 들어, 에폭시) 도포 후 접착하여 절단할 잉곳을 거치시킨다.

이송부(102)는 거치대(105)에 거치된 잉곳(103)을 와이어(103) 방향으로 수직 또는 수평 이동시킨다.

와이어(103)는 와이어 가이드(106)에 의해 이동되고, 잉곳(104)은 와이어(103)에 의해 절단된다.

텐션 가이드는 와이어(103)에 접촉되는 롤러부(107), 상기 와이어(103)에 가해지는 압력을 센싱하는 센서부, 잉곳(104)이 와이어 방향으로 이동될 때, 롤러부를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳의 와이어 접촉면과 롤러부의 거리를 일정하게 유지시키고, 상기 센서부의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부를 상하 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정부를 포함하여 구성될 수 있다.

텐션 가이드는 잉곳(104)이 와이어 방향으로 이동될 때, 롤러부(107)를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳(104)의 와이어(103) 접촉면과 롤러부(107)의 거리를 일정하게 유지하여 잡아줌으로써, 텐션을 일정하게 유지한다.

예를 들어, 일정 길이의 와이어(또는 보)의 처짐량 계산식은 하기와 같으며 길이에 비례하여 처짐량은 증가하게 되며 이에 따른 텐션 변화가 발생하게 된다.

중앙에 집중하중을 받는 양단 지지보의 처짐량(MAX)은 다음과 같이 계산된다.

MAX=P*WL^3/EI

MAX -보의 중앙 최대 처짐량

P - 보의 중앙 처짐량 계수

W -보의 중량

L - 보의 길이

E - 영률

I - 단면 2차 모멘트

따라서, 텐션 가이드는 잉곳(104)이 와이어 방향으로 이동될 때, 롤러부를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳의 와이어 접촉면과 롤러부의 거리를 일정하게 유지하여 잡아줌으로써, 와이어의 텐션을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 텐션 가이드(107)는 센서부를 통해 와이어(103)에 가해지는 수직 방향의 압력을 센싱하고, 상기 센서부의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부를 상하 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정한다.

따라서, 텐션 가이드(107)는 잉곳의 이동에 따라 롤러부를 수평 이동시켜, 잉곳의 롤러 접착면으로부터의 거리를 일정하게 유지시키고, 센서부를 통해 와이어(103)에 가해지는 수직 방향의 압력을 센싱한 후, 센싱 결과에 따라 롤러부를 수직 이동시킴으로써, 잉곳 절단 장치에 포함된 와이어의 텐션을 일정하게 유지시켜 실리콘 웨이퍼의 모양 변형 및 패턴 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 3은 잉곳의 이동에 따라 롤러부가 이동되는 실시예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 텐션 가이드는 잉곳(104)의 와이어 방향으로의 이동에 따라 롤러부(107)를 와이어 가이드(106) 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳(104)의 와이어(104) 접촉면과 롤러부(107)의 거리(d)를 일정하게 유지함으로써, 와이어(103)의 텐션을 일정하게 유지할 수 있다.

이 때, 잉곳(104)의 이동에 따라 롤러부(107)의 이동 속도 및 이동 거리는 잉곳(104)의 이동 거리 및 이동 속도와 와이어에 의한 절단 속도 등을 고려하여 설정할 수 있다.

도 4 및 도 5는 텐션 가이드의 구성을 도시한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 텐션 가이드(400)는 와이어(103)에 접촉되는 롤러부(107), 잉곳(104)이 와이어 방향으로 이동될 때, 롤러부(107)를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳(104)의 와이어(103) 접촉면과 롤러부(107)의 거리를 일정하게 유지시키는 이동부(403), 상기 와이어(103)에 가해지는 압력을 센싱하는 센서부(401), 상기 센서부(401)의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부(107)를 상하 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정부(402)를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 텐션 가이드는 잉곳(104)이 와이어 방향으로 이동될 때, 롤러부(107)를 상기 와이어 가이드(106)의 방향으로 이동시켜, 상기 잉곳(104)의 와이어(103) 접촉면과 롤러부(107)의 거리를 일정하게 유지하여 잡아줌으로써, 텐션을 일정하게 유지한다.

이 때, 이동부(403)는 롤러부(107)의 수평 방향의 이동을 위한 기어(404) 및 기어의 회전축(405)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 센서부(401)는 와이어(103)과 접촉되는 롤러(107)의 수직 방향의 압력을 측정하고, 압력 조정부(402)는 상기 센서부(401)의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부(107)를 상하 이동시켜 상기 와이어(103)에 가해지는 압력을 조정할 수 있다.

압력 조정부(402)는 센서부에서 피드백되는 압력 정보에 따라 유압 실린더 또는 서브 모터로 롤러부(107)를 상하 이동시켜 와이어(103)에 가해지는 압력을 조정할 수 있다.

또한, 실시예에 따라 상기 텐션 가이드의 롤러부(107)는 상기 와이어(103)에 접촉되고, 상기 롤러부(107)와 상기 와이어(103)의 접촉면에는 냉각수가 주입 되도록 하여, 잉곳을 절단하는 와이어의 온도를 일정하게 유지하여, 열에 의한 와이어 변형을 방지하고, 열에 의한 실리콘 웨이퍼의 모양 변형 및 패턴 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 6은 텐션 가이드에 포함되는 센서부의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 센서부(401)는 탄성체(601), 신호 변환부(602)를 포함한다.

탄성체(601)에 힘이 가해지면, 힘에 비례하는 변형이 생기고, 신호 변환부(602)에서 탄성체의 변형을 전기 저항으로 변환한다.

변형된 전기 저항에 따라 전기 저항에 흐르는 전류도 달라지므로, 이를 디지털 신호로 변환하여 압력 조정부(402)로 전달한다.

센서부(401)에는 압축형 탄성체, 인장형 탄성체 또는 압축형과 인장형 탄성체가 병용하여 사용될 수 있다.

이상과 같이, 실시예의 잉곳 절단 장치는 잉곳의 이동에 따라 롤러부를 수평 이동시켜, 잉곳의 롤러 접착면으로부터의 거리를 일정하게 유지시키고, 센서부를 통해 와이어에 가해지는 수직 방향의 압력을 센싱한 후, 센싱 결과에 따라 롤러부를 수직 이동시킴으로써, 잉곳 절단 장치에 포함된 와이어의 텐션을 일정하게 유지시켜 실리콘 웨이퍼의 모양 변형 및 패턴 발생을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 슬러리 공급부 102: 이송부
103: 와이어 104: 잉곳
105: 거치대 106: 와이어 가이드
107: 롤러부 400: 텐션 가이드
401: 센서부 402: 압력 조정부
403: 이동부 404: 기어
405: 회전축

Claims

잉곳이 거치되는 거치대;
상기 잉곳을 와이어에 방향으로 이동시키는 이송부;
상기 이송부에 의해 이동되는 잉곳을 절단하는 와이어;
상기 와이어를 이동시키는 와이어 가이드; 및
상기 잉곳 이동 시, 롤러부를 상기 와이어 가이드 방향으로 이동시켜 상기 잉곳의 상기 와이어 접촉면과 상기 롤러부의 거리를 소정 거리로 유지하는 텐션 가이드를 포함하고,
상기 텐션 가이드는 상기 와이어에 가해지는 압력을 센싱하는 센서부; 및
상기 센서부의 센싱 결과에 따라, 상기 롤러부를 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정부를 포함하며,
상기 센서부는 압력이 가해지면 변형되는 탄성체와, 상기 탄성체의 변형을 디지털 신호로 변환하여 상기 압력 조정부로 전달하는 신호 변환부를 포함하는 잉곳 절단 장치.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 압력 조정부는 상기 센서부에서 전달되는 신호에 따라 유압 실린더 또는 서브 모터로 상기 롤러부를 상하 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 잉곳 절단 장치.
제1항에 있어서,
상기 텐션 가이드의 상기 롤러부는 상기 와이어에 접촉되고, 상기 롤러부와 상기 와이어의 접촉면에는 냉각수가 주입되는 잉곳 절단 장치.
잉곳이 거치되는 거치대;
상기 잉곳을 와이어에 방향으로 이동시키는 이송부;
상기 이송부에 의해 이동되는 잉곳을 절단하는 와이어;
상기 와이어를 이동시키는 와이어 가이드; 및
상기 잉곳 이동 시, 롤러부를 상기 와이어 가이드 방향으로 수평 이동시켜 상기 잉곳의 상기 와이어 접촉면과 상기 롤러부의 거리를 소정 거리로 유지하는 이동부, 상기 와이어에 가해지는 압력을 센싱하는 센서부, 상기 센싱 결과에 따라 상기 롤러부를 수직 이동시켜 상기 와이어에 가해지는 압력을 조정하는 압력 조정부를 포함하는 텐션 가이드를 포함하고,
상기 센서부는 압력이 가해지면 변형되는 탄성체와, 상기 탄성체의 변형을 디지털 신호로 변환하여 상기 압력 조정부로 전달하는 신호 변환부를 포함하는 잉곳 절단 장치.