KR101340199B1 - Wire guide apparatus - Google Patents

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KR101340199B1
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김영훈
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주식회사 엘지실트론
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Abstract

A wire guide device relates to a wire guide device which a wire saw is wound for cutting an ingot. The wire guide device comprises a shaft, a belt pulley, a rotation unit, a guide unit, and a bearing means. The shaft is fixed on an end unit in one side and comprises a predetermined space to move fluids inside. The belt pulley is connected to the shaft and is rotated by driving a belt. The rotation unit is positioned on the outer peripheral surface of the shaft and is rotated with the belt pulley. The guide unit is positioned on the outer peripheral surface of the rotation unit and is wound by the wire saw. The bearing means is positioned between the shaft and the rotation unit. The bearing means supports the rotation movement and the load of the rotation unit. The bearing means comprises two roller bearings, which support the rotation movement of the rotation unit, and an angular bearing which is position between the roller bearings and supports the load of the rotation unit and the guide unit. [Reference numerals] (AA) Machine side;(BB) OP side

Description

와이어 가이드 장치{Wire guide apparatus}Wire guide apparatus

본 실시예는 잉곳을 절단하기 위하여 사용되는 와이어 가이드 장치에 대한 것이다. This embodiment relates to a wire guide device used to cut an ingot.

반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되는 웨이퍼는 단결정 실리콘 박판을 지칭한다. 이러한 웨이퍼 제조 공정은, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼 형태로 자르는 절단 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평탄화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생하는 데미지를 제거/완화하는 에칭 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마 공정, 제조된 웨이퍼를 세정하는 세정 공정을 포함할 수 있다. A wafer widely used as a material for manufacturing a semiconductor device refers to a single crystalline silicon thin film. Such wafer manufacturing processes include a cutting process of cutting a grown single crystal silicon ingot into a wafer form, a lapping process of uniformly flattening the thickness of the wafer, an etching process of removing / relieving damage caused by mechanical polishing, and a wafer. And a polishing process for mirroring the surface and a cleaning process for cleaning the manufactured wafer.

그 중에서, 웨이퍼 제조를 위한 절단 공정은, 성장된 잉곳의 불필요한 부분은 제거하고 원통 형태로 형성된 잉곳을 피아노 와이어 또는 고장력 와이어와 같은 와이어 소(wire saw)를 이용하여 낱장 웨이퍼로 슬라이싱하는 잉곳 절단 장치에 의하여 수행된다. Among them, a cutting process for manufacturing a wafer includes an ingot cutting device for slicing an ingot formed in a cylindrical shape while removing unnecessary portions of the grown ingot into a single wafer using a wire saw such as a piano wire or a high tension wire. Is performed by.

여기서, 와이어 소를 이용하는 잉곳 절단 장치는, 복수의 와이어 소와 복수의 와이어 소가 권선되어 고속으로 회전하는 와이어 가이드 장치를 포함한다. 와이어 소는 와이어 가이드 장치에 의하여 고속 주행하면서 슬러리를 공급받으며, 이러한 와이어 소를 잉곳이 통과하여 복수의 낱장 웨이퍼로 슬라이싱된다. Here, an ingot cutting device using a wire saw includes a wire guide device in which a plurality of wire saws and a plurality of wire saws are wound and rotate at high speed. The wire saw is supplied with slurry while traveling at high speed by a wire guide device, and the ingot passes through the wire saw and is sliced into a plurality of single wafers.

한편, 상온 상태의 잉곳은 절단 중에 발생되는 열에 의하여 팽창하게 되며, 잉곳의 열 팽창은 잉곳 절단 시에 형상 변화를 유발시킴으로써, 웨이퍼 휨(warp)과 같은 잉곳 절단면의 평탄도가 저하되는 문제가 발생된다. On the other hand, ingots at room temperature expand due to heat generated during cutting, and thermal expansion of the ingot causes a shape change during cutting of the ingot, thereby causing a problem that flatness of the cut surface of the ingot such as wafer warp is reduced. do.

이러한 잉곳의 열 팽창은, 와이어 소를 이용하는 잉곳 절단 장치에서 발생될 수 있으며, 잉곳의 열 팽창을 고려하지 않은 채 잉곳을 절단하는 경우에는 제조된 웨이퍼에 휨이 발생하는 등의 문제가 발생될 수 있다. Such thermal expansion of the ingot may be generated in an ingot cutting device using a wire saw, and when the ingot is cut without considering the thermal expansion of the ingot, problems such as warpage may occur in the manufactured wafer. have.

또한, 상기 와이어 소가 권선되는 와이어 가이드 장치 역시 고열에 의하여 팽창되며, 이러한 상태에서는 잉곳을 절단하는 방향이 고르지 않아 웨이퍼 표면이 고르지 못하게 된다. In addition, the wire guide device on which the wire saw is wound is also expanded by high heat, and in this state, the direction of cutting the ingot is uneven, resulting in uneven wafer surface.

본 실시예는 절단 중에 발생되는 열에 의하여 잉곳이 팽창하게 되는 것과 함께, 와이어 소가 권선되는 와이어 가이드 장치 역시 열 팽창되는 것을 고려하여, 절단되는 웨이퍼 표면의 휨을 저감시킬 수 있는 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다. The present embodiment aims to propose an apparatus capable of reducing warpage of the cut wafer surface in consideration of the expansion of the ingot by the heat generated during cutting and the expansion of the wire guide device on which the wire saw is wound. It is done.

즉, 잉곳의 열 팽창 방향을 고려하여, 와이어 가이드 장치의 열 팽창이 이루어지도록 함으로써, 결과적으로 제조된 웨이퍼의 표면에 휨이 발생되는 것을 저감시킬 수 있는 와이어 가이드 장치를 제안한다. That is, in consideration of the thermal expansion direction of the ingot, a wire guide device capable of reducing the occurrence of warpage on the surface of the resulting wafer is proposed by performing thermal expansion of the wire guide device.

본 실시예에 따른 와이어 가이드 장치는, 잉곳을 절단하기 위한 와이어 소가 권선되는 와이어 가이드 장치로서, 일측 단부가 고정되고, 내부에 유체가 이동될 수 있도록 소정의 공간이 형성되는 샤프트; 상기 샤프트와 결합되고, 벨트 구동에 의하여 회전되는 벨트 풀리; 상기 샤프트의 외주면 상에 위치하고, 상기 벨트 풀리와 함께 회전되는 회전부; 상기 회전부의 외주면 상에 위치하고, 상기 와이어 소가 권선되는 가이드부; 및 상기 샤프트와 회전부 사이에 위치하고, 상기 회전부의 회전운동과 하중을 지지하기 위한 베어링 수단;을 포함하고, 상기 베어링 수단은, 상기 회전부의 회전운동을 지지하기 위한 2개의 롤러 베어링과, 상기 롤러 베어링들 사이에 배치되어 상기 회전부 및 가이드부의 하중을 지지하기 위한 앵귤러 베어링을 포함하고, 상기 앵귤러 베어링은 상기 회전부의 중심부 영역 또는 상기 잉곳의 중심부 영역에 대응되는 위치에 마련된다. The wire guide device according to the present embodiment includes a wire guide device on which a wire saw for cutting an ingot is wound, the one end of which is fixed and a predetermined space is formed to move a fluid therein; A belt pulley coupled to the shaft and rotated by a belt drive; A rotating part positioned on an outer circumferential surface of the shaft and rotating together with the belt pulley; A guide part positioned on an outer circumferential surface of the rotating part and wound with the wire saw; And bearing means positioned between the shaft and the rotating part for supporting the rotational motion and the load of the rotating part, wherein the bearing means includes two roller bearings for supporting the rotational motion of the rotating part and the roller bearing. It is disposed between the angular bearing for supporting the load of the rotating portion and the guide portion, the angular bearing is provided at a position corresponding to the central region of the rotary portion or the central region of the ingot.

제안되는 바와 같은 실시예의 와이어 가이드 장치에 의해서, 잉곳 절단시 발생되는 고열로 인한 잉곳의 열팽창 방향을 고려하여 앵귤러 베어링을 배치시킴으로써, 잉곳 절단 후의 웨이퍼 형상에 휨 편차를 줄일 수 있는 장점이 있다. By the wire guide device of the embodiment as proposed, by placing the angular bearing in consideration of the thermal expansion direction of the ingot due to the high heat generated during ingot cutting, there is an advantage that can reduce the warp deviation in the wafer shape after the ingot cutting.

또한, 앵귤러 베어링을 필요에 따라 교체하는 것도 용이해진다. It is also easy to replace the angular bearing as necessary.

도 1은 절단의 대상이 되는 잉곳의 열팽창을 보여주는 도면이다.
도 2는 비교예의 와이어 가이드 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 와이어 가이드 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 가이드 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 실시예와 비교예의 와이어 가이드 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 경우에 잉곳의 열팽창 형상, 와이어 가이드 장치의 열팽창 형상 및 최종 절단 형상을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view showing the thermal expansion of the ingot to be cut.
2 is a view showing a wire guide device of a comparative example.
3 is a view showing the wire guide device of the present embodiment.
4 is a view showing the configuration of a wire guide device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the thermal expansion shape of the ingot, the thermal expansion shape of the wire guide device, and the final cut shape in the case of cutting the ingot using the wire guide device of the present embodiment and the comparative example.

이하에서는, 본 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하며, 특히, 잉곳의 열팽창 방향에 대해서도 살펴보며, 본 실시예의 와이어 가이드 장치와 비교예의 와이어 가이드 장치를 비교함으로써 실시예의 기술적 특징을 강조하여 본다. Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In particular, the thermal expansion direction of the ingot will be described, and the technical features of the embodiment will be emphasized by comparing the wire guide device of the present embodiment with the wire guide device of the comparative example.

먼저, 도 1은 절단의 대상이 되는 잉곳의 열팽창을 보여주는 도면이다. First, Figure 1 is a view showing the thermal expansion of the ingot to be cut.

보통, 실리콘은 온도 1℃ 상승하게 되면, 2.33㎛/m 이며, 잉곳의 중앙을 중심으로 좌우측으로 팽창하게 된다. Usually, when the temperature rises by 1 ° C., the silicon is 2.33 μm / m and expands left and right about the center of the ingot.

상세히, 도 1(a)를 참조하면, 실리콘의 팽창을 도면부호 A로 도시하였으며, 잉곳의 좌우측(테일측과 씨드측)을 향하여 잉곳이 팽창된다. 잉곳의 중심부, 씨드측, 및 테일측 각각에서의 잉곳 형상을 도시하여 보면, 도 1(b)와 같이, 중심부에서는 잉곳 형상이 수직 방향이지만, 씨드측과 테일측으로 갈수록 소정의 곡률을 갖는 형상으로 변형된다. 즉, 잉곳의 축방향(또는 길이방향)으로 소정 길이 신장되어 버린다. In detail, referring to FIG. 1 (a), the expansion of silicon is shown by reference numeral A, and the ingot is expanded toward the left and right sides (tail side and seed side) of the ingot. Referring to the ingot shape at each of the center, the seed side, and the tail side of the ingot, as shown in FIG. 1 (b), the ingot shape is vertical in the center but has a predetermined curvature toward the seed side and the tail side. Is deformed. That is, the predetermined length is extended in the axial direction (or the longitudinal direction) of the ingot.

잉곳의 절단 공정시에, 실리콘의 고유 특성상 고온에 의하여 실리콘이 팽창하게 되고, 그로 인하여 실리콘 형상에 변형이 가해지는데, 이러한 상태에서 와이어 소를 이용하여 잉곳을 절단하게 되면, 잉곳의 팽창 형상을 따라 절단이 이루어지게 된다. 즉, 도 1(b)에 도시된 것과 같이, 잉곳이 팽창되는 방향을 따라 절단되는 결과가 되어, 그 절단면이 평탄하지 못하게 된다. 이것은 결국 제조된 웨이퍼의 휨을 의미한다. During the cutting process of the ingot, due to the inherent properties of the silicon, the silicon expands due to the high temperature, thereby deforming the silicon shape. In this state, when the ingot is cut using a wire saw, the ingot is expanded along the ingot. The cutting is made. That is, as shown in Fig. 1 (b), the result is a cut along the direction in which the ingot is expanded, the cut surface is not flat. This in turn means warpage of the fabricated wafer.

상기 잉곳(I)의 길이방향과 수직하여 배열되는 와이어 소들이, 상기와 같은 열팽창으로 인한 형상이 변형된 잉곳을 절단하게 되면, 잉곳이 열팽창(신장)되는 방향으로 절단되므로, 잉곳의 열팽창(신장) 방향으로 와이어 가이드 장치를 경사시키는 방법을 고려해볼 수 있으나, 경사 각도를 절단 공정에서 잉곳의 열팽창 속도에 정확히 맞추기 어렵다는 점에서 그 효율이 떨어질 것이다. When the wire saws arranged perpendicularly to the longitudinal direction of the ingot I cut the ingot whose shape is deformed due to the thermal expansion as described above, the ingot is cut in the direction of thermal expansion (extension), so that the thermal expansion of the ingot (extension) Considering the method of tilting the wire guide device in the direction of), the efficiency will be reduced in that the angle of inclination is difficult to accurately match the thermal expansion speed of the ingot in the cutting process.

이하에서는, 본 실시예의 와이어 가이드 장치에 대해서 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다. 다만, 실시예의 와이어 가이드 장치에 대비될 수 있는 비교예의 와이어 가이드 장치를 개시하여 봄으로써, 실시예의 와이어 가이드 장치가 갖는 장점을 강조하여 본다. Hereinafter, the wire guide device of the present embodiment will be described in detail with the drawings. However, by disclosing the wire guide device of the comparative example that can be compared to the wire guide device of the embodiment, the advantages of the wire guide device of the embodiment will be emphasized.

먼저, 도 2는 비교예의 와이어 가이드 장치를 보여주는 도면이고, 도 3은 본 실시예의 와이어 가이드 장치를 보여주는 도면이다. First, Figure 2 is a view showing a wire guide device of a comparative example, Figure 3 is a view showing a wire guide device of this embodiment.

먼저, 와이어 가이드 장치는, 알려진 바와 같이, 와이어가 권선되는 가이드부(130,230)와, 컨베이(구동)되는 벨트가 연결되는 벨트 풀리(102,202)와, 상기 벨트에 의하여 벨트 풀리(102,202)와 함께 회전되는 회전부(120,220)를 포함한다. 상기 회전부(120,220)는 벨트 풀리(102,202)와 연결되어 있어, 구동되는 벨트에 의하여 그 회전력이 전달된다. First, the wire guide device, as is known, rotates together with the belt pulleys 102 and 202 to which the guide parts 130 and 230 on which the wire is wound, the belt pulleys 102 and 202 to which the belt being conveyed (drives), and the belt pulleys 102 and 202 are rotated by the belt. Rotation parts 120 and 220 are included. The rotating parts 120 and 220 are connected to the belt pulleys 102 and 202 so that the rotational force is transmitted by the driven belt.

또한, 원통형의 회전부(120,220)를 관통하는 샤프트(101,201)는, 그 일측이 고정되며, 타측은 미고정 상태로 구성된다. 즉, 도시된 머신 측(machine side)은 와이어 가이드 장치의 샤프트가 고정되는 영역이고, OP측(operation side)은 작업자가 작업하는 영역을 가리키는 것으로서 샤프트(101,201)의 단부가 고정되어 있지 않은 상태이다. In addition, one side of the shafts 101 and 201 penetrating the cylindrical rotating parts 120 and 220 is fixed, and the other side is configured in an unfixed state. That is, the illustrated machine side is an area in which the shaft of the wire guide device is fixed, and the OP side is an area in which an operator works, and the ends of the shafts 101 and 201 are not fixed. .

또한, 와이어 가이드 장치는, 벨트의 구동에 따라 벨트 풀리(102, 202)와 함께 회전되는 회전부(120, 220)의 회전 운동 및 하중을 지지하기 위한 베어링 수단을 포함한다. 그리고, 상기 베어링 수단은 상기 회전부(120,220)의 회전운동을 지지하기 위한 두 개의 롤러 베어링과, 상기 회전부(120,220) 및 가이드부(130,230)의 트러스트 하중(축방향 하중)과 레이디얼 하중을 지지할 수 있는 앵귤러 베어링을 구비한다. In addition, the wire guide device includes bearing means for supporting the rotational motion and load of the rotating parts 120 and 220 that rotate together with the belt pulleys 102 and 202 as the belt is driven. The bearing means may support two roller bearings for supporting the rotational movement of the rotating parts 120 and 220, and thrust loads (axial loads) and radial loads of the rotating parts 120 and 220 and the guide parts 130 and 230. With angular bearings.

알려진 바와 같이, 롤러 베어링은 큰 하중에 견딜 수 있어 회전부(120)의 회전운동이 샤프트(101,201)에 대해서 원활히 이루어질 수 있도록 하며, 와이어 가이드 장치에 있어서는 통상적으로 적어도 2개가 구성될 필요가 있다. As is known, the roller bearing can withstand large loads so that the rotational movement of the rotary part 120 can be made smoothly with respect to the shafts 101 and 201, and in the wire guide device, at least two generally need to be configured.

또한, 앵귤러 베어링은 알려진 바와 같이 베어링 볼과 내, 외륜 사이의 접촉각이 매우 큰 것으로서, 회전되는 상기 회전부(120) 및 가이드부(130)의 하중을 분산시키는 역할을 수행한다. In addition, the angular bearing, as known, has a very large contact angle between the bearing ball and the inner and outer rings, and serves to distribute the load of the rotating part 120 and the guide part 130 which are rotated.

그리고, 회전부(120,220)와 가이드부(130,230)를 샤프트(101,201)에 고정하기 위한 구성요소로서 제 1 고정부(111,211)와 제 2 고정부(112,212)가 회전부(120,220) 양단에 마련될 수 있다. The first fixing parts 111 and 211 and the second fixing parts 112 and 212 may be provided at both ends of the rotating parts 120 and 220 as components for fixing the rotating parts 120 and 220 and the guide parts 130 and 230 to the shafts 101 and 201. .

이러한 와이어 가이드 장치는, 상기 가이드부(130,230)에 형성된 홈을 따라 와이어 소가 권선되도록 하면서, 상기 와이어 소에 의한 잉곳의 절단이 이루어지게 한다. Such a wire guide device allows wire saws to be wound along grooves formed in the guide units 130 and 230, while cutting the ingot by the wire saws.

또한, 상기 샤프트(101,201)내에는 냉각을 위한 유체가 흐를 수 있는 쿨링 라인(103,203)이 형성되며, 샤프트 내의 쿨링 라인을 따라 유체가 이동하면서 회전부(120,220)의 회전에 따른 열의 냉각을 도와준다. 반면에, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 쿨링 라인은 와이어 가이드 장치의 열팽창률이 잉곳의 열팽창률과 동일하도록 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. In addition, cooling lines 103 and 203 through which the fluid for cooling flows are formed in the shafts 101 and 201, and fluids move along the cooling lines in the shaft to help cool the heat according to the rotation of the rotating parts 120 and 220. On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the cooling line may serve to adjust the thermal expansion rate of the wire guide device to be the same as the thermal expansion rate of the ingot. This will be described in more detail with reference to FIG. 4.

한편, 본 실시예와 비교예는, 샤프트(101,201) 외주면 상에 구성되는 제 1 롤러 베어링, 제 2 롤러 베어링 및 앵귤러 베이링의 구성에 차이가 있으며, 특히, 본 실시예는 절단 공정에서 열팽창(신장)되는 잉곳의 팽창 방향을 고려하여 상기 롤러 베어링 및 앵귤러 베어링이 배치되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the present embodiment and the comparative example, there is a difference in the configuration of the first roller bearing, the second roller bearing and the angular bearing formed on the outer peripheral surface of the shaft (101,201), in particular, this embodiment is a thermal expansion ( The roller bearing and the angular bearing are disposed in consideration of the expansion direction of the ingot being extended).

도 2에 도시된 비교예의 경우는, 앵귤러 베어링(150)이 머신 측에 가까이 배치되고, 제 1 롤러 베어링(141)은 상기 앵귤러 베어링(150)에 인접하게 배치되고, 제 2 롤러 베어링(142)는 회전부(120)의 단부측에 배치된다. 그리고, 베어링들이 이탈되지 않도록 고정해주는 베어링 고정 커버(140,240)가 와이어 가이드 장치 내에 마련된다. In the comparative example shown in FIG. 2, the angular bearing 150 is disposed close to the machine side, the first roller bearing 141 is disposed adjacent to the angular bearing 150, and the second roller bearing 142 is located. Is disposed at the end side of the rotating part 120. In addition, bearing fixing covers 140 and 240 for fixing the bearings so as not to be separated are provided in the wire guide device.

비교예의 와이어 가이드 장치는 큰 하중을 지지하기 위한 앵귤러 베어링(150)이 샤프트의 머신 측에 위치되는데, 회전부(120) 및 가이드부(130)의 하중을 지지하기 위한 앵귤러 베어링(150)의 마모 내지는 파손될 경우에 그 교체를 용이하게 하기 위한 목적도 있다. 즉, 상기 앵귤러 베어링(150)을 작업자가 교체하기 쉬운 위치인 회전부(120)의 일측 단부에 형성시키게 된다. In the wire guide device of the comparative example, an angular bearing 150 for supporting a large load is located on the machine side of the shaft, and wear or tear of the angular bearing 150 for supporting a load of the rotating part 120 and the guide part 130 is performed. It is also intended to facilitate replacement in case of breakage. That is, the angular bearing 150 is formed at one end of the rotating part 120 which is a position that the operator can easily replace.

이러한 경우에, 상기 앵귤러 베어링(150)을 필요에 따라 교체하기는 용이할 수 있으나, 회전부(120) 및 가이드부(130)의 하중이 상기 앵귤러 베어링(150)에 집중되어, 상기 앵귤러 베어링(150) 부근에 와이어 가이드 장치가 고정되어 있는 것과 같은 현상이 발생하게 된다. 이것은, 잉곳의 절단 과정 중에서 발생되는 고열에 의하여 잉곳 뿐만 아니라 와이어 가이드 장치 역시 열팽창되는 것과 관련하여서, 고려하여야 할 매우 중요한 사항이 된다. 와이어 가이드 장치의 열팽창률을 잉곳의 열팽창률과 동일하게 조절할 수 있는 구성에 대해서는 도 4에서 보다 상세히 살펴본다. In this case, it may be easy to replace the angular bearing 150 as necessary, but the load of the rotating part 120 and the guide part 130 is concentrated on the angular bearing 150, the angular bearing 150 The same phenomenon occurs that the wire guide device is fixed in the vicinity. This is a very important matter to consider in relation to thermal expansion of not only the ingot but also the wire guide device due to the high heat generated during the cutting process of the ingot. A configuration capable of adjusting the thermal expansion rate of the wire guide device to be the same as the thermal expansion rate of the ingot will be described in more detail with reference to FIG. 4.

한편, 본 실시예의 와이어 가이드 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 앵귤러 베어링(250) 및 제 1, 2 롤러 베어링(241,242)이 마련되는 것은 비교예와 동일하지만, 상기 앵귤러 베어링(250)이 회전부(220)의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 한다. 좀 더 상세히 설명하면, 절단의 대상이 되는 잉곳의 중앙부에 상기 앵귤러 베어링(250)이 마련되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the wire guide device of the present embodiment, as shown in Figure 3, the angular bearing 250 and the first and second roller bearings (241, 242) is the same as the comparative example, the angular bearing 250 is It is characterized in that it is disposed in the central portion of the rotating part (220). In more detail, it is characterized in that the angular bearing 250 is provided in the central portion of the ingot to be cut.

그리고, 제 1 롤러 베어링(241)은 회전부(220)의 일단 영역에 배치되고, 제 2 롤러 베어링(242)는 회전부(220)의 타단 영역에 배치된다. 즉, 제 1 롤러 베어링(241)은 머신 측의 샤프트(201)상에 배치되는데, 회전부(220)의 단부 영역과 접하는 위치에 배치된다. 그리고, 제 2 롤러 베어링(242)은 OP측의 샤프트(201)상에 배치되며, 회전부(220)의 타단 영역과 접하는 위치에 배치된다. In addition, the first roller bearing 241 is disposed in one end region of the rotating part 220, and the second roller bearing 242 is disposed in the other end region of the rotating part 220. That is, the first roller bearing 241 is disposed on the shaft 201 on the machine side, and is disposed at a position in contact with the end region of the rotating part 220. The second roller bearing 242 is disposed on the shaft 201 on the OP side, and is disposed at a position in contact with the other end region of the rotating part 220.

또한, 본 실시예에 의할 경우에, 회전부(220)의 중신부에 대응되는 위치에 앵귤러 베어링(250)이 마련되는데, 이것은 롤러 베어링이 아닌 앵귤러 베어링만이 X축 즉, 축방향의 팽창을 잡아주는 구성요소이기 때문이다. 즉, 앵귤러 베어링이 존재하는 곳은 곳을 중심으로 와이어 가이드 장치(회전부)의 열팽창이 이루어지고, 비교예에서는 머신측 단부에 마련되어 있기 대문에, 머신측에서부터 열팽창이 이루어지지만, 본 발명에서는 상기 앵귤러 베어링이 위치하는 중심부로부터 양단을 향하여 열팽창이 이루어진다. In addition, according to the present embodiment, the angular bearing 250 is provided at a position corresponding to the central portion of the rotating part 220, which means that only the angular bearing, not the roller bearing, is capable of expanding in the X axis, that is, in the axial direction. Because it's a grabber component. That is, where the angular bearing is present, the thermal expansion of the wire guide device (rotational part) is made around the place, and in the comparative example, since the thermal expansion is performed from the machine side, since the thermal expansion is made from the machine side, in the present invention, the angular Thermal expansion takes place from the center where the bearing is located toward both ends.

한편, 와이어 가이드 장치(회전부)의 열팽창의 주요 원인은 회전에 따른 마찰이 되는데, 본 발명에서는 앵귤러 베어링과 롤러 베어링 사이의 간격을 유지시키면서 회전부의 마찰을 절감시킬 수 있는 스페이서(260)가 마련된다. On the other hand, the main cause of thermal expansion of the wire guide device (rotation part) is the friction caused by the rotation, in the present invention is provided with a spacer 260 that can reduce the friction of the rotation part while maintaining the gap between the angular bearing and the roller bearing. .

상세히, 상기 스페이서(260)는 회전부 중심부에 위치한 앵귤러 베어링(250)과 제 2 롤러 베어링(242)의 사이를 소정간격으로 이격시켜 고정시키는 역할을 수행하며, 회전부(220)와 마찰되지 않도록 링 타입으로 구성된다. In detail, the spacer 260 serves to fix the angular bearing 250 located at the center of the rotating part and the second roller bearing 242 at predetermined intervals, and to prevent friction with the rotating part 220. It consists of.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 링 형상으로 이루어진 제 1 스페이서(261)와, 상기 제 1 스페이서(261)와 소정 간격을 두고 배치되는 제 2 스페이서(262)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 스페이서(260)는 착탈 가능하도록 이루어져, 상기 제 2 롤러 베어링(242)과 스페이서(260)의 제거후에는 상기 앵귤러 베어링(250)의 교체가 이루어질 수 있다. For example, as shown in FIG. 4, the first spacer 261 may have a ring shape, and the second spacer 262 may be disposed at a predetermined distance from the first spacer 261. In addition, the spacer 260 may be detachable, and after the removal of the second roller bearing 242 and the spacer 260, the angular bearing 250 may be replaced.

전술한 바와 같은 실시예와 비교예의 각 와이어 가이드 장치는, 잉곳 절단 공정에서 열팽창되는 잉곳을 절단하는데에 많은 차이가 존재하며, 고열에 의한 와이어 가이드 장치의 열팽창을 잉곳의 열팽창과 동일하게 조절할 수 있는 쿨링 장치에 대해서는 도 4를 참조하여 본다. Each of the wire guide device of the embodiment and the comparative example as described above, there are many differences in cutting the ingot thermally expanded in the ingot cutting process, it is possible to adjust the thermal expansion of the wire guide device due to high heat in the same way as the thermal expansion of the ingot The cooling device will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 가이드 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 본 실시예에 관하여 도 3에 도시된 동일 구성에 대해서는 설명을 생략하며, 샤프트(201) 내부에 유체를 유동시킴으로써 냉각을 유도하는 구성에 대해서 상세히 살펴본다. 4 is a view showing the configuration of a wire guide device according to another embodiment of the present invention. The description of the same configuration shown in FIG. 3 with respect to the present embodiment will be omitted, and a configuration of inducing cooling by flowing a fluid in the shaft 201 will be described in detail.

실시예에 따른 쿨링 장치는, 샤프트(201) 내부를 유체가 유동할 수 있도록 하면서 와어어 가이드 장치에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 별도의 열교환기와 연결된다. The cooling device according to the embodiment is connected to a separate heat exchanger to cool the heat generated by the wire guide device while allowing fluid to flow inside the shaft 201.

상세히, 머신측에서 유체가 유입되는 제 1 및 제 3 냉각부(203a,203c)와, OP측에서 유체가 유입되는 제 2 및 제 4 냉각부(203b,203d)를 포함하며, 상기 제 1 냉각부(203a)와 제 2 냉각부(203b), 제 3 냉각부(203c)와 제 4 냉각부(203d) 각각은 동일 축상에 위치한다. In detail, first and third cooling units 203a and 203c into which fluid is introduced from the machine side, and second and fourth cooling units 203b and 203d into which fluid is introduced from the OP side. Each of the portion 203a, the second cooling portion 203b, the third cooling portion 203c and the fourth cooling portion 203d is located on the same axis.

그리고, 제 1 냉각부(203a)와 제 2 냉각부(203b)는 회전부(220)의 중심영역에서 인접하도록 배치되고, 제 3 냉각부(203c)와 제 4 냉각부(203d) 역시 회전부(220)의 중심영역에서 인접하도록 배치된다. 즉, 앵귤러 베어링(250)의 중심부 하측에서 대응되는 각 냉각부들이 인접하도록 배치된다. The first cooling unit 203a and the second cooling unit 203b are disposed to be adjacent to each other in the center region of the rotating unit 220, and the third cooling unit 203c and the fourth cooling unit 203d are also rotating units 220. Are adjacent to each other in the center region. That is, the corresponding cooling units are disposed to be adjacent to each other under the central portion of the angular bearing 250.

이와 같이, 앵귤러 베어링이 위치한 회전부(220)의 중심영역을 중심으로 냉각부들이 배치되도록 함으로써, 상기 앵귤러 베어링(250)을 중심으로 양측으로 팽창하게 되는 회전부(220)의 열팽창을 고르게 조절하는 것이 가능하다. 예를 들어, 잉곳의 열팽창률이 12.5마이크로미터일 경우에, 상기 냉각부들로 흐르는 유체의 온도를 조절하여 와이어 가이드 장치(회전부)의 열팽창 역시 12.5마이크로미터가 되도록 조절할 수 있다. 와이어 가이드 장치(회전부)의 소재 특성, 유체의 온도에 따른 회전부의 열팽창률을 고려하는 것에 의해 수행될 수 있다. As such, by allowing the cooling units to be disposed around the central region of the rotating unit 220 in which the angular bearing is located, it is possible to uniformly adjust the thermal expansion of the rotating unit 220 that is expanded to both sides about the angular bearing 250. Do. For example, when the thermal expansion coefficient of the ingot is 12.5 micrometers, the thermal expansion of the wire guide device (rotator) may also be adjusted to 12.5 micrometers by adjusting the temperature of the fluid flowing to the cooling units. It can be carried out by considering the material properties of the wire guide device (rotation part), the thermal expansion coefficient of the rotation part according to the temperature of the fluid.

도 5는 본 실시예와 비교예의 와이어 가이드 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 경우에 잉곳의 열팽창 형상, 와이어 가이드 장치의 열팽창 형상 및 최종 절단 형상을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 5 is a diagram for explaining the thermal expansion shape of the ingot, the thermal expansion shape of the wire guide device, and the final cut shape in the case of cutting the ingot using the wire guide device of the present embodiment and the comparative example.

도 5(a)에는 비교예의 와이어 가이드 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 경우의 예가 도시되어 있고, 도 5(b)에는 본 실시예의 와이어 가이드 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 경우의 예가 도시되어 있다. FIG. 5A illustrates an example of cutting an ingot using a wire guide device of a comparative example, and FIG. 5B illustrates an example of cutting an ingot using a wire guide device of this embodiment. .

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 와이어 가이드 장치에는 회전부(220) 및 가이드부(230)를 포함하는 구성요소들의 큰 하중을 지지하기 위한 앵귤러 베어링이 필요하게 되는데, 상기 앵귤러 베어링 측으로 그 하중이 집중되기 때문에, 와이어 가이드 장치가 상기 앵귤러 베어링 영역에서 일점 고정 되어 있는 것과 같은 현상이 발생한다. On the other hand, as described above, the wire guide device requires an angular bearing for supporting a large load of the components including the rotating part 220 and the guide part 230, because the load is concentrated on the angular bearing side The phenomenon occurs such that the wire guide device is fixed at one point in the angular bearing region.

따라서, 잉곳 절단시에 와이어 가이드 장치의 열팽창은 상기 앵귤러 베어링이 위치한 영역으로부터 그 팽창이 이루어지므로, 비교예에서는 기준점(앵귤러 베어링의 위치 영역)으로부터 좌측 방향으로 팽창하게 되고, 실시예에서는 기준점(앵귤러 베어링의 위치 영역)으로부터 좌측 및 우측으로 팽창하게 된다. Therefore, the thermal expansion of the wire guide device at the time of cutting the ingot is expanded from the region where the angular bearing is located, so in the comparative example it is expanded to the left from the reference point (position region of the angular bearing), in the embodiment the reference point (angular From the location of the bearing) to the left and to the right.

또한, 고열에 의한 잉곳은 앞서 설명한 바와 같이 중앙부위를 중심으로 좌측 및 우측으로 열팽창이 이루어져, 도시된 바와 같은 형상으로 신장된다. In addition, the ingot due to high heat is thermally expanded to the left and right centers around the central portion as described above, and extends in the shape as shown.

이러한 경우, 비교예의 와이어 가이드 장치에 권선되는 와이어 소를 이용하여 잉곳을 절단하게 되면, 최종 절단 형상이 불규칙적으로 이루어져 휨(warp) 현상이 다수 발생하게 된다(도 5(a)). In this case, when the ingot is cut using a wire saw wound on the wire guide device of the comparative example, the final cut shape is irregular and a large number of warps occur (Fig. 5 (a)).

반면에, 본 실시예의 와이어 가이드 장치에 권선되는 와이어 소를 이용하여 잉곳을 절단하게 되면, 잉곳의 열팽창 방향과 대체적으로 동일하게 와이어 가이드 장치도 열팽창하게 되므로, 최종 절단 형상에서 휨 현상이 현저히 줄어드는 효과를 달성할 수 있다(도 5(b)). 즉, 와이어 가이드 장치의 하중을 지지하는 앵귤러 베어링이 잉곳의 중심부에 대응되는 위치에 마련됨으로써, 고열에 의하여 와이어 가이드 장치가 열팽창하더라도 잉곳의 열팽창 방향과 동일하므로, 잉곳의 절단면에 고르게 이루어질 수 있다. On the other hand, if the ingot is cut using a wire saw wound on the wire guide device of the present embodiment, the wire guide device is also thermally expanded in the same way as the thermal expansion direction of the ingot, so that the warpage phenomenon in the final cut shape is significantly reduced. Can be achieved (Fig. 5 (b)). That is, since the angular bearing supporting the load of the wire guide device is provided at a position corresponding to the center of the ingot, even if the wire guide device is thermally expanded due to high heat, it is the same as the thermal expansion direction of the ingot, and thus the cutting surface of the ingot can be made evenly.

전술한 바와 같은 실시예의 와이어 가이드 장치에 의해서, 잉곳 절단시 발생되는 고열로 인한 잉곳의 열팽창 방향을 고려하여 앵귤러 베어링을 배치시킴으로써, 잉곳 절단 후의 웨이퍼 형상에 휨 편차를 줄일 수 있는 장점이 있다. According to the wire guide device of the embodiment as described above, by placing the angular bearing in consideration of the thermal expansion direction of the ingot due to the high heat generated during ingot cutting, there is an advantage that can reduce the warp deviation in the wafer shape after the ingot cutting.

또한, 앵귤러 베어링을 필요에 따라 교체하는 것도 용이해진다. It is also easy to replace the angular bearing as necessary.

100, 200 : 와이어 가이드 장치
101, 201 : 샤프트
102, 202 : 벨트 풀리
111, 211 : 제 1 고정부
112, 212 : 제 2 고정부
120, 220 : 회전부
130, 230 : 가이드부
141, 241 : 제 1 롤러 베어링
142, 242 : 제 2 롤러 베어링
150, 250 : 앵귤러 베어링100, 200: wire guide device
101, 201: shaft
102, 202: Belt Pulley
111, 211: first fixing part
112, 212: second fixing part
120, 220: rotating part
130, 230: guide part
141, 241: first roller bearing
142, 242: second roller bearing
150, 250: Angular Bearing

Claims (7)

잉곳을 절단하기 위한 와이어 소가 권선되는 와이어 가이드 장치로서,
일측 단부가 고정되고, 내부에 유체가 이동될 수 있도록 소정의 공간이 형성되는 샤프트;
상기 샤프트와 결합되고, 벨트 구동에 의하여 회전되는 벨트 풀리;
상기 샤프트의 외주면 상에 위치하고, 상기 벨트 풀리와 함께 회전되는 회전부;
상기 회전부의 외주면 상에 위치하고, 상기 와이어 소가 권선되는 가이드부; 및
상기 샤프트와 회전부 사이에 위치하고, 상기 회전부의 회전운동과 하중을 지지하기 위한 베어링 수단;을 포함하고,
상기 베어링 수단은, 상기 회전부의 회전운동을 지지하기 위한 2개의 롤러 베어링과, 상기 롤러 베어링들 사이에 배치되어 상기 회전부 및 가이드부의 하중을 지지하기 위한 앵귤러 베어링을 포함하고,
상기 앵귤러 베어링은 상기 잉곳의 중심부와 일치하는 위치에 마련되는 와이어 가이드 장치.A wire guide device wound around a wire saw for cutting an ingot,
A shaft on which one end is fixed and a predetermined space is formed to move the fluid therein;
A belt pulley coupled to the shaft and rotated by a belt drive;
A rotating part positioned on an outer circumferential surface of the shaft and rotating together with the belt pulley;
A guide part positioned on an outer circumferential surface of the rotating part and wound with the wire saw; And
Located between the shaft and the rotating portion, bearing means for supporting the rotational movement and the load of the rotating portion;
The bearing means includes two roller bearings for supporting the rotational movement of the rotating part, and angular bearings disposed between the roller bearings to support the load of the rotating part and the guide part,
The angular bearing is provided at a position coincident with the center of the ingot. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 롤러 베어링은, 상기 회전부의 양측 단부측에 배치되는 제 1 및 제 2 롤러 베어링을 포함하고,
상기 제 2 롤러 베어링과 앵귤러 베어링 사이에는 착탈 가능한 스페이서가 구비되는 와이어 가이드 장치. The method of claim 1,
The roller bearing includes first and second roller bearings disposed on both end portions of the rotating part,
A wire guide device having a detachable spacer between the second roller bearing and the angular bearing. 제 3 항에 있어서,
상기 스페이서는 상기 회전부와 소정거리 이격되도록 마련되는 와이어 가이드 장치. The method of claim 3, wherein
The spacer is a wire guide device provided to be spaced apart from the rotating portion a predetermined distance. 제 4 항에 있어서,
상기 스페이서는 적어도 하나 이상의 링 타입 부재로 이루어지는 와이어 가이드 장치. 5. The method of claim 4,
The spacer is a wire guide device consisting of at least one ring type member. 제 1 항에 있어서,
상기 샤프트 내에는 유체가 이동할 수 있는 냉각부가 마련되고,
상기 냉각부는 상기 샤프트의 고정측으로부터 유체가 유입되는 제 1 및 제 3 냉각부와, 상기 샤프트의 타측으로부터 유체가 유입되는 제 2 및 제 4 냉각부를 포함하고,
상기 제 1 및 제 3 냉각부는 상기 샤프트의 고정축으로부터 회전부의 중심부까지 연장형성되는 한쌍의 냉각부이며,
상기 제 2 및 제 4 냉각부는 상기 샤프트의 타측으로부터 회전부의 중심부까지 연장형성되는 한쌍의 냉각부이고,
상기 각각의 냉각부는 상기 샤프트의 회전축과 상기 회전부의 중심부를 기준으로 서로 소정의 거리만큼 이격된 와이어 가이드 장치. The method of claim 1,
The shaft is provided with a cooling unit for moving the fluid,
The cooling unit includes first and third cooling units into which fluid is introduced from the fixed side of the shaft, and second and fourth cooling units into which fluid is introduced from the other side of the shaft.
The first and third cooling units are a pair of cooling units extending from the fixed shaft of the shaft to the center of the rotating unit,
The second and fourth cooling units are a pair of cooling units extending from the other side of the shaft to the center of the rotating unit,
Each of the cooling units is a wire guide device spaced apart from each other by a predetermined distance with respect to the rotation axis of the shaft and the central portion of the rotating unit. 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 냉각부는 동일 축상에 배치되고,
상기 제 3 및 제 4 냉각부는 동일 축상에 배치되며,
상기 제 1 및 제 2 냉각부는 잉곳의 중심 영역을 기준으로 서로 인접하게 배치되고,
상기 제 3 및 제 4 냉각부는 잉곳의 중심 영역을 기준으로 서로 인접하게 배치되고,
상기 제 1 및 제 3 냉각부는 상기 샤프트의 회전축을 기준으로 서로 인접하게 배치되고,
상기 제 2 및 제 4 냉각부는 상기 샤프트의 회전축을 기준으로 서로 인접하게 배치되는 와이어 가이드 장치. The method according to claim 6,
The first and second cooling units are disposed on the same axis,
The third and fourth cooling units are disposed on the same axis,
The first and second cooling units are disposed adjacent to each other based on the central region of the ingot,
The third and fourth cooling units are disposed adjacent to each other based on the central region of the ingot,
The first and third cooling units are disposed adjacent to each other based on the rotation axis of the shaft,
The second and fourth cooling unit is disposed adjacent to each other based on the rotation axis of the shaft.
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