KR101486115B1

KR101486115B1 - 잉곳 슬라이싱용 프렛바, 그 프렛바를 첩착한 잉곳, 및 그 프렛바를 사용한 잉곳의 절단 방법

Info

Publication number: KR101486115B1
Application number: KR1020117001290A
Authority: KR
Inventors: 마사히토 고바야시; 게이이치 시마오카
Original assignee: 시나노 덴기 세이렌 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2015-01-23
Also published as: TWI467632B; WO2009153877A1; TW201000698A; KR20110019437A; CN102083598A; WO2009153887A1; TW201001488A

Abstract

(과제) 멀티 와이어쏘를 이용하여 잉곳을 절단할 때, 얻어지는 웨이퍼 사이에서의 두께의 편차를 억제하고, 절단시의 재료 손실을 감소시켜 재료의 이용 효율을 향상시킴과 함께, 슬라이싱에 필요한 시간을 단축시켜 작업 효율을 향상시킨다.
(해결 수단) 멀티 와이어쏘에 의한 잉곳의 절단시에, 절단 개시시에 절단 홈을 형성시키기 위해, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향을 따라 첩착시키는 주상체인 것을 특징으로 하는 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 사용한다.

Description

잉곳 슬라이싱용 프렛바, 그 프렛바를 첩착한 잉곳, 및 그 프렛바를 사용한 잉곳의 절단 방법{FRET BAR FOR INGOT SLICING, INGOT TO WHICH FRET BAR IS STUCK, AND INGOT CUTTING METHOD USING FRET BAR}

본 발명은, 멀티 와이어쏘(multi-wire saw)로 잉곳을 얇게 웨이퍼상으로 절단할 때에 사용하는 잉곳 슬라이싱용 프렛바, 그 프렛바를 첩착 (貼着) 한 잉곳, 및 그 프렛바를 사용한 잉곳의 절단 방법에 관한 것이다.

최근, 광 에너지를 직접 전력으로 변환하는 태양 전지는, 환경 보호에 대한 의식의 고양으로부터, 깨끗하고 재생 가능한 에너지 공급원으로서 주목받고 있고, 민생 기기, 주택 기기, 수송용 기기, 도로 관리 시설, 통신 시설 등의 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 일반적으로, 태양 전지는 그 사용 재료의 종류에 따라, 실리콘계, 화합물계, 유기계 등으로 분류되지만, 발전 효율이 우수한 것 등의 점에서, 실리콘계 태양 전지가 현재 주류가 되고 있다.

실리콘계 태양 전지에 사용되는 실리콘 기판은, 인상법 (쵸크랄스키법), 캐스트법 (주조법) 등에 의해 얻어진 단결정 또는 다결정의 실리콘 잉곳을 얇게 절단 한 웨이퍼에 여러 가지 가공을 실시함으로써 제조되고 있다. 실리콘계 태양 전지용 잉곳의 사이즈로는, 현재 가로세로 156 ㎜ 의 사이즈가 표준이며, 그 외 가로세로 125 ㎜, 가로세로 104 ㎜ 등 각종 사이즈의 잉곳이 제조되고 있다. 또 실리콘계 태양 전지용 잉곳의 형상으로는, 태양 전지 모듈 에 있어서 유효 점유 면적을 넓게 취할 수 있고, 잉곳으로부터 웨이퍼로 가공할 때의 수율이 양호한 것 등으로부터 각주 (角柱) 형이 주류가 되고 있다.

한편, 실리콘, 석영 등의 반도체 소재로 이루어지는 반도체용 잉곳의 직경은, 정보 통신 분야의 비약적 발전에 수반되어, 종전의 8 인치 (200 ㎜) 로부터, 현재는 12 인치 (300 ㎜) 가 주류를 차지하고 있고, 차세대에서는 450 ㎜ 로 이행된다고 한다. 제조 비용의 저감화를 도모하기 위해, 반도체용 잉곳의 대구경화는 보다 더욱 진행되고 있다.

이들 잉곳을 얇은 웨이퍼로 절단하는 수단으로는, 종래 사용되어 온 내주칼날 방식의 커터 대신에, 최근에는 멀티 와이어쏘가 많이 사용되고 있다. 이 멀티 와이어쏘는, 1 개의 와이어를 복수의 가이드 롤러 사이에 감아치고, 이 와이어를 1 방향 혹은 왕복 방향으로 주행시키고, 지립을 포함하는 슬러리를 공급하면서, 주행하는 와이어에 가압하도록 잉곳을 이동시켜, 와이어 피치 간격의 두께로 잉곳을 절단하는 장치이며, 한 번에 많은 장수의 웨이퍼를 잘라낼 수 있기 때문에, 효율적인 절단이 가능하다. 또, 절단 여유분이 좁기 때문에, 절단시의 재료 손실이 비교적 적고, 또한 잉곳의 대구경화에 대해 용이하게 대응할 수 있다는 이점도 가지고 있다.

웨이퍼의 수율 등을 향상시킨 멀티 와이어쏘 시스템으로서, 예를 들어, 잉곳의 경도에 근사하는 덧댐판을 사용한 당해 시스템이 보고되어 있다 (특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2003-159642호

그런데, 최근, 태양 전지의 수요가 증대함에 따라, 재료가 되는 실리콘 등의 수급 관계가 어려워지는 것에 더하여, 태양 전지의 이용 범위를 더욱 확대하기 위해서 제조 비용을 저하시킬 필요가 있으므로, 보다 유효하게 재료를 활용하는 것이 과제가 되고 있다. 이와 같은 상황에서, 멀티 와이어쏘로 웨이퍼로 잘라낼 때에, 절단 여유분을 가능한 한 좁게 하여 절단시의 재료 손실을 감소시키거나, 혹은 웨이퍼의 두께를 가능한 한 얇게 함으로써, 1 회의 슬라이싱 작업에 의해 얻어지는 웨이퍼의 취득 장수를 늘려, 재료의 이용 효율 (수율) 을 향상시키는 것이 검토되고 있다. 또한, 태양 전지용 잉곳으로부터 잘라내어지는 웨이퍼의 두께는, 종전의 320 ㎛ 로부터, 현재는 180 ㎛ 가 주류가 되고, 향후, 그 두께는, 더욱 더 얇아질 것으로 예측되고 있다.

잉곳으로부터 잘라내는 웨이퍼의 두께를 얇게 하고, 혹은 절단 여유분을 좁게 함으로써 1 회의 슬라이싱 작업에 의해 얻어지는 웨이퍼의 취득 장수를 늘리기 위해서는 여러 가지 방법이 생각되지만, 그들의 방법 중 하나로서 와이어의 직경을 가능한 한 가늘게 하여 절단 여유분을 좁게 함으로써 재료의 수율을 향상시키는 방법이 널리 검토되고 있다.

그러나, 이 방법에서는, 와이어의 직경을 가늘게 하므로 와이어가 단선되기 쉬워져, 잉곳을 절단하는 데에 필요한 절단 하중을 와이어에 가하기 어려워진다. 와이어에 가해지는 절단 하중이 충분하지 않으면 잉곳을 절단하는 데에 필요한 강성이 얻어지지 않으므로, 슬라이스 가공에 필요로 하는 시간이 증가되어 작업 효율이 저하되게 된다. 따라서, 와이어의 직경을 좁게 하는 것에는 한계가 있는 것이 실정이다.

또, 특히 각주형의 잉곳을 절단하는 경우에는, 와이어의 직경을 좁게 하면 와이어에 가해지는 절단 하중을 줄일 필요가 발생한다. 또 잉곳을 절단하는 데에 필요한 와이어의 휨 상태를 만들어 내는 데에 시간이 걸리므로, 작업 효율도 양호하지 않다는 문제가 있었다. 또 와이어와 잉곳의 접점의 위치 정밀도가 저하되어, 절단면 간격이 불균일해진다는 문제도 있었다.

이상의 점을 감안하여, 본 발명의 목적은, 멀티 와이어쏘를 이용하여 잉곳을 절단할 때, 얻어지는 웨이퍼 사이에서의 두께의 편차를 억제하고, 절단시의 재료 손실을 감소시켜 재료의 이용 효율을 향상시킴과 함께, 슬라이싱에 필요로 하는 시간을 단축시켜, 작업 효율을 향상시키는 새로운 기술을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 잉곳의 형상, 와이어의 절단 거동 등에 대해 체계적으로 검토를 실시한 결과, 멀티 와이어쏘가 잉곳을 절단할 때, 절단 개시시에 있어서 다수의 와이어가 잉곳 표면의 넓은 면적에 접촉함으로써 횡진동을 일으키기 때문에, 절단 여유분이 커져 재료 손실이 증대되고, 또 얻어지는 웨이퍼 사이의 두께의 편차가 커지는 것, 또 횡진동에 의해 잉곳을 절단하는 데에 필요한 와이어 상태인, 휜 상태를 만들어 내는 데에 시간이 걸리고, 슬라이싱의 작업 시간이 증가하는 것, 그리고, 이와 같은 현상은 특히 와이어와의 접촉 면적이 큰 각주형의 잉곳에 있어서 현저하게 나타나는 것을 알아내었다.

그래서, 본 발명자는, 절단 개시시에 있어서의 와이어의 횡진동을 효과적으로 방지하는 방법에 대해 예의 검토한 결과, 절단 개시시에 있어서의 와이어와 잉곳의 접촉 면적을 가능한 한 작게 하면 와이어의 횡진동의 정도가 감소하는 것, 단, 각주 잉곳의 모서리부로부터 절단을 개시한 것에서는, 절단 개시시의 접촉 면적은 작아지지만, 대각부까지의 절단 거리가 커져, 시간이 너무 걸리는 것을 알고, 추가로 검토하여, 잉곳에 부속물을 장착하고, 절단 개시시에 있어서, 이것에 절단 홈을 형성시키는 것이 유효할 것으로 생각하여, 이러한 생각에 기초하여 새로운 기술을 개발하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 멀티 와이어쏘에 의한 잉곳의 절단시에, 절단 개시시에 절단 홈을 형성시키기 위해서, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향을 따라 첩착시키는 주상체인 것을 특징으로 하는 잉곳 슬라이싱용 프렛바, 잉곳 표면의 일부에, 당해 프렛바를 잉곳의 길이 방향을 따라 첩착시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 잉곳, 및 잉곳 표면의 일부에, 당해 프렛바를 잉곳의 길이 방향으로 첩착하고, 당해 프렛바를 최초로 자르기 시작하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 절단 방법이다.

본 발명에 의하면, 멀티 와이어쏘에 의한 절단 개시시에 있어서, 와이어가 본 발명에 관련된 잉곳 슬라이싱용 프렛바와 좁은 면적에서 접촉하고, 그 프렛바에 절단 홈이 형성되기 때문에, 와이어의 횡진동의 정도가 감소하고, 그 결과, 절단 여유분이 감소하여 재료의 이용 효율이 상승한다. 또, 횡진동이 방지되기 때문에, 보다 단시간에 와이어가 휜 상태가 되어, 슬라이싱에 필요로 하는 시간이 단축된다. 또, 얻어지는 웨이퍼 사이의 두께의 편차가 저감된다.

이와 같이, 본 발명은, 절단시에 있어서의 재료 손실을 감소시키고, 얻어지는 웨이퍼 사이의 두께의 편차를 작게 하고, 또 작업 효율을 상승시키므로, 제조 비용의 삭감, 웨이퍼 두께의 균일성의 향상, 및 생산성의 향상을 도모하는 데에 있어서 매우 유효하다.

도 1 은, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 절단 개시측 표면에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 평면도이다.
도 2 는, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 각종 양태를 예시한 설명도이고, (a) 는 삼각주상의 당해 프렛바의 개략 설명도, (b) 는 사각주상의 당해 프렛바의 개략 설명도, (c) 는 단면 볼록 형상의 당해 프렛바의 개략 설명도이다.
도 3 은, 멀티 와이어쏘를 사용하여, 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 첩착한 각주형의 잉곳의 절단을 개시하는 단계의 상태를 나타내는 설명도이다.
도 4 는, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 대향 측면에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 코너에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1 은 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 절단 개시측 표면에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 정면도이며, 도 1 중, 1 은 잉곳, 2 는 잉곳 슬라이싱용 프렛바이다. 또, 도 4 는 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 대향 측면에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 단면도, 도 5 는 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 코너에 첩착한 상태의 일례를 나타내는 개략 단면도이며, 도 4, 5 중, 1 은 잉곳, 2 는 잉곳 슬라이싱용 프렛바, 3 은 와이어이다.

절단의 대상물인 잉곳 (1) 은, 태양 전지용 잉곳, 반도체용 잉곳 중 어느 것이어도 된다. 구체적으로는, 단결정 또는 다결정의 실리콘, 석영, 수정, 사파이어, GaP 나 InP 등의 화합물 반도체 등의 소재로 이루어지고, 각주형 (사각주형, 팔각주형 등), 원주형 등의 적절한 형상을 갖는 잉곳이다. 그러나, 상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 작용이, 절단 개시시에 있어서 와이어와의 접촉 면적을 좁게 한다는 점을 감안하면, 원래 절단 개시시에 있어서 와이어와의 접촉 면적이 작은 원주형의 잉곳이 아니고, 와이어와의 접촉 면적이 큰 각주형의 형상을 갖는 잉곳이 적합하고, 따라서, 통상, 각주형의 형상을 갖는 실리콘계 태양 전지용 잉곳이, 본 발명의 효과가 현저하게 나타난다는 점에서 바람직하다.

또, 종래의 내주칼날 방식에 의한 슬라이싱에서는, 잉곳의 구경 (口徑) 이 커짐에 따라 칼날 두께를 크게 할 필요가 있지만, 칼날 두께가 커지면 그것에 따라 절단 여유분이 필연적으로 많아져 재료 손실이 커진다. 그 때문에 직경 300 ㎜ 이상의 원주형의 잉곳에 대해 내주칼날 방식을 적용하는 것은 종래 곤란하였지만, 본 발명에서는, 이 내주칼날 방식으로 절단이 곤란한 직경 300 ㎜ 이상인 원주형의 잉곳에 대해서도 유효하게 적용할 수 있다.

본 발명에 관련된 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 는, 멀티 와이어쏘에 의한 잉곳의 절단시에, 절단 개시시에 와이어를 접촉시켜 절단 홈을 형성시킴으로써, 와이어의 횡진동을 저지하여 와이어를 균일한 간격으로 정렬시킴과 함께, 잉곳을 절단하기 위해서 필요한 와이어 상태, 즉, 와이어가 휜 상태를 조기에 만들어 내기 위한 주상체이다.

잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 형상으로는, 잉곳 표면에 첩착할 수 있는 형상인 것이 필요하고, 예를 들어, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 길이 방향에 대해 수직으로 절단했을 때의 단면 둘레의 적어도 일부가 직선인 형상이나 호상 (弧狀) 으로 움푹 패인 형상 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 삼각주상 혹은 사각주상이 예시되는데, 절단 개시 시점에 있어서 와이어와의 접촉 면적이 작을수록 와이어의 횡진동이 작고, 또 절단 홈이 빨리 형성되어 바람직하므로, 삼각주상이 양호하고, 또 사각주상으로 하는 경우에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면에 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 첩착하는 것이면, 잉곳 절단용 프렛바의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 (도 1 중의 h) 3∼20 ㎜, 바람직하게는 3∼10 ㎜, 폭 (도 1 중의 w) 3∼20 ㎜, 바람직하게는 5∼10 ㎜ 의 대략 직사각형으로 하는 것이 바람직하다. 높이가 20 ㎜ 를 초과하면 슬라이싱 시간이 필요 이상으로 길어지고, 또 폭이 3 ㎜ 미만이면, 성형성, 취급 등의 점에서 용이하지 않고, 20 ㎜ 를 초과하면 와이어와의 접촉 면적이 커지기 때문에 본 발명의 효과가 충분히 발휘되지 않게 된다. 또한, 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 길이는, 절단 대상의 잉곳의 길이 등에 따라 적절히 결정하면 된다.

또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 절단을 개시하는 잉곳 표면에 이웃하는 대향 측면에 첩착하는 경우로서, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 형상을 사각주상으로 하는 경우에는, 잉곳 절단용 프렛바의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 5∼50 ㎜, 바람직하게는 10∼40 ㎜, 폭 8∼16 ㎜, 바람직하게는 5∼10 ㎜ 의 대략 직사각형으로 하는 것이 바람직하다.

또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳의 둘레에 첩착하는 경우로서, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 형상을 사각주상으로 하는 경우에는, 잉곳 절단용 프렛바의 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 5∼50 ㎜, 바람직하게는 10∼40 ㎜, 폭 8∼16 ㎜, 바람직하게는 5∼10 ㎜ 의 대략 직사각형으로 하는 것이 바람직하다..

도 2 에, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 각종 양태를 나타낸다. (a) 는 삼각주상의 당해 프렛바의 개략 설명도, (b) 는 사각주상의 당해 프렛바의 개략 설명도, (c) 는 단면 볼록 형상의 당해 프렛바의 개략 설명도이다.

잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 는, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향 (축방향) 을 따라 첩착시킨다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 면 중, 잉곳의 축 방향을 따른 면에서, 절단 개시측의 잉곳 표면에 첩착시킨다. 그 경우, 절단 개시측의 잉곳 표면에 있어서, 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 를 첩착시키는 위치는 임의이며, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 절단 개시측의 잉곳 표면의 중앙 부분이어도 되고, 혹은 일방 또는 양방의 가장자리 부근이어도 된다. 또한, 양방의 가장자리 부근에 첩착시키는 경우에는, 2 개의 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 사용한다.

또, 절단 개시측의 잉곳 표면 이외에 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 첩착시키는 양태로는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면의 각 표면에, 그 잉곳 표면과 1 쌍의 그 대향 측면에 의해 형성되는 각각의 코너를 넘어가도록 프렛바를 1 개씩 첩착시키는 양태, 나아가서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면의 각 표면과 그 절단 개시측 잉곳 표면에 의해 형성되는 각각의 코너가 모따기되어 있고, 이들의 코너면 (평면 또는 곡면) 에 프렛바를 1 개씩 첩착시키는 양태가 예시된다. 절단 개시하는 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면에 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 첩착시키는 경우, 절단을 개시하는 잉곳 표면과 그 잉곳 표면에 이웃하는 1 쌍의 대향 측면에 의해 형성되는 코너로부터, 잉곳 슬라이싱용 프렛바가 0.3∼10 ㎜ 넘어가도록 (돌출하도록), 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 잉곳에 첩착시키는 것이 바람직하다.

잉곳과 당해 프렛바 (2) 의 첩착에는, 그들의 재질, 비용 등을 고려하여 적당한 접착제를 사용하면 된다. 또, 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 잉곳 첩착면에는, 이지 (梨地), 요조 등을 형성하거나 하여, 접착제와의 접착력을 강화해 두는 것이, 잉곳 (1) 으로부터 분리될 때에 접착제가 잉곳 (1) 측에 잔류할 가능성을 줄일 수 있는 이유에서 바람직하다. 또한, 도 2 에 예시한 잉곳 슬라이싱용 프렛바는, 곡면을 갖고 있지 않은 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모두 주로 각주형의 잉곳에 대해 사용된다.

잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 재질에 대해서는, 접착제의 부착성이 양호하고, 비용적으로 염가인 것을 적절히 선택하면 되고, 구체적으로는, 유리, 카본, 합성 수지, 세라믹스 등을 들 수 있다. 접착제의 부착성이 양호한 것이나 비용 면에서, 유리, 특히 불투명 유리가 바람직하다.

한편, 가공물의 두께가 얇아짐으로써, 절단된 프렛바도 얇아지고, 절단시에 균열되어 절단액 중에 혼입하고, 다시 절단 가공 부분에 들어가, 사고가 발생할 위험성에서 보면 합성 수지제가 더욱 바람직하다.

다음으로, 본 발명에 관련된 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 사용하여 잉곳을 절단하는 방법에 대해, 도 3 을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 3 은, 멀티 와이어쏘를 사용하여, 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 첩착한 각주형의 잉곳의 절단을 개시하는 단계의 상태를 나타내는 설명도이다.

잉곳의 절단에는 멀티 와이어쏘를 사용하는데, 이 멀티 와이어쏘는 종래의 일반적인 것이면 되고 특별히 한정은 없다.

도 3 에 예시한 멀티 와이어쏘는, 3 개의 와이어 가이드 롤러 (4A, 4B, 4C) 에 형성된 다수의 홈에, 가는 1 개의 와이어 (피아노선) (3) 를, 일정 피치 간격으로 감은 것으로, 말단부는 드럼 (도시 생략) 에 권취하도록 되어 있다.

절단의 순서로는, 먼저, 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향 (축 방향) 을 따라 첩착시킨다. 예를 들어, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 (1) 표면의 일부 (도 3 에서는 중앙부 부근) 에 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 를 잉곳의 축 방향으로 첩착한다.

그 후, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 대좌 (5) 상의 덧댐판 (6) 에 접착제로 접착한 잉곳 (1) 을, 수평으로 배치된 와이어 가이드 롤러 (4A, 4B) 간의 와이어에 가압하도록 하강 이동시키고, 지립을 분산시킨 절단액 (슬러리액) (7) 을 와이어 (3) 와 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 의 접촉 부분에 연속적으로 공급하면서 절단한다. 구동 모터 (도시 생략) 에 의해 일 방향 혹은 왕복 주행하는 와이어 (3) 는, 절단 개시 시점에 있어서, 잉곳 (1) 에 첩착한 잉곳 슬라이싱용 프렛바 (2) 에 가압되고, 그것에 의해 가압력이 작용하고, 또 지립을 개재한 연삭 작용에 의해, 당해 프렛바를 최초로 절삭하여 절단 홈을 형성하고, 이어서 잉곳 (1) 을 절단해 간다. 절단 개시시에 이 절단 홈을 상기 프렛바에 형성시키는 것이 본 발명의 특징이고, 이 특징을 가짐으로써 두께 정밀도를 향상 및 재료 손실을 감소시키고, 또 작업 효율을 상승시키는 것이 가능해진다.

그 외에, 전술한 바와 같이, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면의 각 표면에, 그 잉곳 표면과 1 쌍의 그 대향 측면에 의해 형성되는 각각의 코너를 넘어가도록 프렛바를 1 개씩 첩착시켜도 되고 (도 4 참조), 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면의 각 표면과 그 절단 개시측 잉곳 표면에 의해 형성되는 각각의 코너가 모따기되어 있고, 이들의 코너면 (평면 또는 곡면) 에 프렛바를 1 개씩 첩착시켜도 된다 (도 5 참조). 그 후에는, 상기와 동일하게 하여, 와이어 (3) 로, 이들의 프렛바를 최초로 동시에 절삭하여 절단 홈을 형성하고, 이어서 잉곳 (1) 을 절단해 가면 된다.

와이어 (3) 의 재질은, 통상, 탄소를 0.8∼0.9 질량％ 정도 포함하는 피아노선을 사용한다. 또 와이어 (3) 의 직경은, 통상은 140∼180 ㎛ 이지만, 본 발명에 의하면, 80∼120 ㎛ 의 가는 직경으로 할 수도 있다.

덧댐판 (6) 은, 잉곳 (1) 의 표면 형상에 적합하도록 표면이 성형된다. 잉곳 (1) 이 각주상이면, 덧댐판 (6) 의 접착면은 평면으로 형성하고, 원주상이면 원호상의 오목형면으로 형성한다. 덧댐판 (6) 의 접착면에는, 이지, 요조 등을 형성하거나 하여 접착제와의 접착력을 강화해 두는 것이, 잉곳 (1) 으로부터 분리될 때에 접착제가 잉곳 (1) 측에 잔류할 가능성을 줄일 수 있다는 이유에서 바람직하다.

도 3 에 나타낸 예에서는, 멀티 와이어쏘로서, 잉곳 (1) 을 압하하여 다수 펼쳐져 있는 와이어 (3) 에 가압하는 타입을 나타냈지만, 그 외 180°반전시킨 상태에서 잉곳이 밀어 올려져 가압하는 타입, 90° 회전한 상태에서 횡방향으로 가압하는 타입인 것이어도 된다.

또, 도 3 에서는, 와이어 가이드 롤러가 3 개 사용되는 예를 나타냈지만, 와이어 가이드 롤러가 2 개인 경우, 혹은 4 개 이상인 경우여도 된다.

절단액 (7) 의 공급은, 특히 잉곳 (1) 의 양측으로부터 실시해도 되고, 잉곳 (1) 을 향해 와이어 (3) 측으로부터 (도 3 에서 아래에서 위를 향하여) 공급해도 상관없다.

이와 같이 하여, 잉곳은 멀티 와이어쏘에 의해 웨이퍼에 슬라이스되지만, 잉곳의 표면에 첩착된 잉곳 슬라이싱용 프렛바도 동시에 슬라이스된다. 슬라이스된 잉곳 슬라이싱용 프렛바는, 웨이퍼로부터 분리되어 폐기되지만, 이것을 재회수하고, 용융하거나 하여 잉곳 슬라이싱용 프렛바로 재성형하여 리사이클할 수도 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.

(실시예 1)

사각주의 태양 전지용 다결정 실리콘 잉곳 (가로세로 156 ㎜, 길이 200 ㎜) 을 준비하고, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 상기 잉곳 표면의 중앙부 부근에 (도 3 참조), 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 5 ㎜, 폭 10 ㎜ 의 대략 직사각형이고, 길이 200 ㎜ 의 사각주형의 합성 수지제 주상체인 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 상기 잉곳의 길이 방향을 따라 접착제로 첩착하였다.

이렇게 하여 얻어진 실리콘 잉곳을, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 피아노선의 멀티 와이어쏘로 슬라이싱하였다. 그 때의 실험 조건은, 와이어 평균 주행 속도 600 ㎜/분, 와이어 장력 22 N, 절단 속도 0.35 ㎜/분, 와이어 직경 0.12 ㎜, 와이어 간 피치 0.34 ㎜ 로 하였다.

그 결과, 얻어진 웨이퍼의 두께는 약 0.18±0.010 ㎜, 절단 여유분은 약 0.16±0.010 ㎜, 절단 개시부터 종료까지 필요로 한 시간은 약 443 분이었다.

(실시예 2)

사각주의 태양 전지용 다결정 실리콘 잉곳 (가로세로 156 ㎜, 길이 200 ㎜) 을 준비하고, 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 7 ㎜, 폭 3 ㎜ 의 대략 직사각형이고, 길이 200 ㎜ 의 사각주형의 합성 수지제 주상체인 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 대향 측면의 각 표면에, 그 잉곳 표면과 1 쌍의 그 대향 측면에 의해 형성되는 각각의 코너를 0.4 ㎜ 넘어가도록 1 개씩 상기 잉곳의 길이 방향을 따라 접착제로 첩착하였다 (도 4 참조)

이렇게 하여 얻어진 실리콘 잉곳을, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 피아노선의 멀티 와이어쏘로 슬라이싱하였다. 그 때의 실험 조건은, 와이어 평균 주행 속도 600 ㎜/분, 와이어 장력 22 N, 절단 속도 0.35 ㎜/분, 와이어 직경 0.12 ㎜, 와이어 간 피치 0.34 ㎜ 로 하였다.

그 결과, 얻어진 웨이퍼의 두께는 약 0.18±0.010 ㎜, 절단 여유분은 약 0.16±0.010 ㎜, 절단 개시부터 종료까지 필요로 한 시간은 약 442 분이었다.

(실시예 3)

사각주의 태양 전지용 다결정 실리콘 잉곳 (가로세로 156 ㎜, 길이 200 ㎜) 을 준비하고, 길이 방향에 대해 수직 방향으로 절단했을 때의 단면이, 높이 7 ㎜, 폭 4 ㎜ 의 대략 직사각형이고, 길이 200 ㎜ 의 사각주형의 합성 수지제 주상체인 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면에 이웃하는 각각의 코너에 형성된 c (chamfer) 곡면에 1 개씩 상기 잉곳의 길이 방향을 따라 접착제로 첩착하였다 (도 5 참조).

이렇게 하여 얻어진 실리콘 잉곳을, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 피아노선의 멀티 와이어쏘로 슬라이싱하였다. 그 때의 실험 조건은, 와이어 평균 주행 속도 600 ㎜/분, 와이어 장력 22 N, 절단 속도 0.35 ㎜/분, 와이어 직경 0.12 ㎜, 와이어 간 피치 0.34 ㎜ 로 하였다.

그 결과, 얻어진 웨이퍼의 두께는 약 0.18±0.010 ㎜, 절단 여유분은 약 0.16±0.010 ㎜, 절단 개시부터 종료까지 필요로 한 시간은 약 441 분이었다. 또한, 본 실시예에서는 실시하지 않았지만, 이와 같은 양태의 경우, 잉곳 슬라이싱용 프렛바의 접착 측면을 c 곡면에 합치하도록 움푹 패이게 하면 안정도가 높은 첩착이 얻어진다.

(비교예 1)

사각주의 태양 전지용 다결정 실리콘 잉곳 (가로세로 156 ㎜, 길이 200 ㎜) 을 준비하고, 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 사용하지 않는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법, 조건에서 이 잉곳을 슬라이싱하였다.

그 결과, 얻어진 웨이퍼의 두께는 약 0.18±0.015 ㎜, 절단 여유분은 약 0.16±0.015 ㎜, 절단 개시부터 종료까지 필요로 한 시간은 약 445 분이었다.

상기의 결과로부터, 본 발명에 의하면 절단 여유분은 작아지고, 웨이퍼 사이 두께의 편차는 저감되고, 슬라이싱에 필요로 하는 시간은 단축되는 것이 확인되었다.

1 : 잉곳
2 : 잉곳 슬라이싱용 프렛바
3 : 와이어
4A, 4B, 4C : 와이어 가이드 롤러
5 : 대좌
6 : 덧댐판
7 : 절단액 (슬러리액)

Claims

멀티 와이어쏘에 의한 사각주 잉곳의 절단시에, 절단 개시시에 절단 홈을 형성시키기 위해서, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향을 따라 첩착시키는 주상체인 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 한 쌍의 대향 측면의 각 표면에, 그 잉곳 표면과 한 쌍의 그 대향 측면에 의해 형성되는 각각의 코너를 같은 양만큼 넘어가도록, 상기 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 1 개씩 합계 2 개 첩착하고, 이들 프렛바를 동시에 자르기 시작하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 절단 방법.
멀티 와이어쏘에 의한 사각주 잉곳의 절단시에, 절단 개시시에 절단 홈을 형성시키기 위해서, 잉곳 표면의 일부에, 잉곳의 길이 방향을 따라 첩착시키는 주상체인 잉곳 슬라이싱용 프렛바를, 멀티 와이어쏘가 절단을 개시하는 측의 잉곳 표면과 이웃하는 1 쌍의 모따기된 코너의 표면에, 그 절단 개시측 잉곳 표면을 포함하는 평면으로부터 와이어쏘 측으로 돌출하도록 잉곳 슬라이싱용 프렛바를 1 개씩 합계 2 개 첩착하고, 이들 프렛바를 동시에 자르기 시작하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 절단 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 잉곳 슬라이싱용 프렛바가 삼각주형 또는 사각주형인 잉곳의 절단 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 잉곳 슬라이싱용 프렛바가 합성 수지제인 잉곳의 절단 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 잉곳 슬라이싱용 프렛바가 잉곳과의 첩착면에 이지 (梨地) 또는 요조가 형성되어 있는 잉곳의 절단 방법.
사각주형의 잉곳으로서, 일측면과 이웃하는 한 쌍의 대향 측면의 각 표면에, 그 일측면과 그 한 쌍의 대향 측면에 의해 형성되는 각각의 코너를 넘어가도록, 잉곳 슬라이싱용 주상 프렛바를 1 개씩 첩착한 사각주형 잉곳.
측면 사이의 코너부가 모따기된 사각주상의 잉곳으로서, 일측면과 이웃하는 한 쌍의 대향 측면에 의해 형성되는 한 쌍의 코너의 표면 상에 그 일측면을 넘어가도록, 잉곳 슬라이싱용 주상 프렛바를 1 개씩 첩착한 사각주형 잉곳.
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