KR101762998B1 - 운반 장치 및 운반 장치에 고정된 재료 블록을 절단하기 위한 방법 - Google Patents

운반 장치 및 운반 장치에 고정된 재료 블록을 절단하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

운반 장치(10)는 웨이퍼들을 절단하는 동안에 절단 장치에 재료 블록(13)을 고정하기 위해 사용된다. 재료 블록(13)은 미끄러짐에 대항하여 고정되도록 운반 장치(10)의 표면(2)에 고정된다. 복수의 장방형 구멍들(4)이 절단 장치의 절단 평면에 직각으로 운반 장치(1, 10)내로 도입되고 폭(B)에 걸쳐 분포되서 상기 장방형 구멍들이 헹굼 채널들(15)을 형성한다. 절단 장치가 장방형의 구멍들(4)내로 절단한 결과, 헹굼 개구들(24)이 형성된다.

Description

운반 장치 및 운반 장치에 고정된 재료 블록을 절단하기 위한 방법 {CARRIER DEVICE AND METHOD FOR CUTTING A MATERIAL BLOCK FIXED TO THE CARRIER DEVICE}
본 발명은 웨이퍼들을 절단하기 위한 절단 장치에 재료 블록을 장착하기 위한 운반 장치 및 운반 장치에 연결된 재료 블록으로부터 웨이퍼들을 절단 및 분리하기 위한 방법에 관한 것이다.
특히 태양 전지의 제조에 있어서, 매우 얇은 슬라이스(slice), 소위 웨이퍼들은 결정질 실리콘의 재료 블록(material block)으로부터 절단된다. 실리콘 재료 블록은 실리콘 잉곳(silicon ingot)으로 칭해지고 일반적으로 입방 형태 또는 원통 형태로 존재한다. 실리콘 잉곳은, 특히 줄 톱에 의해서, 개별적인 웨이퍼들로 톱질하는 것에 의해 절단된다. 전형적인 줄 및 톱날 두께들은 약 100 내지 300 ㎛이다. 200으로부터 400 ㎛까지의 두께를 가진 대략 175 내지 400개의 웨이퍼들이 따라서 125 mm 길이의 측부들을 가진 입방체로부터 얻어진다. 톱질 공정 후에, 개별적인 웨이퍼들이 서로 들러붙는 것을 방지하기 위해서, 톱질된 재료 블록은, 톱 절단부로부터 임의의 잔여 슬러리(slurry)를 제거하기 위해 헹굼액(rinsing medium)으로 헹군다.
문헌 DE 10 2008 045 990 Al은 재료 블록으로부터 웨이퍼들을 절단하기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 최소의 손상으로 웨이퍼를 절단 및 처리하기 위해서, 재료 블록은 운반기, 예컨대, 유리 패널에 접착된다. 이번에는, 유리 패널이 금속 기계 운반기에 연결된다. 이러한 혼합물은, 금속 블록이 하향하여 매달린 톱 장치내로 도입된다. 톱 장치의 줄 필드(wire field)는, 공정-슬러리로도 칭해지는, 톱질-슬러리로 채워진다. 절단 동안에, 몇몇의 재료 폐물 및 몇몇의 톱질-슬러리가 웨이퍼에 웨이퍼에 묻는다. 이것은 헹굼 장치에 의해 씻겨 나간다. 이 목적을 위해, 헹굼액이, 재료 블록의 측면의 상부 영역에 부착된, 분사 노즐로부터 톱 절단부내로 분사된다. 헹굼액은 웨이퍼들 사이의 톱 절단부들내로 스며들어, 폐물 재료 및 톱 슬러리 등과 함께, 온 웨이퍼들에 그리고 톱 절단부들 밖으로 흐른다.
DE 10 2008 045 990 Al에 기술된 방법 및 장치는, 웨이퍼들 사이의 톱 절단부가 헹굼액에 의해 균일하게 씻겨지지 않는 단점을 갖는다. 헹굼액이 웨이퍼들의 에지(edge) 영역에 주로 분사된다. 소량의 헹굼액만이 웨이퍼들의 중앙 영역으로 스며든다. 헹굼액의 톱 절단부내로의 더 깊은 스며듬은 분사 압력을 증대시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 하지만, 이것은 웨이퍼들에 대한, 특히 그 표면들에 대한 증대된 기계적인 스트레스에 관련되고, 증대되는 불량률을 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼의 절단 동안에 재료 블록을 장착하기 위한 운반 장치, 및 웨이퍼들이 적은 기계적인 스트레스로 서로 완전히 분리될 수 있는 웨이퍼 절단을 위한 방법을 기술하기 위한 것이다. 이러한 맥락으로, 방법 및 대응 장치는 가능한 간단하고 괜찮은 비용으로 제조될 수 있어야 한다.
상기 목적은 청구항 1에 상술된 바와 같은 본 발명에 따른 운반 장치에 의해 그리고 청구항 11에 따른 본 발명에 다른 방법에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명에 따른 운반 장치 및 방법의 유리한 추가적인 개발들을 기술한다.
재료 블록(material block)(13)을 웨이퍼 절단을 위한 절단 장치에 장착하기 위한 운반 장치(carrier device) - 상기 재료 블록(13)은 슬립 방지 식(anti-slip manner)으로 상기 운반 장치의 표면(2)에 고정됨 - 로서, 웨이퍼들을 절단하기 위한 절단 장치에 재료 블록을 장착하기 위한 방법에 따른 운반 장치로서, 재료 블록은 슬립 방지 식(anti-slip manner)으로 운반 장치의 표면에 고정되며, 복수의 타원형 슬롯들이 절단 장치의 절단 평면에 수직하게 운반 장치(1, 10)내로 도입되고 폭에 걸쳐 분포되어 헹굼 채널(rinsing channel)들을 형성한다.
헹굼 개구(rinsing aperture)들이 타원형 슬롯내로 절개(incision)를 만드는 절단 장치에 의해 바람직하게 형성된다.
헹굼액이, 웨이퍼들의 전체 폭에 걸쳐 분포되는 헹굼 개구들을 매개로, 이러한 헹굼 채널들을 통하여 톱 절단부내로 도입될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 전체 폭에 걸치는 그리고 재료 블록내의 모든 톱 절단부내로의 헹굼액의 균일한 분포가 보장될 수 있다. 헹굼액은 저압으로 헹굼 개구들을 매개로 도입되는 것만이 필요하고, 이것은 따라서 개별적인 웨이퍼들 및 그것들의 표면들에 대한 기계적인 스트레스를 감소시킨다.
적어도 2개의 운반 요소들을 포함하는 - 여기서, 각각의 운반 요소의 적어도 하나의 표면이 평탄하지 않은 프로파일(profile)을 구비함 - 운반 장치가 특히 유리하다. 운반 장치의 프로파일은 재료 블록의 절단 방향에 대략적으로 수직하게 배향되는 복수의 홈을 유리하게 구비한다. 이러한 적어도 2개의 운반 요소들은 각각 프로파일을 갖는 표면들상에서 서로 연결되어 헹굼 채널들을 형성한다.
적어도 2개의 운반 요소들을 포함하는 운반 장치의 구조는, 재료 블록이 절단되어 웨이퍼를 형성한 후에 다시 서로 분리될 수 있고, 톱질되지 않은 운반 요소 또는 운반 요소들이 추가적인 블록 재료를 절단하기 위해 사용될 수 있는 장점을 제공한다. 운반 장치의 대부분이 재사용되어 웨이퍼의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
제1 운반 요소는 유리하게, 유리 특히 소다-라임(soda-lime) 유리를 포함한다. 이것은 편평한 유리 시트(sheet)로서 제조되며, 여기서 프로파일은 밀링(milling), 그라인딩(grinding), 레이저 및/또는 드릴링(drilling)에 의하 간단한 방식으로 도입된다. 제1 운반 요소는 따라서 많은 생상 공정에서 괜찮은 비용의 방식으로 제조될 수 있고, 항상 가용하다. 이것은 최소의 저장소 및 대응하여 감소되는 비용을 가능케 한다.
적어도 2개의 운반 요소들이 접착(gluing)에 의해 서로 연결되어 또한 유리하다. 웨이퍼들이 상응하는 용제의 사용으로 제1 운반 요솔부터 분리될 수 있고, 운반 요소들이 또한 동시에 서로 분리될 수 있다.
상기 목적은 또한, 본 발명에 다른 방법에 의해 유리한 방식으로 달성된다. 따라서, 재료 블록은 본 발명에 따른 운반 장치에 부착되고 절단 장치에서 절단된다. 절단 장치는 운반 장치의 헹굼 채널들내로 절개(incision)들을 만들고 그것에 의해 헹굼 개구들을 형성한다. 그 후에, 헹굼 개구들을 통해 웨이퍼로 안내되는 헹굼액이 운반 장치의 헹굼 채널들내로 도입된다.
이러한 방법은, 웨이퍼들의 전체 폭에 걸쳐 개별적인 웨이퍼들 사이의 톱 절단부들의 간단한 헹굼을 가능케 한다. 헹굼 개구들이 운반 장치내로의 절단 장치의 절개에 의해 형성되기 때문에, 행굼 개구들은 웨이퍼들 사이의 갭(gap)들내에 정확히 각각 위치된다. 따라서, 상이한 두께들의 웨이퍼들과 더불어, 동일한 운반 장치가 항상 사용될 수 있다. 이러한 식으로, 많은 제조 공정들에서 괜찮게 제조되거나 대량으로 구입될 수 있는 하나의 운반 장치만이 요구된다.
헹굼 채널들이 운반 장치에 의해 그것들의 길이 방향의 범위로 완전하게 봉해지고, 절단 전에 헹굼 개구들이 존재하지 않기 때문에, 헹굼 채널들이, 재료 블록의 운반 장치로의 고정 동안에, 예컨대, 접착제들에 의해 오염되어질 수 없다. 따라서, 헹굼 채널의 전체 길이에 걸친 헹굼액의 신뢰성 있는 배분이 보장된다.
본 발명에 따른 운반 장치의 그리고 재료 블록으로부터 웨이퍼들을 절단 및 분리하기 위한 방법이 도면들에 예로서 존재하고 하기의 상세한 설명에 기초하여 더욱 상세하게 설명된다.
본 발명은, 웨이퍼의 절단 동안에 재료 블록을 장착하기 위한 운반 장치, 및 웨이퍼들이 적은 기계적인 스트레스로 서로 완전히 분리될 수 있는 웨이퍼 절단을 위한 방법을 제공할 수 있다.
도면들은 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 운반 장치의 제1의 예시적인 실시예를 사시도로 나타낸다;
도 2는 재료 블록에 연결되는 본 발명에 따른 운반 장치의 제2의 예시적인 실시예를 사시도로 나타낸다;
도 3은 본 발명에 따른 제1 운반 요소의 예시적인 실시예를 사시도로 나타낸다; 그리고
도 4는 도 3에 예시된 제1 운반 요소의 프로파일을 가진 표면의 평면도를 나타낸다.
모든 도면들에 있어서, 서로 대응하는 부분들은 동일한 참조 번호들로 나타내어져 있다.
도 1은 복수의 타원형 슬롯(4)을 가진 원피스(one-piece) 운반 장치(1)를 나타낸다. 이것들은 절단 평면(S)에 수직하게 후자내로 도입되고 운반 장치의 폭(B)에 걸쳐 분포되어 헹굼 채널들(15)을 형성한다. 예시되지 않은 재료 블록이 제1 표면(2)에 부착되는데, 대부분의 경우에 있어서 접착된다. 기계 장착(machine mounting)에 연결되는 운반 장치(1)의 제2 표면(3)은, 예컨대, 이러한 기계 장착에 또한 접착되어 절단 장치에 클램프(clamp)된다. 운반 장치(1)는 또한, 그것을 이루는 재료에 따라 절단 기계내로 직접적으로 클램프될 수 있다. 하나 이상의 절단 줄이 표면(2)에 대향하여 배치되는 재료 블록의 표면에 적용된다. 예컨대, 탄화 규소(sic)가, 예컨대, 절단 부가물로서 더해진다. 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol; “PEG”) 또는 오일이, 예컨대, 냉각 및 분리제로서 사용된다. 따라서, 예컨대, 대략, 100 ㎛ 내지 300 ㎛ 두께인 절단 줄 또는 각각의 톱 날이 재료 블록을 통해 운반 장치(1)쪽의 방향으로 옮겨진다.
재료 블록이 완전하게 절단되었다는 것을 보장하기 위해, 운반 장치(1)내로 절단하는 것이 일반적이다. 본 발명에 있어서, 이러한 운반 장치(1)내로의 절단은, 헹굼 개구들을 타원형 슬롯들(4) 또는 각각의 헹굼 채널들(15)내로 도입하기 위해서 개발되었다. 절단 후에, 톱질된 재료 블록은, 기존의 그라인딩 먼지 및 다른 부스러기들을 톱 절단부로부터 제거하기 위해 그리고 웨이퍼들을 서로 분리하기위해, 헹굼액으로 헹궈진다. 이러한 목적을 위해, 타원형 슬롯들(4)의 전체 길이에 걸쳐 헹굼액을 방출하는 관상 헹굼 핑거(tubular rinsing finger)들이 타원형 슬롯(4)내로 도입된다. 헹굼액은 결과적인 헹굼 개구들을 통해 압력하에서 웨이퍼들 사이의 톱 절단부내로 각각 분사되거나 채널화되어, 톱 절단부들과 웨이퍼의 표면을 깨끗하게 헹군다.
도 2는 재료 블록(13)이 부착되는 2 부분의 운반 장치(10)를 나타낸다. 재료 블록(13)은 접착제 갭(16)내로 도입되는 접착제로 제1 운반 요소(12)에 접착된다. 둥근 재료 블록들의 경우에는, 적어도 하나의 측부가 톱질로 떼어짐으로써, 제1 운반 요소(12)에 연결되는 편평한 표면이 얻어진다. 예컨대, 스테인레스 강으로 이루어지는 제2 운반 요소(11)가 또한, 제1 운반 요소와 제2 운반 요소 사이의 제2 접착제 갭(16)내로 도입되는, 예컨대, 2-성분 접착제와 같은, 접착제에 의해 제1 운반 요소에 또한 강건하게 연결된다.
원 피스 운반 장치(1)의 경우에서와 같이, 헹굼 채널들(15)로서 작용하는 타원형 슬롯들(4)이, 2 부분의 운반 장치(10)의 절단 방향(S)에 수직하게, 운반 장치(10)내에 또한 구체화된다. 이러한 목적을 위해, 2개의 운반 요소들(11, 12)의 하나의 표면에 각각 프로파일이 형성된다. 이러한 프로파일은, 재료 블록(13)의 절단 평면(S)에 대략적으로 수직하게 정렬되는 복수의 홈을 포함한다. 홈들은, 2개의 운반 요소들(11, 12)의 폭(B)에 걸쳐, 서로 동일한 이격 거리로 또는 서로 상이한 이격 거리로도 분포된다. 2개의 운반 요소들(11, 12)은 정반대로 대향하는 식으로 형성된 프로파일을 각각 구비하고, 이러한 프로파일을 가진 표면상에서 서로 연결된다.
되도록이면, 제1 운반 요소(12)는 7 mm와 15 mm 사이의, 특히 바람직하게는 12 mm의 두께를 가진 유리, 특히 소다-라임 유리를 포함한다. 제2 운반 요소(11)는 바람직하게 금속 재료, 예컨대, 스테인레스 강 또는 황동으로 이루어지고, 10 내지 25 mm의, 바람직하게 12 내지 20 mm의 두께(17)를 구비한다. 헹굼 채널(15)의 폭(19)은 10 내지 15 mm, 특히 12 mm이다.
웨이퍼의 절단 동안에, 톱 줄 또는 절단 날이 재료 블록(13)을 통해서만 안내되지 않고, 제1 운반 요소내도 절단함으로써, 결과적인 톱 절단부(14)가 제1 운반 요소(12)의 프로파일을 가진 표면(20)내로 연장된다. 원 피스 운반 장치(1)의 경우에서와 같이, 헹굼액을 방출하는 헹굼 핑거들이 헹굼 채널들(15)내로 도입된다. 헹굼액은 결과적인 헹굼 개구들을 매개로 웨이퍼들 사이의 결과적인 톱 절단부들(14)내로 방출된다. 절단 후에, 웨이퍼들이 운반 장치(10)로부터 떼어진다. 유사하게, 제1 및 제2 운반 요소는 서로 분리된다. 제1 운반 요소(12)는 처분되어지고, 제2 운반 요소(11)가 재활용된다. 추가적인 재료 블록을 절단하기 위해서, 새로운, 제1 운반 요소(12)만이 제2 운반 요소(11)에 연결된다.
도 3은 제1 운반 요소(12)를 나타낸다. 그것은, 예시되지 않은, 재료 블록에 연결되는, 프로파일을 갖지 않은 표면(23)을 구비한다. 이러한 프로파일을 갖지 않은 표면(23)은, 홈들(21)이 톱질 평면(S)에 수직하게 도입되는, 프로파일을 가진 표면(20)에 대향하여 배치된다. 이러한 홈들은 일반적으로, 밀링 또는 표면-그라인딩 공정으로 각각 도입된다. 도 3에 예시된 홈들은 둥근 홈 윤곽(22)을 갖는다. 다른 윤곽의 형태들(22), 예컨대, 모난 형태가 또한 가능하며, 사용되는 헹굼 시스템, 특히 사용되는 헹굼 핑거의 형태에 채택될 수 있다.
도 4는 화살표 A의 바라보는 방향으로 도 3에 예시된 운반 요소의 평면도를 나타낸다. 프로파일을 가진 표면(20)은, 홈을 따르는 폭이 톱 줄 또는 각각 절단 날의 두께에 대응하는, 홈들(21)의 슬롯-형태의 헹굼 개구들(24)을 구비한다. 헹굼 개구(24)의 폭은, 홈의 윤곽과 절개 깊이에 의해 결정된다. 헹굼 개구들(24)의 폭은, 둥근 홈 윤곽과 상이한 절단 깊이를 통해 변화될 수 있다. 직사각형의 홈 윤곽의 경우에 있어서, 헹굼 개구들의 폭은 모든 절단 깊이들에 대해서 일정한 채로 남는다. 홈 윤곽의 상응하는 선택으로, 헹굼 개구들의 상이한 폭들이 따라서 조정될 수 있다.
기술되고 그리고/또는 예시된 모든 특징들은, 본 발명의 권리 범위 내에서 서로 유리하게 조합될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims (15)

  1. 재료 블록(material block)(13)을 웨이퍼 절단용 절단 장치에 장착하기 위한 운반 장치(carrier device)로서,
    상기 운반 장치는, 상기 재료 블록(13)이 슬립 방지 식(anti-slip manner)으로 상기 운반 장치의 표면(2)에 고정될 수 있고, 연속적인 타원형 슬롯들(4)의 통과 방향(through direction)이 도입되는 톱 절단부(saw cut)들(14)의 평면에 수직하게 정렬되며, 운반 장치(1, 10)내로 도입되는 상기 타원형 슬롯들(4)이 폭(B)에 걸쳐 분포되어 헹굼 채널(rinsing channel)들(15)을 형성하는 식으로 구현되고, 상기 운반 장치(1, 10)는 적어도 2개의 운반 요소(11, 12)를 포함하며,
    2개의 운반 요소들(11, 12)은 각각 정반대로 대향하는 식의 프로파일(profile)을 가진 표면(20)을 구비하고, 상기 2개의 운반 요소들(11, 12)은 상기 각각 프로파일을 가진 표면들(20)상에서 서로 연결되어 헹굼 채널들(15)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 운반 요소(12)는 비정질 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1 운반 요소(12)는 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    제2 운반 요소(11)는 무기 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1 운반 요소(12)는 유리로 이루어지고, 제2 운반 요소(11)는 금속 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    헹굼 개구(rinsing aperture)들(24)이 상기 타원형 슬롯들(4)내에 상기 톱 절단부들(14)을 통하여 구현되는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 경우에, 운반 요소(11, 12)의 적어도 하나의 표면(20)이 평탄하지 않은 프로파일을 구비하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운반 요소(11, 12)의 프로파일은, 상기 도입된 톱 절단부들(14)의 평면에 수직하게 정렬되는 복수의 홈들(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 운반 요소(12)의 프로파일은 밀링(milling), 그라인딩(grinding), 레이저 또는 드릴링(drilling) 중 적어도 어느 하나에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 운반 요소(11)가 상기 절단 장치에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 운반 요소들(11, 12)은 접착(gluing)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  12. 재료 블록(13)으로부터 웨이퍼들을 절단 및 분리하기 위한 방법으로서,
    상기 재료 블록(13)은, 상기 재료 블록(13)이 슬립 방지 식으로 운반 장치의 표면(2)에 고정될 수 있고, 운반 장치(1, 10)내로 도입되는 연속적인 타원형 슬롯들(4)이 폭(B)에 걸쳐 분포되어 헹굼 채널들(15)을 형성하는 식으로 구현되는 상기 운반 장치(1, 10)에 부착되고, 상기 운반 장치(1, 10)는 적어도 2개의 운반 요소들(11, 12)을 포함하며, 상기 2개의 운반 요소들(11, 12)이 각각 정반대로 대향하는 식의 프로파일을 가진 표면(20)을 구비하고, 상기 2개의 운반 요소들(11, 12)은 상기 각각 프로파일을 가진 표면들(20)상에서 서로 연결되어 헹굼 채널들(15)을 형성하며, 상기 재료 블록은 제1 운반 요소(12)에 고정되고, 상기 재료 블록(13)은 절단 장치에서 절단되며, 상기 절단 장치는 상기 운반 장치(1, 10)의 헹굼 채널들(15)내로 절개(incision)들을 만들어 헹굼 개구들(24)을 형성하며,
    상기 헹굼 개구들(24)을 통해 웨이퍼들로 안내되는 헹굼액(rinsing medium)이 상기 운반 장치(1, 10)의 헹굼 채널들(15)내로 도입되고,
    상기 절단 장치는 상기 제1 운반 요소(12)의 프로파일을 가진 표면(20)내로 절개들을 만드는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    절단 후에, 상기 제1 운반 요소(12)는 상기 운반 장치(10)로부터 떼어지고(released), 다른 미사용 운반 요소로 대체되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 청구항 3에 있어서,
    제1 운반 요소(12)는 소다-라임(soda-lime) 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
  15. 청구항 4에 있어서,
    제2 운반 요소(11)는 금속 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 운반 장치.
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