KR101764529B1

KR101764529B1 - 절단용 파형 모노와이어

Info

Publication number: KR101764529B1
Application number: KR1020160023580A
Authority: KR
Inventors: 김종출
Original assignee: 주식회사 효성
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-14
Also published as: TW201726310A; TWI594838B; WO2017131273A1

Abstract

본 발명은 경질유리, 반도체, 초경합금 등의 경질재료를 절단하기 위한 절단용 파형 모노와이어에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 연마재 보유 성능이 향상되어, 절단 작업성 및 절단면의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

절단용 파형 모노와이어{CORRUGATED MONOWIRE FOR CUTTING}

본 발명은 절단용 파형 모노와이어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 잉곳, 세라믹, 유리 혹은 그와 유사한 경질재를 절단하기 위한 피삭체의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 절단용 파형 모노와이어에 관한 것이다.

실리콘(태양전지 기판 등), 석영(자동차 등 각종 산업 분야에 이용), 갈륨비소(고주파 일렉트로닉스 제품) 등으로 제조되는 웨이퍼는 원기둥 형태로 제조된 잉곳을 얇은 디스크 형태로 절단하여 형성된다. 이러한 잉곳을 절단하는 메커니즘은 연마재와 와이어를 이용하여 피삭체를 절단하는 것이다. 이 때 연마재 캐리어 역할을 해주는 종래의 와이어로 황동도금된 모노와이어를 사용하였으나, 최근 절단능을 향상시키기 위해 와이어 표면을 가공하여 연마재 캐리어 능력을 향상시킨 제품들이 개발되고 있다.

일반적인 직선형 와이어는 연마재의 캐리어 성능이 저하되어 잉곳 절단 속도가 느린 단점이 있고, 프로세스 도중에 마모되고, 직경은 점진적으로 감소하므로, 연마재 캐리어 능력뿐만 아니라 절단 효율이 단계적으로 감소되는 문제가 있다.

국내 특허 제888026호는 쏘우 와이어의 선경이 0.08 mmΦ 내지 0.30 mmΦ의 범위이고, 상기 쏘우 와이어의 표면으로부터의 깊이가 5 ㎛에서 10 ㎛의 범위인 영역에서 상기 쏘우 와이어의 길이 방향의 잔류 응력이 400 MPa에서 1000 MPa의 범위인 쏘우 와이어를 개시하고 있다. 상기 특허는 절단 과정 중에 와이어 직경의 감소에 의해 발생된 열화된 절단 성능을 보충하기 위해 직선 형상을 작은 파형 형상으로 변환하기 위해 특정 범위 내의 잔류 응력을 갖는 직선형 와이어를 개시하고 있다. 그러나 직선형 와이어의 잔류 응력을 정밀하게 제어하는 것이 어려워, 피삭체의 표면 품질이 오히려 나빠지는 문제가 있다.

일본 특허 공개 제2012-121101호는 와이어의 표면에 연마재가 고정되는 고정 연마 와이어로서, 상기 와이어가 당해 와이어 선경을 기준으로 한 피치에서 여러 파상 곡선 부위를 길이 방향으로 연속적으로 배열시킨 파상 와이어로서, 해당 파상 곡선 부위가 나선형으로 만곡되어 있는 삼차원 파상인 것을 특징으로 하는 고정 입자 와이어를 개시하고 있으나, 이러한 와이어 역시 절단 시 파형의 형상을 유지하기 어려워 절단 공정의 효율이 저하될 뿐만 아니라 제조된 파삭체의 두께가 균일하지 않게 되고 피삭체 표면의 평탄도가 떨어지는 문제점이 나타나게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 연마재 캐리어 성능 및 잉곳 절단 성능이 우수하여 잉곳 절단 속도를 향상시키고 피삭체의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 개량된 절단용 파형 모노와이어를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 단일의 금속 와이어로 구성되고, 상기 금속 와이어는 소정의 주기를 갖는 파형으로 형성되고, 상기 파형은로 두 개 이상의 평면에 형성된 절단용 파형 모노와이어로서, 파형의 높이(H)를 파형의 주기(P)로 나눈 값(H/P)은 3%~12% 범위 내이고, 상기 파형이 형성된 복수의 평면들은 각각 축(axis)을 포함하고, 이들 각각의 축은 파형 모노와이어의 중심축에서 볼때 45도~135°의 각도로 서로 어긋나게 형성되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어에 관한 것이다:

본 발명의 상기 절단용 파형 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 실제로 파형이 형성된 평면 보다 더 많은 평면에 대하여 파형이 부여되도록 구성된다.

본 발명의 다른 양상은 절단용 파형 모노와이어를 제조함에 있어서, 공급부를 통해서 공급된 모노와이어를 표면에 파형 요철이 있는 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 기어로 구성된 제1 파형부여장치에 의해서 파형을 부여하는 단계; 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 공급하기 전에 제1 파형부여장치에 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키는 단계; 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 상기 제1 파형부여장치에 대해서 45도~135도의 각도로 유지되는, 표면에 파형 요철이 있는 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 기어로 구성된 제2 파형부여장치에 의해 파형을 부여하는 단계; 및 제2 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절단형 파형 모노와이어의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 연마재를 수용할만한 충분한 홈을 가져서, 연마재 캐리어 성능이 우수하고 절단 속도 및 절단공정의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 연마재 캐리어 성능이 향상됨에 따라서 파형 모노와이어의 마모가 감소되어, 본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 수명 성능이 향상되고, 다수의 평면에 부여된 파형이 중심축을 중심으로 반경방향으로 분포하게 되어 피삭체의 절단 표면 품질을 개선하는 데 상당한 효과가 있다. 따라서, 본 발명의 파형 모노와이어는 반도체용 잉곳, 세라믹스 및 초경합금과 같은 경질재료의 절단에 적합하며, 특히 피삭체 표면 품질이 우수하여 고정밀도의 표면 평탄도가 요구되는 경질 재료의 절단용으로 유리하게 활용될 수 있다.

도 1은 종래의 쏘 와이어의 개략사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단용 파형 모노와이어의 측면개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 절단용 파형 모노와이어의 중심축에서 본 파형 구조를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 절단용 파형 모노와이어 제조에 이용되는 파형부여장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 절단용 파형 모노와이어 제조에 이용되는 제1 및 제2 파형부여장치 사이의 각도를 설명하기 위한 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예의 절단용 파형 모노와이어는 단일의 금속 와이어로 구성되고, 상기 금속 와이어는 소정의 주기를 갖는 파형으로 형성되고, 상기 파형은로 두 개 이상의 평면에 형성된 절단용 파형 모노와이어로서, 파형의 높이(H)를 파형의 주기(P)로 나눈 값(H/P)은 3%~12% 범위 내이고, 상기 파형이 형성된 복수의 평면들은 각각 축을 포함하고, 이들 각각의 축은 파형 모노와이어의 중심축에서 볼때 45도~135°의 각도로 서로 어긋나게 형성된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 절단용 파형 모노와이어의 측면개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예의 절단용 파형 모노와이어의 중심축에서 본 파형 구조를 도시한 개략도이다. 본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 다른 평면에 형성된 2개 이상의 파형이 중심축을 중심으로 반경 방향으로 분포되도록 구성된다. 본 발명에서 파형의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일례로 지그재그 형상이거나 정현파 형상을 가질 수 있다.

상기 파형 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 실제로 파형이 형성된 평면 보다 더 많은 평면에 대하여 파형이 부여된 것과 같은 효과를 발휘할 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어에 있어서, 절단 시 연마재의 캐리어 성능을 향상시키기 위한 파형 주기(P)와 파형 높이(H)의 비(H/P)의 값은 3%~12%이고, 더욱 바람직하게는 3% 내지 11%이다. 이때 H/P 값이 3% 미만이면 연마재 캐리어 성능이 부족하게 되어 쏘우 마크(Saw Mark)가 발생하고, H/P 값이 12%를 초과하면 연마재 캐리어 성능이 과도하게 되어 웨이퍼 두께 편차가 발생할 수 있다.

도 5를 참조하면, 파형이 형성된 복수의 평면은 각각 축을 포함하고, 이들 각각의 축은 파형 모노와이어의 중심축에서 볼때 45°~135°의 각도로 서로 어긋나게 형성된다. 상기 각도가 45° 미만이면 모노와이어 소재 자체 내에 불균일한 잔류응력이 잔존하게 되어 직선성이 저하되므로, 절삭 성능이 저하될 수 있고, 반대로 135°를 초과하면 절단 후 잔류응력이 저하되어 파형의 형태안정성이 저하되므로 시간의 경과에 따라서 절삭 성능의 감소가 가속화되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어의 절단 전의 높이(Hi)에 대한 절단 후의 높이(Hc)의 비(Hc/Hi)는 0.80 내지 0.95의 범위 내이다. 상기 Hc/Hi 값이 하한값 미만이면, 쏘잉 마크(Sawing Mark)가 발생 될 수 있고, 반대로 상기 Hc/Hi 값이 상한값을 초과하면 두께 편차(TTV)가 발생 될 수 있다.

본 발명에서 절단용 파형 모노와이어(10)는 전형적으로 고탄소 강철, 텅스텐, 구리 등을 포함하는 강철과 같은 금속 소재 와이어의 표면에 연마재의 접착을 개선시키기 위하여 구리 또는 황동과 같은 금속 도금층이 도금된 구조를 갖는다.

상기 모노와이어는 10~40N에서의 파단신율이 2.0~3.5%이다. 본 발명에서 파형 모노와이어의 파단신율이 2.0% 미만이면, 절단용 파형 모노와이어에 요구되는 최소한의 유연성을 제공하지 못해서 오히려 생산성을 저하시킬 수 있고, 반면에 파형 모노와이어의 파단신율이 3.5%를 초과하면 연마재 캐리어 성능이 부족하여 피절삭체의 표면 품질 및 생산성이 저하될 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어에 있어서, 모노와이어의 직경(d)은 0.03 ㎜ 내지 0.5 ㎜인 것이 바람직하다. 모노와이어의 직경(d)이 0.03 ㎜ 미만일 경우 절단용 와이어로서 요구되는 강도가 수득되지 않고, 0.5 ㎜를 초과할 경우 커프로스가 커질 수 있다. 절단용 와이어를 이용한 피절삭체의 절단시 수율을 좌우하는 인자로서 절단용 와이어가 실리콘 잉곳과 같은 피절삭체를 파고 들어가면서 생기는 절단홈의 폭을 나타내는 커프로스(kerfloss)를 들 수 있는데, 커프로스와 수율은 반비례하게 된다. 상기 커프로스의 최소화를 위해서는 절단용 와이어의 선경을 가늘게 하여 세선화 또는 극세선화하여야 하고, 이를 위해서는 높은 절단강도를 지니면서 고인성을 나타내는 초고강도의 모노와이어가 요구된다. 본 발명에서는 절단 시 피삭체의 손실을 줄이고 절단 속도를 높이기 위하여 직경 0.5 ㎜ 이하인 세선경 절단용 파형 모노와이어를 제공한다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 모노와이어의 직경(d), 파형의 높이(H) 및 파형의 주기(P)가 아래의 조건을 만족시킨다.

P=1~10 ㎜, d=0.03~0.5 ㎜, 및

1.2xd (㎜) ≤ H (㎜) ≤ 3.0 x d (㎜)

본 발명에서 모노와이어의 직경(d)에 비해서 파형의 높이(H)가 너무 낮아지면 피삭체와 연마재 사이의 거리가 충분히 확보되지 않고, 연마재 캐리어 성능이 저하될 수 있고, 반대로 모노와이어의 직경(d)에 비해서 파형의 높이(H)가 너무 높으면, 형성된 파형이 단일의 파형 부여면에 수용되기 어렵게 되어, 가공면 정밀도가 열화될 우려가 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어(10)는 탄소함량이 0.7 wt% 내지 1.2 wt% 정도로 포함되며, 황동 도금층 중의 구리 함량은 60~80 wt%가 바람직하고, 필요에 따라서 황동 도금층에 제3의 원소인 아연, 주석, 니켈, 코발트, 크롬 또는 이들의 합금을 0.1~6.0 wt%의 범위로 첨가할 수 있다. 이러한 합금 도금층으로 인해서 내부식성 및 강도가 개선될 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어의 코팅층은 탄화 규소(SiC), 다이아몬드, 실리콘 카바이드, 텅스텐 카바이드 또는 이들의 혼합물을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 연마 입자를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노머의 인장강도는 300 kg/㎟~600 kg/㎟이다. 본 발명의 절단용 파형 모노와이어의 강도를 300 kg/㎟ 내지 600 kg/㎟로 한정한 이유는, 반도체, 세라믹 또는 초경합금과 같은 경질 재료의 절단 및 슬라이스라는 절단용 파형 모노와이어 본래의 목적을 달성하기 위해서 필요로 하는 절단력을 확보하기 위해서이다. 그리고, 극세물의 절단용 파형 모노와이어로서 필요한 강도를 얻기 위해서는 90% 이상의 고가공도의 신선가공뿐만 아니라, 필요에 따라서는 원재료에 크롬이나 바나듐과 같은 합금원소를 첨가하여 강도를 증가시키는 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 연마재와 오일 등의 윤활제가 혼합된 절삭액과 함께 피절삭체에 적절한 압력으로 접촉하면서 주행함으로써 피절삭체를 절단한다. 본 발명의 절단용 파형 모노와이어를 이용해 경질 재료 피삭체를 절단하여 웨이퍼를 형성하는 방법은 다음과 같다. 복수 개의 홈을 갖는 복수 개의 롤러에 소정의 피치로 일련의 절단용 파형 모노와이어 열을 권취한 다음 이러한 일련의 절단용 파형 모노와이어 열을 주행시킨다. 이러한 일련의 절단용 파형 모노와이어 열에 절단하고자 하는 피삭체를 소정의 힘으로 누른다. 이와 동시에 절단용 파형 모노와이어 열과 피삭체 사이에 절삭액을 흘려서 연마용 입자의 절삭 작용에 의해 피삭체를 절단하여 웨이퍼를 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은 절단용 파형 모노와이어의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에서는 절단용 파형 모노와이어를 제조함에 있어서, 공급부를 통해서 공급된 모노와이어를 표면에 파형 요철이 있는 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 기어로 구성된 제1 파형부여장치에 의해서 파형을 부여하고; 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 공급하기 전에 제1 파형부여장치에 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키고, 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 상기 제1 파형부여장치에 대해서 45도~135°의 각도로 유지되는 제2 파형부여장치에 의해 파형을 부여한 후, 제2 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시킨다. 제1 파형부여장치(20)와 제2 파형부여장치 (30)의 회전 각도를 조절함으로써 제1 파형의 파형면의 각도 및 제2 파형의 파형면의 각도가 서로 상이할 수 있다.

제1 및 제2 파형부여장치(20, 30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 2 개의 기어를 포함하며 상기 2 개의 기어들이 서로 소정의 간격을 갖고 맞물리는 형태로 구성될 수 있다. 제1 파형부여장치(20) 및 제2 파형부여장치(30)의 각각의 톱니부의 크기, 또는 간격 또한 일정하거나 또는 임의일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 상기 제1 파형부여장치(20)와 제2 파형부여장치(30)의 기어의 피치는 서로 상이할 수 있으며, 또한 상기 제1 파형부여장치(20) 및 제2 파형부여장치(30)의 피치는 상기 모노와이어의 꼬임 피치보다 작게 구성될 수 있다.

직선상으로 신선된 모노와이어가 파형부여장치를 통과함으로써 절단용 파형 모노와이어(10)에 소정의 피치를 갖는 파형이 구성될 수 있다. 즉, 2 개의 파형부여장치(20, 30) 사이에 절단용 파형 모노와이어(10)가 삽입되고, 상기 절단용 파형 모노와이어(10)는 2 개의 파형부여장치(20, 30) 사이를 통과하면서 2 개의 파형부여장치(20, 30)에 의해서 압착되어 소정의 파형을 가질 수 있다. 이때, 2 개의 파형부여장치(20, 30)는 상기 절단용 파형 모노와이어(10)가 압착되면서 통과할 수 있도록 서로 소정의 간격을 가지며 맞물리는 형태로 배치될 수 있다.

본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 절단용 파형 모노와이어의 사용 중에 연마재 캐리어 능력의 감소와 모노와이어의 직경의 감소에 따른 웨이퍼의 두께 편차를 개선하여 절삭 공정의 생산성 및 피삭체 표면의 품질을 대폭 향상시키는 효과를 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 절단용 파형 모노와이어는 초정밀 표면을 요구하는 피삭체의 절단에 이용될 수 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

실시예

실시예 1~5

탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 와이어 선경 0.115 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하였다. 이어서 직선으로 신선된 파형이 부여되지 않은 와이어를 제1 파형 부형 장치(20)에 의해 파형을 부여하였다. 제1 파형부여장치(20)에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 상기 제1 파형부여장치(20)에 대해서 100도의 각도로 유지되는 제2 파형부여장치(30)에 의해 파형을 부여하였다. 제2 파형부여장치(30)의 입측에서 0.5회 권취를 실시하고, 제2 파형부여장치(30)에 의해서 파형 부여 이후 출구 측에서 0.5회 권취를 실시하여, 두 개의 다른 평면에 파형을 부여하되, 파형의 주기(P), 파형의 높이(H)를 하기 표 1과 같이 하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하였다. 제조된 절단용 파형 모노와이어를 MB264 설비에서 실리콘 잉곳 (가로 156 ㎜ x 세로 156 ㎜ x 길이 800㎜)을 절단하고, 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1~2

H/P 값을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다.

웨이퍼 표면 양품율은 웨이퍼의 파손 유무, 외관 기스 유무, 색상 차이 유무, 두께 편차 유무를 육안으로 검사하여, 웨이퍼 외관에 기스, 색상 차이 및 두께 편차가 없고, 빛을 전기로 전환하는 효율이 18% 이상인 것을 양품으로 판정하였다. 총 2000개의 웨이퍼를 검사하여 양품의 퍼센트를 웨이퍼 표면 양품율로 산출하였다.

실시예 6-10

와이어 선경 0.130 ㎜의 직선상의 와이어에 파형의 주기(P), 파형의 높이 (H)를 아래 표 2와 같이 변화시키면서 HCT-B5 설비에서 반도체 웨이퍼 잉곳 (가로 156㎜ x 세로 156㎜ x 길이 1,900㎜)을 절단하고, 절단 성능을 평가하여 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

비교예 3~4

파형의 주기, 파형의 높이 및 H/P 값을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 달리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 성능을 평가하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.

실시예 11~15

탄소 함량이 0.70~1.05%이고 직경이 5.5 ㎜인 와이어 로드를 2번의 신선과정을 거친 후 열처리 및 황동도금을 실시하고 와이어 선경 0.115 ㎜까지 최종신선을 하여 모노와이어를 준비하였다. 이어서 직선으로 신선된 파형이 부여되지 않은 와이어를 제1 파형 부형 장치 통과 후 제2 파형부여장치의 입측에서 0.5회 권취를 실시하고, 제2 파형부여장치에 의해서 파형 부여 이후 출구 측에서 0.5회 권취를 실시하여, 두 개의 다른 평면에 파형을 부여하되, 파형의 주기(P), 파형의 높이(H) 및 파형이 부여된 복수의 평면 사이의 경사각을 하기 표 3과 같이 하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하였다. 제조된 절단용 파형 모노와이어를 MB264 설비에서 실리콘 잉곳 (가로 156 ㎜ x 세로 156 ㎜ x 길이 800㎜)을 절단하고, 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

비교예 5~6

파형이 부여된 복수의 평면 사이의 경사각을 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 달리한 것을 제외하고는 실시예 11과 동일하게 실시하여 절단용 파형 모노와이어를 제조하고, 제반 성능을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 함께 나타내었다.

상기 표 1 내지 표 3의 결과를 통해서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 파형 모노와이어를 사용하여 절단된 웨이퍼의 표면 앙품율이 본 발명의 범위 외인 비교예의 모노와이어에 비해 훨씬 높음을 알 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서 실리콘 잉곳을 절단하는 경우는 절단속도도 비교예의 경우에 비해서 빠른 것으로 단위 시간당 생산성을 향상시켜서 원가 절감에 기여할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변경 또는 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하므로, 이러한 모든 변경 및 변형예들도 본 발명의 보호범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 절단용 파형 모노와이어
11: 제1 파형
12: 제2 파형
20: 제1 파형부여장치
30: 제2 파형부여장치
d: 파형 모노와이어의 선경
H: 파형 모노와이어의 파형의 높이
P: 파형 모노와이어의 파형의 주기

Claims

단일의 금속 와이어로 구성되고, 상기 금속 와이어는 소정의 주기를 갖는 파형으로 형성되고, 상기 파형이 두 개 이상의 평면에 형성된 절단용 파형 모노와이어로서, 파형의 높이(H)를 파형의 주기(P)로 나눈 값(H/P)은 3%~12% 범위 내이고, 상기 파형이 형성된 복수의 평면들은 평면을 가로지르는 축을 포함하고, 이들 각각의 축은 파형 모노와이어의 중심축에서 볼 때 반경방향으로 45°~135°의 각도로 서로 어긋나게 형성되고,
상기 절단용 파형 모노와이어의 절단 전의 높이(Hi)에 대한 절단 후의 높이(Hc)의 비(Hc/Hi)가 0.80 내지 0.95의 범위 내이며,
상기 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 2개를 초과하는 다수의 평면에 대하여 파형이 부여되고, 서로 다른 평면에 형성된 2개를 초과하는 파형들이 중심축을 중심으로 반경 방향으로 분포되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
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제1항에 있어서, 상기 절단용 파형 모노와이어는 파형의 주기(P), 파형의 높이(H), 및 모노와이어의 선경(d)이 아래의 조건을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
P=1~10 ㎜, d=0.03~0.5 ㎜, 및 H=1.2×d~3.0×d,
제4항에 있어서, 상기 절단용 파형 모노와이어의 선경(d)은 0.110 내지 0.130 ㎜이고, H/P는 3%~11%인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
제1항에 있어서, 상기 절단용 파형 모노와이어의 파단신율이 2.0~3.5%인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
제1항에 있어서, 상기 절단용 파형 모노와이어는 탄소강에 황동 도금을 한 모노와이어로서, 모노와이어 중의 탄소 함량이 0.7~1.2 wt%이고, 황동도금층 중 구리성분이 60%~80 wt%인 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
제1항에 있어서, 상기 절단용 파형 모노와이어의 표면은 구리, 아연, 주석, 니켈, 코발트, 크롬 또는 이들의 합금을 포함하는 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 재료로 표면코팅된 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
제8항에 있어서, 상기 표면 코팅 재료는 다이아몬드 또는 탄화 규소(SiC) 연마재 또는 이들의 혼합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절단용 파형 모노와이어.
절단용 파형 모노와이어의 제조방법에 있어서, 공급부를 통해서 공급된 모노와이어를 표면에 파형 요철이 있는 서로 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 기어로 구성된 제1 파형부여장치에 의해서 파형을 부여하는 단계; 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 공급하기 전에 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키는 단계; 제1 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 상기 제1 파형부여장치에 대해 45°~135°의 각도로 유지되는 제2 파형부여장치에 의해 파형을 부여하되, 여기서 제1 파형부여장치를 구성하는 기어의 면과 제2 파형부여장치를 구성하는 기어의 면이 서로 직각을 이루도록 배치하고, 제1 파형 부여장치에 의해 부여된 파형의 진행 방향의 축과 상기 제2 파형부여장치를 구성하는 한 쌍의 기어의 회전축을 연결한 축을 제1 파형부여장치를 구성하는 기어면에 투영했을 때, 이들 사이의 각이 서로 45°~135°의 각도로 유지되도록 배치하여 파형을 부여하는 단계; 및 제2 파형부여장치에 의해 파형이 부여된 모노와이어를 제2 파형부여장치에 의해 0.5회 내지 3회 권취하여 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전시키는 단계를 포함하고,
상기 제조방법에 의해 상기 모노와이어는 파형이 형성된 3차원 좌표 상에서 파형이 형성된 2차원 평면의 축 이외의 나머지 하나의 축에 대해서 회전하도록 구성되어, 2개를 초과하는 다수의 평면에 대하여 파형이 부여되고, 서로 다른 평면에 형성된 2개를 초과하는 파형들이 중심축을 중심으로 반경 방향으로 분포되도록 형성되고, 상기 절단용 파형 모노와이어의 절단 전의 높이(Hi)에 대한 절단 후의 높이(Hc)의 비(Hc/Hi)가 0.80 내지 0.95의 범위 내인 것을 특징으로 하는 절단형 파형 모노와이어의 제조방법.