KR102005354B1 - 와이어 소 장치 및 워크의 절단 방법 - Google Patents

Abstract

워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서도 비산되는 슬러리를 효율적으로 포집하여, 잘려내어진 워크의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 와이어 소 장치 및 워크의 절단 방법을 제공한다. 절단 대상의 워크(W)를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설되는 적어도 1개의 와이어(11)와, 워크(W)를 보유지지함과 함께 워크(W)를 와이어(11)에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부(12)와, 와이어(11)의 주행 방향의 상류측으로부터 워크(W)를 절단하기 위한 슬러리를 와이어(11)에 공급하는 슬러리 공급부(13)와, 워크(W)의 접촉에 의해 비산되는 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부(14)를 구비하는 와이어 소 장치에 있어서, 슬러리 포집부(14)는, 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동 가능함과 함께, 와이어(11)와의 접촉을 방지하도록 워크(W)에 대하여 후퇴 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

와이어 소 장치 및 워크의 절단 방법{WIRE SAW DEVICE AND WORKPIECE CUTTING METHOD}

본 발명은, 와이어 소(wire saw) 장치 및 워크(workpiece)의 절단 방법에 관한 것으로, 특히, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서도 비산되는 슬러리(slurry)를 효율적으로 포집하여, 잘려내어진 워크의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 와이어 소 장치 및 워크의 절단 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 기판으로서 사용되는 웨이퍼는, 실리콘이나 화합물 반도체 등으로 이루어지는 잉곳(ingot)을 얇게 절단하여, 평면 연삭(랩핑(lapping)) 공정, 에칭 공정 및 경면 연마(폴리싱(polishing)) 공정을 거쳐 최종 세정함으로써 제조된다. 또한, 이들 잉곳을 포함하여, 와이어 소 장치에 의해 절단되는 대상물을 본 명세서에서는 「워크」라고 한다.

일반적으로, 워크를 웨이퍼 형상으로 얇게 절단하는 와이어 소 장치는, 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설(張設)되는 적어도 1개의 와이어와, 워크를 보유지지함과 함께 워크를 와이어에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부와, 와이어의 주행 방향의 상류측으로부터 워크를 절단하기 위한 슬러리를 와이어에 공급하는 슬러리 공급부를 구비한다. 이 와이어 소 장치에 있어서, 슬러리 공급부로부터 슬러리를 와이어로 공급하면서, 워크 보유지지부에 의해 보유지지된 워크를 고속 주행하는 와이어에 눌러댐으로써, 워크를 웨이퍼로 잘라낼 수 있다.

워크 절단 공정의 초기 단계에서는, 슬러리 공급부로부터 와이어로 공급되는 슬러리는, 그 일부가 워크의 절입 내로 취입되어 절단에 기여하고, 나머지는 절단에 기여하지 않고 와이어의 하방으로 낙하한다. 그리고 워크 절단 공정의 중반 단계 이후가 되면, 워크가 원주(圓柱) 형상이기 때문에, 초기 단계에서는 낙하하고 있던, 절단에 기여하지 않는 슬러리가, 워크의 경사를 따라서 상방으로 비산되어, 워크의 표면상이나 워크 보유지지부에 내려앉는다.

워크나 워크 보유지지부에 슬러리가 내려앉으면, 워크나 워크 보유지지부가 과냉각 되어 수축하고, 잘려내어진 워크의 나노토포그래피(Nanotopography)나 워프(Warp)와 같은, 절단면의 굴곡 형상의 지표를 손상시키는 문제가 있었다. 이 절단면의 굴곡 성분의 증가는, 그 후에 행해지는 랩핑이나 폴리싱 공정에서 완전하게 교정하는 것은 곤란하기 때문에, 최종 제품의 웨이퍼의 형상 품질에 큰 영향을 준다.

그래서, 이러한 문제를 해결하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 워크와 접촉하여 상방에 비산되는 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를 갖는 와이어 소 장치가 제안되어 있다. 도 1은, 특허문헌 1에 기재된 와이어 소 장치를 나타내고 있다. 이 도면에 나타낸 와이어 소 장치(100)에 있어서, 부호 11은 와이어, 12는 워크 보유지지부, 13은 슬러리 공급부, W는 워크를 각각 나타내고 있다. 그리고, 슬러리 포집부(14)는, 와이어(11) 등과의 접촉을 회피하기 위해, 와이어(11)로부터 멀리 떨어진 워크(W)의 상방에서, 워크 보유지지부(12)에 형성되어 있다.

일본특허공보 제4958463호

도 2는, 도 1에 나타낸 와이어 소 장치(100)를 이용한 워크(W)의 절단 공정을 나타내고 있고, (a)는 초기 단계, (b)는 중반 단계, (c)는 종반 단계에 대해서 각각 나타내고 있다. 또한, 도 중의 화살표는, 절단에 기여하지 않는 슬러리의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 와이어(11)는 왕복 운동하고 있지만, 도 2에서는 지면의 우로부터 좌로 주행하고 있는 상태를 나타내고 있고, 워크(W)의 우측에 배치된 슬러리 공급부(13)로부터 슬러리가 와이어(11)로 공급되고 있다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 워크 절단 공정의 초기 단계에서는, 절단에 기여하지 않는 슬러리는 장치의 하방으로 낙하한다. 이에 대하여, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 워크 절단 공정이 중반 단계 이후가 되면, 절단에 기여하지 않는 슬러리가, 워크의 경사를 따라서 상방으로 비산하게 된다.

그러나, 전술과 같이, 와이어 소 장치(100)에 있어서는, 워크 포집부(14)가, 와이어(11)로부터 멀리 떨어진 워크(W)의 상방에 배치되어 있기 때문에, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 워크 절단 공정의 종반 단계에서는 비산된 슬러리를 포집할 수는 있지만, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서는 비산된 슬러리를 충분히 포집할 수 없다. 그 결과, 잘려내어진 워크(W)의 형상 품질이 여전히 저하하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서도 비산되는 슬러리를 효율적으로 포집하여, 잘려내어진 워크의 형상 품질을 향상시킬 수 있는 와이어 소 장치 및 워크의 절단 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대해서 예의 검토했다. 전술과 같이, 특허문헌 1에 기재된 와이어 소 장치(100)에 있어서는, 포집 부재가 워크(W)의 상단보다도 꽤 높은 위치에 설치되어 있기 때문에, 워크 절단 공정의 중반 단계에서는 비산된 슬러리를 회수할 수 없어, 잘려내어진 워크(W)의 형상 품질이 저하한다.

본 발명자는, 이러한 워크 절단 공정의 중반 단계 이후에서 비산된 슬러리를 효율적으로 포집하는 방법에 대해서 예의 검토한 결과, 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동 가능하게 구성하는 것이 매우 유효한 것을 발견했다.

그러나, 슬러리 포집부를 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동시키면, 워크 절단 공정의 종반 단계에 있어서, 슬러리 포집부가 와이어(11)에 접촉해 버리는 문제가 새롭게 발생한다. 그래서, 본 발명자는, 워크 절단 공정의 종반 단계에 있어서 슬러리 포집부가 와이어(11)에 접촉하는 것을 방지하는 방법에 대해서 예의 검토한 결과, 와이어(11)와의 접촉을 방지하도록 슬러리 포집부를 워크(W)에 대하여 후퇴 가능하게 구성하는 것에 생각이 이르러, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 이하와 같다.

(1) 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설되는 적어도 1개의 와이어와, 상기 워크를 보유지지함과 함께 상기 워크를 상기 와이어에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부와, 상기 와이어의 주행 방향의 상류측으로부터 상기 워크를 절단하기 위한 슬러리를 상기 와이어에 공급하는 슬러리 공급부와, 상기 워크와의 접촉에 의해 비산되는 상기 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를 구비하는 와이어 소 장치에 있어서, 상기 슬러리 포집부는, 상기 워크에 인접 배치된 상태하에서 상기 워크에 부수하여 이동 가능함과 함께, 상기 와이어와의 접촉을 방지하도록 상기 워크에 대하여 후퇴 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 소 장치.

(2) 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단과 상기 워크의 표면의 사이의 최소 간극이 10㎜ 이상 50㎜ 이하인, 상기 (1)에 기재된 와이어 소 장치.

(3) 상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이의 연직 방향의 거리의 최소값이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 와이어 소 장치.

(4) 상기 슬러리 포집부는 상기 워크 보유지지부에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있는, 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 와이어 소 장치.

(5) 상기 슬러리 포집부는, 상기 비산된 슬러리를 수용하는 받이 접시와, 당해 받이 접시를 지지하는 지지 부재를 갖고, 당해 지지 부재가 상기 워크 보유지지부에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있는, 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 와이어 소 장치.

(6) 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단부가, 연직 방향으로는 상기 워크의 연직 방향의 상단과 상기 워크의 중심의 사이에, 수평 방향으로는 상기 워크의 수평 방향의 단부와 상기 워크의 중심의 사이에 각각 배치되어 있는, 상기 (5)에 기재된 와이어 소 장치.

(7) 상기 받이 접시는, 상기 워크의 지름 방향 내측을 향하여 수평 또는 상향으로 경사져 있는, 상기 (5) 또는 (6)에 기재된 와이어 소 장치.

(8) 상기 받이 접시의 수평 방향에 대한 경사 각도는 0도 이상 70도 이하인, 상기 (7)에 기재된 와이어 소 장치.

(9) 상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이에 설치된, 상기 슬러리 포집부의 상기 와이어로의 접촉을 방지하는 가동 제어부를 추가로 구비하는, 상기 (1)∼(8) 중 어느 한 항에 기재된 와이어 소 장치.

(10) 상기 가동 제어부는 상기 슬러리 공급부에 부착되어 있는, 상기 (9)에 기재된 와이어 소 장치.

(11) 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 적어도 1개의 와이어를 주행시키면서, 당해 와이어에 슬러리를 공급하고, 상기 워크를 보유지지하는 워크 보유지지부를 상기 와이어에 대하여 상대 이동시켜 상기 워크를 상기 와이어에 눌러대 절입 이송하여 상기 워크를 웨이퍼로 절단하는 워크의 절단 방법에 있어서, 상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 워크와의 접촉에 의해 비산되는 상기 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를, 상기 워크에 인접 배치한 상태하에서 상기 워크에 부수하여 이동시키면서 행하고, 상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이의 연직 방향의 거리가 소정값으로 된 경우에는, 상기 슬러리 포집부를 상기 워크에 대하여 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 워크의 절단 방법.

(12) 상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단과 상기 워크의 표면의 사이의 최소 간극을 10㎜ 이상 50㎜ 이하로 하면서 행하는, 상기 (11)에 기재된 워크의 절단 방법.

(13) 상기 소정값이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 워크의 절단 방법.

(14) 상기 슬러리 포집부를 상기 비산된 슬러리를 수용하는 받이 접시와 당해 받이 접시를 지지하는 지지 부재를 갖도록 구성하고, 상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단부가, 연직 방향으로는 상기 워크의 연직 방향의 상단과 상기 워크의 중심의 사이에, 수평 방향으로는 상기 워크의 수평 방향의 단부와 상기 워크의 중심의 사이에 각각 배치하면서 행하는, 상기 (11)∼(13) 중 어느 한 항에 기재된 워크의 절단 방법.

본 발명에 의하면, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서도 비산되는 슬러리를 효율적으로 포집하여, 잘려내어진 워크의 표면 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 와이어 소 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 와이어 소 장치를 이용한 워크 절단 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 적합한 실시 형태에 의한 와이어 소 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 와이어 소 장치를 이용한 워크 절단 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 웨이퍼의 나노토포그래피 지수를 나타내는 도면이다.
도 6은 워크와 슬러리 포집부의 받이 접시의 사이의 최소 간극과 웨이퍼의 나노토포그래피의 관계를 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

(와이어 소 장치)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 와이어 소 장치는, 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설되는 적어도 1개의 와이어와, 워크를 보유지지함과 함께 워크를 와이어에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부와, 와이어의 주행 방향의 상류측으로부터 상기 워크를 절단하기 위한 슬러리를 와이어에 공급하는 슬러리 공급부와, 워크와의 접촉에 의해 비산되는 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를 구비하는 와이어 소 장치이다. 여기에서, 슬러리 포집부는, 워크에 인접 배치된 상태하에서 워크에 부수하여 이동 가능함과 함께, 와이어와의 접촉을 방지하도록 워크에 대하여 후퇴 가능하게 구성되어 있는 것이 중요하다.

본 발명은, 와이어 소 장치에 있어서의 슬러리 포집부의 구성에 특징을 갖는 것으로, 슬러리 포집부 이외의 구성은 종래와 동일한 것을 이용할 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 이하, 적합한 실시 형태를 예로, 본 발명에 의한 와이어 소 장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은, 본 발명의 적합한 실시 형태에 의한 와이어 소 장치를 나타내고 있고, (a)는 정면도, (b)는 측면도를 각각 나타내고 있다. 또한, 도 3에서는 도 1과 동일한 구성에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 도 3(a)에 나타낸 와이어 소 장치(1)는, 절단 대상의 워크(W)를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설되는 적어도 1개의 와이어(11)와, 워크(W)를 보유지지함과 함께 워크(W)를 와이어(11)에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부(12)와, 와이어(11)의 주행 방향의 상류측으로부터 워크(W)를 절단하기 위한 슬러리를 와이어(11)에 공급하는 슬러리 공급부(13)와, 워크(W)와의 접촉에 의해 비산되는 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부(24)와, 슬러리 포집부(24)가 와이어(11)에 접촉하는 것을 방지하는 가동 제어부(25)를 구비한다.

슬러리 포집부(24)는, 비산된 슬러리를 포집하는 받이 접시(24a)와, 당해 받이 접시(24a)를 지지하는 지지 부재(24b)를 갖고 있고, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 지지 부재(24b)에는, 연직 방향으로 연장되는 장공(H)이 형성되어 있다. 또한, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 워크 보유지지부(12)의 측면에는, 2매의 가이드 플레이트(26a)가 공극을 사이에 두고 대향 배치된 가이드(26)가 설치되어 있다. 그리고, 슬러리 포집부(24)의 지지 부재(24b)는, 2매의 가이드 플레이트(26a)의 사이에 삽입되고, 가이드 플레이트(26a)를 관통하는 핀(B)이 장공(H)에 삽입 통과되고, 가이드(26), 즉 워크 보유지지부(12)에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있다.

슬러리 포집부(24)의 슬라이드 가능 범위는, 장공(H)의 길이로 결정되지만, 이 장공(H)의 길이는, 슬러리 포집부(24)의 워크(W)에 대한 상대 위치나 가동 제어부(25)의 위치에 기초하여, 슬러리 포집부(24)가 와이어(11)에 접촉하지 않도록 적절히 설정된다. 와이어 소 장치(1)의 비동작시 및, 동작시에 있어서 슬러리 포집부(24)가 가동 제어부(25)에 접촉하고 있지 않는 경우에는, 슬러리 포집부(24)는, 그 자중에 의해 슬라이드 가능 범위의 최하단에 위치하고 있다.

전술과 같이 슬러리 포집부(24)를 워크 보유지지부(12)에 부착함으로써, 슬러리 포집부(24)를 워크에 부수하여 이동시키는 기구를 버릴 수 있어, 장치를 컴팩트화하여 장치 비용을 저감할 수 있다.

가동 제어부(25)는, 슬러리 포집부(24)가 워크 보유지지부(12)에 의해 워크(W)가 와이어(11)에 대하여 상대 이동하는데 부수하여 이동할 때에, 와이어(11)에 접촉하는 것을 방지하기 위한 것으로, 와이어(11)의 상방의 소정의 위치에 배치되어 있다. 이 가동 제어부(25)로서는, 예를 들면 적절한 재료로 형성된 판 형상의 부재를 이용할 수 있다.

도 3에 나타낸 장치(1)에 있어서는, 가동 제어부(25)는 슬러리 공급부(13)에 부착되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 가동 제어부(25)를 지지하는 부재 등을 버릴 수 있기 때문에, 장치를 컴팩트화하여 장치 비용을 저감할 수 있다.

슬러리 포집부(24)는, 워크(W)에 인접 배치되어 있다. 본 발명에 있어서, 「슬러리 포집부가 워크에 인접 배치된 상태」란, 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단부(도 3에 있어서는, 받이 접시(24a)의 단부(U))가, 연직 방향으로는 워크(W)의 연직 방향의 상단(T)과 워크(W)의 중심(O)의 사이에, 수평 방향으로는 워크(W)의 수평 방향의 단부(E)와 워크(W)의 중심(O)의 사이에 각각 배치된 상태를 의미하고 있다.

그리고, 슬러리 포집부(24)는, 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동 가능하게 구성되어 있다. 본 발명에 있어서, 「워크에 부수하여 이동 가능」이란, 워크(W)와의 상대적인 위치 관계를 유지한 상태하에서 이동 가능한 것을 의미하고 있다. 예를 들면, 워크 보유지지부(12)에 의해 워크(W)가 연장 방향 하방으로 이동하면, 슬러리 포집부(24)는, 워크(W)와의 상대적인 위치 관계를 유지한 상태에서 연직 방향 하방으로 이동할 수 있다. 도 3에 나타낸 장치(1)에 있어서는, 슬러리 포집부(24)는 워크 보유지지부(12)에 부착되어 있기 때문에, 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동 가능하다.

슬러리 포집부(24)가 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동 가능하면, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서 워크(W)에 접촉한 슬러리는, 슬러리 포집부(24)와 워크(W)의 표면의 사이의 간극을 통과하여 상방으로 비산되기 때문에, 슬러리 포집부(24)에 의해 효율적으로 포집할 수 있다. 그 결과, 워크 절단 공정의 중반 단계 이후에 있어서 슬러리가 워크에 덮여내리는 것을 억제하여 워크(W)의 과냉각을 방지할 수 있고, 잘려내어진 워크(W)의 굴곡을 억제하여, 워크(W)의 형상 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

단, 슬러리 포집부(24)는, 워크(W)의 상단보다도 낮은 위치에 위치하고 있기 때문에, 슬러리 포집부(24)가 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크 보유지지부(12)에 의해 워크(W)를 연직 방향 하방으로 계속 이동시키면, 워크 절단 공정의 종반 단계에 있어서, 워크(W)에 부수하여 이동하는 슬러리 포집부(24)가 와이어(11)에 접촉해 버린다. 그래서, 슬러리 포집부(24)의 와이어(11)로의 접촉을 방지하도록, 슬러리 포집부(24)가 워크(W)에 대하여 후퇴 가능하게 구성하도록 구성되어 있다.

도 3에 예시한 와이어 소 장치(1)에 있어서는, 와이어(11)의 연직 방향 상방의 소정의 위치에, 슬러리 포집부(24)의 연직 방향 하방으로의 이동을 방지하는 가동 제어부(25)가 설치되어 있다. 그 때문에, 워크 절단 공정에 있어서, 워크(W)에 부수하여 연직 방향 하방으로 이동하는 슬러리 포집부(24)의 하단이 가동 제어부(25)에 접촉하면, 슬러리 포집부(24)의 지지 부재(24b)가 워크 보유지지부(12)에 설치된 가이드(26) 내를 연직 방향 상방으로 슬라이드하고, 슬러리 포집부(24)가 워크(W)에 대하여 후퇴한다. 이렇게 하여, 슬러리 포집부(24)가 와이어(11)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

도 3에 나타낸 장치(1)에 있어서, 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단(U)과 워크(W)의 표면의 사이의 거리의 최소값, 즉, 슬러리 포집부(24)가 가이드(26)의 슬라이드 가능 범위의 최하단에 위치할 때의 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단(U)과 워크(W)의 표면의 사이의 최소 간극은, 10㎜ 이상 50㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 후술의 실시예에 나타내는 바와 같이, 잘려내어진 워크의 나노토포그래피를 최소 범위로 유지할 수 있다.

또한, 슬러리 포집부(24)와 와이어(11)의 사이의 연직 방향의 거리의 최소값(와이어 소 장치(1)에 있어서는, 와이어(11)로부터의 가동 제어부(25)의 높이)은, 슬러리 포집부(24)가 와이어(11)에 접촉하는 것을 방지할 수 있으면 특별히 한정되지 않지만, 5㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 60㎜를 초과하면, 워크 절단 공정의 빠른 단계에서 슬러리 포집부(24)가 워크(W)로부터 상대적으로 떨어져, 상방으로 비산하는 슬러리의 포집 효율의 향상 효과가 저감하기 때문에, 60㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

슬러리 포집부(24)의 하면(와이어 소 장치(1)에 있어서는 받이 접시(24a)의 하면)은, 수평 방향으로 평행(즉, 받이 접시(24a)의 수평 방향에 대한 경사 각도가 0도)해도 슬러리를 포집할 수 있지만, 도 3에 나타낸 것처럼, 워크(W)의 지름 방향 내측을 향하여 상향으로 경사져 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 워크(W)의 표면을 따라 상방으로 비산된 슬러리를 워크(W)와 슬러리 포집부(24)의 사이의 간극에 유효하게 유도하여, 슬러리의 포집 효율을 향상시킬 수 있다.

그 경우, 받이 접시(24a)의 수평 방향에 대한 경사 각도는 0도보다 크고 70도 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 상방으로 비산된 슬러리의 포집 효과를 최대한으로 높일 수 있다.

슬러리 포집부(24)는, 도 3에 예시한 장치(1)와 같이, 워크 보유지지부(12)에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 슬러리 포집부(24)를, 워크(W)에 부수시켜 이동시키는 장치나, 워크(W)에 대하여 상대적으로 이동시키는 장치를 별도 준비할 필요가 없어져, 장치의 비용을 저감할 수 있다.

도 4는, 도 3에 나타낸 와이어 소 장치(1)를 이용한 워크(W)의 절단 공정을 나타내고 있고, (a)는 초기 단계, (b)는 중반 단계, (c)는 종반 단계에 대해서 각각 나타내고 있다. 또한, 도 중의 화살표는, 절단에 기여하지 않는 슬러리의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 도 4는 와이어(11)가 지면의 우로부터 좌로 주행하는 상태를 나타내고, 워크(W)의 우측에 배치된 슬러리 공급부(13)로부터 슬러리가 와이어(11)로 공급되어 있다. 우선, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 워크 절단 공정의 초기 단계에서는, 도 1에 나타낸 장치(100)와 동일하게, 절단에 기여하지 않는 슬러리는 장치 하방으로 낙하한다.

이에 대하여, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 워크 절단 공정이 중반 단계 이후는, 절단에 기여하지 않는 슬러리가 워크의 경사를 따라서 상방으로 비산하도록 되지만, 본 발명에 의한 와이어 소 장치(1)에 있어서는, 슬러리 포집부(24)는, 워크(W)에 인접 배치된 상태하에서 워크(W)에 부수하여 이동하고 있기 때문에, 워크 절단 공정의 중반 단계 이후에서 상방으로 비산된 슬러리는, 슬러리 포집부(24)에 의해 효율적으로 포집된다.

그 후, 워크 절단 공정의 종반에 접어들어, 슬러리 포집부(24)의 하단이 가동 제어부(25)에 접촉하면, 슬러리 포집부(24)의 지지 부재(24b)가 워크 보유지지부(12)에 설치된 가이드(26) 내를 연직 방향 상방으로 슬라이드하고, 슬러리 포집부(24)가 워크(W)에 대하여 후퇴한다. 이에 따라, 슬러리 포집부(24)는 장치 내에 있어서 상방으로 이동하지만, 워크 절단 공정의 종반 단계에 있어서는, 슬러리가 장치(1)의 상방에까지 도달하기 때문에, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 비산된 슬러리는 슬러리 포집부(24)에 의해 충분히 회수된다.

이와 같이 하여, 본 발명에 의한 와이어 소 장치에 의해, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서도 비산되는 슬러리를 효율적으로 포집하여, 잘려내어진 워크의 형상 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 장치(1)는 적합한 장치의 일 예에 불과하고, 여러가지 변경을 실시할 있다. 예를 들면, 슬러리 포집부(24)를 워크 보유지지부(12)에 부착하지 않고, 다른 지지체상에 설치하여 슬러리 포집부(24)를 연직 방향으로 이동 가능하게 구성할 수도 있다.

(워크의 절단 방법)

다음으로, 본 발명에 따른 워크의 절단 방법에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 워크의 절단 방법은, 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 적어도 1개의 와이어를 주행시키면서, 당해 와이어에 슬러리를 공급하고, 워크를 보유지지하는 워크 보유지지부를 와이어에 대하여 상대 이동시켜 워크를 와이어에 눌러대 절입 이송하여 워크를 웨이퍼로 절단하는 워크의 절단 방법이다.

본 발명에 있어서는, 상기 워크(W)의 와이어(11)에 대한 상대 이동은, 워크(W)와의 접촉에 의해 비산되는 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부(24)를, 워크(W)에 인접 배치한 상태하에서 워크에 부수하여 이동시키면서 행하는 것이 중요하다. 이에 따라, 워크 절단 공정의 중반 단계에 있어서 워크(W)에 접촉한 슬러리는, 슬러리 포집부(24)와 워크(W)의 표면의 사이의 간극을 통과하여 상방으로 비산되기 때문에, 슬러리 포집부(24)에 의해 효율적으로 포집할 수 있다. 그 결과, 워크 절단 공정의 중반 단계 이후에 있어서 슬러리가 워크에 내려앉는 것을 억제하여 워크(W)의 과냉각을 방지할 수 있고, 잘려내어진 워크(W)의 굴곡을 억제하여, 워크(W)의 형상 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 워크(W)의 와이어(11)에 대한 상대 이동에 수반하여, 슬러리 포집부와 와이어의 사이의 연직 방향의 거리가 소정값이 된 경우에는, 슬러리 포집부를 상기 워크에 대하여 후퇴시킨다. 이에 따라, 슬러리 포집부(24)와 와이어(11)의 접촉을 방지할 수 있다.

워크(W)의 와이어(11)에 대한 상대 이동은, 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단(U)과 워크(W)의 표면의 사이의 최소 간극을 10㎜ 이상 50㎜ 이하로 하면서 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 잘려내어진 워크(11)의 나노토포그래피를 최소 범위로 유지할 수 있는 것은 상술한 바와 같다.

또한, 상기 소정값이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라, 워크 절단 공정의 빠른 단계에서 슬러리 포집부(24)가 워크(W)로부터 상대적으로 떨어져 상방으로 비산되는 슬러리의 포집 효율의 향상 효과가 저감하는 일 없이, 워크를 절단할 수 있는 것도 전술과 같다.

또한, 슬러리 포집부(24)를 비산된 슬러리를 수용하는 받이 접시(24a)와 당해 받이 접시(24a)를 지지하는 지지 부재(24b)를 갖도록 구성하고, 워크(W)의 와이어(11)에 대한 상대 이동은, 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단부(U)가, 연직 방향으로는 워크(W)의 연직 방향의 상단(T)과 워크(W)의 중심(O)의 사이에, 수평 방향으로는 워크(W)의 수평 방향의 단부(E)와 워크(W)의 중심(O)의 사이에 각각 배치하면서 행하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 워크의 절단 공정의 중반 단계 이후에 있어서 슬러리를 효율적으로 포집할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.

(발명예)

도 3으로 한 본 발명에 의한 와이어 소 장치(1)를 이용하여, 워크(W)로서의 실리콘 단결정 잉곳(직경 300㎜, 블록 길이 300㎜)을 두께 0.8∼0.9㎜의 웨이퍼로 절단했다. 여기에서, 와이어 소 장치(1)에 있어서의 슬러리 포집부(24)는, 금속판 또는 수지 플레이트 등의 부재로 이루어지는 받이 접시(24a)와 지지 부재(24b)로 구성되어 있고, 받이 접시(24a)의 수평 방향의 폭은 50㎜, 높이는 25㎜이고, 수평 방향에 대하여 32° 경사시켰다. 그리고, 받이 접시(24a)와 워크(W)의 사이의 최소 간극은 22㎜로 설정했다.

또한, SUS로 이루어지는 가동 제어부(25)를, 슬러리 공급부(13)의 와이어(12)로부터의 연직 방향의 거리가 5㎜가 되는 위치에 부착했다. 그 외의 절단 조건은, 이하의 표 1에 나타내는 바와 같다.

[표 1]

(비교예)

도 1에 나타낸 와이어 소 장치(100)를 이용하여, 발명예와 동일한 시험을 행했다. 장치(100)에 있어서, 슬러리 포집부(14)는, 워크측의 선단부 하단에서 워크와의 사이의 거리를 75㎜가 되도록 구성했다. 이 이외의 절단 조건은 발명예와 모두 동일하다.

<나노토포그래피의 평가>

나노토포그래피는, 웨이퍼의 표면의 굴곡 성분을 나타내는 지표의 하나로서, 수 10㎜의 공간 파장 영역에 있어서의 미소한 요철의 대소를 나타내는 지표인 Peak Valley값을 나타낸다. 수치가 클수록 굴곡이 크고, 표면의 굴곡 형상이 급준한 것을 나타낸다. 발명예 및 비교예에 의해 얻어진 웨이퍼에 대하여, 레이틱스사 제조, Dynasearch를 사용하여, 웨이퍼 표면의 나노토포그래피를 평가했다.

도 5는, 웨이퍼의 나노토포그래피 지수를 나타내고 있다. 이 도에 있어서, 「나노토포그래피 지수」란, 비교예의 웨이퍼 전체 수의 나노토포그래피의 평균값을 1로 했을 때의, 비교예, 발명예에서 얻어진 나노토포그래피의 값을 나타낸다. 횡축은 워크의 신선(新線) 공급측을 0％로 하고, 다른 일단을 100％로서 표시하고, 10％ 걸러 각각의 위치에 있어서의 웨이퍼의 나노토포그래피의 값을 플롯(plot)하고 있다. 발명예 및 비교예 모두 웨이퍼 평가 매수는 11매이다. 도 5로부터, 특히 워크의 양단에 있어서 나노토포그래피의 악화가 억제되고 있다.

도 6은, 도 3에 나타낸 장치(1)를 이용하여, 실리콘 단결정 잉곳(워크(W))과 슬러리 포집부(24)의 받이 접시(24a)의 사이의 최소 간극과 웨이퍼의 나노토포그래피의 관계를 나타내고 있다. 이 도는, 종래 기술에 의해 얻어진 비교예를 75㎜로 하고, 발명예의 받이 접시에서의 워크와의 최소 간극을 조정하여 얻어진 것이다. 이 도면으로부터, 슬러리 포집부(24)의 최내측 최하단(U)과 실리콘 단결정 잉곳의 표면의 사이의 최소 간극이 10㎜ 이상 50㎜ 이하인 경우에, 나노토포그래피의 값이 최소가 되는 것을 알 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명에 의하면, 워크의 절단 공정의 중반 단계 이후에 있어서, 워크의 표면을 따라서 상방으로 비산된 슬러리를 효율적으로 회수하여, 잘려내어진 워크의 표면 품질을 향상시킬 수 있기 때문에, 반도체 산업에 있어서 유용하다.

1, 100: 와이어 소 장치
11: 와이어
12: 워크 보유지지부
13: 슬러리 공급부
14, 24: 슬러리 포집부
24a: 받이 접시
24b: 지지 부재
25: 가동 제어부
26: 가이드
26a: 가이드 플레이트
W: 워크
B: 핀
H: 장공

Claims (14)

1. 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 주행 가능하게 장설(張設)되는 적어도 1개의 와이어와, 상기 워크를 보유지지함과 함께 상기 워크를 상기 와이어에 대하여 상대 이동시키는 워크 보유지지부와, 상기 와이어의 주행 방향의 상류측으로부터 상기 워크를 절단하기 위한 슬러리를 상기 와이어에 공급하는 슬러리 공급부와, 상기 워크와의 접촉에 의해 비산되는 상기 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를 구비하는 와이어 소 장치에 있어서,
   상기 슬러리 포집부는, 상기 워크에 인접 배치된 상태하에서 상기 워크에 부수하여 이동 가능함과 함께, 상기 와이어와의 접촉을 방지하도록 상기 워크에 대하여 후퇴 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 소 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단과 상기 워크의 표면의 사이의 최소 간극이 10㎜ 이상 50㎜ 이하인, 와이어 소 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이의 연직 방향의 거리의 최소값이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 와이어 소 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부는 상기 워크 보유지지부에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있는, 와이어 소 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부는, 상기 비산된 슬러리를 수용하는 받이 접시와, 당해 받이 접시를 지지하는 지지 부재를 갖고, 당해 지지 부재가 상기 워크 보유지지부에 연직 방향으로 슬라이드 가능하게 부착되어 있는, 와이어 소 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단부가, 연직 방향으로는 상기 워크의 연직 방향의 상단과 상기 워크의 중심의 사이에, 수평 방향으로는 상기 워크의 수평 방향의 단부와 상기 워크의 중심의 사이에 각각 배치되어 있는, 와이어 소 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 받이 접시는, 상기 워크의 지름 방향 내측을 향하여 수평 또는 상향으로 경사져 있는, 와이어 소 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 받이 접시의 수평 방향에 대한 경사 각도는 0도 이상 70도 이하인, 와이어 소 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이에 설치된, 상기 슬러리 포집부의 상기 와이어로의 접촉을 방지하는 가동 제어부를 추가로 구비하는, 와이어 소 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 가동 제어부는 상기 슬러리 공급부에 부착되어 있는, 와이어 소 장치.
11. 절단 대상의 워크를 가로지르는 방향으로 적어도 1개의 와이어를 주행시키면서, 당해 와이어에 슬러리를 공급하고, 상기 워크를 보유지지하는 워크 보유지지부를 상기 와이어에 대하여 상대 이동시켜 상기 워크를 상기 와이어에 눌러대 절입 이송하여 상기 워크를 웨이퍼로 절단하는 워크의 절단 방법에 있어서,
    상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 워크와의 접촉에 의해 비산되는 상기 슬러리를 포집하는 슬러리 포집부를, 상기 워크에 인접 배치한 상태하에서 상기 워크에 부수하여 이동시키면서 행하고, 상기 슬러리 포집부와 상기 와이어의 사이의 연직 방향의 거리가 소정값으로 된 경우에는, 상기 슬러리 포집부를 상기 워크에 대하여 후퇴시키는 것을 특징으로 하는 워크의 절단 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단과 상기 워크의 표면의 사이의 최소 간극을 10㎜ 이상 50㎜ 이하로 하면서 행하는, 워크의 절단 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 소정값이 5㎜ 이상 60㎜ 이하인, 워크의 절단 방법.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 슬러리 포집부를 상기 비산된 슬러리를 수용하는 받이 접시와 당해 받이 접시를 지지하는 지지 부재를 갖도록 구성하고,
    상기 워크의 상기 와이어에 대한 상대 이동은, 상기 슬러리 포집부의 최내측 최하단부가, 연직 방향으로는 상기 워크의 연직 방향의 상단과 상기 워크의 중심의 사이에, 수평 방향으로는 상기 워크의 수평 방향의 단부와 상기 워크의 중심의 사이에 각각 배치하면서 행하는, 워크의 절단 방법.

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