KR20010021539A - Apparatus and method for slicing a workpiece utilizing a diamond impregnated wire - Google Patents

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KR20010021539A
KR20010021539A KR1020007000097A KR20007000097A KR20010021539A KR 20010021539 A KR20010021539 A KR 20010021539A KR 1020007000097 A KR1020007000097 A KR 1020007000097A KR 20007000097 A KR20007000097 A KR 20007000097A KR 20010021539 A KR20010021539 A KR 20010021539A
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존 비. 호드스덴
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Abstract

본 발명은 다이아몬드 와이어가 작업물의 종방향 축에 대해 수직하게 구동됨에 따라 작업물(또는 잉곳)이 연속적으로 또는 반복적으로 그 종방향 축에 대해 회전되거나 또는 다이아몬드 와이어 톱이 반복적으로 또는 연속적으로 작업물의 종방향 축에 대해 회전되는 다이아몬드 함유 와이어 톱을 이용하여 작업물 특히, 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘 잉곳을 얇게 절단하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 상대 이동이 연속적일 때, 와이어는 잉곳의 외경("OD")에 접선 방향으로 인접한 위치로부터 중심 또는 내경("ID") 대한 접선 방향으로의 위치로 진행된다. 이러한 양 경우에 있어서, 300 내지 400 ㎜의 단결정 실리콘 잉곳 및 작업물의 전체 직경을 직접 통과하는 대신 절단부의 사실상 접점에서 작업물을 통과하는 다이아몬드 와이어 절단은 최소한의 절단 손실과 덜 광범위한 후속 연마 작업으로 상대적으로 신속하게 웨이퍼로 얇게 절단될 수 있다.The present invention provides that the workpiece (or ingot) is continuously or repeatedly rotated about its longitudinal axis as the diamond wire is driven perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece or the diamond wire saw is repeatedly or continuously A device and method for thinly cutting a workpiece, in particular a polysilicon or single crystal silicon ingot, using a diamond containing wire saw that is rotated about a longitudinal axis. When relative movement is continuous, the wire proceeds from a position tangentially adjacent to the outer diameter "OD" of the ingot from a position tangential to the center or inner diameter "ID". In both cases, single-crystal silicon ingots of 300 to 400 mm and diamond wire cuts passing through the workpiece at the virtual contact of the cut instead of directly passing through the entire diameter of the workpiece are relatively small with minimal cutting losses and less extensive subsequent grinding operations. It can be quickly cut into thin wafers.

Description

다이아몬드 함유 와이어를 이용하여 작업물을 얇게 절단하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SLICING A WORKPIECE UTILIZING A DIAMOND IMPREGNATED WIRE}APPARATUS AND METHOD FOR SLICING A WORKPIECE UTILIZING A DIAMOND IMPREGNATED WIRE}

현재의 반도체 및 집적 회로 소자의 대부분은 실리콘 기판 상에서 제조된다. 그 기판 자체는 처음에는 무작위로 배향된 미소결정(crystallites)을 갖는 가공되지 않은(raw) 다결정 실리콘을 이용하여 형성된다. 그러나, 이러한 상태에서, 실리콘은 반도체 소자의 제조에 필요한 필수적인 전기적 특성을 나타내지 못한다. 고순도의 다결정 실리콘을 약 1400도의 온도로 가열함으로써, 그 용융물에 단결정 실리콘 시드(seed)가 첨가되고 단결정 잉곳이 동일 배향의 시드를 갖도록 인상(pulling)된다. 현재 기술로서 150 mm(6 인치) 또는 200 mm(8 인치)의 직경의 잉곳들이 제조될 수 있지만, 초기에는 그러한 실리콘 잉곳은 대략 25.4 내지 101.6 mm(1 내지 4 인치)의 비교적 작은 직경을 가졌다. 최근의 결정 성장 기술의 진보에 따라 300 ㎜(12 인치) 또는 400 ㎜(16 인치)의 직경의 잉곳이 제조될 수 있게 되었다.Most of the current semiconductor and integrated circuit devices are fabricated on silicon substrates. The substrate itself is initially formed using raw polycrystalline silicon with randomly oriented crystallites. In this state, however, silicon does not exhibit the necessary electrical properties necessary for the manufacture of semiconductor devices. By heating the high purity polycrystalline silicon to a temperature of about 1400 degrees, monocrystalline silicon seeds are added to the melt and the single crystal ingots are pulled to have seeds of the same orientation. Ingots of 150 mm (6 inches) or 200 mm (8 inches) in diameter can be produced with current technology, but initially such silicon ingots had relatively small diameters of approximately 25.4 to 101.6 mm (1 to 4 inches). Recent advances in crystal growth technology have made it possible to produce ingots of 300 mm (12 inches) or 400 mm (16 inches) in diameter.

잉곳이 제조되면, 잉곳은 개별의(discrete) 또는 집적 회로 반도체 소자들용의 다수의 다이(die)로 일련 가공되도록 잘려지고(즉, 잉곳의 "헤드" 및 "꼬리" 부분들이 잘려져야 함) 그 다음에 개개의 웨이퍼들로 얇게 절단되어야만 한다. 잉곳을 자르는 주요 방법은 상대적으로 얇은 가요성 블레이드를 갖는 띠톱(bandsaw)을 이용하는 것이다. 그러나, 띠톱 블레이드에 본질적인 다량의 플러터(flutter)는 다량의 "절단"(kerf) 손실 및 절삭 블레이드의 톱니모양 자국을 남기게 되는 데, 이들은 반드시 연마되어야 한다.Once the ingot is fabricated, the ingot is cut to be serially processed into multiple die for discrete or integrated circuit semiconductor devices (ie, the "head" and "tail" portions of the ingot must be cut off). It must then be cut thinly into individual wafers. The main way to cut an ingot is to use a bandsaw with a relatively thin flexible blade. However, the large amount of flutter inherent in the band saw blade leaves a large amount of "kerf" loss and the saw blade of the cutting blade, which must be polished.

현재, 잉곳을 웨이퍼로 얇게 절단하는 방법으로서 내경(ID) 구멍 톱 및 슬러리 톱(slurry saw)의 2가지 주요 방법이 있다. 전자는 단결정 실리콘을 얇게 절단하기 위해 미국에서 주로 사용되고, 블레이드의 플러터 및 그로 인한 결정 구조의 손상을 감소시키기 위해 블레이드의 절삭날이 중심 배치 구멍과 그 내경에서 인접한다는 사실에 기인하여 그렇게 명명된다. 이러한 기술이 안고 있는 단점들 중에서, 실리콘 잉곳의 직경이 증가될 때, 내경 구멍 톱이 작업 불가능한 정도일 경우에 내경 구멍 톱이 불요하게 큰 지점을 항상 절단할 수 있도록 내경 구멍 톱이 잉곳 직경보다 3배나 커야 하는 단점이 있다.Currently, there are two main methods for cutting an ingot thinly into wafers: an ID hole saw and a slurry saw. The former is mainly used in the United States for thinly cutting single crystal silicon and is so named due to the fact that the cutting edge of the blade is adjacent in the centering hole and its inner diameter in order to reduce the flutter of the blade and the damage of the resulting crystal structure. Among the disadvantages of this technique, when the diameter of the silicon ingot is increased, the inner bore saw is three times larger than the ingot diameter so that the inner bore saw can always cut unnecessarily large points when the inner bore saw is inoperable. The disadvantage is that it must be large.

전술한 바와 같이, 미국에서도 이용되지만 주로 환태평양 국가들에서 주로 많이 이용되는 기술은 슬러리 톱이다. 슬러리 톱은 일련의 맨드릴을 포함하고, 그 맨드릴을 중심으로 매우 긴 와이어가 원형을 이루고 그 다음에 탄화규소 또는 탄화붕소 슬러리가 와이어 상에 적하될 때 잉곳을 통해 구동된다. 와이어 파손은 중요한 문제로서 와이어가 교체되어야 할 때 톱 휴지 시간이 중요해질 수 있다. 또한, 잉곳 직경이 300 내지 400 ㎜로 증가될 때, 와이어 게이지가 상당한 "절단" 손실에 기인하여 증가되지 않는다면 잉곳을 통한 와이어의 드래그(drag)가 파손이 현저할 것 같은 지점에 미치게 된다. 중요하게는, 슬러리 톱은 큰 직경의 잉곳을 통한 절단시 상당한 시간이 소요될 수 있다.As mentioned above, a slurry saw is a technology that is also used in the United States but is mainly used in Pacific Rim countries. The slurry saw comprises a series of mandrels, which are driven through an ingot when a very long wire is rounded about the mandrel and then a silicon carbide or boron carbide slurry is loaded onto the wire. Wire breakage is an important issue and saw downtime can become important when wires need to be replaced. Also, when the ingot diameter is increased from 300 to 400 mm, drag of the wire through the ingot will reach a point where breakage is likely to be significant unless the wire gauge is increased due to significant "cutting" losses. Importantly, slurry saws can take considerable time when cutting through large diameter ingots.

또한, 내경 구멍 톱 기술의 경우에서와 같이, 과도한 "절단" 손실은 웨이퍼 당 비용을 부수적으로 상승시킴으로써 소정의 잉곳으로부터 얇게 절단될 있는 웨이퍼의 양을 감소시키는 결과를 초래한다. 더욱이, 내경 구멍 톱의 스코어 자국 및 슬러리 톱 와이어들의 절삭 양의 감소로 인해 웨이퍼의 표면을 원활하고 평행하게 하고 다른 표면 자국 및 결함을 제거하기 위해서 길이를 증가시켜야 하고 값비싼 연마 작동 비용을 초래한다. 또한, 이러한 광범위한 연마 작업은 상당히 많은 양의 탄화규소 및 오일 또는 산화알루미늄 슬러리들을 요하게 되고, 이들의 처리는 잘 알려진 환경 문제를 유발한다.In addition, as in the case of the inner bore saw technique, excessive "cutting" losses result in an additional increase in cost per wafer, resulting in a reduction in the amount of wafers that can be thinly cut from a given ingot. Moreover, the reduction of the score mark of the inner bore saw and the cutting amount of the slurry saw wires has to increase the length to smoothly and parallelize the surface of the wafer and to eliminate other surface marks and defects, resulting in expensive polishing operation costs. . In addition, such extensive polishing operations require a significant amount of silicon carbide and oil or aluminum oxide slurries, and their treatment causes well known environmental problems.

다이아몬드 함유 절삭 와이어 및 와이어 톱의 제조업자 및 배급자이고 콜로라도주 콜로라도 스프링에 소재한 레이저 테크놀로지 웨스트, 리미티드는 등록 상표명이 수퍼와이어(Superwire) 및 수퍼로크(Superlok)로 시판되는 독점적인 다이아몬드 함유 와이어를 이미 개발 및 제조하였다. 이러한 와이어들은 (대략 20 내지 120 ㎛의) 매우 작은 다이아몬드가 균일하게 내장된 전해 증착 외주형 구리 외피(sheath)을 갖는 높은 인장 강도의 강철 코어를 포함한다. 수퍼로크 와이어 내의 니켈 오버스트라이크(overstrike)는 구리 외피 내의 절단 다이아몬드를 보다 잘 보유하는 작용을 한다. 역방향 다이아몬드 와이어를 이용하는 절단 고정식 작업물의 기술은 현재 주로 실험실에서 이용되는 것 중 하나이지만 본질적으로 너무 느린 절단 속도로 인해 제조 공정에서는 이용되지 않는다.Laser Technology West, Limited, Colorado Springs, Colorado, a manufacturer and distributor of diamond-containing cutting wires and wire saws. Developed and manufactured. These wires comprise a high tensile strength steel core with an electrolytically deposited outer circumferential copper sheath uniformly embedded with very small diamonds (approximately 20 to 120 μm). Nickel overstrike in the superlock wire serves to better retain the cut diamond in the copper sheath. Techniques for cutting stationary workpieces using reverse diamond wires are currently one of the most commonly used in the laboratory, but are inherently unused in the manufacturing process due to too slow cutting speeds.

본 발명은 일반적으로 작업물을 2개 이상의 부분으로 정확하게 톱 가공하는 장치 및 방법의 기술 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비교적 큰 직경의 폴리실리콘 및 단결정 실리콘 잉곳(ingot)과 같은 결정성 잉곳들을 고정밀도, 고속 및 고효율로서 자르거나(cropping) 얇게 절단하기(slicing) 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to the technical field of an apparatus and method for accurately sawing a workpiece into two or more parts. In particular, the present invention relates to apparatus and methods for cutting or thinly cutting crystalline ingots such as relatively large diameter polysilicon and single crystal silicon ingots with high precision, high speed and high efficiency.

본 발명의 전술된 및 다른 특징과 목적과 이를 달성하기 위한 방법이 보다 명백해질 것이며 본 발명은 첨부 도면과 함께 취해진 양호한 실시예와 이후의 기술을 참조로 하여 가장 잘 이해될 것이다.The above and other features and objects of the present invention and methods for achieving the same will become more apparent and the present invention will be best understood with reference to the preferred embodiments and the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 예시적인 방법에 의해 작업물 특히, 단결정 실리콘 잉곳을 얇게 절단하기 위한 장치를 간단히 도시한 도면이다.1 is a simplified illustration of an apparatus for thinly cutting a workpiece, in particular a single crystal silicon ingot, by an exemplary method of the present invention.

도2는 절단 와이어가 잉곳 내의 절단부의 외주에 대해 사실상 접선 방향으로 구동되는 동안 회전 콜릿 고정구에 의해 연속적 또는 반복적으로 회전하는 점에서 도1의 장치 보다 상세한 부분 절단 단부 정면도이다.FIG. 2 is a partial cut end front view in more detail than the apparatus of FIG. 1 in that the cutting wire is continuously or repeatedly rotated by a rotating collet fixture while the cutting wire is driven substantially tangentially with respect to the outer periphery of the cut in the ingot.

도3은 잉곳으로부터 얇게 절단되는 다수의 웨이퍼들을 한정하는 절단부들 사이에서 작업물을 병진적으로 재위치시키기 위한 연결 리드스크류와 회전 콜릿 회전 고정구를 도시하는 도1 및 도2의 장치 보다 상세한 부분 절단 단부 정면도이다.Figure 3 is a more detailed partial cut away of the apparatus of Figures 1 and 2 showing a connecting lead screw and a rotating collet rotating fixture for translationally repositioning the workpiece between cuts defining a plurality of wafers thinly cut from the ingot. End front view.

도4a 및 도4b는 도2 및 도3의 장치의 서로 다른 상세 등각도로서, 와이어 구동부와, 작업물 회전 또는 반복 이동 기구와, 와이어 진행 및 작업물 재위치 기구의 내부 관계를 더 도시한 도면이다.4A and 4B show different detailed isometric views of the device of FIGS. 2 and 3, further illustrating the internal relationship of the wire drive, the workpiece rotation or repetitive movement mechanism, and the wire propagation and workpiece reposition mechanism. to be.

도5는 잉곳이 그 단부에 인접하게 고정되는 단부 장착식 작업물 회전 기구에 의해 회전된다는 점에서 예컨대, 다중 절단 와이어를 사용하는 본 발명의 대체 실시예의 추가 상세 부분 절결 측면도이다.Fig. 5 is a further detailed partial cutaway side view of an alternative embodiment of the present invention, for example using multiple cutting wires, in that the ingot is rotated by an end-mounted workpiece rotating mechanism fixed adjacent its end.

도6a 및 도6b는 톱이 절단 작업 중에 작업물에 대해 회전되는 본 발명의 다른 예시적인 방법에 의해 작업물 특히, 단결정 실리콘 잉곳을 얇게 절단하기 위한 장치를 간단히 도시한 평면도이다.6A and 6B are simply plan views showing an apparatus for thinly cutting a workpiece, in particular a single crystal silicon ingot, by another exemplary method of the present invention in which the saw is rotated relative to the workpiece during the cutting operation.

작업물을 얇게 절단하기 위한 장치 및 방법이 개시되며, 특히 작업물(또는 잉곳)이 다이아몬드 와이어가 작업물의 종방향 축에 수직하게 구동되어 잉곳의 외경(OD)에 인접한 위치로부터 그 내경(ID)을 향해 진행함에 따라 다이아몬드 와이어에 대해 연속적으로 또는 반복적으로 그 종방향 축에 대해 전후 방향으로 회전하는 다이아몬드 함유 와이어를 이용하는 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘 잉곳을 개시하고 있다. 수직방향의 와이어 이동에 더하여 와이어 및 작업물 사이의 이러한 상대 이동은 작업물을 그 종방향 축에 대해 회전시키거나 또는 절단 작업 중에 작업물의 종방향 축에 대해 톱니형 와이어를 회전시킴으로써 달성된다. 이러한 이동은 아크를 통해 연속적으로 또는 반복적으로 전후 방향으로 이루어 질 수도 있다. 이러한 방법으로, 다이아몬드 와이어는 작업물의 전체 직경을 통과하는 대신에 절단부(cut)의 외주에 사실상 접선 방향을 이루는 지점에서 작업물을 통과하여 절단한다. 이러한 기술을 이용함으로써, 300 내지 400 ㎜ 또는 그 이상의 크기를 갖는 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘 잉곳은 최소한의 절단 손실과 덜 광범위한 후속 연마 작업으로 상대적으로 신속하게 웨이퍼로 얇게 절단될 수 있다. 본 발명의 이러한 장치 및 방법은 보다 신속하고 현저한 비용 절감을 나타내는 감소된 후속 작업으로 소정의 잉곳으로부터 얇게 절단될 수 있는 보다 많은 웨이퍼를 가능하게 한다.Apparatus and method for cutting a workpiece thinly are disclosed, in particular the workpiece (or ingot) from which the diamond wire is driven perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece to be adjacent to the outer diameter (OD) of the ingot (ID). Disclosed are polysilicon or single crystal silicon ingots using diamond-containing wire that rotates back and forth about its longitudinal axis continuously or repeatedly with respect to the diamond wire as it progresses toward. This relative movement between the wire and the workpiece in addition to the vertical wire movement is achieved by rotating the workpiece about its longitudinal axis or by rotating the sawtooth wire about the longitudinal axis of the workpiece during the cutting operation. This movement may be in the front-rear direction continuously or repeatedly through the arc. In this way, the diamond wire cuts through the workpiece at a point that is substantially tangential to the outer periphery of the cut instead of passing through the entire diameter of the workpiece. By using this technique, polysilicon or single crystal silicon ingots having a size of 300 to 400 mm or more can be relatively thinly cut into wafers with minimal cutting loss and less extensive subsequent polishing operations. This apparatus and method of the present invention allows for more wafers that can be thinly cut from a given ingot with reduced subsequent work indicating faster and significant cost savings.

본원에서는 사실상 원통형의 결정질 작업물을 분할(sectioning)하는 방법이 특히 개시된다. 이 방법은 부착된 복수의 절단 요소를 갖는 와이어를 제공하는 단계와, 작업물의 종방향 축에 대해 작업물을 회전시키거나 작업물의 종방향 축에 대해 와이어를 회전시키는 동안에 작업물의 종방향 축에 수직하게 와이어를 이동시키는 단계와, 작업물의 외경에 인접한 제1 위치로부터 내경 또는 중심에 인접한 제2 위치로 와이어를 진행시키는 단계를 포함한다.In particular disclosed herein are methods of sectioning a substantially cylindrical crystalline workpiece. The method includes providing a wire having a plurality of cutting elements attached thereto and perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece while rotating the workpiece about the longitudinal axis of the workpiece or rotating the wire about the longitudinal axis of the workpiece. Moving the wire, and advancing the wire from a first position adjacent the outer diameter of the workpiece to a second position adjacent the inner diameter or the center.

사실상 원통형의 결정질계 작업물을 분할시키는 장치가 또한 개시된다. 이 장치의 일 실시예는 부착된 복수의 절단 요소와 작업물의 종방향 축에 대해 와이어를 수직하게 이동시키기 위한 와이어 구동 기구를 갖는 와이어와, 종방향 축에 대해 작업물을 회전시키기 위해 작업물에 결합된 작업물 회전 기구와, 작업물의 외경에 인접한 제1 위치로부터 내경 또는 중심에 인접한 제2 위치로 와이어를 위치결정시키는 와이어 이동 기구를 구비한다.An apparatus for dividing a substantially cylindrical crystalline based workpiece is also disclosed. One embodiment of the apparatus includes a wire having a plurality of cutting elements attached and a wire drive mechanism for moving the wire perpendicularly to the longitudinal axis of the workpiece, and to the workpiece for rotating the workpiece about the longitudinal axis. And a combined workpiece rotating mechanism and a wire moving mechanism for positioning the wire from a first position adjacent the outer diameter of the workpiece to a second position adjacent the inner diameter or the center.

제2 실시예는 작업물이 프레임 상에 정지 유지되고 와이어 이동 기구가 외경에 인접한 제1 위치로부터 내경에 인접한 제2 위치로 와이어를 위치결정시키는 동안에 와이어 구동 기구가 회전 기구에 의해 작업물 주위로 회전된다는 점을 제외하고는 제1 실시예와 유사하다. 와이어 구동 기구의 회전은 소정 아크를 통해 일방향으로 연속적이고 반복적일 수도 있다. 후자의 경우에, 아크의 각도는 잉곳을 통과하는 절단 깊이에 따라 변경될 수도 있다. 예를 들면, 잉곳을 통과하는 절단물의 초기에, 아크는 단지 몇도 정도로 아주 작을 수 있고, 이어서 절단이 진행됨에 따라 점차 증가될 수 있다. 와이어 구동 기구의 이러한 반복적인 이동은 절단 중에 와이어를 횡방향 안내하기 위해 절단되게 할 수 있고, 절단 정밀도에 대해 잉곳 상의 표면 불균일에 의해 생성된 영향을 효과적으로 최소화할 수 있다.In a second embodiment, the wire drive mechanism is moved around the workpiece by the rotating mechanism while the workpiece remains stationary on the frame and the wire movement mechanism positions the wire from a first position adjacent the outer diameter to a second position adjacent the inner diameter. Similar to the first embodiment except that it is rotated. Rotation of the wire drive mechanism may be continuous and repeatable in one direction through a given arc. In the latter case, the angle of the arc may change depending on the depth of cut through the ingot. For example, at the beginning of the cut through the ingot, the arc can be quite small, only a few degrees, and then gradually increase as the cutting progresses. This repetitive movement of the wire drive mechanism can cause the wire to be cut to transversely guide the wire during cutting, effectively minimizing the effects created by surface unevenness on the ingot on cutting precision.

도1을 참조하면, 통상 원통형의 작업물 예컨대, 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘, 갈륨 비소(GaAs) 또는 다른 결정성 잉곳(crystalline ingot)을 얇게 절단하기 위한 장치(10)의 개략도가 도시된다. 장치(10)는 적절한 부품으로서, 예컨대 미국 콜로라도주 콜로라도 스프링즈 소재의 레이저 테크놀로지 웨스트, 리미티드로부터 입수가능한 수퍼와이어(등록상표) 또는 수퍼로크(등록상표) 시리즈의 절단 와이어와 같은 다이아몬드 함유 와이어와 같은 절단 와이어(12)를 포함한다. 와이어(12)는 개별 또는 집적 회로 소자로의 연속 공정을 위해 실리콘 잉곳(14)을 다수의 웨이퍼로 정확하고 신속하게 크롭핑 및 쏘잉(crop and saw)하기 위해 본 발명의 방법 및 장치(10)와 함께 사용된다.Referring to FIG. 1, a schematic diagram of a device 10 for thinly cutting a cylindrical workpiece such as polysilicon or single crystal silicon, gallium arsenide (GaAs) or other crystalline ingots is shown. Apparatus 10 is a suitable component, such as, for example, diamond-containing wires such as Superwire® or Superlock® series of cutting wires available from Laser Technology West, Limited, Colorado Springs, Colorado, USA. Cutting wire 12. Wire 12 is a method and apparatus 10 of the present invention for accurately and quickly cropping and sawing silicon ingots 14 into multiple wafers for continuous processing into discrete or integrated circuit devices. Used with

장치(10)는 화살표에 의해 지시되는 바와 같은 단일 방향으로 또는 잉곳(14)에 대해 와이어(12)를 왕복 이동시키기 위한 와이어 구동 기구(16)를 구비한다. 도시된 실시예의 와이어 구동 기구(16)는 와이어(12)에 왕복 운동을 전달하기 위해 중앙 풀리에 대해 선택적으로 권취 및 권취 해제하기 위한 캡스턴(18)을 포함할 수도 있다. 선택적으로는, 와이어(12)의 하나 또는 그 이상의 개별 연속 루프가 하나의 직선 길이의 와이어 대신에 사용된다면, 와이어(12)는 이후에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 역전없이 연속적으로 한 방향으로 용이하게 이동될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 와이어(12)는 와이어(12)의 인장력이 인장 풀리(22)에 의해 적절히 유지된 상태에서 한 쌍의 풀리(20)에 의해 잉곳(14) 부근으로 안내될 수도 있다.The device 10 has a wire drive mechanism 16 for reciprocating the wire 12 in a single direction or as indicated by an arrow, relative to the ingot 14. The wire drive mechanism 16 of the illustrated embodiment may include a capstan 18 for selectively winding and unwinding relative to the central pulley for transmitting reciprocating motion to the wire 12. Optionally, if one or more individual continuous loops of wire 12 are used in place of one straight length wire, the wire 12 is readily in one direction continuously without reversal, as described in more detail below. It may be moved. As shown, the wire 12 may be guided near the ingot 14 by a pair of pulleys 20 with the tensile force of the wire 12 properly maintained by the tension pulley 22.

장치(10)는 와이어(12)가 전술한 바와 같이 단일 방향 또는 양방향으로 잉곳(14)에 대해 수직하게 이동됨에 따라 잉곳을 그 종방향에 대해 회전시키기 위한 작업물 회전 기구(24)를 더 구비한다. 도시된 실시예의 작업물 회전 기구(24)는 이후에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 잉곳을 그 길이 방향을 따라 주연 방향으로 둘러싸는 하나 또는 그 이상의 회전 콜릿 고정구(26)를 포함할 수도 있다. 콜릿 고정구 즉, 잉곳(14)은 다수의 구동 롤러(28) 또는 기능적으로 동일한 요소에 의해 회전될 수도 있다. 대체 실시예에 있어서, 잉곳(14)은 본 도면에 도시된 실시예를 대신해서 단부 장착식 작업물 회전 기구(24)에 고정될 수도 있다.The apparatus 10 further includes a workpiece rotating mechanism 24 for rotating the ingot about its longitudinal direction as the wire 12 is moved vertically relative to the ingot 14 in a single direction or in both directions as described above. do. The workpiece rotating mechanism 24 of the illustrated embodiment may include one or more rotating collet fixtures 26 that encircle the ingot in the circumferential direction along its longitudinal direction, as described in more detail below. The collet fixture, ie the ingot 14, may be rotated by multiple drive rollers 28 or functionally the same element. In alternative embodiments, ingot 14 may be secured to end-mounted workpiece rotating mechanism 24 in place of the embodiment shown in this figure.

또한, 장치(10)는 와이어 구동 기구가 장착되고 제1 실시예에 도시되는 와이어 진행 기구(30)를 구비한다. 와이어 진행 기구(30)는 한번의 절단 작업으로 완성되도록 잉곳(14)의 외경("OD")으로부터 외향으로 배치되고 이에 근접한 초기 위치(32)로부터 잉곳(14)의 내경("ID")에 근접한 최종 위치(34)를 향해 이동 와이어(12)를 진행시키는 기능을 한다. 이러한 내경 지점에서, 와이어 진행 기구의 이동은 초기 위치(32)를 향해 다시 와이어를 후퇴하도록 역전될 수도 있다.In addition, the device 10 is equipped with a wire driving mechanism 30 mounted with a wire driving mechanism and shown in the first embodiment. The wire propagation mechanism 30 is disposed outward from the outer diameter (“OD”) of the ingot 14 so as to be completed in one cutting operation, and from the initial position 32 adjacent to the inner diameter (“ID”) of the ingot 14. It serves to advance the moving wire 12 toward an adjacent final position 34. At this inner diameter point, the movement of the wire propagation mechanism may be reversed to retract the wire back toward the initial position 32.

잉곳(14)을 통과하여 반복적으로 절단 또는 얇게 절단되는 것이 바람직한 이러한 적용예에 있어서, 장치(10)는 와이어(12)가 잉곳의 길이를 따라 반복 절단이 가능하도록, 예컨대 다수의 웨이퍼를 얇게 절단하도록 잉곳(14)이 인덱스(index)되고 병진적으로 재위치될 수 있도록 작업물 재위치 기구(36)를 더 구비할 수도 있다. 도시된 실시예에 있어서, 작업물 재위치 기구(36)는 와이어(12)에 대해 다수의 롤러(40)에 의해 지지됨으로써 작업물 회전 기구(24)와 잉곳(14)을 재위치시키는 프로그램가능한 인덱스 종동 리드스크류(38)를 포함할 수도 있다. 대체 실시예에 있어서, 와이어 구동 기구(16) 및 와이어 진행 기구(30)는 통상 고정된 위치 작업물 회전 기구(24)에 대해 재위치할 수도 있다.In this application where it is desirable to repeatedly cut or thinly cut through the ingot 14, the apparatus 10 may be thinly cut, for example, in a plurality of wafers, such that the wire 12 can be repeatedly cut along the length of the ingot. Workpiece repositioning mechanism 36 may be further provided such that ingot 14 may be indexed and translationally relocated. In the illustrated embodiment, the workpiece repositioning mechanism 36 is supported by a plurality of rollers 40 with respect to the wire 12, thereby programmable repositioning the workpiece rotating mechanism 24 and the ingot 14. It may also include an index driven lead screw 38. In alternative embodiments, the wire drive mechanism 16 and the wire propagation mechanism 30 may be repositioned relative to the fixed position workpiece rotation mechanism 24.

도2, 도3, 도4a 및 도4b를 참조하면, 도1에 대해 이전에 도시되고 설명된 바와 같이 장치(10)의 특히 전형적인 실시에 대해 상세히 도시된다. 이들 도면에 도시된 장치(10)에 대해서, 전술되고 도시된 동일한 구조물은 동일한 도면 부호로 표시되며, 이상의 설명으로 충분할 것이다.Referring to Figures 2, 3, 4A and 4B, there is shown in detail a particularly typical implementation of the apparatus 10 as previously shown and described with respect to Figure 1. For the apparatus 10 shown in these figures, the same structures described and shown above are denoted by the same reference numerals and the above description will be sufficient.

특히 도2를 참조하면, 장치(10)가 한 쌍의 상향 연장 직립 지지부(44)를 작업대 표면에 제공하는 기부(42)를 포함할 수도 있다는 것을 알 수 있다. 하나 또는 그 이상의 크로스비임(crossbeam; 46)은 도시된 바와 같이 직립 지지부(44)의 말단부들 사이에서 연장할 수도 있다. 와이어 구동 기구(16)를 위한 와이어(12)의 인장력을 적절히 유지하기 위한 와이어 인장기(48)가 또한 도시된다. 와이어 인장기(48)는 쏘잉 작업 중에 와이어(12)가 적절한 인장력으로 유지되도록 인장 풀리(22)를 편의하기 위한 스프링 또는 다른 적절한 수단을 포함할 수도 있다. 와이어 진행 기구(30)는 직립 지지부(44)에 의해 활주가능하게 지지되고 종동 선형 액튜에이터(52)와 대응 아이들러 선형 액튜에이터(54)와 결합된 마이크로스텝퍼 이송 구동부(50)를 포함할 수도 있으므로, 액튜에이터(52, 54)의 각각은 직립 지지부(44)의 대응된 하나와 결합된다.With particular reference to FIG. 2, it can be seen that the device 10 may include a base 42 that provides a pair of upwardly extending upright supports 44 to the work surface. One or more crossbeams 46 may extend between the distal ends of the upright support 44 as shown. Also shown is a wire tensioner 48 for properly maintaining the tension of the wire 12 for the wire drive mechanism 16. Wire tensioner 48 may include a spring or other suitable means to bias tension pulley 22 to keep wire 12 at proper tension during the sawing operation. Since the wire propagation mechanism 30 may include a microstepper feed drive 50 slidably supported by the upright support 44 and coupled with the driven linear actuator 52 and the corresponding idler linear actuator 54, the actuator Each of 52, 54 is associated with a corresponding one of the upright supports 44.

특히 도3을 참조하면, 와이어 구동 기구(16)의 캡스턴(18)은 마이크로스텝퍼(58)가 작업물 회전 기구(24)의 구동 롤러(28)의 하나 또는 양쪽을 회전시키는 데에 사용되는 중에 도시된 바와 같이 구동 모터(56)에 의해 구동될 수 있다. 마이크로스텝퍼(58)는 하나의 회전 방향으로 작업물을 회전시키도록 제어될 수도 있고 또는 특정 각도의 하나의 방향으로 작업물을 회전시키도록 반복 제어된 후, 특정 각도로 작업물을 다시 회전시키도록 역전될 수 있다. 바람직하게는, 특정 각도는 절단 초기에는 몇도 정도로 작으며, 잉곳을 통과하여 45도 회전각 이상으로 절단이 진행됨에 따라 점차 증가된다. 이러한 방법으로, 와이어 톱은 잉곳의 외부 원통 표면의 표면 결함이 절단 중에 발생할 때 존재할 수 있는 와이어 상의 측면 힘을 거스르기 위해 절단 중에 커어프(kerf)의 측벽 안내부의 장점을 유지하면서 절단시에 잉곳에 대한 상대적으로 일정한 접선 방향 접촉을 효과적으로 유지한다.With particular reference to FIG. 3, the capstan 18 of the wire drive mechanism 16 may be used while the microstepper 58 is used to rotate one or both of the drive rollers 28 of the workpiece rotation mechanism 24. As shown, it may be driven by the drive motor 56. The microstepper 58 may be controlled to rotate the workpiece in one rotational direction or iteratively controlled to rotate the workpiece in one direction of a certain angle, and then rotate the workpiece again at a certain angle. Can be reversed. Preferably, the particular angle is as small as a few degrees at the beginning of the cut, and gradually increases as the cut progresses through the ingot beyond the 45 degree rotation angle. In this way, the wire saw ingots at the time of cutting while maintaining the advantages of the sidewall guides of the kerf during cutting to counteract lateral forces on the wire that may exist when surface defects on the outer cylindrical surface of the ingot occur during cutting. Effectively maintains a relatively constant tangential contact with respect to

도시된 실시예에 있어서, 구동 롤러(28)는 콜릿 고정구(26)의 대응 주연 방향 연장 치형부와 결합하기 위한 복수의 종방향 연장 치형부를 구비할 수도 있다. 콜릿 고정구(26)는 장치(10)의 작동 중에 잉곳(14)이 종방향 축에 대해 정확하게 회전할 수 있도록 콜릿 고정구(26) 내에서 정확히 중심이 맞춰질 수 있도록 (도시되지 않은) 중심 클램프를 더 포함할 수도 있다.In the illustrated embodiment, the drive roller 28 may have a plurality of longitudinally extending teeth for engaging the corresponding peripherally extending teeth of the collet fixture 26. The collet fixture 26 further adds a center clamp (not shown) so that the ingot 14 can be accurately centered within the collet fixture 26 so that the ingot 14 can rotate accurately about the longitudinal axis during operation of the device 10. It may also include.

또한 도시된 바와 같이, 장치(10)는 잉곳(14)을 지지하는 캐리지와 이에 결합된 작업물 회전 기구(24)가 기부(42)의 작업대를 따라 선택적으로 이동되어 와이어 구동 기구(16)에 대해 잉곳(14)을 재위치시킬 수 있도록 작업물 재위치 기구(36)의 리드 스크류(38)에 결합된 마이크로스텝퍼(microstepper; 60)를 더 구비할 수도 있다. 도4a 및 도4b는 마이크로스텝퍼(60)에 의해 잉곳(14)이 정확하게 병진적으로 위치하기에 용이하도록 한 쌍의 레일(68)과 결합될 수도 있는 롤러(40)들을 더 도시한다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 얇게 절단하는 작업에 더하여 장치(10)에 의해 또한 수행될 수도 있는 크롭핑 작동에 우선하여, 잉곳(14)은 다소 테이퍼진 헤드(62)와 대향된 플랜지형 꼬리부(64)를 또한 구비한다.As also shown, the device 10 includes a carriage supporting the ingot 14 and a workpiece rotating mechanism 24 coupled thereto, which is selectively moved along the workbench of the base 42 to the wire drive mechanism 16. It may further comprise a microstepper 60 coupled to the lead screw 38 of the workpiece repositioning mechanism 36 to reposition the ingot 14 relative to the ingot 14. 4A and 4B further illustrate rollers 40 that may be coupled with a pair of rails 68 to facilitate ingot 14 precisely and translationally positioned by microstepper 60. As shown, prior to the cropping operation, which may also be performed by the apparatus 10 in addition to the task of thinly cutting the wafer, the ingot 14 has a flanged tail opposite the somewhat tapered head 62. (64) is also provided.

장치(10)는 이후에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 와이어 진행 기구(30)의 하나 또는 그 이상의 마이크로스텝퍼 이송 구동부(50), 와이어 구동 기구(16)의 구동 모터(56), 작업물 회전 기구(24)의 마이크로스텝퍼(58) 및 작업물 재위치 기구(36)의 마이크로스텝퍼(60)의 기능 및 내부 관련 작동을 작동적으로 제어하고 이들과 결합되는 제어기(66)를 더 포함한다.The apparatus 10 includes one or more microstepper feed drives 50 of the wire propagation mechanism 30, a drive motor 56 of the wire drive mechanism 16, a workpiece rotating mechanism, as described in more detail below. And a controller 66 that operatively controls and engages the functions and internal related operations of the microstepper 58 of the 24 and the microstepper 60 of the workpiece repositioning mechanism 36.

도5를 참조하면, 본 발명에 의한 장치(10')의 예시적인 대체 실시예가 도시된다. 장치(10')는 개별 웨이퍼들을 얇게 절단하기 위해 잉곳(14)에서 동시 절단이 이루어질 수 있도록 개별 폐쇄 루프 와이어 형상의 복수의 절단 와이어(12')를 구비한다. 와이어 구동 기구(16')의 와이어(12')는 다수의 풀리(20')에 의해 지지되고 구동 모터(56')의 단일 회전 방향으로 회전하며 결합됨으로써 캡스턴(18')에 의해 구동될 수도 있다. 장치(10')의 와이어 진행 기구(30')는 마이크로스텝퍼 이송 구동부(50')에 의해 수직으로 위치된 잉곳(14)에 대해 수평 방향으로 와이어 구동 기구(16')를 이동시킨다. 도시된 실시예의 작업물 회전 기구(24')는 잉곳(14)의 크롭된 단부에 장착 및 고정된다. 도시된 바와 같이, 장치(10')는 잉곳의 이송뿐만이 아니라 잉곳(14)으로부터 웨이퍼를 절단하기 위한 캣치 조오(catch jaw; 70)와 캣치 테이블(72), 또는 와이어 구동 기구(16')에 대해 잉곳(14)을 위치시키도록 (도시되지 않은) 작업물 재위치 기구를 포함한다.5, an exemplary alternative embodiment of the apparatus 10 'according to the present invention is shown. The apparatus 10 'has a plurality of cutting wires 12' in the form of individual closed loop wires so that simultaneous cutting in the ingot 14 can be made to thinly cut individual wafers. The wire 12 ′ of the wire drive mechanism 16 ′ may be driven by the capstan 18 ′ by being supported by a plurality of pulleys 20 ′ and rotating and engaged in a single rotational direction of the drive motor 56 ′. have. The wire propagation mechanism 30 'of the apparatus 10' moves the wire drive mechanism 16 'in the horizontal direction with respect to the ingot 14 located vertically by the microstepper feed drive 50'. Workpiece rotation mechanism 24 ′ in the illustrated embodiment is mounted and secured to the cropped end of ingot 14. As shown, the device 10 'is provided with a catch jaw 70 and a catch table 72, or a wire drive mechanism 16' for cutting wafers from the ingot 14 as well as conveying the ingot. A workpiece repositioning mechanism (not shown) to position the ingot 14 relative to the ingot 14.

도1 내지 도4b에 대해 전술된 장치(10)의 실시예에 있어서, 캡스턴(18)은 직선으로 30 내지 60 m(100 내지 200 피트)의 와이어(12)를 보유할 수도 있고, 600 내지 750 ㎧(2000 내지 2500 ft/sec)의 속도로 와이어(12)를 역회전가능하게 구동시킬 수도 있다. 그러나, 임의의 적용예에 있어서, 역전시킬 필요없이 오로지 단일 방향으로 (예컨대, 도5에 도시되는 바와 같은) 하나 또는 그 이상의 와이어(12')들을 이동시키는 와이어 구동 기구(16')와 함께 와이어(12')의 하나 또는 그 이상의 연속 루프를 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 곧 알 수 있는 바와 같이, 와이어(12')의 이러한 연속 루프(들)은 와이어(12)의 대응되는 역방향 길이보다 작동을 오래 지속할 것이고 와이어(12)의 역방향 작업으로 인해 유발될 수도 있고 비교적 감소된 절단 시간을 제공할 수도 있는 임의의 톱니 표시가 또한 제거됨과 동시에 잉곳(14)의 최종 절단부 내에 보다 안착하려 할 수도 있다.In the embodiment of the apparatus 10 described above with respect to FIGS. 1-4B, the capstan 18 may have a wire 12 of 30-60 m (100-200 feet) in a straight line, and 600-750 The wire 12 may be driven in reverse rotation at a speed of 2000 to 2500 ft / sec. However, in some applications, the wires together with the wire drive mechanism 16 'to move one or more wires 12' (eg, as shown in Figure 5) in a single direction without the need for reversal. It may be desirable to use one or more continuous loops of (12 '). As will be appreciated, these continuous loop (s) of wire 12 'will last longer than the corresponding reverse length of wire 12 and may be caused by the reverse action of wire 12 and may be relatively Any tooth marks that may provide a reduced cutting time may also be removed and at the same time try to settle more into the final cut of the ingot 14.

전술된 실시예의 각각에 있어서, 와이어(12)의 이동과 관련된 잉곳(14)의 일방향으로의 회전은 와이어가 전체 절단 작동에 걸쳐 절단부 내에서 잉곳의 외주에 사실상 접선 방향으로 단지 접촉한다는 것을 의미한다. 이는 잉곳(14)의 외경으로부터 그 중심점을 통해 잉곳(14)의 최대 직경으로 잉곳이 진행되어야 하는 다른 경우보다 미세한 게이지 와이어의 사용을 동시에 제공하면서 보다 신속한 절단을 가능하게 하는 와이어(12) 상의 보다 작은 드래그(drag)를 유발한다. 이러한 보다 미세한 게이지 와이어(12)의 잠재적인 사용은 쏘잉 작동시에 잉곳(14) 재료의 손실이 보다 적게 발생하며, 제공되는 보다 깨끗한 절단은 광범위한 연마 작업에 대한 필요를 감소시켜서 연마 재료 및 작동에 소요되는 비용을 감소시킨다는 것을 의미한다.In each of the embodiments described above, rotation in one direction of the ingot 14 associated with the movement of the wire 12 means that the wire is only tangentially in tangential contact with the outer periphery of the ingot within the cut over the entire cutting operation. . This allows for more rapid cuts on the wire 12 which allows for faster cutting while simultaneously providing the use of finer gauge wire than in other cases where the ingot has to travel from the outer diameter of the ingot 14 through its center point to the maximum diameter of the ingot 14. Cause a small drag. The potential use of these finer gauge wires 12 results in less loss of ingot 14 material during sawing operations, and the cleaner cuts provided reduce the need for a wide range of polishing operations, thereby reducing abrasive material and operation. This means reducing the cost.

다른 장점은 절단 작동 중에 가변 아크를 통해 잉곳(14)의 반복 회전을 선택함으로써 알게 된다. 대부분의 실리콘 잉곳은 원통형의 잉곳의 외부 표면 상에 다수의 표면 기복 또는 결함을 가진다. 종종, 외부 표면은 전체적으로 평탄한 것이 아니고 소프트 아이스크림 콘의 외부 표면과 유사한 나선형 세트의 완만한 융기부를 가지는 표면 형상을 가질 수도 있다. 이러한 나선형 돌출부 또는 융기부의 출현은 와이어 톱 기구(10)의 연속적인 회전 작동 중에 와이어 톱을 일 측면 또는 다른 측면으로 당기는 경향을 가진다. 아크를 통과하는 왕복 이동은 이러한 결함에 의해 발생되는 와이어 톱 상의 측면 압력이 효과적으로 제거되도록 잉곳(14)을 일방향으로 회전시킨 후 반대 방향으로 회전시킨다. 작동의 이러한 대체 방식에 있어서, 와이어 톱은 중심에서 절단을 종료하는 것 보다는 잉곳(14)을 통과하여 완전히 진행함으로써 절단을 종료한다. 그러나, 잉곳(14) 상의 표면 결함이 중요하게 될 때 작업물의 왕복 이동을 이용하여 달성되는 향상된 정밀도가 연속적인 회전 상태에서보다 크다는 것을 알 수 있다.Another advantage is found by selecting the repetitive rotation of the ingot 14 through the variable arc during the cutting operation. Most silicon ingots have a number of surface undulations or defects on the outer surface of the cylindrical ingot. Often, the outer surface is not entirely flat and may have a surface shape with a helical set of gentle ridges similar to the outer surface of the soft ice cream cone. The appearance of such helical protrusions or ridges tends to pull the wire saw to one side or the other during the continuous rotational operation of the wire saw mechanism 10. The reciprocating motion through the arc rotates the ingot 14 in one direction and then in the opposite direction so that the lateral pressure on the wire saw caused by this defect is effectively removed. In this alternative mode of operation, the wire saw completes the cut by proceeding fully through the ingot 14 rather than ending the cut at the center. However, it can be seen that the improved precision achieved using the reciprocating movement of the workpiece is greater than in the continuous rotation state when the surface defects on the ingot 14 become important.

와이어 구동 기구(16)에 의해 제공되는 와이어(12)의 속도, 가공물 회전 기구(24)에 의해 제공되는 잉곳(14)의 회전 속도, 및 와이어 진행 기구(30)에 의한 와이어(12)의 잉곳(14)으로의 진행은 예를 들어 제어기(66, 도3)에 의해 정확하게 제어되어야 한다. 기능적으로, 잉곳(14)의 재료에 대한 와이어(12)의 표면 속도는 비교적 일정하게 유지되는 것이 가장 바람직하다. 그러므로, 와이어(12)의 상대 속도는 표면 속도를 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 절단이 잉곳(14)의 외경으로부터 내경으로 진행함에 따라 감소되어야 한다. 와이어(12)의 절단 압력이 와이어 진행 기구(30)에 의해 결정된다.The speed of the wire 12 provided by the wire drive mechanism 16, the speed of rotation of the ingot 14 provided by the workpiece rotating mechanism 24, and the ingot of the wire 12 by the wire advancing mechanism 30. Progress to 14 must be precisely controlled by, for example, controller 66 (FIG. 3). Functionally, the surface speed of the wire 12 relative to the material of the ingot 14 is most preferably kept relatively constant. Therefore, the relative speed of the wire 12 must be reduced as the cutting progresses from the outer diameter of the ingot 14 to the inner diameter in order to keep the surface speed substantially constant. The cutting pressure of the wire 12 is determined by the wire advancing mechanism 30.

도1 내지 도4a 및 특히 도4b에 예시된 수평 절단 장치에 의하면, 결정질 찌꺼기를 세척하여 와이어(12)의 절단 수명을 연장시키기 위해 와이어(12)에 대한 윤활제로서 물이 절단 작업 중에 사용될 수도 있다. 도5에 도시된 실시예에 대해서 다른 적당한 기술도 사용될 수도 있다.According to the horizontal cutting device illustrated in FIGS. 1-4A and in particular in FIG. 4B, water may be used during the cutting operation as a lubricant for the wire 12 to clean the crystalline debris to extend the cutting life of the wire 12. . Other suitable techniques may also be used for the embodiment shown in FIG.

제1 실시예에서, 잉곳(14)은 와이어(12)가 접하게 왕복 이동하거나 연속적으로 진행하는 동안에 와이어(12)에 대하여 회전한다. 제1 경우에, 와이어(12)가 잉곳(14)의 외경으로부터 내경 또는 중심으로 진행함에 따라 잉곳의 주연부 둘레에 접선 방향으로 절단된다. 제2 경우에, 호형부를 통해 접선 방향으로 절단되어 잉곳을 통한 호형 절단이 수행된다. 그래서, 제2 경우에, 진행 기구(30)는 와이어(12)를 잉곳(14)을 완전히 통하게 이동시킨다. 이러한 동일한 상대 이동은 잉곳(14)을 고정되게 유지시키고 와이어(12)가 반복 이동하거나 연속적으로 진행함에 따라 잉곳(14)의 종방향 축을 중심으로 와이어(12)를 회전시킴으로써 이루어질 수도 있다.In the first embodiment, the ingot 14 rotates relative to the wire 12 while the wire 12 reciprocates or continuously travels in contact with it. In the first case, the wire 12 is cut tangentially around the perimeter of the ingot as it progresses from the outer diameter of the ingot 14 to the inner diameter or the center. In the second case, the arc cutting through the ingot is performed in a tangential direction through the arc. Thus, in the second case, the traveling mechanism 30 moves the wire 12 through the ingot 14 completely. This same relative movement may be achieved by keeping the ingot 14 stationary and rotating the wire 12 about the longitudinal axis of the ingot 14 as the wire 12 repeatedly moves or proceeds continuously.

도6a 및 도6b를 참조하면, 본 발명의 제2의 양호한 실시예(100)가 평면도로 도시되어 있으며, 여기에서 잉곳은 고정되게 유지되며 와이어 톱은 잉곳을 중심으로 회전된다. 도6a는 잉곳(14)의 외경과 내경 사이의 중간 절단 깊이에 와이어 톱을 구비한 장치를 도시한다. 도6b는 이하에 보다 상세하게 설명한 바와 같이 잉곳(14)의 외경에 대하여 서로 다른 각도 위치에 와이어 톱을 구비한 장치를 도시한다.6A and 6B, a second preferred embodiment 100 of the present invention is shown in plan view, in which the ingot remains fixed and the wire saw is rotated about the ingot. FIG. 6A shows an apparatus with a wire saw at an intermediate cutting depth between the outer and inner diameters of ingot 14. FIG. 6B shows a device having a wire saw at different angular positions with respect to the outer diameter of the ingot 14 as described in more detail below.

장치(100)는 적절한 부품 내에 절단 와이어, 예를 들어 미국 콜로라도주 콜로라도 스프링스 소재의 레이저 테크놀러지 웨스트, 리미티드로부터 입수가능한 상표명 "수퍼와이어" 또는 "수퍼로크" 시리즈의 절단 와이어와 같은 다이아몬드 함유 와이어를 포함한다. 와이어(102)는 톱을 고정 잉곳(14)에 대하여 회전시킴으로써 실리콘 잉곳(14)을 분리 또는 집적 회로 장치가 되는 연속 처리용 복수의 와이퍼로 정확하고도 신속하게 얇게 절단하기 위해 본 발명의 방법 및 장치(100)와 함께 사용된다.Apparatus 100 comprises a cutting wire in a suitable part, for example a diamond-containing wire such as a cutting wire of the trade name "Superwire" or "Superlock" series available from Laser Technology West, Limited, Colorado Springs, Colorado, USA. do. Wire 102 is a method of the present invention for precisely and quickly thinning the silicon ingot 14 into a plurality of wipers for continuous processing, which become separate or integrated circuit devices by rotating the saw relative to the stationary ingot 14. Used with device 100.

장치(100)는 와이어(102)를 화살표 "a"로 표시된 단일 방향으로 또는 잉곳(14)에 대하여 왕복 이동하는 방식으로 이동시키는 와이어 구동 기구(106)와 고정 프레임(104)을 포함한다. 도시된 제2 실시예에서, 와이어 구동 기구(106)는 와이어(102)에 왕복 이동을 제공하기 위해 중심 풀리에 대해 와이어(102)를 권취하거나 권취 해제하는 캡스턴(108)을 포함할 수도 있다. 변경적으로, 와이어(102)의 하나 이상의 개별적인 연속 루프가 와이어의 단일 선형 길이 대신 사용된다면, 와이어(102)는 역전 없이 단일 방향으로 연속적으로 용이하게 이동될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 와이어(102)는 인장 풀리(112)에 의해 와이어(102)의 적당한 인장 작용이 유지되면서 한 쌍의 풀리(110)에 의해 잉곳(14)의 부근에 안내될 수도 있다.The device 100 includes a wire drive mechanism 106 and a stationary frame 104 that move the wire 102 in a single direction indicated by arrow "a" or in a reciprocating manner with respect to the ingot 14. In the second embodiment shown, the wire drive mechanism 106 may include a capstan 108 that winds or unwounds the wire 102 relative to the center pulley to provide reciprocal movement to the wire 102. Alternatively, if one or more individual continuous loops of wire 102 are used instead of a single linear length of wire, wire 102 may be easily moved continuously in a single direction without reversal. As shown, the wire 102 may be guided in the vicinity of the ingot 14 by a pair of pulleys 110 while maintaining proper tensioning of the wire 102 by the tension pulley 112.

장치(100)는 와이어(102)가 전술한 바와 같이 잉곳(14)에 대하여 단일 방향으로 또는 양방향으로, 즉 왕복 운동으로 직교하게 이동함에 따라 와이어 구동 기구(106)를 잉곳의 종방향 축을 중심으로 회전시키는 와이어(즉, 톱) 구동 기구 회전 기구(114)를 더 포함한다.The device 100 moves the wire drive mechanism 106 about the ingot's longitudinal axis as the wire 102 moves in a single direction or in both directions, ie, orthogonally, in a reciprocating motion with respect to the ingot 14 as described above. It further includes a wire (ie, saw) drive mechanism rotating mechanism 114 for rotating.

도6에 도시된 제2 양호한 실시예에서, 와이어 톱 회전 기구(114)는 고정 프레임(104) 상의 잉곳(14)에 대한 지지부에 대하여 중심에 위치된 외주연 고정 링 기어(116)와, 링 기어(116) 내에서 회전하기 위해 잉곳(14)의 종방향 축을 중심으로 중심에 장착된 환형 지지 디스크(118)와, 환형 지지 디스크(118)를 그 중심 축 및 잉곳(14)의 종방향 축을 중심으로 회전시키기 위해 프레임(104) 또는 지지 디스크(118) 상에 장착된 구동 모터 및 기어(120)를 포함할 수도 있다.In a second preferred embodiment, shown in FIG. 6, the wire saw rotating mechanism 114 includes an outer periphery stationary ring gear 116 centered relative to a support for the ingot 14 on the stationary frame 104, and a ring. Annular support disk 118 centered about the longitudinal axis of ingot 14 for rotation within gear 116, and annular support disk 118 about its central axis and the longitudinal axis of ingot 14; It may also include a drive motor and gear 120 mounted on frame 104 or support disk 118 to rotate about it.

도6a 및 도6b에 도시된 바와 같이, 잉곳(14)은 프레임(104) 상의 고정 위치에 유지된 척(chuck) 내에 장착된다. 구동 모터(120)는 환형 지지 디스크(118)의 하나의 다리(119) 상에 장착된다. 또한, 지지 디스크(118)는 120°이격된 3개의 다리(119)와 잉곳(14) 둘레의 중심이 대체로 직사각형인 개구(121)를 구비한 대체로 사다리꼴 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 각각의 다리(119)는 링 기어(112) 상의 톱니와 맞물리는 기어(123)를 지지하여 지지 디스크(118)가 잉곳(14)에 대하여 중심에 보유되게 한다. 기어(123) 중 2개는 단순히 종동 기어이다. 모터(120) 상의 구동 기어와 맞물린 기어(123)는 사다리꼴 환형 디스크(114)를 회전시키는 피동 기어이다. 이러한 모터(120)는 전술한 제1 실시예에 관하여 보다 상세하게 설명한 바와 같이 절단 작업에 필요한 각속도를 실행시키기 위해 스텝퍼 모터 또는 다른 적당한 정밀 제어 가능한 모터일 수도 있다.As shown in FIGS. 6A and 6B, the ingot 14 is mounted in a chuck held in a fixed position on the frame 104. The drive motor 120 is mounted on one leg 119 of the annular support disk 118. The support disk 118 is also shown to have a generally trapezoidal shape with three legs 119 spaced 120 ° apart and a generally rectangular opening 121 around the ingot 14. Each leg 119 supports a gear 123 that engages with the teeth on the ring gear 112 such that the support disk 118 is held centrally with respect to the ingot 14. Two of the gears 123 are simply driven gears. The gear 123 meshed with the drive gear on the motor 120 is a driven gear for rotating the trapezoidal annular disk 114. This motor 120 may be a stepper motor or other suitable precisely controllable motor to execute the angular velocity required for the cutting operation as described in more detail with respect to the first embodiment described above.

사다리꼴 디스크(114)의 형상은 단순히 예시적인 것이다. 이 형상은 원형, 삼각형이거나 또는 전혀 다른 형상을 가질 수도 있지만, 이 실시예에서는 잉곳(14)에 대한 지지부의 둘레에 위치된 중심 개구를 구비한 대체로 환형이다. 환형 지지 디스크 또는 판(118)은 와이어 구동 기구(106)가 환형 지지 디스크(118)에 고정되므로 잉곳(14)의 둘레에서 회전한다. 환형 지지 디스크(118)가 잉곳(14)의 둘레에서 회전하므로, 와이어(102)는 와이어(102)가 와이어 구동 기구(106)에 의해 구동됨에 따라 잉곳(14) 내의 절개부에 접하게 유지하면서 잉곳(14)의 둘레에서 다시 회전한다.The shape of the trapezoidal disk 114 is merely exemplary. This shape may be circular, triangular or a completely different shape, but in this embodiment is generally annular with a central opening located around the support for ingot 14. The annular support disk or plate 118 rotates around the ingot 14 because the wire drive mechanism 106 is fixed to the annular support disk 118. Since the annular support disk 118 rotates around the ingot 14, the wire 102 remains ingot while keeping the incision in the ingot 14 as the wire 102 is driven by the wire drive mechanism 106. Rotate again around (14).

장치(100)는, 와이어 구동 기구(106)가 장착된 제1 실시예에서와 같이, 도6a 및 도6b에 예시된 제2 실시예(100)에서 와이어 진행 기구(30)를 또한 포함한다. 와이어 진행 기구(30)는 와이어 구동 기구(106)에 대하여 프레임(113)을 방사상으로 이동시키는 것과 같이 작용하며 회전 환형 지지 디스크(118)에 자체 고정된다. 와이어 진행 기구(30)는 톱 회전 시스템(114)이 모터(120)를 통해 와이어 진행 기구(30) 및 와이어 구동 기구(160)를 잉곳(14)의 둘레에서 연속적으로 회전시키는 동안 한번의 절단이 종료되도록 와이어 구동 기구(106) 즉, 이동 와이어(102)를 도6b에 도시된 바와 같이 잉곳(14)의 외경("OD")에 근접한 초기 위치로부터 도6a에 도시된 중간 위치를 통해 잉곳(14)의 내경("ID")에 근접한 최종 위치를 향해 진행시키는 기능을 한다. 와이어(102)가 잉곳(14)의 내경 또는 중심 종방향 축에 도달하면, 잉곳(14)은 절단되며 와이어 진행 기구(30)의 이동은 와이어(102)를 초기 위치(32)를 향해 후퇴시키도록 역전될 수도 있다.The apparatus 100 also includes a wire propagation mechanism 30 in the second embodiment 100 illustrated in FIGS. 6A and 6B, as in the first embodiment where the wire drive mechanism 106 is mounted. The wire propagation mechanism 30 acts like moving the frame 113 radially relative to the wire drive mechanism 106 and is self-fixed to the rotating annular support disk 118. The wire propagation mechanism 30 is cut once while the saw rotation system 114 continuously rotates the wire propagation mechanism 30 and the wire drive mechanism 160 around the ingot 14 via the motor 120. In order to terminate the wire drive mechanism 106, i.e., the moving wire 102, from the initial position close to the outer diameter ("OD") of the ingot 14 as shown in FIG. 6B through the intermediate position shown in FIG. 14) to advance toward the final position close to the inner diameter ("ID"). When the wire 102 reaches the inner diameter or central longitudinal axis of the ingot 14, the ingot 14 is cut and the movement of the wire propagation mechanism 30 causes the wire 102 to retract towards the initial position 32. May be reversed.

선택적으로, 톱 회전 시스템(114)은 전술한 바와 같이 연속적이라기 보다는 1조의 변형가능한 호형부를 통해 전후방 왕복 운동식으로 구동될 수도 있다. 이러한 대체예에서, 와이어 톱(102)은 와이어 톱(102)이 잉곳(14)의 직경을 통해 절단 작업의 전체에 걸쳐 만곡부에 실질적으로 접하면서 만곡 절단부를 절단한다. 와이어 톱(102)은 이러한 대체예에서 잉곳(14)을 전체적으로 통해 진행된다. 또한, 왕복 회전의 호형의 각도 또는 길이는 절단의 전체에 걸쳐 소정의 방식으로 변경될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 방향으로의 호형 각도는 잉곳(14)의 직경을 통하는 절단의 시작 및 끝에서 작으며 잉곳(14)을 통하는 절단의 중간 부분을 향해 더 큰, 예를 들어 약 45°일 수도 있다. 그러나, 회전의 목적은 동일하다. 즉, 와이어 톱을 절단부에 실질적으로 접하게 유지시키는 것이다. 이것은 잉곳(14)의 외면의 결함 또는 기복에 의해 야기되는 와이어 톱의 측면 힘을 최소화시킨다.Optionally, the saw rotation system 114 may be driven back and forth reciprocally through a set of deformable arcs rather than continuous as described above. In this alternative, the wire saw 102 cuts the curved cutout while the wire saw 102 substantially contacts the curved portion throughout the cutting operation through the diameter of the ingot 14. Wire saw 102 travels through ingot 14 as a whole in this alternative. In addition, the angle or length of the arc of reciprocation may be varied in some way throughout the cut. For example, the arc angle in each direction is small at the beginning and end of the cut through the diameter of the ingot 14 and is greater, for example about 45 ° toward the middle portion of the cut through the ingot 14. It may be. However, the purpose of rotation is the same. In other words, the wire saw is kept substantially in contact with the cut portion. This minimizes the lateral forces of the wire saw caused by defects or undulations in the outer surface of the ingot 14.

작동시, 와이어 구동 기구(106)에 의해 와이어(102)에 부여되는 속도, 톱 회전 기구(114)에 의해 부여되는 톱 회전 속도, 및 와이어 진행 기구(30)에 의한 와이어(102)의 잉곳(14) 내로의 방사상 내부 진행은 모두 정확하게 제어되어야 한다. 기능적으로, 잉곳(14)의 재료에 대하여 와이어(102)의 표면 속도가 비교적 일정하게 유지되는 것이 가장 바람직하다. 그러므로, 제1 실시예에서와 같이, 잉곳(14)에 대한 와이어(102)의 상대 속도는 표면 속도를 실질적으로 일정하게 유지하기 위해 절단이 잉곳(14)의 외경으로부터 그 중심 또는 내경까지 진행함에 따라 감소되어야 한다. 제1 실시예에서와 같이, 와이어(102)의 절단 압력은 와이어 진행 기구(30)에 의해 결정된다.In operation, the speed imparted to the wire 102 by the wire drive mechanism 106, the saw rotational speed imparted by the saw rotating mechanism 114, and the ingot of the wire 102 by the wire advancing mechanism 30 14 All radial internal progression into the system must be precisely controlled. Functionally, it is most desirable that the surface velocity of the wire 102 remain relatively constant relative to the material of the ingot 14. Therefore, as in the first embodiment, the relative speed of the wire 102 relative to the ingot 14 is such that the cutting proceeds from the outer diameter of the ingot 14 to its center or inner diameter in order to keep the surface speed substantially constant. Should be reduced accordingly. As in the first embodiment, the cutting pressure of the wire 102 is determined by the wire propagation mechanism 30.

설명되고 도시된 2개의 실시예(10, 100)는 잉곳(14)의 견지에서 상당히 유사하게 기능한다. 이 2개의 실시예에서, 와이어(12, 102)는 잉곳의 종방향 축에 직교하게 잉곳(14) 내로 접하게 절단하면서 잉곳(14)의 주연부 둘레에서 연속적으로 또는 반복 운동식으로 이동한다. 톱 와이어와 잉곳(14) 사이의 이러한 상대 이동은 절단 중에 극히 좁은 절단부 및 균일한 절단면이 유지되도록 한다. 반복 운동의 회전은 외부 잉곳 표면 형상의 변경에 대해 와이어에 작용하는 효과를 최소화한다. 연속적인 회전은 잉곳의 단부를 절단하고 그리고/또는 잉곳으로부터 웨이퍼를 절단하는데 필요한 절단 깊이를 최소화한다.The two embodiments 10, 100 described and shown function very similarly in terms of ingot 14. In these two embodiments, the wires 12, 102 move continuously or repeatedly in motion around the periphery of the ingot 14 while cutting in contact with the ingot 14 perpendicular to the longitudinal axis of the ingot. This relative movement between the saw wire and the ingot 14 ensures that extremely narrow cuts and even cuts are maintained during cutting. Rotation of the repetitive motion minimizes the effect on the wire for changes in the outer ingot surface shape. Continuous rotation minimizes the depth of cut required to cut the end of the ingot and / or to cut the wafer from the ingot.

특정 장치 및 와이어 절단 기술과 함께 본 발명의 원리를 앞에서 설명하는데 있어, 앞의 설명은 예로서만 만들어졌으며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 특히, 앞에서 개시된 사상이 관련 기술의 기술자에게 다른 수정을 제시할 것임이 인지된다. 이러한 수정은 그 자체로서 이미 알려지고 본 명세서에서 이미 설명된 특징에 대신하거나 부가하여 사용될 수도 있는 다른 특징들을 포함한다. 청구의 범위가 본 출원을 특징들의 특정한 조합으로 정했지만, 본 명세서에서 개시된 범위는 청구의 범위에서 현재 청구된 것과 동일한 발명에 관한 것이든지 아니든지 간에 그리고 본 발명에 의해 직면하게 된 것과 동일한 기술적인 문제의 일부 또는 전부를 완화시키든지 아니든지 간에 신규한 특징 또는 명확하거나 불명확하게 개시된 특징들의 신규한 조합 또는 관련 기술의 기술자에게 명백하게 될 개념 또는 수정을 또한 포함한다. 이에 의해 본 출원인은 새로운 청구의 범위를 작성할 근거를 본 출원 또는 이로부터 파생된 추가의 출원에 대한 수행 중에 이러한 특징들 및/또는 이러한 특징들의 조합에 둔다.In the foregoing description of the principles of the invention in conjunction with specific device and wire cutting techniques, it will be clearly understood that the foregoing description has been made by way of example only and is not intended to limit the scope of the invention. In particular, it is recognized that the foregoing disclosure will suggest other modifications to those skilled in the art. Such modifications include other features that are already known per se and may be used in place of or in addition to the features already described herein. Although the claims set forth this application as specific combinations of features, the scope disclosed herein is, whether or not related to the same inventions as the presently claimed claims, and as described by the present invention. It also includes novel features or concepts or modifications that will be apparent to those skilled in the relevant art, or novel combinations of clearly or unclearly disclosed features, whether or not alleviating some or all of the problems. The Applicant thereby places the basis for creating a new claim on these features and / or a combination of such features during the performance of the present application or further applications derived therefrom.

Claims (60)

사실상 원통형의 결정질 작업물을 분할하기 위한 방법에 있어서,In a method for dividing a substantially cylindrical crystalline workpiece, 복수의 절단 요소가 부착된 와이어를 제공하는 단계와,Providing a wire with a plurality of cutting elements attached thereto; 상기 작업물 내에 절단부를 형성하기 위해 상기 와이어를 작업물의 종방향 축에 수직하게 이동시키는 단계와,Moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece to form a cut in the workpiece; 상기 절단부를 상기 작업물 주위로 원주방향으로 형성하기 위해 작업물에 대해 상기 와이어를 회전시키는 단계와,Rotating the wire relative to the workpiece to form the cut portion circumferentially around the workpiece; 상기 작업물의 상기 와이어가 상기 절단부를 깊게 함에 따라 외경에 인접한 제1 위치로부터 내경에 인접한 제2 위치로 상기 와이어를 진행시키는 단계를Advancing the wire from a first position adjacent to an outer diameter to a second position adjacent to an inner diameter as the wire of the workpiece deepens the cutout; 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 제1항에 있어서, 상기 회전 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 회전시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein said rotating step is performed by rotating said wire about a longitudinal axis of said workpiece. 제1항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형적으로 인출하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein said moving step is performed by drawing said wire linearly in one direction with respect to the longitudinal axis of said workpiece. 제1항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형적으로 인출하는 단계와 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 제2 대향 방향으로 번갈아가며 인출하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the moving step includes linearly drawing the wire in one direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece and alternately withdrawing the wire in a second opposite direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece. Method carried out by the step. 제1항에 있어서, 상기 이동 단계 및 회전 단계는 속도에 관계되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the moving and rotating steps are related to speed. 제5항에 있어서, 상기 회전 단계는 사실상 균일한 각속도로 수행되고, 상기 이동 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 감소하는 가변 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5, wherein the rotating step is performed at a substantially uniform angular velocity and the moving step is performed at a variable speed that decreases as the wire travels from the first position to the second position. . 제5항에 있어서, 상기 이동 단계는 사실상 균일한 속도로 수행되고, 상기 회전 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 감소하는 가변 각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5 wherein said moving step is performed at a substantially uniform speed and said rotating step is performed at a variable angular velocity that decreases as said wire travels from said first position to said second position. . 제1항에 있어서, 상기 진행 단계는 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 사실상 균일한 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein said advancing step is performed at a substantially uniform speed from said first position to said second position. 제1항에 있어서, 상기 와이어를 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 후퇴시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, further comprising retracting the wire from the second position to the first position. 제9항에 있어서, 상기 작업물을 상기 와이어에 대해 재위치시키고 상기 이동 단계, 회전 단계 및 진행 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.10. The method of claim 9, further comprising repositioning the workpiece relative to the wire and repeating the moving, rotating, and advancing steps. 제1항에 있어서, 상기 제공 단계 및 이동 단계는 부착된 복수의 절단 요소를 각각 갖는 복수의 와이어를 통상 평행하고 이격된 관계로 제공하는 단계와 상기 복수의 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 수직하게 동시에 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the providing and moving steps comprise providing a plurality of wires, each having a plurality of attached cutting elements, in a generally parallel and spaced relationship and perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece. Moving the same time simultaneously. 사실상 원통형 결정질 작업물을 분할하기 위한 장치에 있어서,In a device for dividing a substantially cylindrical crystalline workpiece, 부착된 복수의 절단 요소를 갖는 와이어와,A wire having a plurality of cutting elements attached thereto; 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 수직하게 이동시키기 위한 와이어 구동 기구와,A wire drive mechanism for moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece; 상기 와이어 구동 기구를 상기 종방향 축에 대해 회전시키기 위해 와이어 구동 기구에 또는 상기 종방향 축에 대해 상기 작업물을 회전시키기 위해 작업물에 결합된 회전 기구와,A rotary mechanism coupled to a wire drive mechanism to rotate the wire drive mechanism about the longitudinal axis or to a workpiece to rotate the workpiece about the longitudinal axis; 상기 와이어를 외경에 인접한 제1 위치로부터 내경에 인접한 제2 위치로 위치시키기 위한 와이어 진행 기구를A wire running mechanism for positioning the wire from a first position adjacent the outer diameter to a second position adjacent the inner diameter; 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.Apparatus, characterized in that provided. 제12항에 있어서, 상기 와이어는 그 내부에 함유된 복수의 다이아몬드를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the wire has a plurality of diamonds contained therein. 제13항에 있어서, 상기 와이어는 외부를 둘러싸는 구리 외피를 갖는 강철 코어를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 13, wherein the wire has a steel core having a copper sheath surrounding the exterior. 제14항에 있어서, 상기 복수의 다이아몬드는 상기 구리 외피 내에 함유된 것을 특징으로 하는 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the plurality of diamonds are contained within the copper sheath. 제15항에 있어서, 상기 와이어는 상기 구리 외피 위에 위치하는 니켈 층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.The apparatus of claim 15, wherein the wire further comprises a layer of nickel positioned over the copper sheath. 제15항에 있어서, 상기 복수의 다이아몬드는 상기 와이어의 원주 및 길이에 대해 사실상 균일하게 분포된 것을 특징으로 하는 장치.16. The apparatus of claim 15, wherein the plurality of diamonds are substantially uniformly distributed over the circumference and length of the wire. 제12항에 있어서, 상기 와이어 구동 기구는 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형 인출하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.13. The apparatus of claim 12, wherein the wire drive mechanism is operative to draw the wire linearly in one direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece. 제18항에 있어서, 상기 와이어는 밀폐 루프의 와이어인 것을 특징으로 하는 장치.19. The apparatus of claim 18, wherein the wire is a wire in a closed loop. 제12항에 있어서, 상기 와이어 구동 기구는 상기 와이어를 작업물의 종방향 축에 대해 제1 방향으로 선형 인출하고 상기 작업물의 종방향 축에 대해 제2 대향 방향으로 상기 와이어를 번갈아가며 인출하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.13. The device of claim 12, wherein the wire drive mechanism is operable to linearly draw the wire in a first direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece and alternately withdraw the wire in a second opposite direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece. Device characterized in that. 제20항에 있어서, 상기 와이어는 긴 길이의 와이어인 것을 특징으로 하는 장치.21. The device of claim 20, wherein the wire is a long length of wire. 제12항에 있어서, 상기 회전 기구는 상기 작업물의 주위에 동축상으로 장착된 환형의 링 기어와, 상기 와이어 구동 기구를 종방향 축에 대해 회전시키기 위해 상기 링 기어에 회전식으로 결합된 와이어 구동 기구 지지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.13. The rotating mechanism of claim 12, wherein the rotating mechanism is an annular ring gear coaxially mounted about the workpiece and a wire driving mechanism rotatably coupled to the ring gear to rotate the wire driving mechanism about a longitudinal axis. And a support. 제22항에 있어서, 상기 링 기어는 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.23. The apparatus of claim 22, wherein the ring gear is stationary. 제12항에 있어서, 부착된 복수의 절단 요소를 각각 갖는 통상 평행하고 이격된 관계의 복수의 와이어와, 상기 복수의 와이어를 작업물의 종방향 축에 수직하게 이동시키기 위한 와이어 구동 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.13. The apparatus of claim 12, further comprising a plurality of wires in a generally parallel and spaced apart relationship, each having a plurality of attached cutting elements, and a wire drive mechanism for moving the plurality of wires perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece. Device characterized in that. 복수의 절단 요소가 부착된 와이어를 구비하는 단계와,Providing a wire with a plurality of cutting elements attached thereto; 상기 와이어를 결정질 반도체 재료 잉곳의 종방향 축에 대해 수직하게 이동시키고 이와 동시에 상기 와이어를 종방향 축에 대해 회전시키거나 상기 종방향 축에 대해 상기 잉곳을 회전시키는 단계와,Moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the crystalline semiconductor material ingot and simultaneously rotating the wire about the longitudinal axis or rotating the ingot about the longitudinal axis; 상기 잉곳의 외경에 인접한 제1 위치로부터 그 내경에 인접한 제2 위치로 상기 와이어를 진행시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 반도체 웨이퍼.And advancing the wire from a first position adjacent the outer diameter of the ingot to a second position adjacent the inner diameter. 제25항에 있어서, 상기 제공 단계는 다이아몬드 함유 와이어에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.27. The semiconductor wafer of claim 25, wherein said providing step is performed by a diamond containing wire. 제25항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 잉곳의 종방향 축에 대해 회전시키면서 상기 잉곳의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.26. The semiconductor wafer of claim 25, wherein said moving comprises linearly drawing the wire in one direction with respect to the longitudinal axis of the ingot while rotating the wire about the longitudinal axis of the ingot. 제25항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 잉곳의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형 인출하는 단계와 상기 와이어를 상기 잉곳의 종방향 축에 대해 제2 대향 방향으로 번갈아가며 인출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.26. The method of claim 25, wherein the moving step further comprises linearly drawing the wire in one direction with respect to the longitudinal axis of the ingot and alternately withdrawing the wire in a second opposite direction with respect to the longitudinal axis of the ingot. A semiconductor wafer comprising a. 제25항에 있어서, 상기 이동 단계 및 회전 단계는 속도에 관계되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.26. The semiconductor wafer of claim 25, wherein said moving and rotating steps are related to speed. 제29항에 있어서, 상기 회전 단계는 사실상 균일한 각속도로 수행되고, 상기 이동 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 감소하는 가변 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.30. The semiconductor of claim 29 wherein said rotating step is performed at a substantially uniform angular velocity and said moving step is performed at a variable speed that decreases as said wire travels from said first position to said second position. wafer. 사실상 원통형의 결정성 작업물을 절단하는 방법에 있어서,In a method of cutting a substantially cylindrical crystalline workpiece, 복수의 절단 요소가 부착된 와이어를 제공하는 단계와,Providing a wire with a plurality of cutting elements attached thereto; 상기 작업물 내에 절단부를 형성하도록 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 수직하게 이동시키는 단계와,Moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece to form a cut in the workpiece; 상기 절단부 내에서 상기 와이어를 상기 작업물의 원주에 사실상 접선 방향으로 유지하면서 상기 와이어를 상기 작업물에 대해 적어도 제1 아크를 통해 왕복 회전시키는 단계와,Reciprocating the wire through at least a first arc with respect to the workpiece while maintaining the wire substantially tangential to the circumference of the workpiece within the cutout; 상기 작업물의 외경에 인접한 제1 위치로부터 상기 작업물을 통한 제2 위치로 상기 와이어를 진행시키는 단계를Advancing the wire from a first position adjacent the outer diameter of the workpiece to a second position through the workpiece; 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Method comprising a. 제31항에 있어서, 상기 왕복 회전 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 상기 종방향 축을 중심으로 회전시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said reciprocating step is performed by rotating said wire about said longitudinal axis of said workpiece. 제31항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 일방향으로 선형 인출하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said moving step is performed by linearly drawing said wire in one direction about a longitudinal axis of said workpiece. 제31항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 상기 작업물의 상기 종방향 축에 대해 제1 방향으로 선형 인출하는 단계와, 상기 와이어를 상기 작업물의 상기 종방향 축에 대해 반대 방향인 제2 방향으로 번갈아가며 인출하는 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, wherein the moving comprises linearly drawing the wire in a first direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece, and the wire in a second direction opposite to the longitudinal axis of the workpiece. Characterized in that it is carried out by the step of withdrawing alternately. 제31항에 있어서, 상기 이동 단계 및 상기 회전 단계는 속도와 관련된 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31 wherein the moving and rotating steps are related to speed. 제35항에 있어서, 상기 회전 단계는 사실상 일정한 각속도로서 각각의 방향으로 수행되고, 상기 이동 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 가변 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein the rotating step is performed in each direction at a substantially constant angular velocity, and the moving step is performed at a variable speed as the wire proceeds from the first position to the second position. Way. 제35항에 있어서, 상기 이동 단계는 사실상 일정한 속도로 수행되고, 상기 회전 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 가변 각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.36. The method of claim 35, wherein said moving step is performed at a substantially constant speed and said rotating step is performed at a variable angular velocity as said wire proceeds from said first position to said second position. 제31항에 있어서, 상기 진행 단계는 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 사실상 일정한 각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31 wherein said advancing step is performed at a substantially constant angular velocity from said first position to said second position. 제31항에 있어서, 상기 와이어를 상기 제2 위치로부터 상기 제1 위치로 후퇴시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, further comprising retracting the wire from the second position to the first position. 제39항에 있어서, 상기 작업물을 상기 와이어에 대해 재위치시키는 단계와, 상기 이동 단계, 상기 왕복 회전 단계 및 상기 진행 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.40. The method of claim 39, further comprising repositioning the workpiece relative to the wire and repeating the moving, reciprocating and advancing steps. 제31항에 있어서, 상기 제공 단계 및 상기 이동 단계는 복수의 절단 요소가 각각 부착된 복수의 와이어들을 사실상 평행하고 이격된 관계로 제공하는 단계와, 상기 복수의 와이어들을 상기 작업물의 종방향 축에 대해 수직하게 동시에 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.32. The method of claim 31, wherein said providing and said moving step comprise providing a plurality of wires each having a plurality of cutting elements attached thereto in a substantially parallel and spaced apart relationship; Simultaneously moving vertically relative to each other. 사실상 원통형의 결정성 작업물을 절단하는 장치에 있어서,In a device for cutting a substantially cylindrical crystalline workpiece, 복수의 절단 요소들이 부착된 와이어와,A wire with a plurality of cutting elements attached thereto, 상기 와이어를 상기 작업물의 종방향 축에 대해 수직하게 이동시키기 위한 와이어 구동 기구와,A wire drive mechanism for moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the workpiece; 상기 종방향 축을 중심으로 상기 와이어 구동 기구를 왕복 회전시키고 또는 상기 종방향 축을 중심으로 상기 작업물을 회전시키도록, 상기 와이어 구동 기구 또는 상기 작업물 중 하나에 결합된 회전 기구와,A rotary mechanism coupled to one of the wire drive mechanism or the workpiece to reciprocally rotate the wire drive mechanism about the longitudinal axis or to rotate the workpiece about the longitudinal axis; 상기 와이어를 상기 작업물의 외경에 인접한 제1 위치로부터 상기 작업물을 통한 제2 위치로 배치하는 와이어 진행 기구를A wire running mechanism for placing the wire from a first position adjacent the outer diameter of the workpiece to a second position through the workpiece; 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.Apparatus comprising a. 제42항에 있어서, 상기 와이어는 상기 와이어 내에 함유된 복수의 다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.43. The apparatus of claim 42, wherein the wire comprises a plurality of diamonds contained in the wire. 제43항에 있어서, 상기 와이어는 외주를 둘러싸는 구리 외피를 갖는 강철 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.44. The apparatus of claim 43, wherein the wire comprises a steel core having a copper sheath surrounding the perimeter. 제44항에 있어서, 상기 복수의 다이아몬드는 상기 구리 외피 내에 함유되는 것을 특징으로 하는 장치.45. The apparatus of claim 44, wherein the plurality of diamonds are contained within the copper sheath. 제45항에 있어서, 상기 와이어는 상기 구리 외피를 덮는 니켈 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.46. The apparatus of claim 45, wherein the wire further comprises a nickel layer covering the copper sheath. 제45항에 있어서, 상기 복수의 다이아몬드는 상기 와이어의 원주 및 길이 둘레에 사실상 일정하게 분포되는 것을 특징으로 하는 장치.46. The apparatus of claim 45, wherein the plurality of diamonds are substantially uniformly distributed around the circumference and length of the wire. 제42항에 있어서, 상기 와이어 구동 기구는 상기 작업물의 상기 종방향 축에 대해 일방향으로 상기 와이어를 선형 인출하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.43. The apparatus of claim 42, wherein the wire drive mechanism is operative to linearly draw the wire in one direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece. 제48항에 있어서, 상기 와이어는 폐쇄 루프의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.49. The device of claim 48, wherein the wire comprises a closed loop of wire. 제42항에 있어서, 상기 와이어 구동 기구는 상기 작업물의 종방향 축에 대해 제1 방향으로 상기 와이어를 선형 인출하도록 작동되고 상기 작업물의 종방향 축에 대해 반대인 제2 방향으로 상기 와이어를 번갈아가며 인출하도록 작동되는 것을 특징으로 하는 장치.43. The device of claim 42, wherein the wire drive mechanism is operated to linearly withdraw the wire in a first direction with respect to the longitudinal axis of the workpiece and alternating the wire in a second direction opposite to the longitudinal axis of the workpiece. And operate to withdraw. 제50항에 있어서, 상기 와이어는 긴 길이의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.51. The device of claim 50, wherein the wire comprises a long length of wire. 제42항에 있어서, 상기 회전 기구는 상기 작업물을 중심으로 동축상으로 장착된 환형 링 기어와, 상기 종방향 축을 중심으로 상기 와이어 구동 기구를 반복 회전시키도록 상기 링 기어에 회전가능하게 결합된 와이어 구동 기구 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.43. The rotational mechanism of claim 42, wherein the rotation mechanism is rotatably coupled to the ring gear coaxially mounted about the workpiece and to the rotational rotation of the wire drive mechanism about the longitudinal axis. And a wire drive mechanism support. 제52항에 있어서, 상기 링 기어는 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.53. The device of claim 52, wherein the ring gear is stationary. 제42항에 있어서, 대체로 평행하고 분리 이격된 관계이며 복수의 절단 요소가 각각 부착된 복수의 와이어들을 더 포함하고, 상기 와이어 구동 기구는 상기 복수의 와이어들을 상기 작업물의 상기 종방향 축에 대해 수직하게 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.43. The apparatus of claim 42, further comprising a plurality of wires in a generally parallel and spaced apart relationship, each with a plurality of cutting elements attached thereto, wherein the wire drive mechanism perpendiculars the plurality of wires to the longitudinal axis of the workpiece. The device, characterized in that configured to move. 복수의 절단 요소들이 부착된 와이어를 제공하는 단계와,Providing a wire with a plurality of cutting elements attached thereto; 상기 와이어를 결정성 반도체 재료 잉곳의 종방향 축에 대해 수직하게 이동시키고, 동시에 상기 종방향 축을 중심으로 상기 와이어를 왕복 회전시키고 또는 상기 종방향 축을 중심으로 상기 잉곳을 왕복 회전시키는 단계와,Moving the wire perpendicular to the longitudinal axis of the crystalline semiconductor material ingot, and simultaneously reciprocating the wire about the longitudinal axis or reciprocating the ingot about the longitudinal axis; 상기 와이어를 상기 잉곳의 외경에 인접한 제1 위치로부터 상기 작업물을 통한 제2 위치로 진행시키는 단계를Advancing the wire from a first position adjacent the outer diameter of the ingot to a second position through the workpiece 포함하는 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.A semiconductor wafer manufactured by the method comprising. 제55항에 있어서, 상기 제공 단계는 다이아몬드 함유 와이어에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.56. The semiconductor wafer of claim 55, wherein said providing step is performed by a diamond containing wire. 제55항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 잉곳의 상기 종방향 축에 대해 회전시키면서 상기 와이어를 상기 잉곳의 상기 종방향 축에 대해 일방향으로 선형 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.56. The semiconductor wafer of claim 55, wherein said moving comprises linearly drawing said wire in one direction about said longitudinal axis of said ingot while rotating said wire about said longitudinal axis of said ingot. . 제55항에 있어서, 상기 이동 단계는 상기 와이어를 상기 잉곳의 상기 종방향 축에 대해 제1 방향으로 선형 인출하는 단계와, 상기 와이어를 상기 잉곳의 상기 종방향 축에 대해 반대인 제2 방향으로 번갈아가며 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.56. The method of claim 55, wherein the moving step comprises linearly drawing the wire in a first direction with respect to the longitudinal axis of the ingot and in the second direction opposite to the longitudinal axis of the ingot. A semiconductor wafer comprising the step of taking out alternately. 제55항에 있어서, 상기 이동 단계 및 상기 회전 단계는 속도와 관련된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.56. The semiconductor wafer of claim 55, wherein said moving step and said rotating step are related to speed. 제59항에 있어서, 상기 회전 단계는 사실상 일정한 각속도로 각각의 방향으로 수행되고, 상기 이동 단계는 상기 와이어가 상기 제1 위치로부터 상기 제2 위치로 진행됨에 따라 가변 속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼.60. The method of claim 59, wherein the rotating step is performed in each direction at a substantially constant angular velocity, and the moving step is performed at a variable speed as the wire proceeds from the first position to the second position. Semiconductor wafer.
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