KR20060057149A

KR20060057149A - 웨이퍼 슬라이싱 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060057149A
Application number: KR1020040096218A
Authority: KR
Inventors: 지은상; 이경무
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2004-11-23
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2006-05-26
Also published as: US7261099B2; JP2006148068A; KR100667690B1; US7353818B2; US20070190897A1; US7431028B2; US20070190912A1; US20060107940A1; CN1788965B; US20070186917A1; CN1788965A; US7370646B2

Abstract

본 발명의 웨이퍼 슬라이싱 방법은 슬라이싱 되는 웨이퍼 표면의 나노토포그라피 값을 개선하기 위한 것으로서, 슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 피이드 되는 잉곳을 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하며, 소(小) 직경의 와이어로 잉곳의 일측을 슬라이싱 하여, 상기 웨이퍼에 제1 슬라이싱 부를 형성하는 제1 슬라이싱 단계, 및 상기 제1 슬라이싱 단계에 이어, 상기 소 직경의 와이어보다 큰 대(大) 직경의 와이어로 잉곳의 잔여 부분을 슬라이싱 하여, 상기 제1 슬라이싱 부에 이어지는 제2 슬라이싱 부를 상기 웨이퍼에 형성하는 제2 슬라이싱 단계를 포함한다.

슬라이싱, 와이어, 직경

Description

웨이퍼 슬라이싱 방법 및 장치{METHOD AND MACHINE FOR SLICING WAFERS}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법으로 슬라이싱 된 웨이퍼의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법으로 슬라이싱 된 웨이퍼의 측면도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법 적용시, 잉곳의 피이드 속도와 슬라이싱 시간과의 관계를 도시한 그래프이다.

도 5는 도 4의 잉곳의 피이드 속도와 슬라이싱 시간과의 관계를 도시한 웨이퍼의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 장치의 사시도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법으로 슬라이싱 된 웨이퍼의 평면도이다.

본 발명은 웨이퍼 슬라이싱 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 미세 표면의 나노토포그라피(nanotopography)를 개선하는 웨이퍼 슬라이싱 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼 제조 공정은 잉곳(ingot) 공정, 슬라이싱(slicing) 공정, 에지 그라인딩(edge grinding) 공정, 랩핑(lapping) 공정, 에칭(etching) 공정, 백 사이드 폴리싱(back side polishing) 공정, 프리 어닐 크린(pre anneal clean) 공정, 에지 폴리싱 공정, 및 프론트 폴리싱(front polishing) 공정을 포함한다.

상기 잉곳성장 공정은 모래에서 규소(Si)를 추출 정제하여 실리콘 원재료를 생성한 후 원하는 불순물을 주입하여 N형 또는 P형 실리콘 덩어리를 만든다. 슬라이싱 공정은 잉곳성장 공정에서 생성된 실리콘 덩어리를 원하는 두께로 잘라 웨이퍼를 생성한다. 에지 그라인딩 공정은 슬라이싱 공정에 의해 생성된 웨이퍼의 에지 부분을 특정한 모양으로 만들고 에지 거칠기를 향상시키기 위하여 웨이퍼의 에지 부분을 연마 가공하여 표면을 매끄럽게 한다. 랩핑 공정은 규격에 따라 소정의 두께로 슬라이싱 된 웨이퍼의 프론트 사이드 및 백 사이드의 표면에 발생된 표면 손상을 제거하고 평탄도를 향상시키기 위해 웨이퍼의 프론트 사이드 및 백 사이드의 표면을 연마한다. 에칭 공정은 랩핑 공정에서 연마된 웨이퍼의 표면에 발생된 미세 균열이나 표면 결함이 여전히 남아 있기 때문에 이를 제거하기 위해 화학적 반응을 이용하여 웨이퍼 표면을 에칭한다. 백 사이드 폴리싱 공정은 에칭 공정에 의해 에칭된 웨이퍼의 백 사이드 표면 손상을 제거하고 평탄도를 향상시키기 위해 웨이퍼의 백 사이드 표면을 연마한다. 프리 어닐 크린 공정은 에칭 공정에 의해 표면에 발생하는 불완전한 격자 결함 구조를 보완하기 위해 웨이퍼의 표면을 열처리 및 세정한다. 에지 폴리싱 공정은 에칭 공정에 의해 발생하는 웨이퍼의 에지 부분의 표면 손상을 제거하고 평탄도를 향상시키기 위해 웨이퍼의 에지 부분을 연마한다. 프론트 폴리싱 공정은 에칭 공정을 거친 웨이퍼의 표면 거칠기와 평탄도를 향상시키기 위하여 웨이퍼의 프론트 표면을 연마한다.

상기와 같이, 웨이퍼 제조 공정은 잉곳(ingot)성장 공정과 슬라이싱(slicing) 공정에 이어 랩핑 공정, 에칭 공정, 및 폴리싱 공정을 거치면서 폴리싱 된 웨이퍼를 제조한다. 이 슬라이싱 공정은 잉곳성장 공정에서 만들어진 잉곳을 다수의 박판(薄板)으로 슬라이싱 하는 공정으로서, 피아노 와이어를 일정 피치(pitch)로 연속 배치하고, 이에 슬러리를 공급하면서 슬러리가 부착된 상태로 와이어를 고속으로 왕복 또는 일 방향으로 이동시키면서 잉곳을 와이어에 소정의 속도로 하강시켜 슬러리를 매체로 잉곳을 박판의 웨이퍼로 슬라이싱 한다.

이 슬라이싱 공정은 소정의 직경을 가지는 원형 와이어를 사용하여 원형의 잉곳을 슬라이싱 하므로, 슬라이싱 초기에 원형의 잉곳 표면에서 와이어의 위치 설정을 어렵게 하고, 와이어를 향하여 하강하는 잉곳의 피이드 속도(feed rate)를 슬라이싱 시작과 끝 지점에서 높게 하고 잉곳의 직경이 큰 중간 부분에서 낮게 하므로 슬라이싱 초기에 잉곳 표면에서 와이어의 위치 설정을 어렵게 하며, 이로 인하여 슬라이싱 공정 후 래핑, 에칭 및 폴리싱 공정을 거친 후에도, 슬라이싱이 시작되었던 웨이퍼의 일측 표면에서 나노토포그라피의 값을 높게 하는 문제점을 가진다. 이 나노토포그라피의 값이 높게 슬라이싱 된 웨이퍼는 반도체 칩의 수율을 저 하시키게 된다.

상기 웨이퍼의 표면에서 돌출되는 웨이브(wave)의 크기, 즉 미세 표면의 특성을 표시함에 있어서, Å 단위를 거칠기라 하고, ㎛ 단위를 평탄도라 하며, 그리고 ㎚ 단위를 나노토포그라피라 한다. 이 나노토포그라피는 반도체 기술의 발달로 제조 시 점점 가늘어진 선경(design rule)을 요구하게 됨에 따라, 웨이퍼의 미세 표면 특성을 향상시키기 위하여 대두되는 것으로서, ㎚ 단위의 웨이브를 의미하며, 웨이퍼 제조 공정 중, 기계적 화학연마 공정조건 의해 영향을 받는다.

상기 슬라이싱 공정은 나노토포그라피의 개념을 반영하지 않고 기존의 와이어를 사용하여 잉곳을 슬라이싱 함에 따라, 슬라이싱 중에 발생하는 웨이브의 나노토포그라피를 높게 하여, 후 공정인 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거친 후에도 나노토포그라피의 값을 여전히 높게 형성함에 따라, 나노토포그라피의 상한 값을 초과하여 반도체 칩의 불량률을 높이게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 슬라이싱 되는 웨이퍼 표면의 나노토포그라피 값을 개선하는 웨이퍼 슬라이싱 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법은, 슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 피이드 되는 잉곳을 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하며, 소(小) 직경의 와이어로 잉곳 의 일측을 슬라이싱 하여, 상기 웨이퍼에 제1 슬라이싱 부를 형성하는 제1 슬라이싱 단계, 및 상기 제1 슬라이싱 단계에 이어, 상기 소 직경의 와이어보다 큰 대(大) 직경의 와이어로 잉곳의 잔여 부분을 슬라이싱 하여, 상기 제1 슬라이싱 부에 이어지는 제2 슬라이싱 부를 상기 웨이퍼에 형성하는 제2 슬라이싱 단계를 포함한다.

상기 제1 슬라이싱 단계는 소 직경의 와이어로 제2 슬라이싱 단계에 사용되었던 구(舊) 와이어를 공급하여 슬라이싱 하고, 제2 슬라이싱 단계는 대 직경의 와이어로 신(新) 와이어를 공급하여 슬라이싱 한다.

상기 제1 슬라이싱 단계는 소 직경의 와이어를 1∼20㎞ 공급하고, 잉곳의 표면에서 웨이퍼 직경의 1∼25%에 해당하는 깊이까지 슬라이싱 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법은, 슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 잉곳을 피이드 하면서 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하며, 상기 잉곳의 피이드 속도를 계단식으로 최고 속도 이하까지 상승시키는 제1 슬라이싱 단계, 상기 제1 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 피이드 속도를 잉곳의 직경에 따라 조절하는 제2 슬라이싱 단계, 및 상기 제2 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 피이드 속도를 상승된 상기 속도로 일정하게 유지시키는 제3 슬라이싱 단계를 포함한다.

상기 제1 슬라이싱 단계는 제2 슬라이싱 단계의 최저 피이드 속도보다 낮은 속도에서 시작되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법은, 슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 피이드 되는 잉곳을 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하며, 상기 와이어로 잉곳의 일측에 부착되는 제1 유도빔을 슬라이싱 하는 제1 슬라이싱 단계, 상기 제1 슬라이싱 단계에 이어 잉곳을 슬라이싱 하는 제2 슬라이싱 단계, 및 상기 제2 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 다른 측에 부착된 제2 유도빔을 슬라이싱 하는 제3 슬라이싱 단계를 포함한다.

상기 제1 슬라이싱 단계는 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 수용성 접착제로 부착하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제3 슬라이싱 단계는 슬라이싱 된 일체형 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 잉곳과 제1 유도빔 및 제2 유도빔을 분리시키는 분리 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 분리 단계는 슬라이싱 된 일체형 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 70∼95℃의 물로 분리시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 슬라이싱 장치는, 서로 평행하게 배치되는 제1 워크롤과 제2 워크롤, 상기 제1 워크롤과 제2 워크롤에 이들의 길이 방향으로 소정의 피치로 연속적으로 감기어 장력을 유지하면서 이동되는 와이어, 상기 제1 워크롤과 제2 워크롤 사이의 와이어 상에 배치되는 잉곳 측에 배치되어 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 및 상기 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리를 매체로 와이어가 이동되어 슬라이싱 되는 잉곳을 와이어 측으로 피이드 하는 워크 플레이트를 포함하며, 상기 와이어는 소 직경 와이어와 이에 연결되며 이 소 직경 와이어보다 큰 대 직경 와이어로 형성된다.

상기 소 직경 와이어는 상기 잉곳을 슬라이싱 하는데 사용되었던 구(舊) 와이어로 형성되는 것이 바람직하다. 이 소 직경 와이어는 길이가 1∼20㎞로 형성될 수 있다. 또한 제1 워크롤 및 제2 워크롤과 삼각 배치를 형성하는 제3 워크롤을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 슬라이싱 장치는, 서로 평행하게 배치되는 제1 워크롤과 제2 워크롤, 상기 제1 워크롤과 제2 워크롤에 이들의 길이 방향으로 소정의 피치로 연속적으로 감기어 장력을 유지하면서 이동되는 와이어, 상기 제1 워크롤과 제2 워크롤 사이의 와이어 상에 배치되는 잉곳 측에 배치되어 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부, 및 상기 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리를 매체로 와이어가 이동되어 슬라이싱 되는 잉곳을 와이어 측으로 피이드 하는 워크 플레이트를 포함하며, 상기 잉곳의 와이어 측과 상기 워크 플레이트 측에 각각 구비되는 제1 유도빔과 제2 유도빔을 포함한다.

상기 제1 유도빔 및 제2 유도빔은 그 일측을 상기 잉곳과 동일한 곡률로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 이점 및 장점은 이하의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

이 도면을 참조하여 웨이퍼 슬라이싱 장치를 설명하면, 이 장치는 제1 워크롤(10), 제2 워크롤(20), 제3 워크롤(30), 와이어(40), 슬러리 공급부(50), 및 워크 플레이트(60)를 포함하고 있다.

이 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)은 잉곳(I)을 다수의 웨이퍼(W)로 슬라이싱 하도록 와이어(40)를 감아서 지지할 수 있는 구조로 형성된다. 즉 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)은 서로 평행 상태로 배치되고, 동일한 피치(p)를 가지는 홈(g)을 다수로 형성하고 있다. 이 홈(g)은 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)의 외주면에 나선형으로 형성되어, 잉곳(I) 슬라이싱 공정시, 와이어(40)를 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20) 상에서 이의 길이 방향을 따라 순차적으로 이동 또는 왕복 이동시킬 수 있게 한다.

제3 워크롤(30)은 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)에 걸어 감기는 와이어(40)로 슬라이싱 진행 시, 슬라이싱 되고 있는 잉곳(I)이 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)의 하측에 위치하는 와이어(40)로부터 간섭을 받지 않도록 와이어(40)를 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20)로부터 이격시켜 준다. 이 제3 워크롤(30)은 2개 이상으로 구비될 수도 있다. 이를 위하여 제3 워크롤(30)은 제1 워크롤(10) 및 제2 워크롤(20)과 삼각형 구조(도 1의 측방에서 보아), 또는 사각형 이상의 다각형 구조로 배치되는 것이 바람직하다. 또한 제3 워크롤(30)은 제1 워크롤(10) 및 제2 워크롤(20)과 같이 동일한 피치(p)로 다수의 홈(g)을 구비하며, 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20) 상에서 이의 길이 방향으로 이동하는 와이어(40)의 자세를 유지시키면서 제3 워크롤(30) 상에서도 이의 길이 방향으로 이동시켜 주는 것이 바람직하다. 이와 같이 삼각형 구조를 포함하는 다각형 구조로 배치되는 제1 워크롤(10) 및 제2 워크롤(20)과 제3 워크롤(30)에 상기한 와이어(40)가 삼각형 또는 다각형 구조로 연속적으로 감긴다.

이 와이어(40)는 한 줄로 이어져 형성되어, 제1 워크롤(20), 제2 워크롤(20), 및 제3 워크롤(30) 각각의 홈(g)에 순차적으로 감기고, 각각의 롤(10, 20, 30) 상에서 이웃하는 홈(g)으로 이어져 감기면서, 이 감김 구조를 이 롤(10, 20, 30)의 길이 방향을 따라 연속적으로 그리고 반복적으로 형성한다. 즉, 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20) 상에는 상기 피치(p)를 형성하는 와이어(40)들이 각 홀(g)을 따라 평행한 상태의 배치 구조를 형성한다. 이렇게 배치되는 와이어(40)의 개수는 잉곳(I)으로부터 슬라이싱 되는 웨이퍼(W)의 매수를 결정하게 된다. 상기 롤(10, 20, 30)들 사이에서 장력을 유지하고 있는 와이어(40)의 일측에 인장력(F)을 도 1의 화살표 방향으로 작용시키면, 롤(10, 20, 30)에 감긴 와이어(40)는 인장력에 의하여 다른 일측으로 연속적으로 공급되면서 인출된다. 이때 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20) 및 제3 워크롤(30)은 회전 운동하면서 홈(g)에 위치하는 와이어(40)를 이웃하는 홈(g)으로, 즉 각 롤(10, 20, 30)의 길이 방향으로 이동시킨다. 이 제1 워크롤(10)과 제2 워크롤(20) 및 제3 워크롤(30)은 와이어(40)와의 마찰력을 이용하여 와이어(40) 이동력에 의하여 회전될 수도 있으나, 이 중 어느 하나 이상에 별도로 구비되는 구동모터(미도시)에 의하여 회전될 수도 있다.

또한, 와이어(40)는 강한 인장 강도를 가지는 피아노 와이어로 이루어질 수 있다. 이 와이어(40)는 일정한 크기의 직경으로 형성될 수 있다. 또한, 와이어(40)는 소(小) 직경의 와이어(40a)와 이에 연결되면서 이 보다 큰 대(大) 직경 와이어(40b)로 형성될 수도 있다. 이 소 직경 와이어(40a)는 잉곳(I)을 슬라이싱 하는데 사용되었던 구(舊) 와이어로 형성되고, 대 직경 와이어(40b)는 사용되지 않은 신( 新) 와이어로 형성될 수 있다. 슬라이싱 공정 초기에는 소 직경 와이어(40a)가 잉곳(I)의 일측에서 슬라이싱 작용하고, 이 잉곳(I)에서 와이어(40)가 자리를 잡게 되면 대 직경 와이어(40b)가 슬라이싱 작용한다.

이때, 소 직경 와이어(40a)의 길이는 1∼20㎞ 범위 이내에 형성되는 것이 바람직하다. 이 소 직경 와이어(40a)는 잉곳(I)을 슬라이싱 할 때, 잉곳(I)에서 와이어(40)의 초기 위치를 안정적으로 잡을 수 있게 하고, 또한 이 부분의 웨이퍼(W) 두께를 두껍게 형성하여 슬라이싱 공정 후, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거친 웨이퍼(W)의 표면 미세 특성인 나노토포그라피 값을 낮출 수 있게 한다. 이 소 직경 와이어(40a)의 길이는 잉곳(I)의 길이와 이 잉곳(I)으로부터 생산되는 웨이퍼(W)의 매수에 따라 적절한 길이로 설정될 수 있으며, 잉곳(I)의 길이가 30∼45㎝ 인 경우, 이 소 직경 와이어(40a)의 길이가 1㎞에 미달되면 슬라이싱 되는 잉곳(I)의 깊이가 미미하여 와이어(40)가 잉곳(I) 상에서 안정적으로 위치를 잡기 어렵고, 20㎞를 초과하게 되면 슬라이싱 된 웨이퍼(W)에서 두꺼운 부분이 지나치게 넓게 형성되어 슬라이싱 공정에 이어지는 랩핑 공정에 부담을 증대시키게 된다.

이 와이어(40) 상에는 다수의 웨이퍼(W)로 슬라이싱 될 잉곳(I)이 배치된다. 이 잉곳(I)을 슬라이싱 할 때, 와이어(40)에 슬러리를 공급하도록 와이어(40) 상에 슬러리 공급부(50)가 배치된다. 이 슬러리 공급부(50)는 와이어(40) 상의 잉곳(I)의 일측에 구비될 수도 있으나 양측에 구비되는 것이 보다 바람직하다. 즉, 잉곳(I)의 양측에 구비되는 슬러리 공급부(50)는 와이어(40)가 일 방향으로 이동하는 것뿐만 아니라 왕복하는 경우에도 대응하여 슬러리를 효과적으로 공급할 수 있다. 이렇게 공급되는 슬러리는 와이어(40)의 표면에 부착되어 와이어(40)와 같이 이동된다.

상기와 같이 이동되는 와이어(40)를 향하여 잉곳(I)을 피이드 하기 위하여 워크 플레이트(60)가 구비된다. 이 워크 플레이트(60)는 잉곳(I)을 부착하여 직선 이동하는 와이어(40)를 향하여 잉곳(I)을 수직 방향으로 피이드 하여 와이어(40)에 부착된 슬러리를 매체로 하여 잉곳(I)을 웨이퍼(W)로 슬라이싱 되게 한다. 이 워크 플레이트(60)는 잉곳(1)의 직경, 와이어(40)의 이동 속도, 및 요구되는 웨이퍼(W)의 나노토포그라피 값에 따라 적절한 피이드 속도로 제어되는 것이 바람직하다.

반도체 제조용 웨이퍼(W)는 잉곳성장 공정에서 제조된 잉곳을 슬라이싱 하고, 이어서 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치면서 제조된다.

상기와 같이 구성되는 웨이퍼 슬라이싱 장치는 다양한 방법으로 잉곳(I)을 다수의 웨이퍼(W)로 슬라이싱 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법으로 슬라이싱 된 웨이퍼의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법으로 슬라이싱 된 웨이퍼의 측면도이다.

이 도면을 참조하면, 웨이퍼 슬라이싱 방법은 제1 슬라이싱 단계(ST10)와 제2 슬라이싱 단계(ST20)를 포함한다.

제1 슬라이싱 단계(ST10)는 소(小) 직경의 와이어(40a)로 잉곳(I)의 일측을 슬라이싱 하여, 웨이퍼(W)에 제1 슬라이싱 부(W1)를 형성한다. 이때 소 직경의 와이어(40a)는 제2 슬라이싱 단계(ST20)에서 사용되었던 구 와이어를 리와인딩 (rewinding)하여 사용할 수 있다. 또, 사용되는 소 직경의 와이어(40a)는 상기 언급한 바와 같이 그 길이가 1∼20㎞인 것이 바람직하다. 이 정도의 길이를 가지는 소 직경 와이어(40a)는 웨이퍼(W) 직경의 1∼25%에 해당하는 깊이까지 잉곳(I)을 슬라이싱 하여 제1 슬라이싱 부(W1)를 형성하게 된다.

제2 슬라이싱 단계(ST20)는 제1 슬라이싱 단계(ST10)에 이어, 소 직경의 와이어(40a)보다 큰 대(大) 직경의 와이어(40b)로 잉곳(I)의 잔여 부분을 슬라이싱 하여, 제1 슬라이싱 부(W1)에 이어지는 제2 슬라이싱 부(W2)를 형성한다. 이때 사용되는 대 직경의 와이어(40b)는 사용되지 않은 신 와이어를 사용하는 것이 바람직하다.

제1 슬라이싱 부(W1)는 소 직경 와이어(40a)에 의하여 가공됨에 따라 대 직경 와이어(40b)에 의하여 가공된 제2 슬라이싱 부(W2)의 두께(t2)보다 두꺼운 두께(t1)를 형성한다.

이 소 직경의 와이어(40a)는 상기한 바와 같이 잉곳(I) 상에서 와이어(40)의 위치를 안정적으로 잡아주면서, 제1 슬라이싱 부(W1)의 두께(t1)를 두껍게 형성함으로써, 슬라이싱 공정에 이어지는 후 공정에서 충분히 가공되어 요구되는 웨이퍼(W)의 표면 미세 특성인 나노토포그라피 값을 낮출 수 있게 한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 웨이퍼 슬라이싱 방법 적용시, 잉곳의 피이드 속도와 슬라이싱 시간과의 관계를 도시한 그래프이고, 도 5는 도 4의 잉곳의 피이드 속도와 슬라이싱 시간과의 관계를 도시한 웨이퍼의 평면도이다.

이 도면을 참조하면, 웨이퍼 슬라이싱 방법은 종래의 방법에 따른 곡선(a)에 비하여, 다른 곡선(b)으로 도시되는 제1 슬라이싱 단계(ST30)와 제2 슬라이싱 단계(ST40) 및 제3 슬라이싱 단계(ST50)를 포함한다.

이 웨이퍼 슬라이싱 방법은 상기한 웨이퍼 슬라이싱 장치와 같이, 소 직경 와이어(40a) 및 대 직경 와이어(40b)와 같이 2가지 크기의 직경을 가지는 와이어(40)를 사용할 수도 있으나, 상기 대 직경의 동일한 직경을 가지는 와이어(40)를 사용할 수도 있다.

제1 슬라이싱 단계(ST30)는 잉곳(I)의 피이드 속도(V)를 계단식으로 최고 속도(Vmax) 이하까지 상승시키면서 슬라이싱 한다. 이 제1 슬라이싱 단계(ST30)는 제2 슬라이싱 단계(ST40)의 최저 피이드 속도(Vmin)보다 낮은 속도에서 시작하여, 최고 피이드 속도(Vmax) 이하까지 2계단 이상의 계단식으로 상승시킨다. 이 제1 슬라이싱 단계(ST30)는 상기 피이드 속도(V)를 2단계 이상의 다단으로 상승시킬 수 있으며, 이때 상승되는 피이드 속도(V)는 최고 피이드 속도(Vmax)와 같을 수도 있으나, 이 최고 피이드 속도(Vmax)에 미치지는 않는 낮은 속도일 수도 있다.

이와 같이 제1 슬라이싱 단계(ST30)는 잉곳(I)의 피이드 속도(V)를 낮은 수준으로 유지하고, 또 그 수준을 계단식으로 상승시키므로 잉곳(I)의 초기 슬라이싱 시, 잉곳(I)에서 와이어(40)의 위치를 안정적으로 유지하면서 단계적으로 슬라이싱 가능하게 한다.

이 제1 슬라이싱 단계(ST30)에서 잉곳(I) 피이드 속도(V)를 저속에서 고속으로 단계적 상승시키는 것은 상기한 바와 같이 잉곳(I) 상에서 와이어(40)의 위치를 안정적으로 잡아주면서, 제1 슬라이싱 부(W3)를 제2, 제3 슬라이싱 부(W4, W5)의 표면과 동일하게 형성하므로 슬라이싱 공정에 이어지는 후 공정에서 충분히 가공되어 요구되는 웨이퍼(W)의 표면 미세 특성인 나노토포그라피 값을 낮출 수 있게 한다.

제2 슬라이싱 단계(ST40)는 이 제1 슬라이싱 단계(ST30)에 이어 잉곳(I)의 피이드 속도(V)를 잉곳(I)의 직경 변화(c)에 따라 조절하면서 슬라이싱 한다. 즉 와이어(40)의 이동 속도가 일정할 때, 슬라이싱 공정으로 원형의 잉곳(I)에서 직경이 작은 부분에서 큰 부분으로 슬라이싱이 진행될 때 잉곳(I)의 피이드 속도(V)는 점진적으로 낮추면서 진행하다가 최대 직경을 지난 후 직경이 작은 부분으로 슬라이싱이 진행될 때 잉곳(I)의 피이드 속도(V)를 반대로 점진적으로 증대시키면서 진행한다.

제3 슬라이싱 단계(ST50)는 이 제2 슬라이싱 단계(ST40)에 이어 잉곳(I)의 피이드 속도(V)를 상기 최고 속도(Vmax)로 일정하게 유지시키면서, 잉곳(I)의 마지막 부분을 슬라이싱 한다. 이때에도 상승되는 피이드 속도(V)는 최고 피이드 속도(Vmax)와 같을 수도 있으나, 이 최고 피이드 속도(Vmax)에 미치지는 않는 낮은 속도일 수도 있다.

이 도면을 참조하면, 이 웨이퍼 슬라이싱 장치는 제1 실시예의 슬라이싱 장치와 비교하여 전체적인 구성 및 작용이 유사하므로 여기서는 양자를 비교하여 서로 다른 부분에 대하여 설명한다.

이 웨이퍼 슬라이싱 장치는 상기 구성과 비교할 때, 제1 유도빔(70)과 제2 유도빔(80)을 더 구비하고 있다. 이 웨이퍼 슬라이싱 장치는 상기한 장치에서와 같이 소 직경과 대 직경의 2 가지로 형성되는 와이어(40)를 적용할 수도 있고, 동일한 직경으로 형성되는 와이어(40)를 적용할 수도 있다.

제1 유도빔(70)은 잉곳(I)의 와이어(40) 측에 구비되고, 제2 유도빔(80)은 잉곳(I)의 워크 플레이트(60) 측에 구비된다. 이 제1 유도빔(70)은 잉곳(I)의 와이어(40) 측에 부착되어 1차로 슬라이싱 되고, 제2 유도빔(80)은 잉곳(I)의 워크 플레이트(60) 측에 부착되어 잉곳(I)의 슬라이싱 이후 마지막으로 슬라이싱 된다. 이와 같이 제1 유도빔(70), 잉곳(I), 및 제2 유도빔(80)은 수용성 접착제로 부착되는 것이 바람직하며, 이 수용성 접착제는 70∼95℃의 물에서 분리되는 것이 바람직하다. 즉 이 수용성 접착제는 적절한 접착력을 가지면서 슬라이싱 이후 용이하게 분리되어야 하므로 슬라이싱 공정시 분리되지 않고 열을 가하는 상태에서 분리될 수 있도록 슬라이싱 공정시의 온도에서 보다 높은 온도에서 분해되는 접착력을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 제1 유도빔(70)은 슬라이싱 초기 잉곳(I)에서 와이어(4)가 자리를 안정적으로 잡지 못하더라고 먼저 슬라이싱 되면서 잉곳(I)에서 와이어(4)의 자리를 안정적으로 잡아주고, 잉곳(I) 슬라이싱 후에도 와이어(40)로 제2 유도빔(80)을 슬라이싱 하면서 와이어(40)의 자세를 안정적으로 잡아주면 슬라이싱 된 웨이퍼(W)의 표면 미세 특성인 나노토포그라피를 낮출 수 있게 한다.

이 제1 유도빔(70) 및 제2 유도빔(80)은 잉곳(I)의 양측에 대향 구조로 부착되므로 잉곳(I)과 부착되는 부분에는 잉곳(I)의 곡률과 동일한 곡률로 형성되어, 양자의 부착 구조를 견고하게 하는 것이 바람직하다.

이 도면을 참조하여, 제2 실시예의 슬라이싱 장치로 웨이퍼를 슬라이싱 하는 방법을 설명한다. 이 슬라이싱 방법은 상기한 바와 같이 잉곳(I)의 피이드 속도를 제어하는 방법을 적용할 수도 있으며, 이 경우 웨이퍼(W) 표면의 미세 특성인 나노토포그라피 값을 더욱 개선할 수 있다.

이 웨이퍼 슬라이싱 방법은 제1 슬라이싱 단계(ST60), 제2 슬라이싱 단계(ST70), 및 제3 슬라이싱 단계(ST80)를 포함한다.

제1 슬라이싱 단계(ST60)는 와이어(40)로 잉곳(I)의 일측에 부착되는 제1 유도빔(70)을 슬라이싱 한다. 이 제1 슬라이싱 단계(ST60)는 잉곳(I)을 슬라이싱 하기 전에 먼저 제1 유도빔(70)을 슬라이싱 하면서 잉곳(I)에서의 와이어(40)의 위치를 잡아준다. 이 제1 슬라이싱 단계(ST60)는 슬라이싱 전에 잉곳(I)에 제1 유도빔(7)과 제2 유도빔(80)을 수용성 접착제로 부착하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

제2 슬라이싱 단계(ST70)는 이 제1 슬라이싱 단계(ST60)에 이어 잉곳(I)을 슬라이싱 한다. 이때 와이어(40)는 안정된 자세를 유지하면서 제1 유도빔(70)으로부터 유도되어 잉곳(I)을 슬라이싱 한다.

제3 슬라이싱 단계(ST80)는 이 제2 슬라이싱 단계(ST20)에 이어 잉곳(I)의 다른 측에 부착된 제2 유도빔(80)을 슬라이싱 한다. 이때 와이어(40)는 안정된 자 세를 유지하면서 잉곳(I)의 나머지 부분을 슬라이싱하고 제2 유도빔(80)을 슬라이싱 한다. 이 제2 유도빔(80)의 유도에 의하여 잉곳(I)은 마지막 부분까지 웨이퍼(W)의 표면 미세 특성인 나노토포그라피를 낮출 수 있는 상태로 슬라이싱 된다. 이 제3 슬라이싱 단계(ST80)는 도 7의 상태에서 도 8의 상태로, 즉 잉곳(I)과 제1, 제2 유도빔(70, 80)을 분리시키는 분리 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 분리 단계는 슬라이싱 된 제1 유도빔(70)-잉곳(I)-제2 유도빔(80)을 70∼95℃의 물에 넣어 수용성 접착제를 제거하여 분리시킬 수 있다. 이 수용성 접착제 및 물은 웨이퍼(W)표면의 미세 특성인 나노토포그라피를 변화시키지 않으므로 적절하게 사용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 소 직경의 와이어로 잉곳을 1차로 슬라이싱 하고, 이어서 대 직경의 와이어로 잉곳을 2차로 슬라이싱 함에 따라 1차로 슬라이싱 되는 웨이퍼 부분을 2차로 슬라이싱 되는 부분에 비하여 두껍게 형성함으로써 슬라이싱 공정 후 웨이퍼를 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거쳐 가공할 때, 슬라이싱 된 웨이퍼 표면의 나노토포그라피의 상한 값 이내로 가공할 수 있게 하여, 나노토포그라피의 값을 낮출 수 있고, 이로 인하여 반도체 칩의 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 슬라이싱 초기에 잉곳의 피이드 속도를 최고 속도보다 낮은 속도에서 계단식으로 상승시키거나, 잉곳의 양측에 유도빔을 구비하여 이 와이어가 유도빔을 슬라이싱 한 후에 잉곳을 슬라이싱 하게 하여, 슬라이싱 초기, 잉곳에서 와이어의 위치를 안정적으로 잡아 줌으로써 슬라이싱 된 웨이퍼의 두께를 균일하게 하여 나노토포그라피의 값을 낮출 수 있고, 상기와 같이 반도체 칩의 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims

슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 피이드 되는 잉곳을 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하는 웨이퍼 슬라이싱 방법에 있어서,

소(小) 직경의 와이어로 잉곳의 일측을 슬라이싱 하여, 상기 웨이퍼에 제1 슬라이싱 부를 형성하는 제1 슬라이싱 단계; 및

상기 제1 슬라이싱 단계에 이어, 상기 소 직경의 와이어보다 큰 대(大) 직경의 와이어로 잉곳의 잔여 부분을 슬라이싱 하여, 상기 제1 슬라이싱 부에 이어지는 제2 슬라이싱 부를 상기 웨이퍼에 형성하는 제2 슬라이싱 단계를 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 슬라이싱 단계는 상기 소 직경의 와이어로 제2 슬라이싱 단계에 사용되었던 구(舊) 와이어를 공급하여 슬라이싱 하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 제2 슬라이싱 단계는 상기 대 직경의 와이어로 신(新) 와이어를 공급하여 슬라이싱 하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 슬라이싱 단계는 상기 소 직경의 와이어를 1∼20㎞ 공급하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 슬라이싱 단계는 상기 잉곳의 표면에서 상기 웨이퍼 직경의 1∼25%에 해당하는 깊이까지 슬라이싱 하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 잉곳을 피이드 하면서 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하는 웨이퍼 슬라이싱 방법에 있어서,

상기 잉곳의 피이드 속도를 계단식으로 최고 속도 이하까지 상승시키는 제1 슬라이싱 단계;

상기 제1 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 피이드 속도를 잉곳의 직경에 따라 조절하는 제2 슬라이싱 단계; 및

상기 제2 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 피이드 속도를 상승된 상기 속도로 일정하게 유지시키는 제3 슬라이싱 단계를 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제1 슬라이싱 단계는 상기 제2 슬라이싱 단계의 최저 피이드 속도보다 낮은 속도에서 시작되는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
슬러리를 공급하면서 와이어를 이동시켜 슬러리를 매체로 피이드 되는 잉곳을 슬라이싱 하여, 랩핑, 에칭, 및 폴리싱 공정을 거치게 될 웨이퍼를 다수 매로 제조하는 웨이퍼 슬라이싱 방법에 있어서,

상기 와이어로 잉곳의 일측에 부착되는 제1 유도빔을 슬라이싱 하는 제1 슬라이싱 단계;

상기 제1 슬라이싱 단계에 이어 잉곳을 슬라이싱 하는 제2 슬라이싱 단계; 및

상기 제2 슬라이싱 단계에 이어 잉곳의 다른 측에 부착된 제2 유도빔을 슬라이싱 하는 제3 슬라이싱 단계를 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제1 슬라이싱 단계는 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 수용성 접착제로 부착하는 단계를 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제3 슬라이싱 단계는 슬라이싱 된 일체형 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 잉곳과 제1 유도빔 및 제2 유도빔으로 분리시키는 분리 단계를 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 분리 단계는 상기 슬라이싱 된 일체형 제1 유도빔-잉곳-제2 유도빔을 70∼95℃의 물로 분리시키는 웨이퍼 슬라이싱 방법.
서로 평행하게 배치되는 제1 워크롤과 제2 워크롤;

상기 제1 워크롤과 제2 워크롤에 이들의 길이 방향으로 소정의 피치로 연속적으로 감기어 장력을 유지하면서 이동되는 와이어;

상기 제1 워크롤과 제2 워크롤 사이의 와이어 상에 배치되는 잉곳 측에 배치되어 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및

상기 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리를 매체로 와이어가 이동되어 슬라이싱 되는 잉곳을 와이어 측으로 피이드 하는 워크 플레이트를 포함하며,

상기 와이어는 소 직경 와이어와 이에 연결되며 이 소 직경 와이어보다 큰 대 직경 와이어로 형성되는 웨이퍼 슬라이싱 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 소 직경 와이어는 상기 잉곳을 슬라이싱 하는데 사용되었던 구(舊) 와이어로 형성되는 웨이퍼 슬라이싱 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 소 직경 와이어는 길이가 1∼20㎞로 형성되는 웨이퍼 슬라이싱 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 제1 워크롤 및 제2 워크롤과 삼각 배치를 형성하는 제3 워크롤을 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 장치.
서로 평행하게 배치되는 제1 워크롤과 제2 워크롤;

상기 제1 워크롤과 제2 워크롤에 이들의 길이 방향으로 소정의 피치로 연속적으로 감기어 장력을 유지하면서 이동되는 와이어;

상기 제1 워크롤과 제2 워크롤 사이의 와이어 상에 배치되는 잉곳 측에 배치되어 슬러리를 공급하는 슬러리 공급부; 및

상기 슬러리 공급부로부터 공급되는 슬러리를 매체로 와이어가 이동되어 슬라이싱 되는 잉곳을 와이어 측으로 피이드 하는 워크 플레이트를 포함하며,

상기 잉곳의 와이어 측과 상기 워크 플레이트 측에 각각 구비되는 제1 유도빔과 제2 유도빔을 포함하는 웨이퍼 슬라이싱 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 제1 유도빔 및 제2 유도빔은 그 일측을 상기 잉곳과 동일한 곡률로 형성되는 웨이퍼 슬라이싱 장치.