KR20070108058A

KR20070108058A - 가공물의 절삭 및 래핑 방법

Info

Publication number: KR20070108058A
Application number: KR1020070030892A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 디에츠
Original assignee: 실트로닉 아게
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2007-11-08
Also published as: JP2007296633A; TW200742658A; DE102006020824B3; CN101066582A; US20070259607A1; SG136930A1

Abstract

본 발명은 가공물의 절삭 및 래핑 방법에 대한 것으로서, 가공물은 래핑제와 이 래핑제를 결합시키는 순환식 와이어 공구에 의해 얇은 웨이퍼로 분할되고, 와이어 케이블이 상기 와이어 공구로서 이용된다.

Description

가공물의 절삭 및 래핑 방법{METHOD OF CUTTING AND LAPPING A WORKPIECE}

도 1은 와이어 장치의 단면도.

본 발명은 가공물 절삭 및 래핑 방법에 대한 것으로, 가공물은 래핑제(lapping compound)와, 그 래핑제를 결합시키는 순환식 와이어 공구(circulating wire tool)의 도움으로 얇은 웨이퍼로 분할된다.

가공물을 절삭하고 래핑하기 위한 장치는 통상 멀티 와이어소로 알려져 있는데, 이는 절삭 공정을 위해서 편향 롤러 장치 주위에 다수회 감긴 채 그 편향 롤러 장치 주위에서 특정 속도로 작동하는 얇은 소잉와이어를 이용하기 때문이다. 감김(winding)에 의해 제조된 와이어 루프는 평행하게 배열된 와이어부 집합을 형성하고, 이 와이어부 집합을 통해 래핑제가 공급되는 동안 가공물이 지나간다. 이에 따라서, 축 방향으로 움직이는 와이어부는 유리된 래핑 결정(lapping grain)을 포함한 래핑제를 작동 지점으로 수송한다. 와이어와 래핑제 사이의 상호 작용과, 가공될 재료와 선택된 기계 가공 기구학 사이의 상호 작용에 의해 실제 가공 과정이 수행되는 래핑 간극(lapping gap)이 형성된다. 와이어 집합은 서로 간에 동일한 간 격으로 배치되는 복수의 와이어부로 형성되므로, 와이어부가 가공물에서 이탈하면서 그와 동시에 복수의 얇은 웨이퍼가 제조된다. 따라서 상기 방법은 많은 수의 얇은 웨이퍼가 고정밀도로 제조되어야 하는 경우에 이용된다. 예를 들어 반도체 산업의 경우가 이러한 경우에 해당한다. 반도체 산업에서, 웨이퍼는 단결정 혹은 다결정 반도체 재료로부터 절삭되고 전자 부품이나 태양 전지 등으로 더 가공된다.

절삭된 후, 웨이퍼는 가능한 한 평탄한 측면을 가져야 하고 가능한 한 서로 평행하게 가로놓여야 한다. 보통 와이어부는 동일한 축 방향으로 움직이므로, 새로 공급되는 래핑제는 와이어 장치가 래핑 간극에 진입하기 이전에 먼저 수송된다. 래핑 간극에서 이탈하는 지점까지 래핑 결정은 어느 정도 마모되고, 이러한 마모는 래핑제 내의 상대적으로 큰 입자에 우선 영향을 미친다. 이에 따라 래핑 간극이 와이어부의 도입지점과 이탈지점 사이에서 점점 축소되고 이에 대응하여 웨이퍼 두께는 도입지점에서 이탈지점에 이르기까지 증가하기 때문에, 웨이퍼가 쐐기(wedge) 형태로 되는 결과를 초래한다.

래핑 간극에서 래핑제의 더 효율적인 분배를 위한 해결책은 이미 제안되었다. EP 953416 A2에 따르면, 래핑 간극에 래핑제를 공급하는 과정이 절삭 공정 동안 가공물이 진동 운동(rocking motion)을 수행하도록 하여 와이어부의 접촉 길이를 줄임으로써 개선될 수 있다. 같은 목적으로 미국 특허 제6554686호에 설명된 방법은 비틀림 응력을 받은(torsionally stressed) 와이어소를 사용하는데, 이 와이어소는 래핑 간극에서 회전하며, 이러한 방법으로 래핑제를 더욱 효율적으로 분포시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 작동 지점으로의 래핑제 수송을 촉진하여 결과적으로 가공 성능을 증가시키고, 절삭된 가공물의 형상을 개선시키는 것을 가능케 하는 데 있다.

본 발명은 가공물 절삭 및 래핑 방법에 대한 것으로, 가공물은 래핑제와, 그 래핑제를 결합시키는 순환식 와이어 공구의 도움으로 얇은 웨이퍼로 분할되는데, 상기 방법은 와이어 공구로서 와이어 케이블(wire cables)을 사용한다는데 특징이 있다.

와이어 케이블은 종전에는 절삭과 래핑을 위한 와이어 공구로 쓰이지 않았고, 단지 와이어 케이블에 장착된 톱니를 사용하여 콘크리트나 석조물을 위한 와이어소로 사용되었을 뿐이다. 이와 같은 와이어 케이블은 US 6283112 또는 DE 25 45 347 A1에 공지되어 있다.

본 발명은 다수의 개별 와이어를 포함한 와이어 케이블의 표면 구조를 이용한다. 이 표면 구조는 와이어 케이블 주변에서 나선형상으로 이어지고, 래핑제 수송에 이용되며, 그 결과 래핑 간극 내에서의 래핑제 분포를 향상시키는 채널(channel)로 특징지어진다. 또한, 상기 와이어 케이블은 래핑제를 원활히 수송하고, 가공 성능이 향상되어, 결과적으로 생산량을 증대시킨다는 이점이 있다. 와이어 케이블은 단일 와이어(single wire)에 비해 인장 강도가 단지 약간 작을 뿐이기 때문에, 상당한 래핑 압력으로 작용하는 것이 가능하다. 상기 방법의 또 다른 이점은 와이어 케이블이 동일 직경의 단일 와이어에 비해 더 큰 가요성을 가지므로, 결과적으로 안내 롤러(guiding roller)상에서 편향될 때 더 나은 특성을 달성한다는데 있다. 와이어 케이블의 개별 와이어에서 발생할 수 있는 마모는 개별 장치에 의해 쉽게 검출될 수 있고, 이러한 균열은 와이어소를 이용한 방법에서 와이어 균열을 처리하는 과정에 대응된다.

본 발명의 범위 내에서, 스트랜드 코어(strand core)로서의 단일 와이어와 스트랜드 코어 주변에 꼬여 있는 개별 와이어를 가진 스트랜드를 이용하는 것이 바람직한데, 스트랜드 코어 주변에 꼬여 있는 개별 와이어의 개수는 4~8개인 것이 바람직하고, 6개인 것이 특히 바람직하다. 또한, 다른 케이블 구조도 마찬가지로 이용가능하다. 와이어 케이블의 직경, 즉 와이어 케이블을 둘러싼 원의 직경은 50~500㎛인 것이 바람직하고, 100~200㎛인 것이 보다 바람직하다. 개별 와이어들은 강(steel)으로 되어있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 범위 내에서 래핑 간극에서의 래핑제의 분포를 향상시키기 위한 하나 이상의 추가적인 수단을 수행하는 것이 바람직하다. 이 수단들은 가공물을 진동 운동시키는데, 이는 주기적으로 순환식 와이어 케이블의 운동 방향을 역전시키고, 와이어 케이블을 종 방향 축 주위로 회전시키면서 와이어 장치의 접촉 길이를 감소시킨다.

래핑제는 특정 크기의 결정 분포를 가진 래핑 결정, 액체 및 선택적인 첨가물이 포함되는 현탁액(suspension)이다. 탄화 규소, 탄화 붕소, 다이아몬드 같은 경도가 큰 물질이 래핑 결정으로 적합하다. 액체로서는 예를 들어 물, 글리콜, 글 리콜-물 혼합물 또는 기름이 가능하다.

상기 방법은 예를 들어 규소, 탄화규소 그리고 갈륨 비소와 같은 반도체 물질의 단결정 또는 다결정 가공물로부터 얇은 반도체 웨이퍼를 절삭하는데 특히 적합하고, 단결정이나 지괴(blocks)로부터 단결정 또는 다결정 규소로 이루어진 반도체 웨이퍼를 절삭하는데에도 적합하다. 사용되기 위해 의도된 목적에 따라, 절삭된 반도체 웨이퍼의 두께는 200~2000㎛가 될 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예가 도 1에 개시되어 있다. 도 1은 와이어 케이블(1)을 포함한 와이어부의 단면도로서, 가공물(3) 내로 깊이 도달하는 래핑 간극(2)이 이미 형성된 상태를 도시한다. 액체 내에서 래핑 결정(5)과 혼합된 래핑제(4)는 래핑 간극(2) 내에서 와이어 케이블 장치와 함께 배치된다. 와이어 케이블(1)은 스트랜드 코어(6)로서의 단일 와이어와, 이 단일 와이어 주위에서 꼬여 있는(즉, 권선형의) 6개의 외측 개별 와이어(7)로 된 스트랜드를 포함한다. 이러한 외측 개별 와이어 사이에서 채널(8)이 형성되어 래핑 간극에서의 래핑제의 수송과 분배를 용이하게 한다.

케이블의 종 방향 축 주위로의 회전은 한편으로는 케이블 안내 롤러에서의 편향에 의해, 다른 한편으로는 US 6554686에 따른 예장력(pretension)에 의해 발생될 수 있다.

와이어 집합은 서로간에 동일한 간격으로 배치되는 복수의 와이어부로 형성되므로, 와이어부가 가공물에서 이탈하면서 그와 동시에 복수의 얇은 웨이퍼가 제 조된다. 따라서 상기 방법은 많은 수의 얇은 웨이퍼가 고정밀도로 제조되어야 하는 경우에 이용된다.

Claims

가공물의 절삭 및 래핑 방법으로서, 가공물은 래핑제와, 이 래핑제를 결합시키는 순환식 와이어 공구에 의해 얇은 웨이퍼로 분할되고, 와이어 케이블이 상기 와이어 공구로서 이용되는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.
제1항에 있어서,

직경이 50~500㎛인 와이어 케이블이 상기 와이어 공구로서 이용되는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

스트랜드 코어로서의 단일 와이어와, 상기 스트랜드 코어 주변에 권선형으로 형성된 개별 와이어로 된 스트랜드를 포함하는 와이어 케이블이 상기 와이어 공구로서 이용되는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 가공물은 진동 운동되어, 상기 와이어 공구의 결합 길이를 줄이는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 순환식 와이어 공구의 이동 방향이 주기적으로 역전되는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 와이어 공구는 그 와이어 공구의 종축 주위로 회전하는 것인 가공물의 절삭 및 래핑 방법.