KR20090066110A - 잉곳의 홀더 유닛 및 이를 구비하는 슬라이싱 장치 - Google Patents

잉곳의 홀더 유닛 및 이를 구비하는 슬라이싱 장치 Download PDF

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Abstract

슬라이스된 웨이퍼의 표면 평탄도를 향상시킨 잉곳의 슬라이싱 장치가 개시된다. 슬라이싱 장치용 홀더 유닛은 상기 잉곳을 안정적으로 지지하고, 절단 면적이 일정하게 유지할 수 있도록 상기 잉곳의 외주면에 부착되되, 상기 잉곳 외주면의 적어도 1/2를 감싸도록 형성된 슬라이스 빔을 포함한다. 그리고, 상기 슬라이스 빔에 결합되는 홀더를 포함한다. 따라서, 잉곳의 중심점을 지난 이후부터 상기 슬라이스 빔의 절단 면적이 일정하게 유지시킴으로써, 상기 잉곳을 안정적으로 지지하고, 열변형이 발생하는 것을 방지하여, 웨이퍼의 표면 평탄도를 향상시킨다.
잉곳 슬라이싱, 와이어 소(wire saw), 슬라이스 빔

Description

잉곳의 홀더 유닛 및 이를 구비하는 슬라이싱 장치{HOLDER UNIT AND APPARATUS FOR SLICING INGOT HAVING THE HOLDER UNIT}
본 발명은 잉곳의 슬라이싱 장치에 관한 것으로서, 잉곳을 박판 형태의 낱장의 웨이퍼로 슬라이스하는 슬라이싱 장치 및 슬라이싱 장치용 잉곳을 고정 홀더 유닛에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 기판은 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다.
웨이퍼를 제조하는 세이핑 공정(shaping process)은 성장된 실리콘 단결정 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하고 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정과, 연마가 완료된 웨이퍼를 세척하고 표면에 부착된 이물질을 제거하는 세정(cleaning) 공정으로 이루어진다.
상기 슬라이싱 공정은 실리콘 단결정 잉곳을 외주면을 연삭하여 소정의 치수(직경)의 원통 형태로 형성하고, 웨이퍼로 사용하기에 불가능한 잉곳의 양 단부 를 절단한다. 그리고, 소정 위치에서 상기 잉곳을 절단하여 슬라이싱 장치에 투입 가능한 길이의 블록으로 형성한다. 상기 블록으로 절단된 잉곳을 슬라이싱 장치에 투입하여 낱장 단위의 웨이퍼로 절단하게 된다.
일반적으로 슬라이싱 공정을 위해서 다양한 종류의 슬라이싱 장치가 사용되는데, 그 중 하나가 피아노 와이어 또는 고장력 와이어를 이용한 와이어 소(wire saw)이다. 이와 같은 와이어 소 방식은 잉곳을 동시에 여러 개의 웨이퍼로 절단할 수 있어 단위 시간당 생산 수율(yield)이 우수하기 때문에 현재 널리 쓰이고 있는 슬라이싱 방법이다.
종래의 와이어 소 방식의 슬라이싱 장치는, 와이어가 일정 간격으로 연속적으로 권선된 세 개의 롤러가 구비되고, 상기 롤러가 고속으로 회전함에 따라 상기 와이어가 고속으로 왕복 또는 한쪽 방향으로 슬러리를 묻혀 이동된다. 그리고, 홀더 유닛에 고정된 잉곳이 상기 와이어에 가압됨에 따라 상기 와이어와 잉곳의 마찰에 의해 잉곳이 절단된다.
그러나, 종래의 와이어 소 방식의 슬라이싱 장치에서 낱장으로 절단된 절단면의 표면을 살펴보면, 상기 잉곳의 중심을 지난 이후부터는 절단면의 평탄도가 악화되는 문제점이 있다.
이는 상기 잉곳에서 최초 절단 위치부터 상기 잉곳의 중심까지는 상기 와이어 소와 상기 잉곳의 접촉 면적이 점차 확대되다가, 상기 와이어 소가 상기 잉곳의 중심을 지난 이후부터는 상기 와이어 소와 상기 잉곳의 접촉 면적이 감소하게 된다. 이로 인해 절단되는 표면의 열 변형 및 잉곳의 떨림이 증가함에 따라 절단된 표면의 평탄도가 악화된다.
이러한 표면 평탄도의 악화는 후속하는 공정에서 개선하기가 어려우며, 반도체의 불량발생 또는 품질을 열화시키는 원인이 된다. 따라서, 슬라이싱 공정에서 절단된 표면의 평탄도를 일정 수준 이상으로 확보하는 것이 더욱 중요해지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절단된 웨이퍼의 표면 평탄도를 향상시키는 잉곳의 슬라이싱 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 슬라이스된 웨이퍼의 표면 평탄도를 향상시킨 슬라이싱 장치용 홀더 유닛은 상기 잉곳을 안정적으로 지지하고, 절단 면적이 일정하게 유지할 수 있도록 상기 잉곳의 외주면에 부착되되, 상기 잉곳 외주면의 적어도 1/2를 감싸도록 형성된 슬라이스 빔을 포함한다. 그리고, 상기 슬라이스 빔에 결합되는 홀더를 포함한다.
실시예에서, 상기 슬라이스 빔은 너비가 일정한 형태를 갖는다. 특히, 상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳의 직경보다 같거나 큰 너비를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 슬라이스된 웨이퍼의 표면 평탄도를 향상시킨 슬라이싱 장치는 잉곳을 절단하는 슬라이스 유닛과 상기 잉곳을 지지하는 홀더 유닛 및 상기 잉곳이 고정된 홀더 유닛을 상기 절단유닛에 대해 가압하는 이송 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 홀더 유닛은 상기 잉곳 외주면의 적어도 1/2를 감싸도록 부착되는 슬라이스 빔과 상기 슬라이스 빔에 결합되는 홀더로 이루어진다.
실시예에서, 상기 슬라이스 유닛은 와이어 소(wire saw)과 상기 와이어 소가 일정 간격으로 권선되는 복수의 와이어 가이드를 포함한다.
실시예에서, 상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳이 부착된 상태의 슬라이스 빔과 상기 와이어 소가 접촉되는 면적이 일정하도록 일정한 너비를 갖는다. 특히, 상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳의 직경보다 같거나 큰 너비를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 와이어 소와 접촉되는 면적일 일정하도로 잉곳의 외주면을 지지하므로 잉곳의 슬라이싱 과정에서 절단면의 열변형 및 잉곳의 떨림이 발생하는 것을 방지하고, 절단된 표면의 평탄도가 악화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳의 슬라이싱 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 도 1의 슬라이싱 장치의 정면도이다.
이하에서는, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳의 슬라이싱 장치에 대해 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 슬라이싱 장치는 잉곳(10)을 고정하는 홀더 유닛(100)과 상기 잉곳(10)을 낱장의 웨이퍼로 절단하는 슬라이스 유닛(200)으로 이루어진다.
상기 슬라이스 유닛(200)은 와이어 소(wire saw)(210)를 이용한 방식으로서, 와이어 소(210)와 상기 와이어 소(210)를 지지하는 복수의 와이어 가이드(220)로 이루어진다.
상세하게는, 상기 와이어 소(210)는 0.1 내지 0.2㎜의 직경을 갖는 고강도 와이어로서, 피아노선 또는 고장력의 와이어이다.
또한, 상기 와이어 소(210)는 상기 잉곳(10)을 외주면부터 내측으로 절단할 수 있도록 인장된 상태로 상기 와이어 가이드(220)에 권선된다.
상기 와이어 가이드(220)는 소정 길이를 갖는 롤러로서, 상기 와이어 가이드(220)가 회전함에 따라 상기 와이어 소(210)가 양방향 또는 일 방향으로 이동시킨다. 또한, 상기 와이어 가이드(220)의 외주면을 따라 상기 와이어 소(210)가 일정 간격으로 복수회 권선된다. 상기 각 와이어 가이드(220) 사이에서 상기 각 와이어 소(210)들은 서로 평행하게 배치된다. 즉, 상기 와이어 가이드(220)가 고속으로 회전함에 따라 상기 와이어 소(210) 역시 고속으로 왕복 또는 한쪽 방향으로 이동하게 된다. 여기서, 상기 각 와이어 소(210)들은 동일한 방향으로 이동된다.
상기 와이어 가이드(220)는 서로 일정 간격으로 이격되어 구비되며, 특히, 상기 각 와이어 가이드(220) 사이로 상기 홀더 유닛(100)에 지지된 잉곳(10)이 통과할 수 있도록 적어도 상기 잉곳(10)의 직경 이상으로 이격된다.
예를 들어, 세 개의 와이어 가이드(220)가 구비되되, 상기 와이어 가이 드(220)는 삼각형 형태로 서로 이격된다. 특히, 상기 와이어 가이드(220)는 상기 와이어 소(210)에 상기 잉곳(10)이 수직으로 가압될 수 있도록 상기 잉곳(10)에 평행하게 배치된다. 그리고, 상기 와이어 소(210)는 상기 세 개의 와이어 가이드(220)의 외측을 모두 둘러싸도록 권선된다. 즉, 상기 와이어 소(210)는 상기 와이어 가이드(220)에 의해 삼각형 형태로 권선된다.
상기 홀더 유닛(100)은 상기 잉곳(10)을 고정시키고, 상기 와이어 소(210)에 대해 상기 잉곳(10)을 가압시킴으로써 상기 잉곳(10)을 낱장의 웨이퍼로 슬라이스되도록 한다. 상기 홀더 유닛(100)은 슬라이스 빔(110)과 홀더(120)로 이루어진다.
상기 슬라이스 빔(110)은 상기 잉곳(10) 외주면에 부착된다.
상기 슬라이스 빔(110)은 상기 와이어 소(210)와 접촉되는 면적이 일정하도록 일정한 너비를 갖는다. 특히, 상기 슬라이스 빔(110)은 상기 잉곳(10)의 직경보다 적어도 같거나 큰 너비를 갖는다. 그리고, 상기 잉곳(10)의 외주면에 부착되되, 상기 잉곳(10)의 외주면의 50% 정도를 감쌀 수 있는 형태로 형성된다. 예를 들어, 상기 슬라이스 빔(110)은 상기 잉곳(10) 직경에 대응되는 너비를 갖는 직육면체 형태를 갖고, 상기 잉곳(10)의 외주면이 안착 가능하도록 반원통형의 요입면이 형성된 형태를 갖는다.
즉, 상기 슬라이스 빔(110)의 안착면에 상기 잉곳(10)이 안착된 상태에서 상기 잉곳(10)을 절단하면, 상기 와이어 소(210)는 상기 슬라이스 빔(110) 및 상기 잉곳(10)과 접촉되는 면적이 일정하게 된다. 특히, 상기 잉곳(10)의 중심점을 지 난 이후부터의 접촉 면적이 항상 일정하게 유지되므로, 절단된 표면의 열변형 및 상기 잉곳(10)의 떨림 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 슬라이스 빔(110) 상부에는 상기 슬라이스 빔(110)을 고정시키는 홀더(120)가 부착된다. 상기 슬라이스 빔(110)과 상기 잉곳(10) 및 상기 슬라이스 빔(110)과 상기 홀더(120)는 각각 에폭시 계열의 접착제로 결합된다.
상기 잉곳(10)은 외주면이 상기 와이어 소(210)에 대해 압착된다. 여기서, 상기 홀더 유닛(100)에는 상기 홀더 유닛(100)에 고정된 상기 잉곳(10)을 상기 와이어 소(210)에 대해 가압하는 이송 유닛(130)이 구비된다. 따라서, 상기 잉곳(10)은 상기 와이어 소(210)와 수직으로 교차하고, 상기 와이어 소(210)의 수 만큼 낱장의 웨이퍼가 슬라이스 된다.
한편, 상기 와이어 소(210)에는 슬러리(abrasive suspension)가 제공된다. 상기 슬러리는 상기 잉곳(10)과 화학적으로 반응하여 상기 잉곳(10)을 슬라이스한다. 따라서, 상기 슬러리에 의한 작용과 고속으로 이동하는 상기 와이어 소(210)와 상기 잉곳(10) 사이의 마찰에 의해 상기 잉곳(10)이 웨이퍼로 슬라이스 된다. 그리고, 상기 슬러리는 상기 잉곳(10)의 슬라이스 과정에서 발생하는 열을 냉각시키는 작용을 한다.
도 3은 도 1 또는 도 2의 슬라이싱 장치를 통해 절단된 표면을 보여주는 사진이다. 그리고, 도 4와 도 5는 종래 기술에 따른 슬라이싱 장치를 통해 절단된 표면의 평탄도를 보여주는 그래프들이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬라이싱 장치를 통해 절단된 표면의 평탄도를 보여주는 그래프들이다.
도 3은 슬라이싱 장치를 통해 절단된 잉곳 또는 낱장으로 슬라이스된 웨이퍼의 표면을 보여준다. 여기서, 도 3에 도시된 직선과 같이, 상기 잉곳의 절단된 표면 상에서 임의의 일 직선을 따라 상기 절단된 표면의 평탄도를 측정한다. 예를 들어, 상기 절단된 표면의 평탄도는 상기 잉곳의 직경 방향을 따라 측정한다.
여기서, 도 4와 도 6은 절단된 표면의 평탄도를 ㎛ 단위로 측정한 결과를 보여주는 그래프들이고, 도 5와 도 7은 절단된 표면의 평탄도를 ㎚ 단위로 측정한 결과를 보여주는 그래프들이다.
먼저, 비교예로서 종래 기술에 따른 슬라이싱 장치를 통해 절단된 표면의 평탄도를 살펴보면, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이 상기 잉곳의 중심점(위치 축에서 0㎜ 지점)을 지난 이후부터는 점차 평탄도가 악화되는 것을 알 수 있다. 특히, 잉곳의 단부에 가까울수록 평탄도는 더욱 악화됨을 알 수 있다.
이는 상기 슬라이싱 장치에서 와이어 소가 상기 잉곳의 중심점을 지난 이후부터는 상기 와이어 소와 상기 잉곳의 접촉되는 면적이 감소함으로써, 절단되는 면에 열변형이 발생하고, 잉곳의 떨림이 커지기 때문이다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 절단면 전체적으로 표면의 평탄도가 양호함을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉곳의 홀더 유닛을 설명하기 위한 사시도;
도 2는 도 1의 홀더 유닛의 정면도;
도 3은 잉곳을 슬라이스한 절단면의 사진;
도 4와 도 5는 종래의 홀더 유닛을 이용하여 잉곳을 슬라이스한 표면의 평탄도를 보여주는 그래프들;
도 6과 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더 유닛을 이용하여 잉곳을 슬라이스한 표면의 평탄도를 보여주는 그래프들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 잉곳 100: 홀더 유닛
110: 슬라이스 빔 120: 홀더
130: 이송 유닛 200: 슬라이스 유닛
210: 와이어 소 220: 와이어 가이드

Claims (7)

  1. 잉곳의 외주면에 부착되되, 상기 잉곳 외주면의 적어도 1/2를 감싸도록 형성된 슬라이스 빔; 및
    상기 슬라이스 빔에 결합되는 홀더;
    를 포함하는 잉곳의 슬라이싱 장치용 홀더 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬라이스 빔은 너비가 일정한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 잉곳의 슬라이싱 장치용 홀더 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳의 직경보다 같거나 큰 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 잉곳의 슬라이싱 장치용 홀더 유닛.
  4. 잉곳을 절단하는 슬라이스 유닛;
    상기 잉곳 외주면의 적어도 1/2를 감싸도록 부착되는 슬라이스 빔과 상기 슬라이스 빔에 결합되는 홀더로 이루어지고, 상기 잉곳을 지지하는 홀더 유닛; 및
    상기 잉곳이 고정된 홀더 유닛을 상기 슬라이스 유닛에 대해 가압하는 이송 유닛;
    을 포함하는 잉곳의 슬라이싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬라이스 유닛은,
    와이어 소(wire saw); 및
    상기 와이어 소가 일정 간격으로 권선되는 복수의 와이어 가이드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳의 슬라이싱 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳이 부착된 상태의 슬라이스 빔과 상기 와이어 소가 접촉되는 면적이 일정하도록 일정한 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 잉곳의 슬라이싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬라이스 빔은 상기 잉곳의 직경보다 같거나 큰 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 잉곳의 슬라이싱 장치.
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KR1020070133731A KR20090066110A (ko) 2007-12-18 2007-12-18 잉곳의 홀더 유닛 및 이를 구비하는 슬라이싱 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101596734B1 (ko) * 2015-02-04 2016-02-24 주식회사 원익큐엔씨 가변 와이어 소우 장치

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