KR20090073211A - 실리콘 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

리본 결정을 성장시키는 퍼니스는 정해진 속도와 정해진 방향으로 리본 결정을 성장시키기 위한 채널과, 상기 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키기 위한 분리 기구를 포함하고, 상기 분리 기구가 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키는 동안, 상기 분리 기구의 적어도 일부가 대략 정해진 속도와 대략 정해진 방향으로 이동된다.

리본 결정, 실리콘 웨이퍼, 퍼니스(furnace), 레이저 빔, 웨이퍼 형성 방법

Description

실리콘 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A SILICON WAFER}

우선권

본 특허 출원은 발명자가 로버트 이. 야노쉬 쥬니어.(Robert E. Janoch Jr.)이고 발명의 명칭이 "반도체 웨이퍼의 형성, 절단 및 처리(FORMING, CUTTING AND PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFERS)"인 2006년 10월 27일에 출원된 미국 가출원 제60/854,849호를 기초로 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 본 명세서에 통합되어 전체로서 참조된다.

본 특허 출원은 또한 발명자가 로버트 레오 반 글래빅, 브라이언 애칠리, 로버트 이. 야노쉬 쥬니어., 앤드류 피. 안셀모 그리고 스콧 레이츠마(Leo van Glabbeek, Brian Atchley, Robert E. Janoch Jr., Andrew P. Anselmo, and Scott Reitsma)이고 발명의 명칭이 "실리콘 웨이퍼를 형성하기 위한 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR FORMING A SILICON WAFER)"인 2007년 5월 18일에 출원된 미국 가출원 제60/938,792호를 기초로 우선권을 주장하며, 그 개시 내용은 본 명세서에 통합되어 전체로서 참조된다.

본 발명은 대체로 반도체 웨이퍼에 관한 것이며, 더 구체적으로 본 발명은 반도체 웨이퍼를 형성하는 것에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼(silicon wafer)는 연료 전지, 집적 회로 및 MEMS 장치와 같은 반도체 장치의 광범위한 기초 요소이다. 예컨대, 미국 메사추세츠주, 말보로에 위치한 에버그린 솔라, 인크.(Evergreen Solar, Inc. of Marlboro, Massachusetts)는 잘 알려진 "리본 풀링(ribbon pulling)" 기술에 의하여 제조되는 실리콘 웨이퍼로부터 연료 전지를 형성한다.

상기 리본 풀링 기술은 사람이 상당히 개입될 것을 요구하므로 바람직하지 않다. 구체적으로, 리본 풀링 기술을 사용하여 개별 실리콘 웨이퍼를 생산하기 위하여, 조작자는 먼저 수동으로 다이아몬드 포인트를 사용하여 반도체 리본 결정을 스크라이빙하고(scribe), 이후 일부를 절단하여(이를 "웨이퍼"라 한다) 리본 결정을 성장시키는 퍼니스(furnace)로부터 이격되어 있는 분리된 레이저 장치 내에 처리를 위하여 플라스틱 트레이 상에 위치시킨다. 상기 레이저 장치는 이후 (더 큰) 웨이퍼를 더 작은 반도체 웨이퍼로 절단한다. 예를 들어, 레이저는 길이가 2m인 웨이퍼를 길이가 15cm이고 직사각형인 하나 이상의 작은 반도체 웨이퍼들로 절단할 수 있다.

리본 풀링 기술은 노동 집약적일 뿐만 아니라, 반도체 리본 결정의 수동 스크라이빙 및 핸들링에 의하여 웨이퍼의 산출량이 감소될 수 있다. 특히, 스크라이빙 및 핸들링은 웨이퍼와 리본 결정의 에지부에 미시적 균열을 형성할 수 있어서 바람직하지 않다. 무엇보다도, 미시적 균열은 흔히 궁극적으로 거시적 균열로 이어져, 결국에는 웨이퍼의 파손을 초래한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스는 정해진 속도와 정해진 방향으로 리본 결정을 성장시키기 위한 채널과, 상기 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키기 위한 분리 기구를 구비한다. 상기 분리 기구가 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키는 동안, 상기 분리 기구의 적어도 일부가 대략 정해진 속도와 대략 정해진 방향으로 이동된다.

상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정을 절단하기 위한 단펄스형(short pulsed) 레이저 빔을 발생시키는 광섬유 레이저(fiber laser)를 구비할 수 있다. 대안적으로, 상기 분리 기구는 또한 상기 성장하는 리본 결정 쪽으로 레이저 빔을 향하게 하는 레이저 빔 방향 설정 장치를 구비할 수 있다. 두 경우 모두, 상기 레이저 빔은 상기 분리 기구의 부분으로 간주될 수 있다.

출력 부피를 개선시키기 위하여, 상기 장치는 복수개의 채널을 구비하고, 따라서 복수개의 리본 결정을 성장시킬 수 있다. 이러한 경우에, 상기 분리 기구는 리본 결정 각각을 실질적으로 동일한 방식으로 절단하기 위하여 이동할 수 있다. 또한, 상기 분리 기구는 성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 두 개의 영역을 구비할 수 있다. 이 경우에, 상기 분리 기구는 두 개의 파지 영역들 사이의 결정 부분을 분리시킬 수 있다. 상기 분리 기구는 또한 제1 위치부터 제2 위치까지 상기 리본 결정의 분리된 일부를 이동시키기 위한 이동식 아암부를 구비할 수 있다.

어떤 실시예에서, 상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정의 주어진 속도에 대한 이동 정보를 수신하기 위한 입력부를 구비할 수 있다. 상기 분리 기구는 수신한 상기 이동 정보에 응답하여 대략 상기 주어진 속도로 이동할 수 있다. 효율성과 산출량을 개선시키기 위하여, 상기 분리 기구는 성장하는 리본 결정의 압축과 인장의 함수로서 상기 리본 결정을 절단할 수 있다. 상기 분리된 부분이 절단된 후에, 상기 퍼니스는 상기 분리된 부분을 용기 내에 위치시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치는 결정 성장 채널과 상기 결정 성장 채널에서 성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 이동식 아암부와 상기 성장하는 리본 결정으로부터 일부를 분리시키기 위한 레이저 분리 장치를 구비한다.

상기 장치는 또한 복수개의 성장하는 리본 결정을 안내하기 위한 복수개의 리본 안내부를 구비할 수 있다. 상기 레이저 분리 장치(예컨대, 레이저, 레이저 빔 안내부 또는 자체 빔)는 실질적으로 동일한 방법으로 상기 복수개의 성장하는 리본 결정을 절단하기 위하여 안내부 각각으로 이동할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 웨이퍼를 형성하는 방법은 용융 재료로부터 리본 결정을 성장시키고, 분리된 부분을 제공하도록 상기 성장하는 리본 결정을 절단하기 위한 분리 장치를 사용한다. 다음에, 상기 방법은 리셉터클(receptacle)에 상기 분리된 부분을 이동시키기 위하여 이동식 아암부를 제어한다.

특히, 상기 방법은 제1 흡입 기기와 제2 흡입 기기 사이에 상기 리본 결정을 가로질러 대체로 선형인 절단 라인을 형성하는 분리 기구를 사용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 상기 방법은 용융 재료로부터 복수개의 리본 결정을 성장시킨다. 이렇게 하기 위해, 상기 방법은 이후 복수개의 리본 결정 중 주어진 길이 이상인 리본 결정을 감지하고, 상기 분리 장치를 주어진 길이 이상이라고 결정된 복수개의 리본 결정 각각으로 연쇄적으로 이동시킨다.

상기 분리 기구는 적어도 상기 성장하는 리본 결정을 가로지른 제1 방향 및 제2 방향으로 이동하는 레이저 빔을 생산하고, 제2 방향은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 방향이다. 상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 성장하는 리본 결정의 성장 속도와 실질적으로 동일한 속도로 상기 제2 방향으로 이동할 수 있다.

다른 실시예에 따라, 리본 결정을 성장시키는 장치는 복수개의 분리된 리본 결정을 동시에 성장시키기 위한 복수개의 채널과 성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 이동식 아암부를 구비한다. 상기 장치는 또한 복수개의 분리 리본 결정을 실질적으로 동시에 성장시키는 복수개의 채널과 상기 성장하는 리본 결정의 일부를 분리하기 위한 분리 장치를 구비한다. 상기 분리 장치는 두 개 이상의 채널에서 리본 결정을 처리하기 위하여 이동할 수 있다.

복수개의 채널을 구비하는 장치는 또한 하나 이상의 리본 결정의 위치를 감지할 수 있는 위치 로직을 구비할 수 있다. 상기 분리 장치는 위치 로직으로부터 수신한 신호에 응답하여 복수개의 성장하는 리본 결정 중 선택된 것을 처리하기 위하여 이동할 수 있다.

당업자는 아래에서 바로 요약될 도면을 참조하여 후술하는 "실시예"를 통하여 본 발명의 다양한 실시예의 이점을 완전히 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구성된 리본 풀링 퍼니스를 개략 적으로 도시한다. 이 도면은 또한 도 2에 도시된 공정의 단계(200), 단계(202) 및 단계(204)를 도시하며;

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 반도체 웨이퍼를 형성하는 공정을 도시하며;

도 3은 단계(206)과 단계(208) 사이에서의 도 2의 퍼니스를 개략적으로 도시하며;

도 4는 단계(210)를 실행할 때의 도 2의 퍼니스를 개략적으로 도시하며;

도 5는 단계(212)를 실행할 때의 도 2의 퍼니스를 개략적으로 도시하며;

도 6은 도 2의 퍼니스에 사용되는 외피의 부가적 상세도를 도시하며;

도 7은 본 발명의 다양한 실시예를 실시하기 위한 수많은 다양한 옵션을 상술하는 차트를 도시하며; 그리고

도 8 내지 도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 도 7의 차트로부터의 몇몇 순열을 개략적으로 도시한다.

예시적인 실시예에서, 실리콘 리본 웨이퍼를 형성하는 방법은 인간의 개입을 최소화하면서 실질적으로 연속적인 웨이퍼 생산을 가능하게 한다. 이를 위하여, 예시적인 리본 풀링 퍼니스(ribbon pulling furnace)는 분리(예컨대, 절단) 동안에 성장하는 리본 결정을 처리하는 것과 대략 동일한 방향에서 대략 동일한 속도로 이동하는 분리 기구를 구비할 수 있다. 특히, 분리 기구는 레이저 장치를 구비할 수 있고/있거나, 단일 퍼니스 또는 복수의 퍼니스에서 동시에 성장하는 복수의 리본 결정을 처리할 수 있다. 이 실시예 및 다른 실시예의 상세한 설명이 아래에 논의될 것이다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구성된 리본 풀링 퍼니스(10)를 개략적으로 도시한다. 특히, 상기 퍼니스(10)는 용융 재료를 내장하기 위한 도가니(도시되지 않음)와 용융 재료로부터 네 개의 분리된 성장 채널을 따라 네 개의 분리된 리본 결정(30)을 안내하기 위한 네 개의 안내부(14A 내지 14D)를 구비한 리본 안내부 조립체(14)를 구비한다.

간략성을 위하여, 본 명세서에서 논의할 용융 재료는 용융 실리콘일 수 있다. 물론, 본 발명의 다양한 실시예는 다른 용융 재료에 적용될 수 있다. 또한, 당업자는 다양한 실시예의 원리가 네 개보다 많거나 적은 분리된 리본 결정[대체로 도면 부호(30)에 의해 식별됨]을 처리하는 퍼니스에 적용된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 어떤 실시예는 단일 리본 결정(30)만을 성장시키거나 여섯 개의 리본 결정(30)을 성장시키는 퍼니스에 적용된다. 따라서, 네 개의 리본 결정(30)을 성장시키는 단일 퍼니스에 대한 논의는 단지 예시적 목적일 뿐이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 퍼니스(10)는 성장하는 리본 결정(30)을 선택적으로 분리(예컨대, 절단)하고, (더이상 성장하지 않기 때문에 이제 웨이퍼 형태로) 더 작은 웨이퍼[본 명세서에서 단순히 "웨이퍼(31)"로 언급함]를 형성하는 분리된 부분을 통상의 트레이(18) 안으로 이동시키는 이동식 조립체(16)를 구비한다. 예를 들어, 이동식 조립체(16)는 1) 리본 결정(30)이 성장함에 따라 첫번째 리본 결정(30)으로부터 일부를 분리하고, 2) 상기 트레이(18)에 분리된 일부를 위 치시킴으로써 첫번째 리본 결정(30)을 처리할 수 있다. 상기 트레이(18)에 첫번째 리본 결정(30)의 분리된 일부를 위치시킨 후에, 이동식 조립체(16)는 성장하는 두번째 리본 결정(30)으로 동일한 처리를 반복할 수 있다. 이 처리는 정지 또는 중지되는 어떤 일(예컨대, 퍼니스(10)를 세척하기 위함)이 있기 전까지 네 개의 성장하는 리본 결정(30) 사이에서 무한으로 반복할 수 있다.

이 기능을 수행하기 위하여, 이동식 조립체(16)는 리본 결정(30)의 일부를 분리하기 위하여 특히 분리 기구/장치를 구비하고[예컨대, 도 6에 도시되나 아래에서 곧 논의할, 레이저 조립체(20)를 구비함], 웨이퍼(31)와 성장하는 리본 결정(30)을 모두를 파지하고 파지된 웨이퍼(31)를 트레이(18)에 위치 설정시키기 위한 회전식 로봇식 아암부(26)를 구비한다. 따라서, 퍼니스(10)는 결정 성장 공정을 중단하지 않고 실리콘 웨이퍼(31)를 실질적으로 연속 생산할 수 있다. 그러나 어떤 실시예는 결정 성장이 중단되었을 때 리본 결정(30)을 절단할 수 있다.

이를 위하여, 상기 분리 장치는 이동식 조립체(16)의 받침대를 따라 레이저 조립체(20)를 포함할 수 있고, 레이저 조립체(20)는 수직 스테이지(22)를 따라 수직으로 이동할 수 있고, 수평 스테이지(24)를 따라 수평으로 이동할 수 있다. 스텝퍼 모터[도면 부호(28)로 식별되고 도시되는 것들 중 하나]와 같은 통상의 모터 장치는 이동식 조립체(16)의 이동을 제어한다. 예를 들어, 수직 스텝퍼 모터(도시되지 않음)는 (아래에서 더욱 상세히 논의될) 성장하는 리본의 수직 운동의 함수로서 이동식 조립체(16)를 수직 이동시킨다. 수평 스텝퍼 모터(28)는 조립체(16)를 수평으로 이동시킨다. 물론, 언급한 바와 같이, 다른 종류의 모터가 사용될 수 있 고, 따라서 스텝퍼 모터에 대한 논의는 예시적인 것이고 모든 실시예를 제한하기 위한 의도가 아니다.

수직 스테이지(22) 및 수평 스테이지(24)에 의하여 주어지는 유연성은 레이저 조립체(20)가 다수의 성장하는 리본 결정(30)을 연쇄적으로 절단할 수 있게 한다. 예시적인 실시예에서, 상기 수직 스테이지(22)와 수평 스테이지(24)는 주로 실리콘으로부터 고립된 알루미늄 부재로부터 형성되고, 연마될 수 있다. 구체적으로, 실리콘에 상기 스테이지(22 및 24)를 노출시키는 것은 그 기능을 악화시키고 저하시킬 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예는 상기 스테이지(22 및 24)를 밀봉하고 가압하여 상기 스테이지의 환경에서 스테이지를 실리콘으로부터 고립시킨다.

위에서 언급한 바와 같이, 상기 리본 안내부 조립체(14)는 네 개의 분리된 리본 결정(30)을 동시에 성장시키기 위하여 네 개의 분리된 안내부(14A 내지 14D)(즉, 각 성장 채널 당 하나)를 구비한다. 특정한 채널에 관한 것이 아니라 집합적으로 또는 개별적으로 참조될 때, 안내부는 대체로 도면 부호(14)에 의하여 식별될 것이다.

주로 그래파이트로 형성되는 안내부(14) 각각은 안내부의 면을 따라 매우 가벼운 진공을 생산한다. 상기 진공은 성장하는 리본 결정(30)이 안내부(14)의 면을 따라 서서히 활주하여, 리본 결정(30)이 앞으로 처지는 것을 회피하도록 한다. 이를 위해, 예시적인 실시예는 물 약 2.54cm(1인치) 정도의 압력을 갖는 베르누이 진공을 생성하기 위하여 각 안내부(14) 면 상에 포트를 구비한다.

각 안내부(14)는 또한 성장하는 리본 결정(30)이 어떤 높이/길이에 도달할 때를 감지하기 위한 리본 감지 센서(32)를 구비한다. 아래에 논의되는 바와 같이, 상기 감지 센서(32) 각각은 이동식 조립체(16)의 위치 설정과 이동식 조립체(16)에 의한 처리를 제어하는 신호를 생산한다. 구체적으로, 주어진 리본 결정(30)이 어떤 높이/길이에 도달했음을 감지한 후에, 주어진 리본 결정(30)을 감시하는 주어진 안내부(14) 상의 감지 센서(32)는 이동식 조립체(16)를 제어하는 로직에 전술한 신호를 전송한다. 수신 후에, 이동식 조립체(16)는 웨이퍼(31)를 생산하기 위하여 주어진 안내부(14)로 수평 이동시켜야 한다. 물론, 이동식 조립체(16)는 다른 안내부(14)/채널의 센서(32)로부터의 요구가 충분히 서비스되지 않는다면 지연될 수 있다.

다양한 종류의 많은 장치가 감지 센서(32)의 기능을 실시하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 신호를 송신하고 결과적인 광학 반사값을 측정하는 역반사 센서(retro-reflective sensor)는 만족스러운 결과를 제공할 것이다. 또 다른 예와 같이, 분리된 송신 포트와 수신 포트를 구비한 광학 센서는 또한 감지 센서 기능을 실시할 수 있다. 다른 실시예는 비광학 센서로 실시될 수 있다.

따라서 이동식 조립체(16)는 감지 센서(32)에 의한 감지에 응답하여 적절한 안내부(14)로 이동한다. 이러한 방식으로, 이동식 조립체(16)는 네 개의 리본 결정(30)을 연쇄적으로 처리하고 절단할 수 있다. 예시적인 실시예가, 위에서 제안한 바와 같이, 다른 구조 및 다양한 수개의 안내부(14)/채널에 적용된다는 것을 알아야 한다. 따라서 네 개의 나란한 안내부(14)에 대한 논의는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 리본 결정계 실리콘 웨이퍼(31)를 형성하는 일반적 공정을 도시한다. 이 공정은 리본 결정계 실리콘 웨이퍼(31)를 형성하는 많은 단계 중 몇몇 단계임을 알아야 한다. 따라서, 이 공정에 대한 논의가 필수적인 단계를 모두 포함하는 것으로 간주해서는 안된다.

상기 공정은 단계(200)에서 시작하고, 이 단계에서 채널들 중 일 채널의 감지 센서(32)가 리본 결정(30)이 최소 높이에 도달되었다는 결정을 한다. 예를 들어, 주어진 채널의 감지 센서(32)는 도가니 내의 액상/고상의 경계부 위로 약 1.83m(6피트)에 고정적으로 위치될 수 있다. 따라서, 성장하는 리본 결정(30)이 약 30cm 길이일 때, 감지 센서(32)는 상기 전술한 신호를 로직에 전송하고, 수신 후에 이따금 이동식 조립체(16)[즉, 특히 로봇식 아암부(26)와 레이저 조립체(20)]가 소정 채널의 위치로 이동하도록 한다.

관련 채널에 도착한 후에, 로봇식 아암부(26)는 도 1에 도시된 바와 같이 리본 결정(30)을 파지한다[단계(202)]. 이를 위해, 이동식 조립체(16)는 성장하는 리본 결정(30)의 에지부를 감지하기 위한 통상의 비전 시스템(vision system)을 구비한다. 예시적인 실시예에서, 상기 비전 시스템은 리본 에지부 감지 카메라(34), 카메라(34)의 명암 대비를 향상시키기 위한 백라이트 영역(backlight area)(35) 및 카메라(34)에 의하여 생산되는 디지털 이미지/사진으로부터 리본 결정(30)의 선단 부를 결정하기 위한 로직을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 백라이트 영역(35)은 복수개의 발광 다이오드를 포함하고, 로직은 소프트웨어 프로그램을 포함한다.

파지를 위해, 로봇식 아암부(26)는 진공["파지 진공(grasping vacuum)"으로 언급함]에 의하여 리본 결정(30)을 고정시키기 위하여 적어도 세 개의 흡입 영역(36)을 구비한다. 그러나, 파지 진공을 가하기 전에, 로봇식 아암부(26)가 이동하여 세 개의 흡입 영역이 성장하는 리본 결정(30)의 정면 대향면에 매우 근접하게 위치 설정된다. 예를 들어, 흡입 영역(36)은 초기에, 성장하는 리본 결정(30)의 정면으로부터 약 3.175mm(0.125인치) 이격되어 위치 설정될 수 있다.

당업자에 의해 알려진 바와 같이, 리본 결정(30)은 몹시 깨지기 쉽다. 따라서, 이 경우에 파지 진공을 가하는 것은 리본 결정(30)이 손상될 수 있는 힘으로의 리본 결정(30)과 흡입 영역(36)의 충돌을 유발한다. 이러한 가능성을 감소시키기 위해, 예시적인 실시예는 상기 파지 진공을 가하기 전에 리본 결정(30)을 흡입 영역(36) 쪽으로 서서히 움직이게 한다. 구체적으로, 예시적인 실시예는 성장하는 리본 결정(30)의 배면에 베르누이 진공을 가하는 것을 중단시킨다. 대신에, 안내부(14) 정면 상의 시한 값이 리본 결정(30)의 후측면에 매우 가벼운 양의 압력을 가한다. 이러한 힘의 조합은 리본 결정(30)을 흡입 영역(36)에 서서히 접촉시키거나 거의 접촉시키고(즉, 작은 간격으로 근접함), 이 때 퍼니스(10)는 상기 파지 진공을 가하기 시작할 수 있다.

안정성을 확보하기 위해, 흡입 영역들(36) 중 하나는 나머지 두개의 흡입 영역(36) 보다 수직으로 낮은 위치에 있다. 흡입 영역(36) 각각은 외부 진공 공급원을 사용하는 벨로우 타입 흡입 컵(bellows-type suction cup)을 구비한 장치(상세히 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 리본 결정(30)과 흡입 컵 사이의 접촉점은 웨이퍼(31)와 흡입 장치 사이의 접촉 힘을 최소화하기 위하여 바람직하게는 비교적 연하다.

리본 결정(30) 중 하나를 파지한 후에, 공정은 도 1에 도시된 바와 같이 상부 흡입 영역과 하부 흡입 영역(36) 사이에서 리본 결정을 수평 절단함으로써 계속된다[단계 (204)]. 예시적인 실시예에서, 광섬유 레이저와 같은 [스캐너(58)를 구비한] 레이저(37)는 웨이퍼(31)를 생산하기 위해 미리 정해진 방식으로 리본 결정(30)을 가로질러 절단하는 레이저 빔(37)을 발생시킨다.

예를 들어, 카메라(34)가 성장하는 리본 결정(30)의 디지털 사진을 찍은 후에, 소프트웨어는 디지털 사진에서 어떤 픽셀이 성장하는 리본 결정(30)의 선단부를 나타내는지 결정할 수 있다. 특히, 선단부는 사진에서 명암 대비가 심한 줄의 외형을 따라 취해질 수 있다. 소프트웨어는 이후 안내부(14)를 따라 상기 디지털 사진 내 선단부의 위치를 리본 결정 에지부의 물리적 위치를 나타내는 값으로 전환시킨다.

이러한 발생 값은 레이저(37)가 성장하는 리본 결정(30)의 적절한 위치에 레이저 빔을 조준시킬 수 있게 한다. 이 위치는 선단부 아래의 설정 거리일 수 있다. 예를 들어, 이러한 위치는 선단부 아래 약 15cm일 수 있고, 따라서 추가 공정없이 어떤 크기의 규격을 충족시킬 수 있다.

또한, 당업자에 의하여 알려진 바와 같이, 실리콘 리본 결정(30)은 [리본 결정(30)의 중앙부 근처에] 압축 상태인 부분과 [리본 결정(30)의 에지부 근처에] 인장 상태인 부분을 가진다. 이렇게 전혀 다른 부분이 대체로 동일 수평면 상에 있다. 절단 동안 파괴를 최소화하기 위하여, 예시적인 실시예는 압축 상태인 부분을 통과하여 먼저 절단하고, 이후 인장 상태인 부분을 통과하여 절단한다. 예를 들어, 레이저 조립체(20)와 관련된 로직은 먼저 65mm의 중앙부(대체로 압축 상태에 있는 부분)를 통과하여 82mm 너비의 리본 결정(30)을 절단하고, 이후 남아있는 비절단 부분(대체로 인장 상태에 있는 부분)을 통과하여 절단하도록 구성될 수 있다. 레이저(38)는 동시에(즉, 동일한 통로를 사용하여) 또는 연쇄적으로(다른 통로를 사용하여) 인장 상태인 부분을 통과하여 절단할 수 있다.

이러한 방식으로 리본 결정(30)을 통과하여 절단하기 위하여, 레이저(38)는 인장 상태인 부분을 통과하여 절단하기 전에 압축 상태인 부분을 가로질러 다수의 통과부를 만드는 스캐너를 구비할 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 레이저(38)는 순차적으로 각각 다른 종류의 부분을 통과하여 절단한다. 저출력 펄스 레이저(38)를 사용할 때, 각각의 통과부는 한 세트의 구멍을 생산한다. 그러나 이동식 레이저 조립체(20)는 적어도 이전의 통과부와 다른 통과부의 구멍으로부터 오프셋되는 통과부 각각에 구멍을 생산하도록 프로그램된다. 따라서, 레이저(38)는 복수의 통과 후에 두께가 약 150마이크론 내지 300마이크론인 실리콘 리본 결정(30)을 통과하여 절단한다.

예를 들어, 레이저(38)는 20킬로헤르츠의 속도로 100나노세컨드(nanosecond) 펄스를 생산할 수 있고, 약 2m/s의 속도로 수평 이동할 수 있다. 그러한 레이저(38)는 압축 상태인 실리콘 리본 결정(30)의 부분을 통과하여 절단하도록 약 300개의 통과부를 만들 수 있다. 리본 결정(30)을 통한 절단을 완성하기 위해, 레이저(38)는 인장 상태인 부분에 대하여 다수-통과 공정을 반복한다. 다수 통과 공정 의 사용은 절단 공정에 의하여 생산되는 열을 실질적으로 최소화하고, 이로써 결과가 향상된다.

레이저의 대안적인 실시예는 압축 지역이나 인장 지역에 관계없이 리본(30)의 폭을 가로질러 리본(30)을 직선으로 절단한다. 그러나 미소 균열(microcrack)과 다른 관련된 문제를 최소화하기 위해, 이러한 실시예는 바람직하게는 위에서 논의한 것과 유사한 다수 통과 방법을 여전히 사용한다.

예시적인 실시예에서, 레이저(38)는 펄스형 레이저 빔(37)[스캐닝 빔(37)]을 생산하는 저출력 광섬유 레이저이다. 예를 들어, 레이저(38)는 독일, 슈타른베르그의 로핀-시나르 레저 게엠베하(Rofin-Sinar Laser GmbH, of Starnberg, Germany)에 의하여 유통되는 RSM PowerLine F 광섬유 레이저(RSM PowerLine F fiber laser)일 수 있다.

상기 PowerLine F 광섬유 레이저는 약 1065nm에서 작동하는 q-스퀴치된 Yb 광섬유 레이저(q-switched Yb fiber laser)이다. 테스트 후에, 발명자는 상기 Rofin 레이저(Rofin laser)의 성능에 기반한 저출력 레이저(즉, 위에서 논의한 바와 같이 다수 스캔을 사용하는 레이저)가 자동화된 시스템에서, 우려되는 미소균열을 실질적으로 생산하지 않으면서 충분히 빠르게 절단되어 효과적이고 효율적으로 작동한다는 것을 알고 놀랐다. 예를 들어, 발명자는 리본 결정(30)이 약 18mm/분의 속도로 성장하는 네 개의 채널 시스템에서 저출력 레이저(38)를 성공적으로 사용해왔다. 테스트 동안에, 성장하는 리본 결정(30)을 완전히 절단하는데 약 40초가 걸리는 저출력 레이저(38)가 상기 채널들 사이에서 이동하여 실리콘 웨이퍼(31) 를 능률적이고 연속적으로 생산한다.

물론, 다른 브랜드와 다른 종류의 레이저(38)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 대안적인 실시예는 고출력 레이저(38)를 사용할 수 있고, 하나 또는 두개의 통과부만 필요로한다. 그러나 이러한 레이저(38)는 결과물인 웨이퍼(31) 내에 미소 균열을 생성시키고 과도한 열을 발생시킬 수 있어 바람직하지 않다.

리본 결정(30)을 가로질러 실질적으로 직선으로 절단하기보다, 몇몇 실시예는 특정 에지부 형상[예컨대, 모따기(chamfer)]을 형성하는 방식으로 리본 결정(30)을 절단한다. 특히, 에지부 형상은 추가로 웨이퍼의 응력을 감소시키는 둥근 모서리를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서 수많은 다른 레이저 기구를 사용함을 알 수 있다. 예를 들어, 퍼니스(10)는 단일의 고정 레이저(38)와 이동식 스캐너(58)를 종결시키는 이동식 섬유 광케이블(57)(도 11, 아래에서 논의함)을 구비할 수 있다. 다른 실시예와 같이, 리본 안내부(14) 각각은 자체 레이저(38)를 구비할 수 있고, 또는 단일 레이저(38)(아래에서 논의함)로부터 에너지를 수용하는 단일 레이저 헤드부를 구비할 수 있다. 섬유 광케이블을 사용하기보다, 몇몇 실시예에서는 레이저 송신 매체로서 단순히 공기를 사용한다. 따라서, 몇몇 실시예에서 레이저 빔(37)은 이동식 조립체(16)의 부분으로 간주될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예는 수동 소오(manual saw)나 스코어링 장치(scoring device)와 같은 리본 결정(30)을 절단하는 다른 기술을 사용할 수 있다.

도 1을 통하여 잘 식별될 수 있듯이, 파지 진공이 더이상 흡입 영역(36)을 통하여 가해지지 않을 때까지, 이동식 조립체(16)와 리본 결정(30)은 동일한 속도와 방향으로 이동한다- 실질적으로 상기 두 몸체부 사이의 상대적인 운동은 없다. 이렇게 함으로써, 레이저(38)가 리본 결정(30)을 절단하는 동안에도 성장 공정이 계속된다. 또한, 달리 미리 구성하지 않는다면, 리본 결정(30)을 가로지른 절단부는 실질적으로 직선이어야 한다. 따라서 예시적인 실시예는 궁극적으로 형성되는 웨이퍼(31)의 특정 크기(예컨대, 15cm)를 확보하는 방식으로 흡입 영역(36)을 리본 결정(30)에 대하여[예컨대, 리본 결정(30)의 선단부에 대하여] 수직으로 위치 설정시킨다. 그러므로, 특히 이 수직 위치는 결정 성장 속도 및 이동식 조립체(16)가 리본 결정(30)을 파지하는데 걸리는 시간 길이의 함수이다.

구체적으로, 예시적인 실시예는 초당 수 회(예컨대, 초당 200회) 리본 결정(30)의 실제 성장 속도를 결정한다. 흡입 영역(36)이 파지 진공에 가하는 순간 즈음에 이 성장 속도 정보를 수신하는 로직은 이동식 조립체(16)의 속력/속도를 이 시점의 성장 속도와 동일한 일정 속도로 규제한다. 물론, 이 시점에서, 이동식 조립체(16)는 또한 성장하는 리본 결정(30)과 동일한 방향으로 이동한다.

이 방법으로의 절단은 미소 균열이 최소이고 실질적으로 균일한 길이를 갖는 리본 결정계 웨이퍼(31)를 생산할 것이다. 그러나, 대안적인 실시예에서 성장하는 리본 결정(30)을 파지하기 전에, 이동식 조립체(16)는 퍼니스(10)에 대하여 고정된 위치로 이동한다. 이러한 실시예는 이동식 조립체(16)가 성장하는 리본 결정(30)에 대하여 위치 설정되지 않기 때문에 맨 처음에 언급한 실시예와 다르다. 이러한 실시예가 리본 결정(30)을 파지한 후에 여전히 위에서 언급한 결정 속도로 이동하 더라도, 그들은 실질적으로 균일한 크기의 웨이퍼(31)를 필수적으로 생산하지 않을 수 있다.

테스트 동안에, 발명자는 레이저 빔(37)이 리본 결정(30)의 일부를 산화시키기 시작하여 결과적으로 결과적인 웨이퍼(31)를 산화시킨다는 것을 알아챘다. 이러한 영향을 최소화시키기 위해, 몇몇 실시예는 리본 결정(30)을 절단하는 퍼니스(10)의 지역에 차폐 가스를 부가한다. 특히, 상기 차폐 가스는 아르곤일 수 있다.

리본 결정(30)을 절단한 후에, 로봇식 아암부(26)는 매우 작은 거리(예컨대, 3.175mm(0.125인치)]를 수직 상향으로 이동하여 제거된 부분[즉, 웨이퍼(31)]과 남아있는 리본 결정(30) 사이의 분리를 확실히 완성시킨다[단계 (206)]. 분리가 완성되지 않으면, 상기 방법은 레이저(38)가 분리되지 않은 영역 내의 리본 결정(30)을 가로질러 다시 절단시키거나 (이전에 절단된 동일한 영역에서) 리본 결정(30)의 전체 폭을 가로질러 절단시키도록 할 수 있다.

다음으로, 이동식 조립체(16)는 아암부(26)를 회전시키기 위한 충분한 여유 공간을 제공하도록 상향으로 더 많은 거리를 이동한다. 이 시점 전의 몇몇 포인트에서, 리본 결정(30)의 남아있는 일부에 가해지는 파지 진공은 해제되어야 한다. 그러나 새로운 절단 아암부(26)에 가해지는 파지 진공은 계속 가해져야 한다.

또한, 추가의 여유 공간이 제공되도록, 로봇식 아암부(26)는 리본 결정(30)의 면에 대체로 수직한 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 로봇식 아암부(26)는 리본 결정(30)의 면으로부터 이격되어 약 20mm 이동할 수 있다.

적절한 여유 공간을 제공한 후, 공정은 단계(208)을 계속하고, 아암부(26)를 약 90도 회전시켜 밑에 놓인 트레이(18)에 웨이퍼(31)를 정렬시킨다(도 4). 스텝퍼 모터는 이후 로봇식 아암부(26)를 트레이(18) 내의 캐비티까지 낮춘다. 이 지점에서, 파지 진공은 해제될 수 있고, 따라서 웨이퍼(31)가 트레이(18) 상에 서서히 강하되도록 한다[단계 (212)]. 강하의 충격을 최소화하기 위하여, 웨이퍼(31)는 파지 진공이 해제되기 전에 트레이(18)에 매우 근접해야 한다. 또한, 트레이(18)는 충격을 최소화하기 위하여 형상을 구비할 수 있다(예를 들어, 연질부 또는 특정 형상).

안전성을 이유로, 전체적인 이동식 조립체(16)는 바람직하게는 강철과 같은 불투명한 물질로 형성된 고정적 외피(40) 내부에 봉입된다. 외피(40)는 이동식 조립체(16)를 자세히 볼 수 있도록 도 1, 도 3 내지 도 5에는 도시되지 않는다. 그러므로 성장하는 리본 결정(30)은 고무 경 시일(rubber light seal)을 통과하여 외피(40) 안으로 도가니로부터 상향으로 연장된다. 도 6은 상기 외피(40)의 추가 상세도를 개략적으로 도시한다. 특히, 상기 외피(40)는 이동식 조립체(16)의 내부 구성품을 제어하는 수동 제어부(42)와 뷰포트(46)를 구비한 액세스 도어(44)를 구비한다. 상기 외피(40)는 또한 트레이(18)를 제거하기 위해 개방하는 트랩 도어(50)를 평형시키는 툴 평형기(48)를 구비한다.

위에서 언급된 바와 같이, 레이저 빔(37)을 제공하는 임의의 수많은 다양한 구조를 사용할 수 있다. 이러한 구조들은 다수의 퍼니스(10)를 가로질러 공유되는 단일 레이저(38)에서 리본 안내부(14) 각각에 대한 개별적 고정 레이저(38)를 구비 하는 단일 퍼니스(10)까지의 범위일 수 있다. 레이저(들)(38)은 고정식, 이동식일 수 있고/있거나 이동식 전달 기구(예컨대, 이동식 섬유 광케이블)를 통하여 및/또는 다른 매체를 통하여(예컨대, 공기를 통하여) 레이저 빔(37)을 전달할 수 있다.

도 7은 대체로 레이저 빔(37)을 제공하기 위한 다양한 옵션을 상술하는 차트를 도시한다. 요약적으로 상기 차트의 세 줄(가장 윗 줄부터 바닥 줄까지)는

● 시스템 내의 레이저(38)의 수,

● 레이저 시스템의 이동식 부분, 및

● 레이저 빔(37)의 종결 지점를 나타낸다.

상기 차트는 단순히 레이저 빔(37)을 전달하는 가능한 옵션의 다양한 메뉴임을 알아야 한다. 예를 들어, 상기 시스템은 단일 레이저(38)를 사용할 수 있고, 그 레이저 빔(37)만 복수의 다양한 퍼니스(10)에 각각 전달될 수 있다. 스캐너(58) 또는 다른 장치는 상기 퍼니스(10) 내의 다양한 채널에 레이저 빔(37)을 전달할 수 있다. 제 2의 예와 같이, 시스템은 다수의 레이저(38)를 구비할 수 있고, 퍼니스(10)에 개별 레이저 빔(37)을 전달할 수 있다. 또한, 당업자는 이 차트 내에 명시적으로 도시되지 않은 추가의 순열을 부가할 수 있다.

도 8 내지 도 11은 차트에 네 개의 다른 순열/실시예의 실시를 개략적으로 도시한다. 상기 네 개의 순열/실시예는 단지 예시적인 목적으로 논의하는 것이고, 본 발명의 모든 실시예를 제한하는 의도가 아님을 알아야 한다.

도 8은 각각이 단일의 고정 레이저(38)로부터 레이저 빔(37)을 공유하는 다섯개의 퍼니스(10)를 구비하는 시스템을 도시한다. 이를 위해, 도 8의 시스템은 또한 레이저(38)로부터의 단일 레이저 빔(37)을 이송하는 것을 통하여 송신 및 전환 매체로 작용하는 튜브(51)를 포함한다. 각 퍼니스(10)는 그 내부에 레이저 빔(37)을 선택적으로 반사하기 위하여 튜브(51)와의 교차점에 미러 박스(도시되지 않음)를 구비한다. 각 퍼니스(10)는 또한 레이저 빔(37)을 분산시키기 위한 내부 구성품을 구비한다. 예를 들어, 몇몇 퍼니스는 레이저 빔(37)을 분산시키는 이동식 섬유 광헤드를 구비할 수 있고, 다른 퍼니스는 레이저 빔(37)을 분산시키기 위한 유사 튜브와 미러 박스 배열을 구비할 수 있다.

도 8에 도시된 시스템과 유사한 방식으로, 도 9의 시스템은 다수의 퍼니스(10)에 서비스한다. 그러나 도 9의 시스템은 퍼니스(10)에 서비스하기 위한 회전 시스템(52)을 사용한다. 구체적으로 이 실시예에서, 단일 레이저(38)는 선택된 퍼니스(10)로 선택적으로 이동시키는 회전 인덱스 테이블(54) 상에 고정된다. 로봇식 아암부(56)는 레이저(38)와 연결된 섬유-광 케이블(도시되지 않음)을 각 퍼니스(10)의 선택적 채널로 이동시킨다. 대안적으로, 로봇식 아암부(26)는 레이저(38) 자체를 다양한 채널로 이동시킬 수 있다.

도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 실시예와 유사한 방식으로, 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 도시하며, 다수의 퍼니스(10)를 위한 레이저 빔(37)을 제공한다. 사실상, 이 실시예는 부착된 섬유-광 케이블(도시되지 않음)을 구비한 단일의 이동식 레이저(38)를 사용함으로써 도 9에 도시된 실시예와 매우 유사하다. 그러나 도 9에 도시된 실시예와 달리, 이 실시예에서의 레이저(38)는 회전식으로 이동하기 보다 선형으로 이동한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 이 실시예에서 단일의 고정 레이저(38)는 다수의 퍼니스(10)에 레이저 빔(37)을 전달한다. 이를 위해, 이 실시예는 다양한 퍼니스들(10) 사이에서 선형으로 이동할 수 있는 스캐너(58)에서 종결시키는 섬유-광 케이블(57)을 포함한다. 따라서, 상기 스캐너(58)는 선형으로 이동하며 레이저 빔(37)을 선택된 퍼니스(10)에 전달한다.

물론, 위에서 언급된 바와 같이, 위에서 논의되고 다양한 도면에서 도시된 실시예는 예시적인 것이고 본 발명의 모든 실시예를 제한하려는 의도가 아니다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예는 실리콘 리본 결정계 웨이퍼(31)가 리본 결정 성장 공정이 중단되지 않고도 계속적으로 형성될 수 있도록 한다. 상기 시스템은 종래 기술 시스템의 다양한 문제를 극복한다. 구체적으로, 특히 종래 기술인 수동 기술(scribing) 공정은 종종 미소 균열을 생성시키지만, 저출력 레이저 프로세스를 사용하는 실시예와 같은 다양한 실시예는 실질적으로 이러한 문제를 없앤다. 결과적으로 예시적인 실시예는 웨이퍼 산출량을 향상시킬 것이다.

또한, 생산 방정식으로부터 수동 조작자를 제거하는 것이 중요하다. 더 구체적으로, 리본 결정(30) 및 리본 결정계 웨이퍼(31)는 본질적으로 유리의 매우 얇고, 취약한 조각이다; 전형적인 리본 결정(30)은 약 100마이크론 또는 그 보다 더 얇은 부분을 가질 수 있고, 매우 잘 깨진다. 대체로 숙련되고, 전문적으로 훈련받은 자만이 공정에 참여한다는 사실에도 불구하고, 그들의 수동 핸들링은 꽤 종종 리본 결정(30) 및 웨이퍼(31)를 깨뜨려서, 산출량을 감소시키고 비용은 증가시킨다. 그러나 수동 공정을 사용하는 기술 분야에서 공정을 선도하는, 쉽게 깨지는 결정(30)과 웨이퍼(31)의 자동화된 공정은 실용적이지 않고 매우 복잡한 설계 과제로 간주되었다. 따라서 발명자는 그러한 쉽게 깨지는 결정(30) 및 웨이퍼(31)를 처리하는 효과적인 자동화 기구를 발견했다. 생산에 있어서 위에서 기술된 것과 유사한 시작품과 퍼니스는 더욱 서서히 리본 결정(30)과 웨이퍼(31)를 처리하여, 웨이퍼 산출량을 증가시키고 노동비를 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

위의 논의에서 본 발명의 다양한 예시적인 실시예가 기술되었지만, 당업자는 다양한 변형을 할 수 있고, 본 발명의 실제 기술 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명의 몇몇 이점을 얻을 것이다.

Claims (25)

1. 리본 결정을 성장시키는 퍼니스이며,

   정해진 속도와 정해진 방향으로 리본 결정을 성장시키기 위한 채널과,

   상기 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키기 위한 분리 기구를 포함하고,

   상기 분리 기구가 성장하는 리본 결정의 일부를 분리시키는 동안, 상기 분리 기구의 적어도 일부가 대략 정해진 속도와 대략 정해진 방향으로 이동되는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
2. 제1항에 있어서, 상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정을 절단하기 위한 펄스형 레이저 빔을 발생시키는 광섬유 레이저를 포함하고, 상기 레이저 빔은 상기 분리 기구의 부분인, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
3. 제1항에 있어서, 상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정 쪽으로 레이저 빔을 향하게 하는 레이저 빔 방향 설정 장치를 포함하고, 상기 레이저 빔은 상기 분리 기구의 부분인, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
4. 제1항에 있어서, 복수개의 리본 결정을 성장시키기 위한 복수개의 채널을 더 포함하고, 상기 분리 기구는 상기 복수개의 리본 결정 각각을 실질적으로 동일한 방식으로 절단하기 위하여 이동할 수 있는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
5. 제1항에 있어서, 상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 두 개의 영역을 포함하고, 상기 분리 기구는 상기 두 개의 파지 영역들 사이의 부분을 분리시키는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
6. 제1항에 있어서, 상기 분리 기구는 제1 위치부터 제2 위치까지 상기 리본 결정의 분리된 일부를 이동시키기 위한 이동식 아암부를 포함하는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
7. 제1항에 있어서, 상기 주어진 속도에 관하여 수신한 이동 정보에 응답하여, 상기 분리 기구의 적어도 일부가 대략 주어진 속도로 이동되는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
8. 제1항에 있어서, 상기 리본 결정의 분리된 일부를 수납하기 위한 용기를 더 포함하는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
9. 제1항에 있어서, 상기 분리 기구는 상기 성장하는 리본 결정의 압축과 인장의 함수로서 상기 리본 결정을 절단하는, 리본 결정을 성장시키는 퍼니스.
10. 리본 결정을 성장시키기 위한 장치이며,

    결정 성장 채널과;

    상기 결정 성장 채널에서 성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 이동식 아암부와;

    상기 성장하는 리본 결정으로부터 일부를 분리시키기 위한 레이저 분리 장치를 포함하는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 레이저 분리 장치는 상기 성장하는 리본 결정의 일부를 절단하기 위한 레이저 빔을 발생시키는 레이저를 포함하고, 상기 성장하는 리본 결정은 주어진 속도와 주어진 방향으로 이동되고, 상기 레이저 빔은 상기 성장하는 리본 결정의 일부가 분리될 때 적어도 대략 주어진 속도와 대략 주어진 방향으로 이동하는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 레이저 분리 장치는 또한 상기 성장하는 리본 결정의 일부가 분리될 때 대략 주어진 속도와 대략 주어진 방향으로 이동하는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
13. 제10항에 있어서, 상기 레이저 분리 장치는 펄스형 레이저 빔을 발생시키기 위한 저출력 광섬유 레이저를 포함하는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
14. 제10항에 있어서, 복수개의 성장하는 리본 결정을 안내하기 위한 복수개의 리본 안내부를 더 포함하고, 상기 레이저 분리 장치는 실질적으로 동일한 방법으로 상기 복수개의 성장하는 리본 결정을 절단하기 위하여 안내부 각각으로 이동할 수 있는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
15. 제10항에 있어서, 상기 이동식 아암부로부터 상기 성장하는 리본 결정의 일부를 수납하기 위한 용기를 더 포함하는, 리본 결정을 성장시키기 위한 장치.
16. 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법이며,

    용융 재료로부터 리본 결정을 성장시키는 단계와;

    분리된 부분을 제공하도록 상기 성장하는 리본 결정을 절단하기 위한 분리 기구를 사용하는 단계와;

    리셉터클에 상기 분리된 부분을 이동시키기 위하여 이동식 아암부를 제어하는 단계를 포함하는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 분리 기구는 레이저를 포함하고, 상기 레이저는 상기 성장하는 리본 결정을 복수회 가로지르는 펄스형 레이저 빔을 발생시킴으로써 절단하는데 사용되는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 분리 기구를 사용하는 단계는 제1 흡입 기기와 제2 흡입 기기 사이에 상기 리본 결정을 가로질러 대체로 선형인 절단 라인을 형성하는 단계를 포함하는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 성장시키는 단계는 용융 재료로부터 복수개의 리본 결정을 성장시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은

    복수개의 리본 결정 중 주어진 길이 이상인 리본 결정을 감지하는 단계와;

    상기 분리 기구를 주어진 길이 이상이라고 결정된 복수개의 리본 결정 각각으로 연쇄적으로 이동시키는 단계를 포함하는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 분리 기구는 적어도 제1 방향과 제2 방향으로 이동하는 레이저 빔을 생산하고, 상기 제1 방향은 상기 성장하는 리본 결정의 폭을 가로지른 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 실질적으로 수직인 방향이며, 상기 레이저 빔은 상기 제2 방향으로 성장하는 리본 결정의 성장 속도와 실질적으로 동일한 속도로 상기 제2 방향으로 이동하는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
21. 제16항에 있어서, 상기 성장하는 리본 결정은 압축 상태인 제1 부분과 인장 상태인 제2 부분을 구비하고, 상기 분리 기구는 상기 인장 상태인 부분을 절단하기 전에 실질적으로 상기 압축 상태인 부분을 통과하여 절단하는, 리본 결정계 웨이퍼를 형성하는 방법.
22. 리본 결정을 성장시키는 장치이며,

    복수개의 분리된 리본 결정을 동시에 성장시키기 위한 복수개의 채널과;

    성장하는 리본 결정을 파지하기 위한 이동식 아암부와;

    하나 이상의 성장하는 리본 결정의 일부를 분리하기 위한 분리 장치를 포함하고,

    상기 분리 장치는 두 개 이상의 채널에서 리본 결정을 처리하기 위해 이동할 수 있는, 리본 결정을 성장시키는 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 분리 장치는 레이저 장치를 포함하는, 리본 결정을 성장시키는 장치.
24. 제23항에 있어서, 상기 레이저 장치는 펄스형 레이저를 포함하는, 리본 결정을 성장시키는 장치.
25. 제23항에 있어서,

    상기 분리 장치에 작동식으로 결합되는 위치 로직을 더 포함하고,

    상기 위치 로직은 하나 이상의 리본 결정의 위치를 감지할 수 있고, 상기 분리 장치는 위치 로직으로부터 수신한 신호에 응답하여 복수개의 성장하는 리본 결정 중 선택된 것을 처리하기 위하여 이동할 수 있는, 리본 결정을 성장시키는 장치.

Images