KR20120030696A

KR20120030696A - 단결정 잉곳 절단장치

Info

Publication number: KR20120030696A
Application number: KR1020100092370A
Authority: KR
Inventors: 김남재; 조희돈; 지동욱
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2010-09-20
Filing date: 2010-09-20
Publication date: 2012-03-29

Abstract

실시예는 단결정 잉곳 절단장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳을 절단하는 와이어쏘; 상기 와이어쏘를 구동시키는 롤러; 상기 와이어에 슬러리를 공급하는 슬러리 노즐부;를 포함하며, 상기 슬러리 노즐부는 잉곳 절단 진행정도에 따라 이동이 가능하다.

Description

단결정 잉곳 절단장치{Sawing Apparatus of Single Crystal the same}

실시예는 단결정 잉곳 절단장치에 관한 것이다.

실리콘 등의 웨이퍼(wafer)는 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 얇은 두께로 절단(slice)하여 만든다.

예를 들어, 단결정 잉곳을 소정의 절단장치, 예를 들어, 와이어 쏘우(Wire Saw)를 이용하여 테이블에 장착된 잉곳을 이동하면서 슬러리를 공급하여 웨이퍼(wafer) 형태로 절단한다.

그런데, 잉곳 절단 후반부로 갈수록 와이어와 테이블 사이의 간격이 좁아지며 이로 인해서 잉곳 절단에 이용되지 못한 슬러리가 잉곳 절단부에 공급되어 과도한 슬러리 공급이 이루어진다. 이러한 슬러리의 과도공급으로 인해 잉곳의 과냉각이 발생하여 웨이퍼 절단면의 불균일한 형상이 발생하여 품질이 저하되는 문제가 있다.

이에 종래기술은 잉곳 절단 후반부에 슬러리 유량을 낮추어 잉곳의 과냉각을 방지한다. 한편, 종래기술에서, 슬러리는 고정된 슬러리 노즐에서 분사되며 장비의 플로우미터에 의해 슬러리 유량이 조절된다.

도 1은 종래기술에서 슬러리 공급 불량으로 인한 절단면 형상(Sliced Wrap Profile) 예시이며, 도 2는 불균일한 절단면 형상으로 인한 나노 웨이브니스(Waviness) 예시 사진(Nano Map)이다.

한편, 종래기술에 의하면 잉곳 절단 후반부의 잉곳의 과냉각 방지 및 웨이퍼 에지 불량 방지를 위해 슬러리 유량 감소 적용 시 일정량 이하의 슬러리 유량을 적용하게 되면 장비 구조적 문제로 인해 슬러리 노즐에서 정상적인 슬러리 플로우가 이루어지지 않음으로 슬러리 커튼 현상이 정상적으로 이루어지지 않는다.

이로 인해, 도 1과 같이 잉곳 특정 구간의 슬러리 공급 불량을 발생시키므로 웨이퍼 절단면 형상이 불균일하게 형성이 되며, 이러한 웨이퍼 절단면의 불균일한 형상은 도 2와 같이 나노토포그래피(Nanotopography)에 웨이브니스(Waviness) 패턴 등의 불량을 일으킨다.

실시예는 슬러리 유량 감소 시 정상적인 슬러리 공급이 이루어질 수 있는 단결정 잉곳 절단장치를 제공하고자 한다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳을 절단하는 와이어쏘; 상기 와이어쏘를 구동시키는 롤러; 상기 와이어에 슬러리를 공급하는 슬러리 노즐부;를 포함하며, 상기 슬러리 노즐부는 잉곳 절단 진행정도에 따라 이동이 가능하다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치에 의하면, 실리콘 잉곳, 화합물 반도체 잉곳 등으로부터 다수의 웨이퍼를 자르는 와이어쏘 장비에서 슬러리 유량 감소 시 안정된 슬러리 공급을 통해서 품질을 안정화시킬 수 있다.

또한, 실시예에 의하면 안정된 슬러리 공급으로 슬라이스 웨이퍼 평탄도 향상 및 나노토포그래피 품질 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 종래기술에서 슬러리 공급 불량으로 인한 절단면 형상(Sliced Wrap Profile) 예시.
도 2는 불균일한 절단면 형상으로 인한 나노 웨이브니스(Waviness) 예시 사진(Nano Map).
도 3은 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치 예시도.

실시 예의 설명에 있어서, 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면 등이 각 웨이퍼, 장치, 척, 부재, 부, 영역 또는 면등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 "상" 또는 "아래"에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

(실시예)

실시예에서 단결정 잉곳은 다결정 실리콘을 쵸크랄스키 방법(Czochralski method: 이하, CZ 방법이라 함) 또는 용융대역법(Float Zone; 이하 FZ 방법이라 함) 등으로 봉 형상의 단결정 바디를 형성한 후에 이 단결정 바디를 외부 표면 가공하여 일정한 직경을 갖도록 하고, 일정한 길이로 절단함으로써 제조 완료된다.

예를 들어, CZ 방법은, 다결정 실리콘의 용융액에 시드(seed)를 침지(dipping)한 후에 인상(pull)하여 종자 결정으로부터 가늘고 긴 단결정을 성장시키는 네킹(necking) 단계를 진행한다. 그리고, 단결정을 종자 결정과 수직 하는 직경방향으로 성장시키는 숄더링(shouldering) 단계를 진행하여 성장된 단결정이 소정 크기 이상의 직경을 갖도록 하며, 계속해서 바디 성장(body growing) 단계에 의해 성장된 부분은 웨이퍼로 만들어질 부분이 된다. 그리고, 단결정 바디를 소정길이만큼 성장시킨 후에는 단결정 바디의 직경을 감소시켜 결국 성장된 단결정 바디를 실리콘의 용융액 부분과 분리하는 테일링(tailing) 단계를 거쳐 결정 성장 과정을 완료한다.

이후, 상기 결정 성장된 단결정 바디를 절단하여 바디 성장된 부분만 잔류하도록 한 후, 이 봉 형상의 잔류하는 부분이 소정 직경을 갖도록 외부 표면을 가공(grinding) 한다. 그리고, 상기 직경을 갖는 봉 형상의 단결정 바디를 일정한 길이를 갖도록 크라핑(cropping)하여 소정 길이를 갖는 단결정 잉곳의 제조를 완료한다.

이후, 상기 단결정 바디 잉곳을 소정의 절단장치, 예를 들어, 와이어 쏘우(Wire Saw)를 이용하여 테이블에 장착된 잉곳을 이동하면서 슬러리를 공급하여 웨이퍼(wafer) 형태로 절단할 수 있다.

도 3은 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치 예시도이다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치(200)는 잉곳(IG)을 절단하는 와이어쏘(220)와, 상기 와이어쏘(220)를 구동시키는 롤러(210)와, 상기 와이어쏘(220)에 슬러리(S)를 공급하는 슬러리 노즐부(230)를 포함하며, 상기 슬러리 노즐부(230)는 잉곳 절단 진행정도에 따라 이동이 가능하다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치(200)는 잉곳(IG) 상태의 실리콘 또는 화합물을 웨이퍼(Wafer) 형태로 만들 수 있다.

와이어(Wire)(220)는 회전구동하는 와이어 롤러(210)에 의해 구동되며, 홈이 일정하게 형성되어 있는 2~4개의 와이어 가이드(Wire guide)(미도시)에 와이어 네트(Net)를 형성하게 된다.

도 3에서 와이어 롤러(210)는 제1 와이어 롤러(211), 제2 와이어 롤러(212), 제3 와이어 롤러(213) 등 3개로 도시되었으나 이에 한정되는 것이 아니며, 복수로 형성될 수 있다.

실리콘 또는 화합물 잉곳(IG)이 장착되어 있는 테이블(Table)이 수직 하강하면서 일정한 장력이 걸려있는 상태에서 움직이고 있는 와이어쏘(220)와, 와이어쏘(220) 위에 도포되는 슬러리(slurry)(S)에 의해 잉곳(IG)은 수십 내지 수백 장의 웨이퍼로 동시에 절단되게 된다.

실시예에서 상기 슬러리 노즐부(230)는 상기 잉곳(IG)의 절단이 진행됨에 따라 상기 잉곳(IG)으로부터 가까운 방향에서 먼방향으로 또는 좌우로 이동이 가능하다.

또한, 상기 슬러리 노즐부(230)는 이동하면서 슬러리(S)를 공급할 수 있다.

실시예는 슬러리 유량 감소 시 비정상적인 슬러리 공급이 없도록 플로우미터에 의한 슬러리 유량 감소가 아닌 슬러리 노즐부(230)이 잉곳과 먼 방향으로 이동함으로써 슬러리(S)가 와이어쏘(220)에 묻어 잉곳(IG)에 도달하는 거리에 따른 슬러리의 양을 감소하도록 제어할 수 있다.

실시예에서 슬러리 노즐부(230)은 고정식이 아닌 수평 이동식일 수 있고, 잉곳 절단 구간별로 노즐의 위치를 조정할 수 있도록 서보 모터에 의해 제어될 수 있다.

실시예에 의하면 잉곳 절단 후반부 슬러리 유량 감소 시 슬러리 노즐은 수평 방향으로 잉곳과 멀어지는 쪽으로 이동을 하게 되며 슬러리(S)가 와이어쏘(220)에 묻어 잉곳(IG)에 도달하는 거리가 멀어지게 됨에 따라서 일정량의 슬러리(S)는 잉곳(IG)까지 도달하지 못하고 낙하하게 되므로 잉곳 절단에 기여하는 슬러리의 유량은 감소하게 제어될 수 있다.

실시예에 의하면 플로우미터에 의한 슬러리 유량 자체를 조정하는 것이 아니라 잉곳과 잉곳에 대한 슬러리 투입구(슬러리 노즐)의 거리를 제어하여 잉곳 절단에 기여하는 슬러리의 유량을 조정함으로써 슬러리 노즐을 통과하는 슬러리의 양은 일정하게 되므로 정상적인 슬러리 커튼 현상을 유지할 수가 있게 된다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

잉곳을 절단하는 와이어쏘;
상기 와이어쏘를 구동시키는 롤러;
상기 와이어에 슬러리를 공급하는 슬러리 노즐부;를 포함하며,
상기 슬러리 노즐부는 잉곳 절단 진행정도에 따라 이동이 가능한 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬러리 노즐부는
상기 잉곳의 절단이 진행됨에 따라 상기 잉곳으로부터 가까운 방향에서 먼방향으로 또는 좌우로 이동하는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 슬러리 노즐부는
이동하면서 슬러리를 공급할 수 있는 단결정 잉곳 절단장치.