KR20120034923A - 잉곳 절단 장치 및 잉곳 절단 방법 - Google Patents
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Abstract
잉곳 절단 장치 및 잉곳을 절단하는 방법이 개시된다. 잉곳 절단 장치는 잉곳을 절단하여 다수 개의 웨이퍼들을 형성하기 위한 절단부; 상기 절단부에 다수 개의 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 분사하기 위한 슬러리 분사부; 및 상기 절단부에서 사용된 슬러리로부터 상기 연마 입자들을 분리하기 위한 분리부를 포함한다.
Description
실시예는 잉곳 절단 장치 및 잉곳을 절단하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼는 단결정 실리콘 박판을 지칭한다. 이러한 웨이퍼 제조 공정은 성장된 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 절단공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(polishing) 공정, 그리고, 완료된 웨이퍼를 세정하는 세정공정(cleaning)으로 이루어진다.
상기 절단공정은 불필요한 부분은 제거되고 원통 형태로 형성된 잉곳을 피아노 와이어 또는 고장력 와이어와 같은 와이어 소(wire saw)를 이용하여 낱장 웨이퍼로 슬라이싱하는 잉곳절단장치에 의해 주로 이루어진다.
여기서, 상기 와이어 소를 이용한 잉곳절단장치는, 복수의 와이어 소와 이 복수의 와이어 소가 권선되어 고속 회전하는 와이어 가이드를 구비한다. 상기 와이어 소는 와이어 가이드에 의해 고속 주행하면서 슬러리를 공급받으며, 이러한 와어어 소를 잉곳이 통과하여 복수의 낱장 웨이퍼로 슬라이싱된다.
특히, 와이어 소에는 연마제를 포함하는 슬러리가 분사된다. 이러한 슬러리는 잉곳을 절단하기 위해서 다량으로 소모된다. 또한, 슬러리에 의해서, 웨이퍼들의 품질이 결정될 수 있다.
실시예는 순환되는 슬러리의 품질을 향상시키고, 잉곳을 효과적으로 절단하는 잉곳 절단 장치 및 잉곳을 절단하는 방법을 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 잉곳을 절단하여 다수 개의 웨이퍼들을 형성하기 위한 절단부; 상기 절단부에 다수 개의 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 분사하기 위한 슬러리 분사부; 및 상기 절단부에서 사용된 슬러리로부터 상기 연마 입자들을 분리하기 위한 분리부를 포함한다.
일 실시예에 따른 잉곳 절단 방법은 절단부에 다수 개의 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 분사하는 단계; 상기 슬러리 및 상기 절단부를 사용하여 상기 잉곳을 절단하는 단계; 및 상기 절단부에서 사용된 슬러리로부터 상기 연마 입자들을 분리하는 단계를 포함하는 잉곳을 절단하는 방법.
실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 사용된 슬러리에 포함되는 연마 입자들을 선택적으로 분리하는 분리부를 포함한다. 즉, 분리부는 잉곳에서 떨어진 불순물을 배제하고, 연마 입자들 및 연마 오일을 선택적으로 분리할 수 있다.
특히, 상기 분리부는 원심 분리에 의해서, 연마 입자들을 선택적으로 분리할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 슬러리를 순환시키면서 잉곳을 절단할 수 있고, 순환되는 슬러리의 품질을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 향상된 품질의 슬러리를 사용하여, 잉곳을 효율적으로 절단할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 분리부를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 연마 입자들이 선택적으로 분리되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 2는 분리부를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 연마 입자들이 선택적으로 분리되는 과정을 도시한 도면들이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 부, 영역, 잉곳 및 와이어 등이 각 부, 영역, 잉곳 및 와이어 등의 "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 하부에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 분리부를 도시한 도면이다. 도 3 내지 도 5는 연마 입자들이 선택적으로 분리되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 절단부(100), 분사부(200), 분리부(300), 슬러리 탱크(400), 배수 탱크(410), 재생 슬러리 공급부(510), 연마 입자 공급부(520), 연마 오일 공급부(530), 혼합 탱크(540), 공급 탱크(550), 비중 측정계(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
상기 절단부(100)는 잉곳(10)을 다수 개의 웨이퍼들로 절단한다. 더 자세하게, 상기 절단부(100)는 상기 잉곳(10)을 일정한 피치로 절단할 수 있다. 상기 절단부(100)는 다수 개의 롤러들(110) 및 와이어(120)를 포함한다.
상기 롤러들(110)은 자체적인 회전에 의해서, 상기 와이어(120)를 구동한다. 상기 롤러들(110)은 예를 들어, 3개일 수 있다. 상기 와이어(120)는 상기 롤러들(110)에 감겨져, 상기 롤러들(110)의 회전에 따라서, 회전된다.
또한, 상기 절단부(100)는 상기 잉곳(10)을 고정하여 이동하는 홀더, 상기 와이어(120)를 풀고, 감는 한 쌍의 릴들 및 상기 롤러를 구동하기 위한 모터를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 절단부(100)는 와이어(120)의 장력을 조절하는 텐셔너(tensioner)를 포함할 수 있다. 상기 텐셔너는 상기 와이어(120)가 긴장된 상태로 유지되도록 할 수 있다.
이때, 상기 와이어(120)는 상기 롤러들(110)에 감겨지고, 와이어(120)가 감겨지거나 풀려지도록 한 쌍의 릴들에 연결될 수 있다. 상기 롤러들(110) 중 어느 하나의 롤러는 구동모터와 연결되어 회전되며, 상기 구동모터에 의해 회전되는 롤러를 따라 와이어(120)가 두 릴들 사이에서 왕복으로 이동될 수 있다.
상기 분사부(200)는 상기 슬러리 탱크(400)에 연결된다. 상기 분사부(200)는 상기 슬러리 탱크(400)에 저장된 슬러리(S)를 상기 와이어(120) 및/또는 상기 잉곳(10)에 분사한다. 상기 슬러리(S)는 와이어(120)에 부착되어, 와이어(120)가 잉곳(10)에 끌려 움직이게 되므로, 잉곳(10)의 절단을 보강하는 역할을 한다.
상기 슬러리(S)는 다수 개의 연마 입자들(11) 및 연마 오일(12)을 포함한다. 상기 연마 입자들(11)은 상기 연마 오일(12)에 분산된다. 즉, 상기 슬러리(S)는 상기 연마 오일(12)에 상기 연마 입자들(11)이 분산된 형태의 현탁액이다.
상기 연마 입자들(11)은 실리콘 카바이드(silicon carbide;SiC)로 형성될 수 있다. 상기 연마 입자들(11)의 직경은 약 1㎛ 내지 약 6㎛일 수 있다.
상기 슬러리(S)의 비중은 약 1.56g/㏄ 내지 약 1.6g/㏄일 수 있다. 하나의 잉곳(10)을 절단하는데, 약 240리터의 슬러리(S)가 사용될 수 있다.
상기 절단부(100)에서 사용된 슬러리(S)는 슬러리 팬(130) 에 의해서 수집된다. 상기 슬러리 팬(130) 에서 수집된 슬러리(S)는 상기 분리부(300)에 공급된다.
상기 분리부(300)는 상기 절단부(100)에서 사용된 슬러리(S)로부터 상기 연마 입자들(11) 및 연마 오일(12)을 선택적으로 분리한다. 더 자세하게, 상기 분리부(300)는 원심 분리에 의해서, 상기 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일(12)을 선택적으로 분리할 수 있다.
상기 슬러리(S)가 상기 절단부(100)에서 상기 잉곳(10)을 절단하는데 사용되는 경우, 사용된 슬러리(S)에는 실리콘 미세 입자들 등과 같은 불순물(13)이 포함된다. 이때, 상기 분리부(300)는 상기 불순물(13)을 배제시키고, 상기 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일(12)을 선택적으로 분리하여, 상기 슬러리 탱크(400)에 공급할 수 있다.
상기 분리부(300)는 회전통(310)을 포함한다.
상기 회전통(310)은 모터 등에 의해서 자체적으로 회전한다. 상기 회전통(310)은 뿔 형상을 가질 수 있다. 더 자세하게, 상기 회전통(310)은 원뿔 형상을 가질 수 있다. 상기 회전통(310)은 뒤집어진 원뿔 형상을 가질 수 있다.
상기 회전통(310)은 꼭지점을 중심으로 회전한다. 이에 따라서, 상기 회전통(310)은 회전축에 대하여 경사지는 경사면을 포함한다. 즉, 회전통(310)의 옆면이 상기 경사면에 해당된다.
상기 회전통(310)의 최상부의 직경은 약 400㎜ 내지 약 600㎜일 수 있다. 상기 회전통(310)의 꼭지각은 약 70° 내지 약 150°일 수 있다. 또한, 상기 회전통(310)의 회전 속도는 약 70rpm 내지 약 130rpm일 수 있다.
상기 슬러리(S)와 같은 현탁액을 가만히 두면 밀도가 높은 물질은 중력의 영향으로 서서히 바닥으로 가라 앉고, 밀도가 낮은 물질은 서서히 상층부로 이동하게 되는데, 이런 과정을 침전이라고 한다. 혼합물끼리 밀도차는 인위적으로 원심력을 크게 해주면 침전현상을 가속화할 수 있다.
상기 회전통(310)이 일정한 각속도로 회전할 때, 상기 회전통(310)의 상부는 큰 직경을 가지기 때문에, 빠른 침전 속도를 가진다. 또한, 상기 회전통(310)의 하부는 작은 직경을 가지기 때문에, 상대적으로 느린 침전 속도를 가진다.
상기 분리부(300)는 상기 불순물(13)을 배출시키기 위한 배출부(320)(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 배출부(320)는 상기 회전통(310)의 중앙 부분에 삽입되어, 상기 배출부(320)는 상기 불순물(13)과 함께 연마 오일(12)의 일부도 배출시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 절단부(100)에서 상기 잉곳(10)을 절단하는데 사용된 슬러리(S)는 상기 회전통(310)에 유입된다. 이때, 상기 사용된 슬러리(S)는 연마 입자들(11), 연마 오일(12) 뿐만 아니라, 상기 불순물(13)을 더 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 사용된 슬러리(S)가 채워진 상태에서, 상기 회전통(310)은 회전한다. 이에 따라서, 상기 회전통(310) 내의 연마 오일(12)들도 함께 회전하고, 원심력에 의해서, 상대적으로 큰 연마 입자들(11)은 회전통(310)의 외곽으로 이동하고, 상대적으로 작은 불순물(13)은 중앙 부분 및 상부로 이동한다. 이때, 상기 회전통(310)은 약 70rpm 내지 약 130rpm의 속도로 회전할 수 있다.
이후, 도 5를 참조하면, 상기 중앙 부분에 모여진 불순물(13)은 상기 배출부(320)에 의해서 분리 배출된다. 상기 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일(12)의 대부분은 상기 회전통(310)에 남아있게 된다. 이후, 상기 불순물(13)의 대부분이 제거된 슬러리는 상기 슬러리 탱크(400)에 공급된다.
상기 슬러리 탱크(400)는 상기 슬러리(S)를 수용한다. 또한, 상기 슬러리 탱크(400)는 상기 슬러리(S)를 상기 분사부(200)에 공급한다. 상기 슬러리 탱크(400)는 상기 분리부(300)로부터 상기 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일(12)을 공급받는다.
또한, 상기 슬러리 탱크(400)는 상기 공급 탱크(550)로부터 슬러리(S)를 공급받는다. 상기 슬러리 탱크(400)는 수용된 슬러리(S)를 교반하기 위한 교반기를 더 포함할 수 있다.
상기 배수 탱크(410)는 상기 슬러리 탱크(400)로부터 슬러리(S)를 배수시킬 수 있다. 상기 배수 탱크(410)는 상기 슬러리(S)를 배수하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
상기 재생 슬러리 공급부(510)는 재생된 슬러리를 상기 혼합 탱크(540)에 공급한다. 즉, 상기 재생 슬러리(S)는 공급부는 이전 공정에서 사용된 슬러리(S)를 재생하여 상기 혼합 탱크(540)에 공급한다.
상기 연마 입자 공급부(520)는 상기 연마 입자들(11)을 상기 혼합 탱크(540)에 공급한다. 상기 연마 입자 공급부(520)는 상기 제어부(700)의 신호에 따라서, 상기 혼합 탱크(540)에 상기 연마 입자들(11)을 필요한 양 만큼 공급한다. 상기 연마 입자 공급부(520)는 상기 연마 입자들(11)을 상기 혼합 탱크(540)에 1㎏ 단위로 공급할 수 있다.
상기 연마 오일 공급부(530)는 상기 연마 오일(12)을 상기 혼합 탱크(540)에 공급한다. 상기 연마 오일 공급부(530)는 상기 제어부(700)의 신호에 따라서, 상기 혼합 탱크(540)에 상기 연마 오일(12)을 필요한 양 만큼 공급한다. 상기 연마 오일 공급부(530)는 상기 연마 오일(12)들을 상기 혼합 탱크(540)에 1ℓ단위로 공급할 수 있다.
상기 혼합 탱크(540)는 상기 재생 슬러리 공급부(510)로부터 공급되는 재생 슬러리(S), 상기 연마 입자 공급부(520)로부터 공급되는 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일 공급부(530)로부터 공급되는 연마 오일(12)을 혼합하여, 슬러리(S)를 형성한다. 또한, 상기 혼합 탱크(540)는 상기 형성된 슬러리(S)를 상기 공급 탱크(550)에 공급한다.
상기 공급 탱크(550)는 상기 슬러리(S)를 상기 슬러리 탱크(400)에 공급한다. 더 자세하게, 상기 공급 탱크(550)는 상기 제어부(700)의 제어에 의해서, 상기 슬러리(S)를 필요한 양 만큼 정확하게 상기 슬러리 탱크(400)에 공급한다.
상기 공급 탱크(550)는 상기 슬러리 탱크(400)에 상기 슬러리(S)를 정량 공급하는 미터링 펌프를 포함할 수 있다.
상기 비중 측정계(600)는 상기 슬러리 탱크(400) 내의 슬러리(S)의 비중을 측정한다. 상기 비중 측정계(600)는 상기 슬러리(S)의 비중을 상기 제어부(700)에 입력한다.
상기 제어부(700)는 상기 공급 탱크(550), 상기 연마 입자 공급부(520) 및 상기 연마 오일 공급부(530)를 제어한다. 상기 제어부(700)는 상기 비중 측정계(600)로부터 상기 슬러리 탱크(400) 내의 슬러리(S)의 비중을 입력받는다.
상기 제어부(700)는 측정된 슬러리(S)의 비중이 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 공급 탱크(550), 상기 연마 입자 공급부(520) 및 상기 연마 오일 공급부(530)를 제어하여, 상기 슬러리 탱크(400) 내의 슬러리(S)의 비중을 조절한다.
예를 들어, 측정된 슬러리(S)의 비중이 기준 범위보다 낮은 경우, 상기 제어부(700)는 상기 연마 입자 공급부(520)를 제어하여, 더 많은 양의 연마 입자들(11)이 상기 혼합 탱크(540)로 입력되도록 한다. 이에 따라서, 상기 슬러리 탱크(400)에는 상대적으로 연마 입자들(11)의 비율이 높은, 즉, 상대적으로 비중이 높은 슬러리(S)가 유입된다. 이에 따라서, 상기 슬러리 탱크(400) 내의 슬러리(S)의 비중이 기준 범위로 높아진다.
상기 측정된 슬러리(S)의 비중이 기준 범위보다 높은 경우, 상기 제어부(700)는 상기 연마 오일 공급부(530)를 제어하여, 더 많은 양의 연마 오일(12)이 상기 혼합 탱크(540)에 입력되도록 한다. 이에 따라서, 상기 슬러리 탱크(400)에는 상대적으로 연마 오일(12)의 비율이 높은, 즉, 상대적으로 비중이 낮은 슬러리(S)가 유입된다. 이에 따라서, 상기 슬러리 탱크(400) 내의 슬러리(S)의 비중이 기준 범위로 낮아진다.
또한, 상기 제어부(700)는 상기 절단부(100), 상기 분사부(200), 상기 분리부(300), 상기 배수 탱크(410) 및 상기 혼합 탱크(540)도 제어할 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 상기 절단부(100)에서 사용된 슬러리(S)에 포함되는 연마 입자들(11)을 선택적으로 분리하는 상기 분리부(300)를 포함한다. 즉, 상기 분리부(300)는 잉곳(10)에서 떨어진 불순물(13)을 배제하고, 상기 연마 입자들(11) 및 상기 연마 오일(12)을 선택적으로 분리할 수 있다.
특히, 상기 분리부(300)는 위에서 살펴본 바와 같이, 원심 분리에 의해서, 효율적으로 연마 입자들(11)을 선택적으로 분리할 수 있다.
이에 따라서, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 슬러리(S)를 순환시키면서 잉곳(10)을 절단할 수 있고, 순환되는 슬러리(S)의 품질을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 향상된 품질의 슬러리(S)를 사용하여, 잉곳(10)을 효율적으로 절단할 수 있다.
또한, 이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 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 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 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 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (9)
- 잉곳을 절단하여 다수 개의 웨이퍼들을 형성하기 위한 절단부;
상기 절단부에 다수 개의 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 분사하기 위한 슬러리 분사부; 및
상기 절단부에서 사용된 슬러리로부터 상기 연마 입자들을 분리하기 위한 분리부를 포함하는 잉곳 절단 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 슬러리를 임시 저장하고, 상기 슬러리 분사부에 상기 슬러리를 공급하는 슬러리 탱크를 포함하고,
상기 분리부에 의해서 분리된 연마 입자들은 상기 슬러리 탱크에 유입되는 잉곳 절단 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 분리부는 자체적으로 회전하고,
상기 분리부는 자체적인 회전축에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 잉곳 절단 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 분리부는 뿔 형상을 가지는 회전통을 포함하는 잉곳 절단 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 분리부는 상기 회전통의 중앙 부분에 삽입되는 배출부를 포함하는 잉곳 절단 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 회전통의 꼭지각은 80° 내지 100°인 잉곳 절단 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 회전통의 회전 속도는 70rpm 내지 130rpm인 잉곳 절단 장치.
- 절단부에 다수 개의 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 분사하는 단계;
상기 슬러리 및 상기 절단부를 사용하여 상기 잉곳을 절단하는 단계; 및
상기 절단부에서 사용된 슬러리로부터 상기 연마 입자들을 분리하는 단계를 포함하는 잉곳을 절단하는 방법. - 제 8 항에 있어서, 상기 연마 입자들을 자체적으로 회전하는 분리부를 사용하여 분리하고,
상기 분리부는 자체적인 회전축에 대하여 경사지는 경사면을 포함하는 잉곳을 절단하는 방법.
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ID=46137012
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100096316A KR20120034923A (ko) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | 잉곳 절단 장치 및 잉곳 절단 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20120034923A (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230056427A (ko) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | 에스케이실트론 주식회사 | 슬러리 믹싱 장치 및 이를 구비한 잉곳 절단 장치 |
-
2010
- 2010-10-04 KR KR1020100096316A patent/KR20120034923A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230056427A (ko) * | 2021-10-20 | 2023-04-27 | 에스케이실트론 주식회사 | 슬러리 믹싱 장치 및 이를 구비한 잉곳 절단 장치 |
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |