KR20120037576A

KR20120037576A - 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법

Info

Publication number: KR20120037576A
Application number: KR1020100099111A
Authority: KR
Inventors: 권기수; 조희돈; 지동욱
Original assignee: 주식회사 엘지실트론
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-20
Also published as: CN103153564A; WO2012050307A3; WO2012050307A2; JP2013539923A; EP2627488A2; US20120085333A1

Abstract

실시예는 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳을 절단하는 와이어쏘; 상기 와이어쏘를 구동시키는 롤러; 및 상기 잉곳이 절단되기 전에 상기 잉곳을 냉각시키는 유체를 구비하는 배쓰(bath);를 포함한다.

Description

단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법{Sawing Apparatus of Single Crystal and Sawing Method of Single Crystal}

실시예는 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼를 제조하는 공정은 실리콘 잉곳(Ingot)을 슬라이싱(slicing)하는 절단 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 라운딩 처리하는 에지 연삭 공정, 절단 공정으로 인한 웨이퍼의 거친 표면을 평탄화 하는 래핑 공정, 에지 연삭 또는 래핑 공정 중에 웨이퍼 표면에 부착된 파티클을 비롯한 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 후공정에 적합한 형상 및 표면을 확보하기 위한 표면 연삭 공정 및 웨이퍼 에지에 대한 에지 연마 공정을 포함한다.

예를 들어, 실리콘 잉곳(Ingot)의 슬라이싱(slicing) 공정은 단결정 잉곳을 소정의 절단장치, 예를 들어, 와이어 쏘(Wire Saw)를 이용하여 테이블에 장착된 잉곳을 탑다운(top-down) 방향으로 이동하면서 슬러리를 공급하여 웨이퍼(wafer) 형태로 절단한다.

그런데, 종래기술에 의하면 피삭물인 단결정 잉곳의 절삭중 발생하는 절단열에 의하여, 그리고 발생하는 총 열량의 차에 의해 피삭물과 메인롤러가 팽창 또는 수축하게 된다. 이에 따라, 피삭물과 메인 롤러의 팽창/수축에 의해 절삭된 피삭체의 절단 모양이 결정되게 되며, 팽창/수축에 의해 형성된 절단 모양에 의해 워프(Warp) 발생 또는 나노토포그래피(Nanotopography) 품질이 악화되는 등의 문제가 있다.

실시예는 피삭물의 절단 중 발생하는 절단열의 영향을 최소화 할 수 있는 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법을 제공하고자 한다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳을 절단하는 와이어쏘; 상기 와이어쏘를 구동시키는 롤러; 및 상기 잉곳이 절단되기 전에 상기 잉곳을 냉각시키는 유체를 구비하는 배쓰(bath);를 포함한다.

또한, 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단방법은 잉곳을 절단하기 전에 소정의 유체를 구비하는 배쓰(bath)에 담그는 단계; 상기 잉곳을 상기 배쓰로부터 와이어쏘로 다운업(down-up) 공급하는 단계; 및 상기 잉곳을 절단하는 단계;를 포함한다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법에 의하면, 피삭물이 절단 전까지 온도가 유지되는 슬러리 배스(Bath) 내부에 존재함으로써 절단열에 의한 피삭물의 팽창 또는 수축을 최소화할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치의 정면 예시도.
도 2는 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치의 측면 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)

도 1은 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치의 정면 예시도이며, 도 2는 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치의 측면 예시도이다.

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 실리콘을 용융한 용융액에 시드를 침지한 후, 종결정을 빠른 인상속도로 성장하여 네킹 공정을 진행한다. 그리고, 단결정을 시드와 직경방향으로 서서히 성장시키며 소정크기의 직경을 가지면 숄더링 단계를 진행한다. 숄더링 단계 이후에 바디 성장을 진행하며 소정길이 만큼 바디공정 진행후에 바디의 직경을 감소시키고 융액으로부터 분리하는 테일링 공정을 거쳐 단결정 잉곳을 성장 완료 한다.

이후, 상기 결정 성장된 단결정 잉곳의 바디부분을 일정크기로 절단하는 크라핑 공정을 진행한 후, 이 봉 형상의 잔류하는 부분이 소정 직경을 갖도록 외부 표면을 가공(grinding) 한다.

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

일반적으로 과도한 슬러리의 공급, 잉곳 절단에 따른 잉곳의 열팽창, 잉곳 절단장치의 와이어 가이드(wire guide) 축의 신장 등에 웨이퍼 절단면 형상의 프로파일(profile)이 균일하지 못한 문제가 있다.

이에 따라 종래기술에 의하면 웨이퍼 절단면 형상은 불균일하게 형성이 되며, 이러한 웨이퍼 절단면의 불균일한 형상은 나노토포그래피(Nanotopography)에 웨이브니스(Waviness) 패턴 등의 불량을 일으킨다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치 및 단결정 잉곳 절단방법을 설명한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 잉곳 절단장치(100)는 잉곳(IG)을 절단하는 와이어쏘(160)와, 상기 와이어쏘(160)를 구동시키는 롤러(R1, R2, R3, R4, R5) 및 상기 잉곳(IG)이 절단되기 전에 상기 잉곳(IG)을 냉각시키는 유체(L)를 구비하는 배쓰(bath)(110)을 포함할 수 있다.

실시예에서 롤러는 5개를 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예는 피삭물의 절단 중 발생되는 절삭열이 피삭물 전체로 전도되어 피삭물이 팽창, 수축 하는 현상을 방지하기 위해 배쓰 타입(Bath type)의 잉곳 절단장치를 제공할 수 있다.

실시예에 의하면, 잉곳(IG)은 절단되기 전에 상기 유체(L)와 접촉하고 있으므로, 잉곳(IG)은 절단 직전까지 온도가 유지되는 배쓰(110) 내부에 존재하며, 절삭 시 대기 분위기로 나오게 된다.

이를 위해, 실시예는 상기 잉곳(IG)을 상기 배쓰(110)로부터 상방향으로 이동시키는 이동장치(120)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 잉곳(IG)을 상기 배쓰(110)로부터 상기 와이어쏘(160)로 다운업(down-up) 공급하는 이동장치(120)를 더 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 이동장치(120)는 유압 실린더(120)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 실시예는 유압 실린더(120)와 배쓰(110) 사이에 리크(Leak) 방지용 오링(O-ring)(122)을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 실시예에 의하면 상기 잉곳(IG)은 절단되기 전에 상기 유체(L)와 접촉하고 있게 되어 절단열에 의한 피삭물의 팽창 또는 수축을 최소화할 수 있다.

실시예에 따른 단결정 잉곳 절단장치에 의하면, 피삭물이 절단 전까지 온도가 유지되는 슬러리 배스(Bath) 내부에 존재함으로써 절단열에 의한 피삭물의 팽창 또는 수축을 최소화할 수 있다.

상기 유체(L)는 슬러리를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예는 상기 배쓰(110) 내의 유체의 온도를 유지하는 열교환기(130)를 더 구비하여, 배쓰 내의 유체의 온도가 설정된 온도로 유지될 수 있다.

또한, 실시예는 상기 와이어쏘(160)에 슬러리를 공급하는 슬러리 노즐(140)을 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 유체(L)는 상기 배쓰(110)에서 상기 열교환기(130)를 거쳐 상기 슬러리 노즐(140)을 통해 상기 와이어쏘(160)에 공급된 후 상기 배쓰(110)로 순환되는 과정을 진행할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 실시예는 상기 잉곳(IG) 절단에 따른 웨이퍼(W)를 지지하는 가변 가이드(150)를 더 구비할 수 있다.

상기 가변 가이드(150)는 좌우 이동 제어가 가능한 가변식일 수 있으며, 이에 따라, 피삭물 상승 절삭 방식에 의해 절삭 중 발생될 수 있는 벌어짐 현상은 길이 가변 가이드 설치를 통해서 보완할 수 있다.

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; 및
상기 잉곳이 절단되기 전에 상기 잉곳을 냉각시키는 유체를 구비하는 배쓰(bath);를 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 잉곳을 상방향으로 이동시키는 이동장치를 더 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 잉곳은 절단되기 전에 상기 유체와 접촉하고 있는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 유체는 슬러리를 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 배쓰 내의 유체의 온도를 유지하는 열교환기를 더 구비하는 단결정 잉곳 절단장치.
제5 항에 있어서,
상기 와이어쏘에 슬러리를 공급하는 슬러리 노즐을 더 포함하며,
상기 유체는 상기 배쓰에서 상기 열교환기를 거쳐 상기 슬러리 노즐을 통해 상기 와이어쏘에 공급되는 단결정 잉곳 절단장치.
제1 항에 있어서,
상기 잉곳 절단에 따른 웨이퍼를 지지하는 가변 가이드를 더 구비하는 단결정 잉곳 절단장치.
잉곳을 절단하기 전에 소정의 유체를 구비하는 배쓰(bath)에 담그는 단계;
상기 잉곳을 상기 배쓰로부터 와이어쏘로 다운업(down-up) 공급하는 단계; 및
상기 잉곳을 절단하는 단계;를 포함하는 잉곳 절단방법.
제8 항에 있어서,
상기 잉곳은 절단되기 전에 상기 유체와 접촉하고 있는 잉곳 절단방법.
제8 항에 있어서,
상기 유체는 상기 배쓰에서 상기 열교환기를 거쳐 슬러리 노즐을 통해 상기 와이어쏘에 공급되는 단결정 잉곳 절단방법.