KR20120098084A - 단결정 잉곳 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳이 장착되는 장착부와, 상기 장착부의 하부에 마련된 와이어 쏘와, 상기 장착부의 일측에 형성된 슬러리 공급부를 포함한다.
상기와 같은 발명은 잉곳을 향해 슬러리를 직접 공급하는 슬러리 공급부를 구비함으로써, 절단 중 발생되는 잉곳의 열변형을 방지하여 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있다.

Description

단결정 잉곳 절단장치{SAWING APPARATUS OF SINGLE CYSTRAL THE SAME}

본 발명은 단결정 잉곳 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 품질을 향상시키기 위한 단결정 잉곳 절단장치에 관한 것이다.

일반적으로, 실리콘 등의 웨이퍼(Wafer)는 단결정 실리콘 잉곳(Ingot)을 얇은 두께로 절단(Slice)하여 제조하며, 이러한 잉곳은 단결정 잉곳 절단장치에 의해 절단된다.

종래 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳을 고속 회전하는 와이어 쏘(Wire Saw)에 하강시켜 절단 작업을 수행하며, 와이어 쏘에는 잉곳 절단 및 윤활 작용을 하는 슬러리(Abrasive+oil)가 공급된다.

하지만, 와이어 쏘에서 잉곳의 절단이 시작되면 잉곳과 와이어 쏘의 절단열에 의해 잉곳의 열팽창이 발생되고, 이로 인해 잉곳이 절단되어 형성된 웨이퍼 절단면에 휨(Warpage) 현상이 발생된다. 이러한 웨이퍼의 휨 현상은 웨이퍼의 품질 악화 및 불량을 발생시킨다.

본 발명은 웨이퍼 절단면의 휨 현상을 방지하기 위한 단결정 잉곳 절단장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳이 장착되는 장착부와, 상기 장착부의 하부에 마련된 와이어 쏘와, 상기 장착부의 일측에 형성된 슬러리 공급부를 포함한다.

상기 슬러리 공급부는 장착부의 일측에 결합되는 분사 유닛과, 상기 분사 유닛으로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급배관을 포함할 수 있다.

상기 분사 유닛의 내부에는 공급되는 슬러리의 경로를 변경시키는 슬러리 커튼을 포함할 수 있다.

상기 분사 유닛은 스테인레스 스틸로 형성될 수 있다.

상기 슬러리 공급배관은 플렉시블한 수지 계열로 형성될 수 있다.

상기 와이어 쏘의 일측에는 와이어 쏘를 고속 회전시키는 가이드 롤러를 포함할 수 있다.

상기 가이드 롤러의 상부에는 슬러리 공급유닛이 더 구비될 수 있다.

본 발명은 잉곳을 향해 슬러리를 직접 공급하는 슬러리 공급부를 구비함으로써, 절단 중 발생되는 잉곳의 열변형을 방지하여 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 슬러리 공급부 내부에 슬러리 커튼을 형성함으로써, 잉곳에 균일한 슬러리를 공급할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치를 나타낸 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치에 구비된 슬러리 공급부를 나타낸 단면도.
도 3 및 도 4는 도 2의 변형예를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 슬러리 공급부로부터 잉곳에 공급되는 슬러리의 이동 경로를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 절단면의 변형 정도를 나타낸 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치에 구비된 슬러리 공급부를 나타낸 단면도이고, 도 3 및 도 4는 도 2의 변형예를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 슬러리 공급부로부터 잉곳에 공급되는 슬러리의 이동 경로를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 절단면의 변형 정도를 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳(I)이 장착되는 장착부(100)와, 상기 장착부(100)의 하부에 마련된 와이어 쏘(200)와, 상기 와이어 쏘(200)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛(400) 및 상기 장착부(100)의 일측에 형성되어 잉곳(I)에 슬러리를 직접 분사하는 슬러리 공급부(500)를 포함한다.

장착부(100)는 잉곳(I)의 상부에 구비되며, 잉곳(I)의 상부를 고정한 상태에서 상하부로 이동될 수 있다. 이를 위해 장착부(100)의 일측에는 장착부(100)를 이동시키기 위한 별도의 구동부(미도시)가 더 구비될 수 있다.

장착부(100)의 하부에는 와이어 쏘(200)가 마련된다. 와이어 쏘(200)의 양측에는 와이어 쏘(200)가 감겨지도록 대향 배치된 가이드 롤러(300)가 구비될 수 있으며, 와이어 쏘(200)는 가이드 롤러(300)에 의해 고속으로 왕복 주행된다. 여기서, 가이드 롤러(300) 중 어느 하나는 와이어 쏘(200)를 회전시키는 구동 롤러일 수 있다.

이로부터 와이어 쏘(200)는 원통형 형상의 잉곳(I)을 얇은 두께로 절단시켜 다수의 웨이퍼를 제조할 수 있다.

가이드 롤러(300)의 상부에는 슬러리 공급유닛(400)이 더 구비될 수 있다. 슬러리 공급유닛(400)은 가이드 롤러(300)의 상부에 고속 주행하는 와이어 쏘(200)에 슬러리를 공급하며, 공급된 슬러리에 의해 잉곳(I)의 절단이 수행될 수 있다.

한편, 장착부(100)에는 본 발명에 따른 슬러리 공급부(500)가 마련될 수 있다. 슬러리 공급부(500)는 장착부(100)에 장착된 잉곳(I)에 슬러리를 직접 분사하는 역할을 하며, 이러한 슬러리 공급부(500)는 분사 유닛(520)과, 상기 분사 유닛(520)에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급배관(540)과, 슬러리가 저장된 슬러리 저장유닛(560)을 포함한다.

분사 유닛(520)은 장착부(100)의 양측에 그 측면이 설치될 수 있으며, 장착부(100)의 어느 일측에 설치되어도 무방하다. 여기서, 분사 유닛(520)은 스테인레스 스틸(SUS) 재질로 형성될 수 있다.

분사 유닛(520)에 연결된 슬러리 공급배관(540)은 플렉시블한 수지 계열로 형성되며, 길이 방향으로 늘어날 수 있도록 표면이 주름져 형성될 수 있다. 이로부터 장착부(100)와 함께 분사 유닛(520)이 이동하더라도 안정적으로 슬러리를 분사 유닛(520)에 공급할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 분사 유닛(520)은 몸체(522)와, 상기 몸체(522)의 일측에 형성된 노즐(524)을 포함하며, 몸체(522)의 내측에는 슬러리 커튼(526)이 더 형성될 수 있다.

몸체(522)는 단면이 'ㄴ'자 형상으로 형성될 수 있으며, 몸체(522)의 일측에는 몸체(522)에 공급된 슬러리를 분사할 수 있도록 노즐(524)이 형성될 수 있다.

또한, 몸체(522)의 내부에는 슬러리 커튼(526)이 더 구비될 수 있으며, 슬러리 커튼(526)은 몸체(522)의 내부에 공급되는 슬러리의 경로를 변경시켜 균일한 슬러리를 노즐(524)로 공급할 수 있다.

이러한 슬러리 커튼(526)은 몸체(522)로 공급되는 슬러리를 상부를 향하도록 상부를 향해 바(bar) 형상으로 형성될 수 있으며, 그 형상은 변경되어도 무방하다.

상기에서는 슬러리 커튼(526)을 하나의 바 형상으로 형성하였지만, 이에 한정되지 않고, 다음과 같이 구성할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(522)의 내부에는 몸체(522) 내부에 공급되는 슬러리의 경로를 변경하기 위한 다수의 슬러리 커튼(526)이 구비되어 있으며, 이러한 슬러리 커튼(526)은 제1 슬러리커튼 내지 제3 슬러리커튼(526a, 526b, 526c)을 포함할 수 있다.

제1 슬러리커튼(526a) 및 제3 슬러리커튼(526c)은 상부를 향해 돌출 형성되며, 제2 슬러리커튼(526b)은 제1 슬러리커튼(526a)과 제3 슬러리커튼(526c) 사이에 구비되어 몸체(522)의 내부에서 하부를 향해 형성될 수 있다.

이로부터 제1 슬러리커튼 내지 제3 슬러리커튼(526a, 526b, 526c)은 몸체(522)의 내부로 공급되는 슬러리의 경로를 더욱 길어지도록 하며, 이로부터 더욱 균일한 슬러리를 노즐(524)에 공급할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 분사 유닛(520) 몸체(522)의 내부에는 슬러리 커튼(526)으로부터 공급된 슬러리를 노즐로 원활하게 공급시키기 위한 지지대(528)가 더 포함될 수 있다.

상기 지지대(528)는 노즐(524)이 형성된 몸체(522)의 일면으로부터 수평면을 이루도록 형성될 수 있으며, 지지대(528)의 타단은 절곡되어 몸체(522) 내부의 상부 일측에 연장 형성될 수 있다.

이러한 지지대(528)는 경사져 형성된 몸체(522)의 하부면과 수평을 이루도록 형성될 수 있으며, 필요에 따라 다양한 각도로 변경할 수 있다. 또한, 지지대(528)는 몸체(522) 내부에서 고정 또는 이동이 가능하도록 장착될 수 있다.

상기와 같은 지지대(528)는 몸체(522) 내부 공간을 필요에 따라 조절함으로서, 노즐을 향해 슬러리를 원활히 공급시킬 수 있는 효과가 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 잉곳(I)의 절단 공정이 시작되면 장착부(100)의 일측에 설치된 슬러리 공급부(500)에는 슬러리가 공급되고, 슬러리 공급부(500)에 공급된 슬러리는 몸체 내에 형성된 슬러리 커튼(526)에 의해 상부로 경로가 변경되고, 변경된 슬러리는 슬러리 커튼(526)의 상부를 통해 다시 하부로 경로가 변경된다.

상기와 같이, 슬러리의 경로가 변경되어 균일해진 슬러리는 몸체의 일측에 형성된 노즐(524)을 통해 잉곳(I)의 표면에 분사될 수 있다. 여기서, 슬러리 공급부(500)에는 슬러리가 상부로 이동시킬 수 있도록 일정 압력을 제공하는 펌프(미도시)가 더 구비될 수도 있다.

상기와 같이, 잉곳(I)의 표면에 슬러리가 직접 분사되는 동안 장착부(100)는 하강하게 되고, 고속 회전하고 있는 와이어 쏘에 의해 얇은 두께로 절단되어 다수의 웨이퍼를 얻게된다. 여기서, 잉곳(I)의 표면에 직접 분사되는 슬러리는 잉곳(I)의 절단이 수행되는 동안 절단된 잉곳(I)의 표면에 열변형이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬러리 공급부가 장착된 단결정 잉곳 절단장치로부터 절단된 웨이퍼 절단면의 휨 현상을 측정해 본 결과, 본 발명에 따른 웨이퍼의 절단면의 휨 정도(A)는 종래 웨이퍼 절단면의 휨 정도(B)에 비해 작은 것을 알 수 있다.

이로부터 본 발명은 웨이퍼의 절단면의 형상 변화를 최소화할 수 있으며, 이는 웨이퍼의 품질 향상 및 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

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.

100: 장착부 200: 와이어 쏘
300: 가이드 롤러 400: 슬러리 공급유닛
520: 분사유닛 522: 몸체
524: 노즐 526: 슬러리 커튼
540: 슬러리 공급배관 I: 잉곳

Claims (6)

1. 잉곳이 장착되는 장착부;
   상기 장착부의 하부에 마련된 와이어 쏘; 및
   상기 장착부의 일측에 형성된 슬러리 공급부;
   를 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬러리 공급부는 장착부의 일측에 결합되는 분사 유닛과, 상기 분사 유닛으로 슬러리를 공급하는 슬러리 공급배관을 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 분사 유닛의 내부에는 공급되는 슬러리의 경로를 변경시키는 슬러리 커튼을 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 몸체의 내부에는 몸체의 내부 면적을 조절하는 지지대가 더 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 와이어 쏘의 일측에는 와이어 쏘를 고속 회전시키는 가이드 롤러를 포함하는 단결정 잉곳 절단장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드 롤러의 상부에는 슬러리 공급유닛이 더 구비되는 단결정 잉곳 절단장치.

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