KR20190136006A - 워크의 절단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 한 세트의 와이어릴의 일방으로부터 송출되고, 타방의 와이어릴에 권취되는, 표면에 지립이 고착된 고정지립 와이어를, 복수의 홈부착 롤러에 감음으로써 와이어열을 형성하고, 고정지립 와이어를 축방향으로 왕복주행시키면서, 와이어열에 대하여 워크를 절입이송함으로써, 워크가 축방향으로 나열되는 복수의 개소에서 동시에 절단되는 와이어소에 의한 워크의 절단방법에 있어서, 워크의 절단개시 전에, 워크의 절단을 수반하지 않는 고정지립 와이어의 주행을 행함으로써, 와이어릴 내에서 고정지립 와이어끼리를 서로 문질러, 고정지립 와이어의 표면을 드레싱하는 지립마모공정을 행하고, 이 지립마모공정에 있어서, 상기 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 30분 이상 행하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법이다. 이에 따라, 저비용으로 간단히 고정지립 와이어의 드레싱을 행하여, 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있는 워크의 절단방법이 제공된다.

Description

워크의 절단방법
본 발명은, 워크의 절단방법에 관한 것이다.
종래, 예를 들어 실리콘 잉곳이나 화합물 반도체 잉곳 등의 워크(ワ-ク)로부터 웨이퍼를 잘라내는 수단으로서, 표면에 지립을 고착시킨 고정지립 와이어를 구비하는 와이어소가 알려져 있다. 이 고정지립방식의 와이어소에서는, 복수의 롤러의 주위에 절단용의 고정지립 와이어가 다수 감겨져 있음으로써 와이어열이 형성되어 있고, 그 고정지립 와이어가 축방향으로 고속구동되고, 또한, 가공액이 적당히 공급되면서 와이어열에 대하여 워크가 절입이송됨으로써, 이 워크가 각 와이어위치에서 동시에 절단되도록 한 것이다.
여기서, 도 4에, 일반적인 고정지립 와이어를 이용한 와이어소의 일례의 개요를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 고정지립방식의 와이어소(101)는, 주로, 와이어(고장력강선)의 표면에 지립을 고착한, 워크(W)를 절단하기 위한 고정지립 와이어(102), 고정지립 와이어(102)를 감은 홈부착롤러(103, 103’), 홈부착롤러(103, 103’)에 감겨진 고정지립 와이어(102)로 이루어진 와이어열(111), 고정지립 와이어(102)에 장력을 부여하기 위한 기구(104, 104’), 절단되는 워크(W)를 하방으로 송출하는 수단(105), 절단시에 냉각액(109)(쿨런트라고도 호칭한다)을 공급하는 기구(106)로 구성되어 있다.
고정지립 와이어(102)는, 일방의 와이어릴(107)로부터 송출되고, 장력부여기구(104)를 거쳐, 홈부착롤러(103)에 들어가 있다. 고정지립 와이어(102)는 홈부착롤러(103, 103’)에 300~400회 정도 감겨진 후, 다른 일방의 장력부여기구(104’)를 거쳐 와이어릴(107’)에 권취되어 있다.
또한, 홈부착롤러(103, 103’)는 철강제 원통의 주위에 폴리우레탄 수지를 압입하고, 그 표면에 일정한 피치로 홈을 낸 롤러이며, 감겨진 고정지립 와이어(102)가, 구동용 모터(110)에 의해 미리 정해진 주기로 왕복방향으로 구동할 수 있도록 되어 있다.
한편, 워크(W)의 절단시에는, 워크이송수단(105)에 의해 워크(W)는 유지되면서 상대적으로 압하되고, 홈부착롤러(103, 103’)에 감겨진 고정지립 와이어(102)로 이루어진 와이어열(111)에 대하여 송출된다. 이때, 고정지립 와이어(102)에 와이어장력부여기구(104)를 이용하여 적당한 장력을 가하여, 구동용 모터(110)에 의해 고정지립 와이어(102)를 왕복방향으로 주행시키면서 냉각액(109)을, 노즐(108)을 통하여 공급하면서, 워크이송수단(105)으로 워크(W)를 절입이송함으로써 워크(W)를 웨이퍼상(狀)으로 절단한다. 또한, 워크(W)의 절단이 완료된 후는, 절단완료된 워크를 절단시와 역방향으로 상대적으로 이동시켜 와이어열(111)로부터 절단완료워크를 인발한다.
일본특허공개 2005-95993호 공보 일본특허공개 H11-28654호 공보
상기와 같은 고정지립방식의 와이어소에서는, 워크절단 개시시에 있어서, 고정지립 와이어의 표면의 지립의 초기 마모가 큰 것과, 지립의 날카로움이 충분하지 않으므로 와이어가 워크의 축방향으로 진동하는 점에서, 절단개시부분의 웨이퍼의 두께가 얇아지고, 웨이퍼의 두께편차(TTV: Total Thickness Variation)가 커진다고 하는 문제가 있었다. 절단시의 고정지립 와이어의 초기 마모를 억제하고, 충분한 날카로움을 확보하여 양호한 웨이퍼품질을 실현하려면, 절단개시 전의 고정지립 와이어에 적절한 드레싱(날세우기)을 행하는 것이 필요해진다.
절단개시 전에 고정지립 와이어에 드레싱을 행하는 방법으로는, 와이어소장치 내에 전해조를 도입하여 도전성 액에 의한 전해반응으로 드레싱을 행하는 방법(특허문헌 1)이나, 와이어소장치 내에 드레싱스톤을 내장하여 드레싱을 행하는 방법(특허문헌 2)이 알려져 있다. 그러나, 상기 특허문헌 1, 2의 방법에서는, 신규로 와이어소를 설계하거나, 종래의 와이어소를 개조할 필요가 있으며, 그 대응은 용이하지 않다. 이 때문에 종래에는, 비용이 높아지거나, 간단히 실시하지 못하거나 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 저비용으로 간단히 고정지립 와이어의 드레싱을 행하여, 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있는 워크의 절단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 한 조의 와이어릴의 일방으로부터 송출되고, 타방의 와이어릴에 권취되는, 표면에 지립이 고착된 고정지립 와이어를, 복수의 홈부착 롤러에 감음으로써 와이어열을 형성하고, 상기 고정지립 와이어를 축방향으로 왕복주행시키면서, 상기 와이어열에 대하여 워크를 절입이송함으로써, 상기 워크가 축방향으로 나열되는 복수의 개소에서 동시에 절단되는 와이어소에 의한 워크의 절단방법에 있어서, 상기 워크의 절단개시 전에, 상기 워크의 절단을 수반하지 않는 상기 고정지립 와이어의 주행을 행함으로써, 상기 와이어릴 내에서 상기 고정지립 와이어끼리를 서로 문질러, 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱하는 지립마모공정을 행하고, 이 지립마모공정에 있어서, 상기 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 30분 이상 행하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법을 제공한다.
이와 같이, 30분 이상의 공운전에 의한 지립마모공정을 도입함으로써, 와이어릴 내에서 고정지립 와이어끼리가 서로 문질러지고, 지립의 드레싱이 충분한 시간 행해짐으로써, 드레싱이 행해진 고정지립 와이어로 워크를 절단할 수 있으므로, 절단한 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있다. 또한, 이러한 방법이면, 기존의 와이어소로 실시할 수 있어, 신규로 와이어소를 설계할 필요나 종래의 와이어소를 개조할 필요가 반드시 있는 것은 아니므로, 비용의 증가를 억제할 수 있고, 또한, 간단히 실시할 수 있는 방법이 된다.
이때, 상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 상기 와이어릴에 대한 감기장력을 15N 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 와이어릴에 대한 고정지립 와이어의 감기장력을 15N 이상으로 하면, 와이어릴 내에서 고정지립 와이어끼리가 충분히 강한 힘으로 서로 문질러지고, 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어로 절단을 개시할 수 있으므로, 절단한 웨이퍼의 두께편차를 보다 작게 억제할 수 있다.
또한 이때, 상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 60분 이상 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 지립마모공정의 시간을 60분 이상으로 하면, 와이어릴 내에서 고정지립 와이어끼리가 더욱 충분한 시간 서로 문질러지고, 보다 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어로 절단할 수 있으므로, 절단한 웨이퍼의 두께편차를 보다 작게 억제할 수 있다.
또한, 상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 왕복주행의 와이어주행량 및 사이클시간을 조정함으로써, 상기 워크의 절단개시점으로부터 상기 워크의 직경의 20% 이상의 거리까지 상기 워크를 절단하기에 필요한 길이의 상기 고정지립 와이어를 드레싱하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 워크를 절단개시점으로부터, 적어도 워크직경의 20%의 거리까지 절단하기에 필요한 길이의 고정지립 와이어를 드레싱하면, 특히 두께편차가 발생하기 쉬운 절단개시점으로부터 워크의 직경의 약 20%의 거리깊이까지의 절단을, 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어로 절단할 수 있으므로, 절단한 웨이퍼의 두께편차를 보다 확실히 억제할 수 있다.
본 발명의 워크의 절단방법이면, 저비용으로 간단히 고정지립 와이어의 드레싱을 행하여, 절단한 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있다.
[도 1] 본 발명의 워크의 절단방법에서 사용할 수 있는 와이어소의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 2] 실시예 1~4에 있어서 얻어진 웨이퍼의 절단위치에 대한 평균두께를 나타내는 그래프이다.
[도 3] 비교예에 있어서 얻어진 웨이퍼의 절단위치에 대한 평균두께를 나타내는 그래프이다.
[도 4] 일반적인 와이어소의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이, 고정지립 와이어소를 이용한 워크의 절단에서는, 미사용의 고정지립 와이어의 표면의 지립의 초기 마모가 큰 점, 지립의 날카로움이 충분하지 않으므로 고정지립 와이어가 워크의 축방향으로 진동하는 점 등으로부터, 절단개시부분의 웨이퍼의 두께가 얇아지고, 웨이퍼의 두께편차가 커진다는 문제가 있었다. 또한, 이에 대한 대책으로서, 고정지립 와이어를 드레싱하고 있었으나, 그 경우, 와이어소에 새로운 드레싱기구를 마련하고 있었으므로, 비용이 증가하고, 절단공정도 번잡해진다는 문제가 있었다.
이에, 본 발명자는 이러한 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭하였다. 그 결과, 워크의 절단개시 전에, 워크의 절단을 수반하지 않는 고정지립 와이어의 주행에 의해 와이어릴 내에서 고정지립끼리를 서로 문질러, 고정지립 와이어표면을 드레싱하는 지립마모공정을 도입하고, 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 행함으로써 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있는 것을 지견하고, 본 발명을 완성시켰다.
우선, 본 발명의 워크의 절단방법에서 사용할 수 있는 와이어소의 일례에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 와이어소(1)는, 주로, 워크(W)를 절단하기 위한 고정지립 와이어(2), 고정지립 와이어(2)를 감은 복수의 홈부착 롤러(3, 3’), 복수의 홈부착 롤러(3, 3’)간에 형성된 와이어열(11), 고정지립 와이어(2)에 장력을 부여하기 위한 장력부여기구(4, 4’), 절단하는 워크(W)를 유지하면서 와이어열(11)에 절입이송할 수 있고, 또한, 절입이송한 방향과는 역방향으로 상대적으로 워크(W)를 이동시킬 수도 있는 워크이송수단(5), 절단시에 냉각액(9)을 공급하는 노즐(8)을 구비한 냉각액공급기구(6)를 구비한다.
또한, 와이어소(1)는, 한 세트의 와이어릴(7, 7’)을 구비하고 있다. 고정지립 와이어(2)는, 일방의 와이어릴(7)로부터 송출되고, 장력부여기구(4)를 거쳐, 홈부착롤러(3)에 들어가 있다. 고정지립 와이어(2)는 홈부착롤러(3, 3’)에 300~400회 정도 감겨진 후, 다른 일방의 장력부여기구(4’)를 거쳐 와이어릴(7’)에 권취되어 있다. 고정지립 와이어(2)로는, 예를 들어, 피아노선의 표면에 다이아몬드지립을 니켈전착한 것을 이용할 수 있다.
또한, 홈부착롤러(3, 3’)는 철강제 원통의 주위에 폴리우레탄 수지를 압입하고, 그 표면에 일정한 피치로 홈을 낸 롤러이며, 감겨진 고정지립 와이어(2)가, 구동용 모터(10)에 의해 미리 정해진 주기로 축방향으로 왕복주행할 수 있게 되어 있다.
다음에, 도 1과 같은 와이어소(1)를 사용하는 경우를 예로 본 발명의 워크의 절단방법을 설명한다. 본 발명의 절단방법에 있어서는, 워크이송수단(5)에 의해 와이어열(11)에 대하여 워크(W)를 절입이송하기 전(즉, 워크(W)의 절단개시 전)에, 워크(W)의 절단을 수반하지 않는 고정지립 와이어(2)의 주행을 행함으로써, 와이어릴(7, 7’) 내에서 고정지립 와이어(2)끼리를 서로 문질러, 고정지립 와이어(2)의 표면을 드레싱하는 지립마모공정을 30분 이상 행한다. 워크(W)의 절단개시 전에, 고정지립 와이어(2)를 축방향으로 30분 이상 왕복주행시킴으로써, 와이어릴(7, 7’) 내에 감겨진 고정지립 와이어(2)끼리가 서로 문질러지고, 고정지립 와이어(2)의 표면에 고착된 지립의 드레싱이 행해짐으로써, 절단 후에 회수되는 웨이퍼상의 워크(W)의 두께편차를 억제할 수 있다. 또한, 이 방법은 간편하고, 게다가, 특히 드레싱기구 등을 새롭게 마련할 필요도 없으므로, 비용의 증가를 방지할 수 있다.
이때, 지립마모공정에서 드레싱을 행할 때, 와이어릴(7 및 7’)에 대한 고정지립 와이어(2)의 감기장력을 15N 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 고정지립 와이어(2)의 감기장력을 15N 이상으로 하면, 와이어릴(7 및 7’) 내에서 고정지립 와이어(2)끼리가 충분히 강한 힘으로 서로 문질러지고, 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어(2)로 워크(W)를 절단할 수 있으므로, 절단 후에 회수되는 웨이퍼의 두께편차를 보다 확실히 억제할 수 있다. 한편, 고정지립 와이어(2)의 단선을 방지하기 위해, 감기장력은 30N 이하가 바람직하다.
또한, 지립마모공정에서 드레싱을 행할 때, 지립마모공정의 실시시간을 60분 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 지립마모공정에 있어서의 드레싱의 실시시간을 60분 이상으로 하면, 와이어릴(7 및 7’) 내에서 고정지립 와이어(2)끼리가 충분한 시간 서로 문질러지고, 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어(2)로 절단할 수 있으므로, 절단 후에 회수되는 웨이퍼상의 워크(W)의 두께편차를 보다 확실히 억제할 수 있다. 한편, 실시시간의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 너무 장시간 행하면 시간이 낭비되므로, 5시간 이내로 하는 것이 바람직하다.
또한, 지립마모공정에서 드레싱을 행할 때, 고정지립 와이어(2)의 왕복주행의 와이어주행량 및 사이클시간(고정지립 와이어의 전진과 후퇴를 전환하는 시간)을 조정함으로써, 워크(W)를 절단개시점으로부터, 워크(W)의 직경의 적어도 20%의 거리까지 절단하기에 필요한 길이의 고정지립 와이어(2)를 드레싱하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 특히 두께편차가 발생하기 쉬운 절단개시점으로부터 워크(W)의 직경의 약 20%의 거리의 깊이까지의 절단을, 확실히 드레싱이 행해진 고정지립 와이어(2)로 절단할 수 있으므로, 절단 후에 회수되는 웨이퍼상의 워크(W)의 두께편차를 한층 억제할 수 있다.
상기와 같은 지립마모공정의 실시 후에, 고정지립 와이어(2)를 와이어축방향으로 왕복주행시키면서, 와이어열(11)에 대하여 워크(W)를 절입이송함으로써, 워크(W)를 워크(W)의 축방향으로 나열되는 복수의 개소에서 동시에 절단한다. 절단하는 워크(W)로는, 예를 들어, 실리콘 단결정 잉곳이나 화합물 반도체 잉곳 등을 이용할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1~4)
도 1에 나타낸 바와 같은 와이어소를 이용하여, 본 발명의 워크의 절단방법에 의한 워크의 절단을 행하였다. 절단하는 워크로는 직경 약 300mm의 원주상의 실리콘 단결정 잉곳을 이용하였다. 또한, 절단에 이용하는 고정지립 와이어로는, 하기의 표 1과 같은 심선에 다이아몬드지립을 니켈전착에 의해 고착한 고정지립 와이어를 이용하였다.
Figure pct00001
또한, 각 실시예의 지립마모공정의 조건 및 지립마모공정 후의 워크의 절단조건을 하기의 표 2에 나타낸 조건으로 하였다. 실시예 1~4에서는, 지립마모공정시의 고정지립 와이어의 릴에 대한 감기장력과 지립마모공정의 시간을 변화시켰다. 한편, 워크의 절단조건은 변화시키지 않았다.
Figure pct00002
이상와 같은 조건으로 워크의 절단을 행하고, 실시예 1~4에 의해 잘라내진 웨이퍼의 절단방향의 두께의 평균을 플롯하였다(도 2).
(비교예)
지립마모공정을 행하는 일 없이, 실시예 1~4와 동일한 표 1의 고정지립 와이어를 이용하여 워크의 절단을 행하였다. 기타 워크의 절단조건은 표 2의 실시예 1~4와 동일한 조건으로 하였다. 절단종료 후, 실시예 1~4와 마찬가지로, 잘라내진 웨이퍼의 절단방향의 두께의 평균을 플롯하였다(도 3).
도 2, 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 실시예에서, 비교예보다도 웨이퍼의 두께의 편차가 작아졌다. 이와 같이, 본 발명의 워크의 절단방법이면, 30분 이상의 공운전에 의해 저비용으로 간단히 고정지립 와이어의 드레싱을 행하여, 웨이퍼의 두께편차를 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 특히, 지립마모공정에서의 감기장력을 실시예 4의 10N으로부터 15N으로 변경한 실시예 1에서, 두께편차가 보다 억제되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 지립마모공정에 있어서의 드레싱의 시간을 실시예 4의 30분으로부터 60분으로 변경한 실시예 2에서, 절단방향의 두께편차가 보다 억제되어 있는 것이 확인되었다. 나아가, 지립마모공정에서의 감기장력과 시간의 양방을 각각 10N으로부터 15N으로, 30분으로부터 60분으로 변경한 실시예 3에서 절단방향의 두께편차가 특히 크게 억제되어 있는 것이 확인되었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (4)

  1. 한 세트의 와이어릴의 일방으로부터 송출되고, 타방의 와이어릴에 권취되는, 표면에 지립이 고착된 고정지립 와이어를, 복수의 홈부착 롤러에 감음으로써 와이어열을 형성하고, 상기 고정지립 와이어를 축방향으로 왕복주행시키면서, 상기 와이어열에 대하여 워크를 절입이송함으로써, 상기 워크가 축방향으로 나열되는 복수의 개소에서 동시에 절단되는 와이어소에 의한 워크의 절단방법에 있어서,
    상기 워크의 절단개시 전에, 상기 워크의 절단을 수반하지 않는 상기 고정지립 와이어의 주행을 행함으로써, 상기 와이어릴 내에서 상기 고정지립 와이어끼리를 서로 문질러, 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱하는 지립마모공정을 행하고, 이 지립마모공정에 있어서, 상기 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 30분 이상 행하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 상기 와이어릴에 대한 감기장력을 15N 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 표면의 드레싱을 60분 이상 행하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지립마모공정에 있어서 상기 고정지립 와이어의 표면을 드레싱할 때, 상기 고정지립 와이어의 왕복주행의 와이어주행량 및 사이클시간을 조정함으로써, 상기 워크의 절단개시점으로부터 상기 워크의 직경의 20% 이상의 거리까지 상기 워크를 절단하기에 필요한 길이의 상기 고정지립 와이어를 드레싱하는 것을 특징으로 하는 워크의 절단방법.
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