KR20200094576A - cutting machine of ingot - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼에 할당되어야 할 바우를 자유로이 조절할 수 있는 와이어 톱으로 실리콘 잉곳을 잘라내The present invention cuts the silicon ingot with a wire saw that can freely adjust the bow to be assigned to the wafer.
는 방법에 관한 것이고 또한 그를 위한 장치에 관한 것이다.Is about the method and also about the device for him.
반도체 디바이스용 기판으로서 유용한 웨이퍼는 잉곳으로부터 잘려진다. 이러한 잉곳은 CZ 결정 성장법Wafers useful as substrates for semiconductor devices are cut from the ingot. This ingot is a CZ crystal growth method
등으로 제조된다. 머리와 꼬리부분이 잉곳으로부터 절단된 뒤에, 상기 잉곳은 결정 표면 연삭기로 가공And the like. After the head and tail are cut from the ingot, the ingot is processed with a crystal surface grinding machine.
된 다음에 소정의 두께를 가진 복수의 웨이퍼로 잘려진다. 통상적으로 사용되는 절단기는 내경After being cut, it is cut into a plurality of wafers having a predetermined thickness. Commonly used cutters have an inner diameter
톱이지만, 고장력강 와이어 등을 사용하는 와이어 톱이 최근에 웨이퍼 사이즈의 확대에 대처하기 위해 사Although it is a saw, a wire saw using a high-tensile steel wire or the like has been used to cope with the recent increase in wafer size.
용되어 왔다.Has been used.
종래의 와이어 톱은 소정 피치의 복수의 홈 롤러에 권취된 와이어를 가진다. 와이어는 릴로부터 풀려 나Conventional wire saws have a wire wound around a plurality of groove rollers of a predetermined pitch. The wire is released from the reel
오고, 한 방향을 따라서 홈 롤러 상에서 이동되며, 다른 릴에 감긴다. 와이어는 두 릴사이에서 왕복으로Coming, moving on the groove roller along one direction, and winding on the other reel. The wire reciprocates between the two reels.
이동될 수 있다. 연마슬러리가 와이어에 공급되는 한편, 잉곳은 와이어상으로 가압된다. 와이어의 절삭저항으로 인해, 잉곳은 와이어가 홈 롤러에 감기는 피치와 대략 대등한 두께를 가진 복수의 웨이퍼로 잘Can be moved. While the abrasive slurry is supplied to the wire, the ingot is pressed onto the wire. Due to the cutting resistance of the wire, the ingot is well formed by a plurality of wafers having a thickness approximately equal to the pitch at which the wire is wound on the groove roller.
려진다.Lose
잘려진 웨이퍼가 래핑되고, 화학적으로 에칭된 다음에 광택가공된 후에, CVD나 에피탁시같은 디바이스제After the cut wafer is wrapped, chemically etched, and then polished, it is made of a device such as CVD or epitaxy.
조단계에서 가공된다. 웨이퍼는 가공동안 바우잉(bowing)될 것이다. 바우는 소정의 범위내에서 조절되It is processed in the early stage. The wafer will be bowed during processing. Bow is adjusted within a certain range
어야한다; 그렇지않으면 높은 정밀도의 소정의 구조를 가진 반도체를 형성하기 어렵다.Should be; Otherwise, it is difficult to form a semiconductor having a predetermined structure with high precision.
웨이퍼에 할당되는 최종 바우를 알맞게 조절하기 위해, 디바이스 제조단계 동안 변형을 보정하는 형태를In order to properly adjust the final bow to be allocated to the wafer, the shape of correcting the deformation during the device manufacturing step
갖는 웨이퍼로 잉곳을 잘라내는 것이 바람직하다. 알맞게 조절된 바우는 효과적으로 CVD, 에피탁시 등의It is preferable to cut the ingot with the wafer to have. Properly adjusted bows can effectively be used for CVD, epitaxy, etc.
동안에 웨이퍼의 변형을 제거하고, 정밀한 설계의 반도체 디바이스의 구성을 가능하게 한다.It eliminates deformation of the wafer during the process and enables the construction of a semiconductor device of precise design.
예를 들어 일본 특개평 8-323741은 잉곳을 알맞게 바우잉된 웨이퍼로 잘라내기 위한 홈 롤러의 변위의 이For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-323741 describes the displacement of the grooved roller to cut the ingot into an appropriately bowed wafer.
용을 개시한다. 홈 롤러를 위한 베어링부분이 홈 롤러의 회전동안 마찰열의 이용에 의해 또는 온도조절The dragon is started. The bearing part for the groove roller is controlled by the use of friction heat during the rotation of the groove roller or temperature
에 의해 열 적으로 팽창되어 홈 롤러를 축방향을 따라 변위시킨다.Is thermally expanded to displace the groove roller along the axial direction.
그러나 상기 제안된 방법은 홈 롤러의 축방향 변위가 베어링 부분의 열팽창에 의존하기 때문에 정밀한 온However, the proposed method does not require precise warming because the axial displacement of the groove roller depends on the thermal expansion of the bearing part.
도조절을 요한다. 게다가 한 쌍의 홈 롤러가 축방향을 따라 동일한 변위거리로 필연적으로 이동되기 때Degree adjustment is required. Moreover, when a pair of groove rollers are inevitably moved along the axial direction at the same displacement distance
문에, 홈 롤러는 높은 치수 정밀도로 위치되고 프리세팅되어야 한다. 이러한 정밀한 세팅은 꽤 긴 시간Because of this, the groove roller must be positioned and pre-set with high dimensional accuracy. These precise settings are quite long
을 필요로한다. 결과적으로 상기 장치는 동작성능이 결핍되고, 알맞게 바우잉된 웨이퍼는 취약한 수율로need. As a result, the device lacks operating performance, and a properly bowed wafer has a weak yield.
얻어진다.Is obtained.
본 발명은 까다로운 온도조절이나 위치조정의 필요 없이 높은 수율의 알맞게 바우잉된 웨이퍼의 제조를The present invention provides for the production of a suitably yielded wafer with high yield without the need for difficult temperature control or positioning.
목적으로 한다.The purpose.
본 발명에 따른 잉곳 절단방법은, 잉곳이 소정 피치의 복수의 홈 롤러에 권취되고 슬러리가 공급되는 와Ingot cutting method according to the present invention, the ingot is wound on a plurality of groove rollers of a predetermined pitch and the slurry is supplied
이어상에 가압될 때, 잉곳단면의 절반이 잘려질 때까지 홈 롤러의 축에 평행한 한 방향을 따라 잉곳을 고When pressed onto the ear, hold the ingot along one direction parallel to the axis of the groove roller until half of the ingot section is cut.
정시키고 그 다음에 잉곳의 나머지 반을 잘라내는 동안 역방향을 따라 고정시키는 홀더를 이동시키는 것Moving the holder to fix and then fix it along the reverse direction while cutting the other half of the ingot
을 특징으로 한다.It is characterized by.
홀더의 운동거리는 웨이퍼에 할당되도록 기대되는 바우에 대응하는 값에 따라 조정된다. 홀더의 운동거The movement distance of the holder is adjusted according to the value corresponding to the expected bow to be assigned to the wafer. Holder's rickshaw
리는 축방향을 따라 홈 롤러의 열팽창 유도된 변위의 정도에 응하여 조정될 수 있어서, 바우의 정도를 정The li can be adjusted in response to the degree of displacement induced by thermal expansion of the groove roller along the axial direction, thereby determining the degree of the bow.
밀하게 조절한다.Adjust tightly.
상기 목적을 위해 설계된 와이어 톱장치는 잉곳의 양측에 서로 평행으로 위치된 한 쌍의 홈 롤러, 잉곳을Wire saw device designed for the above purpose is a pair of groove rollers, ingots located parallel to each other on both sides of the ingot
고정하기 위한 홀더, 수직방향을 따라 잉곳과 함께 홀더를 이동시키는 리프터, 홀더로 삽입된 이송 스크Holder for fixing, lifter for moving the holder with the ingot along the vertical direction, transfer screw inserted into the holder
루, 이송 스크루에 토크를 적용하는 구동모터, 상기 이송 스크루의 회전에 의해 이동되는 상기 홀더를 안Lu, the drive motor that applies torque to the transfer screw, and the holder that is moved by the rotation of the transfer screw
내하는 가이드 부재, 및 잉곳의 잘려진 정도에 응하여 홀더의 운동을 계산하고 제어신호를 구동 모터에The load resistance calculates the movement of the holder in response to the cutting degree of the guide member and the ingot and sends a control signal to the drive motor.
출력하여 이송 스크루의 회전속도를 조절하고 잉곳의 잘려진 정도에 응하여 이송 스크루의 회전 방향을Output to adjust the rotational speed of the conveying screw and adjust the rotational direction of the conveying screw in response to the ingot's cut.
스위칭하는 제어수단으로 구성된다. 홈 롤러는 와이어의 통과를 위해 표면에 복수의 조각된 홈을It consists of switching control means. Groove rollers cut a number of sculpted grooves on the surface to
가진다. 홈 롤러의 변위의 영향은 홀더의 조절된 운동에 의해 제거될 수 있다. 상기 목적을 위해 열팽Have The influence of the displacement of the groove roller can be eliminated by the controlled movement of the holder. Thermal expansion for this purpose
창으로 야기된 홈 롤러의 변위를 검출하기 위해 위치센서가 구비되고, 위치센서로 검출된 변위의 정도는A position sensor is provided to detect the displacement of the groove roller caused by the window, and the degree of displacement detected by the position sensor
홀더의 운동궤적을 계산하는 제어수단에 입력되어 홈 롤러의 변위를 보정한다.It is input to the control means for calculating the motion trajectory of the holder to correct the displacement of the groove roller.
상기한 바와 같이 본 발명에 따라, 잉곳이 와이어 톱으로 잉곳을 절단하는 동안 왕복으로 이동된다. 와As described above, according to the present invention, the ingot is moved reciprocally while cutting the ingot with a wire saw. Wow
이어 톱의 구성을 근본적으로 변화시키거나 복잡하게 하지 않고 절단동안 잉곳의 왕복운동을 제어함으로Then, by controlling the reciprocating motion of the ingot during cutting without fundamentally changing or complicating the configuration of the saw.
써 알맞은 바우가 용이하게 웨이퍼에 할당된다. 이 방법으로 바우잉된 형태를 가진 웨이퍼에 대해 CVD,As a result, a suitable bow is easily assigned to the wafer. CVD for wafers that are shaped in this way,
에피탁시 등을 수행하면, 최종 바우가 감소되고, 높은 등급의 반도체디바이스가 높은 수율로 제조된다.When epitaxy or the like is performed, the final bow is reduced, and a high-grade semiconductor device is manufactured with high yield.
본 발명은 근본적으로 와이어 톱의 구조를 변화시키어나 복잡하게 하지 않고 잉곳의 잘려진 정도에 대응The present invention fundamentally changes the structure of the wire saw, but does not complicate it, and corresponds to the cut degree of the ingot.
하여 잉곳을 잘라내는 동안 조절된 방향을 따라 잉곳을 고정시키는 홀더를 왕복으로 이동시켜서By cutting the ingot, the holder holding the ingot along the adjusted direction is moved reciprocally.
실현된다.Is realized.
도 1에 제시된 바와 같이 와이어 톱은 일반적으로 세 개의 홈 롤러(1-3)를 가진다. 홈 롤러중 한 개는As shown in Fig. 1, the wire saw generally has three groove rollers 1-3. One of the groove rollers
구동모터(4)에 커플링된다. 이 홈 롤러(1-3)에 권취된 와이어(5)는 와이어 릴(6)로부터 풀려 나오고 다It is coupled to the drive motor (4). The wire 5 wound on the groove roller 1-3 is released from the wire reel 6 and then
른 와이어 릴(7)에 감긴다. 바람직하게는 장력이 텐셔너(tensioner)(8)에 의해 와이어(5)에 적용되어,It is wound on the right wire reel (7). Preferably the tension is applied to the wire 5 by a tensioner 8,
긴장된 상태의 와이어는 홈 롤러(1-3)상에서 한 방향을 따라 또는 왕복으로 이동된다.The tensioned wire is moved along one direction or reciprocally on the groove roller 1-3.
잘려질 잉곳(9)이 홀더(10)에 고정되고 홈 롤러(1) 및 (2)사이에 위치된다. 잉곳(9)을 잘라내는 동안,The ingot 9 to be cut is fixed to the
슬러리(11)가 절단을 용이하게 하도록 와이어(5)에 공급된다. 슬러리(11)가 슬러리 저장고(12)로부터 이The slurry 11 is fed to the wire 5 to facilitate cutting. The slurry 11 is transferred from the slurry reservoir 12.
송 파이프(13) 및 노즐(14)을 통해 와이어(5)로 공급된 후, 슬러리(11)는 팬(15)에서 회수되고 그 다음에After being fed to the wire 5 through the feed pipe 13 and the nozzle 14, the slurry 11 is recovered from the fan 15 and then
슬러리 저장고(12)로 되돌아간다. 슬러리는 슬러리 저장고(12)와 열 교환기(16)사이에서 순환으로 냉각Return to the slurry reservoir 12. The slurry is cooled by circulation between the slurry reservoir 12 and the heat exchanger 16
된다.do.
도 2에 제시된 바와 같이 잉곳은 그래파이트 플레이트(17)를 통해 홀더에 고정된다. 홀더(10)는 화살표2, the ingot is secured to the holder through the
로 제시된 방향 X를 따라 왕복으로 이동될 수 있고 또한 리프터(18)에 의해 수직방향 Z를 따라 리프팅될Can be moved reciprocally along the direction X indicated by and can also be lifted along the vertical direction Z by the lifter 18
수 있다. 위치 센서(19)가 홈 롤러(1,2)의 측표면에 마주하는 위치에 구비된다.Can. The
방향 X를 따르는 홀더(10)의 왕복운동은 도 3에 제시된 제어수단으로 조절된다. 제어수단은 홀더(10)로The reciprocating motion of the
삽입된 이송 스크루(20)를 가진다. 이송 스크루(20)는 단부에서 구동 기어(21)에 고정된다. 구동 기어It has the
(21)가 구동 기어(23)를 통해 구동 모터(22)로부터 전달되는 구동력에 의해 회전되면, 홀더(10)는 이송When the 21 is rotated by the driving force transmitted from the driving
스크루(20)의 회전에 의해 가이드(24)를 따라서 이동된다.It is moved along the
예를 들어 서보 모터가 구동모터(22)로서 사용되면, 위치센서(19)에 의해 검출되는 홈 롤러(1,2)의 위치For example, if a servo motor is used as the
신호 S 1 및 또다른 위치센서(25)에 의해 검출되는 잉곳(9)의 위치 신호 S2 는 제어수단(26)에 입력된다.The signal S 1 and the position signal S2 of the ingot 9 detected by another
제어 수단(26)은 열팽창으로 야기된 홈 롤러(1,2)의 변위를 보정하는 홀더(10)의 운동정도를 계산하고 폐The control means 26 calculates the degree of motion of the
루프 제어시스템에 따라 구동장치(27)에 신호 S3를 출력한다. 구동장치(27)는 제어신호 S4를 서보 모터The signal S3 is output to the driving
(구동 모터(22))에 출력하여, 소정의 프로그램에 따라 일정 거리 내에서 홀더(10)를 이동시킨다.홀더(10)의 운동은 그 대신에 스테핑 모터를 사용하는 열린 루프 제어시스템으로 제어될 수 있다. 이 방Output to (driving motor 22), the
법에서, 구동 모터(22)의 회전 속도 및 회전 방향은 잉곳(9)의 절단 정도에 응하여 조정되고, 잉곳(9)은In the law, the rotation speed and rotation direction of the
알맞게 바우잉된 형태를 가진 웨이퍼로 잘려진다.It is cut into wafers with a suitable bowed shape.
절단동안, 홀더(10)는 잉곳(9)단면의 거의 절반이 와이어(5)로 잘려질 때까지 한 방향을 따라서During cutting, the
이동된다. 그 후에 홀더(10)는 잉곳(9)의 나머지 반을 절단하는 동안 역방향을 따라서 이동된다. 즉,Is moved. After that, the
홀더(10)는 도 4에 제시된 바와 같은 운동 궤적을 따라서 이동된다. 결과적으로 잉곳(9)으로부터 잘려진The
웨이퍼는 도 5에 제시된 바와 같이 홀더(10)의 운동 궤적에 대해 역으로 바우잉된 형태를 가진다. 복잡The wafer has a shape that is reversed with respect to the motion trajectory of the
한 구조의 와이어 톱없이 홀더(10)와 커플링된 잉곳(9)의 제어된 왕복으로 알맞은 바우가 웨이퍼에 할당Controlled reciprocation of the ingot 9 coupled with the
될 수 있다. 게다가 바우의 정도는 홀더(10)의 운동 궤적을 변화시켜서 용이하게 조절될 수 있다.Can be. In addition, the degree of bow can be easily adjusted by changing the movement trajectory of the
잉곳(9)을 절단하는 동안, 홈 롤러(1,2)는 와이어(5)와의 마찰로 가열된다. 상기 마찰열은 홈 롤러의 축While cutting the ingot 9, the groove rollers 1 and 2 are heated by friction with the wire 5. The friction heat is the axis of the groove roller
방향을 따라서 홈 롤러(1,2)의 열팽창을 야기한다. 열팽창으로 야기된 홈 롤러(1,2)의 변위는 웨이퍼의It causes thermal expansion of the groove rollers 1 and 2 along the direction. The displacement of the grooved rollers (1, 2) caused by thermal expansion of the wafer
형태에 해로운 영향을 미치게 된다. 이러한 해로운 영향은 홈 롤러(1,2)의 변위를 검출하고 변위의 검출It has a detrimental effect on form. This deleterious effect detects the displacement of the groove rollers 1 and 2 and the displacement
치에 응하여 홀더(10)의 운동 궤적을 왕복시킴에 의해 제거된다.It is removed by reciprocating the motion trajectory of the
예를 들어, 위치센서(19)에 의해 검출된 실제 변위는 변위의 프리세트값과 비교되고,검출된 값과 프리세For example, the actual displacement detected by the
트값간의 차이에 대응하는 제어신호가 구동 모터(22)에 출력되고, 홀더(10)는 열팽창으로 야기된 홈 롤러A control signal corresponding to the difference between the ground values is output to the driving
(1,2)의 변위를 제거하는 조절된 거리로 이동된다.(1,2) is moved to a regulated distance that eliminates the displacement.
이 방법으로 웨이퍼에 할당된 알맞게 조절된 바우는 CVD 및 에피탁시와 같은 디바이스 제조 단계동안 발The properly adjusted bows assigned to the wafers in this way are generated during device manufacturing steps such as CVD and epitaxy.
생할 최종 바우를 감소시켜서, 소정의 패턴이 포토리소그래피(photolithography)단계에서 고정밀도로 웨By reducing the final bow to be produced, a predetermined pattern is processed with high precision in the photolithography step.
이퍼에 전사될 수 있고 웨이퍼는 진공척으로 안정한 상태로 유지될 수 있다. 결과적으로 높은 등급의 디It can be transferred to the wiper and the wafer can be kept stable with a vacuum chuck. As a result, high-grade D
바이스가 높은 수율로 제조될 수 있다.The vise can be produced in high yield.
(실시예)(Example)
표면에 1100mm의 피치로 형성된 홈을 가진 홈 롤러(1,2)가 잉곳(9)의 양측에 위치되었다. 직경 018mmGroove rollers 1, 2 with grooves formed at a pitch of 1100 mm on the surface were located on both sides of the ingot 9. Diameter 018mm
의 고장력강 와이어(5)가 상기 홈 롤러(1,2)에 권취되었다. 상기 와이어(5)는 새로운 와이어를 100m/minThe high-tensile steel wire 5 of was wound on the groove rollers 1 and 2. The wire 5 is a new wire 100m / min
의 속도로 공급하기 위해 왕복 진행 모드에 따라서 500m/min의 평균 선속도로 이동된다. 직경 200mm의It is moved at an average linear speed of 500 m/min according to the reciprocating mode to supply at a speed of. 200mm in diameter
잉곳(9)은 와이어 톱으로 절단되는 동시에, 래핑오일에 연삭제 GC#600을 혼합하여 제조된 슬러리(11)가The ingot (9) is cut by a wire saw, and the slurry (11) prepared by mixing the softened GC#600 with the wrapping oil
70L/min의 유동률로 와이어(5)에 공급되었다.It was supplied to the wire 5 at a flow rate of 70 L/min.
잉곳(9)을 절단 초기로부터 직경의 절반에 대응하는 100mm 깊이로 절단하는데 200분이 걸렸다. 이 절단It took 200 minutes to cut the ingot 9 to a depth of 100 mm corresponding to half the diameter from the beginning of cutting. Cutting this
단계동안, 홀더(10)는 025㎛/min의 평균속도로 도 2에서 왼쪽으로 이동되었다.During the step, the
잉곳(9)의 나머지 반을 절단하는데 또 200분이 걸렸다. 이 절단 단계동안 홀더(10)는 025㎛/min의 평균It took another 200 minutes to cut the other half of the ingot (9). During this cutting step, the
속도로 도 2에서 오른쪽으로 이동되었다.The speed was shifted to the right in FIG. 2.
이 방법으로 얻어진 웨이퍼를 관찰하면, 바우가 50㎛의 d값(도 5에 제시됨)으로 웨이퍼에 할당되었다.When observing the wafer obtained by this method, the bow was assigned to the wafer with a d value of 50 μm (shown in FIG. 5).
홀더(10)의 운동 궤적은 바우에 정확히 반영되었다. 홀더(10)의 운동궤적을 변화시키면서 다른 잉곳이The movement trajectory of the
절단되면, 바우의 d값은 운동 궤적에 응하여 10-100㎛의 범위에서 변화된다.When cut, the d value of the bow changes in the range of 10-100 μm in response to the motion trajectory.
Claims (1)
곳을 홀더에 고정하는 단계; 상기 잉곳을 복수의 홈 롤러 상에서 한 방향을 따라 이동되거나 또는 왕복으
로 이동되는 와이어상에 가압하는 단계; 상기 잉곳 단면의 절반이 절단될 때까지 상기 홈 롤러의 축에 평
행한 한 방향을 따라 상기 홀더를 이동시키는 단계; 및 상기 잉곳의 나머지 반을 절단하는 동안 역방향을
따라 상기 홀더를 이동시키는 단계로 이루어지며, 이에 의해 상기 잉곳으로부터 잘려진 웨이퍼는 홀더의
운동궤적에 대응하는 바우잉된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.In a method of cutting an ingot with a wire saw having a wire wound on a plurality of groove rollers of a predetermined pitch: in
Fixing the place to the holder; The ingot is moved along one direction on a plurality of groove rollers or is reciprocated.
Pressing on the wire being moved to; Flat to the axis of the groove roller until half of the cross section of the ingot is cut.
Moving the holder along one direction performed; And reverse while cutting the other half of the ingot.
It consists of the step of moving the holder accordingly, whereby the wafer cut from the ingot is of the holder
A method characterized by having a bowed shape corresponding to a motion trajectory.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020190012231A KR20200094576A (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | cutting machine of ingot |
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KR1020190012231A KR20200094576A (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | cutting machine of ingot |
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KR (1) | KR20200094576A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102527924B1 (en) * | 2022-09-14 | 2023-05-02 | 한국세라믹기술원 | Mechanical peeling type transfer method using cleavage property of beta galllium oxide |
-
2019
- 2019-01-30 KR KR1020190012231A patent/KR20200094576A/en unknown
Cited By (1)
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KR102527924B1 (en) * | 2022-09-14 | 2023-05-02 | 한국세라믹기술원 | Mechanical peeling type transfer method using cleavage property of beta galllium oxide |
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