KR20220128438A - 일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 슬라이싱하는 방법 - Google Patents

Abstract

초기 절단과 제1 및 제2 후속 절단으로 세분화되는 일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 절취하는 방법으로서: 상기 와이어 쏘는 쏘잉 와이어의 이동 와이어 섹션의 와이어 웹과 세팅 장치를 포함하고, 상기 와이어 웹은 2개의 와이어 가이드 롤러 사이의 평면 내에서 신장되고, 상기 2개의 와이어 가이드 롤러는 각각 고정 베어링과 가동 베어링 사이에 장착되고, 상기 방법은:
각각의 슬라이싱 작업 중에, 상기 세팅 장치에 의해, 작업 유체와 공작물에 연마 작용하는 경질 물질이 있는 상태에서 공작물 축에 수직이고 와이어 웹의 평면에 수직인 이송 방향을 따라 와이어 웹을 통해 각 공작물을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 단계는:
각각의 슬라이싱 작업 중에, 2개의 와이어 가이드 롤러의 가동 베어링의 요동 축방향 이동; 및
상기 가동 베어링의 축방향 이동이 가지는 절취된 웨이퍼의 형상에 대한 효과에 반대되는 요동 성분을 포함하는 수정 프로파일의 명령에 따라 세팅 요소를 사용하여 공작물 축을 따라 공작물의 동시 변위와 함께 와이어 웹을 통한 공작물 이송을 포함하는 방법이다.

Description

일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 슬라이싱하는 방법

본 발명은 일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘(wire saw)를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 슬라이싱하는 방법에 관한 것으로, 여기서 와이어 쏘는 쏘잉 와이어의 이동 와이어 섹션의 와이어 웹 및 세팅 장치를 포함하고, 와이어 웹은 2개의 와이어 가이드 롤러 사이의 평면에서 신장되며, 2개의 와이어 가이드 롤러 각각은 고정 베어링과 가동 베어링 사이에 장착된다.

얇고 균일한 재료의 웨이퍼가 요구되는 많은 용례가 존재한다. 각각의 전면 및 후면의 균일성 및 평면 평행도 측면에서 특히 엄격한 요구 사항이 적용되는 웨이퍼의 하나의 예는 마이크로 전자 부품의 제조를 위한 기판으로 사용되는 반도체 웨이퍼이다.

와이어 쏘를 사용하여 웨이퍼를 절취하는 과정에서, 공작물로부터 다수의 웨이퍼가 동시에 절취된다. 이를 위해, 쏘잉 와이어는 절단될 공작물을 향하고 홀딩 바에 결합되는 2개의 인접한 와이어 가이드 롤러의 측면에서, 서로 평행하게 연장되는 쏘잉 와이어 섹션으로 구성되는 와이어 웹이 신장되는 방식으로 적어도 2개의 와이어 가이드 롤로 주위로 나선형으로 가이드된다. 와이어 가이드 롤러는 직원기둥 형태를 가지며, 이러한 원기둥의 축은 서로 평행하게 배열되며, 와이어 가이드 롤러의 원통형 표면은 와이어 가이드 롤러 축에 수직인 평면에서 연장되고 쏘잉 와이어를 가이드하는 환형 폐쇄 홈을 구비한 내마모성 재료의 덮개를 가진다.

와이어 가이드 롤러를 실린더 축에 대해 동일 방향으로 돌리면 공작물에 대해 와이어 웹의 와이어 섹션이 이동하고 연마재가 있는 상태에서 공작물과 와이어 웹의 접촉에 의해 와이어 섹션이 재료의 제거를 수행한다. 공작물의 계속적인 공급을 통해 와이어 섹션은 공작물에 절단 커프(kerf)를 형성하고 홀딩 바에서 모두 멈출 때까지 공작물을 통해 작업이 이루어진다. 그런 다음, 공작물은 다수의 균일한 웨이퍼로 절단되며, 이들은 결합선을 통해 빗살처럼 홀딩 바에 매달려 있다. 와이어 쏘 및 와이어 쏘잉 방법은 예를 들어, DE 10 2016 211 883 A1 또는 DE 10 2013 219 468 A1으로부터 공지되어 있다.

와이어 쏘잉은 랩 슬라이싱(lap slicing) 또는 그라인드 슬라이싱에 의해 달성될 수 있다.

랩 슬라이싱의 경우, 액체 캐리어 매체 내의 경질 물질의 슬러리 형태의 작업 유체가 와이어 표면과 공작물 사이에 형성된 작업 공간에 공급된다. 재료의 제거는 랩 슬라이싱의 경우 툴 캐리어(쏘잉 와이어), 툴(연마재) 및 공작물 간의 3자 상호 작용을 통해 달성된다.

연마 슬라이싱의 경우, 사용된 쏘잉 와이어는 그 표면에 경질 물질이 견고하게 결합되어 있고, 공급되는 작업 유체 자체에는 어떤 연마 물질도 포함되어 있지 않고, 냉각 윤활유로 작용한다. 안마 슬라이싱의 경우 재료의 제거는 다이아몬드 코팅된 쏘잉 와이어 형태의 툴과 공작물 사이의 양자 상호 작용을 통해 일어난다.

쏘잉 와이어는 일반적으로 예를 들어, 과공석 펄라이트 강(hypereutectoid pearlite steel)으로 제조된 피아노 와이어이다. 랩 슬라이싱의 경우, 경질 물질은 예를 들어, 실리콘 카바이드(SiC)로 구성되고, 연마 슬라이싱의 경우, 예를 들어, 니켈 또는 합성 수지 접합에 의해 또는 압연에 의해 와이어 표면에 접합된 형태 및 압입된 다이아몬드로 구성된다. 랩 슬라이싱의 경우 슬러리의 캐리어 유체는 예를 들어, 오일 또는 글리콜이고, 연마 슬라이싱의 경우, 냉각 윤활제는 예를 들어 습윤제 또는 점도 조절 첨가제가 첨가된 물이다.

랩 슬라이싱의 경우, 사용된 쏘잉 와이어는 일반형 또는 구조화된 와이어이며; 연마 슬라이싱의 경우, 일반형 쏘잉 와이어만 사용된다. 일반형 쏘잉 와이어는 와이어 길이에 해당하는 높이의 원기둥 형태를 가진다. 구조화된 쏘잉 와이어는 전체 길이에 걸쳐 종방향 와이어 방향에 수직인 방향으로 다수의 돌출부 및 오목부가 형성된 일반형 와이어이다. 랩 슬라이싱을 위한 일반형 쏘잉 와이어의 예는 WO 13 053 622 A1에 기술되어 있고, 랩 슬라이싱을 위한 구조화된 쏘잉 와이어의 예는 US 9 610 641에 기술되어 있고, 연마 슬라이싱을 위한 다이아몬드 피복이 있는 일반형 쏘잉 와이어의 예는 US 7 926 478에 기술되어 있다.

와이어 쏘잉에 의한 다수의 웨이퍼의 절취은 와이어의 단방향 또는 왕복 이동으로 달성될 수 있다. 단방향 와이어 이동으로 작동할 때, 쏘잉 와이어는 슬라이싱 작업의 전체 기간에 걸쳐 새로운 절단 와이어의 제1 스톡으로부터 사용된 절단 와이어의 제2 스톡으로 종방향 와이어 방향으로 이동된다. 왕복(양방향) 와이어 이동에 의한 와이어 쏘잉의 경우, 슬라이싱 작업 중의 쏘잉 와이어는 적어도 한 쌍의 방향 반전에 의해 이동되며, 여기서 한 쌍의 방향 반전은 제1 종방향 와이어 방향으로 제1 길이만큼의 쏘잉 와이어의 제1 이동, 및 제1 방향과 정확히 반대인 제2 방향으로 제2 길이만큼의 쏘잉 와이어의 제2 이동을 포함한다.

특히, 와이어의 왕복 이동을 통한 와이어 쏘잉은 여러 쌍의 와이어 방향 반전을 포함하되, 제1 길이가 제2 길이보다 크게 선택되고, 새로운 쏘잉 와이어의 제1 스톡으로부터 사용된 쏘잉 와이어의 제2 스톡으로 스톡이 이동되는 전제 결과가 얻어진다. 후자의 와이어 쏘잉 방법은 필그림(pilgrim) 모드 슬라이싱 또는 와이어 왕복 슬라이싱으로 지칭된다.

제1 및 제2 스톡은 일반적으로 각각 해당 목적을 위해 예상되는 스풀에 대해 감겨진다. 왕복 와이어 쏘잉의 경우의 쏘잉 와이어는 제1 종방향 와이어 방향의 1차 이동 중에 쏘잉 와이어가 새로운 쏘잉 와이어를 위한 스풀에 감겨지는, 제2 인장력과 다른 제1 인장력으로 와이어 웹에 공급될 수 있고, 와이어 웹을 통과한 후, 해당 와이어는 제1 인장력과 다른 제3 인장력으로 와이어를 사용된 쏘잉 와이어용 스풀에 공급될 수 있다. 쏘잉 와이어가 새로운 쏘잉 와이어용 스풀에 감기는 제2 인장력과 사용된 쏘잉 와이어용 스풀에 쏘잉 와이어가 감기는 제3 인장력은 일반적으로 쏘잉 와이어가 와이어 웹에 공급되는 제1 인장력보다 낮다. 이 접근 방식은 인장력 감소로도 지칭된다. 스풀 상의 쏘잉 와이어의 낮은 권취 장력은 쏘잉 와이어가 스풀 권선 내로 파고들어 잠기게 되어 결과적으로 와이어가 파열되는 것을 방지할 수 있다.

왕복 와이어 쏘잉은 또한 제1 길이만큼의 제1 방향의 제1 이동 중에 새로운 쏘잉 와이어가 종방향 와이어 방향으로 제1 인장력으로 와이어 웹에 공급되고, 제2 길이만큼의 제2 방향의 제2 이동 중에 사용된 쏘잉 와이어가 종방향 와이어 방향으로 추가 인장력 - 추가 인장력은 제1 인장력보다 더 낮게 선택됨 - 으로 와이어 웹에 공급되도록 수행될 수 있다. 이것은 마모로 인해 더 얇은 사용된 쏘잉 와이어의 최대 인장력이 더 두꺼운 새로운 쏘잉 와이어보다 낮기 때문에 와이어 파열에 대처할 수 있다.

통상적인 와이어 쏘잉의 경우, 각각의 와이어 가이드 롤러는 각각의 경우 그 단부면 중 하나의 근처에 기계의 프레임에 견고하게 결합되어 고정 베어링이라고 하는 베어링이 제공되며, 반대쪽 단부면 근처에는 기계의 프레임에 대해 와이어 가이드 롤러의 축방향으로 이동 가능하여 가동 베어링이라고 하는 베어링이 제공된다.

특히 와이어 웹과 공작물 사이의 제1 접촉 순간, 즉 쏘 결합(컷-인(cut-in)) 시, 기계적 및 열적 부하에 급격한 전환이 생긴다. 서로에 대한 와이어 웹과 공작물의 배열이 변경되고, 와이어 가이드 롤러 축방향의 이러한 변경의 성분은 절단 커프, 인접 웨이퍼의 전면 및 후면에 의해 형성된 측면이 와이어 가이드 롤러 축에 수직으로 그 평면으로부터 이탈되므로, 웨이퍼는 파형이 된다. 파형 웨이퍼는 요구가 많은 용례에 적절하지 않다.

슬라이싱 작업 중에 와이어 웹 및 공작물의 서로에 대한 배열의 변경에 대응하여 슬라이싱 작업에 의해 얻어진 웨이퍼의 주요 면의 평면 평행도를 개선하는 것을 목표로 하는 방법이 알려져 있다.

US 5 377 568은 와이어 가이드 롤러의 외부에 있고 가동 베어링의 단부면에 평행하고 그 근처에 위치된 기준면의 위치가 기계의 프레임에 대해 측정되고, 와이어 가이드 롤러 내부의 온도 제어에 의해, 기준면의 측정된 위치 변화가 다시 보상될 때까지 와이어 가이드 롤러의 길이의 열적 증가 또는 길이의 감소가 일어나는 방법을 개시한다.

JP 2003 145 406 A2는 와전류 센서가 와이어 가이드 롤러의 외부 지점의 위치를 측정하고, 이 위치 측정에 따라 와이어 가이드 롤러 내부의 온도를 제어하는 냉각수의 온도를 변경하는 방법을 개시한다.

KR 101 340199 B1에는 중공 샤프트에 각각 회전 가능하게 장착된 와이어 가이드 롤러를 사용하는 방법을 개시하며, 여기서 중공 샤프트는 복수의 섹션에서 서로 다른 온도로 가열 또는 냉각될 수 있으므로 축방향 섹션별로 확장된 또는 수축된 섹션일 수 있다. 그 결과, 적어도 몇 개의 섹터의 경우, 와이어 가이드 롤러의 길이가 축방향으로 비선형적으로(불균일하게) 변경된다.

US 2012/0240915 A1은 내부 및 와이어 가이드 롤러를 회전 지지하는 베어링 중 하나가 냉각 유체에 의해 서로 독립적으로 온도 제어되는 와이어 가이드 롤러를 사용하는 방법을 개시한다.

WO 2013/079683 A1은 와이어 가이드 롤러 베어링의 상이한 온도에 대해 발생하는 웨이퍼의 모든 형상을 먼저 측정하고, 이러한 형상 각각을 개별 관련 베어링 온도와 함께 저장한 다음, 다운스트림 단계에서 베어링 온도는 원하는 목표 형상과 가장 잘 일치하는 온도가 선택되는 방법을 개시한다.

JP 11 165 251 A는 공작물 축의 방향으로의 와이어 웹의 와이어 섹션의 편향이 예를 들어 광학적으로(CCD 라인) 검출되고, 공작물이 예컨대, 압전 세팅 요소에 의해 상응하게 축방향으로 변위되는 방법을 개시한다.

US 5 875 770은 하나의 컷(cut)의 웨이퍼 형상을 측정하고, 원하는 이상적인 웨이퍼 형상에 대한 차이를 형성하는 것에 의해 절단 깊이 의존 보정 곡선을 계산하고, 다음 컷에서, 슬라이싱 작업 중의 공작물은 이 보정 곡선에 따라 와이어 웹에 대해 축방향으로 변위되는 방법을 개시한다.

알려진 방법의 공통적인 실패는 다양한 문제점, 예를 들어 슬라이싱 작업 중 웨이퍼 형상의 자발적인 돌발적인 변화의 발생, 드리프트에 해당하는, 하나의 슬라이싱 작업으로부터 다음 슬라이싱 작업까지 가변적인 웨이퍼 형상의 발생, 특히 공작물 내의 컷-인의 단계에서 열적 및 기계적 부하의 전환의 영향을 설명하지 못한다는 것이다.

본 발명의 목적은 형상이 가능한 한 목표 형상에 근접하게 되는 웨이퍼에 대한 접근을 제공하기 위해 이들 문제점을 해결하는 것이다.

상기 목적은 초기 절단과 제1 및 제2 후속 절단으로 세분화되는 일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 절취하는 방법에 의해 달성되고, 여기서 와이어 쏘는 쏘잉 와이어의 이동 와이어 섹션의 와이어 웹과 세팅 장치를 포함하고, 상기 와이어 웹은 2개의 와이어 가이드 롤러 사이의 평면 내에서 신장되고, 상기 2개의 와이어 가이드 롤러는 각각 고정 베어링과 가동 베어링 사이에 장착되고, 상기 방법은 각각의 슬라이싱 작업 중에, 세팅 장치에 의해, 작업 유체와 공작물에 연마 작용하는 경질 물질이 있는 상태에서 공작물 축에 수직이고 와이어 웹의 평면에 수직인 이송 방향을 따라 와이어 웹을 통해 각 공작물을 공급하는 단계를 포함하고, 이 단계는 각각의 슬라이싱 작업 중에, 2개의 와이어 가이드 롤러의 가동 베어링의 요동 축방향 이동; 및 상기 가동 베어링의 축방향 이동이 가지는 절취된 웨이퍼의 형상에 대한 효과에 반대되는 요동 성분을 포함하는 수정 프로파일의 명령에 따라 세팅 요소를 사용하여 공작물 축을 따라 공작물의 동시 변위와 함께 와이어 웹을 통한 공작물 공급을 포함한다.

본 발명의 방법에 따라 공작물로부터 절취된 웨이퍼는 공작물과 와이어 웹의 서로에 대한 축방향 이동에 의해 거의 완전히 영향을 받지 않는다. 결과적으로, 기준 웨이퍼로부터 이러한 웨이퍼의 형상 편차가 최소화된다.

따라서, 본 발명은 바람직하게는 반도체 웨이퍼의 제조, 더욱 구체적으로 단결정 실리콘 웨이퍼의 제조에 사용된다.

공작물 축을 따라 공작물을 변위시키기 위한 세팅 요소는 압전식, 유압식, 공압식, 전자기계식 또는 열적으로, 즉, 열팽창을 활용하여 동작할 수 있다. 압전 액추에이터 기술과 위치 센서 기술을 포함하는 폐쇄 루프 제어를 통해 명령에 따라 무부하 및 크리프 없는 위치 지정을 가능케 하고, 제어가 특히 정밀하고 수 마이크로미터의 관련 위치 지정 범위 내에서 신뢰할 수 있기 때문에, 제어되는 압전-기계적(piezomechanical) 세팅 장치의 사용이 선호된다.

가동 베어링의 요동 축방향 이동은 냉각 유체를 평균 온도에 대해 여러 쌍의 냉각 및 가열 전환시킴으로써 냉각 유체에 의해 고정 베어링의 온도를 제어하는 것에 의해 발생될 수 있다. 대안적으로, 가동 베어링의 요동 축방향 이동은 또한 고정 베어링에 맞물리고 압전식, 유압식, 공압식 또는 전자기계식으로 작동하는 추가 세팅 요소에 의해 발생될 수 있다.

이러한 방식으로 고정 베어링의 온도를 제어하면, 와이어 가이드 롤러의 축방향으로 고정 베어링 및 그에 따른 그 구성요소의 수축 또는 팽창이 발생하고, 그 결과, 가동 베어링의 축방향 변위와 그에 따른 공작물에 대한 와이어 가이드 롤러의 변위가 발생한다. 여러 쌍의 고정 베어링 냉각 및 고정 베어링 가열로 이루어진 전환은 고정 베어링의 냉각 유체 회로에 영향을 주는 것에 의해 달성된다. 시간 측면에서, 전환은 한편으로는 너무 느려서 고정 베어링 온도 제어의 열 관성으로 인해 수 마이크로미터의 가동 베어링의 이동을 유도하지만 다른 한편으로는 충분히 빨라서 공작물이 와이어 웹을 통과하는 동안, 즉 공작물의 직경에 해당하는 전체 절단 깊이에 도달할 때까지 공작물 내로 와이어 섹션을 절단하는 것으로부터 냉각 및 가열로 구성된 최소 10번의 전환이 있도록 이루어진다.

냉각수의 온도는 평균 온도에 대해 지정된 진폭으로 변경된다. 고정 베어링 온도 제어의 열 관성으로 인해, 높은 온도 변화보다 낮은 온도 변화에서 더 많은 전환이 가능하다. 따라서, 바람직하게는 0.025℃/분 이상 4℃/분 이하, 보다 바람직하게는 0.1℃/분 이상 및 1℃/분 이하의 양인 온도 대역폭 곱에 대한 제한이 있다. 온도 대역폭 곱은 온도 변화의 진폭과 전환의 시간 간격의 역수의 곱이다. 평균 온도에 대한 온도 변화의 진폭은 바람직하게는 0.5℃ 이상 10℃ 이하이다.

일련의 슬라이싱 작업에서 각각의 초기 절단 중에, 공작물은 바람직하게는 요동 성분만을 포함하는 수정 프로파일에 따라 또는 바람직하게는 요동 성분과 제1 형상 프로파일-기반 성분 - 제1 형상 프로파일-기반 성분은 제1 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례함 - 을 포함하는 수정 프로파일에 따라 축방향으로 변위되며, 제1 평균 형상 프로파일은 이전의 일련의 슬라이싱 작업에서 1회 이상의 초기 절단 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정된다.

각각의 제1 후속 절단 중에, 공작물은 바람직하게는 요동 성분과 제2 형상 프로파일-기반 성분 - 제2 형상 프로파일-기반 성분은 제2 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례함 - 을 포함하는 수정 프로파일에 따라 축방향으로 변위되며, 제2 평균 형상 프로파일은 일련의 슬라이싱 작업에서 1회 이상의 초기 절단 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정된다.

각각의 제2 후속 절단 중에, 공작물은 바람직하게는 요동 성분과 제3 형상 프로파일-기반 성분 - 제3 형상 프로파일-기반 성분은 제3 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례함 - 을 포함하는 수정 프로파일에 따라 축방향으로 변위되며, 제3 평균 형상 프로파일은 일련의 슬라이싱 작업에서 개별 제2 후속 절단 직전의 적어도 1-5회의 슬라이싱 작업으로부터 유래된 웨이퍼로부터 결정된다.

제1, 제2 및 제3 평균 형상 프로파일의 결정은 웨이퍼의 웨이퍼-기반 선택을 기초로 수행될 수 있다. 웨이퍼-기반 선택의 경우, 평균화에 의해 각각의 평균 형상 프로파일을 결정하기 위해 슬라이싱 작업의 특정 웨이퍼가 사용되며 다른 웨이퍼는 제외된다. 예를 들어, 평균화를 위해 고려되는 유일한 웨이퍼는 예를 들어 공작물 축을 따라 오직 매 15-25번째 웨이퍼와 같이 공작물에서 특정 위치를 가지는 웨이퍼이다.

웨이퍼-기반 선택의 다른 가능성은 모든 웨이퍼의 평균 형상 프로파일로부터의 형상 프로파일의 최대 및 최소 편차를 가지는 웨이퍼를 슬라이싱 작업으로부터 배제하는 것이다(절단된 평균이라고 함). 다른 가능성은 슬라이싱 작업으로부터의 모든 웨이퍼의 평균 형상 프로파일로부터 형상 프로파일이 1-2 시그마 이상 벗어나는 웨이퍼를 평균화하는 것으로부터 배제하는 것이다.

제2 및 제3 평균 형상 프로파일을 결정하는 것은 대신에 웨이퍼의 절단-기반 선택을 기초로 일어날 수 있다. 절단-기반 선택의 경우, 적어도 1회의 슬라이싱 작업으로부터의 모든 웨이퍼가 추가의 평균 형상 프로파일을 결정하는 데 사용되며, 적어도 하나의 다른 슬라이싱 작업으로부터의 모든 웨이퍼는 결정에서 배제된다.

또한, 제2 및 제3 평균 형상 프로파일의 결정은 웨이퍼-기반 및 절단-기반 선택을 기초로 수행될 수 있다. 이 경우, 이전 슬라이싱 작업 중 적어도 하나를 선택하고, 이전 슬라이싱 작업 중 적어도 하나를 배제함과 동시에, 선택된 슬라이싱 작업으로부터의 특정 웨이퍼를 각 경우에 선택하고, 다른 웨이퍼를 각 경우 배제하고, 이와 같이 전체적으로 선택된 웨이퍼를 평균화에 사용한다.

수정 프로파일의 요동 성분은 양(진폭)과 위치(깊이) 측면에서 정확한 방식으로 가동 베어링의 요동 운동에 의해 야기되는 와이어 웹과 공작물의 서로에 대한 상대적인 위치 변화를 상쇄하고, 그리고 요동 성분이 없는 수정 프로파일을 사용하는 경우 생성될 형상 프로파일의 단파 변조를 정밀하게 보상한다.

본 발명의 이해에 유용한 정의, 및 또한 본 발명을 완성한 고려 사항 및 관찰 사항은 본 설명의 다음 섹션에서 다루어진다.

웨이퍼의 표면은 주요면과 보조면으로 구성된다. 주요면은 웨이퍼의 전면과 후면을 포함한다. 웨이퍼의 중심은 무게 중심이다. 연결선이 회귀면에 수직으로 배열된 한 쌍의 센서 사이에 회귀면을 따라 웨이퍼를 삽입하는 것에 의해 웨이퍼가 측정될 수 있고, 각 센서는 센서의 연결선이 주요면을 통과하는 지점인 측정 지점에서 웨이퍼와 마주하는 웨이퍼 주요면까지의 거리를 각각 결정한다. 측정 지점은 주요면에 걸쳐 분포되거나 웨이퍼의 직경을 따라 위치될 수 있다. 측정 지점이 주요면에 분포되어 있으면, 측정은 면적 기반 값이 된다. 측정 지점이 최인접부까지 동일한 거리로 직경에 걸쳐 분포되어 있는 경우, 측정 결과는 라인 기반 값이다.

회귀면은 면적 기반 측정 값으로부터 최소 자승법에 따른 회귀 계산에 의해 도출된 평면을 의미한다. 이에 대응하여, 회귀선은 라인 기반 측정 값으로부터 최소 자승법에 따른 회귀 계산에 의해 도출된 직선이다.

웨이퍼의 면적 기반 두께 프로파일은 측정값 di = D-(FDi + BDi)이 위치된 영역을 말하며, 여기서 di는 측정 위치 i에서의 웨이퍼 두께, D는 센서 사이의 거리 센서, FDi는 웨이퍼 전면의 각 측정 지점으로부터 상부 센서의 거리이고, BDi는 웨이퍼 후면의 각 측정 지점으로부터 하부 센서까지의 거리이다.

웨이퍼의 면적 기반 형상 프로파일은 측정값 si = D-(FDi - BDi)이 위치되는 영역을 의미한다. 따라서, 임의의 두께의 임의의 형상의 웨이퍼는 면적 기반 두께 프로파일과 면적 기반 형상 프로파일을 통해 항상 완전히 설명될 수 있다.

웨이퍼의 형상 프로파일(형상, S)은 이하에서 절단 깊이를 따라, 즉 이송 방향으로 플롯팅된 라인 기반 형상 프로파일을 나타낸다. 절단 깊이에 걸쳐 분포된 측정 지점의 수 i는 바람직하게는 가동 베어링의 요동 운동 수의 2배 미만이 되지 않아야 하며, 따라서 예를 들어, 가동 베어링의 냉각 및 가열로 구성된 전환의 횟수의 2배 이상이어야 한다. 가동 베어링의 냉각 및 가열로 구성된 전환의 8배 이상인 것이 특히 바람직하다. 연속 곡선을 형성하기 위해 보간법으로 측정값을 보완할 수 있다.

휨은 형상 결함의 특성의 일례로서, 웨이퍼 형상 프로파일의 회귀면으로부터의 최대 편차와 최소 편차 사이의 차이를 나타낸다. 파형은 웨이퍼의 형상 결함 특성의 또 다른 예이다. 절단 깊이(라인 기반, 절단 깊이 종속 파형)의 함수로서 파형에 특별한 관심이 있다. 이는 형상 프로파일의 측정 지점과 회귀선 사이의 거리의 최대값을 결정하여 파형의 특징적인 파장인 미리 결정된 길이의 측정 윈도우 내에서 결정된다.

측정 윈도우의 시작은 형상 프로파일의 측정 지점으로부터 측정 지점까지 절입 깊이를 따라 이동되고, 측정 윈도우의 각 위치에 대해 거리의 최대값 결정이 반복된다. 이와 같이 확인되고 각각 연관된 측정 윈도우의 위치에 대해 플롯된 최대값의 양은 절단 깊이의 함수로서 파형의 프로파일을 제공한다. 특성 파장은 바람직하게는 2 ㎜ 내지 50 ㎜이다.

공작물 내의 컷-인의 영역과 공작물로부터의 컷-아웃의 영역의 형상 프로파일은 열 및 기계적 부하의 비교적 급격한 전환으로부터 결정된다.

절단 깊이(D.o.C.)는 공작물 내로의 컷-인으로부터 공작물로부터의 컷-아웃까지의 영역에서 이송 방향과 반대되는 길이를 나타낸다.

평균 형상 프로파일은 2개 이상의 웨이퍼의 형상 프로파일을 평균화한 형상 프로파일이다.

형상 편차는 목표 형상 프로파일, 예를 들어 기준 웨이퍼의 형상 프로파일로부터 형상 프로파일 또는 평균 형상 프로파일의 편차를 나타낸다.

기준 웨이퍼는 정의된 두께 프로파일 및 형상 프로파일을 갖는 웨이퍼이다. 기준 웨이퍼는 편의상 측정값 di 및 si가 각각 해당 회귀선에 위치하는 두께 프로파일 및 형상 프로파일을 가진다. 선택된 기준 웨이퍼는 대안적으로 예를 들어 쐐기형 두께 프로파일을 갖는 웨이퍼 또는 일정한 두께 및 볼록형 또는 오목형 형상 프로파일을 갖는 웨이퍼와 같이 정의된 형상 프로파일 또는 이것으로부터 벗어난 정의된 두께 프로파일을 갖는 웨이퍼일 수 있다. 이러한 종류의 형상 프로파일은 유리할 수 있는데, 이는 예를 들어 웨이퍼 전면에 에피택셜 층과 같은 변형된 층의 후속 도포 또는 예를 들어, 웨이퍼의 후면에 산화층의 도포에 의해 유도되는 형상 변화를 상쇄할 수 있기 때문이다.

수정 프로파일은 세팅 요소를 사용하여 공작물과 와이어 웹 사이에 상대 이동을 야기하는 명령을 나타내며, 여기서 세팅 요소는 수정 프로파일에 따라 공작물 축을 따라 공작물을 변위시킨다. 슬라이싱 작업 과정에서 수정 프로파일의 적용은 슬라이싱 작업 과정에서 얻어지는 웨이퍼의 형상 편차를 최소화하는 목적을 위한 것이다. 수정 프로파일의 플롯은 절단 깊이의 함수로서 공작물의 변위 경로(C)를 보여준다.

온도 프로파일은 와이어 웹의 고정 베어링의 온도 제어를 통해 공작물과 와이어 웹 사이의 상대 이동을 유발하는 명령을 나타낸다. 온도 프로파일의 플롯은 절단 깊이의 함수로서 고정 베어링 온도 제어를 위한 냉각 유체의 온도(T)를 보여준다.

본 발명은 직경 300 ㎜의 웨이퍼로의 직원기둥형 실리콘 잉곳의 랩 슬라이싱에 관해 아래에 설명된 관찰에 기초한다.

측정된 웨이퍼의 형상 프로파일은 종종 급격한 점프 및 피크의 의미에서 불연속성을 나타내는 것으로 관찰되었다. 이러한 점프의 발생에 대한 발명자의 설명은 가동 베어링에서 슬라이싱 작업 중에 기계적 및 열적 부하의 전환 상태에서 축방향 압축 또는 인장 응력이 증대되어, 축방향으로 가동 베어링의 미끄러짐에 의해 갑자기 정지 마찰을 초과하는 경우에만 없어진다는 것이다. 이는 매우 짧은 절단 깊이 내에서 높은 진폭을 갖는 형상 프로파일의 변화로 이어지며, 이는 단시간 내에 증대된 베어링력의 갑작스러운 해제를 반영한다.

이러한 점프는 자발적으로 발생하며, 시간적으로, 즉 절단 깊이의 함수로 예측할 수 없고, 특히 슬라이싱 작업마다 다르다. 이들 점프는 예측할 수 없기 때문에, 수정 프로파일에 의해 보상될 수 없다. 이러한 형상 편차는 완전히 가공된 웨이퍼까지 바로 나타나며, 해당 웨이퍼를 요구 사항이 많은 용례에 적합하지 않게 한다. 이 설명에 대한 증거는 두께 프로파일이 형상 프로파일의 자발적인 점프가 관찰되는 절단 깊이에서 점프가 없다는 사실로 제공되었다. 공작물과 와이어 웹의 상대 위치의 자발적인 변화는 각각의 절단 깊이에서 웨이퍼의 두께를 변경하지 않고, 대신 웨이퍼의 형상에만 관련된다.

예를 들어 고정 베어링의 냉각 유체를 가열하거나 냉각함으로써 와이어 가이드 롤러의 고정 베어링을 의도적으로 가열하거나 냉각하면 축방향으로 고정 베어링이 팽창하거나 수축하여 각각 고정 베어링에 대해 멀어지거나 가깝게 축방향으로 가동 베어링의 변위가 발생하는 것이 관찰되었다.

가동 베어링의 축방향 위치를 계속 이동되게 유지함으로써 웨이퍼의 형상 프로파일에서 자발적인 점프를 제거할 수 있다는 것도 관찰되었다. 이에 대한 발명자의 설명은 지속적인 베어링 이동으로 정지 마찰이 생성될 수 없으므로 가동 베어링의 축방향 위치가 베어링에 작용하는 힘을 직접 따른다는 것이다.

따라서, 예를 들어 세팅 온도 값의 사인파 요동을 통해 냉각 유체의 평균 온도를 중심으로 고정 베어링의 온도 제어에서 지속적으로 빠른 전환을 가져오는 것이 적절하다. 그 결과, 가동 베어링은 계속 이동되는 상태로 유지되고, 정지 마찰에서 미끄럼 마찰(스틱과 슬립)로의 급격한 전환에 따른 가동 베어링의 예측할 수 없는 갑작스런 위치 변화가 억제된다.

또한, 특히 컷-인의 순간, 즉 공작물이 와이어 웹과 처음 접촉하는 순간뿐만 아니라 전체 슬라이싱에 걸쳐 공작물과 와이어 웹의 상대적인 배열이 열적 및 기계적 부하의 급격히 전환에 노출되는 것이 관찰되었다. 따라서, 쏘잉 와이어가 공작물 내로 절단이 이루어질 때, 공작물에 수행되는 절단 작업은 수 킬로와트의 화력을 공작물, 와이어 가이드 롤러 및 그 베어링에 전달하고, 절단 작업 중에 와이어 가이드 롤러는 수평 축방향으로 10 kN(킬로뉴턴) 영역의 힘으로 기계적 부하의 전환에 노출된다.

기계적 부하의 전환은 와이어 가이드 롤러가 기계 프레임에 경유 연결되는 베어링의 마찰을 증가시킨다. 첫째, 증가된 축방향 하중으로 인해 구름 요소의 구름 마찰이 증가하며; 두 번째로, 와이어 가이드 롤러가 무부하 상태에서 가지는 축에 대한 베어링 부시 축의 틸팅으로 인해 마찰이 증가한다. 이 틸팅은 베어링 부시가 장착된 슬리브 내의 베어링 부시를 휘게 하고, 이 슬리브는 기계의 프레임에 연결된다. 굽힘 작업은 베어링 부시와 슬리브 사이의 전환에서 가열을 유도한다.

특히, 컷-인 또는 컷-아웃의 순간에 부하 전환은 가동 베어링의 틸팅, 기울어짐 또는 잠김을 초래할 수 있고, 이는 정지 마찰에서 슬라이딩 마찰로의 전환과 함께 상대적으로 큰 진폭을 갖는 가동 베어링의 축방향 위치의 급격한 점프를 유발한다.

관찰 결과는 또한 축방향의 가동 베어링 위치가 슬라이싱 작업 자체에 의해 유도되는 급격한 부하 전환시 및 특히 컷-인 및 컷-아웃 순간의 높은 부하 전환시에도 이동 상태를 유지하도록 고정 베어링의 온도 제어의 전환 속도가 가능한 한 높아야 한다는 것을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 고정 베어링이 온도를 변경할 수 있는 속도에는 제한이 있으며, 이러한 제한은 특히 관련된 열 질량, 냉각 유체가 고정 베어링 어셈블리의 요소로 통과할 때의 열 저항 및 냉각 유체 자체가 1차측에서 가열 또는 냉각될 수 있는 속도에 의해 제공된다.

가동 베어링을 계속 움직이게 하는 것은 냉각과 가열을 포함하는 주기적인 전환으로 고정 베어링의 온도를 제어하는 것 이외의 조처에 의해, 예를 들어 고정 베어링에 맞물려서 압전식, 유압식, 공압식 또는 전자기계식으로 작동하는 세팅 요소에 의해, 그리고 보다 구체적으로는 보이스 코일 액추에이터에 의해서도 달성될 수 있다. 이 경우, 가능한 한 부하 전환에 의해 유도된 고정 베어링 가열만 보상되는 방식으로 고정 베어링의 온도를 제어하는 것이 유용하다.

가동 베어링의 요동 축방향 이동은 베어링 이동에 비례하는 형상 성분을 획득된 웨이퍼의 형상 프로파일에 제공한다. 결과적으로, 가동 베어링의 요동 축방향 이동이 개시된 절단 깊이에서 형상 프로파일은 상응하는 돌출부 및 오목부를 나타낸다.

이 효과를 제거하기 위해, 가동 베어링의 요동 동작을 가능한 한 정확하게 보상하는 수정 프로파일에 따라 공작물의 축방향 변위를 유발하는 것이 제안된다. 따라서, 와이어 웹과 공작물의 서로에 대한 상대 위치는 변경되지 않고 유지된다. 온도 변화로 인한 길이 변화는 관련된 질량의 열 관성에 비추어 시간 지연과 함께 발생하는 반면, 예를 들어 압전 액추에이터와 같은 세팅 요소에 의한 변위는 즉시 발생하기 때문에, 이러한 보상은 바람직하게는 해당 지연에 따른 공작물의 축방향 변위의 개시에 의해 달성된다.

서로 근접한 공작물 축 상의 위치를 갖는 웨이퍼의 두께 프로파일과 형상 프로파일은 서로 약간만 상이하다. 서로 더 멀리 제거된 공작물 축 상의 위치를 가진 웨이퍼의 두께 프로파일은 사실 유사하지만, 이러한 웨이퍼의 형상 프로파일은 상당히 다르다. 결과적으로, 공작물의 각 웨이퍼의 형상 프로파일을 동일한 성과로 타겟 형상 프로파일에 근사화하기 위해 적용될 수 있는 수정 프로파일은 없다.

공작물 축 상의 동일한 위치에 있는 웨이퍼의 형상 프로파일은 일반적으로 바로 연속적인 슬라이싱 작업 과정에서 형성되는 경우 서로 약간만 다르다. 그러나, 슬라이싱 작업 사이에 여러 개의 중간 슬라이싱 작업이 수행된 해당 슬라이싱 작업으로부터 유래된 경우 일반적으로 크게 상이하다. 결과적으로, 적용 및 유지시 공작물 축 상의 동일한 위치에 있는 웨이퍼의 형상 프로파일을 여러 연속 슬라이싱 작업에 걸쳐 변경되지 않은 상태로 유지하는 수정 프로파일도 없다. 대신에, 수정 프로파일은 다수의 슬라이싱 작업에 걸쳐 그 형상 프로파일이 대략적으로 타겟 형상 프로파일에 대응하는 웨이퍼를 얻을 수 있도록 하나의 슬라이싱 작업으로부터 다음 슬라이싱 작업까지 적어도 약간은 변경될 수 있어야 한다. 따라서, 드리프트 방식으로 여러 슬라이싱 작업에 걸쳐 웨이퍼 형상의 느린 변화와 바로 연속적인 슬라이싱 작업으로부터 웨이퍼 형상 프로파일의 자발적인 불연속성이 예상된다.

따라서 제안된 내용은 다음과 같다:

(a) 와이어 웹의 각각의 와이어 가이드 롤러의 고정 베어링 온도는 웨이퍼의 형상 프로파일에서의 점프를 방지하기 위해 연속 전환에서 규정된 온도 프로파일에 따라 규정된 평균값 주위에서 변화되어야 한다. 대안적으로, 그에 따라 생성되는 가동 베어링의 요동 축방향 이동은 고정 베어링에 맞물리는 세팅 요소에 의해 생성될 수 있다. 이 경우, 고정 베어링의 온도 제어는 슬라이싱 작업의 부하 전환에 의해 발생되는 열을 방열하기 위해서만 사용되는 것이 바람직하다; 그리고

(b) 공작물은 크기와 주파수 측면에서 가동 베어링의 위치 전환과 정확히 반대인 요동 성분을 부가한 수정 프로파일에 따라 세팅 장치에 의해 공작물 축을 따라 이동되어야 한다.

또한 일련의 슬라이싱 작업은 초기 절단과 제1 및 제2 후속 절단으로 세분화된다. 이들 절단부는 바람직하게는 와이어 웹을 통해 공작물이 통과하는 동안 공작물 축을 따라 공작물의 변위를 지시하는 수정 프로파일의 구성 측면에서 상이하다. 제1 및 제2 후속 절단 및 선택적으로 초기 절단에 대한 수정 프로파일은 요동 성분뿐만 아니라 하나의 슬라이싱 작업으로부터 다음 슬라이싱 작업까지 변경될 수 있는 형상 프로파일-기반 성분을 포함한다.

일련의 슬라이싱 작업은 쏘잉 시스템의 변경 후, 즉 와이어 쏘, 쏘잉 와이어 또는 냉각 윤활제의 적어도 하나의 특징의 변경 후에 유용하게 개시된다. 예를 들어, 와이어 가이드 롤러의 전환시 또는 와이어 쏘에 기계적 조정이 이루어진 경우 쏘잉 시스템의 변경이 이루어진다. 일련의 슬라이싱 작업에서 제1 슬라이싱 작업은 초기 절단이며, 바람직하게는 1-5회의 절단이다. 초기 절단은 예를 들어, 요동 성분만을 포함하는 수정 프로파일에 따라 수행된다.

대안적인 가능성은 요동 성분을 포함하고, 쏘잉 시스템의 등가적인 변경 후에 발생한 형상 편차에 대응하는 형상 프로파일-기반 성분을 추가로 포함하는 초기 절단에 대한 수정 프로파일을 제공하는 것이다. 이 제1 형상 프로파일-기반 성분은 제1 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 데, 여기서 제1 평균 형상 프로파일은 이전의 일련의 슬라이싱 작업의 하나 이상의 초기 단계 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정된다.

각각의 제1 후속 절단의 수정 프로파일은 요동 성분과, 바람직하게는 제2 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 제2 형상 프로파일-기반 성분을 포함하고, 여기서 제2 평균 형상 프로파일은 일련의 슬라이싱 작업에서 하나 이상의 초기 절단 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정된다.

각각의 제2 후속 절단의 수정 프로파일은 요동 성분과, 바람직하게는 제3 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 제3 형상 프로파일-기반 성분을 포함하며, 여기서 제3 평균 형상 프로파일은 각각의 제2 후속 절단에 선행하는 일련의 슬라이싱 작업에서 적어도 1-5회의 슬라이싱 작업에서 비롯된 웨이퍼로부터 결정된다.

하나의 슬라이싱 작업으로부터 다음 슬라이싱 작업까지 수정 프로파일의 지속적인 적응에 비추어, 수 회의 슬라이싱 작업 내에서 획득된 웨이퍼의 형상 프로파일은 기준 웨이퍼의 형상으로 수렴되어 형상의 편차가 최소화될 것이다.

도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 와이어 쏘의 특징을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 와이어 쏘의 와이어 가이드 롤러를 통한 단면을 도시한다.
도 3은 온도 프로파일(상부)과 그에 따른 형상 프로파일(하부)을 보여준다.
도 4는 요동 성분이 있는 온도 프로파일(상부)과 그에 따른 형상 프로파일(하부)을 보여준다.
도 5는 형상 프로파일-기반 성분을 갖는 수정 프로파일(상부), 일정 온도 프로파일(중간) 및 그에 따른 형상 프로파일(하부)을 보여준다.
도 6은 형상 프로파일-기반 성분을 갖는 수정 프로파일(상부), 요동 성분을 갖는 온도 프로파일(중간), 및 그에 따른 형상 프로파일(하부)을 보여준다.
도 7은 본 발명에 대해 대표적으로 형상 프로파일-기반 성분 및 요동 성분을 갖는 수정 프로파일(상부), 요동 성분을 갖는 온도 프로파일(중간) 및 그에 따른 형상 프로파일(하부)을 보여준다.
도 8은 웨이퍼의 형상 프로파일을 결정하기 위한 배열을 개략적으로 보여준다.
도 9는 오목 형상을 갖는 웨이퍼의 상응하는 배열을 보여준다.
도 10은 오목 형상을 갖는 웨이퍼의 형상 프로파일 및 기준 웨이퍼의 형상 프로파일을 보여준다.
도 11은 도 10의 형상 프로파일로부터 유도된 형상 프로파일-기반 성분으로 구성된 수정 프로파일을 보여준다. 오목한 형상의 웨이퍼와 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례한다.

본 발명은 도면을 참조하여 하기에 더 상세히 설명된다:

도 1은 본 발명과 관련하여 필수적인 와이어 쏘의 요소들을 도시한다. 스톡(새로운 와이어 스풀)으로부터의 쏘잉 와이어(1)는 서로 평행하게 연장되는 쏘잉 와이어(1)의 와이어 섹션(2)으로 구성된 와이어 웹(11)이 공작물(12)을 마주하는 와이어 가이드 롤러(3, 4)의 측면 위로 신장되는 방식으로 내마모성 코팅(36)의 홈(18)을 통해 좌측 와이어 가이드 롤러(3)와 우측 와이어 가이드 롤러(4)에 나선형으로 공급된다. 와이어 가이드 롤러(3, 4)를 그 축(5, 6)을 중심으로 동일한 방향으로 7-8회 회전시킴으로써, 와이어 웹은 잉곳(1)에 대해 이동된다. 와이어 가이드 롤러는 직원기둥 형상을 가지며, 그 축(5, 6)은 서로 평행하게 정렬되어, 와이어 웹(11)의 와이어 섹션(2)은 와이어 가이드 롤러의 축에 수직으로 연장된다. 참조 번호 9 및 10의 화살표는 와이어 이송 및 와이어 인출을 나타내고, 참조 번호 13의 화살표는 와이어 웹(11)의 와이어 섹션(2)의 이동을 나타낸다.

공작물(12)은 일반적으로 와이어 가이드 롤러의 축(5, 6)에 평행하게 정렬된 공작물 축(14)을 가지며, 공작물이 반도체 재료로 제조되는 경우, 공작물은 일반적으로 식별 노치(26)도 구비한다. 이와 달리, 와이어 웹(11)을 통해 평면에 평행한 평면에서 공작물 축의 타겟화된 비틀림에 의해 슬라이싱 작업에 의해 얻어지는 웨이퍼의 소위 "오배향"을 달성하는 것이 가능하다. 공작물(12)은 접합 라인(16)을 통해 홀딩 바(15)에 연결되고, 홀딩 바(15)는 다시 이송 장치(미도시)에 연결된다. 좌측 노즐(19) 및 출구 개구(21)가 있는 우측 노즐(20)로부터 작동 유체의 좌측 제트(22) 및 우측 제트(23)를 통해, 와이어 웹(11)은 작동 유체를 수용한다.

와이어 가이드 롤러의 회전 및 이에 따른 공작물에 대한 와이어 웹의 와이어 섹션의 이동 및 와이어 웹의 평면에 수직인 이송 방향(17)으로의 이송 장치에 의한 공작물의 이송의 결과, 공작물은 와이어 웹과 접촉하게 되며, 작동 유체가 존재하는 상태로 추가 이송시 이동된 와이어 섹션은 재료를 제거하여 잉곳에 평행 절단 커프(25)를 형성한다. 동작은 와이어 섹션이 바로 공작물을 통해 자체 작동하여 공정 중에 재료를 제거하고 홀딩 바(15)에 놓일 때까지 계속된다.

그런 다음, 절단 커프는 빗살과 같이 이제 접합 라인(16)을 통해서만 홀딩 바(15)에 연결된 다수의 최종 웨이퍼의 전면 및 후면을 구분한다. 쏘잉 와이어(1)도 재료 제거(마모)되며, 와이어 웹을 횡단한 후, 사용된 쏘잉 와이어의 스톡에 공급된다. 화살표(10)는 와이어 인출 방향을 나타낸다. 슬라이싱 작업 중에 잉곳 이송의 이송 방향(17)과 반대인 절단 커프(25)의 정도가 절단 깊이(24)로 지칭된다.

본 발명의 방법을 구현하기에 적절한 와이어 랩 슬라이싱 장치에서, 쏘잉 와이어는, 예를 들어, 175 ㎛로 시작하는 직경의 과공정 펄라이트 강으로 제조된 피아노 와이어이고; 작동 유체는 디프로필렌 글리콜(DPG)을 포함하는 캐리어 유체에서 평균 입자 크기가 약 13 ㎛(FEPA F500)인 실리콘 카바이드(SiC)의 슬러리이다. 와이어 쏘는 예를 들어, 직경이 약 180 ㎜이고 상부 와이어 가이드 롤러의 축 사이의 거리(와이어 웹의 와이어 섹션의 길이)가 520 ㎜인 4개의 와이어 가이드 롤러 - 와이어 웹을 신장시키는 2개의 상부 롤러 및 절취된 웨이퍼를 수용하기 위해 와이어 가이드 롤러 사이에 공간이 형성되는 방식으로 쏘잉 와이어를 전환하는 2개의 하부 롤러 - 를 포함한다.

쏘잉 와이어는 예를 들어 각 경우에 다수의 방향 반전에 의해 전방으로 약 320 m(이동 방향(13)) 및 후방으로 240 m(이동 방향(13)과 반대로)만큼 이동되므로 한 쌍의 와이어 이동 중에, 쏘잉 와이어가 320 m + 240 m = 560 m 절단 커프를 가로지르고, 쏘잉 와이어의 스톡은 총 320 m - 240 m = 80 m만큼 앞으로 이동되어, 쏘잉 와이어가 560/80 = 7×(왕복 와이어 방식)로 사용됨을 의미한다. 쏘잉 와이어는 종방향 와이어 방향으로 10 ㎧로 이동한다.

공작물은 예를 들어, 301 ㎜의 직경의 단결정 실리콘의 직선 원통형 잉곳이며, 슬라이싱 작업 중에 평균 약 0.4 ㎜/s로 이송되므로 전체 슬라이싱 작업은 약 13 시간이 소요된다. 쏘잉 와이어와 작동유체, 와이어 웹에 대한 실리콘 봉의 이송 속도 및 선택된 10 ㎧의 와이어 작동 속도에 의해 공작물에 수행되는 절단 작업으로 인해, 와이어 가이드 롤러 축 사이의 자유 길이의 중간, 즉 실리콘 잉곳의 중간에서 쏘잉 와이어는 이송 방향으로 약 6 ㎜의 편향을 경험한다. 이러한 조건에서 쏘잉 와이어는 12 ㎛의 직경의 감소에 해당하는 마모를 경험한다. 따라서, 와이어 가이드 롤러의 인접한 홈 사이의 거리는 와이어 마모를 보상하기 위해 새로운 와이어 진입 측으로부터 기존 와이어 배출 측으로 연속적으로 감소하도록 선택되어 잉곳의 시작부터 끝까지 동일한 평균 두께를 갖는 웨이퍼가 얻어진다.

도 2는 기계 프레임(37)에 고정 연결된 고정 베어링(38)과, 와이어 가이드 롤러의 축방향으로 기계 프레임에 대해 이동 가능한 가동 베어링(39)과, 쏘잉 와이어를 가이드하기 위해 홈(18) 및 내마모성 코팅(36)을 갖는, 와이어 가이드 롤러 축(좌측 와이어 가이드 롤러 축(5), 우측 와이어 가이드 롤러 축(6))을 통한 단면의 와이어 가이드 롤러(좌측 와이어 가이드 롤러(3), 우측 와이어 가이드 롤러(4))를 보여준다. 고정 베어링(38)은 온도 조절 장치(40)와 냉각 유체 회로(44)에 의해 냉각 또는 가열되어 축방향으로 짧아지거나 팽창하여 가동 베어링(39)과 그에 따라 와이어 가이드 롤러 전체가 축방향에 대응하는 좌측 또는 우측 이동 방향(45)으로 이동된다.

가동 베어링은 평균적으로 바람직하게는 기계 프레임의 온도보다 약간 높은 온도, 25-35℃, 더 바람직하게는 30℃(약 21℃의 상온)에 유지된다. 상온보다 약간 높은 온도는 와이어 가이드 롤러로부터 기계 프레임으로 일관되게 균일한 열 흐름의 장점을 가지며(열 사인의 전환이 없어서 더 큰 안정성 및 더 양호한 제어 특성); 또한, 가열은 냉각보다 더 에너지 절약적인 방식으로 더 우수한 성능으로, 즉 더 빨리 구현될 수 있다.

도 3은 고정 베어링의 온도를 제어하기 위한 일정 온도 프로파일(31)(T = ℃ 단위의 온도, D.o.C. = ㎜ 단위의 절단 깊이) 및 이 온도 프로파일이 적용된, 공작물로부터 슬라이싱된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(27)(S = ㎛ 단위의 형상)을 나타낸다. 도면은 0 ㎜의 전단 깊이(컷-인)에서 301 ㎜의 공작물 직경(직선 파선)에 해당하는 절단 깊이까지의 온도 프로파일(31) 및 형상 프로파일(27)을 보여준다. 실제 최대 절단 깊이는 약 6 ㎜의 와이어 섹션의 편향을 고려하고 공작물 이송의 종료시 와이어 웹의 모든 와이어 섹션이 웹이 홀딩 바에 완전히 놓이는 것을 보장하도록 308 ㎜였다. 형상 프로파일(27)은 매우 기복이 심하고 갑작스러운 점프(35)를 특징으로 하는데, 이는 가동 베어링의 예측할 수 없는 갑작스러운 움직임의 결과로 설명할 수 있다. 까다로운 용례의 경우, 이러한 종류의 요철이 있는 반도체 웨이퍼는 적합하지 않다.

점프(35)는 형상 프로파일(27)의 푸리에 분해에서 높은 공간 주파수에서의 높은 진폭 부분의 표현이다. 높은 공간 주파수의 영역에서의 반도체 웨이퍼의 강성 때문에, 와이어 쏘잉에 후속하는 반도체 웨이퍼에 대한 모든 동작(래핑, 연삭, 에칭, 연마)은 저역 통과로 작용한다. 이것은 이러한 동작이 스무딩에 의해 급격한 점프(35)를 일정 정도로 감쇠할 수 있음을 의미한다. 그럼에도 불구하고, 반도체 웨이퍼의 최종 연마 후에도 공간적으로 고주파수 성분이 나노토폴로지의 파장 범위 내에 위치하는 국부적인 불균일(국부적인 기복)이 여전히 남아 있다. 나노토폴로지(완전 가공된 웨이퍼의 국부적 불균일성)의 경우, 반도체 부품의 중요한 구조적 파라미터의 측면 범위 영역을 설명하고, 나노토폴로지가 충분하지 않은 경우, 특히 다층 부품은 부품의 완전한 고장 효과와 함께 배선 평면의 구조적-기계적 또는 전기적 브레이크스루 또는 브레이크다운으로 이어질 수 있으므로, 특히 엄격한 요구사항이 존재한다.

도 4는 고정 베어링의 온도를 제어하기 위한 요동 성분이 있는 온도 프로파일(28), 및 와이어 웹을 통과하는 중에 공작물의 변위 없이, 이 온도 프로파일이 적용된, 공작물로부터 슬라이싱된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(30)을 보여준다. 온도 프로파일(28)은 평균 온도(T0) 및 진폭(T+ 및 T-)을 갖는 지속적인 온도 전환을 예상한다.

형상 프로파일(27)과 유사하게, 형상 프로파일(30)은 비교적 불균일한 반도체 웨이퍼를 나타낸다. 그러나, 온도 프로파일(28)에 의해 요구되는 온도 전환으로 인해, 그리고 정지 마찰이 없는 가동 베어링의 결과적인 연속적인 움직임으로 인해, 점프(35)가 없고, 이에 따라 연마를 포함하는 후속 동작 후에 반도체 웨이퍼의 나노토폴로지가 개선된다. 그럼에도 불구하고 절취된 반도체 웨이퍼를 까다로운 용례에 덜 적합하게 만드는 장파 불균일(longwave unevenness)이 남아 있다. 고정 베어링 온도의 요동 전환으로 인해, 공작물과 와이어 웹의 서로에 대한 상대 위치는 공작물이 와이어 웹을 통과하는 동안 계속해서 변경된다. 이것은 또한 형상 프로파일(30)에 규칙적인 단파 변조(42)를 부과한다. 그러나, 온도 전환은 형상 프로파일에 급격한 점프를 일으키지 않으며, 반도체 웨이퍼에 대한 래핑, 연삭, 에칭 및 연마의 후속 동작은 나노토폴로지의 임계 파장 범위에서 더 이상 국부적 기복을 남기지 않는다.

도 5는 수정 프로파일(32)(C = 수정 프로파일), 고정 베어링의 온도를 제어하기 위한 일정 온도 프로파일(31), 및 온도 프로파일(31)과 수정 프로파일(32)이 적용된, 공작물로부터 슬라이싱 절단된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(29)을 보여준다. 수정 프로파일의 지시에 따라, 공작물은 절단 깊이에 의존하고 예컨대, 반도체 웨이퍼의 거의 평면의 형상 프로파일을 가져오도록 하는 방식으로, 기계 프레임에 대해 그리고 와이어 웹에 대해 공작물 축을 따라 세팅 요소에 의해 변위된다. 일정 온도 프로파일(31)로 인해, 얻어진 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(29)은 급격한 점프(34)를 나타낸다.

도 6은 본 발명에 따른 형상 프로파일-기반 성분을 갖는 수정 프로파일(32), 요동 성분을 갖는 온도 프로파일(28), 및 온도 프로파일(28) 및 수정 프로파일(32)이 적용된, 후속 절단 중에 공작물로부터 슬라이싱된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(46)을 도시한다. 수정 프로파일(32)의 구성은 와이어 쏘에 고유한 비례 상수를 고려하면서 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 형상 프로파일-기반 성분을 포함하도록 되어 있다. 평균 형상 프로파일은 선행 슬라이싱 작업의 선택으로 인한 반도체 웨이퍼의 선택의 형상 프로파일을 기초로 한다.

와이어 쏘에 고유한 비례 상수(㎛/℃ 단위)는 고정 베어링 온도 제어의 1℃의 온도 차이(ΔT)를 가져오는 형상 편차(ΔS)(㎛ 단위)를 나타낸다. 냉각 유체로부터 고정 베어링으로의 열 전이는 구성의 차이, 냉각 유체의 다른 유량 및 유속, 및 사용된 열교환기의 성능 차이에 기인하여 각각의 와이어 쏘에 고유하기 때문에 와이어 쏘마다 다소 상이하다.

와이어 쏘에 고유한 비례 상수는 다양한 절단 깊이에서 정의된 온도 주변의 다중 온도 점프를 예상하는 테스트 절단 중에 온도 프로파일을 사용하고, 얻어진 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일의 형상 편차(㎛ 단위)의 형태의 효과를 측정하는 것에 의해 와이어 쏘에 대해 한 번 실험적으로 유용하게 결정된다. 언급된 수렴 메커니즘에 기인하여 임의의 결정 에러는 단지 평균 형상 프로파일이 기준 웨이퍼의 원하는 형상 프로파일로 수렴하는 속도를 느려지게 하기 때문에 와이어 쏘 고유의 비례 상수를 정확하게 결정할 필요는 없다.

도 6의 온도 프로파일(28)에서 평균 온도(T0)는 30℃였고, 슬라이싱 작업의 전체 지속 시간(13 시간(= 780 분))에 걸쳐 ±3℃의 진폭(T+ 및 T-)으로 20 쌍의 온도 증가 및 온도 감소가 수행되었다. 수정 프로파일(32)의 적용으로 인해, 획득된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일(46)은 비교적 평면이고, 특히 와이어 웹의 와이어 가이드 롤러의 가동 베어링의 예측할 수 없는 갑작스러운 움직임으로 인한 급격한 점프(35)가 없다. 온도 프로파일(28)에 의해 규정된 규칙적인 단파 변조(42)가 예상에 따라 그리고 온도 전환으로 인해 형상 프로파일(46)에 중첩된다. 변조에 해당하는 파동은 비교적 장파이고 비교적 낮은 진폭을 가지며, 연마 후 후속 동작(래핑, 연삭, 에칭, 연마)에 의해 거의 완전히 사라지므로, 비교시 매우 우수한 국부적 평면도(나노토폴로지)를 갖는 반도체 웨이퍼에 대한 액세스를 제공한다.

도 7은 마지막으로 형상 프로파일-기반 성분과 요동 성분을 갖는 수정 프로파일(41), 요동 성분을 갖는 온도 프로파일(28), 및 온도 프로파일(28) 및 수정 프로파일(41)이 적용된, 후속 절단 중에 공작물로부터 슬라이싱된 반도체 웨이퍼의 본 발명에 따른 형상 프로파일(33)을 보여준다. 수정 프로파일(41)의 구성은 와이어 쏘에 고유한 비례 상수를 고려하면서 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 형상 프로파일-기반 성분을 포함하도록 되어 있다. 평균 형상 프로파일은 선행 슬라이싱 작업의 선택으로 인한 반도체 웨이퍼의 선택의 형상 프로파일을 기초로 한다. 수정 프로파일(32)과 비교하여, 수정 프로파일(31)은 온도 프로파일(28)에 의해 부과된 규칙적인 단파 변조(42)에 반대되는 요동 성분(43)을 포함하도록 확장되었다. 그 결과, 변조가 정밀하게 보상되고 형상 프로파일(33)을 갖는 반도체 웨이퍼가 얻어지고, 상기 프로파일은 비교시 매우 높은 평면도에 의해 구별된다. 특히 프로파일은 공작물과 와이어 웹의 서로에 대한 상대 위치에서 드리프트로 인한 장파 불균일이 없고, 가동 베어링의 예측할 수 없는 갑작스러운 움직임으로 인한 급격한 점프가 없으며, 온도 프로파일(28)의 요동 성분에 의해 유발되는 규칙적인 단파 변조가 없다.

슬라이싱 작업 중에 경질의 물질이 있는 상태에서 와이어 섹션에 의해 수행된 절단 작업은 와이어 웹에 공작물을 이송하는 방향으로 와이어 섹션의 편향을 초래한다. 이러한 편향은 공작물 이송의 현재 위치에 따라 예상될 수 있는 절단 깊이의 도달을 지연시킨다. 정의된 시점에서 실제로 달성된 절단 깊이는 와이어 섹션의 편향으로 인해 더 낮다. 시간적 절단 부피가 절단 기간 동안 실질적으로 일정하게 유지되는 방식으로 공작물이 와이어 웹에 이송되는 속도를 조정함으로써 이를 유용하게 고려한다. 도 7에 도시된 형상 프로파일(53)을 갖는 반도체 웨이퍼를 생성하는 슬라이싱 작업에서, 이 절차가 채택되었고 슬라이싱 작업 전반에 걸쳐 6 ㎜ 길이에 걸친 컷-인 단계 도중을 제외하고 약 6 ㎜에서 편향이 일정하게 유지되었다. 이 단계에서 와이어 섹션의 편향은 증가하였다. 편향은 특히 왕복 와이어 방식으로 와이어 쏘잉을 수행할 때 웨이퍼 표면에 형성된 쏘잉 홈의 곡률에서 직접 판독되었다.

또한, 고정 베어링을 제조하는 재료의 열 관성은 작동원인 온도 프로파일의 요동 성분과 비교하여, 가동 베어링의 축방향 요동 운동의 시작에 시간적 지연을 생성한다. 이 지연은 바람직하게는 실험적으로 지연을 확인함으로써 마찬가지로 유용하게 고려된다. 따라서, 테스트 절단에서, 공작물의 이송 위치를 알면, 고정 베어링 온도 제어에 대한 온도 명령을 수정하고 형성된 웨이퍼에서 수정된 온도 명령이 웨이퍼의 형상 프로파일을 변경하는 효과를 가지는 실제 절단 깊이를 측정하는 것이 가능하다. 이러한 종류의 측정에 기초하여, 가동 베어링의 축방향 요동 운동의 시작의 시간 지연이 도 7에 표시된 예에서도 고려되었다.

수정 프로파일(41)의 구성으로, 양측 지연이 모두 고려되었다. 상응하게, 수정 프로파일의 과정은 획득된 반도체 웨이퍼의 형상 프로파일의 추가적인 단파 변조 - 상기 변조는 온도 프로파일(28)에서 규정된 온도 전환에 의해 야기됨 - 가 시간과 절단 깊이 측면에서 정확하게 보상되는 방식으로 변위된다. 온도 전환에 응답하는 수정 프로파일 성분의 진폭은 온도 변화(℃ 단위)와 최종 형상 프로파일 변화(㎛ 단위) 간의 관계를 모델링하는 미리 결정된 와이어 쏘에 고유한 비례 상수(㎛/℃ 단위)로부터 얻어진 것이다.

가열 및 냉각으로 구성된 여러 쌍의 전환에 의한 고정 베어링의 온도 제어의 결과로서 가동 베어링의 요동 축방향 이동은 아래에서 와이어 가이드 온도 요동(WGTO)으로 지칭된다. 일반적으로 와이어 쏘에는 이미 와이어 가이드 롤러 베어링 냉각 설비가 있으므로 WGTO를 사용하는 것이 선호되며, 따라서 기존 와이어 쏘의 구조를 변경하지 않고 WGTO를 구현할 수 있다. WGTO 대신에, 목표로 하는 가동 베어링의 요동 운동은 예를 들어 압전식, 유압식, 공압식 또는 전자기계식 세팅 요소와 같은 세팅 요소, 특히 보이스 코일 액추에이터에 의한 세팅 요소에 의해 발생할 수도 있다.

공작물이 와이어 웹을 통과하는 동안 수정 프로파일에 따라 공작물 축을 따른 공작물의 변위는 바람직하게는 압전 세팅 요소에 의해 달성된다. 이러한 종류의 변위는 이하 잉곳 위치 피에조 제어(IPPC)로 지칭된다. 따라서, 웨이퍼의 형상 프로파일을 개선하기 위해 IPPC를 적용하는 것이 바람직하다. 그러나, 수정 프로파일에 따른 공작물 축을 따른 공작물의 변위는 예를 들어, 열적으로, 유압식으로, 공압식으로 또는 전자기계식으로 작동하는 세팅 요소에 의해 발생할 수도 있다.

도 7에 따른 형상 프로파일(33)을 갖는 반도체 웨이퍼의 제조 중에, 고정 베어링은 온도 프로파일(28)에 따라 온도 제어되었다. 301 ㎜의 절단 깊이를 얻기 전에, 평균 온도에 대해 ±3℃의 진폭을 가지는 냉각 및 가열로 이루어진 20 쌍의 온도 전환이 필요하였다. 13 시간(= 780분)의 슬라이싱 작업 시간 동안 온도-대역폭 곱은

이었다.

온도 전환의 진폭은 가동 베어링의 축방향 이동 과정에서 정지 마찰에서 슬라이딩 마찰로의 급격한 전환을 확실하게 억제하기 위해 바람직하게 ± 0.5℃ 이상이고, ±10℃ 이하인 것이 바람직하다. 더 높은 진폭은 온도 전환에 의해 유발되는 열 팽창이 발생하는 시간 지연으로 인해 기술적으로 구현하기가 거의 불가능하다. 또한, 더 큰 진폭에서 열팽창은 비선형 성분을 가지며, 그 효과는 더 이상 수정 프로파일로 예측 가능하게 보상될 수 없다.

온도 프로파일이 요구해야 하는 온도 전환의 쌍의 수는 바람직하게는 와이어 웹을 통해 공작물이 통과하는 과정, 즉 공작물 내로의 컷-인 지점으로부터 총 절단 깊이의 획득까지 냉각 및 가열로 구성된 적어도 10 쌍이다. 이 최소 수는 일반적으로 가동 베어링의 축방향 이동 과정에서 정지 마찰로부터 슬라이딩 마찰로의 급격한 전환을 안정적으로 억제하기에 충분하다. 열용량 및 영향을 받는 열 질량의 관련 관성으로 인해 와이어 웹을 통해 공작물이 통과하는 동안 쌍으로 된 온도 전환의 수에 대한 상한이 있다. 분당 냉각과 가열로 구성된 3 쌍 이상의 경우, 가동 베어링의 축방향 이동 과정에서 정지 마찰로부터 슬라이딩 마찰로의 급격한 전환을 피하기는 거의 불가능하다.

온도-대역폭 곱은 바람직하게는 0.025℃/분 이상 4℃/분 이하이고, 보다 바람직하게는 0.1℃/분 이상 1℃/분 이하이다.

본 발명의 방법은 또한 WGTO의 적용이 ±3℃의 진폭과 13시간(= 780분)의 절단 기간 동안 냉각 및 가열로 구성된 160 쌍의 횟수로 온도 전환을 예상함으로써 온도-대역폭 곱이 3℃×160/780분 = 0.615℃/분이 되는 후속 절단에 성공적으로 사용되었다.

도 8-도 11은 형상 프로파일이 어떻게 결정되는지 명확하게 하고 형상 프로파일과 수정 프로파일의 연관된 형상 프로파일-기반 성분 사이의 관계를 보여준다.

도 8은 웨이퍼의 두께 프로파일 및 형상 프로파일을 결정하기 위한 측정 장치에서 웨이퍼(47)의 배열을 도시한다. 이를 위해, 웨이퍼는 상부 센서(48)와 하부 센서(49) 사이의 절단 깊이를 따라 수평으로 이동된다. 센서는 정의된 절단 깊이 위치에 대응하는 측정 지점 i에서의 거리(FDi 및 BDi)를 측정한다. 거리(FDi)는 웨이퍼(47)의 반대측 전면으로부터의 상부 센서(48)의 거리를 나타내고, BDi는 웨이퍼(47)의 반대측 후면으로부터의 하부 센서(49)의 거리를 나타낸다.

도 9는 센서가 표시되지 않은 오목 형상의 웨이퍼에 대한 비교 가능한 상황을 보여준다. 거리(D)는 센서 사이의 거리를 나타낸다. 거리(di)는 전술한 계산 프로토콜을 통해 확인할 수 있는 측정 지점 i에서의 웨이퍼 두께를 나타낸다. 이와 유사하게, 앞서 언급한 추가 계산 프로토콜을 사용하여 웨이퍼의 형상 프로파일에 대한 측정값을 계산할 수 있다.

도 10은 도 9의 웨이퍼의 상응하는 형상 프로파일(실선) 및 기준 웨이퍼의 형상 프로파일(점선)을 보여준다.

도 11은 도 10의 형상 프로파일로부터 유도된 형상 프로파일-기반 성분을 갖는 수정 프로파일을 나타낸다. 형상 프로파일-기반 성분은 웨이퍼와 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례한다.

1 : 쏘잉 와이어 2 : 와이어 섹션
3 : 좌측 와이어 가이드 롤러 4 : 우측 와이어 가이드 롤러
5 : 좌측 와이어 가이드 롤러의 축 6 : 우측 와이어 가이드 롤러의 축
7 : 좌측 와이어 가이드 롤러의 회전 8 : 우측 와이어 가이드 롤러의 회전
9 : 와이어 이송 10 : 와이어 인출
11 : 와이어 웹 12 : 공작물(반도체 잉곳)
13 : 와이어 섹션의 이동 14 : 공작물 축
15 : 홀딩 바 16 : 접합라인
17 : 이송 방향 18 : 홈
19 : 좌측 노즐 20 : 우측 노즐
21 : 출구 개구 22 : 좌측 제트
23 : 우측 제트 24 : 절단 깊이
25 : 절단 커프 26 : 식별 노치
27 : 형상 프로파일 28 : 온도 프로파일
29 : 형상 프로파일 30 : 형상 프로파일
31 : 온도 프로파일 32 : 수정 프로파일
33 : 형상 프로파일 34 : 급격한 점프
35 : 급격한 점프 36 : 코팅
37 : 기계 프레임 38 : 고정 베어링
39 : 가동 베어링 40 : 온도 조절 장치
41 : 수정 프로파일 42 : 규칙적 단파 변조
43 : 요동 성분 44 : 냉각액 회로
45 : 가동 베어링의 이동 방향 46 : 형상 프로파일
47 : 웨이퍼 48 : 상부 센서
49 : 하부 센서 T : 냉각 유체의 온도
T+ : 진폭 T- : 진폭
T0 : 냉각 유체의 평균 온도 S : 형상
C : 공작물의 변위 경로 D : 센서 사이의 거리
ΔS : 형상 편차 ΔT : 온도 변화
FDi : 측정 지점 i에서 웨이퍼 전면으로부터의 상부 센서의 거리
BDi : 측정 지점 i에서 웨이퍼 후면으로부터의 하부 센서까지의 거리
i : 측정 지점
di : 측정 지점 i에서의 웨이퍼의 두께
si : 측정 지점 i에서의 웨이퍼 형상
D.o.C. : 절단 깊이 WGTO : 와이어 가이드 온도 요동
IPPC : 잉곳 위치 피에조 제어

Claims (23)

1. 초기 절단과 제1 및 제2 후속 절단으로 세분화되는 일련의 슬라이싱 작업 중에 와이어 쏘를 사용하여 공작물로부터 다수의 웨이퍼를 절취하는 방법으로서: 상기 와이어 쏘는 쏘잉 와이어의 이동 와이어 섹션의 와이어 웹과 세팅 장치를 포함하고, 상기 와이어 웹은 2개의 와이어 가이드 롤러 사이의 평면 내에서 신장되고, 상기 2개의 와이어 가이드 롤러는 각각 고정 베어링과 가동 베어링 사이에 장착되고, 상기 방법은:
   각각의 슬라이싱 작업 중에, 상기 세팅 장치에 의해, 작업 유체와 공작물에 연마 작용하는 경질 물질이 있는 상태에서 공작물 축에 수직이고 와이어 웹의 평면에 수직인 이송 방향을 따라 와이어 웹을 통해 각 공작물을 공급하는 공급 단계
   를 포함하고, 상기 공급 단계는:
   각각의 슬라이싱 작업 중에, 2개의 와이어 가이드 롤러의 가동 베어링의 요동 축방향 이동; 및
   상기 가동 베어링의 축방향 이동이 가지는 절취된 웨이퍼의 형상에 대한 효과에 반대되는 요동 성분을 포함하는 수정 프로파일의 명령에 따라 세팅 요소를 사용하여 공작물 축을 따라 공작물의 동시 변위와 함께 와이어 웹을 통한 공작물 이송을 포함하는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 수정 프로파일은, 각각의 초기 절단의 경우, 제1 평균 형상 프로파일과 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 제1 형상 프로파일-기반 성분을 포함하고, 상기 제1 평균 형상 프로파일은 이전의 일련의 슬라이싱 작업의 하나 이상의 초기 절단 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수정 프로파일은, 각각의 상기 제1 후속 절단의 경우, 제2 평균 형상 프로파일과 상기 기준 웨이퍼의 상기 형상 프로파일의 차이에 비례하는 제2 형상 프로파일-기반 성분을 포함하고, 상기 제2 평균 형상 프로파일은 상기 일련의 슬라이싱 작업의 하나 이상의 초기 절단 과정에서 절취된 웨이퍼로부터 결정되는 것인 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수정 프로파일은, 각각의 상기 제2 후속 절단의 경우, 제3 평균 형상 프로파일과 상기 기준 웨이퍼의 형상 프로파일의 차이에 비례하는 제3 형상 프로파일-기반 성분을 포함하고, 상기 제3 평균 형상 프로파일은 각각의 제2 후속 절단 직전에 있었던 상기 일련의 슬라이싱 작업에서의 적어도 1-5회의 슬라이싱 작업으로부터 얻어지는 웨이퍼로부터 결정되는 것인 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세팅 요소는 압전식, 유압식, 공압식, 전자기계식 또는 열적으로 작동하는 것인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 베어링의 상기 요동 축방향 이동은 상기 고정 베어링에 맞물리고 압전식, 유압식, 공압식 또는 전자기계식으로 작동하는 추가의 세팅 요소에 의해 유발되는 것인 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가동 베어링의 상기 요동 축방향 이동은 상기 고정 베어링을 냉각 유체로 온도 제어함으로써 유발되고, 상기 냉각 유체는 평균 온도에 대한 냉각 및 가열을 포함하는 다수 쌍의 전환을 받는 것인 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 전환에서, 상기 평균 온도에 대한 진폭이 0.5℃ 이상이고 10℃ 이하인 상기 냉각 유체의 온도 변화가 유발되는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 온도 변화의 진폭과 상기 전환의 시간 간격의 역의 곱은 0.025℃/분 이상이고 4℃/분 이하인 것인 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 곱은 0.1℃/분 이상이고 1℃/분 이하인 것인 방법.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어 웹을 통한 상기 공작물의 통과 중에, 상기 냉각 유체의 냉각 및 가열을 포함하는 적어도 10 쌍의 전환이 수행되는 것인 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼의 웨이퍼-기반 선택을 기초로 상기 제1, 제2 및 제3 평균 형상 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼의 절단-기반 선택을 기초로 상기 제2 및 제3 평균 형상 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼의 웨이퍼-기반 및 절단-기반 선택을 기초로 상기 제2 및 제3 평균 형상 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 웨이퍼의 상기 형상 프로파일의 가중 평균화를 기초로 상기 제1, 제2 및 제3 평균 형상 프로파일을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수정 프로파일을 구성할 때, 와이어 쏘-고유의 비례 상수 및 상기 와이어 섹션의 편향을 고려하는 단계를 포함하는 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쏘잉 와이어는 과공정 펄라이트 강 와이어이며, 70-175 ㎛의 직경을 가지는 것인 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쏘잉 와이어는 종방향 와이어 축에 수직인 다수의 돌출부 및 오목부를 포함하는 구조를 가지는 것인 방법.
19. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 슬라이싱 작업 중에 상기 와이어 섹션에 작동 유체로서 냉각 윤활제를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 경질 물질은 다이아몬드로 이루어지고, 전기도금, 합성수지 접합 또는 형상 맞춤 접합에 의해 상기 쏘잉 와이어의 표면에 고정되고, 상기 냉각 윤활제는 상기 공작물에 대해 연마 작용을 하는 물질이 없는 것인 방법.
20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 상기 슬라이싱 작업 중에 상기 와이어 섹션에 글리콜 또는 오일 내의 경질 물질의 슬러리 형태의 상기 작동 유체를 공급하는 단계를 포함하고, 상기 경질 물질은 실리콘 카바이드로 구성되는 것인 방법.
21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 여러 쌍의 방향 반전의 연속적인 시퀀스로 상기 쏘잉 와이어를 이동시키는 단계를 포함하고, 상기 방향 반전 쌍 각각은 제1 종방향 와이어 방향으로 제1 길이만큼의 상기 쏘잉 와이어의 제1 이동과, 제2 종방향 와이어 방향으로 제2 길이만큼의 상기 쏘잉 와이어의 제2의 후속 이동을 포함하며, 상기 제2 종방향 와이어 방향은 상기 제1 종방향 와이어 방향과 반대이고, 상기 제1 길이는 상기 제2 길이보다 큰 것인 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 쏘잉 와이어는 상기 제1 종방향 와이어 방향으로 상기 제1 길이만큼 이동하는 동안 제1 와이어 스톡으로부터 제1 인장력으로 상기 와이어 웹에 공급되고, 상기 제2 종방향 와이어 방향으로 상기 제2 길이만큼 이동하는 동안에는 제2 와이어 스톡으로부터 추가의 인장력으로 상기 와이어 웹에 공급되며, 상기 추가 인장력은 상기 제1 인장력보다 낮은 것인 방법.
23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공작물은 반도체 재료로 구성되는 것인 방법.

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