KR20230041784A - 공작물로부터 복수의 디스크를 동시에 분리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 분리 프로세스 도중에 공작물로부터 복수의 디스크를 동시에 분리하기 위한 방법 및 와이어 톱에 관한 것이다. 방법은, 비선형 피치 함수 dTAR(WP)이, 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP), 피치 함수 dINI(WP), 및 두께 특성값 함수 TINI(WP)에 기초하여 선택되고, dTAR(WP)은, 분리 프로세스 도중에 하나의 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 재킷 내의 인접한 홈들을 거리에 상관시키고; TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱으로 복수의 이전 분리 프로세스들 도중에 획득된 디스크들을 디스크들 상에서 측정된 두께 특성에 상관시키며; dINI(WP)는, 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 재킷 내의 인접한 홈들을 이전 분리 프로세스들 도중의 거리에 상관시키고; TTAR(WP)은, 분리 프로세스 도중에 위치(WP)에서 분리된 디스크들을 표적 두께값에 상관시키며; 그리고 WP는, 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를 지시하는 것을 특징으로 한다.

Description

공작물로부터 복수의 디스크를 동시에 분리하기 위한 방법 및 장치

본 발명은, 와이어 톱에 의해 공작물로부터 복수의 슬라이스를 동시에 슬라이싱하기 위한 방법 및 장치에, 그리고 방법을 수행하는 데 적합한 와이어 톱에 관한 것이다.

특정 재료의 얇고 특히 균일한 슬라이스들이, 많은 응용 분야를 위해 요구된다. 전면 및 후면의 균일성 및 평면 평행도의 관점에서 특히 정확한 요구사항에 종속되는 슬라이스들의 하나의 예가, "웨이퍼들"로 지칭되는 반도체 재료로 구성되며 그리고 마이크로 전자 구성요소들의 제작을 위한 기판들로서 사용되는, 슬라이스들이다. 소위 와이어 쏘잉(wire sawing)은, 복수의 슬라이스가 공작물로부터 동시에 슬라이싱되는 경우에, 이것이 특히 경제적이기 때문에, 그러한 슬라이스들을 생산하는 데 특히 중요하다.

그에 따라 요구되는 그러한 방법들 및 장치들이, 예를 들어 DE 10 2016 211 883 A1 또는 DE 10 2013 219 468 A1으로부터 공지된다. 그러한 방법들에서, 와이어가, 2개의 와이어 가이드 롤러가 서로 평행하게 연장되는 와이어 섹션들로 구성되는 웹을 신장시키며, 상기 웹은 공작물을 향해 지향하는 방식으로, 적어도 2개의 와이어 가이드 롤러 둘레에 나선형으로 가이드된다. 와이어 가이드 롤러들은, 그들의 축들을 중심으로 회전될 수 있으며 그리고 그의 측방 표면들이, 축들에 직교하는 평면들에서 연장되며 그리고 와이어를 가이드하는, 복수의 환형으로 폐쇄된 홈을 갖도록 제공되는, 곧은 원형 실린더들의 형태를 갖는다. 와이어 가이드 롤러들의 회전은, 와이어 섹션들과 공작물 사이의 상대적 이동을 생성한다. 와이어 톱이, 또한, 공작물이 그에 톱 빔(희생적 빔)을 통해 체결되며 그리고 공작물을 와이어 웹으로 급송하는, 급송 장치를 구비한다. 연마재의 존재 시의 상대적 움직임은, 공작물과 와이어 웹의 접촉 시, 공작물로부터 재료의 제거를 야기한다. 상대적 움직임을 동반하는 계속적인 급속의 경우에 그리고 연마재의 존재 시에, 와이어 섹션들은, 재료-제거 방식으로 공작물 내에 슬라이싱 간극들을 생성하며, 그리고 와이어 웹은, 와이어 웹이 완전히, 공작물이 그에 아교 결합에 의해 연결되는, 톱 빔 내부에 놓일 때까지, 천천히 공작물을 통과한다. 공작물은 이어서, 단지 아교 결합에 의해 유지되는, 빗의 톱니들과 같이 톱 빔에 매달리는, 슬라이스들로 완전히 분리된다.

와이어 쏘잉은, 와이어 랩 슬라이싱 및 와이어 그라인드 슬라이싱에 따라 상이할 수 있을 것이다. 와이어 랩 슬라이싱은, 초기에 연마재를 지니지 않는 와이어로서, 연마재는 슬러리 내에서 느슨하게 공급되는 것인, 와이어와, 공작물 사이의, 3-체 상호 작용(three-body interaction)에 의해 특징지어진다. 와이어 그라인드 슬라이싱은, 와이어의 표면 내에 확고하게 통합되는 연마재와, 공작물 사이의, 2-체 상호 작용에 의해 특징지어진다.

와이어는, 통상적으로, 과공석 펄라이트 스틸(hypereutectoid pearlitic steel)로 구성된다(피아노 와이어). 스틸 와이어는, 통상적으로, 그의 연성이 와이어의 생산 도중에 인발 보조제(고체 윤활제)로서 역할을 하며 그리고 완성된 와이어에 대한 부식 보호재로서 역할을 하는, 황동 또는 아연의 매우 얇은 층으로 커버된다. 와이어 랩 슬라이싱에서, 연마재는, 통상적으로, 오일 또는 글리콜로 구성되는 점성 캐리어 유체 내에 부유하는, 탄화규소(SiC)로 구성된다. 와이어 그라인드 슬라이싱, 연마재는, 통상적으로, 전기 도금 또는 합성수지 접합에 의해 또는 형태 맞춤(압입, 압연)에 의해 와이어의 표면에 고정되는, 다이아몬드로 구성된다. 와이어는, 통상적으로 스풀의 형태의 스톡(stock)으로부터 와이어 웹으로 공급된다. 이러한 스풀은, 새 와이어 스풀로 지칭된다. 와이어 웹을 통과한 이후에, 와이어는, 마찬가지로 스풀의 형태의 스톡으로 공급된다. 이러한 스풀은, 마모 와이어 스풀로 지칭된다.

와이어 쏘잉에서, 평이한 와이어가 사용되며, 그리고 와이어 랩 슬라이싱에서, 부가적으로 또한, 소위 구조화된 와이어가 사용된다. 평이한 와이어는, 말하자면 와이어의 길이의, 매우 큰 높이의 원형 실린더의 형태를 가지며, 그리고 와이어 직경은, 실린더의 직경에 대응한다. 구조화된 와이어는, 그의 전체 길이에 걸쳐 와이어 종방향에 직교하는 방향으로 복수의 돌출부 및 만입부를 갖도록 제공되는 평이한 와이어를 포함한다. 구조화된 와이어의 표면은, 그에 따라, 슬러리가 그 내부에, 와이어가 슬라이싱 간극에 진입할 때 또는 슬라이싱 간극을 통한 와이어의 추가적 진행 도중에 닦여 나가지 않는 가운데, 와이어 상에 축적될 수 있는, 돌출부들 및 만입부들을 구비한다. 구조화된 와이어는, 기본을 이루는 평이한 와이어의 직경, 및, 모든 만입부들 및 돌출부들을 완전히 수용하는 가장 작은 직경을 갖는 원형 실린더(소위 포락선)의 직경에 대응하는 유효 직경을 갖는다. WO 2006/067062 A1은, 구조화된 와이어의 하나의 예를 설명한다.

슬라이스는 일반적으로, 작은 높이의 실린더의 형태를 가지며, 그리고 그에 따라, 하측 상부 표면(후면), 상측 상부 표면(전면) 및 측방 표면(슬라이스의 에지)을 구비한다. 슬라이스의 전면 및 후면은, 그의 주된 표면들을 형성하며, 그리고 슬라이스 에지는, 그의 2차적 표면을 형성한다.

와이어 웹으로 공급되는 새 와이어와 처음으로 접촉하는 와이어 가이드 롤러의 홈은, 제1 홈으로 지칭될 수 있다. 제1 홈을 수용하는 와이어 웹의 그러한 절반부는, 와이어 웹의 새 와이어(공급) 측부로 지칭된다. 그의 주된 표면이 제1 홈의 와이어 섹션에 의해 생성되는 슬라이스는, 제1 슬라이스로 지칭될 수 있으며, 그리고 제1 슬라이스를 수용하는 공작물의 그러한 절반부는, 공작물의 시작부로 지칭될 수 있다. 와이어 웹으로부터 이탈되는 마모 와이어와 마지막에 접촉하는 홈은, 마지막 홈으로 지칭될 수 있다. 마지막 홈을 수용하는 와이어 웹의 그러한 측부는, 와이어 웹의 마모-와이어(이탈) 측부로 지칭된다. 그의 주된 표면이 마지막 홈의 와이어 섹션에 의해 생성되는 슬라이스는, 마지막 슬라이스로 지칭될 수 있으며, 그리고 마지막 슬라이스를 수용하는 공작물의 그러한 절반부는, 공작물의 종결부로 지칭될 수 있다.

와이어 쏘잉의 경우에서의 하나의 문제점은, 슬라이싱 작업에 의해 획득되는 슬라이스들의 두께가 유한한 폭의 분포를 갖는다는 것이다. 전형적으로, 예를 들어 랩핑, 그라인딩, 에칭 또는 폴리싱 또는 이러한 단계들의 시퀀스에 의한, 와이어 쏘잉된 슬라이스들의 추가적 기계 가공은, 와이어 쏘잉된 슬라이스들의 두께 분포의 관점에서 정확한 요구사항에 종속된다. 예로서, 각각의 경우에, 와이어 쏘잉에 의해 손상된 표면층들을 완전히 제거하기 위한, 재료의 후속 제거를 위해 요구되는 목표 슬라이스 두께 위의 최소 재료 두께를 준비하기 위해, 어떤 슬라이스도 최소 두께 아래로 떨어질 수 없거나, 또는 단지 경제적인 고려에 의해 결정되는 슬라이스들의 최대 비율만이, 최소 두께 아래로 떨어질 수 있을 것이다. 동시에, 이는 종종, 와이어 쏘잉된 슬라이스들이, 예를 들어 재료의 과도한 후속 제거가 비경제적이기 때문에, 후속 기계 가공을 위한 한정된 최대 두께를 초과하지 않아야만 하는 경우이다. 예로서, 와이어 쏘잉에 후속되며 그리고, 소위 배치 프로세스(batch process)로서, 복수의 슬라이스를 동시에 기계 가공하는, 랩핑 작업에서의 슬라이스들은, 그렇지 않으면 가공 디스크의 부하가 개별적인 슬라이스들에 불균일하게 분배되고 개별적인 슬라이스들에 과부하가 걸릴 수 있으며 그리고 이들을 파손되도록 야기할 수 있거나, 또는 쐐기 형상 두께 윤곽을 갖는 슬라이스들로 이어지는 가공 디스크의 오정렬이 일어나기 때문에, 매우 좁은 분포의 출발 두께를 가져야만 한다. 예로서, 후속 그라인딩 기계 가공 프로세스에서, 그라인딩 휠이, 또한 막히게 되거나 무뎌질 수 있고, 또는, 복수의 그라인딩 휠의 경우에(양면 기계 가공), 그라인딩 작업에서 제거되는 재료의 양이 너무 많은 경우, 슬라이스의 전면 및 후면으로부터의 재료의 불-균일한 제거가 존재할 수 있을 것이다. 예로서 언급된 최소 및 최대 두께에 부가하여, 추가의 두께 파라미터들로서, 와이어 쏘잉된 슬라이스들이, 그와 관련하여, 좁은 분포를 가져야만 하며, 따라서 와이어 쏘잉에 후속하는 기계 가공 작업들이, 경제적인 방식으로 실행될 수 있으며 그리고 그들의 전면 및 후면에 대한 요구되는 고도의 균일성 및 평면 평행도를 갖는 슬라이스들이 획득되는 것인, 두께 파라미터들, 예를 들어 평균 슬라이스 두께가, 고려될 수 있다.

와이어 가이드 롤러의 홈들은, 일반적으로, 홈 플랭크(groove flank), 홈 베이스 및 만입 깊이를 포함하는, V-자 형상 또는 U-자 형상 단면 윤곽을 갖는다. 홈 플랭크는, 실린더의 홈 없는 원통형 측방 표면, 상기 실린더의 형태를 갖는 와이어 가이드 롤러로 이어지며, 그리고, 와이어를 "붙잡아" 그리고 와이어 가이드 롤러의 회전 도중에 와이어의 의도하지 않은 "튀어 나감"을 방지하는, 개방 각도를 갖는다. 홈 베이스는, 와이어 가이드 롤러 축에 가장 가까우며 그리고 그 위에서, 와이어 가이드 롤러에 대한 한정된 인장력을 공급 받는 와이어가, 인장력에 기인하여 놓이게 되는, 윤곽의 부분이다. 만입 깊이(홈 깊이)는, 와이어 가이드 롤러 축에 가장 가까운 홈의 지점의 와이어 가이드 롤러의 측방 표면으로부터의 거리를 나타낸다. 직선형(냄비 형상), 뾰족한(V-자 형상) 및 곡선형(U-자 형상) 형태가, 홈 베이스에 대해, 공지된다.

와이어 랩 슬라이싱에서, 공작물로부터의 재료의 취성-침식 제거를 야기하는, 와이어와 공작물 사이의 느슨한 연마재의 롤링은, 와이어로부터의 재료의 원치 않는 제거로 이어지고; 평이한 와이어의 직경 또는 구조화된 와이어의 유효 직경은, 마멸에 의한 마모의 결과로서 감소되는 것이, 공지된다. 대조적으로, 와이어 그라인드 슬라이싱에서, 연마재와 와이어 사이에서 움직임이 일어나지 않으며; 와이어 직경은, 구체적으로 단지 다이아몬드의 마모가 매우 작은 마멸의 결과로서 또는 때때로 와이어 표면과의 접합을 깨뜨린 개별적인 다이아몬드들의 결과로서, 와이어 랩 슬라이싱에서 단지 약간만 변경된다.

와이어가 마멸의 결과로서 더 얇아지는 것에 기인하여, 특히 와이어 랩 슬라이싱의 경우에, 와이어 가이드 롤러들의 홈들의 일정한 피치가, 새 와이어 측부로부터 마모-와이어 측부로의 슬라이스들의 두께들에 관한 증가로 이어진다는 것이, 추가로 공지된다.

종래 기술에서, 그러한 방식에서 야기되는 불균일한 슬라이스 두께를 방지하는 조치가, 공지된다.

DE 10 2010 005 718 A1은, U-자 형상 홈 베이스의 곡률 반경, 홈 플랭크의 개방 각도, 또는 각 홈의 홈 깊이가, 와이어 가이드 롤러 축을 따라 변화되는 경우에서의, 와이어 가이드 롤러를 설명한다. 홈 피치의 변화가, 또한 제공된다.

다수의 특허가, 제1 홈으로부터 마지막 홈까지 연속적으로 감소하는 홈들 사이의 피치를 갖는, 원통형 와이어 가이드 롤러들을 설명한다: CN 2015 166 49 U, KR 100 445 192 B, CN 2012 255 84 Y 및 CN 101 879 759 A.

그러나, 와이어 쏘잉 이후에 넓게 분포되는 슬라이스 두께의 문제점을 해소하는, 종래 기술에서 공지된 와이어 가이드 롤러는 없다.

본 발명의 목적은 그에 따라, 후속 기계 기공에 중요한 두께 파라미터에 관련하여, 전면 및 후면의 균일성 및 평면 평행도의 관점에서의 요건에 대해 충분히 좁은 분포를 갖는, 슬라이스들을 제공하기 위한 방법을 구체화하는 것으로 구성된다.

본 발명의 목적은, 슬라이싱 작업 도중에 와이어 톱에 의해 공작물 축을 갖는 공작물로부터 복수의 슬라이스를 동시에 슬라이싱하기 위한 방법으로서,

그들의 축을 중심으로 하는 와이어 톱의 와이어 가이드 롤러들의 회전에 의해 공작물에 대해 와이어 톱의 와이어를 이동시키는 단계로서, 와이어 가이드 롤러들은, 와이어-가이드 홈들을 갖도록 제공되는, 케이스를 구비하는 것인, 단계, 및 와이어의 와이어 섹션들로 구성되는 와이어 웹을 신장시키는 단계;

연마재의 존재 상태에서 와이어 웹으로 와이어 섹션들에 대해 수직으로 공작물을 급송하는 단계로서, 와이어 섹션들은 공작물을 완전히 관통하도록 가공하는 것인, 단계

를 포함하고,

비선형 피치 함수 dTAR(WP)이, 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP), 피치 함수 dINI(WP), 및 두께 특성값 함수 TINI(WP)에 의존하여 선택되고, dTAR(WP)은, 슬라이싱 작업 도중에 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에 피치를 할당하고; TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱에 의한 복수의 이전 슬라이싱 작업들 도중에 획득된 슬라이스들에 슬라이스들 상에서 측정된 두께 특성값을 할당하며; dINI(WP)는, 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에 이전 슬라이싱 작업들 도중의 피치를 할당하고; TTAR(WP)은, 슬라이싱 작업 도중에 위치(WP)에서 슬라이싱된 슬라이스들에 표적 두께 특성값을 할당하며; 그리고 WP는, 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를 지시하는 것인, 방법에 의해 달성된다.

피치 dTAR(WP)은, 바람직하게, 방정식 dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)가 만족되도록 선택된다.

방법은, 사용되는 피치 함수 dINI(WP)에 대응하는 홈 피치들의 초기 분포를 갖는 와이어 가이드 롤러들, 와이어 톱에 의한 이전 슬라이싱 작업들의 횟수(i)로부터의 슬라이스들의 두께 특성값을 고려한다. 제2 피치 함수 dINI(WP)는, 미리 자유롭게 정의되며, 그리고, 이전 슬라이싱 작업들에 대해, 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에, 인접한 홈들의 위치(WP)에 의존하는 홈 피치를 할당한다. 홈 피치는 또한, 인접한 홈들을 통해 연장되는 와이어 웹 내의 2개의 와이어 섹션 사이의 거리에 대응한다. 위치(WP)는 바람직하게, 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를, 그리고 그에 따라 또한 와이어 웹 내에서의 슬라이스들의 위치를 지시하는, 분리 길이 사양(discrete length specification)이다.

피치 함수 dINI(WP)에 따른 초기 분포는, 예를 들어, 인접한 홈들 사이의 피치들이, 위치(WP)와 함께 동일한 양만큼 연속적으로 감소하도록, 선택될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은, 더불어, 위치(WP)에서의 슬라이싱 작업 도중에 슬라이싱되는 슬라이스들에 표적 두께 특성값을 할당하는, 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP)의 사양을 포함한다. 최소 두께, 최대 두께 및 평균 두께가, 표적 두께 특성값으로서 특히 적당하다. 표적 두께 특성값은, 특히, 후속 기계 가공 단계의 재료 제거에 관련한 요건을 준수한다. 표적 두께 특성값은, 예를 들어, 각 슬라이스가, 예를 들어 와이어 쏘잉에 의해 손상된 표면에 가까운 층들을 완전히 제거하기 위한 후속 기계 가공 단계로서 후속 그라인딩 기계 가공에 이용 가능한 충분한 재료의 제거가 존재하도록, 가져야만 하는, 최소 두께일 수 있다.

두께 특성값들은, 전체 영역 측정에 기초하게 될 수 있다. 그러나, 그의 직경을 따르는, 특히 급송 방향으로 그의 직경을 따르는, 슬라이스의 표면의 측정은, 두께 특성값들을 측정하는 데 충분하며, 그리고 바람직하다. 급송 방향으로 직경을 따르는 측정이, 또한, 이후에 제시되는 예들의 그리고 비교예의 두께 특성값들을 위한 기초로서 취해진다.

이전 슬라이싱 작업들의 횟수(i)로부터, 각 위치(WP)에 대한 두께 특성값들 TINI(WP)를 갖는 슬라이스들의 대응하는 횟수(i)가 생성된다. 두께 특성값 함수 TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱에 의해 이전 슬라이싱 작업들 도중에 획득되는 슬라이스들에, 평균값 형성(산술 평균)에 의해 또는 분위수(quantile)로서 측정 및 계산되는, 공통 두께 특성값을 할당한다. 슬라이스의 최소 두께는, 예를 들어, 그러한 두께 특성값이며, 그리고 슬라이스 전면 및 슬라이스 후면의 대응하는 측정 지점들 사이의 최소 거리의 값에 대응한다. 슬라이스 측부 상의 측정 지점들의 개수는, 바람직하게, 적어도 25개이다. 측정 지점들은, 바람직하게, 급송 방향으로 직경을 따라 놓인다. 최소 두께의 평균값 대신에, 예를 들어, 두께 특성값으로서 위치(WP)에서의 슬라이스들의 최대 두께의 평균값 또는 평균 두께의 평균값, 또는 최소 두께의, 최대 두께의, 또는 평균 두께의 분위수의 두께를 사용하는 것이, 또한 가능하다.

모든 슬라이스들이, 두께 특성값에 관련하여 와이어 웹 내의 동일한 위치(WP)에서 평가된다. 두께 특성값은, 예를 들어, (-3 σ) 분위수(= 0.135 백분위수)일 수 있다. 이전 슬라이싱 작업들로부터의 슬라이스들의 최소 두께의 (-3 σ) 분위수는, 모든 슬라이스들의 0.135%가, 위치(WP)에서 이러한 최소 두께 아래로 떨어진다는 것을 의미한다.

예로서, 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP)은, 각 위치(WP)에 동일한 상수, TTAR(WP) = 상수를 할당하는, 예를 들어 슬라이싱될 슬라이스들의 최소 두께의 (-3 σ) 분위수가 모든 위치들(WP)에 대해 동일한 값을 갖도록 의도되는, 방식으로 규정될 수 있다.

측정으로부터 생성되는 규정된 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP) 및 두께 특성값 함수 TINI(WP)에 기초하여, 각 위치(WP)에, 이러한 위치에서의 2개의 인접한 홈 사이의 홈 피치를 할당하는, 제1 피치 함수 dTAR(WP)이 결정된다. 제1 피치 함수 dTAR(WP)은, 바람직하게, 방정식: dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)에 의해, 획득된다.

본 발명은, 평이한 와이어와 함께 수행될 수 있고, 평이한 와이어는, 매우 큰 높이의, 말하자면 와이어의 길이의, 곧은 원형 실린더의 형태를 갖는다. 이러한 원형 실린더의 직경은, 평이한 와이어의 직경을 나타내며, 이러한 원형 실린더의 축은, 평이한 와이어의 와이어 종방향 축을 나타낸다.

본 발명은, 특히 바람직하게, 구조화된 와이어를 사용하는 와이어 랩 슬라이싱 방법에 의해 수행되고, 구조화된 와이어는, 그의 전체 길이에 걸쳐 와이어 축에 직교하는 방향으로 복수의 만입부 및 돌출부를 갖도록 제공되는, 평이한 와이어이다. 구조화된 와이어의 경우에, 와이어 종방향 축은, 구조화된 와이어를 완전히 수용하는 최소 직경(포락선)의 곧은 원형 실린더의 축이며, 그리고 이러한 원형 실린더의 직경은, 구조화된 와이어의 유효 직경으로 지칭된다.

본 발명은, 단일 방향 와이어 연장 배열과 더불어 수행될 수 있다. 단일 방향 와이어 쏘잉의 경우에, 와이어는, 슬라이싱 작업의 전체 지속시간에 걸쳐 그의 종방향 축의 정확하게 하나의 방향으로 이동된다. 이러한 경우에, 와이어 급송의 속도는 변화 가능할 수 있다.

본 발명은, 특히 바람직하게, 필그림 단계(pilgrim step) 방법으로 수행된다. 필그림 단계 방법은, 전체 슬라이싱 작업에 걸쳐 방향 반전들의 쌍들의 연속적 시퀀스의 형태의 와이어의 움직임을 설명하고, 한 쌍의 방향 반전은, 제1 길이만큼의 와이어의 종방향에서 제1 방향으로의 와이어의 이동, 및 제2 길이만큼의 제1 방향에 정확히 반대의 제2 방향으로의 와이어의 후속 이동으로서, 제1 길이는 제2 길이보다 더 크게 선택되는 것인, 후속 이동을 포함한다. 방향 반전들의 쌍들은, 와이어 움직임의 길이 및 속도의 관점에서 상이할 수 있을 것이다.

예로서, 제1 길이는, 320 m일 수 있으며 그리고 제2 길이 240 m일 수 있을 것이다. 한 쌍의 방향 반전 도중에, 320 m + 240 m = 560 m의 와이어가, 그에 따라, 슬라이싱 간극을 통해 이동되지만; 하나의 그러한 전체 필그림 사이클 이내에서, 와이어는, 새 와이어의 스톡으로부터 마모-와이어의 스톡으로 단지 총 320 m - 240 m = 80 m만큼만 추가로 이동된다. 진술된 예에서, 필그림 단계 방법에서의 와이어 쏘잉의 결과로서, 와이어는, 인자 (320 + 240) /(320 - 240) = 560/80 = 5와 함께 활용된다. 이것은, 매우 큰 와이어 소모가 1-회 와이어 활용의 경우에서 야기될 것이며 그리고 마모-와이어는 단지 약간의 정도만 마모될 것이며, 이것은 매우 비경제적이기 때문에, 유리하다. 제1 길이(L1) 및 제2 길이(L2)의 선택의 결과로서, 활용 비율 r = (L1 + L2)/(L1 - L2)가, 바람직하게, 결과적으로 생성되는 슬라이싱 간극이, 슬라이싱 간극과 접경하는 인접한 슬라이스들의 전면 및 후면의 평면성에 관하여, 슬라이스들이 청구된 적용들에 적절하지 않도록 만드는 평면 평행도의 부족 및 불균일성으로 이어질, 폭 변동을 갖도록, 상기 와이어가, 와이어가 그와 더불어 와이어 웹에 급송되거나 와이어 웹으로부터 제거되는 선택된 인장 응력의 경우에, 여전히 파손되지 않으며 그리고 불균일한 마모의 결과로 아직 비-원형(타원형)이 되지 않은, 정도까지, 와이어가 마모되도록, 선택된다.

공작물의 축은, 바람직하게, 와이어 가이드 롤러들의 축들과 평행하게 배향된다. 그러나, 예를 들어 공작물이 단결정 반도체 재료로 구성되는 잉곳이며 그리고 결정된 결정학적 방향 이탈을 갖는 슬라이스들(웨이퍼들)이 바람직한 경우에, 와이어 가이드 롤러들의 축들의 방향에 관하여 공작물의 축을 선회시키는 것이 유리할 수 있을 것이다. 방향 이탈은, 예를 들어, 와이어 쏘잉 이후에 그리고 후속 기계 가공(랩핑, 그라인딩, 에칭, 폴리싱)에서, 웨이퍼가 부가적으로 에피택셜 하게 적용되는 추가의 단결정 반도체 재료로 구성되는 층을 갖도록 제공된다면, 방향 이탈이, 에피택셜 층의 특히 결함 없는 성장을 가능하도록 하는, 성장 경계면에서의 원자 단계의 증가된 밀도에 의해 달성되기 때문에, 유리하다.

방법은 또한, 그의 홈들이 위치(WP)에 의존하는 깊이 함수 t(WP)에 대응하는 깊이를 갖는, 와이어 가이드 롤러들과 더불어 구현될 수 있다. 상기 깊이는, 바람직하게, 와이어 마모의 결과로서의 유효 직경(구조화된 와이어)의 감소에 또는 와이어 직경(평이한 와이어)의 감소에 비례하도록 선택된다. 홈들의 깊이는, 그에 따라, 와이어 가이드 롤러 축을 향한 방향으로의 홈들의 범위를, 말하자면, 곧은 원형 실린더의 반경으로서, 와이어 가이드 롤러가 실린더의 형태를 갖는 것인, 반경과, 와이어 가이드 롤러 축으로부터의 홈 윤곽의 지점의 거리로서, 상기 지점은 와이어 가이드 롤러 축으로부터 최소 거리를 갖는 것인, 거리 사이의 차이를, 의미하게 된다.

목적은 부가적으로, 공작물로부터 복수의 슬라이스를 동시에 슬라이싱하기 위한 와이어 톱으로서, 와이어 웹을 신장시키며 그리고 축들 및 케이스를 구비하는, 와이어 가이드 롤러들로서, 케이스들은 와이어를 가이드하는 복수의 홈을 갖도록 제공되고, 위치(WP)에서 인접한 홈들 사이의 피치는 비선형 피치 함수 dTAR(WP)을 따르며, 그리고 WP는 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를 나타내는 것인, 와이어 가이드 롤러들을 포함하는 것인, 와이어 톱에 의해 달성된다.

비선형 피치 함수 dTAR(WP)은, 바람직하게, 방정식 dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)를 만족하고, 여기서, TTAR(WP)은, 위치(WP)에서 슬라이싱될 슬라이스에 표적 두께 특성값을 할당하는, 표적 두께 특성값 함수이고, TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱에 의한 복수의 이전 슬라이싱 작업들 도중에 획득된 슬라이스들에, 슬라이스들 상에서 측정되는, 두께 특성값을 할당하는, 두께 특성값 함수이며, dINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에, 이전 슬라이싱 작업들 도중에 존재했던 피치를 할당하는, 피치 함수이다.

본 발명의 예시적 실시예들이, 또한 도면들을 참조하여 이하에 설명된다.

도 1은 와이어 톱의 요소들을 도시한다.
도 2는 와이어 가이드 롤러를 단면도로 도시한다.
도 3은 위치(WP)에 의존하는 비교예의 그리고 제1 예의 최소 두께들(TMIN)의 (-3 σ) 분위수들을 도시한다.
도 4는, 비교예, 제1 예 및 제2 예에 대한 위치(WP)에 의존하는 홈 피치들(WGRP)을 도시한다.
도 5는 비교예, 제1 예 및 제2 예로부터의 슬라이스들에 대한 최소 두께들(TMIN) 및 최대 두께들(TMAX)의 누적 빈도(CF: cumulative frequency)를 도시한다.
도 6은 위치(WP)에 의존하는 비교예와 그리고 제1 예와 연관되는 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)을 도시한다.
도 7은 위치(WP)에 의존하는 비교예 및 제2 예로부터의 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)을 도시한다.
도 8은 위치(WP)에 의존하는 비교예 및 제2 예와 연관되는 슬라이스들의 최소 두께들(TMIN)을 도시한다.
도 9는 평이한 와이어 및 구조화된 와이어를 사용하는 랩 슬라이싱 작업들로부터의 슬라이싱 간극들의 최대 폭들(KMAX)의 (+3 σ) 분위수들을 도시한다.
도 10은 랩 슬라이싱된 반도체 슬라이스의 특성 두께 특징들을 도시한다.

도 1은, 와이어(1)가, 스톡(새 와이어 스풀, 미도시)으로부터 방향(9)으로 급송되며, 그리고 적어도 2개의 와이어 가이드 롤러(27) 둘레의 홈들(18) 내에서 나선형으로 가이드되고, 서로 평행하게 연장되는 와이어 섹션들(2)로 구성되는 와이어 웹(11)이, 생성되는, 본 발명에 대한 이해에 기여하는, 와이어 톱의 요소들을 도시한다. 도 1의 와이어 톱의 예는, 2개의 와이어 가이드 롤러(27), 말하자면 좌측 와이어 가이드 롤러(3) 및 우측 와이어 가이드 롤러(4)를 도시한다. 와이어 가이드 롤러들(3, 4)의 그들의 축들(5, 6)을 중심으로 하는 회전 방향들(7, 8)로의 회전의 결과로서, 와이어 섹션들(2) 및 와이어 웹(11)은, 공작물(12)에 대해 방향(13)으로 상대적인 방식으로 이동된다. 와이어 가이드 롤러들(3, 4)의 축들(5, 6)은 서로 평행하게 배향된다. 공작물(12)은, 축(14)을 가지며, 그리고 아교 결합부(16)에 의해 톱 빔(15)에 연결된다. 톱 빔은, 와이어 웹(11)에 대해 직교 방식으로 방향(17)으로 공작물(12)을 급송하는, 급송 장치(미도시)에 체결된다. 바람직하게, 공작물(12)은, 단결정 반도체 재료로 구성되는, 예를 들어 단결정 실리콘으로 구성되는, 잉곳이다. 이러한 경우에, 공작물은, 곧은 원형-실린더형 형태를 가지며, 그리고 그의 축(14)에 평행한, 결정의 배향에 대한 식별 노치(26)를 갖도록 제공된다. 공작물(12)의 양 측부에서, 와이어 웹(11)이, 노즐들(19, 20)에 의해, 노즐들 내의 개구부들(21)을 통해 액체 절삭 보조제의 제트들(22, 23)을 공급 받게 된다. 와이어 톱이 그라인드 슬라이싱 방법으로 작동되는 경우, 절삭 보조제는, 연마 작용 물질을 함유하지 않는 냉각 윤활제이며, 그리고 와이어(1)는, 그의 표면이 연마 작용을 갖는 다이아몬드의 확고하게 통합된 알갱이들을 수용하는, 피아노 와이어이다. 와이어 톱이 랩 슬라이싱 방법으로 작동되는 경우, 절삭 보조제는, 오일 또는 글리콜로 구성되는 액체 캐리어 내의 탄화규소(SiC)의 슬러리이다.

방향(17)으로의 급송의 결과로서, 와이어 웹(11)은, 공작물(12)과 접촉한다. 와이어 웹(11)과 공작물(12) 사이의 상대적 움직임(13)의 결과로서, 와이어 섹션들(2)은, 연마 작용 물질의 존재 시에, 공작물(12)로부터의 재료의 제거를 야기한다. 상대적 움직임(13)을 동반하는 추가적 급송(9)의 경우에, 와이어 섹션들(2)에 의해 야기되는 재료의 제거는, 공작물(12) 내에 슬라이싱 간극들(25)을 형성한다. 와이어 섹션들이 공작물을 통해 그 곳까지 가공한, 공작물(12) 내의 깊이는, 절삭 깊이(24)로 지칭된다. 절삭 깊이(24)가 공작물의 직경을 초과할 때, 와이어 웹(11)의 모든 와이어 섹션들(2)은, 공작물을 통해 슬라이싱했으며, 그리고 유지 빔(15) 내에 도달했고; 공작물은, 복수의 슬라이스로 완전히 분리되었다. 와이어 웹을 통한 통과 이후에, 와이어(1)는, 사용된 와이어(마모-와이어 스풀, 미도시)의 스톡으로 방향(10)으로, 와이어 웹(11)을 빠져 나간다.

도 2는, 예를 들어 와이어 가이드 롤러를 냉각하기 위한 챔버를 수용할 수 있는 코어(28), 및 케이스(29)를 포함하는, 축(6)을 포함하는 단면 평면에서 직경(D) 및 길이(L)를 갖는 와이어 가이드 롤러(27)를 도시한다. 케이스(29)는, 내마모성 재료로 구성되는, 예를 들어 열경화성 폴리우레탄으로 구성되는, 코팅으로 구성된다. 코팅은, 축(6)과 직교하는 평면들 내에 배열되며 그리고 와이어 가이드 롤러 둘레에서 연장되는, 환형으로 폐쇄된 홈들(18)을 갖도록 제공된다. 본 발명에 따르면, 깊이(t1)를 갖는 제1 홈으로부터 마지막 홈까지 축(6)을 따라 측정되는, 그들의 위치(WP)에 의존하는, 인접한 홈들의 피치는, 상기 피치가 비선형 피치 함수 dTAR(WP)을 따르도록 선택된다. 비선형 피치 함수 dTAR(WPP)은, 이전 슬라이싱 작업들의 슬라이스들의 두께 특성값들에, 이전 슬라이싱 작업들 도중의 홈 피치들의 피치 함수에, 그리고 규정된 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP)에, 의존한다. 예를 들어 제1 홈 피치(d1)의 그리고 임의의 홈 피치(d)의 상이한 피치들에 의해 도시되는 바와 같이, dTAR(WP)은, 비-선형 방식으로 변화한다. 홈들은, 그들의 홈 플랭크들의 개방 각도(α) 및 그들의 홈 베이스들의 곡률 반경(r)을 갖는다. 더불어, 본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 홈 깊이(t)는, 제1 홈의 그리고 임의의 홈(t)의, 예시적 방식으로 도시되는, 깊이(t1)에 의해 도시되는 바와 같이, 깊이 함수 t(WP)에 따라 위치(WP)와 더불어 변할 수 있다. 홈 베이스들의 동일한 곡률 반경(r) 및 홈 플랭크들의 개방 각도(α)와 더불어, 위치(WP)와 더불어 가변적인 홈 피치 dTAR(WP)에 그리고 선택적으로 가변적인 홈 깊이 t(WP)에 의존하여, 홈들 사이의 측방 표면의 나머지 원통형 구역들은, 폭 함수 s(WP)에 의존하는 상이한 폭들을 갖는다. 폭(s1)은, 예시적 방식으로, 제1 홈과 제2 홈 사이의 원통형 부분을 도시한다.

도 10은, 두께 예시로 와이어 랩 슬라이싱에 의해 획득되는 반도체 슬라이스(60)의 개략적 스케치를, 말하자면 반도체 슬라이스의 전면 및 후면 사이에 평면형 중심 영역(59)을 갖는 사시도로, 도시한다. 중심 영역(59)의 곡률로 나타날 수 있는 슬라이스의 임의의 기복은, 이러한 두께 예시에서 제거되었다. 중심 영역은, 정확하게, 전면 및 후면 상의 개별적으로 대응하는 지점들을 연결하는 경로들 사이의 절반의 지점들을 포함한다. 대응하는 지점들은, 각각의 경우에, 그의 연결 경로들이 중심 영역에 직교하는 것들이다. 와이어 랩 슬라이싱에 의해 획득되는 반도체 슬라이스(60)는, 일반적으로, 두께 예시에서, 절개 웨지(56)를, 공작물과 와이어 웹 사이의 제1 접촉 구역 내의 감소된 슬라이스 두께의 영역을, 갖는다. 절삭은, 말하자면 슬라이싱 작업 도중의 공작물의 급송은, 도 10에서 좌측으로부터 우측으로 스캔 라인(58)을 따라 진행된다. 와이어는, 급송 방향에 직교하여, 말하자면 스캔 라인(58)에 직교하여, 이동한다. 두께 특성값은, 바람직하게, 스캔 라인(58)에 평행하게 측정된다.

절개 웨지(56)는, 새 와이어가 슬라이싱 작업의 시작 시에 와이어 웹 내에 제공되기 때문에 생성되고, 상기 새 와이어는, 넓은 슬라이싱 간극을 그리고 그에 따라 감소된 슬라이스 두께를 야기한다. 슬라이싱 작업의 시작 시에 와이어 웹 내에 제공되는 와이어 스톡은, 이전 슬라이싱 작업에서 마지막으로 톱 빔을 통해 절단한 것이다. 톱 빔은, 일반적으로, 반도체 재료보다 더 부드럽고 가공하기에 더 쉬운 재료로 구성된다. 톱 빔은, 예를 들어, 소결된 탄소, 복합 플라스틱 또는 유리로 구성된다. 톱 빔을 통한 절삭은 그에 따라, 슬라이싱 작업의 시작 시에 와이어 웹 내에 존재하는 와이어의 단지 소량의 마모로 이어진다. 몇 센티미터의 공작물 내로의 절삭 깊이가 달성되자마자, 와이어의 추가적 급송 및 공작물과의 접촉에 기인하는 와이어의 초기 마모의 과정에서, 와이어 웹 내의 와이어 스톡은, 이후에 더 얇은 슬라이싱 간극이 생성되며 그리고 더 큰 슬라이스 두께가 야기되도록, 그의 직경이 와이어 급송 속도에 대한 칩 체적의 비율에 의해 결정되는, 와이어 섹션들로 교체된다.

공작물 내로의 와이어의 가장 긴 길이의 맞물림의 구역에서, 말하자면 스캔 라인(58)의 중심에서, 와이어-랩-슬라이싱된 반도체 슬라이스(60)의 두께는, 안장 형상(57)을 갖는다. 이것은, 와이어 섹션들이, 공작물 내로의 진입 도중에 그리고 공작물 중심의 방향으로의 추가적 침투 도중에, 상기 절삭 보조제가 공작물 에지 상에서 쓸려 나가고, 소모되며, 그리고 떨어져 나가는 결과로서, 또한 생성되는 슬라이싱 간극의 폭을 결정하는, 그를 둘러싸는 절삭 보조제(슬러리)의 많은 부분을 상실한다는 사실로 인한 것이다. 도 10은, 와이어 진행 방향에서 서로 반대편에 놓이는, 반도체 슬라이스의 에지들에 있는 감소된 두께의 2개의 그러한 영역(57)을 도시한다. 와이어 섹션들은, 결과적으로, 필그림 단계 방법에서의 쏘잉 도중에 양 방향으로 공작물에 진입한다.

이러한 거동 및 도시된 결과적으로 생성되는 슬라이스 형상은, 도 9에 의해 도시되는, 위치(WP)에 의존하는 슬라이싱 간극의 최대 폭의 관찰된 윤곽을 설명한다. 지점들(51)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(52)은, 300 mm의 직경을 갖는 실리콘 슬라이스들(웨이퍼들)이 평이한 와이어를 사용하여 슬라이싱된, 대략 2000 슬라이싱 작업으로부터의 슬라이싱 간극들의 최대 폭의 (+3 σ) 분위수들의 윤곽을 도시한다. 비교를 위해, 지점들(49)의 세트 및 연관된 회귀 곡선이, 대략 1000 슬라이싱 작업이 300 mm의 직경을 갖는 반도체 슬라이스들을 획득하기 위해 구조화된 와이어를 사용하여 수행된 경우의, 위치(WP)에 의존하는 슬라이싱 간극의 최대 폭의 (+3 σ) 분위수들의 윤곽을 도시한다.

회귀 곡선(52)의 윤곽은, 평이한 와이어를 사용할 때, 슬라이싱 간극의 최대 폭은, 위치(WP)에 관한 비선형 의존성을 가지며 그리고 결과적으로 홈 피치들의 선형 감소(linear degression)에 의해 보상될 수 없고, 따라서 예를 들어 가능한 한 유사한 두께를 갖는 슬라이스들이, 각 위치(WP)로부터 획득될 수 있다는 것을, 보여준다. 지점들(49)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(50)의 윤곽은, 구조화된 와이어를 사용할 때, 슬라이싱 간극의 최대 폭은, 위치(WP)에 의존하여, 특정 장소에서 증가할 수 있다는 것을 보여준다. 회귀 곡선(50)은, 예를 들어, 비-선형으로 떨어지는 최대 슬라이싱 간극 폭들을 갖는 섹션(53), 추가로 구조화된 와이어의 유효 직경이 공작물 내로의 누적 맞물림 길이와 함께 감소한다는 사실에도 불구하고, 최대 슬라이싱 간극 폭들이 위치(WP)와 더불어 증가하는 섹션(54), 및 비-선형으로 떨어지는 최대 슬라이싱 간극 폭을 갖는 섹션(55)을 갖는다.

도 3은, 비교예로서, 와이어 웹 내에서의 위치(WP)에 대해 작도된, 175 ㎛의 코어 와이어 직경을 갖는 구조화된 와이어를 사용하는 랩 슬라이싱에 의한 대략 1000 슬라이싱 작업으로부터 획득된 반도체 슬라이스들의 최소 두께들(TMIN)의 (-3 σ) 분위수의 지점들(30)의 세트를 도시한다. 제1 홈으로부터 마지막 홈으로 선형으로 감소하는 인접한 홈들의 피치들을 갖는 와이어 가이드 롤러들이, 사용되었으며 그리고, 곧은 원형-실린더형 실리콘(100) 단결정들이, 절단되었고, 여기서 최대 400 mm(변화 가능)의 총 길이를 갖는 최대 3개의 잉곳이, 슬라이싱 작업에서 톱 빔 상에 연속적으로 장착되었다. 슬라이싱 작업들의 높은 횟수에도 불구하고 그리고 일반적으로 통계적 이유로 요동하는 (-3 σ) 분위수에 기인하여, 지점들(30)의 세트가 3차 다항식 회귀(31)를 동반하는 상당한 스프레드를 갖도록, 단지 매 25번째 반도체 슬라이스만이, 측정되었다. 60 km의 구조화된 와이어가 각 슬라이싱 작업을 위해 사용되었고, 이것은, 와이어 웹에 공급된 새 와이어의 유효 직경과 와이어 웹으로부터 이탈된 사용된 와이어의 유효 직경 사이에 12 ㎛의 차이를 생성했다. 바람직하게 동일한 두께들(TMIN)이 제1 반도체 슬라이스 및 마지막 반도체 슬라이스의 최소 두께에 대해 생성되도록, 제1 홈과 제2 홈 사이의 홈 피치는, 1134 ㎛이었으며, 그리고 끝에서 두 번째 홈과 마지막 홈 사이의 피치는, 1122 ㎛이었고, 선형 감소의 총합은 결과적으로, 1134 ㎛ - 1122 = 12 ㎛이었다. 그러나, 홈 피치의 선형 감소에도 불구하고, 중간 위치들로부터의 반도체 슬라이스들이, 지점들(30)의 세트에 따른, 분위수들에 대해 최대 12.3 ㎛까지, 그리고 회귀 곡선(31)에 대해 최대 5.7 ㎛까지, 서로 편차를 갖는다는 것이, 확인된다. 결과적으로, 홈 피치의 선형 감소에도 불구하고, 값비싼 반도체 재료가, 불필요하게 두꺼운 반도체 슬라이스들의 생산의 결과로서, 낭비되었다.

도 4는, 비교예, 제1 예 및 제2 예에 대한 피치 함수로서, 홈 피치들(34)의 초기 분포를 도시한다. 홈 피치의 선형 감소가, 각각의 경우에 선택되었다. 제1 예 및 제2 예에 대해, 홈 피치들(34)의 이러한 윤곽은, 이전 슬라이싱 작업들을 형성하는 비교예의 슬라이싱 작업들인, 함수 dINI(WP)에 대응한다. 도 4는 또한, 제1 예에 대해 방정식 dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)에 의해 계산되는 비선형 피치 함수 dTAR(WP)에 대응하는, 홈 피치들(35)의 윤곽을 도시한다. 함수 TINI(WP)는, 이전 슬라이싱 작업들의 슬라이스들의 최소 두께들의 (-3 σ) 분위수들의 두께를 나타내며, 그리고 표적 두께 특성값 함수는, 최소 두께들의 일정한 (-3 σ) 분위수들을 나타낸다: TTAR(WP) = 878.6 ㎛. 홈 피치들(35)의 윤곽은, 단조롭게 감소할 뿐만 아니라, 일시적으로 증가하는 구역을 또한 갖는다. 이러한 윤곽이 구역들은, 도 9에 따른 최대 슬라이싱 간극 폭의 (+3 σ) 분위수들의 회귀 곡선(50)의 섹션들(53, 54, 55)과 유사한 구조를 갖는다.

도 3은, 제1 예의 결과로서, 두께 특성값은 단지 매 25번째 슬라이스에 관해서만 측정되는, 랩 슬라이싱에 의한 대략 1000 슬라이싱 작업으로부터의 최소 두께들(TMIN)의 (-3 σ) 분위수의 지점들(32)의 세트를 도시한다. 홈 피치들을 제외하고, 랩 슬라이싱에서의 조건은, 비교예에서의 조건과 동일하다. 홈 피치들(35)은, 방정식에 의해 계산된 비선형 피치 함수 dTAR(WP)을 따른다. 지점들(32)의 세트에 대한 맞춤된 다항식(33)은, 와이어 웹의 모든 위치들(WP)에 대해 사실상 일정하다. 본 발명에 따라 수행되는 방법은, 그에 따라, 878.6 ㎛의 그들의 표적 값 주변에 좁게 분포되는, 최소 두께들의 (-3 σ) 분위수들을 갖는 반도체 슬라이스들을 제공한다.

도 5는, 모든 측정된 슬라이스들의 최소 두께들(TMIN) 및 최대 두께들(TMAX)의 누적 빈도를, 말하자면 비교예의 슬라이스들의 최소 두께들의 누적 빈도(37) 및 제1 예의 슬라이스들의 최소 두께들의 누적 빈도(39)를 도시한다. 마찬가지로, 비교예의 슬라이스들의 최대 두께들의 누적 빈도(38) 및 제1 예의 슬라이스들의 최대 두께들의 누적 빈도(40), 그리고 또한 제2 예의 슬라이스들의 최소 두께들(TMIN)의 누적 빈도(41) 및 최대 두께들의 누적 빈도(42)가, 작도된다.

도 6은, 비교예의 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)의 (+3 σ) 분위수의 지점들(43)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(44), 그리고 또한 제1 예의 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)의 (+3 σ) 분위수의 지점들(45)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(46)을 도시한다.

제2 예의 결과는, 홈 피치들이 예를 들어, 가능한 한 균일한 슬라이스들의 최대 두께를 향해 최적화될 수 있다는 것을 보여준다. 도 7은, 슬라이싱 작업 도중에, 도 4에 도시된 홈 피치들(36)과 같은 홈 피치들이 와이어 웹 내에서 위치(WP)와 더불어 변화되는 경우의, 슬라이스들의 최대 두께의 (+3 σ) 분위수의 지점들(61)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(62)을 도시한다. 윤곽은, 비선형 피치 함수 dTAR(WP)의 윤곽에 대응하고, 여기서, 방정식을 푸는 도중에, 최대 두께들의 (+3 σ) 분위수는, 두께 특성값 함수 TINI(WP)에 대한 두께 특성값으로서 추산되며 그리고 최대 두께들의 (+3 σ) 일정한 분위수들은, 표적 두께 특성값 함수에 대해 추산된다. 비교를 위해, 도 7은 다시, 비교예의 슬라이스들의 최대 두께들의 (+3 σ) 분위수의 지점들(43)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(44)을 도시한다.

도 8은, 제2 예의 슬라이스들의 최소 두께들의 (-3 σ) 분위수의 지점들(47)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(48), 그리고 또한 다시 비교를 위해 비교예의 슬라이스들의 최소 두께들의 (-3 σ) 분위수의 지점들(30)의 세트 및 연관된 회귀 곡선(31)을 도시한다.

표 1은, 결과를 요약한다:

표 1은, 회귀 곡선들이 그에 기초하게 되는 맞춤 다항식들의 변화량(VAR), 및, 2개의 예의 두께 분포들이 그 만큼 비교예에 관련하여 변화된, 와이어 웹 내에서 위치(WP)에 걸친 차이(DIFF)를 표시한다. 제1 예(표적 두께 특성값 함수가 슬라이스들의 최소 두께들(TMIN)의 일정한 (-3 σ) 분위수를 규정함)에서, 비교예(홈 피치들의 선형 감소)에서의 변화량은, 5.2 ㎛에서 0 ㎛로 감소되었다. 슬라이스들의 연관된 최대 두께들(TMAX)의 (+3 σ) 분위수들의 변화량은, 대조적으로 38.3 ㎛에서 58.6 ㎛로 증가되었다. 제2 예(표적 두께 특성값 함수가 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)의 일정한 (+3 σ) 분위수를 규정함)에서, 슬라이스들의 최대 두께들(TMAX)의 (+3 σ) 분위수들의 변화량은, 38.3 ㎛에서 0 ㎛로 감소되었으며, 그리고 대조적으로, 최소 두께들(TMIN)의 연관된 (-3 σ) 분위수들의 변화량은, 5.2 ㎛에서 63.5 ㎛로 증가되었다.

예시적인 실시예들에 대한 이상의 설명은, 예시인 것으로 이해되어야 한다. 이에 의해 이루어지는 본 개시는, 한편으로 당업자가 본 발명 및 본 발명과 연관된 장점들을 이해하는 것을 가능하게 하며, 그리고 다른 한편, 당업자의 이해 안에서 또한 명백한 설명된 구조들 및 방법들에 대한 변경들 및 수정들을 또한 포함한다. 모든 그러한 변경들 및 수정들 및 균등물들은, 청구항들의 보호 범위에 의해 커버되어야 한다.

1: 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 급송(새 와이어)
10: 와이어 이탈(마모 와이어)
11: 와이어 웹
12: 공작물
13: 와이어 섹션들의 움직임의 방향
14: 공작물의 축
15: 톱 빔
16: 아교 결합부
17: 급송 방향
18: 홈
19: 좌측 노즐
20: 우측 노즐
21: 배출 개구부
22: 좌측 제트
23: 우측 제트
24: 절삭 깊이
25: 슬라이싱 간극
26: 식별 노치
27: 와이어 가이드 롤러
28: 와이어 가이드 롤러의 코어
29: 와이어 가이드 롤러의 커버
30: 위치(WP)에 대한 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 최소 두께의 (-3 σ) 분위수들
31: 30에 대한 회귀 곡선
32: 위치(WP)에 대한 비-선형으로 변화하는 홈 피치를 동반하는 최소 두께의 (-3 σ) 분위수들
33: 32에 대한 회귀 곡선
34: 선형으로 감소하는 홈 피치
35: 최소 두께의 일정한 (-3 σ) 분위수에 대한 홈 피치
36: 최대 두께의 일정한 (+3 σ) 분위수에 대한 홈 피치
37: 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 최소 두께들의 누적 빈도(CF)
38: 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 최대 두께들의 누적 빈도(CF)
39: 최소 두께의 일정한 (-3 σ) 분위수들에 대해 최적화된 비-선형으로 변화하는 홈 피치를 동반하는 최소 두께들의 누적 빈도(CF)
40: 최소 두께의 일정한 (-3 σ) 분위수들에 대해 최적화된 비-선형으로 변화하는 홈 피치를 동반하는 최대 두께들의 누적 빈도(CF)
41: 최대 두께의 일정한 (+3 σ) 분위수들에 대해 최적화된 비-선형으로 변화하는 홈 피치를 동반하는 최소 두께들의 누적 빈도(CF)
42: 최대 두께의 일정한 (+3 σ) 분위수들에 대해 최적화된 비-선형으로 변화하는 홈 피치를 동반하는 최대 두께들의 누적 빈도(CF)
43: 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 위치(WP)에 대한 최대 두께(TMAX)의 (+3 σ) 분위수들
44: 43에 대한 회귀 곡선
45: 최소 두께의 일정한 (-3 σ) 분위수들에 대해 최적화된, 비-선형 홈 피치를 동반하는 위치(WP)에 대한 최대 두께(TMAX)의 (+3 σ) 분위수들
46: 45에 대한 회귀 곡선
47: 최대 두께의 일정한 (+3 σ) 분위수들에 대해 최적화된, 비-선형 홈 피치를 동반하는 위치(WP)에 대한 최소 두께(TMIN)의 (+3 σ) 분위수들
48: 47에 대한 회귀 곡선
49: 구조화된 와이어에 대해 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 최대 슬라이싱 간극 폭(KMAX)의 (+3 σ) 분위수들
50: 49에 대한 회귀 곡선
51: 평이한 와이어에 대한 선형으로 감소하는 홈 피치를 동반하는 최대 슬라이싱 간극 폭(KMAX)의 (+3 σ) 분위수들
52: 51에 대한 회귀 곡선
53: 단조로운 감소를 동반하는 구간
54: 단조로운 증가를 동반하는 구간
55: 단조로운 감소를 동반하는 구간
56: 절개 웨지
57: 안장
58: 급송 방향에서의 스캔 방향
59: 슬라이스의 중심 평면
60: 슬라이스
61: 최대 두께의 일정한 (+3σ) 분위수들에 대해 최적화된, 비-선형 홈 피치를 동반하는 위치(WP)에 대한 최대 두께(TMAX)의 (+3 σ) 분위수들
62: 61에 대한 회귀 곡선
α: 개방 각도
CF: 누적 빈도
d: 홈 피치
d1: 제2 홈과 제1 홈 사이의 피치
dINI(WP): 피치 함수
dTAR(WP): 비선형 피치 함수
D: 와이어 가이드 롤러의 직경
DIFF: 차이
i: 절단 횟수
KMAX: 슬라이싱 간극들의 최대 폭
L: 와이어 가이드 롤러의 길이
r: 홈 베이스의 곡률 반경
s: 인접한 홈들 사이의 원통형 부분의 폭
s1: 제1 홈과 제2 홈 사이의 원통형 부분의 폭
s(WP): 폭 함수
t: 홈의 깊이
t(WP): 깊이 함수
t1: 제1 홈의 깊이
TMIN: 슬라이스의 최소 두께
TMAX: 슬라이스의 최대 두께
TINI(WP): 두께 특성값 함수
TTAR(WP): 표적 두께 특성값 함수
VAR: 변화량
WGRP: 와이어 가이드 롤러들의 홈 피치
WP: 와이어 가이드 롤러 상의 2개의 인접한 홈의 홈 피치의 위치 또는 슬라이스 위치

Claims (12)

1. 슬라이싱 작업 도중에 와이어 톱에 의해 공작물 축을 갖는 공작물로부터 복수의 슬라이스를 동시에 슬라이싱하기 위한 방법으로서,
   그들의 축을 중심으로 하는 와이어 톱의 와이어 가이드 롤러들의 회전에 의해 공작물에 대해 와이어 톱의 와이어를 이동시키는 단계로서, 와이어 가이드 롤러들은, 와이어-가이드 홈들을 갖도록 제공되는, 케이스를 구비하는 것인, 단계, 및 와이어의 와이어 섹션들로 구성되는 와이어 웹을 신장시키는 단계;
   연마재의 존재 상태에서 와이어 웹으로 와이어 섹션들에 대해 수직으로 공작물을 급송하는 단계로서, 와이어 섹션들은 공작물을 완전히 관통하도록 가공하는 것인, 단계
   를 포함하고,
   비선형 피치 함수 dTAR(WP)이, 표적 두께 특성값 함수 TTAR(WP), 피치 함수 dINI(WP), 및 두께 특성값 함수 TINI(WP)에 의존하여 선택되고, dTAR(WP)은, 슬라이싱 작업 도중에 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에 피치를 할당하고, TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱에 의한 복수의 이전 슬라이싱 작업들 도중에 획득된 슬라이스들에 슬라이스들 상에서 측정된 두께 특성값을 할당하며, dINI(WP)는, 위치(WP)에서의 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에 이전 슬라이싱 작업들 도중의 피치를 할당하고, TTAR(WP)은, 슬라이싱 작업 도중에 위치(WP)에서 슬라이싱된 슬라이스들에 표적 두께 특성값을 할당하며, 그리고 WP는, 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를 지시하는 것인, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   이전 슬라이싱 작업들의 횟수(i)가, 수행되며, 그리고 피치 dTAR(WP)은, 방정식 dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)가 만족되도록, 선택되는 것인, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   측정된 두께 특성값은, 측정된 슬라이스들의, 최소 두께의 평균값, 최대 두께의 평균값, 평균 두께의 평균값, 또는, 최소 두께의, 최대 두께의 또는 평균 두께의 분위수의 두께인 것인, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   TTAR(WP)은 상수인 것인, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   와이어는, 과공석 펄라이트로 구성되는, 평이한 피아노 와이어이며, 그리고 연마재는, 글리콜 또는 오일로 구성되는 캐리어 유체 내의 탄화규소(SiC)로 구성되는 슬러리 형태로 제공되는 것인, 방법.
6. 제4항에 있어서,
   와이어는 부가적으로, 와이어의 종방향에 직교하는 복수의 돌출부 및 만입부를 갖도록 제공되는 것인, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   와이어를 이동시키는 단계는, 방향 반전들의 쌍들의 연속적인 시퀀스로 구성되며, 그리고 한 쌍의 방향 반전은, 각각의 경우에, 제1 길이만큼의 와이어 종방향에서 제1 방향으로의 와이어의 제1 이동, 및 제2 길이만큼의 제1 방향에 정확히 반대의 제2 방향으로의 와이어의 후속 이동으로서, 제1 길이는 제2 길이보다 더 크게 선택되는 것인, 후속 이동을 포함하는 것인, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   공작물 축은, 와이어 가이드 롤러들의 축들과 평행하게 배향되는 것인, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   홈들은, 위치(WP)에서의 홈들에 와이어의 포락선에 비례하는 깊이를 할당하는, 깊이 함수 t(WP)를 따르는 깊이를 갖는 것인, 방법.
10. 공작물로부터 복수의 슬라이스를 동시에 슬라이싱하기 위한 와이어 톱으로서,
    와이어 웹을 신장시키며 그리고 축들 및 케이스를 구비하는, 와이어 가이드 롤러들로서, 케이스들은 와이어를 가이드하는 복수의 홈을 갖도록 제공되고, 위치(WP)에서 인접한 홈들 사이의 피치는 비선형 피치 함수 dTAR(WP)을 따르며, 그리고 WP는 와이어 가이드 롤러들의 축들에 대한 인접한 홈들의 축방향 위치를 나타내는 것인, 와이어 가이드 롤러들을 포함하는 것인, 와이어 톱.
11. 제10항에 있어서,
    dTAR(WP)은, 방정식 dTAR(WP) = dINI(WP) + TTAR(WP) - TINI(WP)가 만족되도록 선택되고, 여기서, TTAR(WP)은, 위치(WP)에서 슬라이싱될 슬라이스에 표적 두께 특성값을 할당하는, 표적 두께 특성값 함수이고, TINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 톱에 의한 복수의 이전 슬라이싱 작업들 도중에 획득된 슬라이스들에, 슬라이스들 상에서 측정되는, 두께 특성값을 할당하는, 두께 특성값 함수이며, dINI(WP)는, 위치(WP)에서 와이어 가이드 롤러들의 케이스 내의 인접한 홈들에, 이전 슬라이싱 작업들 도중에 존재했던 피치를 할당하는, 피치 함수인 것인, 와이어 톱.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    측정된 두께 특성값은, 측정된 슬라이스들의, 최소 두께의 평균값, 최대 두께의 평균값, 평균 두께의 평균값, 또는, 최소 두께의, 최대 두께의 또는 평균 두께의 분위수의 두께인 것인, 와이어 톱.

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