JP5639715B2 - インゴット切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、インゴット切断装置に関するものである。

一般的に、シリコンなどの基板(Wafer)は、単結晶シリコンインゴット(Ingot)を薄い厚さで切断(Slice)して製造され、このようなインゴットは単結晶インゴット切断装置によって切断される。

従来、単結晶インゴット切断装置は、インゴットを高速回転するワイヤソー(Wire Saw)に下降させて切断作業を行い、ワイヤソーにはインゴット切断及び潤滑作用をするスラリー(研磨剤(Abrasive)及び油(oil))が供給される。

ところが、インゴットの切断作業が行われる間インゴットに供給されたスラリーの一部は、ワイヤソーに付着して巻き上げられ、インゴットを固定する装着部に突当ることになる。装着部と突当ったスラリーは、自然落下して切断されたインゴットの間に浸透することになり、これによってインゴット切断面の反り(Warpage)現象が発生する。

上記のような反り現象は、切断されたインゴットから得られる基板の品質を悪化させたり、不良を発生させる問題を引き起こす。

本発明は、インゴットを効果的に切断し、かつ品質が向上されたウェハーを製造できるインゴット切断装置を提供することを目的とする。

本発明のインゴット切断装置は、インゴットが装着される装着部と、前記装着部の下部に設けられたワイヤソーと、前記ワイヤソーの上部からスラリーを供給するスラリー供給部と、前記装着部に形成されたスラリー遮断部とを含み、前記スラリー遮断部は、前記装着部の一側に結合される固定部と、前記固定部の下部に中心領域が結合されたスラリー捕集部とを含む。

また、本発明のインゴット切断装置は、ワークプレートと、前記ワークプレートの下部にインゴットを固定させるビームと、前記ワークプレートの下部に、前記ビームの隣に配置されるスラリー遮断部と、前記インゴットを切断するためのワイヤソーと、前記ワイヤソーにスラリーを供給するためのスラリー供給部とを含む。

また、本発明のインゴット切断装置は、インゴットを支持するワークプレートと、前記ワークプレートと前記インゴットとの間に介在するビームと、前記ビームの隣で、且つ前記インゴットと前記ワークプレートとの間に配置されるスラリー遮断部と、前記ワークプレートの下部に配置されるワイヤソーとを含む。

本発明のインゴット切断装置によれば、装着部の一側にスラリー遮断部を形成したことで、飛散するスラリーがインゴットに再供給されることを防止することができる。

また、本発明のインゴット切断装置によれば、スラリー捕集部の一側にスラリー誘導部を形成したことで、飛散するスラリーを安定的にスラリー捕集部に捕集することができる。

また、本発明のインゴット切断装置によれば、スラリー捕集部の他側に遮断部を形成したことで、スラリーがスラリー捕集部の後方にあふれて作業空間に流れ込むことを防止できる。

また、本発明のインゴット切断装置によれば、スラリー捕集部の側面に排出部を形成したことで、スラリー捕集部に捕集されたスラリーを安定的に外部に排出することができる。

本発明の単結晶インゴット切断装置を示す構成図である。 本発明の単結晶インゴット切断装置に装着されたスラリー遮断部の斜視図である。 本発明の単結晶インゴット切断装置に装着されたスラリー遮断部の断面図である。 本発明の単結晶インゴット切断装置の動作を示す構成図である。 本発明による工程後の基板の反り程度を、従来の基板の反り程度と比較したグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳しく説明する。

図１は本発明の単結晶インゴット切断装置を示す構成図で、図２は本発明の単結晶インゴット切断装置に装着されたスラリー遮断部の斜視図で、図３は本発明の単結晶インゴット切断装置に装着されたスラリー遮断部の断面図で、図４は本発明の単結晶インゴット切断装置の動作を示す構成図で、図５は本発明による工程後の基板の反り程度を従来の基板の反り程度と比較したグラフである。

図１に示すように、実施例に係る単結晶インゴット切断装置は、インゴットＩが装着される装着部１００と、前記装着部１００の下部に設けられたワイヤソー２００と、前記ワイヤソー２００の上部からスラリーを供給するスラリー供給部３００と、前記装着部１００に形成されたスラリー遮断部４００とを含む。

装着部１００はインゴットＩの上部に設けられ、インゴットＩの上部を固定した状態で上下に移動することができる。このために、装着部１００の一側には装着部１００を移動させるための別途の駆動部(図示されない)をさらに設けることができる。インゴットＩはシリコンインゴットＩからなることができる。

装着部１００は、ワークプレート１１０とビーム１２０を含む。前記ワークプレート１１０は前記ビーム１２０を支持する。具体的には、前記ワークプレート１１０の下部に前記ビーム１２０が固定されて、支持される。

インゴットＩは、前記ビーム１２０を介して前記ワークプレート１１０に固定される。即ち、前記インゴットＩは前記ビーム１２０にエポキシ接着剤等により接着され、前記ビーム１２０は前記ワークプレート１１０に固定される。前記ビーム１２０は、前記ワークプレート１１０にボルトなどによって固定することができる。前記ビーム１２０は、前記インゴットＩと前記ワークプレート１１０との間に介在する。

装着部１００の下部にはワイヤソー２００が設けられる。ワイヤソー２００は、回転往復運動をするワイヤ２２０と、前記ワイヤ２００が巻かれるように対向配置されたガイドローラ２４０とを含む。ワイヤ２００は、インゴットＩが多数の基板に切断されるように多数本が設けることができる。ここで、ガイドローラ２４０のいずれか一つは、ガイドローラを駆動させるための駆動ローラからなることができる。

これによって、ワイヤソー２００は円筒形状のインゴットＩを薄い厚さで切断して多数の基板を製造することができる。

ワイヤソー２００の上部にはスラリー供給部３００が設けられる。スラリー供給部３００は、ガイドローラ２４０の上部で高速走行するワイヤ２２０にスラリーを供給し、供給されたスラリーによってインゴットＩの切断が行われる。

スラリー供給部３００は、ワイヤ２２０を回転させるガイドローラ２４０の上部に配置することができ、これによってワイヤ２２０とガイドローラ２４０の両方にスラリーを供給することができる。

ここで、スラリー供給部３００の下部には、スラリーを噴射できるように多数のノズル(図示されない)を形成することができ、スラリーとしては細かく粉砕された研磨剤をオイルで所定濃度で混合して用いることができる。

上記のようなスラリーは、ワイヤ２２０と一緒に移動しながらインゴットＩの表面に摩擦力を起こす役割をし、ワイヤ２２０がインゴットＩを容易に切断できるようにする。

一方、装着部１００の一側にはスラリー遮断部４００が形成される。具体的には、スラリー遮断部４００はワークプレート１１０の下に配置される。スラリー遮断部４００はワークプレート１１０とインゴットＩとの間に介在する。また、スラリー遮断部４００はビーム１２０の隣に配置される。

スラリー遮断部４００は、インゴットＩの切断中にインゴットＩの上部に向かって飛散するスラリーが、再びインゴットＩを向かって流れ落ちることを防止する。具体的には、スラリー遮断部４００は、装着部１００に向かって飛散するスラリーがインゴットＩに向かって下方に流れ落ちることを防止する。

図２及び図３に示すように、実施例に係るスラリー遮断部４００は、固定部４２０と、前記固定部４２０に結合されたスラリー捕集部４４０を含む。

固定部４２０は、第１固定部４２２と第２固定部４２４を含む。第１固定部４２２は長方形のプレート状に形成され、その一面は装着部１００の外側面に固定される。具体的には、第１固定部４２２はワークプレート１１０の側面にボルトなどによって固定される。

第２固定部４２４は装着部１００の下部面と結合され、第１固定部４２２の一面から垂直方向に延長形成されたバー形状に形成される。第２固定部４２４は、ワークプレート１１０の下面に固定することができる。このような第２固定部４２４は多数個形成することができ、第１固定部４２２の一面に離隔配置される。

前記固定部４２０は、ワークプレート１１０の外側及び下部面を同時に支持することで、装着部１００が移動中にもより安定的にスラリー遮断部４００を装着部１００に固定支持させることができる。

固定部４２０の下部には、飛散スラリーを捕集するスラリー捕集部４４０が形成される。スラリー捕集部４４０はバー形状のプレート状に形成され、スラリー捕集部４４０の長手方向の長さＬはインゴットＩの長さに対応して形成される。

ここで、固定部４２０はスラリー捕集部４４０の中心領域に結合され、スラリー捕集部４４０から捕集されたスラリーが固定部４２０に干渉されないように、固定部４２０の下部面には一定面積で切開された切開部４２３が形成される。

即ち、固定部４２０はスラリー捕集部４４０を二つの領域に区分することができる。即ち、スラリー捕集部４４０は、前記固定部４２０によって第１領域と第２領域に分割される。具体的には、第１固定部４２２はスラリー捕集部４４０を前記二つの領域に定義することができる。

この時、第１固定部４２２には切開部４２３が形成され、切開部４２３を通じて第１領域と第２領域が相互連結される。即ち、第１領域のスラリーは第２領域に自由に流れることができる。

スラリー捕集部４４０の一側、例えば、インゴットＩに近いスラリー捕集部４４０の一側には、スラリー誘導部４６０がさらに形成される。

このようなスラリー誘導部４６０は、スラリー捕集部４４０から外側に向かって上向き傾斜して形成され、飛散するスラリーＳが安定的にスラリー捕集部４４０に入ってくるように誘導する。ここで、スラリー誘導部４６０の傾斜θは、スラリー捕集部４４０、即ち、水平面を基準として約２０°〜約６０°の角度を有することができる。具体的には、スラリー誘導部４６０は約３０°〜約６０°の傾斜角を有することができる。

また、スラリー遮断部４００の一終端部、具体的には、スラリー誘導部４６０の一終端部はビーム１２０と離隔される。スラリー誘導部４６０の一終端部は、ビーム１２０の側面と離隔される。この時、スラリー誘導部４６０の一終端部とビーム１２０の側面の間の距離Ｄ１は約１mm〜約１０mmを有することができる。

また、スラリー遮断部４００の一終端部、具体的には、スラリー誘導部４６０の一終端部はワークプレート１１０と離隔される。スラリー誘導部４６０の一終端部は、ワークプレート１１０の下面と離隔される。この時、スラリー誘導部４６０の一終端部とワークプレート１１０の下面の間の距離Ｄ２は約１mm〜約１０mmを有することができる。

また、スラリー誘導部４６０が形成されたスラリー捕集部４４０の他側には、捕集されたスラリーが後方にあふれることを防止できるように、遮断部４７０がさらに形成される。

遮断部４７０はスラリー捕集部４４０の他方から上部に向かって延長形成され、このような遮断部４７０は、捕集されたスラリーがスラリー捕集部４４０から溢れて作業空間、例えば、ワイヤソー２００へと流れ落ちることを防止することができる。

また、スラリー捕集部４４０の側面には、捕集されたスラリーを排出させる排出部４８０がさらに形成される。

排出部４８０は、スラリー捕集部４４０から外側に向かって下向き傾斜され、これによって、スラリー捕集部４４０に捕集されたスラリーは、排出部４８０が形成されたスラリー捕集部４４０の側面から容易に排出される。ここで、排出部４８０はスラリー捕集部４４０の両側に形成され、少なくとも一側のみに形成されてもよい。

スラリー遮断部４００は、全体的に一方向に延長される形状を有することができる。即ち、スラリー遮断部４００は、インゴットＩが延長される方向と対応して延長される。即ち、スラリー遮断部４００はインゴットＩと同一方向に延長される。

以下、図４を参照しながら、本発明による単結晶インゴット切断装置の動作を説明する。

図４に示すように、装着部１００に支持されたインゴットＩが、インゴットＩ直径の約１／２地点を越えて下降すると、走行するワイヤ２２０の表面についたスラリーＳは、インゴットＩの上部表面と装着部１００の下部の側面に沿って矢印方向に移動する。

移動したスラリーＳは、装着部１００の一側に形成されたスラリー遮断部４００のスラリー誘導部４６０に沿ってスラリー捕集部４４０で捕集される。即ち、スラリー供給部３００を介して噴射されるスラリーＳは、ワイヤ２２０の表面に付着し、これはビーム１２０とスラリー誘導部４６０の一終端部の間の空間に飛散される。ビーム１２０とスラリー誘導部４６０の一終端部との間の空間に流入するスラリーは、ワークプレート１１０とスラリー誘導部４６０の間の空間を通じてスラリー捕集部４４０に流入する。

捕集されたスラリーＳは、スラリー捕集部４４０の後方ではなく、側面に形成された排出部４８０に沿って排出される。

ここで、スラリー供給部３００は、ワイヤ２２０を回転させるガイドローラ２４０の上部に設けられているので、下降するスラリー遮断部４００と干渉することを防止することができる。

また、スラリー捕集部４４０は、インゴットＩと対応する長さで形成されているので、スラリーＳがスラリー捕集部４４０の側面から排出されても、ワイヤソー２００と干渉することを防止することができる。

以上のように、本発明によるスラリー遮断部４００は、飛散するスラリーＳを十分に捕集することができ、スラリー遮断部４００の後方ではなく側面に誘導して、スラリーＳがインゴットＩと作業空間に再び流れ込むことを防止できる。

これによって、本発明によるインゴット切断装置は、効果的にインゴットを切断でき、向上した品質のウェハーを製造することができる。

図５に示すように、本発明による単結晶インゴット切断装置によって切断された基板の反りＡ程度は、従来基板の反りＢ程度に比べて非常に均一であることが分かる。

以上、図面と特定の実施例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の思想と特許請求項の範囲を逸脱しない範囲内で、多様な修正と変更が可能であることは、当業者にとって自明である。

Claims (15)

1. インゴットが装着される装着部と、
   前記装着部の下部に設けられたワイヤソーと、
   前記ワイヤソーの上部からスラリーを供給するスラリー供給部と、
   前記装着部に形成されたスラリー遮断部と、を含み、
   前記スラリー遮断部は、
   前記装着部の一側に結合される固定部と、
   前記固定部の下部に中心領域が結合されたスラリー捕集部と、
   前記スラリー捕集部の一側に、外側に向かって上向き傾斜したスラリー誘導部と、
   を含む
   ことを特徴とするインゴット切断装置。
2. 前記スラリー遮断部は、前記スラリー捕集部の他側に、上部に向かって延長された遮断部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
3. 前記スラリー遮断部は、前記スラリー捕集部の側面に、外側に向かって下向き傾斜した排出部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
4. 前記固定部は、
   前記装着部の側面に固定される第１固定部と、
   前記第１固定部と垂直結合され、前記装着部の下部面に固定される第２固定部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
5. 前記スラリー捕集部は前記第１固定部の下部と結合され、前記第１固定部の一部が切開されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
6. 前記スラリー捕集部は、前記インゴットの長手方向に対応する方向に延長されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
7. 前記ワイヤソーは、ワイヤと、前記ワイヤの両側を支持して往復回転させる回転ローラとを含み、
   前記スラリー供給部は、前記回転ローラの上部に配置されることを特徴とする請求項１に記載のインゴット切断装置。
8. 前記回転ローラは、前記インゴットを基準として前記スラリー遮断部よりも外側に配置されることを特徴とする請求項７に記載のインゴット切断装置。
9. ワークプレートと、
   前記ワークプレートの下部にインゴットを固定させるビームと、
   前記ワークプレートの下部に、前記ビームの隣に配置されるスラリー遮断部と、
   前記インゴットを切断するためのワイヤソーと、
   前記ワイヤソーにスラリーを供給するためのスラリー供給部と、を含み、
   前記スラリー遮断部は、
   前記ワークプレートの下面と対向するスラリー捕集部と、
   前記スラリー捕集部から延長され、前記スラリー捕集部の一側に、外側に向かって上向き傾斜したスラリー誘導部と、
   を含み、
   前記スラリー誘導部の一終端部は、前記ビーム及び前記ワークプレートの下面と離隔されている、
   ことを特徴とするインゴット切断装置。
10. 前記スラリー遮断部は、前記スラリー捕集部を前記ワークプレートに固定させるための固定部を含むことを特徴とする請求項９に記載のインゴット切断装置。
11. 前記スラリー供給部からのスラリーは、前記スラリー誘導部と前記ビームとの間の空間及び前記スラリー誘導部と前記ワークプレートとの間の空間を通じて、前記スラリー捕集部に捕集されることを特徴とする請求項９に記載のインゴット切断装置。
12. 前記スラリー誘導部の一終端部と前記ビームとの間の間隔は約１ｍｍ〜約１０ｍｍであり、
    前記スラリー誘導部の一終端部と前記ワークプレートとの間の間隔は約１ｍｍ〜約１０ｍｍであることを特徴とする請求項９に記載のインゴット切断装置。
13. 前記固定部は、前記スラリー捕集部を第１領域と第２領域に分割し、
    前記固定部は、前記第１領域と前記第２領域を連結させる切開部を含むことを特徴とする請求項１０に記載のインゴット切断装置。
14. 前記スラリー捕集部は、前記インゴットが延長される方向と同一方向に延長されることを特徴とする請求項９に記載のインゴット切断装置。
15. 前記固定部は、前記ワークプレートの側面に配置される第１固定部と、前記ワークプレートの下面に配置される第２固定部とを含むことを特徴とする請求項１０に記載のインゴット切断装置。

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