KR101897082B1 - 잉곳 절단 장치 및 잉곳 절단 방법 - Google Patents

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Abstract

상기 와이어들을 감아서 회전시키는 롤러(roller)부; 및 상기 와이어들로 슬러리를 공급하기 위한 다수의 슬러리 홀들이 형성되는 슬러리 노즐을 포함하고, 상기 롤러부가 다수 개로 구비된다.
실시예에 따른 잉곳 절단 방법은, 잉곳을 회전시키는 단계; 및 상기 잉곳을 절단하는 단계를 포함한다.

Description

잉곳 절단 장치 및 잉곳 절단 방법{APPARATUS OF INGOT SLICING AND METHOD OF INGOT SLICING}
본 기재는 잉곳 절단 장치 및 잉곳 절단 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼 제조 공정은 모래에서 규소(Si)를 추출 정제하여 실리콘 원재료를 생성한 후 원하는 불순물을 주입하여 N형 또는 P형 실리콘 잉곳(ingot)을 제조하고, 제조된 실리콘 잉곳을 원하는 두께로 잘라 웨이퍼를 만드는 슬라이싱(slicing) 공정을 포함한다. 이러한 웨이퍼 슬라이싱 공정은 잉곳 제조 공정에서 제조된 잉곳을 다수의 박판으로 슬라이싱 하는 것을 말하며, 와이어 쏘우 장치가 널리 사용되고 있다.
이때, 와이어가 상기 잉곳을 한 방향에서만 절단하기 때문에, 잉곳의 중심으로 가까워질수록 표면적이 넓어지게 되어 와이어의 끊어짐 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 잉곳의 중심으로 가까워질수록 슬러리의 공급이 원활하지 않아 가공 시간의 지연 등이 발생한다. 이는 결국 절단 후의 웨이퍼의 품질에 영향을 미치게 된다. 또한, 절단 공정의 후반부로 갈수록 절단 면적 감소로 인한 과냉각과 슬러리 흐름에 의한 잉곳(웨이퍼)의 유동에 기인하여 웨이퍼의 끝단부 형상의 변형이 발생할 수 있다는 문제가 있다.
실시예는 절단 효율을 향상할 수 있다.
실시예에 따른 잉곳 절단 장치는, 잉곳(ingot)을 절단하는 와이어들(wires); 상기 와이어들을 감아서 회전시키는 롤러(roller)부; 및 상기 와이어들로 슬러리를 공급하기 위한 다수의 슬러리 홀들이 형성되는 슬러리 노즐을 포함하고, 상기 롤러부가 다수 개로 구비된다.
실시예에 따른 잉곳 절단 방법은, 잉곳을 회전시키는 단계; 및 상기 잉곳을 절단하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 복수의 롤러부를 포함한다. 상기 복수의 롤러부에 의해 잉곳은 서로 다른 방향에서 절단될 수 있다. 즉, 상기 복수개의 롤러부가 상기 잉곳의 서로 다른 방향에서 절단함으로써, 각 와이어가 상기 잉곳의 직경의 절반 이상까지만 이동하더라도 쉽게 절단할 수 있다. 따라서, 잉곳의 절단 공정에 필요한 시간을 감소할 수 있다. 또한, 상기 잉곳의 서로 다른 면에서 동시에 절단이 이루어지기 때문에 상기 잉곳의 변형을 최소화하여 절단할 수 있다. 즉, 종래에는 상기 잉곳을 한 방향에서만 절단하였기 때문에, 절단 공정의 후반부로 갈수록 절단 면적 감소로 인한 과냉각과 슬러리 흐름에 의한 잉곳(웨이퍼)의 유동에 기인하여 웨이퍼의 끝단부 형상의 변형이 발생할 수 있었다.
한편, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 잉곳을 회전시키는 구동부를 포함하고, 상기 구동부에 의해 상기 잉곳은 회전할 수 있다. 상기 잉곳이 회전함으로써, 상기 잉곳의 절단 효율을 향상할 수 있다. 즉, 잉곳의 절단 속도를 향상할 수 있다. 또한, 상기 잉곳에 남아있는 슬러리 또는 윤활유가 원활하게 공급될 수 있고, 찌꺼기를 빠르게 제거할 수 있다. 따라서, 잉곳 절단 가공 중 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있고 가공의 오차를 최소화할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 정면도이다.
도 3은 실시예에 따른 잉곳 절단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 “상/위(on)”에 또는 “하/아래(under)”에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들의 두께나 크기는 설명의 명확성 및 편의를 위하여 변형될 수 있으므로, 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치를 상세하게 설명한다. 도 1은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2는 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 정면도이다. 도 3은 실시예에 따른 잉곳 절단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 롤러부(101, 102, 103), 와이어(111, 112, 113), 릴(151, 152), 슬러리 노즐(120), 구동부(130) 및 홀더(140)를 포함한다.
상기 롤러부(101, 102, 103)는 상기 와이어(111, 112, 113)들을 감아서 회전시킬 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 상기 롤러부(101, 102, 103)는 구동모터와 연결되어 회전할 수 있다. 상기 구동모터에 의해 회전되는 상기 롤러부(101, 102, 103)를 따라 상기 와이어(111, 112, 113)가 이동된다.
상기 와이어(111, 112, 113)는 복수의 롤러부(101, 102, 103)에 감겨지고, 와이어(111, 112, 113)가 감겨지거나 풀려지도록 한 쌍의 릴(151, 152)에 연결된다. 도 1에서는 제3 롤러부(103)에 상기 릴(151, 152)이 연결되는 것으로 도시하였으나, 제1 롤러부(101) 및 제2 롤러부(102)에도 릴(151, 152)이 연결될 수 있다. 즉, 복수의 롤러부(101, 102, 103) 각각에 상기 릴(151, 152)이 연결될 수 있다.
상기 와이어(111, 112, 113)는 롤러부(101, 102, 103)에 일정 피치 간격으로 감겨져 있으며, 잉곳(I)은 회전되는 와이어(111, 112, 113)에 의해 상기 피치 간격과 대략 대응되는 두께를 가진 복수의 웨이퍼로 절단된다.
이때, 상기 릴(151, 152)부위에 전류를 공급하여 와이어(111, 112, 113) 상에 전류가 흐르도록 한다. 이는 잉곳(I)과 맞물림 상태로 회전되는 와이어(111, 112, 113)의 마모에 따라 와이어(111, 112, 113)가 끊어지는 것을 파악하기 위함이다. 즉, 전류가 끊어지면 와이어(111, 112, 113)가 단선된 것으로 판단하여 절단공정을 중지시키게 된다.
한편, 릴(151, 152)에 연결되어 롤러부(101, 102, 103)에 감겨진 와이어(111, 112, 113)의 왕복이동 속도는 400 내지 600m/분의 평균속도와, 분당 1 내지 3회의 순환속도로 롤러부(101, 102, 103)의 주위에 감겨진 와이어(111, 112, 113)의 길이방향으로 왕복이동시킨다. 여기서, 상기 순환속도 및 평균속도는 일예로 설명한 것으로서, 다른 순환속도 및 평균속도로 변경 가능하다.
상기 릴(151, 152)에 연결되는 텐셔너(tensioner)(158)는 상기 와이어(111, 112, 113)의 장력을 조절할 수 있다. 이는 상기 와이어(111, 112, 113)가 긴장된 상태로 유지되도록 한다.
한편, 상기 롤러부(101, 102, 103)는 다수 개로 구비된다. 상기 롤러부(101, 102, 103)는 제1 롤러부(101), 제2 롤러부(102) 및 제3 롤러부(103)를 포함할 수 있다.
상기 제1 롤러부(101), 상기 제2 롤러부(102) 및 상기 제3 롤러부(103)는 상기 잉곳(I)을 둘러싸며 위치할 수 있다.
상기 제1 롤러부(101)는 제1 방향(1D)에 위치할 수 있다. 상기 제1 롤러부(101)는 상기 제1 방향(1D)을 따라 이동할 수 있다. 상기 제1 롤러부(101)는 상기 잉곳(I)을 상기 제1 방향(1D)에서 절단할 수 있다. 즉, 상기 제1 롤러부(101)에 감겨진 제1 와이어(111, 112, 113)는 상기 잉곳(I)을 상기 제1 방향(1D)에서 절단할 수 있다.
상기 제2 롤러부(102)는 상기 제1 방향(1D)과 교차하는 제2 방향(2D)에 위치할 수 있다. 상기 제2 롤러부(102)는 상기 제2 방향(2D)을 따라 이동할 수 있다. 상기 제2 롤러부(102)는 상기 잉곳(I)을 상기 제2 방향(2D)에서 절단할 수 있다. 즉, 상기 제2 롤러부(102)에 감겨진 제2 와이어(111, 112, 113)는 상기 잉곳(I)을 상기 제2 방향(2D)에서 절단할 수 있다.
상기 제3 롤러부(103)는 상기 제2 방향(2D)과 교차하는 제3 방향(3D)에 위치할 수 있다. 상기 제3 롤러부(103)는 상기 제3 방향(3D)을 따라 이동할 수 있다. 상기 제3 롤러부(103)는 상기 잉곳(I)을 상기 제3 방향(3D)에서 절단할 수 있다. 즉, 상기 제3 롤러부(103)에 감겨진 제3 와이어(111, 112, 113)는 상기 잉곳(I)을 상기 제3 방향(3D)에서 절단할 수 있다.
상기 제1 롤러부(101), 제2 롤러부(102) 및 제3 롤러부(103)에 의해 상기 잉곳(I)은 서로 다른 방향에서 절단될 수 있다. 즉, 상기 복수개의 롤러부(101, 102, 103)가 상기 잉곳(I)의 서로 다른 방향에서 절단함으로써, 각 와이어(111, 112, 113)가 상기 잉곳(I)의 직경의 절반 이상까지만 이동하더라도 쉽게 절단할 수 있다. 따라서, 잉곳(I)의 절단 공정에 필요한 시간을 감소할 수 있다. 또한, 상기 잉곳(I)의 서로 다른 면에서 동시에 절단이 이루어지기 때문에 상기 잉곳(I)의 변형을 최소화하여 절단할 수 있다. 즉, 종래에는 상기 잉곳(I)을 한 방향에서만 절단하였기 때문에, 절단 공정의 후반부로 갈수록 절단 면적 감소로 인한 과냉각과 슬러리 흐름에 의한 잉곳(I)(웨이퍼)의 유동에 기인하여 웨이퍼의 끝단부 형상의 변형이 발생할 수 있었다.
상기 슬러리 노즐(120)은 상기 와이어(111, 112, 113)들로 슬러리(S)를 공급하기 위한 다수의 슬러리 홀들이 형성될 수 있다. 상기 슬러리노즐(130)은 와이어(111, 112, 113) 상에 위치되어 와이어(111, 112, 113) 표면에 슬러리(S)를 공급한다. 상기 슬러리(S)는 와이어(111, 112, 113)에 부착되어, 와이어(111, 112, 113)가 잉곳(I)에 끌려 움직이게 되므로, 잉곳(I)의 절단을 보강하는 역할을 한다.
상기 구동부(130)는 상기 잉곳(I)을 회전시킬 수 있다. 상기 구동부(130)에 의해 상기 잉곳(I)은 회전할 수 있다. 상기 잉곳(I)이 회전함으로써, 상기 잉곳(I)의 절단 효율을 향상할 수 있다. 즉, 잉곳(I)의 절단 속도를 향상할 수 있다. 또한, 상기 잉곳(I)에 남아있는 슬러리 또는 윤활유가 원활하게 공급될 수 있고, 찌꺼기를 빠르게 제거할 수 있다. 따라서, 잉곳(I) 절단 가공 중 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있고 가공의 오차를 최소화할 수 있다.
상기 홀더(140)는 상기 잉곳(I)의 하단에 위치할 수 있다. 상기 홀더(140)는 절단된 잉곳(I)을 회수할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 잉곳 절단 방법을 설명한다. 명확하고 간략한 설명을 위하여 앞서 설명한 부분과 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
실시예에 따른 잉곳 절단 방법은 잉곳을 회전시키는 단계, 잉곳을 절단하는 단계, 잉곳의 회전을 중지하는 단계 및 잉곳을 회수하는 단계를 포함한다.
상기 잉곳을 회전시키는 단계에서는 잉곳을 회전시킬 수 있다.
상기 절단하는 단계는, 상기 잉곳을 제1 방향에서 절단하는 단계, 상기 잉곳을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 절단하는 단계 및 상기 잉곳을 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향에서 절단하는 단계를 포함한다.
상기 제1 방향에서 절단하는 단계, 상기 제2 방향에서 절단하는 단계 및 상기 제3 방향에서 절단하는 단계는 동시에 진행된다.
상기 절단하는 단계의 후반부에서는 상기 잉곳의 회전을 중지하는 단계를 거친다. 즉, 잉곳을 절단한 후, 단결정이 회전하게 되면 절단된 웨이퍼들이 낙하하기 때문에 절단 완료 직전에 잉곳의 회전이 멈추게 된다.
이후, 절단된 잉곳을 회수하는 단계를 진행할 수 있다. 이때, 잉곳을 회수할 수 있도록 홀더가 공급되어 웨이퍼들에 대한 낙하를 방지할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 잉곳(ingot)을 절단하는 와이어들(wires);
    상기 와이어들을 감아서 회전시키는 롤러(roller)부; 및
    상기 와이어들로 슬러리를 공급하기 위한 다수의 슬러리 홀들이 형성되는 슬러리 노즐을 포함하고,
    상기 롤러부는,
    제1 방향에 위치하는 제1 롤러부;
    상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에 위치하는 제2 롤러부; 및
    상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향에 위치하는 제3 롤러부를 포함하고,
    상기 와이어들은,
    상기 제1 롤러부에 감겨지는 제1 와이어;
    상기 제2 롤러부에 감겨지는 제2 와이어; 및
    상기 제3 롤러부에 감겨지는 제3 와이어를 포함하고,
    상기 제1 와이어, 상기 제2 와이어 및 상기 제3 와이어는 서로 동일한 피치 간격으로 감겨지고,
    상기 제1 롤러부, 상기 제2 롤러부 및 상기 제3 롤러부는, 상기 잉곳을 둘러싸며 상기 잉곳과 동일한 방향으로 회전하고,
    상기 제1 롤러부는 상기 제1 방향을 따라 이동하며 상기 잉곳을 상기 제1 방향에서 절단하고,
    상기 제2 롤러부는 상기 제2 방향을 따라 이동하며 상기 잉곳을 상기 제2 방향에서 절단하고,
    상기 제3 롤러부는 상기 제3 방향을 따라 이동하며 상기 잉곳을 상기 제3 방향에서 절단하고,
    상기 제1 롤러부, 상기 제2 롤러부 및 상기 제3 롤러부는 상기 잉곳을 동시에 절단하는 잉곳 절단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳이 서로 다른 방향에서 절단되는 잉곳 절단 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳을 회전시키는 구동부를 더 포함하는 잉곳 절단 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳의 하단에는 절단된 잉곳을 회수하는 홀더를 더 포함하는 잉곳 절단 장치.
  14. 잉곳을 회전시키는 단계; 및
    상기 잉곳을 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 절단하는 단계는,
    제1 와이어가 감겨진 제1 롤러부로 상기 잉곳을 제1 방향에서 절단하는 단계;
    제2 와이어가 감겨진 제2 롤러부로 상기 잉곳을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향에서 절단하는 단계; 및
    제3 와이어가 감겨진 제3 롤러부로 상기 잉곳을 상기 제2 방향과 교차하는 제3 방향에서 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 와이어, 상기 제2 와이어 및 상기 제3 와이어는 서로 동일한 피치 간격으로 감겨지고,
    상기 제1 롤러부, 상기 제2 롤러부, 상기 제3 롤러부는, 상기 잉곳을 둘러싸며 상기 잉곳과 동일한 방향으로 회전하고,
    상기 제1 방향에서 절단하는 단계, 상기 제2 방향에서 절단하는 단계 및 상기 제3 방향에서 절단하는 단계는 동시에 진행되는 잉곳 절단 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 절단하는 단계의 후반부에서는 상기 잉곳의 회전을 중지하는 단계 및 절단된 잉곳을 회수하는 단계를 더 포함하는 잉곳 절단 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳은 상기 제1 와이어, 상기 제2 와이어 및 상기 제3 와이어의 피치 간격과 대응되는 두께를 가진 복수의 웨이퍼로 절단되는 잉곳 절단 장치.
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