KR20030019409A - Wire saw and process for slicing multiple semiconductor ingots - Google Patents
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Abstract
와이어 톱(10)은 일반적으로 실린더형인 단결정 잉곳(14)을 웨이퍼들로 동시에 절단한다. 와이어 톱은 컷팅 헤드(16), 잉곳 지지부(12), 및 컷팅 웹(30)을 정의하는 일반적으로 평행한 다수의 컷팅 와이어(18)를 포함한다. 잉곳 지지부(12)는 컷팅 웹 상에 설정되어 그 위에 적어도 2개의 잉곳(14)을 장착하는데 적합하다. 슬러리 운반 시스템은 적어도 잉곳의 개수보다 적어도 하나 많은 양의 노즐(34, 36, 및 38)을 포함하고, 노즐은 일반적으로 각 잉곳의 측면에서 와이어 웹을 따라 슬러리를 투여할 수 있도록 배치되어 있다. 적어도 2개의 일반적으로 실린더형인 반도체 잉곳을 웨이퍼들로 동시에 절단하는 공정은 적어도 2개의 잉곳을 공통의 잉곳 지지부로 장착하는 단계와, 2개의 잉곳이 절단 영역에서 컷팅 웹을 동시에 누르도록 잉곳 지지부를 컷팅 웹에 따라 이동시키는 단계와, 절단 영역의 2개의 최외곽측과 각 잉곳쌍들 사이의 한 위치를 포함한 와이어 웹 상의 적어도 3개의 위치로 액체 슬러리를 투여하는 단계를 포함한다.The wire saw 10 simultaneously cuts the cylindrical single crystal ingot 14 into wafers simultaneously. The wire saw comprises a cutting head 16, an ingot support 12, and a number of generally parallel cutting wires 18 that define the cutting web 30. Ingot support 12 is set on the cutting web and is suitable for mounting at least two ingots 14 thereon. The slurry delivery system includes at least one amount of nozzles 34, 36, and 38 that is at least one greater than the number of ingots, and the nozzles are generally arranged to dispense slurry along the wire web on the side of each ingot. The process of simultaneously cutting at least two generally cylindrical semiconductor ingots into wafers comprises mounting at least two ingots with a common ingot support, and cutting the ingot supports such that the two ingots simultaneously press the cutting web in the cutting area. Moving along the web, and administering the liquid slurry to at least three locations on the wire web, including two outermost sides of the cut region and one location between each ingot pair.
Description
반도체 웨이퍼는 일반적으로 실린더형 실리콘 잉곳과 같은 단일 결정 잉곳으로 준비된다. 잉곳은 수백 개의 얇은 디스크 모양의 웨이퍼를 가능한 많이 생산하기 위해 통상 그의 장축 방향으로 절단된다. 절단 동작은 와이어 톱에 의해 행해질 수 있는데, 이 때 잉곳은 교환 와이어(reciprocating wire)와 접하며, 연마 그레인(grains)을 포함하는 액체 슬러리(slurry)가 잉곳과 와이어 사이의 접촉 영역에 공급된다. 슬러리 내의 연마용 미립자들이 와이어에 의해 잉곳에 문질러짐으로써, 실리콘 결정은 제거되고 잉곳은 점차 절단된다. 와이어 톱은, 약하기 때문에 다른 형태의 톱들(예를 들어, 종래의 내부 직경 톱(internal diameter saw))에 의해 손상될 수 있는 실리콘 결정의 절단에 적합한 부드러운 기계식 절단법을 제공한다. 절단 후, 각 웨이퍼는, 두께를 줄이고, 절단 동작에 의해 발생하는 손상을 제거하며, 집적 회로 장치의 설치에 적합한 평탄하고 고반사도의 표면을 생성하기 위한 다수의 처리 동작들을 거치게 된다.Semiconductor wafers are generally prepared as single crystal ingots, such as cylindrical silicon ingots. Ingots are usually cut in their major axis direction to produce as many as hundreds of thin disk shaped wafers. The cutting action can be performed by a wire saw, in which the ingot is in contact with a reciprocating wire, and a liquid slurry containing abrasive grains is supplied to the contact area between the ingot and the wire. As abrasive particles in the slurry are rubbed into the ingot by a wire, the silicon crystal is removed and the ingot is gradually cut. Wire saws provide a soft mechanical cutting method suitable for the cutting of silicon crystals which, because of their weakness, can be damaged by other types of saws (eg, conventional internal diameter saws). After cutting, each wafer is subjected to a number of processing operations to reduce the thickness, remove damage caused by the cutting operation, and create a flat, high reflectivity surface suitable for installation of integrated circuit devices.
일반적으로, 와이어 톱은 프레임 상에 회전가능하게 장착된 3개 또는 4개의 롤러(roller)를 포함하는데, 각 롤러는 와이어의 세그먼트들을 수용하기 위한 안내 그루브(guide groove)를 포함한다. 다양한 길이의 평행한 와이어들은 2개의 롤러들 사이에서 확장되어, 잉곳을 다수의 웨이퍼로 절단하기 위한 와이어 웹(web)을 형성한다. 웹에서 인접 와이어들간의 간격은 일반적으로 처리 전의 하나의 웨이퍼의 두께에 해당한다. 본 장치는 잉곳 지지부(ingot support)를 포함하는데, 잉곳 지지부는 하나의 실리콘 잉곳을 장착할 수 있고 절단면에 대해 잉곳 결정 구조의 방향을 정확하게 정렬시키도록 조정가능하다. 잉곳 지지부는 잉곳을 와이어 웹과 접촉시키기 위해 이동가능하다.Generally, the wire saw comprises three or four rollers rotatably mounted on the frame, each roller comprising a guide groove for receiving segments of the wire. Parallel wires of various lengths extend between two rollers to form a wire web for cutting the ingot into multiple wafers. The spacing between adjacent wires in the web generally corresponds to the thickness of one wafer before processing. The apparatus includes an ingot support, which can mount one silicon ingot and is adjustable to precisely align the direction of the ingot crystal structure with respect to the cut plane. The ingot support is moveable to contact the ingot with the wire web.
슬러리는, 와이어 웹으로 슬러리를 투여하는 적어도 하나의 노즐, 배관 및 펌프에 의해 인접 슬러리 용기로부터 와이어로 전달된다. 그 후, 슬러리의 일부가 실리콘 결정이 절단되는 잉곳과 와이어 사이의 접촉 영역으로 와이어와 함께 이동한다. 잉곳 홀더의 마주보는 양측에는 일반적으로 2개의 노즐이 배치되어 있어, 슬러리가 잉곳의 양 측 상의 웹으로 투여될 수 있으며, 이에 따라 슬러리가 교환 와이어의 이동 방향 중의 한 방향에 대한 절단 영역으로 용이하게 전달될 수 있다. 각 노즐은 와이어 웹 위쪽에 가깝게 위치하고, 일반적으로 가는 선형의 투여 패턴으로 슬러리를 투여하도록 구성되어, 슬러리의 커튼(curtain) 또는 시트를 형성한다. 슬러리 커튼은 와이어 웹의 전체 폭으로 확장되어, 잉곳내의 모든 슬라이스와 와이어의 모든 리치(reach)로 전달된다.The slurry is transferred from the adjacent slurry vessel to the wire by at least one nozzle, tubing and pump that dispenses the slurry into the wire web. A portion of the slurry then moves with the wire to the contact area between the wire and the ingot where the silicon crystals are cut. Two nozzles are generally arranged on opposite sides of the ingot holder, so that the slurry can be administered to the web on both sides of the ingot, thereby allowing the slurry to be easily cut into the cutting area for one of the moving directions of the exchange wire. Can be delivered. Each nozzle is located close to the top of the wire web and is configured to dispense the slurry in a generally thin linear dosing pattern to form a curtain or sheet of slurry. The slurry curtain extends over the entire width of the wire web and is delivered to every slice in the ingot and every reach of the wire.
반도체 잉곳을 절단할 때의 중요 관심 사항은 와이어 톱으로 잘려지는 웨이퍼의 평탄성(flatness)을 유지하는 것이다. 웨이퍼 표면 상의 휨(warp) 및 두께의 변화를 방지하기 위한 하나의 해결법은 접촉 영역, 즉 절단 영역에서 마찰열의 증가를 조절하는 것이다. 이에 따라, 액체 슬러리는 절단 영역을 통과하면서 열이 제거될 수 있도록 와이어 웹 상에 투여되기 전에 능동적으로 냉각된다. 열 교환기는 슬러리를 냉각시키기 위해 일반적으로 용기와 노즐 사이에 위치한다.An important concern when cutting semiconductor ingots is to maintain the flatness of the wafer being cut with a wire saw. One solution for preventing warpage and variations in thickness on the wafer surface is to control the increase in frictional heat in the contact area, ie the cut area. Accordingly, the liquid slurry is actively cooled before being administered onto the wire web so that heat can be removed while passing through the cutting zone. The heat exchanger is generally located between the vessel and the nozzle to cool the slurry.
반도체 잉곳을 절단하는 공정에 대한 한계는 이 공정이 상당한 시간을 소요하며 웨이퍼의 효율적인 생산에 장애가 될 수 있다는 점이다. 처리량을 향상시키고 비용을 줄이기 위해서는 가능한 빠르게 잉곳을 절단하는 것이 바람직하지만, 보다 빠른 와이어 톱 절단 공정을 실현하는데는 어려움들이 있다. 와이어를 절단하는 속도는 충분히 증가시킬 수 없는데, 이는 이러한 속도의 증가가 절단 영역에서 온도를 증가시켜 웨이퍼의 평탄성에 손상을 주기 때문이다.A limitation to the process of cutting semiconductor ingots is that this process takes considerable time and can impede the efficient production of wafers. It is desirable to cut ingots as quickly as possible to improve throughput and reduce costs, but there are difficulties in realizing a faster wire saw cutting process. The speed of cutting the wire cannot be sufficiently increased because this increase in speed increases the temperature in the cutting area and damages the flatness of the wafer.
따라서, 웨이퍼의 절단 품질을 저하시키지 않으면서 와이어 톱의 처리량을 증가시킬 필요가 현재 요구된다.Thus, there is a current need to increase the throughput of a wire saw without degrading the cutting quality of the wafer.
본 발명은 일반적으로 단결정 반도체 잉곳들을 다수의 웨이퍼로 절단하는 것에 관한 것으로, 특히, 적어도 두 개의 반도체 잉곳을 동시에 얇게 절단(slicing)하여 처리량을 향상시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention generally relates to cutting single crystal semiconductor ingots into a plurality of wafers, and more particularly, to an apparatus and method for improving throughput by slicing at least two semiconductor ingots simultaneously.
도 1은 본 발명의 와이어 톱 상에 2개의 반도체 잉곳이 장착된 와이어 톱의 개략적 투시도.1 is a schematic perspective view of a wire saw with two semiconductor ingots mounted on the wire saw of the present invention;
도 2는 본 발명의 와이어 톱 상에 3개의 잉곳이 장착된 와이어 톱의 개략적 투시도.2 is a schematic perspective view of a wire saw with three ingots mounted on the wire saw of the present invention.
도 3은 와이어 톱 상에 장착된 4개의 잉곳이 적층되어 배치된 와이어 톱의 개략적 투시도.3 is a schematic perspective view of a wire saw in which four ingots mounted on a wire saw are stacked.
도 4는 와이어 톱 상에 장착된 6개의 잉곳이 적층되어 배치된 와이어 톱의 개략적 투시도.4 is a schematic perspective view of a wire saw in which six ingots mounted on a wire saw are stacked.
도 5는 잉곳을 잉곳 지지부에 부착하기 위한 구조의 확대된 개략적 단면도.5 is an enlarged schematic cross sectional view of a structure for attaching an ingot to an ingot support;
도 6은 2개의 잉곳을 지지하기 위한 2중 어댑터를 포함하는 본 발명의 제2 실시예의 개략적 정면도.6 is a schematic front view of a second embodiment of the present invention comprising a dual adapter for supporting two ingots.
도 7은 3개의 잉곳을 지지하기 위한 3중 어댑터를 사용하는 제2 실시예의 개략적 정면도.7 is a schematic front view of a second embodiment using a triple adapter for supporting three ingots.
도 8은 단일의 수직 부재(vertical member)를 갖는 중심 지지부를 포함하는 본 발명의 제3 실시예의 개략적 투시도.8 is a schematic perspective view of a third embodiment of the present invention including a central support having a single vertical member;
도 9는 2개의 수직 부재를 갖는 중심 지지부를 포함하는 제3 실시예의 개략적 투시도.9 is a schematic perspective view of a third embodiment including a center support having two vertical members.
도 10은 서로 다른 길이의 2개의 잉곳에 대한 컷팅 와이어 웹의 개략적 평면도.10 is a schematic plan view of a cutting wire web for two ingots of different lengths.
도 11은 중심 지지부를 필요로 하지 않는 잉곳들의 한 쌍의 조합의 제1 예를 도시하는 개략적 평면도.FIG. 11 is a schematic plan view showing a first example of a combination of a pair of ingots that do not require a center support; FIG.
도 12는 중심 지지부를 필요로 하지 않는 잉곳들의 한 쌍의 조합의 제2 예를 도시하는 개략적 평면도.12 is a schematic plan view showing a second example of a combination of a pair of ingots that does not require a center support.
도 13은 중심 지지부를 필요로 하지 않는 잉곳들의 한 쌍의 조합의 제3 예를 도시하는 개략적 평면도.FIG. 13 is a schematic plan view showing a third example of a combination of a pair of ingots that do not require a center support; FIG.
도 14는 중심 지지부를 필요로 하지 않는 잉곳들의 한 쌍의 조합의 제4 예를 도시하는 개략적 평면도.14 is a schematic plan view showing a fourth example of a combination of a pair of ingots that do not require a center support;
대응하는 참조 번호는 전 도면에 있어서 대응하는 부분을 나타낸다.Corresponding reference numerals indicate corresponding parts in the previous drawings.
본 발명의 여러 목적 및 특징들 중에, 반도체 잉곳을 웨이퍼들로 절단하는 데 있어서 그 처리량을 증가시키는 장치 및 공정의 제공; 다수의 잉곳을 동시에 절단하는 장치 및 공정의 제공; 평탄하고 고품질의 웨이퍼 슬라이스를 생산하는 장치 및 공정의 제공; 상이한 길이를 갖는 다수의 잉곳을 절단하는 장치 및 공정의 제공; 및 경제적인 장치 및 공정의 제공을 주목할 수 있다.Among the various objects and features of the present invention, there is provided an apparatus and process for increasing the throughput in cutting semiconductor ingots into wafers; Providing an apparatus and process for simultaneously cutting multiple ingots; Providing an apparatus and process for producing flat and high quality wafer slices; Providing an apparatus and process for cutting a plurality of ingots of different lengths; And the provision of economical apparatus and processes.
일반적으로, 본 발명의 와이어 톱은 다수의, 통상 실린더형 단결정 잉곳을 웨이퍼들로 동시에 절단한다. 와이어 톱은 잉곳 지지부 및 컷팅 헤드(cutting head)를 포함하는 프레임을 포함한다. 컷팅 헤드는 잉곳을 절단하도록 조정된 컷팅 와이어, 및 프레임 상에 장착되어 와이어의 길이 방향 이동에 대해 와이어를 지지하는 와이어 가이드 롤러(wire guide roller)를 포함한다. 와이어는 인접 롤러들 간의 리치(reach)들 내에서 롤러들에 의해 지지된다. 각각의 리치는 잉곳으로부터 다수의 웨이퍼를 절단하기 위해서 다양한 길이의 일반적으로 평행한 와이어를 포함하며, 리치들 중 적어도 하나는 컷팅 웹(cutting web)을 정의한다. 잉곳 지지부는, 컷팅 웹과 상기 컷팅 웹에서 와이어의 길이 방향에 일반적으로 수직한 잉곳의 세로축으로 등록되어, 지지부 상에 적어도 2개의 잉곳을 장착할 수 있도록 조정된다. 잉곳들로부터 웨이퍼를 와이어에 의해 실질적으로 동시에 절단하기 위해서 길이 방향으로 와이어가 구동됨에 따라 잉곳 지지부 상에 장착된 잉곳들이 컷팅 웹을 통과하도록 프레임은 컷팅 헤드와 잉곳 지지부를 장착한다.In general, the wire saw of the present invention simultaneously cuts multiple, typically cylindrical single crystal ingots into wafers. The wire saw includes a frame that includes an ingot support and a cutting head. The cutting head includes a cutting wire adapted to cut the ingot, and a wire guide roller mounted on the frame to support the wire against longitudinal movement of the wire. The wire is supported by the rollers in reach between adjacent rollers. Each rich includes generally parallel wires of various lengths for cutting multiple wafers from the ingot, at least one of which defines a cutting web. The ingot support is registered with the longitudinal axis of the cutting web and the ingot generally perpendicular to the longitudinal direction of the wire in the cutting web, and is adapted to mount at least two ingots on the support. The frame mounts the cutting head and ingot support so that the ingots mounted on the ingot support pass through the cutting web as the wire is driven in the longitudinal direction to cut the wafer from the ingots substantially simultaneously by the wire.
또 다른 양상에서, 본 발명의 공정은, 가이드 롤러들 간의 일반적으로 평행한 리치들내에 배치된 이동가능한 컷팅 와이어를 포함하는 와이어 톱을 이용하여, 통상 실린더형인 적어도 2개의 반도체 잉곳을 웨이퍼들로 동시에 절단한다. 상기 리치들 중의 적어도 하나는 컷팅 웹을 정의하고, 와이어는 잉곳을 절단하도록 조정된다. 이 공정은, 잉곳들이 컷팅 웹과 상기 컷팅 웹 내에서 와이어의 길이 방향과 일반적으로 수직인 잉곳의 세로축으로 등록 배치되도록, 적어도 2개의 잉곳을 공통의 잉곳 지지부에 장착하는 단계를 포함한다. 잉곳 지지부는, 잉곳이 와이어 웹과접하는 절단 영역에서 상기 적어도 2개의 잉곳이 동시에 컷팅 웹에 대해 누르도록, 컷팅 웹에 대해 이동된다. 액체 슬러리는 와이어 웹 상의 적어도 3개의 위치, 즉, 잉곳 절단 영역의 2개의 최외곽측을 포함하는 위치들과 각 쌍의 잉곳 사이의 한 위치에서 투여된다.In another aspect, the process of the present invention simultaneously employs at least two semiconductor ingots, typically cylindrical, into wafers using a wire saw comprising a movable cutting wire disposed in generally parallel riches between the guide rollers. Cut. At least one of the riches defines a cutting web and the wire is adjusted to cut the ingot. The process includes mounting at least two ingots to a common ingot support such that the ingots are registered with the cutting web and the longitudinal axis of the ingot generally perpendicular to the longitudinal direction of the wire within the cutting web. The ingot support is moved relative to the cutting web such that the at least two ingots press against the cutting web at the same time in the cutting area where the ingot contacts the wire web. The liquid slurry is administered at at least three locations on the wire web, that is, at one location between each pair of ingots and locations including the two outermost sides of the ingot cutting area.
본 발명의 기타 목적 및 특징은 다음에서 보다 명확하고 상세하게 개시될 것이다.Other objects and features of the present invention will be disclosed in more detail and in the following.
이제 도 1을 참조하면, 복수의 반도체 잉곳을 웨이퍼들로 동시에 절단하기 위한 본 발명의 와이어 톱은 전체적으로 참조 번호 10으로 표시된다. 와이어 톱 (10)은 잉곳(14)을 지지(holding)하기 위해 전체적으로 참조 번호 12로 표시된 잉곳 지지부를 포함한다. 전체적으로 참조 번호 16으로 표시된 컷팅 헤드는 잉곳을절단하기 위한 상호 동작용 와이어(18)를 장착한다. 잉곳 지지부(12)는 종래의 단결정 실리콘 잉곳(14)을 지지하도록 구성되는데, 잉곳은 통상 실린더형으로 일반적으로 그 잉곳의 세로축이 비동일선상에서 거의 평행하게 나란히 배치된다. 잉곳(14)은 연마 액체 슬러리 내에서, 이동중인 컷팅 와이어(18)에 접하게 될 때 절단된다. 잉곳 지지부(12)와 컷팅 헤드(16)는, 잉곳(14)이 컷팅 와이어(18)와 맞물려져 안밖으로 이동하도록 상호 이동가능하게 되고, 당업자에게 공지되어 있는 컷팅 헤드와 잉곳 지지부간의 다른 관련 동작들이 절단을 용이하게 하기 위해 지원된다.Referring now to FIG. 1, a wire saw of the present invention for simultaneously cutting a plurality of semiconductor ingots into wafers is indicated generally by reference numeral 10. Wire saw 10 includes an ingot support, generally designated 12, for holding ingot 14. The cutting head, indicated generally at 16, is equipped with an interoperable wire 18 for cutting the ingot. The ingot support 12 is configured to support a conventional single crystal silicon ingot 14, which is generally cylindrical in shape with the longitudinal axes of the ingots generally arranged side by side substantially parallel to each other on a non-collinear line. The ingot 14 is cut in contact with the moving cutting wire 18 in the polishing liquid slurry. Ingot support 12 and cutting head 16 are mutually movable such that ingot 14 is engaged with cutting wire 18 to move in and out, and other related operations between the cutting head and ingot support known to those skilled in the art. Are supported to facilitate cutting.
컷팅 헤드(16)는 회전가능한 와이어 가이드 롤러(22)들을 포함하는데, 이 롤러들 둘레에 컷팅 와이어(18)는 롤러들 주변을 에워싸는 동작을 위해 루프된다. 바람직하게는, 4개의 가이드 롤러(22)는 일반적으로 직사각형으로 배치되어 있지만, 더 적거나 많은 수의 롤러를 갖거나, 다른 배치에 있는 톱들도 본 발명의 기술 범위에서 벗어나지는 않는다. 잉곳 지지부(12)는 일반적으로 롤러(22)의 직사각형 배치 상에 위치하여, 잉곳(14)이 2개의 최상부 롤러들 사이에 걸쳐 있는 컷팅 와이어(18)의 최상부에 대해서만 접할 수 있도록 한다. 그러나, 잉곳 지지부(12)는 롤러(22)에 대해서 어디에도 배치될 수 있으므로, 잉곳(14)은 와이어(18)의 어느 부분과도 접할 수 있다. 바람직하게는, 잉곳 지지부(12) 및 컷팅 헤드(16)는 공통의 지지부 프레임(24) 상에 장착되고, 여기에서 잉곳 지지부는 프레임에 대해 이동가능한 반면에, 컷팅 헤드는 프레임에 대해서 고정되어 있다. 절단이 수행될 때, 와이어가 잉곳을 관통함에 따라 잉곳은 컷팅 와이어(18)를 통해 점차적으로 이동한다. 잉곳 지지부(12)는 각 슬라이스 내의 접촉 영역에서 와이어(18)에 대해 잉곳 (14)이 계속하여 접하도록 통상 컷팅 헤드(16)쪽으로 계속 이동한다.The cutting head 16 includes rotatable wire guide rollers 22, around which the cutting wire 18 is looped for the operation surrounding the rollers. Preferably, the four guide rollers 22 are generally arranged in a rectangular shape, but saws with fewer or more rollers, or in other arrangements, do not depart from the technical scope of the present invention. The ingot support 12 is generally located on a rectangular arrangement of the rollers 22 so that the ingot 14 can only contact the top of the cutting wire 18 that spans between the two top rollers. However, since the ingot support 12 can be placed anywhere with respect to the roller 22, the ingot 14 can be in contact with any part of the wire 18. Preferably, the ingot support 12 and the cutting head 16 are mounted on a common support frame 24 where the ingot support is movable relative to the frame, while the cutting head is fixed relative to the frame. . When the cutting is performed, the ingot gradually moves through the cutting wire 18 as the wire passes through the ingot. The ingot support 12 continues to move toward the cutting head 16 normally so that the ingot 14 continues to contact the wire 18 in the contact region within each slice.
컷팅 와이어(18)는 잉곳(14)으로부터 다수의 웨이퍼를 절단하기 위해 롤러들 (22) 사이의 일반적으로 평행한 다수의 리치들 내에 롤러들에 의해 지지된다. 리치들 각각은 와이어(18)의 다양한 길이의 일반적으로 평행한 와이어(18)들를 포함하고, 각 길이는 각 잉곳에서 하나의 슬라이스를 자른다. 가이드 롤러(22) 상의 와이어(18)의 평행한 리치는 전체적으로 컷팅 웹을 정의하고, 이 컷팅 웹은 참조 번호 30으로 나타낸다. 와이어 웹(30)은 상응하는 수의 슬라이스를 절단하기 위해서 수백 개의 평행한 길이의 와이어들(18)을 포함할 수 있으며, 어떤 수로 형성되는 웹이라도 본 발명의 기술 범위에서 벗어나지는 않는다. 적어도 하나의 롤러 (22)는, 와이어 톱(10)의 동작에 대해 길이 방향으로 와이어(18)를 구동하기 위한 전력을 제공하는 다른 적합한 구동 기계 또는 모터(도시되지 않음)에 접속된다. 각 롤러(22)는 컷팅 와이어(18)의 길이를 수용하기에 적합한 원주 주변에 다수의 고리 모양의 그루브(도시되지 않음)를 포함한다. 와이어는 롤러(22)에 의해 구동됨으로써 길이 방향의 동작으로 왕복 운동한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 와이어(18)는 제1로 선정된 시간 또는 길이 변화에 대해서 정방향으로 이동하고, 그 다음 제2로 선정된 시간 또는 길이 변화에 대해서 역방향으로 이동한다. 와이어 (18)는 현재 가이드 롤러(22) 주변에 루프되지 않은 와이어의 초과 길이를 모으기 위해서 채용 릴(take up reel) 및 배출 릴(discharge reel)(도시되지 않음)의 종래 방식으로 확장될 수 있다.The cutting wire 18 is supported by rollers in a number of generally parallel riches between the rollers 22 to cut a plurality of wafers from the ingot 14. Each of the riches includes generally parallel wires 18 of varying lengths of wire 18, each length cutting one slice in each ingot. The parallel reach of the wires 18 on the guide rollers 22 defines the cutting web as a whole, which is indicated by reference numeral 30. The wire web 30 may include hundreds of parallel length wires 18 to cut a corresponding number of slices, and any number of webs formed do not depart from the technical scope of the present invention. The at least one roller 22 is connected to another suitable drive machine or motor (not shown) that provides power for driving the wire 18 in the longitudinal direction with respect to the operation of the wire saw 10. Each roller 22 includes a number of annular grooves (not shown) around the circumference that are suitable for receiving the length of the cutting wire 18. The wire is reciprocated in the longitudinal motion by being driven by the roller 22. As is known to those skilled in the art, the wire 18 moves forward with respect to the first predetermined time or length change, and then reverses with respect to the second predetermined time or length change. The wire 18 can now be extended in the conventional manner of a take up reel and a discharge reel (not shown) to collect the excess length of the unlooped wire around the guide roller 22. .
와이어 톱(10)은, 와이어와 잉곳(14) 사이의 접촉 영역으로 와이어(18)를 따라서 전달하기 위해, 와이어 웹(30)의 일부분에 연마 액체 슬러리를 공급하기 위한 슬러리 시스템을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 3개의 노즐(34, 36, 38)은 와이어 상으로 슬러리를 투여하기 위해 배치된다. 각 노즐은, 일반적으로 커튼 또는 시트(40)를 형성하는 가늘고 평탄한 투여 패턴에서 아래 방향으로 슬러리를 투여하는 구멍(slit)으로서, 당업자에게 알려진 바와 같이 종래 방식대로 구성된다. 슬러리의 커튼(40)은 와이어(18)에 수직 방향이고, 와이어 웹(30)의 폭과 거의 동일한 길이를 갖는다. 각 노즐(34, 36, 38)은 적합한 슬러리 용기, 펌프, 및 배관(도시되지 않음)으부터 슬러리를 수용하는데, 각각의 소자들은 종래의 특성을 가지며, 용기로부터 슬러리를 노즐에 전달하는 것이 가능하다. 시스템은 슬러리의 적은 양을 유지하기 위해 각 노즐에 직접 근접한 분기관(manifold)을 포함한다. 동작 중에, 슬러리의 전체 흐름은 노즐들(34, 36, 38) 사이에 소정의 서로 다른 부분에서 능동적으로 배치되거나, 그 사이의 동일한 부분에서 수동적으로 배치된다.Wire saw 10 includes a slurry system for supplying a polishing liquid slurry to a portion of wire web 30 for delivery along wire 18 to the contact area between wire and ingot 14. In a preferred embodiment, three nozzles 34, 36, 38 are arranged to dispense the slurry onto the wire. Each nozzle is a slit for dispensing the slurry downward in a generally thin and flat dosing pattern that forms the curtain or sheet 40 and is configured in a conventional manner as is known to those skilled in the art. The curtain of slurry 40 is perpendicular to the wire 18 and has a length approximately equal to the width of the wire web 30. Each nozzle 34, 36, 38 receives the slurry from a suitable slurry vessel, pump, and tubing (not shown), each of which has conventional properties and is capable of delivering slurry from the vessel to the nozzle. Do. The system includes a manifold that is in close proximity to each nozzle to maintain a small amount of slurry. In operation, the entire flow of slurry is actively disposed in some different portions between the nozzles 34, 36, 38, or passively in the same portions therebetween.
열을 조절하기 위해서, 액체 슬러리는 와이어 웹(30)상에 투여하기 전에 능동적으로 냉각된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 열 변환기(도시되지 않음)는 슬러리 용기와 각 노즐 사이 또는 용기에 배치된다. 30℃의 슬러리가 단일 잉곳을 절단하기 위해 일반적으로 제공되지만, 실제로, 동일한 절단 속도로 2개 이상의 잉곳(14)을 절단할 때, 25℃의 온도로 슬러리를 냉각하기 위해 하나의 잉곳을 사용하는 것이 유용하다고 알려져 있다. 본 발명에서는 용기 내에 제2 열 변환기를 포함함으로써 이를 달성한다. 그러나, 본 발명의 기술 분야에서 이탈되지 않는 범위내에서, 단일 대형 열 교환기나 다른 냉각 매카니즘 및 온도가 적용될 수 있다.In order to regulate heat, the liquid slurry is actively cooled prior to administration on the wire web 30. As known to those skilled in the art, a heat converter (not shown) is disposed between the slurry vessel and each nozzle or in the vessel. A slurry at 30 ° C. is generally provided for cutting a single ingot, but in practice, when cutting two or more ingots 14 at the same cutting speed, one ingot is used to cool the slurry to a temperature of 25 ° C. Is known to be useful. The present invention achieves this by including a second heat converter in the vessel. However, within the scope of the present invention, a single large heat exchanger or other cooling mechanism and temperature may be applied.
노즐(34, 36, 38)은 와이어(18)에 의해 와이어의 한 이동 방향에 대해서 와이어와 각 잉곳(14) 사이의 접촉 영역안으로 슬러리를 운반하도록 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 노즐(34, 36)은 통상 잉곳 지지부(12)의 양측부의 와이어 웹 상으로 슬러리가 투여될 수 있도록 잉곳 지지부의 마주보는 양측의 와이어 웹(30) 상부에 배치된다. 제1 및 제2 노즐(34, 36)은 바람직하게는 지지 프레임에 컷팅 헤드(16)에 대해 고정된 위치에 장착되어야 하며, 잉곳 지지부(12)가 컷팅 헤드에 대해서 이동할 때 잉곳 지지부(12)와 함께 이동하지 않는다. 제1 및 제2 노즐(34, 36)은 웹(30)의 폭의 각 끝단에서의 길이를 포함하여, 와이어(18)의 전체 길이에 걸쳐서 슬러리가 떨어질 수 있도록 와이어 웹(30) 상부에서 (2㎝와 같은) 적합한 근접 간격으로 배치되어 있다. 슬러리를 종래의 방법으로 수집하여 재활용하는 것이 바람직하다.The nozzles 34, 36, 38 are arranged to convey the slurry into the contact area between the wire and each ingot 14 with respect to one direction of movement of the wire by the wire 18. As shown in FIG. 1, the first and second nozzles 34, 36 typically have opposite wire webs 30 on opposite sides of the ingot support such that slurry can be dispensed onto the wire webs on both sides of the ingot support 12. ) Is placed on top. The first and second nozzles 34, 36 should preferably be mounted in a fixed position relative to the cutting head 16 to the support frame, and the ingot support 12 as the ingot support 12 moves relative to the cutting head. Don't go with it. The first and second nozzles 34, 36 include a length at each end of the width of the web 30, so that the slurry can fall over the entire length of the wire 18 (above the wire web 30) ( Arranged at suitable close distances (such as 2 cm). It is desirable to collect and recycle the slurry by conventional methods.
본 발명은 또한 일반적으로 와이어 웹(30) 상부에 배치되고 잉곳 지지부(12)에 장착된 제3 노즐(38)(도 1)을 포함한다. 단일 잉곳을 절단하기 위한 종래의 와이어 톱은 제1 및 제2 노즐(34, 36)을 포함하는데, 본 발명에서는 2개의 잉곳(14)에 슬러리를 적정량 운반하고 투여하기 위해 제3 노즐(38)이 포함된다. 각 잉곳은 잉곳의 양 측부에서 슬러리를 받는다. 제3 노즐(38)은 잉곳 지지부(12)에 부착되기 때문에, 제3 노즐은 잉곳 지지부가 컷팅 헤드(16)에 대해서 이동할 때 잉곳 지지부와 함께 이동하게 된다. 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않은 범위에서 노즐의 다른 배치 및 장착이 가능하다.The present invention also generally includes a third nozzle 38 (FIG. 1) disposed over the wire web 30 and mounted to the ingot support 12. Conventional wire saws for cutting a single ingot include first and second nozzles 34 and 36, wherein the third nozzle 38 is used in the present invention to deliver and dispense an appropriate amount of slurry to two ingots 14. This includes. Each ingot receives slurry on both sides of the ingot. Since the third nozzle 38 is attached to the ingot support 12, the third nozzle moves with the ingot support when the ingot support moves relative to the cutting head 16. Other arrangements and mounting of nozzles are possible without departing from the scope of the present invention.
슬러리의 번칭(bunching)을 방지하고 양호한 슬러리 투여를 용이하게 행하기 위해 제3 노즐(38)의 마주보는 양단으로부터 아래쪽으로 두 개의 바(46; bar)가 수직으로 뻗쳐 있다. 상기 와이어 웹(30)에 조밀한 간격 배치로 고정되어 있는 제1 및 제2 노즐(34, 36)과는 달리, 제3 노즐(38)은 잉곳 지지부(12)에 의해서 와이어로부터 (30㎝와 같은) 상당한 거리로 이동한다. 따라서, 제3 노즐로부터 투여된 슬러리(40)의 얇은 커튼이 와이어에 도달하기 전에 보다 먼 거리를 떨어지게 된다. 실제로, 번칭되지 않은 슬러리 커튼은 본래 그 형태에 있어서 내려감에 따라 유착되어 보다 좁아지는 형태로 번칭되는 경향이 있다. 노즐(38)로부터 투여된 슬러리는 슬러리가 웹(30)의 각 끝단 부근의 와이어의 길이로 흘러내리지 않도록 본래의 선형 패턴을 열화시키기에 충분한 거리로 떨어질 수 있다.Two bars 46 extend vertically downwards from opposite ends of the third nozzle 38 to prevent bunching of the slurry and to facilitate good slurry dispensing. Unlike the first and second nozzles 34, 36 fixed to the wire web 30 in a tightly spaced arrangement, the third nozzle 38 is separated from the wire by the ingot support 12 (30 cm). Go to a considerable distance). Thus, the thin curtain of slurry 40 dispensed from the third nozzle is farther away before reaching the wire. Indeed, unbundled slurry curtains tend to coalesce into narrower forms that coalesce as they fall in their form. The slurry administered from the nozzle 38 may be dropped at a distance sufficient to degrade the original linear pattern so that the slurry does not flow down the length of the wire near each end of the web 30.
바(46)는 표면 장력의 영향 또는 다른 유체 역학으로 인해 슬러리 커튼(40)의 에지부가 부착되는 면을 제공함으로써 이러한 문제점을 해결한다. 실제로, 바 (46)의 포함은 슬러리가 유착되는 경향을 방지하여 슬러리가 와이어 웹(30)에 도달할 때까지 슬러리의 본래의 폭을 유지하게 한다. 따라서, 슬러리가 잉곳 내의 모든 슬라이스로 전달될 수 있도록, 웹 폭의 각 끝단에서의 길이를 포함하여, 와이어 (18)의 전체 길이에 걸쳐서 슬러리가 투여된다. 구성에 있어서 바(46)는 일반적으로 얇으며, 제3 노즐(38)의 각 단부로부터 연장되게 배치된다. 바(46)는 잉곳 지지부(12)가 웹을 향해서 움직일 때 와이어 웹(30)의 이동에 방해를 주지 않는다. 바(46)는 다양한 단면 형태, 직경 및 길이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 제3 노즐(38)과 와이어 웹(30) 사이의 최대 동작 거리와 거의 동일한 길이를 갖는다.Bar 46 solves this problem by providing a side to which the edge of slurry curtain 40 attaches due to the effect of surface tension or other fluid dynamics. Indeed, the inclusion of the bar 46 prevents the slurry from tending to coalesce so as to maintain the original width of the slurry until the slurry reaches the wire web 30. Thus, the slurry is administered over the entire length of the wire 18, including the length at each end of the web width so that the slurry can be delivered to every slice in the ingot. In configuration the bar 46 is generally thin and is disposed extending from each end of the third nozzle 38. The bar 46 does not interfere with the movement of the wire web 30 when the ingot support 12 moves toward the web. Bar 46 may have a variety of cross-sectional shapes, diameters, and lengths. Preferably, it has a length substantially equal to the maximum operating distance between the third nozzle 38 and the wire web 30.
와이어 톱(10)은 도 1 및 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 2개 또는 3개의 나란히 수평으로 배치된 잉곳(14)들을 지지할 수 있고, 또는 종래의 와이어 톱에서와 같이 단일 잉곳을 지지할 수도 있다. 상이한 크기의 잉곳들을 이용하는 잉곳 지지부(12)가 사용될 수 있지만, 실제로 2개의 150㎜ 직경의 잉곳(도 1), 3개의 100㎜ 직경의 잉곳(도 2), 또는 단일 300㎜ 직경의 잉곳을 지지하기 위한 잉곳 지지부가 이용되게 된다. 슬러리 투여용 노즐들은 나란히 배열된 잉곳(14)들의 개수보다도 적어도 하나 많게 된다. 예를 들면, 2개의 잉곳(14)을 사용하는 경우, 3개의 노즐(34, 36, 38)이 존재한다. 3개의 잉곳(14)을 사용하면 4개의 노즐이 존재한다. 이러한 잉곳과 노즐은 모든 잉곳들(14)의 측부에서 일반적으로 별개의 위치에 슬러리가 투여되도록 교호의 상대적 위치로 배열된다.Wire saw 10 can support two or three side by side horizontally arranged ingots 14, as shown in FIGS. 1 and 2, respectively, or support a single ingot as in a conventional wire saw. You may. Ingot support 12 using different sizes of ingots can be used, but in practice supports two 150 mm diameter ingots (FIG. 1), three 100 mm diameter ingots (FIG. 2), or a single 300 mm diameter ingot. Ingot support for the purpose is to be used. The nozzles for slurry administration are at least one greater than the number of ingots 14 arranged side by side. For example, when using two ingots 14, there are three nozzles 34, 36, 38. Using three ingots 14 there are four nozzles. These ingots and nozzles are arranged in alternating relative positions such that the slurry is administered at generally separate locations on the sides of all ingots 14.
잉곳 지지부(12)는 잉곳 쌍을 통상 수직으로 적층했을 때 도 3 및 도 4에 각각 도시된 바와 같이 4개 또는 6개의 잉곳까지 지지할 수 있다. 적층 방식에서는, 새로운 잉곳을 적재하거나 구성을 변경하기 위해 동작을 중지할 필요가 있기 전에는 얇게 절단되는 잉곳(14)의 개수를 증가시킬 수 있기 때문에 와이어 톱의 휴지 시간(down time)이 감소되고, 따라서 향상된 효율을 제공하게 된다. 하부측의 잉곳들이 절단된 후에, 계속해서 상부측의 잉곳들을 절단하는 동작을 수행한다. 그러나, 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않는 범위 내에서는, 임의의 개수의 잉곳들, 및 비수평 및 비수직의 상대적 잉곳 배치를 포함한, 다른 구성도 가능하다는 것이 명백하다.The ingot support 12 may support up to four or six ingots, as shown in FIGS. 3 and 4, respectively, when the ingot pairs are typically stacked vertically. In the lamination method, the down time of the wire saw is reduced because the number of thinly cut ingots 14 can be increased before it is necessary to stop the operation to load new ingots or change the configuration. Thus providing improved efficiency. After the ingots on the lower side are cut, the operation of cutting the ingots on the upper side is performed. However, it is evident that other configurations are possible, including any number of ingots and non-horizontal and non-vertical relative ingot arrangements, without departing from the scope of the present invention.
이제, 도 5를 참조하면, 잉곳 지지부(12)에 잉곳(14)을 부착하기 위한 바람직한 구조물이 참조 번호 50으로 표시되어 있다. 각 잉곳은 장착 빔(52; mount beam)에 종래의 에폭시에 의해서 부착되어 있으며, 이 장착 빔은 잉곳(14)의 볼록한 실린더형 외면에 대응하는 오목한 표면(54)을 갖는다. 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 실리콘 결정 격자의 결정학적 면은 x-선 또는 1/4°이내와 같은 근접각 허용 오차를 가진 다른 적절한 기술을 이용하여 장착 빔(52)에 대해서 신중히 동향 배치된다. 장착 빔(52)은 도브테일형 지지부(58; dove tail support)에 차례로 접속가능한 플레이트(56)에 접속된다.Referring now to FIG. 5, a preferred structure for attaching ingot 14 to ingot support 12 is indicated by reference numeral 50. Each ingot is attached to a mount beam 52 by conventional epoxy, which has a concave surface 54 corresponding to the convex cylindrical outer surface of the ingot 14. As is known to those skilled in the art, the crystallographic facet of the silicon crystal lattice is carefully trended into the mounting beam 52 using other suitable techniques with proximity angle tolerances such as x-rays or within 1/4 °. do. The mounting beam 52 is connected to a plate 56 that is in turn connectable to a dove tail support 58.
잉곳 지지부(12)는 그의 하부측을 따라 슬롯(60)의 형상으로 리셉터클 (receptacle)을 포함한다. 경사면을 갖는 내부 숄더(inner shoulder; 62)는 슬롯 내에 배치된다. 도브테일형 지지부(58)는 슬롯(60) 내에 수용가능한데, 지지부 (58) 상의 제1 경사면(66)은 숄더(62) 상의 경사면에 미끄러지게 접해 있다. 참조 번호 68로 표시된 클램프는 슬롯 내의 고정 위치에 지지부(58)를 끼우기 위해 제공된다. 클램프는 지지부(58) 상에서 제2 경사면(72)과 접할 수 있는 경사면을 가진 접합 블록(engaging block; 70)을 포함한다. 샤프트(74)는 블록(70)을 기계적 또는 수력 액츄에이터(도시되지 않음)와 접속시킨다. 블록(70)과 샤프트(74)는 블록이 도브테일형 지지부(58)를 누르지 않고 지지부가 슬롯(60)에서 길이 방향으로 이동될 수 있는 언록(unlock) 위치와, 블록이 도브테일형 지지부(58)를 누르고 지지부가 슬롯 내의 고정 위치에 있는 록 위치와의 사이에서 이동가능하다. 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않는 범위 내에서 잉곳 지지부에 잉곳을 부착하기 위한 다른 구조물이 가능하다.Ingot support 12 includes a receptacle in the shape of slot 60 along its lower side. An inner shoulder 62 having an inclined surface is disposed in the slot. The dovetail support 58 is receivable in the slot 60, with the first inclined surface 66 on the support 58 slidingly in contact with the inclined surface on the shoulder 62. A clamp, denoted by reference numeral 68, is provided for fitting the support 58 in a fixed position in the slot. The clamp includes an engagement block 70 having an inclined surface that can contact the second inclined surface 72 on the support 58. The shaft 74 connects the block 70 with a mechanical or hydraulic actuator (not shown). The block 70 and the shaft 74 are in an unlocked position in which the support can be moved in the longitudinal direction in the slot 60 without the block pressing the dovetail support 58, and the block is in the dovetail support 58. Press and the support is movable between the locked position and the locked position in the slot. Other structures are possible for attaching the ingot to the ingot support without departing from the technical scope of the present invention.
도 3 및 도 4의 적층 구조에서는, 잉곳 쌍들이 에폭시에 의해 잉곳들(14) 간에 개재된 중간 장착 빔(76)에 결합된다. 이들 장착 빔(7) 각각은 각 잉곳(14)의 실린더형 외부 표면의 볼록한 형태에 대응하는 오목한 형태의 상/하부면을 가진다. 적층형 잉곳 쌍들은 이들 각각의 결정학적 면들이 정렬될 수 있도록 신중히 동향 배치된다.In the stacking structure of FIGS. 3 and 4, the ingot pairs are bonded to the intermediate mounting beam 76 interposed between the ingots 14 by epoxy. Each of these mounting beams 7 has a concave top / bottom surface corresponding to the convex shape of the cylindrical outer surface of each ingot 14. Stacked ingot pairs are carefully trended so that their respective crystallographic faces can be aligned.
본 발명의 제2 실시예가 도 6 및 도 7의 참조 번호 80에서 개략적으로 도시된다. 제2 실시예(80)는 와이어 톱을 1, 2 또는 3개의 나란히 배열된 잉곳들(14)을 절단하기 위한 구성으로 용이하게 변환하기 위해서 어댑터(82, 84)를 포함한다. 잉곳 지지부(12)는 그의 하측을 따라 슬롯(88)의 형태의 리셉터클을 구비한 공통의 로딩 플랫폼(loading platform)이나 헤드(86)를 갖는다. 슬롯(88)이 비록 잉곳을 부착하기 위해 다양한 형태와 구조를 가질지라도, 상술한 바와 같이 제1 실시예의 잉곳 지지부(12)상의 슬롯 리셉터클(60)로 구성되고 도 5에 도시되어 있다. 2중 어댑터(82)(도 6)는 2개의 잉곳을 지지하도록 구성되지만, 이는 또한 단 하나의 잉곳 또는 3개 또는 4개의 잉곳을 적층한 구조일 수 있다. 2중 어댑터(82)는 그 상부면에 헤드(86)의 슬롯(88) 내에서 접하는 장착 융기부(90; mounting ridge)를 가진다. 바람직하게는, 이 융기부(90)가 도 5에 도시된 바와 같이 도브테일형 지지부(58)의 형태를 가진다. 3중 어댑터(84)(도 7)는 3개의 잉곳(14)을 지지하도록 구성되어 있지만, 이는 또한 하나 또는 2개의 잉곳, 또는 4-6개의 잉곳들의 적층 구조를 지지할 수 있다. 3중 어댑터(84)는 또한 2중 어댑터(82)에서와 동일한 크기의 장착 융기부(90)를 갖는다. 본 발명은 슬롯(88)이 a) 단일 잉곳을 절단하기위해 단일 잉곳을 장착하는 지지부(58), b) 2개의 잉곳을 절단하기 위한 2중 어댑터(82)의 융기부(90), c) 3개의 잉곳들을 절단하기 위한 3중 어댑터(84)의 융기부 (90) 중의 어느 하나를 수용할 수 있도록 구성되는 융통성을 제공한다. 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않는 범위 내에서, 이와 상이한 구조물 또는 4개 이상의 일련의 잉곳들을 수용하기 위한 구조물을 포함하는 다른 어댑터가 이용될 수 있다.A second embodiment of the invention is shown schematically at 80 in FIGS. 6 and 7. The second embodiment 80 includes adapters 82 and 84 to easily convert the wire saw into a configuration for cutting one, two or three side by side ingots 14. Ingot support 12 has a common loading platform or head 86 with a receptacle in the form of slot 88 along its lower side. Although the slot 88 has various shapes and structures for attaching the ingot, it is composed of a slot receptacle 60 on the ingot support 12 of the first embodiment as described above and shown in FIG. 5. The dual adapter 82 (FIG. 6) is configured to support two ingots, but it may also be a structure in which only one ingot or three or four ingots are stacked. The dual adapter 82 has a mounting ridge 90 on its top surface that abuts in the slot 88 of the head 86. Preferably, the ridge 90 has the form of a dovetail support 58 as shown in FIG. The triple adapter 84 (FIG. 7) is configured to support three ingots 14, but it may also support a stack of one or two ingots, or 4-6 ingots. The triple adapter 84 also has a mounting ridge 90 of the same size as in the dual adapter 82. The present invention provides that the slots 88 support a) mounting a single ingot to cut a single ingot 58, b) ridge 90 of a double adapter 82 for cutting two ingots, c) Provides flexibility configured to accommodate any one of the ridges 90 of the triple adapter 84 for cutting three ingots. Within the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention, other adapters including different structures or structures for accommodating four or more series of ingots may be used.
본 발명의 제3 실시예가 도 8 및 도 9의 참조 번호 100에서 개략적으로 도시된다. 제3 실시예(100)는 와이어 웹(30)이 하나 이상의 잉곳(14)과 맞닿을 때 와이어 웹(30)의 편향을 제한하도록 구성된 (참조 번호 102로 표시된) 중앙 지지부를 가진다. 중앙 지지부(120)는 와이어의 수직 편향과 무관하게 적어도 하나의 장애물을 포함하고 이는 바람직하게는 컷팅 헤드(16)의 롤러(22)에 대해 고정되어 있다. 중앙 지지부(120)는 일반적으로 와이어 웹(30)에 의해 규정된 직사각형의 내부 안에 그리고 잉곳(14)으로부터 와이어 웹의 마주보는 양측의 와이어 웹에 인접하게 배치된다. 중앙 지지부(120)는 플랫폼(106)에 부착된 통상의 수직 부재(104)를 가진다. 플랫폼(106)은 바람직하게는 공통의 지지 프레임(24)에 장착된다.A third embodiment of the invention is schematically shown at reference numeral 100 in FIGS. 8 and 9. The third embodiment 100 has a central support (indicated by reference numeral 102) configured to limit the deflection of the wire web 30 when the wire web 30 abuts one or more ingots 14. The central support 120 comprises at least one obstacle, independent of the vertical deflection of the wire, which is preferably fixed relative to the roller 22 of the cutting head 16. The central support 120 is generally disposed within the interior of the rectangle defined by the wire web 30 and adjacent to the wire web on opposite sides of the wire web from the ingot 14. The central support 120 has a conventional vertical member 104 attached to the platform 106. The platform 106 is preferably mounted on a common support frame 24.
중앙 지지부(102)는 와이어(18)가 다수의 롤러와 같이 이와 접하여 지나가도록 하기 위해 적절한 상단부(103)를 가지며, 이는 와이어 웹(30)의 전체 폭에 걸쳐서 연장된다. 2중 어댑터(82)에는 단일 수직 부재(104)가 제공되고(도 8), 3중 어댑터(84)에는 2개의 수직 부재(104)가 제공된다(도 9). 각각의 중앙 지지부(102)는 2개의 잉곳(14) 사이에 거의 동일한 간격이 되도록 배치된다. 잉곳 지지부(12)가 아래쪽으로 이동하여 하나 이상이 잉곳들이 와이어 웹(30)에 접할 때, 웹은 이것이 중앙 지지부(102)에 맞닿을 때까지 편향된다. 와이어(18)는 이것이 중앙 지지부(102)과 맞닿는 위치에서는 더 이상 편향되지 않는다. 중앙 지지부는 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않는 범위 내에서, 다른 형태의 장애물을 포함하거나 수직 부재(104)를 이용하지 않는, 상이한 구조물을 가질 수 있다.The central support 102 has an appropriate top end 103 to allow the wire 18 to pass in contact with it, such as a number of rollers, which extend over the entire width of the wire web 30. The dual adapter 82 is provided with a single vertical member 104 (FIG. 8) and the triple adapter 84 is provided with two vertical members 104 (FIG. 9). Each central support 102 is arranged to be approximately equally spaced between the two ingots 14. When ingot support 12 moves downward so that one or more of the ingots contact wire web 30, the web is deflected until it abuts central support 102. The wire 18 is no longer deflected at the position where it abuts the central support 102. The central support may have different structures, including other types of obstacles or not using the vertical member 104, without departing from the technical scope of the present invention.
제1 실시예에서와 같이 중앙 지지부(102)가 없는 경우의 문제점은 동시에 절단된 2개 (또는 3개의) 잉곳들이 상이한 길이를 가질 때 웨이퍼의 수율은 불리하게 감소된다는 점이다. 나란히 배열된 2개의 잉곳들이 존재하고 이들 잉곳들의 길이가 실제로 동일하지 않다면, 와이어(18)의 적어도 일부 길이 부분은 한 개의 잉곳과 접하게 되고, 와이어의 다른 길이 부분은 2개의 잉곳들과 접하게 된다. 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제한된 개수의 와이어의 길이 부분(110)은 하나의 잉곳에 의해서 접해지고, 제한된 개수의 와이어의 길이 부분(112)은 2개의 잉곳에 의해서 접해진다. 와이어의 인접한 길이 부분 간의 간격은 도 10에 명백히 확대되어 도시되어 있다. 와이어 내의 길이 부분(110 및 112)은 상이한 편향 패턴과 상이한 장력을 가진다. 와이어 장력이 변화하는 전이 영역에 있는 와이어의 리치로 보다 긴 잉곳에서 절단된 웨이퍼들은 절단하는 것조차도 견딜 수 없기 때문에 휨 또는 불량의 웨이퍼 품질을 야기한다. 그 결과, 도 11에 도시된 바와 같이, 실제로 동일한 길이를 가진 잉곳들 또는 실제로 동일한 길이를 갖는 다수의 잉곳 쌍들만을 절단하는 동작을 행해야만 한다.The problem with the absence of the central support 102 as in the first embodiment is that the yield of the wafer is adversely reduced when two (or three) ingots cut at the same time have different lengths. If there are two ingots arranged side by side and the lengths of these ingots are not actually the same, at least some of the length portions of the wire 18 are in contact with one ingot and the other length portion of the wire is in contact with the two ingots. As shown schematically in FIG. 10, the length portion 110 of the limited number of wires is abutted by one ingot, and the length portion 112 of the limited number of wires is abutted by two ingots. The spacing between adjacent length portions of the wire is clearly shown in FIG. 10. The length portions 110 and 112 in the wire have different deflection patterns and different tensions. Wafers cut in longer ingots with the richness of the wire in the transition region where the wire tension is changing cause wafer quality of warpage or defects because they cannot withstand even cutting. As a result, as shown in Fig. 11, the operation of cutting only ingots having substantially the same length or multiple ingot pairs having substantially the same length must be performed.
도 11 내지 도 14에 도시된 잉곳 길이의 조합은 수율을 저하시키지는 않으며, 도 10의 조합은 수율 저하를 야기한다. 도 10의 조합은 보다 짧은 잉곳이 끝나고 다른 잉곳이 위치하지 않은 위치 옆을 지나서 연속적으로 연장되어 있는 보다 긴 잉곳을 가진다. 반면. 도 11 내지 도 14의 조합은 보다 짧은 잉곳의 단부 부근의 전이 영역을 거쳐 확장된 보다 긴 잉곳을 가진다. 그러므로, 상이한 와이어 장력에 의해서 영향을 받는 보다 긴 잉곳으로부터 절단된 웨이퍼가 존재하지 않는다. 도 14에서, 상이한 길이를 갖는 2개의 잉곳들의 결합은 스크랩 로드(114; scrap rod)를 이용하여 절단해야만 한다. 이 스크랩 로드(114)는 얇게 절단된 잉곳(14)과 동일한 외부 직경을 가져야만 하고, 적어도 보다 긴 잉곳의 완전한 길이로 확장되어야만 한다. 스크랩 로드(114)는 실리콘일 필요는 없으며 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 스크랩 로드는 보다 긴 잉곳의 전체 길이에 걸쳐서 균일한 와이어 편향을 제공한다.The combination of ingot lengths shown in FIGS. 11-14 does not reduce the yield, and the combination of FIG. 10 causes a yield decrease. The combination of FIG. 10 has longer ingots that extend continuously past the location where the shorter ingot ends and no other ingot is located. On the other hand. The combination of FIGS. 11-14 has a longer ingot that extends through the transition region near the end of the shorter ingot. Therefore, there are no wafers cut from longer ingots affected by different wire tensions. In FIG. 14, the joining of two ingots with different lengths must be cut using a scrap rod 114. This scrap rod 114 must have the same outer diameter as the thinly cut ingot 14 and must extend at least to the full length of the longer ingot. The scrap rod 114 need not be silicon and may be made of different materials. Scrap rods provide uniform wire deflection over the entire length of the longer ingot.
중앙 지지부(102)는 와이어 장력에 대한 잉곳 길이의 영향을 억제함으로써 이러한 문제를 방지한다. 중앙 지지부(102)는 와이어 웹(30)의 전체 폭에 걸쳐서 확장되므로, 모든 리치는 중앙 지지부와 접한다. 그 결과 지역적으로 균일한 편향 및 장력이 발생되어 낮은 휨 및 높은 수율의 절단을 유지할 수 있게 된다. 중앙 지지부는 도 10에 도시된 바와 같이, 다양한 길이의 잉곳들을 동시에 얇게 절단하는 동작을 가능하게 한다.The central support 102 prevents this problem by suppressing the influence of the ingot length on the wire tension. The central support 102 extends over the entire width of the wire web 30 so that all the reach abuts the central support. The result is a locally uniform deflection and tension, which allows to maintain low warpage and high yield cuts. The central support enables the operation of simultaneously cutting thin ingots of various lengths, as shown in FIG.
동작에 있어서, 본 발명의 와이어 톱(10)은 동시에 적어도 2개의 일반 실린더형 반도체 잉곳(14)을 웨이퍼로 얇게 절단한다. 먼저, 각 잉곳은 적절한 에폭시에 의해서 장착 빔(52)에 부착된다. 종래의 방법에서 이는 분리 장치를 이용하여 행할 수 있는데, 이 분리 장치는 장착 빔에 대해서 잉곳의 결정면이 작은 허용 오차 범위 내에서 세밀하게 정렬하기 위해 x-선을 사용한다. 장착 빔은 도브테일형 지지부(58)에 부착되고 슬롯(60) 내의 도브테일을 삽입하고 클램프로 잠금으로써 잉곳 지지부(12)에 고정된다. 잉곳(14)은 자동적으로 컷팅 웹(30)으로 등록되어 와이어의 길이 범위에 수직인 잉곳의 세로축으로 배치된다. 제2 실시예(80)의 어댑터(82 또는 84)가 사용되면, 2개 또는 3개의 장착 빔들이 어댑터에 고정되고, 그 다음 슬롯(88) 내의 융기부(90)를 고정함으로써 어댑터(82)가 헤드(86)에 부착된다. 잉곳 지지부(12)는 잉곳들이 와이어와 접하는 컷팅 영역에서 컷팅 웹을 동시에 누르도록 컷팅 웹에 대해 이동한다. 액체 슬러리는 각 잉곳의 2개의 측부를 포함하는 위치에서 노즐(34, 36, 38)로부터 와이어 웹으로 투여된다. 적층 구조가 이용되면, 추가의 잉곳들과 장착 빔들이 정렬되고, 일반적으로 잉곳 지지부에 부착되기 전에 제1 장착 빔에 부착된다.In operation, the wire saw 10 of the present invention simultaneously cuts at least two general cylindrical semiconductor ingots 14 into thin wafers. First, each ingot is attached to the mounting beam 52 by a suitable epoxy. In a conventional method this can be done using a separation device, which uses x-rays to finely align the crystal plane of the ingot with respect to the mounting beam within a small tolerance range. The mounting beam is attached to the dovetail type support 58 and fixed to the ingot support 12 by inserting the dovetail in the slot 60 and locking it with a clamp. The ingot 14 is automatically registered with the cutting web 30 and placed in the longitudinal axis of the ingot perpendicular to the length range of the wire. If the adapter 82 or 84 of the second embodiment 80 is used, two or three mounting beams are fixed to the adapter and then the adapter 82 by fixing the ridge 90 in the slot 88. Is attached to the head 86. Ingot support 12 moves relative to the cutting web such that the ingots simultaneously press the cutting web in the cutting area in contact with the wire. The liquid slurry is administered from the nozzles 34, 36, 38 to the wire web at a location that includes two sides of each ingot. If a laminated structure is used, additional ingots and mounting beams are aligned and generally attached to the first mounting beam before being attached to the ingot support.
본 발명의 장치는 단일 300㎜ 직경의 잉곳, 1-4개의 150㎜ 직경의 잉곳, 또는 1-6개의 100㎜ 직경의 잉곳을 절단하는데 용이하도록 구성될 수 있다. 나란히 배열된 구성의 2개의 잉곳을 절단할 수 있기 때문에, 생산성이 이전의 와이어 톱의 경우보다 2배가 되고, 웨이퍼의 평탄성과 품질은 동일한 레벨로 유지된다.The apparatus of the present invention can be configured to facilitate cutting a single 300 mm diameter ingot, 1-4 150 mm diameter ingots, or 1-6 100 mm diameter ingots. Since two ingots of side-by-side arrangement can be cut, productivity is doubled than with the previous wire saw, and the flatness and quality of the wafer are maintained at the same level.
상기 설명에 비추어, 본 발명의 다수의 목적이 달성되고 다른 장점을 얻을 수 있음이 확인된다.In view of the above description, it is confirmed that many objects of the present invention can be achieved and other advantages can be obtained.
본 발명에서 채택한 구성 요소들 또는 그의 바람직한 실시예 등은 하나 이상의 구성 요소들이 존재한다는 것을 의미하는 것으로 의도된다.Components adopted in the present invention, or preferred embodiments thereof, and the like are intended to mean that one or more components are present.
또한, 본 발명의 기술 범위에 이탈되지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 행해질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 주요 문제는 예시적인 것으로서 한정된 의미로 해석될 수 없음이 명백하다.In addition, since various changes may be made without departing from the technical scope of the present invention, it is evident that all major problems included in the above description and shown in the accompanying drawings are illustrative and cannot be interpreted in a limited sense.
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| KR100708787B1 (en) | 2007-04-19 |
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