KR20120122565A - 커팅 라인 및 이를 포함하는 잉곳 절단 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 잉곳을 커팅하는 커팅 라인에 관한 것으로, 와이어, 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자, 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자의 표면을 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 종래에 비해 절단력이 향상되어, 잉곳의 절단이 용이하다. 또한, 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자를 커버하도록 코팅막이 형성되므로, 커팅 공정이 경과함에 따라 와이어의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있으며, 종래에서와 같이 별도의 슬러리를 사용하지 않는다. 따라서, 커팅 공정 경과에 따라 와이어 및 슬러리의 특성이 변하여, 불균일한 두께의 웨이퍼가 제조되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 커팅 공정 시에 와이어와 잉곳이 접촉되지 않고, 코팅막과 다수의 다이아몬드 입자가 상기 잉곳과 접촉된다. 이에, 와이어를 구성하는 원소들이 잉곳으로 침투하여, 불순물 농도가 증가된 웨이퍼가 생산되는 것을 방지할 수 있어, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 종래에 비해 절단력이 향상되어, 잉곳의 절단이 용이하다. 또한, 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자를 커버하도록 코팅막이 형성되므로, 커팅 공정이 경과함에 따라 와이어의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있으며, 종래에서와 같이 별도의 슬러리를 사용하지 않는다. 따라서, 커팅 공정 경과에 따라 와이어 및 슬러리의 특성이 변하여, 불균일한 두께의 웨이퍼가 제조되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 커팅 공정 시에 와이어와 잉곳이 접촉되지 않고, 코팅막과 다수의 다이아몬드 입자가 상기 잉곳과 접촉된다. 이에, 와이어를 구성하는 원소들이 잉곳으로 침투하여, 불순물 농도가 증가된 웨이퍼가 생산되는 것을 방지할 수 있어, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 잉곳의 절단이 용이한 커팅 라인 및 이를 포함하는 잉곳 절단 장치에 관한 것이다.
통상적으로 웨이퍼는 일 방향으로 연장 형성된 단결정 잉곳을 절단하여 제조된다. 단결정 잉곳을 절단하는 잉곳 절단 장치는 상호 이격되어 마주 보도록 배치되는 한 쌍의 롤러, 폐곡선의 형상으로 제작되어 한 쌍의 롤러에 귄취되는 와이어, 잉곳을 지지하여 상기 잉곳을 와이어를 향해 이동시키는 잉곳 홀더, 슬러리(slury)를 분사하는 슬러리 분사 수단을 포함한다. 여기서 와이어는 철(Fe), 구리(C), 텅스텐(W) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 제작된 것을 이용하며, 슬러리로는 폴리에틸렌, 글리콜, 탄화규소 등을 이용한다.
상기와 같은 종래의 잉곳 절단 장치에서는 잉곳과 와이어 사이에 슬러리를 분사하여, 슬러리에 의한 절삭력으로 잉곳을 커팅한다. 하지만, 슬러리에 의한 절삭력이 약하여, 잉곳의 절단이 용이하지 않았다. 종래의 경우 커팅 공정이 경과되면, 와이어 및 슬러리의 특성이 변하는데, 이는 불균일한 커팅 작업이 이루어지는 요인으로 작용하며, 불균일한 두께의 웨이퍼가 제조된다. 또한, 커팅 공정 시에 와이어와 잉곳이 직접 접촉됨에 따라, 상기 와이어를 구성하는 철(Fe) 또는 구리(C) 등의 원소가 잉곳으로 침투하여, 불순물의 농도가 증가된 웨이퍼가 제조된다. 따라서, 우수한 품질의 웨이퍼를 제조할 수 없다.
본 발명의 일 기술적 과제는 절단력이 향상된 커팅 라인 및 이를 포함하는 잉곳 절단 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 기술적 과제는 잉곳을 절단하여 일정한 두께의 웨이퍼를 생산하는 커팅 라인 및 이를 포함하는 잉곳 절단 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 잉곳을 커팅하는 커팅 라인에 관한 것으로, 와이어, 상기 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자, 상기 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자의 표면을 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함한다.
상기 다수의 다이아몬드 입자의 직경은 10㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
상기 코팅막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 중 아연(Zn) 중 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅막의 두께는 3㎛ 내지 6㎛인 것이 바람직하다.
상기 와이어는 철(Fe), 구리(Cu) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 이용하여 제작된다.
본 발명은 잉곳을 절단하는 잉곳 절단 장치에 관한 것으로, 회전 가능한 복수의 롤러, 폐곡선으로 제작되며, 상기 복수의 롤러에 권취되어 회전하는 커팅 라인 및 상기 잉곳을 지지하여, 상기 잉곳을 상기 커팅 라인을 향해 이동시키는 잉곳 홀더를 포함하고, 상기 커팅 라인은 와이어, 상기 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자 및 상기 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자의 표면을 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함한다.
상기 다수의 다이아몬드 입자의 직경은 10㎛ 내지 30㎛인 것이 바람직하다.
상기 코팅막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 중 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 코팅막의 두께는 3㎛ 내지 6㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들에 따른 커팅 라인은 폐곡선의 라인으로 형성된 와이어(wire), 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자, 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자를 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함한다. 실시예에 따른 커팅 라인은 다이아몬드 입자에 의해 종래에 비해 절단력이 향상되어, 잉곳의 절단이 용이하다. 또한, 코팅막은 와이어의 특성이 변하는 것을 방지하며, 종래에서와 같이 별도의 슬러리를 사용하지 않는다. 따라서, 커팅 공정 경과에 따라 와이어 및 슬러리의 특성이 변하여, 불균일한 두께의 웨이퍼가 제조되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 커팅 공정 시에 와이어와 잉곳이 직접 접촉되지 않고, 코팅막과 다수의 다이아몬드 입자가 상기 잉곳과 접촉된다. 이에, 종래에서와 같이 와이어를 구성하는 원소들이 잉곳으로 침투하여, 불순물 농도가 증가된 웨이퍼가 생산되는 것을 방지할 수 있어, 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 슬러리를 분사하지 않고도 잉곳이 커팅이 가능하므로, 잉곳 절단 장치에서 슬러리를 분사하는 수단을 설치할 필요가 없다. 따라서, 잉곳 절단 장치의 구조가 간단해 지는 장점이 있다.
도 1 은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 주요 구성을 도시한 도면
도 2는 실시예에 따른 커팅 라인을 도시한 단면도
도 2는 실시예에 따른 커팅 라인을 도시한 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1 은 실시예에 따른 잉곳 절단 장치의 주요 구성을 도시한 도면이다. 도 2는 실시예에 따른 커팅 라인을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 잉곳 절단 장치는 상호 이격되어 마주 보도록 설치된 한 쌍의 롤러(310a, 310b), 폐곡선 형상으로 제작되어, 한 쌍의 롤러(310a, 310b)에 권취되는 복수의 커팅 라인(400), 커팅 라인(400) 및 한 쌍의 롤러(310a, 310b)의 상측에 위치하여 잉곳(100)을 지지하는 잉곳 홀더(210), 한 쌍의 롤러(310a, 310b)를 각기 회전시키는 롤러 회전 구동부(320a, 320b) 및 잉곳 홀더(210)를 승하강시키는 잉곳 이송부(220)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았지만, 잉곳 홀더(210)를 수평 이동시키는 잉곳 수평 이동부(미도시) 및 잉곳(100)의 절단 공정 시에 롤러(310a, 310b) 및 커팅 라인(400)에 냉매를 분사하는 냉매 분사 수단(미도시)을 포함한다. 실시예에 따른 잉곳(100)은 그 단면이 사각형인 육면체의 형상이나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상 예를 들어, 원통형의 형상일 수 있다. 또한, 실시예에서는 실리콘 또는 갈륨 비소(GaAs) 등으로 이루어진 잉곳을 이용한다.
한 쌍의 롤러(310a, 310b)에는 폐곡선의 커팅 라인(400)이 권취되며, 상기 커팅 라인(400)을 무한 궤도로 회전시킨다. 한 쌍의 롤러(310a, 310b) 각각은 원통형의 형상으로 제작되고, 표면에는 복수의 가이드 홈(미도시)이 이격 형성된다. 복수의 가이드 홈(미도시)에는 복수의 커팅 라인(400) 각각이 삽입되어, 상기 복수의 커팅 라인(400)의 이격 거리를 정의하고, 왕복 운동시에 커팅 라인(400)의 이탈을 방지하는 역할을 한다. 이러한 한 쌍의 롤러(310a, 310b)는 권취되는 복수의 커팅 라인(400)의 인장력이 유지될 수 있도록 소정의 거리로 이격되고, 평행하게 배치된다.
한 쌍의 롤러(310a, 310b) 각각에는 롤러 회전 구동부(320a, 320b)가 연결되어, 상기 롤러(310a, 310b)를 회전시킨다. 한 쌍의 롤러(310a, 310b)에 각기 연결된 롤러 회전 구동부(320a, 320b)는 회전 동력을 제공하는 롤러 회전 동력부(321a, 321b) 및 일단이 롤러 회전 동력부(321a, 321b)에 연결되고 타단이 롤러(310a, 310b)에 연결되는 롤러 회전축(322a, 322b)을 포함한다. 여기서 회전 동력부(321a, 321b)는 예커데 모터(Motor)를 이용할 수 있다. 롤러 회전 구동부(320a, 320b)는 상기에서 설명한 예에 한정되지 않고, 한 쌍의 롤러(310a, 310b) 각각을 회전시킬 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다.
잉곳 홀더(210)는 잉곳(100)의 상측에 배치되어, 상기 잉곳(100)의 상부를 지지한다. 여기서 잉곳 홀더(210)의 하부에는 잉곳(100)이 고정 장착 될 수 있는 고정 부재(미도시)가 설치될 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 잉곳 홀더(210)와 잉곳(100) 사이에 접착제(미도시)를 도포할 수도 있다. 실시예에 따른 잉곳 홀더(210)는 그 단면이 사각형의 형상이 되도록 제작되었으나, 이에 한정되지 않고 잉곳(100)을 지지할 수 있는 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
잉곳 이송부(220)는 잉곳 홀더(210)의 상부에 연결되어, 상기 잉곳 홀더(210) 및 잉곳(100)을 승하강킨다. 이러한 잉곳 이송부(220)는 승하강력을 제공하는 잉곳 승하강 동력부(222) 및 일단이 잉곳 승하강 동력부(222)에 연결되고 타단이 잉곳 홀더(210)에 연결되는 잉곳 승하강축(221)을 포함한다. 여기서, 잉곳 승하강 동력부(222)는 예컨데 모터(Motor)를 이용할 수 있다. 잉곳 이송부(220)는 상기에서 설명한 예에 한정되지 않고, 잉곳 홀더(210)를 승하강시킬 수 있는 다양한 수단을 이용할 수 있다.
복수의 커팅 라인(400)은 한 쌍의 롤러(310a, 310b)에 권취되어 무한 궤도로 회전하면서, 잉곳(100)을 절단한다. 여기서 복수의 커팅 라인(400)은 한 쌍의 롤러(310a, 310b)에 마련된 가이드 홈(미도시)에 삽입되어, 상호 일정 거리 이격 배치된다. 도 1 및 도 2 를 참조하면, 복수의 커팅 라인(400)은 폐곡선의 라인으로 형성된 와이어(wire)(410), 와이어(410)의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자(420), 와이어(410) 및 다이아몬드 입자(420)를 커버하도록 코팅된 코팅막(430)을 포함한다.
와이어(410)는 소정이 길이를 가지는 폐곡선의 형상으로 제작된다. 실시예에 따른 와이어(410)는 철(Fe), 구리(Cu), 텅스텐(W) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 이용하여 제작되며, 직경은 100㎛ 내지 120㎛인 것이 바람직하다. 물론 이에 한정되지 않고, 소정의 유연성과 인장력을 가지는 다양한 재료를 이용하여 제작된 와이어(410)를 이용할 수 있다.
다수의 다이아몬드 입자(420)는 와이어(410)의 표면에 부착되며, 다수의 다이아몬드 입자(420)에 의해 잉곳이 절단된다. 이러한 다이아몬드의 입자(420)의 직경은 내지 10㎛ 내지 30㎛이다. 예를 들어, 다이아몬드 입자(420)의 직경이 10㎛ 미만일 경우 절단력이 저하되어 잉곳(100)을 용이하게 절단할 수 없다. 또한, 다이아몬드 입자(420)의 직경이 30㎛를 초과할 경우 잉곳(100)이 절단되어 제조된 웨이퍼의 표면 거칠기가 저하되는 단점이 있다. 이에, 실시예에서는 다이아몬드 입자(420)의 직경이 10㎛ 내지 30㎛이 되도록 한다. 이러한 다수의 다이아몬드 입자(420)는 전착(electrodeposition) 방법으로 와이어(410)의 표면에 부착된다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 방법 예컨데, 접착제(미도시)를 이용하여 다수의 다이아몬드 입자(420) 와이어(410)에 부착할 수도 있다. 실시예에서는 다수의 다이아몬드 입자(420)가 와이어(410) 상에 무질서하게 부착되나, 이에 한정되지 않고 규칙을 가지고 부착될 수도 있다.
코팅막(430)은 와이어(410) 및 상기 와이어(410) 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자(420)들을 커버하도록 형성된다. 코팅막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 또는 이들의 합금으로 제작된다. 실시예에서는 예컨데 니켈(Ni)을 이용하여 코팅막을 형성한다. 이러한 코팅막(430)의 두께는 3㎛ 내지 6㎛가 되도록 제작된다. 예를 들어, 코팅막(430)의 두께가 3㎛ 미만일 경우, 커팅 작업 중에 코팅막(430)의 두께가 줄어들어 와이어(410)가 노출될수 있다. 이에, 노출된 와이어(410)를 통해 상이 와이어(410)를 구성하는 철(Fe) 또는 구리(Cu) 등의 원소가 잉곳(100) 내로 침투하여, 불순물 농도가 높은 웨이퍼가 제조될 수 있다. 반대로 코팅막(430)의 두께가 6㎛를 초과하는 경우, 두꺼운 코팅막의 두께에 의해 절단력이 저하되어, 잉곳(100)의 절단이 용이하지 않을 수 있다.
하기에서는 도1 및 도 2를 참조하여 실시예에 따른 커팅 라인을 구비하는 잉곳 절단 장치를 이용하여 잉곳을 절단하는 동작을 설명한다. 이때, 잉곳을 절단하여 생성된 제품을 '웨이퍼'라 명명한다.
먼저, 잉곳(100) 예컨데, 단결정 실리콘 잉곳(100)을 마련하고, 이를 잉곳 홀더(210)에 지지시킨다. 또한, 롤러 회전 구동부(320a, 320b)를 이용하여 한 쌍의 롤러(310a, 310b)를 회전시켜, 상기 한 쌍의 롤러(310a, 310b)에 권취된 복수의 커팅 라인(400)을 무한 궤도로 회전시킨다. 이후, 잉곳 이송부(220)를 이용하여 잉곳 홀더(210)를 하강시켜, 상기 잉곳 홀더(210)에 지지된 잉곳(100)이 복수의 커팅 라인(400)을 통과하도록 하강시킨다. 이때 잉곳 수평 이동부(미도시)를 이용하여 잉곳(100)을 수평 이동시킬 수도 있다.
이와 같이 잉곳(100)이 커팅 라인(400)을 통과하도록 하강하면서, 상기 커팅 라인(400)에 의해 잉곳(100)이 커팅된다. 즉, 커팅 라인(400)이 잉곳(100)의 하방에서 상방으로 상대적으로 이동하면서, 상기 잉곳(100)이 복수개의 슬라이드로 커팅되어, 복수의 웨이퍼가 제조된다. 실시예에 따른 커팅 라인(400)은 와이어(410), 와이어(410)의 표면에 무질서하게 부착된 다수의 다이아몬드 입자(420), 와이어(410) 및 다이아몬드 입자(420)를 커버하도록 코팅된 코팅막(430)으로 이루어진다. 와이어(410)에 부착된 복수의 다이아몬드 입자(420)는 경도가 우수한 물질이다. 따라서, 다수의 다이아몬드 입자(420)를 포함하는 커팅 라인(400)의 절단력이 종래에 비해 향상된다. 또한, 와이어(410) 및 다이아몬드 입자(420)의 표면을 커버하도록 코팅막(430)이 형성되므로 종래에서와 같이 커팅 공정이 경과됨에 따라 상기 와이어(410)의 특성이 변하는 것을 방지할 수 있으며, 실시예에서는 별도의 슬러리를 사용하지 않는다. 따라서, 일정한 두께를 가지는 웨이퍼를 제조할 수 있다. 그리고, 와이어(410) 및 다이아몬드 입자(420)를 커버하도록 코팅막(430)이 형성되므로, 와이어(410)와 잉곳(100)이 직접 접촉되지 않고, 코팅막(430)이 잉곳(100)과 접촉된다. 이에, 종래에서와 같이 와이어(410)를 구성하는 철(Fe) 또는 구리(Cu) 원소가 잉곳(100)을 오염시켜, 웨이퍼의 불순물 농도가 증가하는 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 잉곳(100)의 커팅 공정 시에 냉매 분사 수단(미도시)을 이용하여 커팅 라인(400)과 잉곳(100)에 냉매를 분사한다. 이로 인해 커팅 공정 시에 커팅 라인(400)과 잉곳(100) 사이의 마찰에 의해 발생되는 열을 냉각시킬 수 있다.
상기에서는 실시예에 따른 커팅 라인을 이용하여 잉곳(100)을 커팅시켜, 웨이퍼를 제조하는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 다양한 커팅 대상물을 커팅 시키기 위한 절단 장치에 실시예에 따른 커팅 라인은 적용할 수 있다.
400: 커팅 라인 410: 와이어
420: 다이아몬드 입자 430: 코팅막
420: 다이아몬드 입자 430: 코팅막
Claims (9)
- 잉곳을 커팅하는 커팅 라인에 있어서,
와이어;
상기 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자;
상기 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자의 표면을 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함하는 커팅 라인. - 청구항 1에 있어서,
상기 다수의 다이아몬드 입자의 직경은 10㎛ 내지 30㎛인 커팅 라인. - 청구항 1에 있어서,
상기 코팅막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 중 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나로 형성된 커팅 라인. - 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 코팅막의 두께는 3㎛ 내지 6㎛인 커팅 라인. - 청구항 1에 있어서,
상기 와이어는 철(Fe), 구리(Cu) 및 텅스텐(W) 중 어느 하나 또는 이들의 합금을 이용하여 제작된 커팅 라인. - 잉곳을 절단하는 잉곳 절단 장치에 있어서,
회전 가능한 복수의 롤러;
폐곡선으로 제작되며, 상기 복수의 롤러에 권취되어 회전하는 커팅 라인; 및
상기 잉곳을 지지하여, 상기 잉곳을 상기 커팅 라인을 향해 이동시키는 잉곳 홀더를 포함하고,
상기 커팅 라인은,
와이어;
상기 와이어의 표면에 부착된 다수의 다이아몬드 입자; 및
상기 와이어 및 다수의 다이아몬드 입자의 표면을 커버하도록 코팅된 코팅막을 포함하는 잉곳 절단 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 다수의 다이아몬드 입자의 직경은 10㎛ 내지 30㎛인 잉곳 절단 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 코팅막은 니켈(Ni), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 중 아연(Zn) 중 적어도 어느 하나로 형성된 잉곳 절단 장치. - 청구항 6 또는 청구항 8에 있어서,
상기 코팅막의 두께는 3㎛ 내지 6㎛인 잉곳 절단 장치.
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KR1020110040799A KR20120122565A (ko) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | 커팅 라인 및 이를 포함하는 잉곳 절단 장치 |
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KR20220088995A (ko) | 2020-12-21 | 2022-06-28 | (주)퍼니올팩토리 | 실리콘 잉곳 절단 밴드쏘 |
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2011
- 2011-04-29 KR KR1020110040799A patent/KR20120122565A/ko not_active Application Discontinuation
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