(57)【要約】【課題】ワイヤーソーイングの工程で切断されるインゴットから発生する熱膨張を制御することができるインゴット加圧装置を含むインゴット切断装置を提供する。【解決手段】本発明は、インゴット加圧装置及びこれを含むインゴット切断装置に関するものである。  本実施例による加圧ヘッドは、インゴット切断装置の加圧ヘッドにおいて、前記加圧ヘッドの各部に対して別途の圧力制御が可能になるように圧縮空気を供給する空圧供給ポートが複数個形成されたヘッド本体；前記ヘッド本体の下端に前記空圧供給ポートに対応する位置に設置され、各空圧供給ポートによって供給される圧縮空気によってインゴット側面に圧力を加える加圧手段；前記各加圧手段の下面に設置されて各複数個の加圧手段の間の圧力偏差を調節する空圧補正手段；前記空圧補正手段の下側面に接触されるように設置され、その下面がインゴット側面に直接接触加圧する接着板；及び前記ヘッド本体、加圧手段、空圧補正手段、接着板を結合させて支持する結合支持手段を含むことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インゴット切断装置の加圧ヘッドにおいて、
前記加圧ヘッドの各部に対して別途の圧力制御が可能になるように圧縮空気を供給する空圧供給ポートが複数個形成されたヘッド本体；
前記ヘッド本体の下端に前記空圧供給ポートに対応する位置に設置され、各空圧供給ポートによって供給される圧縮空気によってインゴット側面に圧力を加える加圧手段；
前記各加圧手段の下面に設置されて各複数個の加圧手段の間の圧力偏差を調節する空圧補正手段；
前記空圧補正手段の下側面に接触されるように設置され、その下面がインゴット側面に直接接触加圧する接着板；及び
前記ヘッド本体、加圧手段、空圧補正手段、接着板を結合させて支持する結合支持手段を含む加圧ヘッド。
【請求項２】
前記加圧手段は前記加圧ヘッドの中心から半径方向に同心円状に配置され、
前記各加圧手段には前記空圧供給ポートが繋がれて圧縮空気を供給する、請求項１に記載の加圧ヘッド。
【請求項３】
前記加圧ヘッドの中央に配置された前記加圧手段の上端は圧縮空気が投入され得る溝が中央に形成され、下端は上端に対して広い円形の板状を成し、
前記周辺の加圧手段の上端部上面には圧縮空気が投入され得るように円周に沿って空気流動溝が形成され、下端は上端に対して広い円板形状を成し、
前記ヘッド本体には各加圧手段の上端部が挿入される同心形の凹凸部が形成され、前記各加圧手段の下端はお互いに密接された位置に置かれる、請求項２に記載の加圧ヘッド。
【請求項４】
前記各加圧手段上端の外側面には圧縮空気が漏れることを防止するための密閉手段が具備され、前記ヘッド本体の凹凸部と前記加圧手段の上端との接触部を通じて圧縮空気の流出を防止する、請求項３に記載の加圧ヘッド。
【請求項５】
前記密閉手段はゴムパッキングである、請求項４に記載の加圧ヘッド。
【請求項６】
前記空圧補正手段は前記各加圧手段の下面に密着設置されて各部分間の圧力偏差を補正する空圧風船；及び
前記各空圧風船の下側面に密着されて弾性を有する材質に形成された弾性シートを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の加圧ヘッド。
【請求項７】
前記弾性シートの下側に配置されて、前記弾性シートをカバーする追加シートをさらに含む、請求項６に記載の加圧ヘッド。
【請求項８】
前記空気流動溝の下側には空気流動ホールが形成されて、前記空圧風船に圧縮空気を供給する、請求項６または７に記載の加圧ヘッド。
【請求項９】
インゴットを切断するワイヤ、ワイヤを支持するローラー及びローラー支持部を含むインゴット切断装置において、
下部面に前記インゴットが付着され、本体内部に冷却バー挿入溝が形成されたビーム；
前記ビームの上面に付着されてインゴットを上下に移動させるワークプレート；及び
前記切断するインゴットの側面部に配置される、第１項〜８項のいずれか一項の加圧ヘッドを含むインゴット切断装置。
【請求項１０】
前記加圧ヘッドは、前記インゴットの切断工程で発生するインゴットの熱膨脹を制御する、請求項９に記載のインゴット切断装置。
【請求項１１】
前記加圧ヘッドは側面部に圧力伝達部を含んで、前記圧力伝達部は前記インゴット切断装置の本体部に結合される、請求項９または１０に記載のインゴット切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インゴット加圧装置及びこれを含むインゴット切断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ウェハー製造工程においては、結晶成長工程で成長されたインゴットをウェハー形態に切断するスライシング（Ｓｌｉｃｉｎｇ）工程を遂行しているが、このようなスライシング工程には、代表的にワイヤソーイング（Ｗｉｒｅ  Ｓａｗｉｎｇ）工程がある。
【０００３】
このようなワイヤソーイング工程を通じてウェハーの平坦度を向上させることができ、具体的にはウェハーの反り（ｗａｒｐ、ｂｏｗ）の程度を制御することができる。
【０００４】
ワイヤソーイング工程は、インゴットをワイヤに接触させて多量のウェハー形態に切断する工程である。
【０００５】
ワイヤソーイング工程に使用されるワイヤソーイング装置は、インゴットを支持するプレートとワイヤを巻いているローラーを具備している。
【０００６】
したがって、ワイヤソーイング工程は、インゴットを支持しているプレートをローラーに巻かれたワイヤ方向に相対運動させることによって、インゴットがウェハー形態に切断される。
【０００７】
ワイヤソーイングを通じたインゴットの切断工程中のインゴット自体の熱膨脹、切断工程中にワイヤに供給されるスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）、ワイヤの往復運動ができるようにワイヤ巻かれたローラー（ｒｏｌｌｅｒ）を回転させるスピンドル（ｓｐｉｎｄｌｅ）、及びインゴットを固定させるプレートの熱膨脹によって、スライシングされたウェハーの品質が決定され得る。
【０００８】
図１は、従来技術によるワイヤソーイング装置が図示された図面であり、図２は、従来技術によるインゴット切断形状が図示された図面である。
【０００９】
従来のワイヤソーイング装置１０１は、インゴットを切断するためのワイヤ１０２、ワイヤ１０２を巻いているローラー１０３（ワイヤガイド）、ワイヤ１０２に張力を付与するための張力付与手段１０４、切断するインゴット移動手段１０５、切断時にスラリーを供給するスラリー供給手段１０６で構成されている。
【００１０】
ワイヤ１０２は、一方のワイヤリール１０７から続けて送り出され、トラバーサー１０８を介入させてパウダークラッチ（定トルクモーター）１０９やダンサーローラー（デッドウエート）などからなる張力付与手段１０４を経て、ローラー１０３に巻かれる。ワイヤ１０２は、ローラー１０３に３００〜４００回程度巻かれた後、一方の張力付与手段１０４’を経てワイヤリール１０７’に巻かれる。
【００１１】
また、溝付ローラー１０３は、鉄鋼材円筒の周りにポリウレタン樹脂を被せ、その表面に一定のピッチで溝を形成したローラーであり、巻かれたワイヤ１０２が駆動用モーター１１０によって決定された周期で往復方向に駆動することができる。
【００１２】
また、インゴットの切断時には、インゴット移動手段１０５によって、インゴットは、ローラー１０３に巻かれたワイヤ１０２に移動することができる。
【００１３】
そして、ローラー１０３に巻かれたワイヤ１０２の近くにはノズル１１５が設置されていて、切断時にスラリータンク１１６から、ローラー１０３及びワイヤ１０２にスラリーを供給することができる。また、スラリータンク１１６にはスラリーチラー１１７が接続されていて、供給するスラリーの温度を調整することができる。
【００１４】
このようなワイヤソーイング装置１０１を利用することによって、ワイヤ１０２に張力付与手段１０４を利用して適当な張力を与え、駆動用モーター１１０によって、ワイヤ１０２を往復方向に走行させながらインゴットをスライシングする。
【００１５】
このように前記スライシング工程を進行中に、インゴットを支持するフレーム、インゴット及びローラー部から切断熱による膨脹が発生する。それぞれの部位から発生する熱膨脹によって、切断されるインゴットのシード（ｓｅｅｄ）側部とテール（ｔａｉｌ）側部が変形されてウェハーの平坦度が低下され、ウェハーの切断面の形状が均一にならない問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために案出されたものであって、ワイヤソーイング工程の中で切断されるインゴットから発生する熱膨脹を制御することができるインゴット加圧装置を含むインゴット切断装置を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本実施例による加圧ヘッドは、インゴット切断装置の加圧ヘッドにおいて、前記加圧ヘッドの各部に対して別途の圧力制御が可能になるように圧縮空気を供給する空圧供給ポートが複数個形成されたヘッド本体；前記ヘッド本体の下端に前記空圧供給ポートに対応する位置に設置され、各空圧供給ポートによって供給される圧縮空気によってインゴット側面に圧力を加える加圧手段；前記各加圧手段の下面に設置されて各複数個の加圧手段の間の圧力偏差を調節する空圧補正手段；前記空圧補正手段の下側面に接触されるように設置され、その下面がインゴット側面に直接接触加圧する接着板；及び前記ヘッド本体、加圧手段、空圧補正手段、接着板を結合させて支持する結合支持手段を含むことができる。
【００１８】
前記加圧手段は、前記加圧ヘッドの中心から半径方向に同心円状に配置され、前記各加圧手段には前記空圧供給ポートが連結されて圧縮空気を供給することができる。
【００１９】
前記加圧ヘッドの中央に配置された前記加圧手段の上端は、圧縮空気が投入され得る溝が中央に形成され、下端は上端に対して広い円形の板状を成し、前記周辺の加圧手段の上端部の上面には圧縮空気が投入され得るように円周に沿って空気流動溝が形成され、下端は上端に対して広い円板形状を成し、前記ヘッド本体には各加圧手段の上端部が挿入される同心形の凹凸部が形成され、前記各加圧手段の下端は互いに密接された位置に置かれることができる。
【００２０】
前記各加圧手段の上端の外側面には、圧縮空気が漏れることを防止するための密閉手段が具備され、前記ヘッド本体の凹凸部と前記加圧手段の上端との接触部を通じて圧縮空気の流出を防止することができる。
【００２１】
前記密閉手段は、ゴムパッキングであり得る。
【００２２】
前記空圧補正手段は、前記各加圧手段の下面に密着設置されて各部分間の圧力偏差を補正する空圧風船；及び前記各空圧風船の下側面に密着されて弾性を有する材質で形成された弾性シートを含むことができる。
【００２３】
前記弾性シートの下側に配置され、前記弾性シートをカバーする追加シートをさらに含むことができる。
【００２４】
前記空気流動溝の下側には空気流動ホールが形成され、前記空圧風船に圧縮空気を供給することができる。
【００２５】
他の実施例によるインゴット切断装置は、インゴットを切断するワイヤ、ワイヤを支持するローラー及びローラー支持部を含むインゴット切断装置において、下部面に前記インゴットが付着され、本体内部に冷却バー挿入溝が形成されたビーム；前記ビームの上面に付着されてインゴットを上下に移動させるワークプレート；及び前記切断されるインゴットの側面部に配置される前述した加圧ヘッドを含むことができる。
【００２６】
前記加圧ヘッドは、前記インゴットの切断工程から発生するインゴットの熱膨脹を制御することができる。
【００２７】
前記加圧ヘッドは、側面部に圧力伝達部を含み、前記圧力伝達部は、前記インゴット切断装置の本体部に結合され得る。
【発明の効果】
【００２８】
本発明は、前記のような構成によってインゴット切断工程においてインゴット側面に加えられる圧力を部分別に制御することができる。
【００２９】
したがって、インゴット加圧装置及び加圧ヘッドが具備されることによって、ワイヤソーイング工程中に切断されるインゴットの反り（ｗａｒｐ、ｂｏｗ）の程度が悪化されることを防止することができ、切断面の形状を制御することができる。
【００３０】
また、切断するウェハー面を高平坦化できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、従来技術によるインゴット切断装置の工程状態が図示された図面。
【図２】図２は、従来技術によるインゴット切断時のウェハー反り方向を図示したグラフ。
【図３】図３は、本実施例によるインゴット切断装置の断面図。
【図４】図４は、本実施例による加圧ヘッドの断面図。
【図５】図５は、本実施例による加圧ヘッドの分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下では、本実施例について添付図面を参照して詳察する。ただし、本実施例が有する発明の思想の範囲は本実施例が開示する事項から定められるべきであり、本実施例が有する発明の思想は提案される実施例に対して構成要素の追加、削除、変更などの実施変形を含むと言える。
【００３３】
図３は、本実施例によるインゴット切断装置の断面図である。
【００３４】
本実施例のインゴット切断装置１０は、図３に図示されたように、ビーム１１、ワークプレート１２、テーブル１３、本体部１４、ローラー部１５、加圧ヘッド２０及び圧力伝達部１６を含むことができる。ビーム１１の下部面にインゴットＩが付着されることができ、ビーム１１の本体内部に冷却バー挿入溝が形成され得る。
【００３５】
ワークプレート１２は、ビーム１１の上面に付着され、ビーム１１の上側からインゴットＩが付着されたビーム１１を支持し、インゴットＩを上下に移動させることができる。
【００３６】
テーブル１３は、インゴットＩ及びワークプレート１２を上下に移動させることができ、本体部１４はテーブル１３の一側面からテーブル１３を支持することができる。
【００３７】
ローラー部１５は、ローラーを含むことができ、ローラーにはワイヤが巻かれることができる。
【００３８】
加圧ヘッド２０は、切断されるインゴットＩの側面部に配置され得、圧力伝達部１６は加圧ヘッド２０に圧力を伝達することができる。
【００３９】
前記インゴットの側面から圧力を提供する加圧ヘッド２０は、ヘッド本体２１、加圧手段２５、２７、２９、空圧補正手段、接着板２３及び結合支持手段を含むことができる。
【００４０】
図４は、本実施例による加圧ヘッドの断面図であり、図５は、本実施例による加圧ヘッドの分解斜視図である。
【００４１】
図４は、図５に図示されたように、本実施例の加圧ヘッドはインゴット側面に圧力を加えることができ、インゴット側面に加えられる圧力を各部分別に調節することができる。
【００４２】
本実施例の加圧ヘッド２０は、加圧ヘッド２０を複数個の部分に分割して各部分に圧力調節が別途に行われるようにすることができる。
【００４３】
本実施例の加圧ヘッド２０は、全体的に厚い円板形状を成し、上半部のヘッド本体２１と、それに連結されてインゴットを加圧する加圧手段を含むことができる。そして、加圧ヘッド２０の下側面にはインゴットの側面が接着される接着板２３が具備され得る。
【００４４】
本実施例の加圧ヘッド２０は、各部位別圧力調節が可能でなければならないため、加圧手段として複数個の加圧ブロック２５、２７、２９を具備することができ、ヘッド本体２１には、前記各加圧ブロック２５、２７、２９に圧縮空気を供給するための空圧供給手段として空圧供給ポート３１、３３、３５が内部に設置され得る。
【００４５】
本実施例の空圧供給ポート３１、３３、３５は、加圧力の測定と制御が各加圧ブロック２５、２７、２９に対して別途に行われるように別途の圧力制御手段を具備することができる。
【００４６】
本実施例の加圧手段は、加圧ヘッド２０の中心から半径方向に同心円を成す３個の加圧ブロック２５、２７、２９からなることができるが実施例において加圧手段の個数はこれに限定されない。
【００４７】
加圧ヘッド２０の中心に位置した第１加圧ブロック２５の上側には、空圧供給ポート３１から圧縮空気を収容するように筒状の溝２５aが形成されていてシリンダー形状を成すことができる。そして、下端部の加圧板２５bは、広い面積を平らに加圧することができるように上端部に比べて面積の広い円板形状を成すことができる。
【００４８】
第１加圧ブロック２５を放射方向外側で取り囲む同心円形状の第２加圧ブロック２７と第２加圧ブロック２７を取り囲む第３加圧ブロック２９の上端部上面には、空圧供給ポート３１、３３、３５から圧縮空気を収容するように各加圧ブロックの円周方向に沿って空気流動溝２７a、２９aが形成されて空気流路を形成することができる。
【００４９】
また、第２及び第３加圧ブロック２７、２９の上端部は、シリンダー形状の断面を成し、下端部の加圧板２７b、２９bは、幅の広い同心円板形状を成すことができる。
【００５０】
本実施例においては、複数個の加圧ブロックの加圧板２５b、２７b、２９bは、互いに密接な位置に置かれていて、各加圧ブロック２５、２７、２９の間にすき間が生じてインゴット側面に加えられる圧力偏差が生じることを防止することができる。
【００５１】
そして、ヘッド本体２１の下端部には、第１、第２及び第３加圧ブロック２５、２７、２９の上端部が挿入され得るように同心円状の凹凸部が形成され得る。
【００５２】
ヘッド本体２１と加圧ブロック２５、２７、２９の接触部を通じて圧縮空気が漏れることを防止するために、第１、第２及び第３加圧ブロック２５、２７、２９上端部両側面とヘッド本体２１の間には、空圧供給ポート３１、３３、３５から投入される圧縮空気が漏れることを阻むための密閉手段３７が具備され得る。
【００５３】
本実施例は、密閉手段３７として、オーリングやクォードリングのようなゴム材質のリング形状シーリングが、加圧ブロック２５、２７、２９上端部とヘッド本体２１が接触する円周面に沿って密着されるように設置され得る。
【００５４】
一方、各加圧板２５b、２７b、２９bの下側面には、加圧ブロック２５、２７、２９に加えられる圧力偏差を減らすようにする空圧補正手段が具備されるが、本実施例の空圧補正手段は、加圧ブロックの下側面に付着される空圧風船４０と、空圧風船４０の下側面に密着設置される弾性シート４１を含むことができる。
【００５５】
本実施例の空圧風船４０は、圧縮空気によって膨らまされて下端の接着板２３を加圧して加圧ブロック２５、２７、２９の境界の圧力差が線形的に変化するように補正する。このために加圧ブロック２５、２７、２９の空気流動溝２５a、２７a、２９aから下方には前記空圧風船４０に連通される空気流動ホール４３が形成されて加圧ブロック２５、２７、２９を加圧する一部の空気が空圧風船４０を膨らますために使用され得る構造を成すことができる。
【００５６】
本実施例の弾性シート４１は、空圧風船の下側面に密着されるように設置され得、加圧ブロック２５、２７、２９から加えられる圧力を支えるように一定強度が維持される物質であり得、各ブロック間の圧力差を補正することができるように弾性力がある物質からなることができる。したがって、本実施例の弾性シート４１は、弾性がある物質である樹脂材質からなることができる。
【００５７】
また、実施例による弾性シート４１の下側には、前記各弾性シート４１をカバーする追加シート５７がさらに具備され得る。
【００５８】
前述した加圧手段などから加えられる圧力の偏差が前記の追加シート５７の表面で均らされ得る。
【００５９】
前記加圧ヘッド２０の下側面に設置されてウェハーと接着される平板である接着板２３は、高度の平坦度を維持しながら所望の線形変形ができる一定の厚さの金属円板に形成され得る。
【００６０】
本実施例においては、前記加圧手段、空圧補正手段、接着板２３をヘッド本体２１に結合させて支持されるようにする結合支持手段が具備され得る。本実施例の結合支持手段は、加圧手段と空圧補正手段を外側から支持し、接着板２３が掛けられるように内周面に段差部５１が形成された円筒状フレーム５０として具備され得るが、結合支持手段の形状はこれに限定されない。
【００６１】
そして、本実施例の接着板２３は、円筒状フレーム５０の段差部５１に掛けられるように枠部分に段差のあるフランジ２３aが形成され得る。接着板２３が円筒状フレーム５０に掛けられるように置かれると、接着板２３の下面と円筒状フレーム５０の下面は同一平面上に置かれることができる。
【００６２】
また、本実施例においては、接着板２３の枠部分を通じて研磨液や汚染物質が侵透することを防止するために圧縮空気を直接接着板２３に供給して空気圧力による浄化（ａｉｒ  ｐｕｒｇｅ）が可能な構造を成すことができる。このために本実施例のヘッド本体２１には接着板２３に直接圧縮空気が到逹するようにする別途の空圧供給ポート５５が形成され得る。
【００６３】
次に、前記のような構成を有する本実施例のインゴット切断装置の加圧ヘッドの作用を説明する。
【００６４】
前記のような構成の加圧ヘッド２０を具備したワイヤソーイング装置を利用してインゴットを切断する場合には、インゴット側面を接着板２３に密着させた状態でワイヤ方向にインゴットを移動させながらウェハー形態に切断されるようにすることができる。
【００６５】
この場合、切断工程中に、各空圧供給ポートでは別途の制御手段を通じて互いに異なる状態の圧縮空気を加圧手段である各加圧ブロック２５、２７、２９に供給し、加圧ブロック２５、２７、２９は、供給される圧縮空気の圧力によって接着板２３を圧迫してインゴットの側面部を加圧することができる。
【００６６】
特に、インゴットが切断される切断深さによって加圧ブロック２５、２７、２９に供給される圧縮空気を別途に制御することができる。インゴット切断工程初期には、インゴット下端部に対応する第３加圧ブロック２９部分の圧力を減らしながら、インゴット切断工程中期には、第２加圧ブロック２７部分の圧力を減らし、インゴット切断工程後期には、第１加圧ブロック２５部分の圧力を減らしながら加圧ヘッドから発生する圧力を除去してウェハー部分の破損を最小化して膨脹部の圧力を制御することができる。
【００６７】
また、空気流動ホールを通じて空圧風船は膨らまされて下側の接着版を加圧することができる。各空圧風船の間に空圧差がある場合にも空圧風船４０の下側面に具備された弾性シート４１が段差を補正し、各弾性シート４１は、加圧ブロック２５、２７、２９及び空圧風船の境界での圧力段差を補正してこれを線形的に変形されるように制御することができる。
【００６８】
また、弾性シート４１の下端に追加で薄膜（図示せず）が設置され得るが、前記薄膜は、各境界での圧力の差をさらに線形的に変形されるように補正する。
【００６９】
切断工程の全過程にわたって各加圧手段の加圧力が別途に制御されるので、使用者の意図によってインゴット側面部の各部分に対して加圧程度が異なるようにしたり、切断過程で高平坦度を有するウェハーの製作が可能になる。
【００７０】
そして、空圧供給ポート５５を通じて圧縮空気が直接接着板２３に供給されるため、圧縮空気の噴射圧力によって研磨液が接着板２３の枠を通じて加圧ヘッド２０内部に流入されることを防止することができるようになる。
【００７１】
本発明の権利範囲は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求範囲に記載された事項によって決められ、特許請求範囲に記載された事項と同一性範囲で当業者が行った多様な変形と改作を含むことは自明である。
【符号の説明】
【００７２】
１０：インゴット切断装置  １１：ビーム
１２：ワークプレート  １３：テーブル
１４：本体部   １５：ローラー部
１６：圧力伝達部          ２０：加圧ヘッド
２１：ヘッド本体   ２３：接着板
２５：第１加圧ブロック  ２７：第２加圧ブロック
２９：第３加圧ブロック  ３１、３３、３５：空圧供給ポート
３７：密閉手段   ４０：空圧風船
４１：弾性シート   ４３：空気流動ホール
５０：フレーム   ５１：段差部
５５：空圧供給ポート  ５７：追加シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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