KR100946918B1 - 웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치 - Google Patents

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Abstract

크기를 소형화하고, 내구성 및 정비성을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치가 개시된다. 본 발명의 웨이퍼 스윙유닛은 웨이퍼를 수납하는 수납유닛, 직선 왕복 구동력을 생산하는 구동유닛 및 수납유닛과 구동유닛을 연결하여 구동유닛의 직선 왕복 구동력을 수납유닛에 인가하는 연결유닛을 포함한다. 따라서, 웨이퍼가 수납되는 수납유닛을 스윙하기 위해서 직선 방향으로 왕복운동하는 연결유닛을 형성하여 장치의 전체 크기를 축소하여 간소한 구조로 구성할 수 있으며, 생산 원가 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있다.
Figure R1020070115588
웨이퍼, 세정, 스윙, 직선, 구동, 베어링

Description

웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치{Swing unit for wafer and cleaning apparatus including the same}
본 발명은 웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것으로서, 장비의 구조를 개선하여 장치를 소형화하고, 내구성 확보 및 비용을 절감할 수 있는 웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 세정장치에 관한 것이다.
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 결정 실리콘 박판을 말한다.
웨이퍼 제조 방법을 살펴보면, 상기 잉곳을 절단하여 웨이퍼의 형태로 만드는 세이핑 공정(Shaping process)이 수행된다.
상세하게는, 상기 세이핑 공정은 성장된 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정과, 웨이퍼의 두께를 균일화하고 웨이퍼 앞뒤면의 톱니 자국(saw mark) 등을 제거하기 위한 양면 표면 연삭(DDSG, Double Disk Surface Grinding) 공정과, 상기 슬라이싱 공정에서 발생한 데미지를 제거하고 평탄도를 향상시키기 위한 래핑(lapping) 공정과, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제 거 또는 완화하기 위한 양면 연삭(DSG, Double Side Grinding) 공정 및 습식 식각을 통해 웨이퍼를 최종 처리하는 공정 등으로 구성된다.
한편, 습식 시각은 일정한 용량의 저장공간을 가지는 세정조에 세정수를 저장하고, 상기 세정조에 식각할 웨이퍼를 투입시켜 웨이퍼를 세정한다. 상기 웨이퍼를 세정조 안에서 정지한 상태로 유지시키는 대신, 소정의 속도로 움직이도록 하여 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 종래의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 작동도이고, 도 2a 내지 도 2d는 도 1의 작동과정을 세부적으로 나타낸 작동도이다.
이에 도시한 바와 같이, 종래의 웨이퍼 세정장치(1)는 세정조(2), 웨이퍼 지지대(3), 서보모터(4)를 포함하여 구성된다.
상기 웨이퍼 지지대(3)는 웨이퍼(8)를 수납하고, 상기 웨이퍼(8)가 세정조(2)에 저장된 세정수에 잠긴채 스윙운동한다. 그리고, 상기 서보모터(4)는 회전 구동력을 제공하는 구성요소이다. 그리고, 상기 웨이퍼 지지대(3)와 상기 서보모터(4) 사이에는 로드엔드(5)가 위치한다. 상기 로드엔드(5)의 양 측부는 회전이 원활하게 진행되도록 베어링부(6)가 구비된다.
이하, 종래의 웨이퍼 세정장치(1)를 통해 웨이퍼(8)를 세정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 서보모터(4)와 연결된 상기 로드엔드(5)의 일측은 상기 서보모터(4)와 함께 회전운동하고, 상기 웨이퍼 지지대(3)와 연결된 상기 로드엔드(5)의 타측은 스윙운동을 한다. 상기 서보모터(4)가 1회전하면, 상기 로드엔드(5)가 1회 왕복직 선운동을 하게 되고 이에 따라 상기 웨이퍼 지지대(3)도 상기 세정조(2) 내에서 1회 스윙운동을 하게 된다
상기 웨이퍼 지지대(3)에 안착된 상기 웨이퍼(8)도 상기 세정조(2)내에서 스윙하면서 표면에 형성되거나 부착된 각종 파티클, 금속 불순물 또는 유기물 등이 세정되도록 한다.
도 3 및 도 4는 도1의 로드엔드를 도시한 사시도이고, 도 5는 로드엔드와 웨이퍼 지지대의 구동 개념을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
이에 도시된 바와 같이, 로드엔드(5)의 양측은 베어링부(6)로 형성되며, 상기 베어링부(6)는 도 1에 도시된 서보모터(4)와 웨이퍼 지지대(3)에 각각 연결된다. 이러한 베어링 구조로 구성되어 상기 서보모터(4)의 회전 운동의 구동력은 상기 웨이퍼 지지대(3)의 스윙운동으로 변환된다.
예를 들어, 하나의 회전축을 가지는 회전부재(7)에 상기 로드엔드(5)가 연결될 경우에, 상기 로드엔드(5)에 의해 상기 회전부재(7)는 상기 회전축에 대해서 스윙운동을 할 수 있다. 여기서, 상기 회전부재(7)의 스윙각도(α)는 상기 로드엔드(5)의 좌우 운동범위 및 상기 로드엔드(5)의 일단과 상기 회전축과의 거리에 따라서 변화될 수 있다.
그러나, 종래의 웨이퍼 세정장치는 회전운동을 스윙운동으로 변환시키기 위해 로드엔드를 사용하게 되는데, 이러한 로드엔드의 사용으로 인해 전체장치의 구조가 복잡해지며, 강력한 회전력을 생성하기 위해 보다 큰 구동력의 서보모터를 필요로 한다. 더불어, 서보모터 등의 구동유닛이 대형화면서 설치비용 및 운용비용 이 크게 증대되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구조를 변경하여 장치를 소형화하여 공간을 효율적으로 사용할 수 있고, 설치가 용이하며 비용을 절감할 수 있는 웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용에 따른 내구성 및 정비성을 향상시킬 수 있는웨이퍼 스윙유닛 및 이를 포함하는 웨이퍼 세정장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 본 발명의 웨이퍼 세정장치에 결합되어 상기 웨이퍼를 스윙하는 웨이퍼 스윙유닛은 수납유닛, 구동유닛 및 연결유닛을 포함하여 구성된다.
상기 수납유닛은 상기 웨이퍼를 안착하는 공간을 구비하고, 외관은 상기 웨이퍼가 안착된 상태에서도 웨이퍼의 일부를 외부로 노출하기 위한 개방된 구조로 형성될 수 있다. 이는 상기 웨이퍼가 웨이퍼 세정장치의 세정수와 접촉하기 위함이다. 이러한 상기 수납유닛에는 상기 웨이퍼가 적어도 하나 이상 안착될 수 있으며, 상기 웨이퍼가 안정적으로 안착되도록 하기 위해 상기 수납유닛의 공간이 웨이퍼 형상에 대응되는 형태로 형성되거나, 또는 상기 수납유닛에 상기 웨이퍼가 이탈되지 않도록 하기 위한 고정부재가 구비될 수 있다.
상기 구동유닛은 직선 왕복 구동력을 제공할 수 있으며, 일례로 리니어 모터를 사용할 수 있다. 또는 상기 구동유닛은 일반적으로 회전 구동력을 생성하는 회전 모터에 링크가 연결되어 직선 구동력을 생성하는 형태로 형성될 수 있다.
상기 연결유닛은 상기 수납유닛 및 구동유닛을 연결하며 상기 구동유닛의 구동력을 통해 상기 수납유닛이 운동하도록 할 수 있다. 여기서 상기 수납유닛은 상기 연결유닛에 의해 스윙(swing) 운동을 할 수 있다.
한편, 상기 수납유닛은 호(arc) 형태로 형성될 수 있으나, 그 형태가 이에 한정되거나 제한되지는 않는다.
그리고, 상기 연결유닛은 바(bar) 형태로 형성될 수 있으며, 상기 수납유닛에는 홀 형태의 장공부가 형성되어 상기 연결유닛의 일측이 삽입되어 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 세정장치는 저장유닛, 수납유닛, 구동유닛 및 연결유닛을 포함할 수 있다.
상기 저장유닛은 상부가 개방된 챔버 구조를 가지며, 내부 공간에는 웨이퍼를 세정하기 위한 세정수가 저장될 수 있다. 그리고, 상기 수납유닛은 웨이퍼를 내부에 안착할 수 있는 공간을 제공하며 상기 웨이퍼를 적어도 하나이상 안착할 수 있다. 이러한 상기 수납유닛은 개방된 구조로 형성되어 상기 웨이퍼를 안착하더라도 상기 웨이퍼의 일부가 외부로 노출되도록 할 수 있다.
상기 구동유닛은 직선 왕복을 위한 구동력을 제공할 수 있으며, 상기 연결유닛의 일측은 상기 수납유닛에 홀 형태로 형성된 장공부에 삽입되어 결합되고, 타측은 상기 구동유닛과 결합된다. 이러한 상기 연결유닛은 바(bar) 형태로 형성되며, 그 일단에는 상기 장공부에 결합되어 상기 장공부를 따라 이동하는 베어링부가 구 비된다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼가 수납된 수납유닛을 스윙운동시키기 위한 구동유닛 및 연결유닛을 간소화할 수 있어 장치의 소형화와 함께 생산 및 운용비용을 절감하는 효과가 있다. 즉, 수납유닛에 연결되는 연결유닛이 종래의 베어링 구조가 형성된 로드엔드를 사용하는 대신 바(bar) 형태로 형성되어 무게 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 구동유닛이 직선 왕복운동을 위한 구동력을 생성하도록 구성되어 기존의 회전 구동력을 제공하는 구동유닛에 비해 설치 및 운용공간을 축소하여 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 회전 구동력을 생성하는데 필요한 전원보다 더 적은 전원으로도 스윙운동되도록 할 수 있어 에너지 사용효율을 높이고, 운용비용을 절감하는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 6는 본 발명의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 7은 도 6의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 세정장치(100)는 저장유닛(110), 수납유닛(120), 구동유닛(130) 및 연결유닛(140)을 포함하여 구성된다.
상기 저장유닛(110)은 소정의 공간을 구비하며, 상기 공간에는 웨이퍼(200)를 세정하기 위한 세정수를 저장한다. 여기서, 상기 세정수는 일반적으로 고온 상태의 화학 물질이므로. 상기 저장유닛(110)은 내열성 및 내화성이 우수한 재질로 형성되는 것이 좋으며, 구체적으로는 석영재질로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 저장유닛(110)에는 상기 세정수를 외부로 배출하기 위한 배출부가 형성될 수 있고, 또한 내부로 새로운 세정수를 공급하기 위한 세정수 공급부가 별도로 구비될 수 있다.
상기 수납유닛(120)은 상기 웨이퍼(200)를 수납할 수 있다. 구체적으로, 상기 수납유닛(120)은 결합부(122) 및 안착부(124)룰 포함하여 구성된다. 상기 결합부(122)는 스윙축(126)을 구비하며, 바(bar) 형태로 형성된다. 그리고, 상기 결합부(122)에는 상하 방향을 따라 일측으로 긴 형태, 즉, 타원 형태의 홀 형상을 갖는 장공부(123)가 구비된다.
상기 안착부(124)는 상기 결합부(122)의 하부측에 결합되어 상기 웨이퍼(200)를 내부에 안착할 수 있다. 여기서, 상기 안착부(124)는 상기 웨이퍼(200)가 안착되는 경우에 상기 웨이퍼(200)의 일부가 외부로 노출되도록 형성된다. 그리고, 상기 안착부(124)는 스윙운동을 하더라도 상기 저장유닛(110)의 바닥면(112)에 접촉되지 않도록 하기 위해 바닥면이 호(arc) 형태로 형성된다.
상기 결합부(122)의 길이는 상기 수납유닛(120)이 상기 저장유닛(110) 내부에 위치하는 경우에 상기 안착부(124)의 하측면이 상기 저장유닛(110)의 바닥면에 접촉되지 않는 범위 내에서 다양하게 형성될 수 있다.
본 실시예서는 상기 결합부(122)와 상기 안착부(124)가 별도의 구성요소로 형성되어 나사와 같은 체결부재를 통해 상호 결합될 수 있으나, 다른 실시예서는 일체로 형성된 구조로 형성될 수 있다.
한편, 상기 수납유닛(120)은 어느 한 방향으로 최대 스윙 각도만큼 스윙되면, 상기 안착부(124)와 상기 웨이퍼에 의해 반대방향으로 스윙되기 위한 복원력이 발생한다. 이러한 복원력은 중력에 의해 유도된 힘으로써, 상기 구동유닛(130)의 구동력과 함께 상기 수납유닛(120)이 스윙운동을 하는 것에 사용된다.
상기 구동유닛(130)은 직선 운동을 하기 위한 구동력을 생성한다. 본실시예서 상기 구동유닛(130)은 리니어 모터를 포함한다. 그러나 본 실시예와는 다르게, 상기 구동유닛은 회전력을 제공하는 서보모터를 구비하고 상기 서보모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키기 위한 링크부재가 결합된 형태로 형성될 수 있다.
상기 연결유닛(140)은 상기 수납유닛(120) 및 구동유닛(130)을 연결하여 상기 구동유닛(130)의 구동력을 상기 수납유닛(120)으로 전달한다. 구체적으로, 본 실시예서 상기 연결유닛(140)은 바(bar) 형태로 형성될 수 있으며, 일측은 상기 수납유닛(120)에 결합되고, 타측은 상기 구동유닛(130)에 결합된다.
구체적으로, 상기 연결유닛(140)은 바(bar)형태로 형성되며, 상기 수납유닛(120)과 결합되는 일단에는 베어링부(125)가 결합된다. 상기 베어링부(125)는 상기 수납유닛(120)의 장공부(123)에 삽입 결합되고, 상기 장공부(123)를 따라 왕복 운동한다. 본 발명에서의 상기 베어링부(125)는 peek베어링을 포함할 수 있다.
상기 베어링부(125)가 상기 장공부(123)를 따라 운동하는 과정은 후술하기로 한다.
한편, 상기 연결유닛(140)의 길이에 의해 상기 수납유닛(120)의 스윙 각도가 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 연결유닛(140)의 길이가 짧은면 상기 수납유닛(120)의 스윙 각도는 작아지고, 반대로 상기 연결유닛(140)의 길이가 길면 상기 수납유닛(120)의 스윙각도는 커진다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 세정장치(100)는 제어유닛을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제어유닛에 의해 상기 구동유닛(130)의 구동모드가 제어될 수 있으며, 이를 통해 상기 수납유닛(120)의 스윙각도 및 스윙주기들이 세정 환경에 따라 다양하게 변화된다.
도 8은 도 6에서 수납유닛에 결합된 연결유닛의 연결상태를 설명하기 위해 도시한 분해 정면도이다.
이에 도시한 바와 같이, 연결유닛(140)의 일측에 결합된 베어링부(125)는 수납유닛(120)에 형성된 홀 형태의 장공부(123)에 삽입되어 결합될 수 있다. 본 발명에서, 상기 연결유닛(140)은 바(bar)형태로 형성되나, 기타 동력을 전달하되 부피를 차지 않는 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 베어링부(125)는 상기 연결유닛(140)에 체결부재를 통해 결합되거나, 용접 등을 통해 일체로 결합될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 연결유닛과 결합된 수납유닛의 운동상태를 설명하기 위해 도시한 작동도이고, 도 10a 내지 도 10c는 도 9에서 장공부에서의 베어링의 운동상태를 설명하기 위해 도시한 작동도이다.
이에 도시한 바와 같이, 구동유닛(130)의 구동에 의해 연결유닛(140)과 연결된 수납유닛(120)은 스윙운동을 한다. 상세하게는, 상기 구동유닛(130)은 왕복 직선운동을 위한 구동력을 제공한다. 상기 연결유닛(140)은 상기 구동유닛(130)과 연결되어 좌우로 왕복 직선운동을 한다.
한편, 상기 연결유닛(140)의 일단에 결합된 베어링부(125)는 상기 수납유닛(120)에 홀 형태로 형성된 장공부(123)를 따라 상하로 이동한다. 이는, 상기 연결유닛(140)과 결합된 상기 베어링부(125)는 직선 운동을 하지만, 상기 수납유닛(120) 상에 형성된 상기 장공부(123)는 상기 수납유닛(120)과 함께 스윙운동을 하기 때문이다.
도 9a 및 도 10a와 같이, 상기 연결유닛(140)이 우에서 좌로 이동하는 경우에는 상기 베어링부(125)는 상기 장공부(123)를 위에서 아래로 이동하고, 상기 수납유닛(120)은 회전축(126)을 중심으로 시계방향으로 스윙운동을 한다. 이후, 도 9b 및 도 10b의 상태로 되는 경우에는, 상기 베어링부(125)가 상기 장공부(123)를 따라 아래에서 위로 올라가고, 이후, 도 9c 및 도 10c의 상태로 되는 경우에는 상기 베어링부(125)는 상기 장공부(123)를 따라 아래에서 위로 다시 올라간다.
이와 같이 상기 구동유닛이 직선 왕복운동을 위한 구동력을 제공하더라도 본 발명에서와 같이 직선 운동을 스윙운동을 변환시켜주기 위한 구조를 형성함으로써, 장치를 소형화하고 무게를 줄일 수 있으며, 적은 구동력으로도 소정의 목적을 달성할 수 있어 전원 절약에 따른 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1 은 종래의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 작동도이다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 작동과정을 세부적으로 나타낸 작동도이다.
도 3 및 도 4는 도1의 로드엔드를 도시한 사시도이다.
도 5는 로드엔드와 웨이퍼 지지대의 구동 개념을 설명하기 위해 도시한 개념도이다.
도 6는 본 발명의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6의 웨이퍼 세정장치를 설명하기 위해 도시한 단면도이다.
도 8은 도 6에서 수납유닛에 결합된 연결유닛의 연결상태를 설명하기 위해 도시한 분해 정면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 연결유닛과 결합된 수납유닛의 운동상태를 설명하기 위해 도시한 작동도이다.
도 10a 내지 도 10c는 도 9에서 장공부에서의 베어링의 운동상태를 설명하기 위해 도시한 작동도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 웨이퍼 세정장치 110: 저장유닛
112: 바닥면 120: 수납유닛
122: 결합부 123: 장공부
124: 안착부 130: 구동유닛
140: 연결유닛

Claims (11)

  1. 웨이퍼의 세정장치에 장착되어 상기 웨이퍼를 스윙하는 웨이퍼 세정스윙 유닛에 있어서,
    다수의 웨이퍼를 수납하는 수납유닛;
    상기 수납유닛 일측에 연결되어 상기 수납유닛을 스윙 운동시키는 스윙축;
    상기 수납유닛의 일측에 연결된 연결유닛; 및
    상기 연결유닛의 타측에 결합되어 상기 연결유닛을 직선 왕복 운동시킴에 따라 상기 수납유닛을 스윙 운동시키는 구동유닛;
    를 포함하는 웨이퍼 스윙유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수납유닛에는 일방향으로 길이가 긴 타원 형태의 홀 형상을 갖는 장공부가 형성되고,
    상기 연결유닛은 상기 장공부에 결합되어 상기 연결유닛이 직선 왕복 운동을 함에 따라 상기 장공부 내부에서 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스윙유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수납유닛의 하부는 호(arc) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스윙유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결유닛은 바(bar) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스윙유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은 상기 연결유닛을 직선 왕복 운동시키는 리니어 모터인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스윙유닛.
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