KR101038181B1

KR101038181B1 - 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치

Info

Publication number: KR101038181B1
Application number: KR1020110006187A
Authority: KR
Inventors: 장석준; 박태인; 조창석; 조상식; 김해연; 곽범석
Original assignee: 오성엘에스티(주)
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2011-06-01

Abstract

본 발명은 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치는 챔버 내에서 와이어쏘를 이용하여 잉곳을 슬라이싱하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 있어서, 상기 챔버의 전단 상부에 상하 방향으로 이동가능하도록 설치되는 리프트부; 상기 리프트부의 하부에 결합되어 잉곳을 파지하는 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 잉곳에 작업자의 직접 접촉을 최소화하면서 잉곳을 챔버 내측으로 삽입장착할 수 있고, 잉곳을 안착시켜 일정한 위치에 이동시키기만 하면 잉곳을 자동으로 파지하고, 파지된 잉곳을 챔버 내측에 기설치된 워크플레이트용 레일과 정렬되도록 함으로써 작업시간을 단축시킬 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치가 제공된다.

Description

와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치{THE INGOT INSERTING DEVICE FOR WIRE SAW SYSTEM}

본 발명은 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작업자와 잉곳의 접촉을 최소화하여 잉곳에 오염물질 부착을 최소화하며, 잉곳 장착을 자동화하여 장착시간을 절감하여 작업효율이 향상될 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 관한 것이다.

일반적으로 단결정 잉곳의 성장(growth) 공정이 완료된 후 웨이퍼로 제조하기 위해 단결정 잉곳을 낱장 단위로 절단하는 슬라이싱 공정이 진행된다.

이러한 슬라이싱 공정은 여러 가지 방식이 있는데, 그 대표적인 것은 챔버 내에서 피아노 와이어 또는 고장력 와이어를 빠른 속도로 왕복 주행시키면서 그 위에 슬러리(slurry) 용액을 분사시켜 와이어에 묻은 슬러리와 단결정 잉곳의 마찰에 의해 절단하는 와이어 쏘(Wire Saw) 방식이다.

와이어 쏘 방식은 단결정 잉곳을 동시에 여러 개의 웨이퍼로 절단할 수 있어 단위 시간당 생산수율을 향상시킬 수 있기 때문에 현재 널리 쓰이고 있다.

한국등록특허 제887494호에는 와이어 쏘에 의한 잉곳의 절단장치인 와이어쏘 시스템이 개시되어 있다. 여기서, 챔버의 내측 두 롤러에 300~400회 권취된 와이어의 상향에 설치된 잉곳을 고정하는 유닛으로서 하부면에 잉곳이 부착되는 빔과, 상기 빔이 하부면에 부착되고 측면에 끼워맞춤 형상을 갖는 워크플레이트와, 워크플레이트의 끼워맞춤 형상과 정합되는 요홈이 구비되어 워크플레이트의 끼워맞춤 형상이 장착되는 잉곳 피드 테이블이 개시되어 있다.

이와 같은 구조에서는 작업자가 직접 잉곳의 외측면에 빔을 소정의 접착수단으로 접착하고, 빔을 워크플레이트의 하부면에 접착한 후 직접 잉곳 피드 테이블에 끼워맞추도록 구성된다.

그런데, 이와 같은 종래의 구조에서는 작업자가 직접 슬라이싱 공정이 진행되는 챔버 내측에 잉곳을 장착하게 됨으로써 작업자에게 슬러리가 직접 묻어나게 되어 작업장의 청정상태에 영향을 미치는 문제점이 있었다.

또한, 작업자가 직접 잉곳을 접촉하여 장착함으로써 잉곳에 오염물질이 접착되는 문제점이 있었다.

또한, 작업자가 수동으로 직접 장착함으로써 장착시간이 오래 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 잉곳에 작업자의 직접 접촉을 최소화하면서 잉곳을 챔버 내측으로 삽입장착할 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 잉곳을 안착시켜 일정한 위치에 이동시키기만 하면 잉곳을 자동으로 파지하고, 파지된 잉곳을 챔버 내측에 기설치된 워크플레이트용 레일과 정렬되도록 함으로써 작업시간을 단축시킬 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제는, 본 발명에 따라, 챔버 내에서 와이어쏘를 이용하여 잉곳을 슬라이싱하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 있어서, 상기 챔버의 전단 상부에 상하 방향으로 이동가능하도록 설치되는 리프트부; 상기 리프트부의 하부에 결합되어 잉곳을 파지하는 홀더;를 포함하는 것을 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 홀더의 하부에 위치하여 잉곳이 상기 홀더와 대향되도록 안착되는 안착대를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 안착대는 이동가능한 이동대차에 설치되며, 상기 챔버의 전단 하부에는 상기 이동대차가 이동시 상기 안착대가 상기 홀더와 대향되는 위치에 위치하도록 가이드하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 챔버의 전단 하부에 설치되는 접촉센서; 상기 접촉센서와 접촉되도록 상기 이동대차의 후방 단부에 설치되는 접촉부; 상기 접촉부가 상기 접촉센서에 접촉시 상기 안착대에 안착된 잉곳을 상기 홀더가 파지하도록 상기 리프트부를 하강시키고, 상기 챔버 내에서 잉곳이 장착되는 장착부재와 마주보도록 상승시키는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 리프트부는, 상기 챔버의 전단 상부에 설치되는 고정부재; 상기 홀더와 결합되고, 상기 고정부재를 관통하도록 설치되는 샤프트; 상기 홀더가 승강되도록 상기 샤프트를 회전시키는 구동부;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 리프트부는 상기 고정부재를 관통하면서 상기 홀더와 결합되어 상기 홀더의 승강시 요동을 방지하는 요동방지부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 잉곳은 워크플레이트에 하부에 부착되어 상기 안착대에 안착되며, 상기 워크플레이트는 본체와, 상기 본체의 상단에 결합되어 외측으로 돌출된 걸림턱과, 상기 본체의 가장자리를 따라 결합되어 상기 걸림턱과 함께 요홈을 형성하는 안착부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀더는 상기 리프트부의 하부에 결합되는 홀더 본체와, 상기 홀더 본체의 양측에 결합되어 상기 구동부에 의해 하향으로 이동시 상기 걸림턱에 내입걸림되는 파지부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 워크플레이트의 걸림턱의 상부는 외측하향으로 경사진 경사면으로 형성되며, 상기 홀더는 상기 홀더 본체와 상기 파지부의 사이에 결합되어 상기 홀더가 하향으로 이동하면서 상기 걸림턱의 경사면을 따라 상기 파지부가 외측방향으로 이동하였다가 내측방향으로 탄성적으로 복원되어 상기 걸림턱에 내입걸림되도록 하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 잉곳에 작업자의 직접 접촉을 최소화하면서 잉곳을 챔버 내측으로 삽입장착할 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치가 제공된다.

또한, 잉곳을 안착시켜 일정한 위치에 이동시키기만 하면 잉곳을 자동으로 파지하고, 파지된 잉곳을 챔버 내측에 기설치된 워크플레이트용 레일과 정렬되도록 함으로써 작업시간을 단축시킬 수 있는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치의 사시도,
도 2는 도 1의 잉곳결합부의 분해사시도,
도 3은 도 1의 리프트부의 확대도,
도 4는 도 3의 종단면도,
도 5는 도 1의 홀더의 분해사시도,
도 6은 도 1의 안착대와 이동대차의 확대도,
도 7 내지 도 11은 도 1의 작동상태도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치의 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치(1)는 챔버(100)의 전방에 배치되어 챔버(100)의 전방에 형성된 슬라이딩 개폐가 가능한 투명창(110)을 통해 잉곳을 삽입하도록 구성된다.

여기서, 챔버(100)의 내측에는 종래기술에서 설명하고 있는 바와 같은 잉곳을 절단하기 위한 각종 슬라이싱 기구들이 장착되며, 상기 기구들과 챔버(100)를 포함하는 것이 와이어쏘 시스템이다.

상기한 바와 같은, 잉곳삽입장치는 구체적으로 리프트부(10), 홀더(20), 안착대(30), 이동대차(40), 가이드부(50), 접촉센서(60) 및 제어부(70)를 포함하며, 상기 안착대(30)에는 잉곳결합부(2)가 안착될 수 있다.

도 2는 도 1의 잉곳결합부의 분해사시도이다. 도 2를 참조하면, 잉곳결합부(2)는 잉곳(3)이 하부면에 소정의 접착수단으로 접차되는 빔(2a)과, 상기 빔(2a)이 하부면에 소정의 접착수단으로 접착되는 워크플레이트(2b)를 포함할 수 있다.

상기 워크플레이트(2b)는 일 방향으로 길게 형성되며, 그 단면이 대략 "U"자 형인 본체(2b1)와, 본체(2b1) 양측 상단에는 외측방향으로 걸림턱(2b2)이 각각 형성될 수 있다. 이때, 걸림턱(2b2)의 상면은 외측하향으로 경사진 경사면(2b3)이 형성될 수 있다.

또한, 본체(2b1)의 가장자리에 소정의 체결수단으로 결합되어 후술할 안착대(30)에 안착되는 레일부(2b4)가 소정의 나사 등을 이용하여 결합될 수 있다. 이때, 레일부(2b4)의 외측에는 챔버(100) 내측에 설치되는 워크플레이트용 레일(도 7의 80)을 따라 슬라이딩하는 돌출단(2b5)이 결합되어 있다.

결과적으로, 상기 걸림턱(2b1)과 레일부(2b4)에 의해 요홈(2b')이 형성되며, 상기 요홈(2b')에는 후술할 홀더가 경사면(2b3)를 따라 슬라이딩하면서 내입걸림될 수 있다.

도 3은 도 1의 리프트부의 확대도이고, 도 4는 도 3의 종단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 리프트부(10)는 고정부재(11), 샤프트(12), 베어링부(13), 구동부(14) 및 요동방지부(15)를 포함할 수 있다.

상기 고정부재(11)는 챔버(100)의 전단 상부에 결합되는 배면판(11a)과, 배면판(11a)의 하단에 챔버(100)의 외측으로 돌출되도록 설치되는 바닥판(11b), 바닥판(11b)의 양 측면에 결합되면서 배면판(11a)과 결합되어 바닥판(11b)을 지지하는 한 쌍의 측면판(11c)로 구성된다.

상기 샤프트(12)는 외주연에 나사산이 형성되어 있으며, 바닥판(11b)의 중앙부에 나사결합을 통해 결합될 수 있다.

상기 베어링부(13)는 후술할 홀더(20)의 상부에 이격설치되는 설치부재(13a)와, 설치부재(13a)의 면 상에 샤프트(12)의 하단이 결합되는 베어링(13b)을 포함하여, 샤프트(12)가 회전시 하단부에서는 베어링(13b)을 통해 아이들(idle) 상태의 회전을 담보할 수 있다.

즉, 샤프트(12)는 바닥판(11b)에 대해 회전하면서 하단이 베어링부(13)에서 회전하게 됨으로써 샤프트(12)는 승강이 가능할 수 있다.

상기 구동부(14)는 모터(14a), 풀리(14b), 벨트(14c)를 포함하며, 모터(14a)는 바닥판(11b)의 상부에 설치되고, 풀리(14b)는 샤프트(12)에 연동하도록 결합되고, 벨트(14c)는 모터(14a)의 구동축과 풀리(14b)가 연동하여 구동되도록 설치된다. 이를 통해, 모터(14a)의 회전방향에 따라 샤프트(12)는 승강이 가능할 수 있다.

상기 요동방지부(15)는 바닥판(11b)을 관통하여 각 모서리 부분에 세로방향으로 설치되는 환봉(15a)과, 환봉(15a)에 상하방향으로 슬라이딩하도록 내입되어 하단부가 후술할 홀더(20)에 결합되는 봉체(15b)를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 샤프트(12)만으로 후술할 홀더(20)를 승강하기에는 홀더의 면적이 상대적으로 넓게 형성되어 있어 요동이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 요동방지부(15)가 홀더(20)의 각 모서리 부분에 결합됨으로써 승강되는 홀더(20)의 안정적인 승강을 담보할 수 있다.

도 5는 도 1의 홀더의 분해사시도이다. 도 5를 참조하면, 홀더(20)는 상술한 모터(14a), 환봉(15a) 등이 상부에 결합 또는 설치되는 홀더 본체(21)와, 홀더 본체(21)의 양 측에 탄성적으로 결합되는 파지부(22)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 파지부(22)는 대략 "L"자 형태로 마련되어 상술한 워크플레이트(2b)의 걸림턱(2b2)에 걸리면서 요홈(2b')에 위치하여 내입걸림될 수 있다.

또한, 상기 파지부(22)는 홀더 본체(21)의 양측으로 탄성결합되는데, 이를 위해 탄성부재용 홀(23a)이 형성된 고정블럭(23)과, 일단은 탄성부재용 홀(23a)의 끝 단부 내측에 고정되고 타단은 파지부(22)에 고정된 탄성부재(24)가 설치된다. 본 실시예에서는 탄성부재로서 스프링이 도시되어 있다.

도 6은 도 1의 안착대와 이동대차의 확대도이다. 도 6을 참조하면, 상기 안착대(30)는 이동대차(40)의 상부에 설치되며, 상술한 잉곳결합부(2)의 레일부(2b4)가 안착되는 네 개의 기둥으로 마련될 수 있다.

본 실시예에서는 안착대(30)가 이동대차(40)의 상부에 설치되어 있으나, 실질적으로 안착대(30)만 설치할 수도 있다.

또한, 안착대(30)의 경우도 반드시 구비되어야 하는 사항은 아닐 수 있으며, 안착대(30)의 미설치 경우에는 작업자가 직접 하강하는 홀더(20)에 잉곳결합부(2)를 결합시킬 수도 있다.

상기 이동대차(40)는 상부에 상술한 안착대(30)가 설치되며, 하부에는 이동가능하도록 바퀴가 설치된다. 아울러, 후방 단부에는 후술할 접촉센서(60)와 접촉되는 접촉부(41)가 설치된다.

한편, 이동대차(40)를 가이드하는 가이드부(50)가 챔버(100)의 하단에 설치될 수 있는데, 이때 가이드부(50)는 상호 이격된 한 쌍으로 마련되며, 그 이격 폭은 이동대차(40)의 폭과 실질적으로 동일하게 마련될 수 있다.

즉, 안착대(30)에 안착된 잉곳결합부(2)가 안착된 상태에서 이동대차(40)가 가이드부(50)의 내측으로 가이드됨으로써 잉곳결합부(2)가 홀더(20)와 대향된 위치에 정확하게 위치할 수 있게 된다.

아울러, 상호 이격된 한 쌍의 가이드부(50)의 사이에는 접촉센서(60)가 더 설치될 수 있다. 상기 접촉센서(60)는 상술한 이동대차(40)의 접촉부(41)와 맞닿도록 형성된 것으로서, 후술할 제어부(70)에 이동대차(40)가 접촉되었음을 전기신호로 전송하도록 연결되어 있다.

다음, 제어부에 대해 설명한다(도 1 참조). 제어부(70)는 구동부(14)와 접촉센서(60)와 전기적으로 신호를 송신하도록 연결되어 있다.

구체적으로, 접촉센서(60)와 접촉센서(60)로부터 신호가 제어부(70)로 전송되면, 홀더(20)를 통해 잉곳결합부(2)를 파지하도록 모터(14b)를 구동시켜 리프트부(10)를 하강시킨 후, 챔버(100) 내측의 기설치된 워크플레이트(2b)용 레일(도 7의 80)과 워크플레이트(2b)의 요홈(2b')이 실질적으로 일치하는 수준까지 상승시키도록 구성되어 있다.

다음으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치의 작동상태에 대해 설명하도록 한다.

도 7 내지 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치의 작동상태도이다. 먼저, 도 7에서와 같이, 잉곳결합부(2)가 안착대(30)에 안착된 상태에서 이동대차(40)를 가이드부(50)를 따라 이동되도록 하여 접촉센서(60)에 접촉부(41)가 맞닿게 한다.

이어, 도 8에서와 같이, 제어부(70)는 이동대차(40)가 접촉센서(60)에 접촉되었음을 감지하고, 모터(14a)를 일 방향으로 구동시켜 샤프트(12)를 통해 홀더(20)가 하강되게 한다.

이때, 도 9와 도 10에서와 같이, 홀더(20)의 파지부(22)는 워크플레이트(2b)의 경사면(2b3)을 따라 외측으로 벌어지다가 탄성부재(23)에 의해 탄성복원되면서 요홈(2b')에 정합되어 끼워지게 된다.

그리고, 도 11에서와 같이, 제어부(70)는 모터(14a)를 하강시 모터(14a)의 회전방향의 역방향으로 구동하여 샤프트(12)를 상승시키되, 워크플레이트(2b)의 레일부(2b4)와 챔버(100) 내측에 위치하는 워크플레이트용 레일(80)과 실질적으로 평행한 위치까지 상승시킨다.

이어, 작업자에 의해 잉곳결합부(2)를 워크플레이트용 레일(80)을 따라 챔버(100) 내측으로 가압함으로써 잉곳결합부(2)는 챔버(100)의 내측으로 삽입되어 장착될 수 있다.

상술한 바와 같은 방법으로 작동함으로써, 종래에 비해 작업자의 접촉이 최소화되어 잉곳에 오염물질 부착되는 것을 최소화할 수 있으면서 잉곳의 장착시간을 줄여 작업효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 리프트부 11 : 고정부재 12 : 샤프트
13 : 베어링부 14 : 구동부 15 : 요동방지부
20 : 홀더 21 : 홀더 본체 22 : 파지부
23 : 고정블럭 24 : 탄성부재 30 : 안착대
40 : 이동대차 41 : 접촉부 50 : 가이드부
60 : 접촉센서 70 : 제어부
80 : 워크플레이트용 레일

Claims

챔버 내에서 와이어쏘를 이용하여 잉곳을 슬라이싱하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치에 있어서,
상기 챔버의 전단 상부에 상하 방향으로 이동가능하도록 설치되는 리프트부;
상기 리프트부의 하부에 결합되어 잉곳을 파지하는 홀더; 및,
상기 홀더의 하부에 위치하여 잉곳이 상기 홀더와 대향되도록 안착되는 안착대;를 포함하며,
상기 잉곳은 워크플레이트에 하부에 부착되어 상기 안착대에 안착되며, 상기 워크플레이트는 본체와, 상기 본체의 상단에 결합되어 외측으로 돌출된 걸림턱과, 상기 본체의 가장자리를 따라 결합되어 상기 걸림턱과 함께 요홈을 형성하는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 안착대는 이동가능한 이동대차에 설치되며, 상기 챔버의 전단 하부에는 상기 이동대차가 이동시 상기 안착대가 상기 홀더와 대향되는 위치에 위치하도록 상기 이동대차를 가이드하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
제 3항에 있어서,
상기 챔버의 전단 하부에 설치되는 접촉센서;
상기 접촉센서와 접촉되도록 상기 이동대차의 후방 단부에 설치되는 접촉부;
상기 접촉부가 상기 접촉센서에 접촉시 상기 안착대에 안착된 잉곳을 상기 홀더가 파지하도록 상기 리프트부를 하강시키고, 상기 챔버 내에서 잉곳이 장착되는 장착부재와 마주보도록 상승시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
제 1항에 있어서,
상기 리프트부는,
상기 챔버의 전단 상부에 설치되는 고정부재;
상기 홀더와 결합되고, 상기 고정부재를 관통하도록 설치되는 샤프트;
상기 홀더가 승강되도록 상기 샤프트를 회전시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
제 5항에 있어서,
상기 리프트부는 상기 고정부재를 관통하면서 상기 홀더와 결합되어 상기 홀더의 승강시 요동을 방지하는 요동방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
삭제
제 5항에 있어서,
상기 홀더는 상기 리프트부의 하부에 결합되는 홀더 본체와, 상기 홀더 본체의 양측에 결합되어 상기 구동부에 의해 하향으로 이동시 상기 걸림턱에 내입걸림되는 파지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.
제 8항에 있어서,
상기 워크플레이트의 걸림턱의 상부는 외측하향으로 경사진 경사면으로 형성되며, 상기 홀더는 상기 홀더 본체와 상기 파지부의 사이에 결합되어 상기 홀더가 하향으로 이동하면서 상기 걸림턱의 경사면을 따라 상기 파지부가 외측방향으로 이동하였다가 내측방향으로 탄성적으로 복원되어 상기 걸림턱에 내입걸림되도록 하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 시스템의 잉곳삽입장치.