KR101078548B1 - 기판 분리장치 - Google Patents

Abstract

복수 매가 수평으로 적층된 기판을 낱장으로 분리하는 기판 분리장치에서, 파손된 기판을 검출하고 분리하여 토출시킬 수 있는 기판 분리장치가 개시된다. 기판 분리장치는, 복수의 기판이 적층되어 수용되는 수용부, 상기 적층된 기판 상부에 유체를 제공하여 상기 기판 상면에 형성된 압력 차이에 의해 상기 기판을 낱장으로 분리하여 이송하는 이송부 및 상기 수용부 상부 일측에 구비되어 내부를 유동하는 유체에 의해 발생하는 흡입력을 이용하여 기판을 파지하여 배출시키는 기판 처리 이젝터부를 포함하여 구성된다.

Description

기판 분리장치{A WAFER SEPARATION APPARATUS}

본 발명은 기판 분리장치에 관한 것으로서, 유체흐름을 이용하여 적층된 기판을 낱장으로 분리시키면서도 유체의 경제적 사용 및 외부오염으로부터의 방지를 도모할 수 있는 기판 분리장치에 관한 것이다.

태양광을 이용하여 전력을 발생시키는 태양전지 제조용 재료 또는, 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 기판은 단결정 실리콘 박판을 지칭한다. 이러한 기판 제조 공정은 성장된 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 기판 형태로 자르는 절단공정, 기판의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하는 에칭(etching) 공정, 그리고, 완료된 기판을 세정하는 세정공정(cleaning)으로 이루어진다.

절단공정은 불필요한 부분은 제거되고 원통 형태로 형성된 잉곳을 순수에 침지된 상태로 피아노 와이어 또는 고장력 와이어와 같은 와이어 소(wire saw)를 이용하여 낱장의 기판으로 슬라이싱한다.

한편, 잉곳 상태에서 낱장으로 분리된 복수 매의 기판들은 상호 적층된 상태이다. 이에 따라, 적층된 복수의 기판들은 낱장으로 분리시킨 후 다음 공정 진행을 위해 이송해야 한다. 그런데, 기존의 기판을 분리하는 방식의 경우, 물리적인 힘을 가하는 경우, 기판의 손상이 야기될 수 있다. 이러한 기판의 손상ㅇ느상기와 같은 흡착력 또는 가압력을 이용한 기판 분리방식의 경우, 물리적인 힘이 기판에 가해짐에 따라, 기판의 표면 손상이 야기된다. 이러한 기판의 표면 손상은 제조되는 태양전지 또는 반도체 소자의 품질 저하를 유발하므로, 이를 개선하기 위한 방안이 요구된다.

본 발명의 실시예들에 따르면 적층된 복수의 기판을 손상 없이 낱장으로 분리할 수 있는 기판 분리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 실시예들에 따른 파손 기판을 처리할 수 있는 기판 분리장치는, 복수의 기판이 적층되어 수용되는 수용부, 상기 적층된 기판 상부에 유체를 제공하여 상기 기판 상면에 형성된 압력 차이에 의해 상기 기판을 낱장으로 분리하여 이송하는 이송부 및 상기 수용부 상부 일측에 구비되어 내부를 유동하는 유체에 의해 발생하는 흡입력을 이용하여 기판을 파지하여 배출시키는 기판 처리 이젝터부를 포함하여 구성될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 기판 처리 이젝터부는, 유체가 유동하는 관 형태의 메인 유로부 및 상기 메인 유로부의 관로 상에서 일측으로 돌출되어 상기 메인 유로부와 연통된 관 형태의 파지부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 기판 처리 이젝터부는 상기 메인 유로부를 통해 기체를 유동시키는 구동원이 구비될 수 있다. 또한, 상기 기판 처리 이젝터부는 상기 파지부의 단부가 상기 기판의 중앙 부분에 접촉할 수 있도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 파지부의 단부는 상기 기판과 접촉 면적을 최소화할 수 있는 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 파지부의 단부에는 상기 기판과 접촉 시 파손을 방지할 수 있도록 파손 방지 라이너부가 더 구비될 수 있다.

일 측면에 따르면, 상기 기판 처리 이젝터부를 상기 수용부로 이동시키기 위한 구동부가 구비될 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다층으로 적층된 기판에서 파손된 기판을 제거하여 토출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 분리장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 기판 분리장치에서 파손 기판을 분리하기 위한 기판 처리 이젝터부의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 분리장치(10)에 대해 상세하게 설명한다.

도1 및 도2를 참고하면, 기판 분리장치(10)는, 다수의 기판(W)이 적층 수용되는 수용부(11)와 상기 수용부(11)에 적층된 기판(W)을 낱장으로 분리하여 배출시키기 위한 토출부(12)를 포함한다.

본 실시예에 따른 기판 분리장치(10)는 낱장으로 기판(W)을 분리하고 분리된 기판(W)을 이송할 수 있도록 수용부(11)와 토출부(12)가 폐루프로 이루어진다. 여기서, 기판 분리장치(10)는 수용부(11)와 토출부(12)가 폐루프를 형성하고, 소정의 유체(F)를 상기 폐루프를 따라 순환시킴으로써 상기 유체(F)를 재활용할 뿐만 아니라, 유체(F)의 기류를 이용하여 적층된 기판(W)을 파손 없이 분리하여 이송할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 기판(W)은 태양전지를 제조하기 위한 실리콘 기판으로 예시하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 반도체 장치를 제조하기 위한 기판일 수도 있음은 당연하다. 아울러, 기판(W)은 대략 사각 플레이트일 수 있으나 원형으로 형성되는 변형도 가능하다. 또한, 기판(W)이 침지되는 유체(F)는 기판(W)이 건조됨을 방지하기 위해서 순수를 포함한 물(Aqua)인 것으로 예시하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 유체를 사용하는 것도 가능하다.

수용부(11)는 복수의 기판(W)이 수평으로 적층되고, 수용부(11) 내부는 유체(F)가 충진되어 기판(W)이 유체(F) 내부에 침지되어 수용된다.

한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 수용부(11) 하부에는 기판(W)이 분리됨에 따라 적층된 기판(W)을 점차 상승시키기 위한 기판의 승하강 수단 및 구동원(미도시)가 구비될 수 있다. 즉, 수용부(11) 내부에서 적층된 기판(W)의 최상단부가 분리 노즐부(21)에 대응되는 높이를 유지할 수 있도록 적층된 기판(W)을 승하강시켜 높이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 승하강 수단(미도시)는 기판(W)의 하부에서 상기 적층된 기판(W)을 승하강 시킬 수 있는 구성이거나, 기판(W)을 수용한 수용부(11) 자체가 승하강하도록 구성할 수도 있다.

수용부(11) 상부에는 기판(W)을 낱장으로 분리하기 위한 유체(F)를 분사하는 기판 분리부(20)가 구비된다. 기판 분리부(20)는 기판(W)의 상부에 평행하게 유체(F)를 분사하는 분리 노즐부(21)와 상기 분리 노즐부(21)에 소정 압력으로 유체(F)를 제공하는 유체 순환원(23)으로 이루어진다. 예를 들어, 유체 순환원(23)의 소정의 펌프일 수 있다.

기판 분리부(20)는 유체(F)를 순환시켜 유체의 재사용으로 인한 경제성을 도모할 뿐만 아니라, 적층된 복수의 기판(W)의 최상단에 국부적인 유체(F)의 흐름을 형성시킴으로써 발생하는 기판(W) 표면에 압력차이를 이용하여 기판(W)을 낱장으로 분리시킨다. 구체적으로, 기판 분리부(20)는 베르누이(Bernoulli)의 원리를 이용하여, 적층된 기판(W)의 최상단에서 상기 기판(W)에 대략 평행한 유체 흐름을 발생시킴으로써, 상기 분리 노즐부(21)에 가까운 부분과 먼 부분 사이에 압력 강하를 유발하고, 이와 같은 압력 강하에 의해 최상단 기판(W)이 상승하면서 낱장으로 분리된다. 그리고 상승된 기판(W)은 유체의 흐름에 의해 토출부(22)를 따라 수용부(11)에서 외부로 배출된다.

분리 노즐부(21)는 적층된 복수의 기판(W)의 최상단에서 상기 기판(W)에 대략 평행하게 유체(F)를 분사한다. 예를 들어, 분리 노즐부(21)는 수용부(11) 일측에 구비되고 기판(W)에 대략 평행하게 토출구(22)가 구비된 노즐 또는 슬릿이거나, 분사헤드 형태를 가질 수 있다. 또한, 분리 노즐부(21)는 기판(W)의 폭에 대응되는 길이를 갖는 슬릿이거나, 다수의 노즐로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 분리 노즐부(21)의 형상 및 수는 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

여기서, 본 실시예에 따른 기판 분리부는 유체(F)의 흐름을 이용하여 최상단 기판(W)에 압력 강하를 발생시킴으로써 기판(W)과 비접촉 방식으로 기판(W)을 분리 및 이송하는 것으로, 유체(F)의 흐름에 의한 마찰력을 이용하여 기판(W)을 끌고 가는 방식이 아니다.

본 실시예에 따르면, 기판 분리장치(10)는 유체를 순환시키는 폐루프 방식으로 구성되므로, 유체를 재사용할 수 있어 경제적이고, 외부와 차단된 폐루프로 구성되므로 외부 오염을 방지할 수 있다.

한편, 유체 순환원(23)은 분리 노즐부(21)로 유체를 공급한다. 여기서, 유체 순환원(23)은 수용부(11)에 수용된 유체(F)와 동일한 유체를 분리 노즐부(21)로 공급할 수 있다. 또는, 유체 순환원(23)은 유체(F)와 함께 공기(Air)를 공급함으로써 버블(Bubble)을 포함한 유체 즉, 이류체를 분리 노즐부(21)로 공급할 수도 있다. 이류체 형태로 유체(F)를 공급하는 경우, 적은 양의 유체(F)가 분사되어도 큰 압력 차이를 형성시킬 수 있다.

한편, 수용부(11)에 적층된 기판(W) 중에서 파손된 기판(W)의 경우에는 기판 분리부(20)에 의해 분리되지 않고 수용부(11) 내부에 정체하거나 끼임이 발생하게 된다.

이러한 파손 기판(W)을 제거하기 위한 기판 처리 이젝터부(ejector)(30)가 구비된다. 우선, 기판 분리장치(10)는 수용부(11)에 적층된 복수의 기판(W)에 대해서 기판 분리부(20)에서 유체(F)를 분사하여 낱장으로 분리하여 배출시킨다. 그리고 기판 분리부(20)에 의해서 낱장으로 분리되지 않은 기판(W)은 기판 처리 이젝터부(30)가 동작하여 배출시킨다.

기판 처리 이젝터부(30)는 수용부(11) 상부에 구비되어 기판 분리부(20)에서 분리되지 않은 기판(W)을 파지하여 배출시킨다. 기판 처리 이젝터부(30)는 베르누이 원리에 의해 기판(W)을 파지할 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 처리 이젝터부(30)는 'T'자형 관 형태로 형성되고, 소정의 관 형태의 메인 유로부(33)를 통해 소정의 유체(F1)를 유동시킴으로써 기판(W)을 향해 돌출된 파지부(31)에 흡입력이 발생한다. 그리고 이와 같이 발생된 흡입력에 의해 기판(W)이 파지된다.

파지부(31)는 기판(W)을 안정적으로 파지할 수 있도록 형성된다. 파지부(31)는 기판(W)의 중앙 부분을 소정 면적으로 파지할 수 있도록 파지부(31)의 단부가 소정 면적을 갖도록 형성된다. 또한, 파지부(31)는 상기 기판(W)과 접촉되는 면적을 최소화할 수 있도록 파지부(31)의 단부가 최대한 얇은 두께를 가질 수 있다. 그리고 도시하지는 않았으나 파지부(31)의 단부에 상기 기판(W)과 접촉 시 상기 기판(W)과의 접촉 부분이 파손되는 것을 방지하기 위한 파손 방지 라이너부(미도시)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 파손 방지 라이너부(미도시)는 기판(W)과 접촉 시 손상을 방지할 수 있도록 소정의 탄성 및 연성을 갖는 고무 또는 탄성체 등이 사용될 수 있다.

상기 기판 처리 이젝터부(30)는 파지부(31)에 기판(W)을 파지할 수 있을 정도의 흡입력을 작용할 수 있도록 사용되는 유체(F1) 및 상기 유체(F1)를 상기 메인 유로부(33)에서 유동시키는 유동 속도가 설정된다. 예를 들어, 유체(F1)는 공기가 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 유체(F1)는 공기 이외에도 다양한 기체가 사용될 수 있다. 한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 기판 처리 이젝터부(30)의 일측에는 상기 메인 유로부(33)에 유체(F1)를 유동시키기 위한 구동원(미도시)가 구비될 수 있다.

한편, 기판 처리 이젝터부(30)는 기판 분리부(20)에서 분리되어 토출되는 정상 기판(W)의 경우에 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 수용부(11) 상부에서 소정 간격 상부에 이격되어 구비될 수 있다. 또는 수용부(11) 상부에서 측부로 소정 간격 이격된 위치에 구비되는 것도 가능하다. 그리고 파손 기판(W)을 처리하고자 하는 경우에만 기판(W)을 파지할 수 있도록 이동할 수 있다. 이를 위해서 기판 처리 이젝터부(30)의 일측에는 상기 기판 처리 이젝터부(30)의 이동을 위한 구동원이 구비될 수 있다.

그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 기판 처리 이젝터부(30)의 형상은 실질적으로 다양하게 변경될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 기판 분리 장치
11: 수용부
12: 토출부
20: 기판 분리부
21: 분리 노즐부
23: 유체 순환원
30: 기판 처리 이젝터부(ejector)
31: 파지부
33: 메인 유로부

Claims (7)

1. 복수의 기판이 적층되어 수용되는 수용부;
   상기 적층된 기판 상부에 유체를 제공하여 상기 기판 상면에 형성된 압력 차이에 의해 상기 기판을 낱장으로 분리하여 이송하는 이송부; 및
   상기 수용부 상부 일측에 구비되어 내부를 유동하는 유체에 의해 발생하는 흡입력을 이용하여 기판을 파지하여 배출시키는 기판 처리 이젝터부;
   를 포함하는 기판 분리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판 처리 이젝터부는,
   유체가 유동하는 관 형태의 메인 유로부; 및
   상기 메인 유로부의 관로 상에서 일측으로 돌출되어 상기 메인 유로부와 연통된 관 형태의 파지부;
   를 포함하여 구성되는 기판 분리장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 기판 처리 이젝터부는 상기 메인 유로부를 통해 기체를 유동시키는 구동원이 구비되는 기판 분리장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 기판 처리 이젝터부는 상기 파지부의 단부가 상기 기판의 중앙 부분에 접촉할 수 있도록 구비되는 기판 분리장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 파지부의 단부는 상기 기판과 접촉 면적을 최소화할 수 있는 두께로 형성된 기판 분리장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 파지부의 단부에는 상기 기판과 접촉 시 파손을 방지할 수 있도록 파손 방지 라이너부가 더 구비된 기판 분리장치.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 기판 처리 이젝터부를 상기 수용부로 이동시키기 위한 구동부가 더 구비된 기판 분리장치.

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