KR101432919B1 - 와이어 쏘 장치의 와이어 세정장치 - Google Patents

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Abstract

본발명에 의한 와이어 세정장치는 와이어 쏘 공정에 사용되는 장치로서,잉곳의 절삭을 실시하는 메인 슬라이싱 챔버; 상기 메인 슬라이싱 챔버에 와이어를 공급 및 회수하는 보빈 챔버; 및 상기 메인 슬라이싱 챔버 및 상기 보빈 챔버 사이에 구비되는 세정부;를 포함하고, 상기 세정부는, 상기 와이어가 안착되는 오목부를 갖고, 상기 와이어의 이동에 따라 세정을 실시하며 회전되는 풀리와, 상기 풀리의 오목부 및 상기 와이어와 접촉되는 세정 패드를 포함하고, 상기 풀리는 외부로부터 공급되는 오일이 상기 와이어측으로 이동되도록 오일 이동 경로를 제공하는 오일 분사홀이 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

와이어 쏘 장치의 와이어 세정장치{Wire Cleaning Apparatus of Wire Saw Apparatus}
본발명은 웨이퍼를 제작하기 위한 와이어 쏘(Wire Saw) 공정에서 사용되는 장치로서, 보다 구체적으로는 잉곳을 슬라이싱하는 와이어에 수반되는 슬러리 등의 오염물질이 상기 와이어를 공급 및 회수하는 보빈 챔버로 이동되는 것을 방지할 수 있는 와이어 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘 잉곳을 얇은 두께로 절단하여 제조하며, 이러한 잉곳은 단결정 잉곳 절단장치에 의해 절단된다.
도 1은 이러한 단결정 잉곳 절단장치를 사용하는 와이어 쏘(Wire Saw) 방식을 나타낸 개요도이다.
도 1을 참조하면, 단결정 잉곳 절단장치는 잉곳(10)을 와이어 가이드(12)의 고속 회전에 따라 이동하는 와이어 쏘(11)에 하강시켜 절단 작업을 수행하며, 와이어 쏘(11)에는 잉곳 절단 및 윤활 작용을 하는 연마제와 오일을 혼합한 혼탁액인 슬러리(13)가 공급된다.
도 2는 이러한 단결정 잉곳 절단장치를 구비한 와이어 쏘 장치에 포함되는 와이어 세정장치를 측면에서 바라본 개요도이다.
도 2를 참조하면, 잉곳(10)을 고정하기 위한 잉곳지지대(130)가 상기 잉곳을 승하강시키기 위한 구동부(140)와 연결되어 있으며, 상기 잉곳(100) 하부에는 도 1에서와 같이 와이어가 감겨있는 와이어 가이드(120)가 구비되어 있다. 또한, 상기 와이어 가이드(120)와 잉곳 사이에는 슬러리 노즐(110)이 위치하여, 잉곳(10)과 와이어 쏘에 슬러리를 공급한다. 상기 슬러리는 바닥부에 위치한 슬러리 공급부(150)와 연결된 슬러리 노즐을 통해 분사되게 된다. 상기와 같이 잉곳을 절삭하는 잉곳 절삭 장비 벽면을 통과하여, 상기 와이어 가이드(120)에 와이어를 공급 및 회수하는 보빈 챔버(Bobbin Chamber)가 구성된다.
즉, 종래의 와이어쏘 공정 장치에 구비된 와이어 세정장치에서는 와이어에 분사된 슬러리가 그대로 보빈 챔버로 이동되며, 슬러리를 수반한 와이어가 감겨들어가 보빈 챔버 내부를 오염시키게 된다.
도 3a는 풀리(Pulley) 및 보빈 스테이션 벽면에 슬러리가 퇴적된 모습을 보여주는 도면이다. 이로 인해, 웨이퍼 절삭장치 구동에 부하가 발생될 수 있으며, 슬러리에는 연마제가 포함되어 있어, 보빈 챔버 내부 부자재의 마모를 진행시킬 수 있다. 또한, 와이어의 장력을 감지하는 로드셀(Loadcell)에도 영향을 주어, 와이어 장력 감지 오류가 일어나 웨이퍼 절삭에 문제가 발생할 수 있다.
도 3b는 트래버셔(Traverser)부에 슬러리가 퇴적된 모습을 나타낸 도면이다.
트래버셔부는 사용된 와이어를 회수하는 장치로서, 이물질이 축척되면 결국 와이어 공급에도 차질이 생겨 절삭되는 웨이퍼의 품질에 영향을 줄 수 있다.
본실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼를 절삭하는 메인 슬라이싱 챔버와 사용된 와이어와 신규 와이어의 보빈이 있는 보빈 챔버 사이에 구비된 와이어 쏘 장치의 와이어 세정 장치를 제안한다.
특히, 와이어 쏘 공정 중에 웨이퍼 절삭에 사용된 슬러리가 제거되지 않고 이동하는 것을 방지하기 위하여, 오일을 분사하여 와이어와 접촉하는 부분을 효율적으로 세정할 수 있는 와이어 세정 장치를 제안한다.
또한, 와이어와 접촉하는 부분을 더욱 효율적으로 세정하기 위해, 상부에 세정 패드를 구비한 와이어 세정장치를 형성함으로써, 와이어 쏘 공정에서 절삭된 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있는 와이어 세정 장치를 제안한다.
본발명은 와이어 쏘 공정에 사용되는 와이어 세정장치로서,잉곳의 절삭을 실시하는 메인 슬라이싱 챔버; 상기 메인 슬라이싱 챔버에 와이어를 공급 및 회수하는 보빈 챔버; 및 상기 메인 슬라이싱 챔버 및 상기 보빈 챔버 사이에 구비되는 세정부;를 포함하고, 상기 세정부는, 상기 와이어가 안착되는 오목부를 갖고, 상기 와이어의 이동에 따라 세정을 실시하며 회전되는 풀리와, 상기 풀리의 오목부 및 상기 와이어와 접촉되는 세정 패드를 포함하고, 상기 풀리는 외부로부터 공급되는 오일이 상기 와이어측으로 이동되도록 오일 이동 경로를 제공하는 오일 분사홀이 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본발명에 의한 와이어 세정장치는 상기 오일이 저장되는 오일 공급 탱크와, 상기 오일 공급 탱크로부터 이동되는 오일을 상기 풀리 내부로 제공하기 위한 제1 오일 공급관을 더 포함하고, 상기 제1 오일 공급관은 상기 풀리의 일측에 형성된 상기 오일 분사홀과 연결되며, 상기 풀리의 타측에 형성된 상기 오일 분사홀과 연결되는 제2 오일 공급관을 더 포함하고, 상기 제2 오일 공급관의 타측은 상기 세정 패드와 연결되는 것을 특징으로 한다.
본실시예에 의하면, 공급 및 회수 와이어 보빈이 있는 보빈 챔버로의 슬러리 침투를 감소시킴으로써, 보빈 챔버 내에서 동작하는 로드셀이 와이어의 장력을 정확히 감지할 수 있어 균일한 품질의 웨이퍼를 생산할 수 있다.
그리고, 웨이퍼를 절삭하는 와이어 자체의 사용 수명을 증가시킬 수 있고, 이에 따라, 와이어 쏘 공정에서 절삭되는 웨이퍼의 품질 역시 개선될 수 있다.
또한, 사용된 와이어를 회수하는 트레버셔부에 퇴적되는 슬러리가 줄어듬으로 인해, 웨이퍼 절삭 공정에 부하가 걸리지 않게 되고, 이 또한 생산되는 웨이퍼의 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 와이어 쏘(Wire Saw) 공정의 개요도
도 2는 종래 와이어 쏘 공정에 사용되는 와이어 세정장치를 측면에서 바라본 개요도
도 3a는 종래의 와이어 세정장치 중 도르레 및 보빈 스테이션(Bobbin Station)에 슬러리(Slurry)가 퇴적된 문제점을 나타낸 도면
도 3b는 종래의 와이어 세정장치 중 트래버셔(Traverser)에 슬러리가 퇴적된 문제점을 나타낸 도면
도 4는 본발명의 실시예에 따른 와이어 세정장치에 구비되는 세정부를 측면에서 바라본 개요도
도 5a는 종래 와이어 세정장치에 구비되는 세정부의 도르레를 정측면에서 바라본 도시도
도 5b는 본발명의 실시예에 따른 와이어 세정장치에 구비되는 세정부를 정측면에서 바라본 도시도
이하에서는, 본실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본실시예가 개시하는 사항으로부터 본실시예가 갖는 발명의 사항의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
그리고, 이하의 설명에서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 4는 본발명의 실시예에 따른 와이어 세정장치를 측면에서 바라본 개요도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 실시예의 와이어 세정장치는 크게 메인 슬라이싱 챔버(200)와 보빈 챔버(Bobbin Chamber, 300)로 구성되며, 도시되지는 않았지만 설치격벽에 의해 각각의 역할을 수행하는 구획으로 나뉜다.
잉곳을 절단하는 와이어 쏘 공정을 실시하기 위한 장치는 메인 슬라이싱 챔버(200)에 적절하게 배치될 수 있으며, 상기 메인 슬라이싱 챔버(200)는 구동부(210), 잉곳지지대(220), 슬러리 노즐(240), 와이어 가이드(250) 및 슬러리 공급부(260)를 포함하여 구성된다.
여기서, 메인 슬라이싱 챔버(200) 내측에는 상호 이격된 적어도 2개의 와이어 가이드(Wire Guide, 250)가 배치되어, 하강하는 잉곳(230)을 절단하도록 와이어가 복수회 감겨진 와이어 쏘가 설치된다.
그리고, 그 상부에는 웨이퍼로 슬라이싱하기 위한 잉곳(100)이 잉곳지지대(220)에 고정되어 있고, 와이어 가이드(120)와 잉곳(100) 사이에는 슬러리 노즐(240)이 구비되며, 상기 슬러리 노즐(240)은 하부에 마련된 슬러리 공급부(260)에 연결되어 와이어 및 잉곳(100)에 슬러리를 분사한다. 그리고, 상기 잉곳지지대(220)의 상부에 마련되는 구동부(210)에 의해 잉곳을 하향으로 이동하여 잉곳을 절단하는 와이어 쏘 공정을 실시할 수 있다.
한편, 상기 메인 슬라이싱 챔버(200)의 오염을 방지하기 위해, 와이어가 이송되는 구간은 설치격벽(미도시)에 의해 분리되며, 이를 보빈 챔버(300)라 할 수 있다.
상기 보빈 챔버(300)는 공급롤러부(310), 회수롤러부(320), 로드셀(Load Cell)부(330) 및 트래버져(Traverser)부(340)로 구성될 수 있다. 공급롤러부(310)에서는 와이어 쏘 공정에 사용할 와이어를 공급하며, 회수롤러부(320)는 와이어 쏘 공정에서 사용된 와이어를 회수하는 구성장치이다. 상기 공급롤러부(310)와 회수롤러부(320) 사이에는 와이어의 경로를 공유하는 로드셀부(330)가 구비되며, 이는 댄서 롤러(Dancer Roller, 미도시)를 통해 와이어의 장력을 조절하여, 와이어 쏘 공정시 와이어의 흔들림이 없이 웨이퍼 에지부의 잉곳 절단을 가능하게 한다.
상기 메인 슬라이싱 챔버(200)와 보빈 챔버(300) 사이에는, 즉 메인 슬라이싱 챔버(200)의 설치격벽을 통해 상기 보빈 챔버(300)로 진입하는 와이어 영역에는 본발명에서 제안하고자 하는 웨이퍼 제조용 세정장치를 구비할 수 있다.
도 5a는 종래 웨이퍼 제작용 세정장치에 구비되는 풀리(Pulley)를 정측면에서 바라본 도시도이다. 도 5a를 참조하면, 풀리(350)는 측면에서 보았을시 두개의 사다리꼴의 좁은 면이 붙어있는 단면을 가지며, 원기둥 형상으로 오목부가 형성되어 있다. 상기 풀리(350)는 메인 슬라이싱 챔버(200)를 지나 설치격벽(353) 바로 맞은 편에 구비되며, 메인 슬라이싱 챔버(200) 및 보빈 챔버(300) 사이에서 와이어(362)의 공급 및 회수를 원할히 하는 역할을 한다.
도 5b는 본발명의 실시예에 따른 와이어 세정장치에 구비되는 풀리를 정측면에서 바라본 도시도이다.
도 5b를 참조하면, 풀리(350)는 종래와 같이 메인 슬라이싱 챔버(200)를 지나 설치격벽(353) 맞은 편에 위치할 수 있다. 또한, 상기 풀리(350)는 측면에서 보았을시 오목부가 마련된 원기둥의 형상이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 오목부에는 와이어(352)가 안착된다. 상기 오목부의 상부로 와이어(352)가 이동하게 됨에 따라 상기 풀리(350)가 회전하게 된다. 상기 와이어(352)와 풀리(350)가 접촉된 영역, 즉 풀리(350)의 상부에는 세정 패드(356)가 마련된다. 상기 세정 패드(356)는 풀리(350) 위에 얹혀져 이동하는 와이어(352)의 표면에 접촉하여, 와이어(352)의 이동 및 풀리(350)의 회전에 따라 와이어를 세정하는 역할을 하는 것으로, 스폰지와 같은 부드럽고 말랑말랑한 재질 또는 액체 통과가 가능한 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 이에, 이동하는 와이어(352)에 수반된 슬러리와 같은 오염물질은 세정 패드(356)와의 마찰에 의해 효율적으로 제거될 수 있다.
또한, 메인 슬라이싱 챔버(200) 측의 설치격벽(353) 하부에는 세정 오일 공급탱크(358)가 구비될 수 있다. 상기 세정 오일 공급탱크(358)에 구비되는 제1 오일 공급관(354)은 설치격벽(353)을 지나 풀리(350)의 일측면에 연결되고, 풀리(350)의 내부를 타측까지 관통하는 구조로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 풀리(350)의 타측과 연결되며 세정 패드(356)의 상부를 관통하는, 또 하나의 제2 오일 공급관(357)을 포함한다. 상기 제2 오일 공급관(357)은 세정 오일 공급탱크(358)에서 공급받은 세정 오일을 제1 오일 공급관(354)을 거쳐 세정 패드(356)의 상부로 이동시켜, 세정 오일을 세정 패드(356) 상부에서 분사함으로써 와이어에 수반되는 오염물질을 효율적으로 세정할 수 있다.
본발명에서 제안하고자 하는 와이어 세정 장치에 구비되는 세정부에 포함되는 풀리(350)의 측면, 즉 와이어가 안착되는 오목부 주변의 경사부에는 소정의 간격으로 이격된 오일 분사홀(355)이 원주상으로 형성될 수 있다. 상기 오일 분사홀(355)은 세정 오일 공급탱크(358)에서 공급되는 세정 오일을 세정 패드(356)의 하부에서 분사함으로써, 와이어(352)에 수반되는 슬러리 등을 효율적으로 세정할 수 있다. 와이어(352)의 이동에 의해 세정 패드(356)는 풀리(350) 및 와이어(352)와의 접촉면이 마모될 수 있으나, 상기 오일 분사용 홀(355)에서 분사되는 세정 오일은 세정 패드(356)의 마모를 감소시키는 윤활제의 역할을 할 수 있다.
상기 오일 분사홀(355)은 세정 오일이 분사되는 부분으로, 추가 이물질이 들어가지 않도록 지름이 3mm 이하로 형성됨이 바람직하며, 와이어(352)의 이동에 의한 풀리(350)의 회전에 따라, 분사되는 세정 오일이 아래로 떨어지는 것을 방지하기 위해 오일 분사홀(355)이 구비되는 풀리(350)의 하부에는 거름망(미도시)이 부착될 수 있다.
즉, 본발명의 실시예에 따른 와이어 세정장치의 세정부는 소정의 간격으로 이격된 홀(355)이 형성된 풀리(350), 상기 풀리(350) 상부에서 와이어(352)와 접촉하도록 구비되는 세정 패드(356)를 포함하며, 세정 오일을 풀리(350)에 공급하기 위한 제1 오일 공급관, 상기 풀리(350) 일측과 상기 세정 패드(356)를 연결하는 제2 오일 공급관(357) 및 세정 오일이 저장되는 세정 오일 공급탱크(358)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 오일 분사홀(355)은 풀리(350) 일측의 제1 오일 공급관(354)에 연결되고, 상기 풀리(350) 타측의 제2 오일 공급관(357)과 각각 연결되기 위하여 L자 형상으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
세정 오일 공급탱크(358)에서 공급되는 세정 오일은 풀리(350)의 오목부의 경사면에 형성된 오일 분사홀(355)에서 소정의 양만큼 분사되어, 와이어(352)와 풀리(350)가 접촉한 부분까지 세정할 수 있으며, 제2 오일 공급관(357)에 의해 이동된 세정 오일은 세정 패드(356)의 상부에서 세정 오일을 분사함으로써, 세정 패드(356)의 세정 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
본발명의 실시예에 의하면, 와이어 쏘 장치의 와이어 세정 장치를 구비함으로써 공급 및 회수 와이어 보빈이 있는 보빈 챔버로의 슬러리 침투를 감소시킴으로써, 보빈 챔버 내에서 동작하는 로드셀이 와이어의 장력을 정확히 감지할 수 있어 웨이퍼의 품질을 균일하게 유지할 수 있다.
그리고, 메인 슬라이싱 챔버에서 웨이퍼를 절삭하는 와이어 자체의 사용 수명을 증가시킬 수 있고, 이에 따라, 와이어 쏘 공정에서 절삭되는 웨이퍼의 품질 역시 개선될 수 있다.
또한, 사용된 와이어를 회수하는 트레버셔부에 퇴적되는 슬러리가 줄어듬으로 인해, 웨이퍼 절삭 공정에 부하가 걸리지 않게 되고, 이 또한 생산되는 웨이퍼의 품질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼를 제작하기 위한 와이어 쏘(wire saw) 공정에 사용되는 장치로서,
    잉곳의 절삭을 실시하는 메인 슬라이싱 챔버(Slicing Chamber);
    상기 메인 슬라이싱 챔버에 와이어를 공급 및 회수하는 보빈 챔버;및
    상기 메인 슬라이싱 챔버 및 상기 보빈 챔버 사이에 구비되는 세정부;를 포함하고,
    상기 세정부는
    상기 와이어가 안착되는 오목부가 형성된 풀리와,
    상기 오목부 및 와이어와 접촉되는 세정 패드와,
    상기 풀리의 오목부에 마련된 다수개의 오일 분사홀로 이루어지고,
    상기 풀리의 일측에는 상기 오일 분사홀에서 오일이 분사되도록 상기 풀리에 세정 오일을 공급하는 제1 오일 공급관이 마련되며, 상기 풀리의 타측에는 상기 풀리로 공급된 세정 오일을 상기 세정 패드로 분사하는 제2 오일 공급관이 마련되고,
    상기 풀리의 회전에 따라 상기 세정 패드에는 상기 오일 분사홀 및 상기 제2 오일 공급관에서 분사되는 오일이 묻혀지며, 상기 와이어는 상기 세정 패드와 접촉되어 이동하면서 슬러리가 제거되는 와이어 세정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오일이 저장되는 세정 오일 공급 탱크를 더 포함하며,
    상기 제1 오일 공급관은 상기 풀리 일측에 형성되며 상기 세정 오일 공급 탱크로부터 이동되는 오일을 상기 풀리 내부로 제공하는 와이어 세정장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 오일 공급관은 상기 풀리의 타측에 연결되며, 상기 제2 오일 공급관의 일단은 상기 세정 패드의 상부에서 세정 오일을 분사하도록 연결되는 와이어 세정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 분사홀에서 분사되는 세정 오일은 상기 세정 패드와 와이어의 마찰을 감소시켜, 상기 세정 패드의 마모를 감소시키는 윤활제로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 와이어 세정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세정 패드의 상부와 하부에서 동시에 세정 오일이 분사되는 것을 특징으로 하는 와이어 세정장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 오일 분사용 홀에 대응하는 위치의 상기 풀리의 하부에는 거름망이 더 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 와이어 세정장치.
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