KR101505748B1 - 쿨란트 분사장치 - Google Patents

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Abstract

와이어 소우 장치에서 사용되는 쿨란트 분사장치가 개시된다. 본 발명은 잉곳을 웨이퍼 크기로 절단하는 와이어 소우 장치에서 이중으로 이루어진 관을 통하여 쿨란트가 분사되도록 설계되어 균일한 냉각을 실현함으로써 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있는 쿨란트 분사장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치는, 쿨란트 공급관에 연결되어 쿨란트가 내부로 공급되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구를 구비한 이너 파이프와, 상기 이너 파이프가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 토출구로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐을 구비한 아우터 파이프를 포함한다.

Description

쿨란트 분사장치 {Coolant-jetting apparatus}
본 발명은 와이어 소우 장치에서 사용되는 쿨란트 분사장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 잉곳을 웨이퍼 크기로 절단하는 와이어 소우 장치에서 이중으로 이루어진 관을 통하여 쿨란트가 분사되도록 설계되어 균일한 냉각을 실현함으로써 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있는 쿨란트 분사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 분야에서 사용되는 웨이퍼는 잉곳 성장장치라는 장비에 의해 생산되어진 잉곳을 슬라이싱하여 제작하게 된다.
잉곳 성장장치는 반도체 재료를 도가니에 넣고 녹인 다음 시드를 삽입하여 이를 돌리면서 서서히 상승시켜 냉각시킴으로써 원통형 모양의 잉곳을 제작하는 방식이 널리 사용된다.
이렇게 잉곳 성장장치에서 생산된 잉곳은 웨이퍼 크기로 슬라이싱되고 후처리를 거쳐 웨이퍼 완제품으로 된다.
잉곳은 와이어 소우 장치를 통하여 슬라이싱되는 것이 일반적인 방법이다. 와이어 소우 장치는 다수개의 롤러에 와이어들이 감겨 롤러 사이를 이송되면서 롤러들이 회전될 수 있도록 구성되어 있고, 그 와이어 상부에서 잉곳이 내려오면서 와이어에 의해 일정한 두께로 절단되어 하나 단위의 웨이퍼를 구성하게 된다. 물론 이러한 절단 후에도 폴리싱 등의 여러 공정들을 거쳐야 제품으로서 웨이퍼가 된다.
와이어 소우 장치에서 다양한 종류의 와이어가 사용될 수 있는데, 그 중에 다이아몬드 와이어 소우 장치가 절삭력이 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 이러한 다이아몬드 와이어 소우 장치에서 와이어에 절삭이 이루어지면서 그 와이어에는 절삭력 및 냉각 능력 향상을 위하여 쿨란트가 분사된다.
쿨란트 분사장치는 통상 다수개의 노즐을 통하여 쿨란트가 스프레이 방식으로 분사되도록 구성되어 있다.
그러나 종래기술에 의한 쿨란트 분사장치는 쿨란트가 일정하게 분사되지 않고 분사량이 적어 절삭력 및 냉각 능력 저하 현상이 발생함에 따라 웨이퍼 품질 발생률이 증가되고 웨이퍼의 품질 편차폭이 커질 가능성이 증대되는 문제점이 있다.
일본공개특허공보 2003-260652
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 와이어 소잉시 이중 파이프와 패들 노즐을 이용하여 쿨란트가 작업되는 웨이퍼에 끊김없이 연속적으로 균일하게 공급되도록 할 수 있는 쿨란트 분사장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 쿨란트 공급관에 연결되어 쿨란트가 내부로 공급되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구를 구비한 이너 파이프; 및 상기 이너 파이프가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 토출구로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐을 구비한 아우터 파이프;를 포함한다.
바람직하게, 상기 이너 파이프는 상기 공급관이 상부로부터 연결되도록 상단에 유입구를 구비하고, 상기 노즐 반대 면에 일정간격마다 복수개의 상기 토출구를 구비한다.
바람직하게, 상기 노즐은, 상기 아우터 파이프의 하단으로부터 연장되는 하판; 및 상기 하판보다 높은 위치에서 상기 아우터 파이프로부터 연장된 상판;을 포함한다.
바람직하게, 상기 하판과 상기 상판 사이의 거리는 상기 아우터 파이프로부터 멀어질수록 좁아진다.
바람직하게, 상기 상판은 상기 아우터 파이프의 중간높이에서부터 연장된다.
바람직하게, 상기 하판은 수평으로 설치되고, 상기 상판은 상기 하판에 대하여 기울어지도록 설치된다.
바람직하게, 상기 상판의 상면에는 상기 노즐을 지지하기 위하여 브래킷이 설치된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 다른 구체적인 수단으로서 본 발명은, 쿨란트 공급관에 연결되는 복수개의 돌출포트가 상단부에 구비되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구를 구비한 이너 파이프; 및 상기 이너 파이프가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 이너 파이프의 토출구로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐을 구비한 아우터 파이프를 포함하며, 상기 이너 파이프의 상단 외면이 상기 아우터 파이프의 상단 내면에 밀착된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치는 쿨란트가 이너 파이프와 아우터 파이프로 이루어진 이중관을 통과하여 토출되는 구성이기 때문에 균일한 쿨란트 분사가 가능해지는 효과를 제공한다.
(2) 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치는 이중관을 통과하여 균일한 유체 흐름을 갖게 된 쿨란트가 패들 타입의 노즐을 통하여 웨이퍼로 분사되기 때문에 균일한 흐름을 계속 유지하게 되고 더불어 슬러지에 노즐이 막힐 염려가 없기 때문에 냉각을 일정하게 유지함으로써 웨이퍼 품질을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치가 적용된 와이어 소잉장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치의 일부를 절개한 부분적인 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치의 일부를 생략한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치의 일부 구성요소인 이너 파이프의 배면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치의 단면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 본 발명의 쿨란트 분사장치(10)는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 쿨란트 공급관(11)에 연결되어 쿨란트가 내부로 공급되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구(12b)를 구비한 이너 파이프(12)와, 상기 이너 파이프(12)가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 토출구(12b)로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐(14)을 구비한 아우터 파이프(13)를 포함한다.
상기 이너 파이프(12)는 상기 공급관(11)이 상부로부터 연결되도록 상단에 유입구(12a)를 구비하고, 상기 노즐(14) 반대 면에 일정간격마다 복수개의 상기 토출구(12b)를 구비한다.
상기 노즐(14)은 상기 아우터 파이프(13)의 하단으로부터 연장되는 하판(14b) 및 상기 하판(14b)보다 높은 위치에서 상기 아우터 파이프(13)로부터 연장된 상판(14a)을 포함한다.
상기 하판(14b)과 상기 상판(14a) 사이의 거리는 상기 아우터 파이프(13)로부터 멀어질수록 좁아진다.
상기 상판(14a)은 상기 아우터 파이프(13)의 중간높이에서부터 연장된다.
상기 하판(14b)은 수평으로 설치되고, 상기 상판(14a)은 상기 하판(14b)에 대하여 기울어지도록 설치된다.
한편, 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치(10)는 쿨란트 공급관(11)에 연결되는 복수개의 돌출포트(12c)가 상단부에 구비되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구(12b)를 구비한 이너 파이프(12)와, 상기 이너 파이프(12)가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 이너 파이프(12)의 토출구(12b)로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐(14)을 구비한 아우터 파이프(13)를 포함하며, 특히 도 5를 참고하면, 상기 이너 파이프(12)의 상단 외면이 상기 아우터 파이프(13)의 상단 내면에 밀착되도록 구성되어 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치(10)가 구비된 와이어 소우 장비가 도시되어 있다. 잉곳은 와이어(1)에 의해 절단되어 웨이퍼(W)로 된다. 이러한 웨이퍼(W)는 태양광 발전에 사용되는 웨이퍼(W)이다. 와이어(1)가 일방향으로 계속 이송되면서 잉곳이 횡방향으로 절단되어 단면이 일정한 웨이퍼(W)로 재탄생하게 된다.
물론, 이렇게 와이어 소잉이 이루어진 웨이퍼(W)는 폴리싱 등의 후공정을 거쳐 웨이퍼 제품이 된다.
여기서, 와이어 소잉 시, 잉곳과 와이어(1) 사이에서는 엄청난 마찰력에 의해 그 에너지가 열에너지로 변화되기 때문에 냉각을 필수적으로 행해야 한다.
냉각은 본 발명에 의한 쿨란트 분사장치(10)에 의해 이루어진다.
도 1에 도시된 바와 같이 쿨란트는 웨이퍼(W)들, 그리고 와이어(1) 사이로 균일하게 분사된다.
도 2를 참고하면, 쿨란트 분사장치(10)는 쿨란트 공급관(11)과 연결되어 있다. 쿨란트 공급관(11)은 이너 파이프(12)에 구성된 돌출포트(12c)에 연결된다. 따라서 쿨란트는 공급관(11,11a)을 따라 이너 파이프(12)로 공급되고, 돌출포트(12c)의 직경은 통상 스프레이 방식의 노즐보다 그 직경이 훨씬 크기 때문에 슬러지가 당연히 걸리거나 하지 않게 된다.
상기 돌출포트(12c)를 통과하여 이너 파이프(12)로 유입된 쿨란트는 균일한 압력으로 이너 파이프(12)를 채우게 된다.
상기 이너 파이프(12) 외면에는 아우터 파이프(13)가 설치되어 있는 것을 볼 수 있고, 아우터 파이프(13)에는 노즐(14)이 연장되어 있는 것을 볼 수 있다.
더불어, 노즐(14) 상편에 브래킷(20)이 결합되어 분사장치(10)를 지탱하게 된다.
도 3을 참고하면, 돌출포트(12c)는 상기 아우터 파이프(13)를 관통하여 복수개가 일정 간격을 두고 설치된다.
상기 노즐(14)은 상하판(14a,14b)으로 구성되고, 노즐(14) 끝단으로 갈수록 폭이 줄어들도록 설계되어 노즐(14) 역할을 하게 된다. 노즐(14)이 상하판(14a,14b)으로 이루어져 있기 때문에 종래 스프레이 방식에 의한 경우 슬러지가 걸려 막히게 되는 문제점을 완전히 극복하게 된다. 게다가, 패들 타입(paddle type)의 노즐(14)이기 때문에 균일하게 쿨란트가 공급되어 냉각편차를 줄여 제품 품질의 신뢰성을 확보하게 된다.
도 4를 참고하면, 이너 파이프(12)의 배면 일부가 도시되어 있다. 상단으로부터 유입된 쿨란트의 후방에 형성된 토출구(12b)를 통하여 아우터 파이프(13)와 이너 파이프(12) 사이 간극으로 이동하게 된다.
도 5를 참고하면, 쿨란트 공급관(11,11a)과 연결된 돌출포트(12c)를 통하여 쿨란트가 이너 파이프(12) 내부로 유입된다. 균일한 압력으로 일정압에 이르면, 쿨란트는 토출구(12b)를 통하여 아우터 파이프(13)와 이너 파이프(12) 사이 간극으로 토출된다.
이너 파이프(120와 아우터 파이프(13) 사이의 간극으로 토출된 쿨란트는 화살표 방향을 따라 노즐(14) 끝단으로 이동된 다음 와이어 소잉 작업이 진행 중인 웨이퍼(W) 쪽으로 토출되어 냉각 기능을 수행한다.
냉각 작업을 수행한 쿨란트는 하부에서 다시 취합되어 재사용되는 것은 물론이다.
도 5를 참고하면, 아우터 파이프(13)는 패들 타입의 노즐(14)을 구비하고 있는 바, 노즐(14)은 파이프 모양의 몸체에 몸체 하단으로부터 수평으로 연장된 하판(14b)과 중간높이에서부터 연장된 상판(14a)으로 구성된다.
이러한 구성에 아우터 파이프(13)의 노즐(14) 구성에 의해 균일한 토출을 확보하게 된다.
이너 파이프(12)의 상단 외면은 아우터 파이프(13)의 내면 상단에 밀착되도록 설치되어 있다. 이것에 의해 노즐(14)로 유입되는 쿨란트의 와류 발생을 억제하여 공급압을 균일하게 하고 동시에 토출압도 균일하게 유지하도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
1 : 와이어
10 : 쿨란트 분사장치 11 : 공급관
12 : 이너 파이프 13 : 아우터 파이프
14 : 노즐

Claims (10)

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  8. 쿨란트 공급관에 연결되는 복수개의 돌출포트가 상단부에 구비되고 상기 쿨란트가 외부로 토출되는 토출구를 구비한 이너 파이프; 및
    상기 이너 파이프가 내부에 간극을 두고 설치되고 상기 이너 파이프의 토출구로부터 토출된 쿨란트가 상기 간극에 모인 다음 토출되는 노즐을 구비한 아우터 파이프를 포함하며,
    상기 이너 파이프의 상단 외면이 상기 아우터 파이프의 상단 내면에 밀착된 것을 특징으로 하는 쿨란트 분사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 아우터 파이프의 하단으로부터 연장되는 하판; 및
    상기 하판보다 높은 위치에서 상기 아우터 파이프로부터 연장된 상판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨란트 분사장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하판과 상기 상판 사이의 거리는 상기 아우터 파이프로부터 멀어질수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 쿨란트 분사장치

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