KR101549464B1 - 원심력을 이용한 웨이퍼의 이물질 분리장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 조각들과 섞여 있는 이물질을 상기 웨이퍼 조각들로부터 분리하기 위한 웨이퍼의 이물질 분리장치는, 상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 수용되며, 상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 잠기는 높이로 세정액이 투입되는 분리 배스(bath)와, 상기 분리 배스 내에 수용된 세정액을 교반하는 교반 장치와, 상기 교반 장치의 교반에 따른 상기 세정액의 유동에 의해 부유하는 이물질을 포집하는 포집 장치를 포함한다.

Description

원심력을 이용한 웨이퍼의 이물질 분리장치{Apparatus for seperating dregs from wafer using centrifugal force}

본 발명은 웨이퍼의 이물질 분리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 제조 과정에서 발생하는 불량 및 파손 웨이퍼 조각을 재활용하기 위해 웨이퍼 조각들과 섞여 있는 이물질을 분리하기 위한 이물질 분리장치에 관한 것이다.

솔라 웨이퍼(solar wafer)를 제조하는 과정 중 쏘잉(Sawing) 공정부터 최종까지의 공정 중에 발생하는 불량 및 파손 웨이퍼 조각들은 다시 재활용된다.

하지만, 불량 및 파손 웨이퍼 조각들에는 에폭시, 글라스(glass), 와이어, 슬러리, 글루 등 다양한 이물질이 섞여 있어, 웨이퍼 조각들로부터 이물질을 분리하는 공정이 필요하다.

제품으로 생산된 웨이퍼에 붙어 있는 이물질을 제거하는 방법 내지 장치는 다양하게 고안되고 있으나, 불량 및 파손 웨이퍼 조각들로부터 이물질을 분리해내는 방법 내지 장치는 특별히 고안되지 않고 있는 실정이다.

따라서, 불량 및 파손 웨이퍼 조각들로부터 이물질을 분리하는 공정은 대부분 수작업에 의존하고 있어, 인건비 증가에 따른 공정 비용 증가가 발생한다.

또한, 대부분의 이물질은 크기가 작고 수작업으로 일일이 선별해낼 수 없는 경우가 많아 웨이퍼 조각들을 재활용하는데 어려움이 많다.

대한민국 실용신안 공개공보 제20-1999-0032789호

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 조각들로부터 이물질을 분리하는 공정을 자동화하여 웨이퍼의 재활용율을 높이고, 공정 비용을 감소시킬 수 있는 웨이퍼의 이물질 분리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 웨이퍼 조각들과 섞여 있는 이물질을 상기 웨이퍼 조각들로부터 분리하기 위한 웨이퍼의 이물질 분리장치는, 상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 수용되며, 상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 잠기는 높이로 세정액이 투입되는 분리 배스(bath)와, 상기 분리 배스 내에 수용된 세정액을 교반하는 교반 장치와, 상기 교반 장치의 교반에 따른 상기 세정액의 유동에 의해 부유하는 이물질을 포집하는 포집 장치를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 교반 장치는, 상기 분리 배스 내부로 수직하게 연장되는 회전축과, 상기 회전축에 결합되는 프로펠러와, 상기 회전축을 회전시키는 모터를 포함하여, 상기 프로펠러의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 상기 세정액이 교반된다.

또한, 상기 프로펠러는 상기 세정액 속에 침지된 이물질 및 웨이퍼 조각보다 높은 위치에 위치하도록 설치될 수 있다.

또한, 상기 포집 장치는 상기 프로펠러보다 높은 위치에 위치하여, 상기 세정액의 수면 가까이 부유하는 이물질을 포집할 수 있다.

또한, 상기 프로펠러는 상하 방향으로 높이 조정이 가능하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 포집 장치는, 상기 이물질을 브러시로 포집하는 브러시 부재를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 브러시 부재는 상기 분리 배스에 대해 회전 가능하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 브러시 부재의 상기 브러시는 상기 분리 배스의 내면을 향하도록 경사지게 배치될 수도 있다.

또한, 이물질 분리장치는, 상기 분리 배스를 수용하며, 상기 세정액을 수용하는 외측 배스를 더 포함하고, 상기 분리 배스는 상기 세정액이 통과할 수 있는 그물망 구조의 외벽을 구비하고, 상기 외측 배스에 수용된 상기 세정액은 상기 분리 배스의 외벽을 통해 상기 분리 배스 내로 유입되며, 상기 분리 배스의 하단에는 상기 분리 배스 내부로 유체를 분사하는 유체 분사 장치를 더 포함할 수도 있다.

상기 외측 배스와 분리 배스는 바닥이 둥근 구 형태로 형성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 분리장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 이물질 분리장치의 정면도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이물질 분리장치(10)의 측면도이고, 도 2는 도 1의 이물질 분리장치(10)의 정면도이다.

도 1을 참조하면, 이물질 분리장치(10)는 이물질이 섞여 있는 웨이퍼 조각들(M)(이하, "피분리물"이라고 함)이 수용되며, 이물질과 웨이퍼 조각들이 잠기는 높이로 세정액(W)이 투입되는 배스(110)와, 상기 배스(110) 내에 수용된 세정액(W)을 교반하는 교반 장치(120)와, 상기 교반 장치(120)의 교반에 따른 세정액의 유동에 의해 부유하는 이물질을 포집하는 포집 장치(130)를 포함한다.

배스(110)는 프레임(150)에 고정되어 있으며, 프레임(150)에는 바퀴(153)가 구비되어 이물질 분리장치(10)가 작업 장소에서 위치 이동 가능하다.

대략 원통형인 배스(110)는 분리 배스(112)와, 분리 배스(112)를 수용하는 외측 배스(111)를 포함한다.

분리 배스(112)는 외측 배스(111)에 비해 용적이 작아서, 분리 배스(112)와 외측 배스(111)는 서로 이격되어 배치된다. 분리 배스(112)와 외측 배스(111)는 바닥이 둥근 구 형태로 형성된다.

외측 배스(111)에는 세정액(W)이 수용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 펌프 수단(151) 등에 의해 공급된 세정액(W)이 외측 배스(111)에 도관(152)을 통해 공급될 수 있다. 본 실시예에 따르면 세정액(W)으로서 물이 이용되지만, 웨이퍼 조각의 세정에 적합한 다른 액체 세정제가 이용될 수 있다.

분리 배스(112)에는 피분리물(M)이 수용된다. 자세히 도시하지는 않았지만, 분리 배스(112)는 바닥 부분을 포함한 외벽의 전부 또는 일부가 세정액(W)이 통과할 수 있는 그물망 구조로 형성된다. 따라서, 외측 배스(111)에 수용된 세정액(W)이 분리 배스 내부로 유입되어 피분리물(M)이 분리 배스(112) 안에서 세정액(W) 속에 잠기게 된다.

분리 배스(112)와 외측 배스(111)의 사이 공간에는 유체 분사 장치(140)가 형성된다. 유체 분사 장치(140)는 분리 배스(112)의 하단에 위치하여 분리 배스(112) 내부를 향해 유체를 분사한다.

유체 분사 장치(140)는 도관(141)을 통해 외부에서 공급되는 공기나 물을 분사하도록 구성될 수 있고, 다르게는 외측 배스(111) 내부에 수용된 세정액(W)을 빨아들여 분사하거나 도관(141)을 통해 펌프(151)로부터 세정액(W)을 공급받아 분사하도록 구성될 수도 있다.

교반 장치(120)는 분리 배스(112) 내부로 수직하게 연장되는 회전축(121)과, 회전축(121)에 결합되는 프로펠러(122)와, 회전축(121)을 회전시키는 모터(123)를 포함한다.

교반 장치(120)의 프로펠러(122)는 세정액(W) 속에 침지된 피분리물(M) 보다 높은 위치에 위치하여, 프로펠러(122)가 회전하여 피분리물(M)을 직접 타격하지는 않도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 교반 장치(120)는 이동 대차(160)에 결합되고, 이동 대차(160)에는 교반 장치(120)를 상하로 이동시킬 수 있는 상하 이동 암(162)이 형성되어 있다.

상하 이동 암(162)이 상하로 이동함에 따라서 교반 장치(120)가 상하 이동 가능하고, 이에 의해 프로펠러(122)는 상하 방향으로 높이 조정이 가능하다.

따라서, 피분리물(M)과 세정액(W)의 양에 따라 프로펠러(122)의 높이를 적절히 조정함으로써 분리장치의 분리 효율을 증가시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 교반 장치(120)는 상하 이동 암(162)을 최대로 상승시켜 분리 배스(112)로부터 완전히 이탈할 수 있으며, 이동 대차(160)는 바퀴(163) 등의 이동 수단을 구비한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 교반 장치(120)를 "A" 방향으로 완전히 상승시킨 상태에서, "B" 방향으로 이동 대차(160)를 이동시켜 교반 장치(120)를 분리해냄으로써, 배스(110) 내부의 유지 보수 및 피분리물(M)의 투입 및 적출이 용이해진다.

다시 도 1을 참조하면, 포집 장치(130)는 분리된 이물질을 금속 재질의 브러시로 포집할 수 있는 브러시 부재(131, 132)로 구성된다. 브러시 부재(131, 132)는 프로펠러(122)보다 높은 위치에 위치하며, 분리 배스(112)에 대해 각각 회전 가능하게 형성된다. 본 실시예에 따르면, 브러시 부재(131, 132)는 그 브러시가 분리 배스(112)의 내면을 향하도록 경사지게 배치되어 있다.

이하, 본 실시예에 따른 이물질 분리장치(10)에 의해 웨이퍼 조각으로부터 이물질을 분리하는 동작을 설명한다.

먼저, 분리 배스(112) 내부에 수작업 등에 의해서 분리 가능한 이물질을 초벌 제거한 피분리물(M)을 투입한다.

피분리물(M)에는 웨이퍼 공정 중에 생산된 파손 또는 불량 웨이퍼 조각들과, 에폭시, 글라스(glass), 와이어, 슬러리, 글루 등 다양한 이물질이 섞여 있다. 피분리물(M)에 섞여 있는 이물질들은 웨이퍼 조각들에 비해 질량이 비교적 작은 물질들이다.

펌프(151) 등에 의해 세정액(W)이 투입된다. 세정액(W)은 포집 장치(130)의 브러시 부재(131, 132)가 세정액(W)에 잠길 수 있는 높이로 투입된다.

프로펠러(122)가 모터(123)에 의해 회전하여 분리 배스(112) 내부의 세정액(W)을 교반한다. 프로펠러(122)의 회전에 의한 원심력이 세정액(W)의 유동 흐름을 형성하고, 피분리물(M)은 세정액(W)의 유동에 의해 세정액(W) 내부에서 부유하게 된다.

이때, 유체 분사 장치(140)는 분리 배스(112)의 하단에서 유체를 분사하여 분리 배스(112)에 가라앉아 있는 피분리물(M)가 부유하는 것을 보조한다. 분리 배스(112)의 바닥면은 둥근 구 형태로 형성되어 있으므로, 유체 분사 장치(140)에 의해 분사되는 유체의 힘이 피분리물(M)에 균등하게 전달될 수 있다.

피분리물(M)에 섞여 있는 이물질들은 웨이퍼 조각들에 비해 질량이 비교적 작은 물질들이므로, 세정액(W)의 교반에 의해 발생하는 원심력의 작용으로 이물질들은 웨이퍼 조각들에 비해 더 세정액(W)의 수면 가까이로 부유한다.

프로펠러(120)의 회전력은, 질량이 비교적 큰 웨이퍼 조각들은 브러시 부재(131, 132)의 위치까지 부유하지는 않도록 하는 반면, 이물질들은 브러시 부재(131, 132)의 위치까지 충분히 부유하도록 조정된다.

세정액(W)의 수면 가까이로 부유한 이물질들은 브러시 부재(131, 132)의 브러시 사이 사이에 끼어 포집된다. 아울러, 슬러지 등과 같은 웨이퍼 조각 표면에 유착된 이물질은 세정액(W)에 의해 세정될 수 있다.

한편, 프로펠러(120)의 원심력에 의해 이물질들은 대체로 분리 배스(112)의 내측벽을 따라 부유하게 되므로, 분리 배스(112)의 내벽을 향해 경사진 브러시 부재(131, 132)에 의해 포집 효과가 증대된다.

브러시 부재(131, 132)에 의해 포집된 이물질들을 제거하고, 세정액(112)을 분리 배스(112)에서 제거함으로써, 웨이퍼 조각들로부터 이물질을 효과적으로 분리할 수 있다.

Claims (10)

1. 웨이퍼 조각들과 섞여 있는 이물질을 상기 웨이퍼 조각들로부터 분리하기 위한 웨이퍼의 이물질 분리장치로서,
   상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 수용되며, 상기 이물질과 웨이퍼 조각들이 잠기는 높이로 세정액이 투입되는 분리 배스(bath)와,
   상기 분리 배스 내에 수용된 세정액을 교반하는 교반 장치와,
   상기 교반 장치의 교반에 따른 상기 세정액의 유동에 의해 부유하는 이물질을 포집하는 포집 장치를 포함하고,
   상기 교반 장치는,
   상기 분리 배스 내부로 수직하게 연장되는 회전축과,
   상기 회전축에 결합되는 프로펠러와,
   상기 회전축을 회전시키는 모터를 포함하고,
   상기 프로펠러의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 상기 세정액이 교반되며,
   상기 프로펠러는 상기 세정액 속에 침지된 이물질 및 웨이퍼 조각보다 높은 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 포집 장치는 상기 프로펠러보다 높은 위치에 위치하여,
   상기 세정액의 수면 가까이 부유하는 이물질을 포집하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프로펠러는 상하 방향으로 높이 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 포집 장치는,
   상기 이물질을 브러시로 포집하는 브러시 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 브러시 부재는 상기 분리 배스에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 브러시 부재의 상기 브러시가 상기 분리 배스의 내면을 향하도록 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 분리 배스를 수용하며, 상기 세정액을 수용하는 외측 배스를 더 포함하고,
   상기 분리 배스는 상기 세정액이 통과할 수 있는 그물망 구조의 외벽을 구비하고,
   상기 외측 배스에 수용된 상기 세정액은 상기 분리 배스의 외벽을 통해 상기 분리 배스 내로 유입되며,
   상기 분리 배스의 하단에는 상기 분리 배스 내부로 유체를 분사하는 유체 분사 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 외측 배스와 분리 배스는 바닥이 둥근 구 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 이물질 분리장치.

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