KR102104075B1 - 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치 - Google Patents

실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치 Download PDF

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Abstract

실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 가장 자리를 지지하는 홀더가 형성된 몸체; 상기 홀더에 배치되어, 상기 홀더의 오픈 영역의 단면적을 조절하는 조리개; 및 상기 홀더의 내측 바닥면으로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳 방향으로 연장되는 센서을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛을 제공한다.

Description

실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치{SUPPORTING UNIT OF SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT AND GRINDING DEVICE OF SILICON SINGLE CRYSTAL INGOT INCLUDING THE SAME}
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 가공 정밀도가 향상된 지지 유닛 및 연삭 장치에 관한 것이다.
반도체 등의 전자 부품이나 태양 전지를 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 플로우팅존(floating zone : FZ) 방법 또는 초크랄스키(Czochralski) 방법을 많이 사용하여 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨 후, 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 가공하는 연삭 공정, 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정, 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상(damage)층 제거를 위한 식각 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing), 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하기 위한 세정 공정(cleaning) 등의 단계를 거쳐 생산된다.
실리콘 단결정 잉곳의 연삭 공정에서 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 원통형의 연삭기로 연삭하여 원하는 직경으로 가공한 후, 상술한 슬라이싱 공정에서 실리콘 단결정 잉곳을 장축 방향과 직교하는 방향으로 슬라이싱하여 낱장의 웨이퍼들을 생산할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛과 문제점을 나타낸 도면이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 원통형의 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 연삭 가공할 때, 잉곳(Ingot)의 상부(top)와 하부(bottom)을 각각 상부 홀더(10)와 하부 홀더(20)에 삽입하여 고정시킬 수 있다.
이때, 상부 홀더(10)와 하부 홀더(20)의 내면은 각각 원추형의 홈이 형성되어 있는데, 상세하게는 잉곳(Ingot)과 접촉하는 면적이 커지도록 테이퍼(taped)진 구조를 이루고 있다. 따라서, 상부 홀더(10)와 하부 홀더(20)에의 안정적인 지지를 통하여, 잉곳이 고정되어 정밀하게 연삭 공정을 진행할 수 있다.
그러나, 실리콘 단결정 잉곳의 상부와 하부가 도 1a에 도시된 바와 같이 콘(cone)과 유사한 형상이 아닌 경우, 즉 도 1b에 도시된 바와 같이 실리콘 단결정 잉곳의 상부와 하부가 각각 플랫(flat)한 경우에 상부 홀더(10)와 하부 홀더(20)에 잉곳(Ingot)을 안정적으로 고정시키기 어려울 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이 상부 홀더(10)와 하부 홀더(20)가 각각 잉곳의 상부 및 하부와 접촉하는 면적이 좁아지져서, 잉곳의 무게 중심이 틀어질 수도 있고 또한 잉곳의 안정적인 지지가 어려워서, 결과적으로 잉곳이 휘어진 상태에서 가공되는 등 정상적인 가공이 어려울 수도 있다.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳을 안정적으로 지지하여, 연삭 정밀도를 향상시키고 연삭 시간을 단축시킬 수 있는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치를 제공하고자 한다.
실시예는 실리콘 단결정 잉곳의 가장 자리를 지지하는 홀더가 형성된 몸체; 상기 홀더에 배치되어, 상기 홀더의 오픈 영역의 단면적을 조절하는 조리개; 및 상기 홀더의 내측 바닥면으로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳 방향으로 연장되는 센서을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛을 제공한다.
조리개는, 하우징; 상기 하우징의 하부에 배치되며 잉곳 삽입공이 관통 형성된 하부 지지링; 상기 하부 지지링에 결합되며 서로가 일정 거리 이격되는 다수의 힌지축; 상기 다수의 힌지축에 각각 회동가능하게 결합되며, 상기 잉곳 삽입공을 개폐하는 다수의 셔터; 상기 다수의 셔터들과 상기 하부 지지링의 사이에서 상기 잉곳 삽입공을 중심으로 회전가능하게 배치되며, 일측이 상기 다수의 셔터들 각각에 고정되는 회전링; 및 상기 하우징의 외측으로 돌출되며, 상기 회전링의 회전을 조작하는 개폐돌기를 포함하고, 상기 다수의 셔터는 상기 개폐돌기의 이동거리에 따라 상기 잉곳 삽입공의 크기를 조절할 수 있다.
각각의 셔터는, 상기 힌지축을 중심으로 일측에 위치하며 상기 잉곳 삽입공을 개폐하는 개폐판; 및 상기 힌지축을 중심으로 타측에 위치하며 인접한 셔터의 개폐판과 접촉되면서 상기 개폐판의 위치를 이동시키는 이동판을 포함할 수 있다.
개폐판은 상기 잉곳 삽입공을 밀폐시키도록 인접한 개폐판들과 동일한 형상을 가질 수 있다.
실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛은 각각의 셔터와 상기 회전링을 고정시키는 고정핀을 더 포함할 수 있다.
고정핀은 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
개폐판이 상기 하우징의 내벽과 접촉하면 상기 잉곳 삽입공은 최대로 개방될 수 있다.
이동판이 하우징의 내벽과 접촉하면 상기 잉곳 삽입공은 폐쇄될 수 있다.
몸체의 내측 바닥면은 적어도 일부가 플랫(flat)할 수 있다.
다른 실시예는 상술한 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛; 및 상기 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛에 적어도 한쪽 단부가 고정된 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 연삭하는 연삭 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치를 제공한다.
연삭 유닛은, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 장축 방향을 따라 이동할 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치는 홀더에 구비된 조리개와 센서의 작용에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 안정적으로 지지하여 정밀하게 가공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛과 문제점을 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치를 나타낸 도면이고,
도 3a 및 도 3b는 도 2의 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치의 조리개를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3a 및 도 3b의 조리개의 측면도이고,
도 5는 도 2의 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치의 센서를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도 2는 실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치(1000)는, 지지대(100)와, 상기 지지대(100) 위에 배치되는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛과, 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛에 적어도 한쪽 단부가 고정되어 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 연삭하는 연삭 유닛을 포함하여 이루어진다.
그리고, 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛은 상부 지지 유닛과 하부 지지 유닛을 포함하고, 상부 지지 유닛과 하부 지지 유닛은 각각 실리콘 단결정 잉곳의 가장 자리를 지지하는 홀더(220, 320)가 형성된 몸체(200, 300)와, 상기 홀더(220, 320)에 구비되어 홀더(220, 320)의 단면적을 조절하는 조리개, 및 홀더의 내측 바닥면으로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳 방향으로 연장되는 센서를 포함할 수 있다.
상부 지지 유닛과 하부 지지 유닛에서, 홀더(220, 320)는 각각 하부 축(210)과 상부 축(310)을 통하여 몸체(200, 300)에 고정될 수 있다. 그리고, 상부 지지 유닛과 하부 지지 유닛에서, 상부 축(310)과 하부 축(210)은 각각 제1 방향(230) 및 제2 방향(330)으로 회전할 수 있다.
연삭 유닛은, 연삭 몸체(400)에 회전 축(410)을 통하여 숯돌 등의 연삭 부재(420)가 고정될 수 있다. 도 2에서 연삭 유닛은, 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 장축(I-I') 방향을 따라 이동할 수 있다.
잉곳(Ingot)이 상부 지지 유닛과 하부 지지 유닛에 각각 구비된 상부 축(310)과 하부 축(210)의 작용에 의하여 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 장축(I-I')을 중심으로 회전할 때, 연삭 유닛에서 회전 축(410)의 작용에 의하여 연삭 부재(420)가 회전하며, 실리콘 단결정 잉곳(Ingot)의 외주면을 연삭할 수 있다.
그리고, 홀더(220, 320)에는 조리개가 배치되어 홀더의 오픈 영역의 단면적을 조절할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치의 조리개를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b의 조리개의 측면도이다. 이하에서, 도 3a 내지 도 4를 참조하여, 홀더(220, 320)에 배치된 조리개의 형상과 작용을 설명한다.
조리개는, 하우징(221)과 하부 지지링(222)과 개폐 돌기(223)와 복수 개의 셔터를 포함하여 이루어질 수 있고, 복수 개의 셔터의 사이에서 잉곳 삽입공(229)이 오픈(open)되거나 클로즈(closed)될 수 있다.
본 실시예에서는 3개의 셔터가 도시되고 있으나 이에 한정하지는 않으며, 각각의 셔터는 개폐판(225)과 이동판(226)으로 이루어지고, 개폐판(225)과 이동판(226)의 사이에서 고정핀(227)을 통하여 하부 지지링(222)과 회전 링(224)에 결합될 수 있다. 고정핀(227)은 각각의 셔터 또는 회전링(224)에 고정될 수 있으며, 셔터의 회전 후 본원력을 위하여 탄성 부재를 포함할 수도 있다.
하부 지지링(222)은 하우징(221)의 내부 및 하부에 구비되고 잉곳 삽입공(229)이 관통하여 형성될 수 있다. 복수 개의 힌지축(228)은 각각 하부 지지링(222)에 결합되며 서로 일정 거리 이격될 수 있다.
각각의 셔터는 하나의 힌지축(228)에 회전하여 움직일 수 있게 결합될 수 있다. 회전링(224)은 복수 개의 셔터들과 하부 지지링(222)의 사이에서 잉곳 삽입공(229)을 중심으로 회전가능하게 구비되고, 제1 내지 제3 셔터가 모두 회전링(224)에 고정될 수 있다.
개폐 돌기(223)는 회전링(224)과 연결되고 상기 하우징(221)의 외측으로 돌출되어 배치될 수 있다. 개폐 돌기(223)의 작용에 의하여 회전링(224)이 회전할 수 있다.
각각의 셔터는 힌지축(228)을 중심으로 일측에 위치하며 잉곳 삽입공(229)을 개폐하는 개폐판(225)과, 힌지축(228)을 중심으로 타측에 위치하며 인접한 다른 셔터의 개폐판(225)과 접촉되면서 개폐판(225)의 위치를 이동시키는 이동판(226)을 포함하여 이루어질 수 있다.
개폐판(225)은 잉곳 삽입공(229)을 밀폐시키도록 인접한 다른 셔터의 개폐판(225)들과 동일한 형상을 가질 수 있고, 이동판(226)들도 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.
복수 개의 셔터는 개폐돌기(223)의 이동거리에 따라 잉곳 삽입공(229)의 크기를 조절할 수 있다. 상세하게는 개폐판(225)이 하우징(221)의 내벽과 접촉하면 잉곳 삽입공(229)은 최대로 개방되고, 이동판(226)이 하우징(221)의 내벽과 접촉하면 잉곳 삽입공(229)은 폐쇄될 수 있다. 이때, 개폐판(225)과 이동판(226)의 최대 이동위치는 (221)하우징의 내벽과 접촉하는 영역일 수 있다.
조리개 조작부는 홀더(220, 320)의 측면에 구비될 수 있는데, 조리개 조작부는 개폐 돌기(223)와 연결될 수 있다. 조리개 조작부에 연결된 조리개의 개폐 돌기(223)가 조리개의 내부로 이동하면서, 조리개 내에서 셔터들을 이동시켜서 상술한 잉곳 삽입공(229)을 오픈시킬 수 있다. 즉, 조리개 조작부에 연결된 개폐 돌기(223)가 수평 방향으로 이동할 수 있으며, 이에 따라 조리개 내의 잉곳 삽입공(229)을 개폐할 수 있다.
이러한 조리개 조작부의 작용에 의하여 홀더(220, 230)에 형성된 오픈 영역의 단면적의 크기가 조절될 수 있다. 따라서, 상부와 하부의 적어도 일부가 플랫한 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 가공시에, 홀더(220, 320)와 잉곳의 상부 및 하부가 접촉하는 단면적이 증가하고, 결과적으로 실리콘 단결정 잉곳의 무게 중심이 틀어지지 않고 안정적이고 신속하게 연삭 가공을 할 수 있다.
도 5는 도 2의 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치의 센서를 나타낸 도면이다.
홀더(220)에는 홀(hole)이 형성되어 있고, 홀더(220)의 바닥면에는 센서(sensor)가 구비될 수 있는데, 센서는 홀더의 내측 바닥면으로부터 실리콘 단결정 잉곳 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
홀더의 작용에 의하여 실리콘 단결정 잉곳의 상부 또는 하부와 홀더의 바닥면까지의 거리를 계산하고, 이에 따라 조리개의 오픈 영역을 상술한 방법으로 조절하여, 실리콘 단결정 잉곳의 상부와 하부의 단면적에 따라 홀더에 구비된 조리개의 오픈 영역의 단면적을 조절하여, 실리콘 단결정 잉곳을 안정적으로 지지할 수 있다.
실시예에 따른 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치는 홀더에 구비된 조리개와 센서의 작용에 의하여 실리콘 단결정 잉곳을 안정적으로 지지하여 정밀하게 가공할 수 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 상부 홀더 20: 하부 홀더
100: 지지대 200, 300: 몸체
210: 하부 축 220. 320: 홀더
221: 하우징 222: 하부 지지링
223: 개폐 돌기 224: 회전링
225: 개폐판 226: 이동판
227: 고정핀 228: 힌지축
229: 잉곳 삽입공 230: 제1 방향
310: 상부 축 330: 제2 방향
200: 연삭 몸체 410: 회전 축
420: 연삭 부재 1000: 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치

Claims (11)

  1. 실리콘 단결정 잉곳의 가장 자리를 지지하는 홀더가 형성된 몸체;
    상기 홀더에 배치되어, 상기 홀더의 오픈 영역의 단면적을 조절하는 조리개; 및
    상기 홀더의 내측 바닥면으로부터 상기 실리콘 단결정 잉곳 방향으로 연장되는 센서을 포함하고,
    상기 조리개는,
    하우징;
    상기 하우징의 하부에 배치되며 잉곳 삽입공이 관통 형성된 하부 지지링;
    상기 하부 지지링에 결합되며 서로가 일정 거리 이격되는 다수의 힌지축;
    상기 다수의 힌지축에 각각 회동가능하게 결합되며, 상기 잉곳 삽입공을 개폐하는 다수의 셔터;
    상기 다수의 셔터들과 상기 하부 지지링의 사이에서 상기 잉곳 삽입공을 중심으로 회전가능하게 배치되며, 일측이 상기 다수의 셔터들 각각에 고정되는 회전링; 및
    상기 하우징의 외측으로 돌출되며, 상기 회전링의 회전을 조작하는 개폐돌기를 포함하고,
    상기 다수의 셔터는 상기 개폐돌기의 이동거리에 따라 상기 잉곳 삽입공의 크기를 조절하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 셔터는,
    상기 힌지축을 중심으로 일측에 위치하며 상기 잉곳 삽입공을 개폐하는 개폐판; 및
    상기 힌지축을 중심으로 타측에 위치하며 인접한 셔터의 개폐판과 접촉되면서 상기 개폐판의 위치를 이동시키는 이동판을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 개폐판은 상기 잉곳 삽입공을 밀폐시키도록 인접한 개폐판들과 동일한 형상을 가지는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 각각의 셔터와 상기 회전링을 고정시키는 고정핀을 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 고정핀은 탄성부재를 더 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  7. 제3 항에 있어서,
    상기 개폐판이 상기 하우징의 내벽과 접촉하면 상기 잉곳 삽입공은 최대로 개방되는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 이동판이 하우징의 내벽과 접촉하면 상기 잉곳 삽입공은 폐쇄되는 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 홀더의 내측 바닥면은 적어도 일부가 플랫(flat)한 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛.
  10. 제1 항 , 제3 항 내지 제9 항 중 어느 한 항의 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛; 및
    상기 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛에 적어도 한쪽 단부가 고정된 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 연삭하는 연삭 유닛을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 연삭 유닛은, 상기 실리콘 단결정 잉곳의 장축 방향을 따라 이동하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치.
KR1020180121485A 2018-10-12 2018-10-12 실리콘 단결정 잉곳의 지지 유닛 및 이를 포함하는 실리콘 단결정 잉곳의 연삭 장치 KR102104075B1 (ko)

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