KR102037745B1 - 잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치 - Google Patents

잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀더 장착홈과 캐비티를 갖는 클램프 본체; 상기 홀더 장착홈에 삽입된 잉곳 홀더의 일측을 지지하면서 고정하는 고정부; 상기 캐비티와 상기 홀더 장착홈에 배치되어 상기 잉곳 홀더의 타측을 가압하여 고정시키는 이동 고정부; 상기 클램프 본체에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 커버 조립체; 및 상기 커버 조립체와 결합되어 상기 캐비티 내부로 에어를 공급하는 에어공급부; 를 포함하는 잉곳 클램프를 제공한다.

Description

잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치{Ingot clamping device and wire sawing apparatus for cutting Ingot having the same}
본 발명은 반도체 웨이퍼 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정, 원하는 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상층 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 웨이퍼로 생산된다.
단결정 실리콘 잉곳은 일반적으로 쵸크랄스키법(Czochralski method)에 따라 성장되어 제조된다. 이 방법은 챔버 내의 도가니에서 다결정 실리콘을 용융시키고, 용융된 실리콘에 단결정인 종자 결정(seed crystal)을 담근 후, 이를 서서히 상승시키면서 원하는 지름의 실리콘 단결정 잉곳으로 성장시키는 방법이다.
상술한 바와 같이 잉곳의 성장이 완료된 후에는, 잉곳을 웨이퍼 단위로 절단하는 슬라이싱 공정(slicing process)이 진행된다.
슬라이싱 공정은 여러 가지 방식이 있는데, 박판 외주 부분에 다이아몬드 입자를 고착시켜 잉곳을 절단하는 O.D.S(Out Diameter Saw) 방식, 도넛(doughnut)형의 박판 내주에 다이아몬드 입자를 고착시켜 잉곳을 절단하는 I.D.S(Inner Diameter Saw) 방식, 와이어를 빠른 속도로 주행시키면서 그 위에 슬러리(slurry) 용액을 분사시켜 와이어에 묻은 슬러리와 잉곳의 마찰에 의해 절단하는 와이어 쏘우(Wire Saw) 방식 등이 있다.
이 중에서 와이어 쏘우(W.S) 방식은 잉곳을 동시에 여러 개의 웨이퍼로 절단할 수 있어 단위 시간당 생산수율을 향상시킬 수 있기 때문에 현재 널리 쓰이고 있는 절단 방법이다.
와이어 쏘우 방식을 이용한 와이어 쏘잉 장치(Wire Sawing Apparatus)는 챔버 내부에서 메인 롤러(main roller)에 일정한 간격으로 감긴 와이어를 고속으로 왕복 주행시키고, 슬러리 분사 노즐을 통해 와이어 위로 슬러리를 분사하면서 고속 왕복 주행하는 와이어 위에 잉곳을 하강시켜 웨이퍼로 절단한다.
한편, 와이어 쏘잉 장치에는 슬라이싱 공정 동안 잉곳을 클램핑하기 위한 잉곳 클램프가 챔버 내부의 상부 영역에 설치된다.
도 1은 와이어 쏘잉 장치의 잉곳 클램프의 일 형태를 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 잉곳 클램프(20)는 홀더 장착홈(21a)을 가지며 챔버의 상부 영역에 고정되는 클램프 본체(21)와, 홀더 장착홈(21a)에 끼워진 잉곳(IG)의 홀더(H)를 고정하기 위한 이동 고정부(22) 및 고정부(23)를 구비한다.
이동 고정부(22)는 다수개의 클램프 스프링(Clamp Spring)과 언클램프 실린더(Unclamp Cylinder)를 갖는다. 이동 고정부(22) 내부에는 클램프 스프링과 언클램프 스프링의 왕복 이동을 위한 내부 공간이 형성된다. 이동 고정부(22)의 외측에는 이러한 내부 공간을 덮는 덮개(22a)가 볼트(22b) 체결 등의 방법으로 결합된다.
잉곳 클램프(20)의 홀더 장착홈(21a)에 잉곳(IG) 홀더(H)가 삽입되면, 잉곳 클램프(20)는 이동 고정부(22)의 클램프 스프링이 홀더(H)의 일측면을 가압하고, 고정부(23)는 홀더(H)의 타측면과 더욱 밀착되면서 고정이 이루어지는 방식으로 동작한다.
반대로 홀더(H)를 잉곳 클램프(20)에서 분리하기 위해서는 이동 고정부(22)의 언클램프 실린더가 동작하면서 홀더(H)를 가압하던 클램프 스프링을 반대방향으로 이동하여 가압을 해제한다.
이와 같이 잉곳(IG)은 잉곳 클램프(20)에 홀더(H)가 클램프된 상태로 와이어를 향해 승하강하면서 슬라이싱 공정 작업을 수행할 수 있다. 슬라이싱 공정동안, 균일한 두께의 웨이퍼들을 얻기 위해서는 잉곳(IG)의 홀더(H)가 잉곳 클램프(20)에 안정적이고 균형있게 지지되어야 한다.
그런데, 상술한 바와 같이 잉곳 클램프(20)는 슬라이싱 공정동안 사용된 슬러리나 절단된 잉곳의 실리콘 입자 등 불순물이 이동 고정부(22)의 왕복 운동에 의한 압력 차이로 덮개(22a)의 틈을 통해 이동 고정부(22)의 내부 공간으로 침투함에 따라 내부 오염이 발생할 수 있다. 이러한 잉곳 클램프(20)의 내부 오염은 감압 등이 발생하여 잉곳(IG)의 홀더(H)에 대한 고정력을 약화시키거나 클램프 불균형을 야기하여 슬라이싱되는 웨이퍼 품질 저하로 이어지는 문제가 있다.
또한, 잉곳 클램프(20)에서 이동 고정부(22)를 덮는 덮개(22a)는 밀봉력을 높이기 위해 실리콘 등의 마감처리를 하고 있는데 감압 등에 의해 내부 오염이 발생하게 되면 육안으로는 내부 오염 정도를 쉽게 확인하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 슬라이싱 공정 동안 챔버 내에서 발생하는 잉곳의 파티클, 와이어의 메탈입자 등 불순물을 등에 의해 잉곳 클램프가 오염되는 것을 방지하여 잉곳의 고정력을 균일하게 유지함으로써 잉곳을 균형있고 안정적으로 지지하여 웨이퍼 품질 저하를 막을 수 있는 잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 홀더 장착홈과 캐비티를 갖는 클램프 본체; 상기 홀더 장착홈에 삽입된 잉곳 홀더의 일측을 지지하면서 고정하는 고정부; 상기 캐비티와 상기 홀더 장착홈에 배치되어 상기 잉곳 홀더의 타측을 가압하여 고정시키는 이동 고정부; 상기 클램프 본체에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 커버 조립체; 및 상기 커버 조립체와 결합되어 상기 캐비티 내부로 에어를 공급하는 에어공급부; 를 포함하는 잉곳 클램프를 제공한다.
상기 이동 고정부는 상기 홀더 장착홈을 통해 상기 클램프 본체에 결합되는 가압바; 상기 캐비티를 통해 상기 가압바와 고정되도록 장착되며 상기 가압바의 길이 방향을 따라 배치되는 다수의 클램프 스프링; 상기 캐비티를 통해 상기 다수의 클램프 스프링에 인접 배치되는 다수의 언클램프 실린더; 및 상기 다수의 클램프 스프링과 결합되어 상기 캐비티의 외측에 배치되는 지지바;를 포함할 수 있다.
상기 캐비티는 상기 클램프 본체의 측면을 따라 장공 형상으로 배치될 수 있다.
상기 커버 조립체는, 상기 지지바를 노출시키는 장공이 형성되며, 상기 클램프 본체에 결합되는 가스켓; 상기 지지바의 일부 영역을 노출시키는 장공이 형성되며, 상기 캐비티를 덮는 고정 커버; 및 상기 장공들을 통해 상기 캐비티 내부로 에어가 공급되도록 하며 상기 고정 커버를 덮는 에어공급 커버를 포함할 수 있다.
상기 커버 조립체는 상기 고정 커버의 장공 외측에 끼워지는 오링을 더 포함할 수 있다.
상기 클램프 본체는 상기 캐비티의 외주면을 따라 형성된 다수개의 볼트공을 더 포함할 수 있다.
상기 가스켓 및 상기 고정 커버는 각각 상기 다수개의 볼트공과 볼트 결합되도록 상기 다수개의 볼트공에 대응하는 다수의 체결공을 더 포함할 수 있다.
상기 에어공급 커버가 상기 고정 커버에 착탈결합되도록 상기 고정 커버 및 상기 에어공급 커버는 각각 볼트가 삽입되는 다수개의 결합공을 더 포함할 수 있다.
상기 결합공들은 외측에 배치되고, 상기 체결공들은 내측에 배치될 수 있다.
상기 에어공급 커버는 상기 에어공급부로부터 공급되는 에어가 유입되어 상기 캐비티 내부로 공급되도록 하는 에어유입부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어유입부는 상기 에어공급부와 결합되는 에어유입홀; 상기 에어유입홀과 연통되며 상기 고정 커버의 장공 방향을 따라 길게 배치되는 에어유동유로; 및 상기 에어유동유로에 형성되며 상기 에어유동유로를 따라 유동하는 에어가 상기 장공들을 통과하여 상기 캐비티로 분사되도록 하는 다수의 분사홀을 포함할 수 있다.
상기 지지바는 상기 다수의 클램프 스프링이 장착되는 다수의 관통홀을 포함하며, 상기 에어유동유로는 상기 지지바의 관통홀에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 에어공급부는 에어펌프; 및 일측이 상기 에어펌프와 결합되고 타측이 상기 에어유입홀과 결합되는 에어공급관을 포함할 수 있다.
상기 에어공급관은 적어도 어느 구간이 용수철 형상을 가질 수 있다.
한편, 본 발명은 내측에 형성된 홀더 장착홈과, 측면을 따라 장공 형상으로 배치되는 캐비티를 갖는 클램프 본체; 상기 홀더 장착홈에 삽입된 잉곳 홀더의 일측을 지지하면서 고정하는 고정부; 상기 캐비티와 상기 홀더 장착홈에 배치되어 상기 잉곳 홀더의 타측을 가압하여 고정시키는 이동 고정부; 상기 클램프 본체에 결합되어 상기 캐비티를 일부 노출시키는 장공이 형성된 고정 커버; 상기 장공을 통해 상기 캐비티 내부로 에어가 공급되도록 하며 상기 고정 커버를 덮는 에어공급 커버; 및 상기 에어공급 커버와 결합되어 상기 캐비티 내부로 에어를 공급하는 에어공급부; 를 포함하는 잉곳 클램프를 제공한다.
상기 고정 커버와 상기 클램프 본체 사이에 결합되며 장공이 형성된 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 고정 커버의 장공 외측에 끼워지는 오링을 더 포함할 수 있다.
상기 에어공급 커버는 상기 에어공급부와 결합되는 에어유입홀; 상기 에어유입홀과 연통되며 상기 고정 커버의 장공 방향을 따라 길게 배치되는 에어유동유로; 및 상기 에어유동유로에 형성되며 상기 에어유동유로를 따라 유동하는 에어가 상기 장공들을 통과하여 상기 캐비티로 분사되도록 하는 다수의 분사홀을 포함할 수 있다.
상기 에어공급부는 에어펌프; 및 일측이 상기 에어펌프와 결합되고 타측이 상기 에어유입홀과 결합되는 에어공급관을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 잉곳의 절단 작업이 이루어지는 챔버; 상기 챔버 내부에서 잉곳을 지지하는 상술한 잉곳 클램프 중 어느 하나의 잉곳 클램프; 상기 잉곳 클램프의 아래에서 슬러리를 분사하는 슬러리 분사 노즐; 상기 슬러리 분사 노즐 아래에 배치되며 상기 잉곳을 절단하는 복수의 와이어가 감겨진 메인 롤러;를 포함하는 와이어 쏘잉 장치를 제공한다.
본 발명의 잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치에 따르면, 잉곳 클램프 내부에 양압을 유지함으로써 슬라이싱 공정 동안 챔버 내에서 발생하는 잉곳의 파티클, 와이어의 메탈입자 등 불순물을 등이 잉곳 클램프 내부 공간으로 침투하지 못하도록 함으로써 잉곳 클램프가 오염되는 것을 방지하여 잉곳의 고정력을 균일하게 유지함으로써 슬라이싱되는 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 와이어 쏘잉 장치의 잉곳 클램프의 일 형태를 보여주는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 와이어 쏘잉 장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 잉곳 클램프의 일 실시예에 따른 사시도이다.
도 4는 도 3의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 주요부에 대한 확대도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 도 4의 커버 조립체의 확대도이다.
도 8은 도 7의 커버 조립체가 클램프 본체에 결합되는 상태를 보여준다.
도 9는 도 3의 정면도로서, 에어 공급을 보여주는 도면이다.
도 10은 도 9의 에어 공급 과정을 평면 상태에서 보여주는 도면이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 와이어 쏘잉 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일 형태의 와이어 쏘잉 장치(1)는 챔버(100, Chamber), 잉곳 클램프(200, Ingot Clamp), 쏘잉 유닛(300, Sawing Unit), 슬러리 공급 노즐(400, Slurry Suppling nozzle), 잉곳 피드 유닛(500, Ingot Feed Unit), 열교환기(600, Heat Exchanger), 슬러리 탱크(700, Slurry Tank) 등을 포함할 수 있다.
챔버(100)는 잉곳(IG)에 대한 절단, 즉 슬라이싱 작업이 이루어지는 공간을 이룬다. 예를 들어 챔버(100)는 직육면체 형상의 내부 공간을 갖는 룸(Room)일 수 있다. 챔버(100)에는 도어(미도시)가 장착되어, 잉곳(IG)을 투입하거나 슬라이싱된 웨이퍼를 꺼낼 때에는 챔버(100)는 개방되고 슬라이싱 작업시에는 챔버(100)는 폐쇄될 수 있다. 챔버(100)는 잉곳 클램프(200) 등이 장착되는 상부 챔버(110)와, 바닥면을 이루는 하부 챔버(120)를 포함할 수 있다.
잉곳 클램프(200)는 챔버(100) 내부에서 잉곳(IG)을 지지한다. 잉곳 클램프(200)는 단결정 성장 잉곳(IG)의 상부를 클램프하여 하부 영역이 슬라이싱되는 동안 잉곳(IG)을 지지할 수 있다. 잉곳 클램프(200)는 잉곳(IG)이 탑재되므로 마운팅 블록(Mounting Block)이라 불리울 수 있다. 잉곳 클램프(200)의 상세한 구성은 후술하기로 한다.
쏘잉 유닛(300)은 잉곳(IG)을 다수개의 박판인 웨이퍼(Wafer)로 절단하며, 와이어 쏘우 방식을 이용하는 다양한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어 쏘잉 유닛(300)은 스핀들(310, Spindle), 메인 롤러(320, Main Roller), 와이어(330, Wire)를 포함할 수 있다.
스핀들(310)은 메인 롤러(320)의 축과 연결되며, 축을 중심으로 회전하면서 메인 롤러(320)를 회전시킬 수 있다. 예를 들어 스핀들(310)은 모터(미도시) 등의 구동 수단에 의해 고속 회전할 수 있다.
메인 롤러(320)는 적어도 하나로 이루어질 수 있는데, 예를 들어 실시예처럼 3개, 즉 복수개로 이루어질 수 있다. 메인 롤러(320)는 후술할 와이어(330)의 이동을 가이드함으로 와이어 가이드 롤러(Wire Guide Roller)로 불리울 수 있다.
메인 롤러(320)에는 와이어(330)가 감겨지는데, 메인 롤러(320)는 스핀들(310)의 회전에 따라 회전하므로 와이어(330)는 일 측의 보빈(800, Bobbin)에서부터 타측에 위치한 보빈(미도시)으로 이동하면서 메인 롤러(320) 상에서 고속으로 주행할 수 있다. 그리고 쏘잉 유닛(300)은 와이어(330)의 이동 경로를 변경시켜주기 위한 풀리(Pulley)들을 더 포함할 수 있다.
와이어(330)는 메인 롤러(320)의 외주면에 일정 간격으로 다수개가 감겨질 수 있는데, 감겨진 와이어(330)의 간격에 의해 슬라이싱되는 웨이퍼의 개수 및 두께가 결정될 수 있다.
슬러리 공급 노즐(400)은 와이어(330)로 슬러리 용액을 공급하기 위해 메인 롤러(320)의 상부에 배치될 수 있다. 슬러리 공급 노즐(400)로부터 분사되는 슬러리 용액들은 와이어(330)에 흡착되고, 슬러리 용액이 흡착된 와이어(330)에 의해 잉곳(IG)의 슬라이싱 작업이 이루어진다. 슬러리에는 연마 그레인이 포함되어 있기 때문에 잉곳(IG)이 와이어(330)를 향해 이동하여 가입되면, 와이어(330)에 묻어 있던 연마 그레인에 의해 잉곳(IG)이 절단될 수 있다.
잉곳 피드 유닛(500)은 잉곳 클램프(200)를 메인 롤러(320)의 아래로 이동시켜 잉곳(IG)이 와이어(330)에 의해 슬라이싱되도록 하며, 잉곳(IG)이 웨이퍼로 슬라이싱된 후에는 잉곳 클램프(200)를 챔버(100)의 상부 영역으로 이동시킬 수 있다.
열교환기(600)는 쏘잉 유닛(300)에 발생되는 열을 냉각시키는 역할을 하는데, 슬러리 분사 노즐(400)로 이동하는 슬러리의 온도를 실시간으로 조절할 수 있다. 따라서 열교환기(600)에 의하여 온도 조절된 슬러리가 와이어(330)에 분사되어 잉곳(IG)의 온도를 타겟(Target) 온도로 실시간으로 일정하게 유지시킬 수 있다.
슬러리 탱크(700)는 슬러리를 저장하며, 슬러리 이송 라인(710)을 통해 슬러리를 이동시켜 슬러리 공급 노즐(400)을 통해 슬러리가 분사되도록 한다. 슬러리 탱크(700)는 내부에 수용된 슬러리 용액을 교반시키기 위한 교반부와, 교반부에 회전력을 전달하기 위한 교반기 구동부를 포함할 수 있다.
슬라이싱 공정 중에 슬러리 용액 내에는 잉곳(IG)의 파티클이나 와이어(330)로부터 분리된 메탈 입자들이 포함되는데, 이러한 불순물이 포함된 슬러리는 챔버(100) 내부로 비산되면서 챔버(100) 내벽과 잉곳 클램프(200)에 내부에 침투하며 내부 공간을 오염시킬 수 있다. 이처럼 잉곳 클램프(200) 내부로 침투하는 불순물이 포함된 슬러리는 잉곳 클램프(200)의 고정력을 약화시켜 슬라이싱 공정에 악영향을 미칠 우려가 있다.
이를 위해서 잉곳 클램프(200)의 내부 공간을 오염시키는 슬러리 불순물 등의 유입을 차단할 수 있어 잉곳 클램프(200)의 고정력을 균형있고 안정적으로 유지할 수 있는 잉곳 클램프(200)의 실시예에 따른 구성을 상술하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 잉곳 클램프의 일 실시예에 따른 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 주요부에 대한 확대도이고, 도 6은 도 5의 평면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 잉곳 클램프(200)는 클램프 본체(210), 고정부(230), 이동 고정부(220), 커버 조립체(240), 에어공급부(290)를 포함하여 구성될 수 있다.
클램프 본체(210)는 홀더 장착홈(211)과 캐비티(213)를 가지며 챔버(100) 내부의 상부에 장착될 수 있다. 클램프 본체(210)는 블록 형상을 가지며, 잉곳(IG)의 길이에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 클램프 본체(210)의 하부에는 하부홀(215)이 형성되어 일부가 개방된 형상으로 제작될 수 있고, 하부홀(215)이 막혀져 외부로부터 폐쇄될 수 있다.
홀더 장착홈(211)은 클램프 본체(210)의 내측, 즉 클램프 본체(210)의 중심 영역 내부로부터 하측에 연장되도록 클램프 본체(210)에 관통 형성될 수 있다. 예를 들어 홀더 장착홈(211)은 도 4에 도시된 잉곳 홀더(H)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 잉곳 홀더(H)는 클램핑이 용이하도록 좌측면(D1)과 우측면(D2)에 경사면이 형성될 수 있다.
캐비티(213)는 클램프 본체(210)의 측면을 따라 장공(Long hole) 형상으로 길게 배치될 수 있다. 예를 들어 캐비티(213)는 후술할 이동 고정부(220)가 장착되는 공간을 이루며, 클램프 본체(210)의 좌측면에 형성될 수 있다.
고정부(230)는 홀더 장착홈(211)에 삽입된 잉곳 홀더(H)의 일측(D2)을 지지하면서 고정할 수 있다. 예를 들어 고정부(230)는 일정한 탄성을 갖는 패드(Pad)를 포함하여, 홀더 장착홈(211)의 일측(도면에서 우측)에 장착되어 잉곳 홀더(H)를 손상되지 않도록 지지할 수 있다.
이동 고정부(220)는 클램프 본체(210)의 캐비티(213)와 홀더 장착홈(211)에 배치되어 잉곳 홀더(H)의 타측(D1)을 가압하여 고정시킬 수 있다. 예를 들어 이동 고정부(220)는 도 5에 도시된 바와 같이 가압바(221), 클램프 스프링(222), 언클램프 실린더(223), 지지바(225)를 포함할 수 있다.
가압바(221)는 단면이 삼각형인 바 형상, 즉 프리즘(Prism) 형상을 가지며 홀더 장착홈(211) 내부에서 이동가능하게 설치될 수 있다. 이를 위해 가압바(221)는 홀더 장착홈(211)을 통해 클램프 본체(210)에 결합될 수 있다. 가압바(221)는 고정부(230)에 지지된 잉곳 홀더(H)의 타측면(D1)을 가압함으로써 잉곳 홀더(H)가 홀더 장착홈(211)에 밀착 고정되도록 할 수 있다.
클램프 스프링(222)은 다수개로 이루어지며, 가압바(221)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 본 실시예에서 클램프 스프링(222)은 4개를 도시하였으나 그 숫자는 변형실시 가능할 것이다. 예를 들어 클램프 스프링(222)은 다수개의 접시 스프링(Coned disk spring)과, 접시 스프링들의 내부를 관통하는 지지축을 포함할 수 있다.
다수 개의 클램프 스프링(222)은 캐비티(213)를 통해 삽입되며, 홀더 장착홈(211)에 위치한 가압바(221)에 클램프 스프링(222)의 일측(예컨대 지지축의 일측)은 고정될 수 있다. 즉, 클램프 스프링(222)은 캐비티(213)를 통해 가압바(221)와 고정되도록 장착될 수 있다.
클램프 스프링(222)은 자체의 탄성에 의해 가압바(221)를 가압하면서 홀더 장착홈(211)에 삽입된 잉곳 홀더(H)를 가압하는 방식으로 동작할 수 있다.
언클램프 실린더(223)는 다수개로 이루어지며, 캐비티(213)를 통해 다수의 클램프 스프링(222)에 인접 배치될 수 있다. 언클램프 실린더(223)는 유압펌프(미도시)로부터 유압오일을 제공받아서 캐비티(213) 내부에서 선형 운동을 할 수 있다. 언클램프 실린더(223)는 상술한 클램프 스프링(222)가 가압바(221)에 압력을 가하거나 압력을 해제하도록 동작시킬 수 있다. 즉, 언클램프 실린더(223)가 유압에 의해 동작하면 클램프 스프링(222)에 의해 가압바(221)에 가해진 압력을 해제하고, 유압을 제거하면 클램프 스프링(222)이 가압바(221)를 가압하도록 할 수 있다. 본 실시예에서 언클램프 실린더(223)는 3개를 도시하였으나 개수는 변형실시가능할 수 있다.
지지바(225)는 다수의 클램프 스프링(222)과 결합되어 캐비티(213)의 외측에 배치될 수 있다. 지지바(225)에는 다수의 클램프 스프링(222)이 장착되는 다수의 관통홀(225c)이 형성될 수 있다. 예를 들어 지지바(225)에는 4개의 클램프 스프링(222)에 해당하는 4개의 관통홀(225c)이 형성될 수 있다. 관통홀(225c)에 삽입된 클램프 스프링(222)의 지지축은 너트(미도시)에 의해 지지바(225)에 고정될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 클램프 스프링(222)과 지지바(225)의 사이에는 클램프 스프링(222)의 지지축이 삽입되는 통공이 형성된 고정 하우징(224)이 더 배치될 수 있다. 고정 하우징(224)은 클램프 스프링(222)의 개수에 대응하는 개수를 가질 수 있다. 고정 하우징(224)은 캐비티(213) 내부에서 클램프 스프링(222)의 위치를 안내하고, 언클램프 실린더(223)들 사이에서 언클램프 실린더(223)가 캐비티(213) 내부에서 안정적으로 지지되도록 하는 역할을 겸할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 이동 고정부(220)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
예를 들어 클램프 본체(210)의 홀더 장착홈(211)에 잉곳 홀더(H)가 삽입되면 이동 고정부(220)의 클램프 스프링(222)이 가압바(221)에 압력을 가해 잉곳 홀더(H)의 일측면(D1)을 가압하고, 고정부(230)는 잉곳 홀더(H)의 타측면(D2)과 더욱 밀착되면서 고정이 이루어지는 방식으로 동작한다.
반대로 잉곳 홀더(H)를 홀더 장착홈(211)에서 분리하기 위해서는 이동 고정부(220)의 언클램프 실린더(223)가 유압에 의해 동작하면서 잉곳 홀더(H)를 가압하던 클램프 스프링(222)과 가압바(221)를 반대방향으로 이동하여 가압을 해제할 수 있다.
상술한 동작을 하는 이동 고정부(220)의 내부에는 캐비티(213)가 여전히 존재하여 외부로부터 이물질이 유입되어 오염이 발생할 여지가 있을 수 있다.
이를 위해 클램프 본체(210)에는 캐비티(213)를 덮는 커버 조립체(240)가 결합될 수 있다.
도 7은 도 4의 커버 조립체의 확대도이며, 도 8은 도 7의 커버 조립체가 클램프 본체에 결합되는 상태를 보여주고, 도 9는 도 3의 정면도로서, 에어 공급을 보여주는 도면이며, 도 10은 도 9의 에어 공급 과정을 평면 상태에서 보여주는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이 커버 조립체(240)는 가스켓(250), 고정 커버(260), 에어공급 커버(270)를 포함하여 클램프 본체(210)에 장착될 수 있다. 이를 위해 클램프 본체(210)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 캐비티(213)가 형성된 측면에 다수개의 볼트공(211a)이 형성될 수 있다. 즉, 다수개의 볼트공(211a)은 캐비티(213)의 외주면을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어 볼트공(211a)은 8개를 도시하였으나 그 개수는 변형 실시가능할 것이다.
가스켓(250)에는 상술한 이동 고정부(220)의 지지바(225)를 노출시키는 장공(251)이 형성되며, 클램프 본체(210)에 결합될 수 있다. 가스켓(250)은 클램프 본체(210)와 고정 커버(260)와의 사이를 밀폐시킴으로써 외부로부터 이물질이 유입되는 틈새를 막을 수 있다.
가스켓(250)에는 클램프 본체(210)의 다수개의 볼트공(211a)과 볼트 결합되도록 다수개의 볼트공(211a)에 대응하는 다수의 체결공(253)이 형성될 수 있다.
고정 커버(260)는 지지바(225)의 내측 영역을 노출시키는 장공(261)이 형성되며, 가스켓(250)과 결합되면서 캐비티(213)를 덮을 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 지지바(225)는 캐비티(213)의 외측을 막는 형태이지만, 여전히 캐비티(213)의 일부 공간은 개방되어 있다.
따라서 고정 커버(260)의 장공(261)은 지지바(225)의 관통홀(225c)들을 노출시키며 지지바(225)와 밀착될 수 있다. 고정 커버(260)은 장공(261)은 가스켓(250)의 장공(251) 보다 크기가 작을 수 있다.
따라서 고정 커버(260)는 지지바(225)의 일부 영역을 노출시키는 장공(261)이 포함되지만 지지바(225)의 외측과 밀착될 수 있는 크기를 가지므로 캐비티(213)를 덮을 수 있다.
만약 캐비티(213) 내부로 이물질이 유입되었을 경우, 작업자는 후술할 에어공급 커버(270)를 고정 커버(260)로부터 분리한 후 캐비티(213) 내부로 이물질이 유입되었는지를 고정 커버(260)의 장공(261)을 통해 육안으로 확인할 수 있다.
고정 커버(260)는 장공(261) 외측에 끼워지는 오링(267, O-ring)을 더 포함할 수 있다. 오링(267)은 이동 고정부(220)의 지지바(225)와 접촉시 탄성을 제공할 뿐만 아니라 캐비티(213)와의 밀폐력을 향상시킬 수 있다.
고정 커버(260)는 가스켓(250)의 다수의 체결공(253) 및 클램프 본체(210)의 다수개의 볼트공(211a)과 볼트(미도시) 결합되도록 다수개의 볼트공(211a)에 대응하는 다수의 체결공(263)을 포함할 수 있다. 클램프 본체(210)에 장착된 고정 커버(260)에는 에어공급 커버(270)가 착탈 결합될 수 있다. 이를 위해 고정 커버(260)에는 볼트가 삽입되는 다수개의 결합공(265, 275)이 더 형성될 수 있다. 여기서 결합공(265, 275)들은 외측에 배치되고, 체결공(253, 263)들은 내측에 배치될 수 있다.
에어공급 커버(270)는 고정 커버(260)의 노출된 장공(261)을 덮어서 외부와의 밀폐력을 향상시키고, 전술한 가스켓(250)과 고정 커버(260)의 장공(251, 261)들을 통해 캐비티(213) 내부로 에어가 공급되도록 할 수 있다. 에어공급 커버(270)는 에어퍼지 커버 플레이트(Air Purge Cover Plate)로 불리울 수 있다.
예를 들어 에어공급 커버(270)는 고정 커버(260) 보다 작은 크기를 가질 수 있다.
에어공급 커버(270)에는 고정 커버(260)에 착탈결합되도록 볼트(미도시)가 삽입되는 다수개의 결합공(275)이 형성될 수 있다.
에어공급 커버(270)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 후술할 에어공급부(290)로부터 공급되는 에어가 유입되어 상기 캐비티(213) 내부로 공급되도록 하는 에어유입부(280)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 에어유입부(280)는 에어유입홀(281), 에어유동유로(282), 에어분사홀(283)을 포함하여 에어공급 커버(270)의 외측에 돌출된 형상으로 실시될 수 있다.
에어유입홀(281)은 에어공급부(290)와 결합되는 에어가 유입되는 통로를 형성할 수 있다. 예를 들어 에어유입홀(281)은 에어공급 커버(270)의 외측에 돌출된 형태로 이루어지는 수직 부재의 상부에 일정한 크기의 홀(hole)을 가공하여 실시될 수 있다.
에어유동유로(282)는 에어유입홀(281)과 연통되며 고정 커버(260)의 장공(251, 261) 방향을 따라 길게 배치될 수 있다.
에어분사홀(283)은 에어유동유로(282)에 다수개로 형성되며, 에어유동유로(282)를 따라 유동하는 에어가 상술한 장공(251, 261)들을 통과하여 캐비티(213)로 분사되도록 할 수 있다.
예를 들어 에어유동유로(282)는 지지바(225)의 관통홀(225c)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서 에어분사홀(283)은 지지바(225)의 관통홀(225c)을 통해 캐비티(213) 내부로 에어를 분사할 수 있다.
에어공급부(290)는 커버 조립체(240)와 결합되어 캐비티(213) 내부로 에어를 공급하여 캐비티(213) 내부를 양압(+ Pressure)으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어 에어공급부(290)는 에어펌프(295), 에어공급관(291)을 포함할 수 있다.
에어펌프(295)는 일정한 압력의 에어를 공급하며, 와이어 쏘잉 장치에서 챔버(100)의 일측에 장착될 수 있다. 에어펌프(295)에는 에어의 압력 조정을 위한 메뉴얼 밸브가 추가 설치되어 적정한 압력의 에어를 제공할 수 있다.
에어공급관(291)은 일측이 에어펌프(295)와 결합되고 타측이 에어유입홀(281)과 결합되면서, 에어펌프(295)로부터 제공된 에어가 에어유입홀(281)을 통해 유입되도록 할 수 있다.
여기서 에어공급관(291)은 적어도 어느 구간이 용수철(Spring) 형상을 가질 수 있다. 잘 알려진 바와 같이 용수철은 늘어나거나 줄어드는 탄력이 있는 나선형의 쇠줄을 의미한다.
에어공급관(291)이 용수철 형상을 갖게 되므로, 슬라이싱 공정동안 잉곳 홀더(H)가 승하강하면서 잉곳을 웨이퍼로 슬라이싱하더라도 에어공급관(291)은 길이가 유동적으로 변화하면서 공정에 영향을 미치지 않고 원활하게 에어를 공급할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 잉곳 클램프 및 그를 구비한 잉곳 절단용 와이어 쏘잉 장치에 따르면, 잉곳 클램프 내부에 에어공급부를 통해 에어를 공급하여 캐비티 내부가 양압을 유지함으로써 슬라이싱 공정 동안 챔버 내에서 발생하는 잉곳의 파티클, 와이어의 메탈입자 등 불순물을 등이 잉곳 클램프 내부 공간으로 침투하지 못하도록 할 수 있다. 따라서 잉곳 클램프가 오염되는 것을 방지하여 잉곳의 고정력을 균일하게 유지함으로써 슬라이싱되는 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 에어공급부가 적정한 에어를 캐비티 내부로 공급하여 캐비티를 양압으로 유지하기 때문에 이물질의 유입되지 않으므로 캐비티를 덮는 커버 조립체는 실리콘 패킹 등의 번거로운 과정없이 볼트 등의 비교적 쉬운 체결 방식만으로 클램프 본체에 착탈결합되어 설치될 수 있다.
나아가 에어공급 커버를 고정 커버로부터 분리한 후, 노출된 장공을 통해 캐비티 내부의 오염상태를 육안으로 확인할 수 있기 때문에 설령 캐비티 내부로 이물질이 유입되더라도 쉽고 빠르게 청소할 수 있게 된다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 와이어 쏘잉 장치 100 : 챔버
110 : 상부 챔버 120 : 하부 챔버
200 : 잉곳 클램프 210 : 클램프 본체
211 : 홀더 장착홈 211a : 볼트공
213 : 캐비티 215 : 하부홀
220 : 이동 고정부 221 : 가압바
222 : 클램프 스프링 223 : 언클램프 실린더
224 : 고정 하우징 225 : 지지바
240 : 커버 조립체 250 : 가스켓
251 : 장공 253 : 체결공
260 : 고정 커버 261 : 장공
263 : 체결공 265 : 결합공
267 : 오링 270 : 에어공급 커버
273 : 볼트공 275 : 결합공
280 : 에어유입부 281 : 에어유입홀
282 : 에어유동유로 283 : 에어분사홀
290 : 에어공급부 291 : 에어공급관
295 : 에어펌프

Claims (20)

  1. 홀더 장착홈과 캐비티를 갖는 클램프 본체;
    상기 홀더 장착홈의 일측에 배치되어, 상기 홀더 장착홈에 삽입된 잉곳 홀더의 일측을 지지하면서 고정하는 고정부;
    상기 캐비티와 상기 홀더 장착홈에 배치되어 상기 잉곳 홀더의 타측을 가압하여 고정시키는 이동 고정부;
    상기 클램프 본체에 결합되어 상기 캐비티를 덮는 커버 조립체; 및
    상기 커버 조립체와 결합되어 상기 캐비티 내부로 에어를 공급하는 에어공급부; 를 포함하는 잉곳 클램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 고정부는
    상기 홀더 장착홈을 통해 상기 클램프 본체에 결합되는 가압바;
    상기 캐비티를 통해 상기 가압바와 고정되도록 장착되며 상기 가압바의 길이 방향을 따라 배치되는 다수의 클램프 스프링;
    상기 캐비티를 통해 상기 다수의 클램프 스프링에 인접 배치되는 다수의 언클램프 실린더; 및
    상기 다수의 클램프 스프링과 결합되어 상기 캐비티의 외측에 배치되는 지지바;를 포함하는 잉곳 클램프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 클램프 본체의 측면을 따라 장공 형상으로 배치되는 잉곳 클램프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버 조립체는,
    상기 지지바를 노출시키는 장공이 형성되며, 상기 클램프 본체에 결합되는 가스켓;
    상기 지지바의 일부 영역을 노출시키는 장공이 형성되며, 상기 가스켓과 결합되면서 상기 캐비티를 덮는 고정 커버; 및
    상기 장공들을 통해 상기 캐비티 내부로 에어가 공급되도록 하며 상기 고정 커버를 덮는 에어공급 커버를 포함하는 잉곳 클램프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버 조립체는 상기 고정 커버의 장공 외측에 끼워지는 오링을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클램프 본체는 상기 캐비티의 외주면을 따라 형성된 다수개의 볼트공을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스켓 및 상기 고정 커버는 각각 상기 다수개의 볼트공과 볼트 결합되도록 상기 다수개의 볼트공에 대응하는 다수의 체결공을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 에어공급 커버가 상기 고정 커버에 착탈결합되도록 상기 고정 커버 및 상기 에어공급 커버는 각각 볼트가 삽입되는 다수개의 결합공을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 에어공급 커버는 상기 에어공급부로부터 공급되는 에어가 유입되어 상기 캐비티 내부로 공급되도록 하는 에어유입부를 더 포함하는 잉곳 클램프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에어유입부는
    상기 에어공급부와 결합되는 에어유입홀;
    상기 에어유입홀과 연통되며 상기 고정 커버의 장공 방향을 따라 길게 배치되는 에어유동유로; 및
    상기 에어유동유로에 형성되며 상기 에어유동유로를 따라 유동하는 에어가 상기 장공들을 통과하여 상기 캐비티로 분사되도록 하는 다수의 분사홀을 포함하는 잉곳 클램프.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지바는 상기 다수의 클램프 스프링이 장착되는 다수의 관통홀을 포함하며,
    상기 에어유동유로는 상기 지지바의 관통홀에 대응되는 위치에 형성되는 잉곳 클램프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 에어공급부는
    에어펌프; 및
    일측이 상기 에어펌프와 결합되고 타측이 상기 에어유입홀과 결합되는 에어공급관을 포함하는 잉곳 클램프.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에어공급관은 적어도 어느 구간이 용수철 형상을 갖는 잉곳 클램프.
  15. 내측에 형성된 홀더 장착홈과, 측면을 따라 장공 형상으로 배치되는 캐비티를 갖는 클램프 본체;
    상기 홀더 장착홈의 일측에 배치되어, 상기 홀더 장착홈에 삽입된 잉곳 홀더의 일측을 지지하면서 고정하는 고정부;
    상기 캐비티와 상기 홀더 장착홈에 배치되어 상기 잉곳 홀더의 타측을 가압하여 고정시키는 이동 고정부;
    상기 클램프 본체에 결합되어 상기 캐비티를 일부 노출시키는 장공이 형성된 고정 커버;
    상기 장공을 통해 상기 캐비티 내부로 에어가 공급되도록 하며 상기 고정 커버를 덮는 에어공급 커버; 및
    상기 에어공급 커버와 결합되어 상기 캐비티 내부로 에어를 공급하는 에어공급부; 를 포함하는 잉곳 클램프.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고정 커버와 상기 클램프 본체 사이에 결합되며 장공이 형성된 가스켓을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고정 커버의 장공 외측에 끼워지는 오링을 더 포함하는 잉곳 클램프.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 에어공급 커버는
    상기 에어공급부와 결합되는 에어유입홀;
    상기 에어유입홀과 연통되며 상기 고정 커버의 장공 방향을 따라 길게 배치되는 에어유동유로; 및
    상기 에어유동유로에 형성되며 상기 에어유동유로를 따라 유동하는 에어가 상기 캐비티로 분사되도록 하는 다수의 분사홀을 포함하는 잉곳 클램프.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 에어공급부는
    에어펌프; 및
    일측이 상기 에어펌프와 결합되고 타측이 상기 에어유입홀과 결합되는 에어공급관을 포함하는 잉곳 클램프.
  20. 잉곳의 절단 작업이 이루어지는 챔버;
    상기 챔버 내부에서 잉곳을 지지하는 청구항 제1항 내지 제8항, 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 잉곳 클램프;
    상기 잉곳 클램프의 아래에서 슬러리를 분사하는 슬러리 분사 노즐; 및
    상기 슬러리 분사 노즐 아래에 배치되며 상기 잉곳을 절단하는 복수의 와이어가 감겨진 메인 롤러;를 포함하는 와이어 쏘잉 장치.
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