KR20090020905A - 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 잉곳을 세정하는 잉곳 세정 장치로서, 잉곳을 저장하는 로딩부와, 상기 로딩부와 인접하게 마련되고, 적어도 하나의 세정조가 구비된 세정부와, 상기 세정부와 인접하여 마련된 언로딩부와, 상기 로딩부 내지 언로딩부의 상부에 마련되어 잉곳을 이송시키는 이송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치를 제공한다.
상기와 같은 발명은 실리콘 잉곳에 부착된 카본빔을 효율적으로 분리할 수 있는 효과가 있고, 실리콘 잉곳의 세정과 카본빔 분리를 동시에 수행하여, 작업의 효율성 및 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
잉곳, 카본빔, 블록 코어링, 와이어 소잉, 세정조

Description

잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법{INGOT CLEANING APPARATUS AND INGOT CLEANING METHOD}
본 발명은 잉곳 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 실리콘 잉곳을 세정하기 위한 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 기판(즉, 실리콘 웨이퍼) 상에 반도체성 박막, 도전성 박막 또는 절연성의 박막을 형성하고, 이들의 일부를 식각하여 제작한다. 최근 들어, 박막의 형성 공정과 식각 공정시 플라즈마 기술을 이용하여 공정 효율을 증대시키고 있다. 예를 들면, 식각 공정은 플라즈마 식각 챔버에 반응 가스를 공급하고, 챔버에 고주파 전원을 인가하여 반응 가스를 여기된 플라즈마 상태가 되도록 한다. 이와 같은 반응 가스를 플라즈마화시켜 반응 가스의 물리적인 충돌에 의해 박막이 제거됨으로 인해 박막의 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 플라즈마 식각 챔버에는 웨이퍼, 전극 및 링이 구비되며, 상기 웨이퍼, 전극 및 링은 일반적으로 실리콘을 이용하여 제작한다.
이와 같이 실리콘으로 제작되는 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 전극의 제조 방법은 실리콘 잉곳을 성장시킨 후, 상기 잉곳의 불필요한 부분을 절단하여 원통형의 잉곳을 형성하는 크롭핑(Cropping) 공정이 수행된다. 이후, 원통형의 잉곳의 일측에 카본빔을 본딩시키고 사용되어질 웨이퍼의 두께에 따라 자르도록 와이어 소잉(Slicing) 공정이 수행되고, 잉곳의 일측에 본딩된 카본빔을 제거 및 세정 공정을 수행한다. 웨이퍼의 두께에 따라 잘려진 원판은 후속 공정을 통해 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 전극으로 제조된다.
또한, 실리콘으로 제작되는 실리콘 링의 제조 방법은 크롭핑 공정을 마친 원통형의 잉곳의 중심부를 제거하여 관통홀을 형성하여 중심부가 제거된 실리콘 원통을 형성한다. 이후, 실리콘 원통의 일측에 카본빔을 본딩시키고 사용되어질 실리콘 링의 두께에 따라 자르도록 와이어 소잉 공정이 수행되고, 잉곳의 일측에 본딩된 카본빔을 제거 및 세정 공정을 수행한다. 실리콘 링의 두께에 따라 잘려진 중심부가 제거된 원판은 후속 공정을 통해 실리콘 링으로 제조된다.
여기서, 상기 세정 공정은 실리콘 잉곳의 절단 과정에서 발생되는 각종 이물질 예를 들어 연마재인 슬러리, 실리콘 미립자 및 오일류를 제거하기 위해 수행된다.
하지만, 상기 세정 공정은 수작업으로 진행되기 때문에 세정 공정을 수행하는 작업자에 의해 이물질이 재흡착될 수 있어 세정 효과가 반감되고 있으며, 이에 의해 후속 공정에서 실리콘 잉곳에 부착된 이물질로 인해 휠의 마모 및 딥 스크래치 등의 문제점이 발생된다.
또한, 상기 세정을 마친 후에는 실리콘 잉곳의 일측에 부착된 카본빔을 실리콘 잉곳으로부터 분리시키기 위한 카본빔 분리 공정이 고온 액조에서 수행되고, 이 는 작업자의 수작업에 의해 이루어진다. 즉, 작업자는 카본빔 분리 공정을 수행하기 위해 카본빔이 부착된 대형의 실리콘 잉곳을 고온의 액조에 침지시켜 고온에서 분리 공정이 수행되고, 분리된 실리콘 잉곳을 꺼내기 위해 고온의 액조가 약 40도 이하로 낮아질 때까지 기다린 후, 실리콘 잉곳을 꺼낸다.
하지만, 카본빔 분리 공정은 고온의 환경에서 작업자에 의해 이루어지기 때문에 작업자가 위험에 상당히 노출되어 있으며, 카본빔이 분리된 실리콘 잉곳은 작업자에 의해 이물질이 재흡착될 수 있다. 따라서, 이에 의해 카본빔이 실리콘 잉곳으로부터 분리된 후, 다시 세정 작업을 수행해야 하고, 이는 생산 효율을 떨어뜨리는 문제점을 발생시킨다.
특히, 최근에는 대구경의 300mm의 실리콘 잉곳이 사용되기 때문에 상기 대형의 실리콘 잉곳의 세정 및 카본빔 분리 공정을 수작업으로 처리하기에는 더욱더 어려운 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 대형의 실리콘 잉곳을 세정하기 위한 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 실리콘 잉곳에 부착된 카본빔을 효율적으로 분리하기 위한 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 와이어 소잉된 대형의 실리콘 잉곳의 세정과 카본빔 분리를 일괄적으로 수행할 수 있는 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법을 제공한다.
본 발명은 잉곳을 세정하는 잉곳 세정 장치로서, 잉곳을 저장하는 로딩부와, 상기 로딩부와 인접하게 마련되고, 적어도 하나의 세정조가 구비된 세정부와, 상기 세정부와 인접하여 마련된 언로딩부와, 상기 로딩부 내지 언로딩부의 상부에 마련되어 잉곳을 이송시키는 이송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치를 제공한다.
본 발명의 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법은 세정 공정을 전 자동화시킴으로써, 작업자에 의한 핸들링으로 발생되는 위험 요소를 사전에 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실리콘 잉곳의 표면 및 이면에 부착된 이물질을 완벽하게 제거하여, 후속 공정에서 이물질에 의해 야기될 수 있는 문제점을 완벽하게 차단하 는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실리콘 잉곳에 부착된 카본빔을 효율적으로 분리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실리콘 잉곳의 세정과 카본빔 분리를 동시에 수행하여, 작업의 효율성 및 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉곳을 세정하는 잉곳 세정 장치로서, 잉곳을 저장하는 로딩부와, 상기 로딩부와 인접하게 마련되고, 적어도 하나의 세정조가 구비된 세정부와, 상기 세정부와 인접하여 마련된 언로딩부와, 상기 로딩부 내지 언로딩부의 상부에 마련되어 잉곳을 이송시키는 이송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치를 제공한다.
상기 세정조의 일측에는 가열 부재가 연결되고, 상기 가열 부재에 의해 세정액을 고온의 세정액을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 이송 로봇은 몸체와, 상기 몸체를 이동시키는 이송 유닛을 포함하고, 상기 몸체는 안착부와, 안착부의 네 가장자리로부터 일방향으로 연장 형성된 지지대로 구성되고, 상기 지지대에는 이송 유닛이 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 안착부는 플레이트 형상의 제 1 안착부와, 상기 제 1 안착부의 대향하는 양측면에 단턱이 형성된 제 2 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안착부의 상부에는 대향하는 제 2 안착부와 수직한 방향으로 고정부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 고정부는 안착부의 상부에 2개가 형성되고, 상기 2개의 안착부는 서로 상대 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기 잉곳은 일측에 빔이 부착된 잉곳인 것을 특징으로 한다.
상기 언로딩부의 일측에는 스크러빙 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 스크러빙 장치는 서로 대향하는 두 개의 롤 브러시를 포함하고, 상기 롤 브러시는 회전가능한 것을 특징으로 한다.
상기 스크러빙 장치는 세정액이 담기는 용기를 더 포함하고, 롤 브러시는 상기 용기 내에 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 스크러빙 장치의 일측에는 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부가 더 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 세정부는 케미컬 세정조와, 린스조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부의 상부에는 제 2 이송 로봇이 더 마련되어 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부의 상부로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 이송 로봇은 빔이 제거된 실리콘 원판을 이동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 잉곳은 와이어 소잉된 잉곳인 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치에 세정되는 실리콘 잉곳의 형상을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 사시도이고, 도 4는 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 정면도이고, 도 5는 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 측면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇의 동작을 나타낸 정면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 잉곳 세정 장치는 일방향으로 서로 인접하게 마련된 로딩부(200)와, 세정부(300)와, 언로딩부(800)와, 상기 로딩부(200), 세정부(300) 및 언로딩부(800)의 상부에서 횡방향으로 이동가능하게 설치된 이송 로봇(400)을 포함한다. 여기서, 상기 언로딩부(800)의 일측에는 초음파부(900)가 더 마련될 수 있다.
상기 로딩부(200)는 실리콘 잉곳(100)을 보관하는 곳으로서, 상기 로딩부(200) 내에는 전처리를 마친 대형의 실리콘 잉곳(100)이 안착된다. 상기 로딩부(200)에 대형의 실리콘 잉곳(100)이 안착되면, 상기 로딩부(100)의 상부에 마련된 이송 로봇(400)이 로딩부(200) 내에 마련된 실리콘 잉곳(100)을 파지하고 이동 하여 다음 공정을 수행한다.
상기 대형의 실리콘 잉곳(100)으로는 와이어 소잉 공정을 마친 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 전극을 제조하기 위한 잉곳(100) 또는 실리콘 링을 제조하기 위한 잉곳(130)이 사용된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 잉곳(100, 130)의 일부에는 블록 단위 또는 원하는 두께에 따라 절단된 슬릿(110)이 형성되어 있으며, 상기 실리콘 잉곳(100, 130)의 일측에는 카본빔(120)이 본딩되어 부착되어 있다. 여기서, 상기 슬릿(110)은 실리콘 잉곳(100, 130)에서부터 카본빔(120)의 일부까지 형성되어 있으며, 이는 실리콘 잉곳(100, 130)을 완전하게 절단시키기 위해 카본빔(120)까지 연장되어 절단되었다. 이때, 상기 실리콘 잉곳(100, 130) 특히, 슬릿(110)에는 블록 코어링 및 와이어 소잉 공정에서 발생되는 각종 이물질 즉, 슬러리, 실리콘 미립자 및 오일류 등이 잔류하게 된다.
이러한 실리콘 잉곳(100, 130)에 잔류된 이물질은 이하에서 설명하는 세정부(300)를 통해 세정이 이루어지고, 이와 동시에 혹은 연속하여 실리콘 잉곳(100, 130)의 일측에 부착된 카본빔(120)을 실리콘 잉곳(100, 130)으로부터 분리하는 과정이 수행된다. 여기서, 상기 카본으로 형성된 빔 대신 세라믹으로 제조된 빔을 사용할 수도 있다.
이하에서는 실리콘 웨이퍼 또는 실리콘 전극 및 실리콘 링을 제조하기 위한 실리콘 잉곳(100)을 사용하여 본 실시예를 설명한다.
도 1로 돌아가서, 상기 세정부(300)는 상기 로딩부(200)의 인접한 곳에 마련되어, 세정액을 저장하는 다수의 세정조를 포함하고, 상기 세정조는 슬러리 세정 조(320), SOAP 세정조(330) 및 고온 세정조(340)를 포함한다. 여기서, 상기 슬러리 세정조(320), SOAP 세정조(330) 및 고온 세정조(340)는 하나의 선반(310) 상에 마련된다. 물론, 상기 세정부(300)는 하나의 세정조로 구성할 수 있으며, 세정 효율을 높이기 위해 3개 이상의 세정조가 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 슬러리 세정조(320)는 상부가 개방된 박스 형상으로 형성되고, 선반(310) 상의 일측에 설치되며, 전처리 과정 중 와이어 소잉 시 발생되는 이물질 즉, 슬러리를 제거하는 역할을 한다. 물론, 상기 슬러리 세정조(320)는 슬러리 외에도 실리콘 미립자를 제거할 수 있다.
상기 슬러리 세정조(320)의 재질로는 세정액에 의해 녹이 발생되지 않는 스테인리스 스틸로 형성되고, 보다 바람직하게는 상기 스테인레스 스틸을 전기적으로 폴리싱하여 형성할 수 있다. 물론, 상기 슬러리 세정조(320)의 재질은 이에 한정되지 않고, 세정액에 의해 녹이 발생되지 않는 재질이면 어떠한 재료를 사용하여도 무방하다. 또한, 상기 슬러리 세정조(320)에는 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부(미도시)가 연결될 수 있으며, 상기 슬러리 세정조(320)의 세정액으로는 시수 혹은 초순수(DI WATER)가 사용될 수 있다. 물론, 상기 세정액으로 화학 약품을 첨가된 세정액이 사용될 수 있다.
여기서, 상기 실리콘 잉곳(100)의 세정력을 더욱 향상시키기 위해 슬러리 세정조(320)의 내부 바닥면 또는 내벽면에 초음파 발생기(322)를 더 마련할 수 있으며, 물론, 상기 초음파 발생기(322)는 슬러리 세정조(320)의 외부 바닥면 또는 외부 측면에 설치되어도 무방하다. 본 실시예에서는 28KHZ, 1800W를 인가하여 초음파 를 발생시킨다. 또한, 상기 슬러리 세정조(320)의 상부에는 상기 슬러리 세정조(320) 내부에서 세정이 진행되는 동안 오염된 세정액이 외부로 유출되지 않도록 덮개(미도시)가 더 마련될 수 있다.
상기에서는 상기 슬러리 세정조(320)를 단일 세정조로 형성하였지만, 내조와 상기 내조의 외주면을 따라 형성된 외조를 포함하는 이중 세정조로 형성할 수 있으며, 이에 의해 세정액을 오버 플로우시켜 실리콘 잉곳(100)의 세정력을 더 향상시킬 수 있음은 물론이다.
상기 SOAP 세정조(330)는 선반(310) 상에 슬러리 세정조(320)와 인접하게 설치되고, 와이어 소잉 시 발생되는 이물질, 즉, 오일류를 제거하는 역할을 한다. 상기 SOAP 세정조(330)는 스테인레스 스틸 재질의 상부가 개방된 박스 형상으로 형성되고, 상기 SOAP 세정조(330)의 내부에는 초음파 발생기(332)를 더 설치할 수 있으며, 상기 SOAP 세정조(330)의 상부에는 상기 오염된 세정액이 외부로 넘치지 않도록 덮개(미도시)가 더 마련될 수 있다. 또한, 상기 SOAP 세정조(330)에는 세정액을 공급하기 위한 세정액 공급부(미도시)가 연결될 수 있으며, 상기 SOAP 세정조(330)의 세정액으로 SOAP 재료가 사용된다.
실리콘 잉곳(100)의 세정력을 높이기 위해 상기 SOAP 세정조(330)의 일측벽에는 상기 세정액을 가열하여 온도를 높일 수 있는 가열 부재(334)가 설치되며, 상기 가열 부재(334)로서 히터가 사용될 수 있다. 즉, 상기 가열 부재(334)에 의해 높은 온도로 가열된 세정액은 실리콘 잉곳(100)에 묻은 오일 등의 유기물을 더욱 효과적으로 세정할 수 있다. 물론, SOAP 세정조(330)에 가열 부재(334)를 설치하지 않고, 높은 온도로 가열된 세정액을 공급하여 세정을 수행할 수도 있다.
상기 SOAP 세정조(330)에는 오일류의 이물질을 제거하였지만, 슬러리 세정 시 발생된 이물질 즉, 슬러리 및 실리콘 미립자가 아직 실리콘 잉곳(100)에 남아있다면, 상기 실리콘 잉곳(100)에 잔류하는 슬러리 및 실리콘 미립자를 제거할 수 있음은 물론이다.
상기 고온 세정조(340)는 선반(310) 상에 SOAP 세정조(330)와 인접하게 설치되며, 실리콘 잉곳(100)에 부착된 카본빔(120)을 분리하는 동시에 실리콘 잉곳(100)에 남아있는 잔류 이물질 특히, SOAP 재료를 세정하는 역할을 한다.
상기 고온 세정조(340)는 스테인레스 스틸 재질의 상부가 개방된 박스 형상으로 형성되며, 상기 고온 세정조(340)의 세정액으로는 고온 즉, 소정 온도를 가지는 초순수가 사용된다. 상기 고온 세정조(340)의 일측에는 세정액을 가열하기 위한 가열 부재(342)가 마련되어 있으며, 이에 위해, 상기 세정액은 고온의 소정 온도를 유지할 수 있다. 상기 세정액은 70도 이상의 소정 온도로 가열되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 90도 이상의 소정 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 소정 온도는 실리콘 잉곳(100)에 카본빔(120)을 부착할 시 사용되었던 본더를 녹이기에 가장 효율적인 온도이다.
상기에서는 가열 부재(342)를 사용하여 세정액을 소정 온도로 유지하도록 가열하였지만, 가열 부재(342)를 고온 세정조(340)의 외부에 마련하고, 외부에서 가열 부재(342)에 의해 가열된 세정액 즉 70도 이상, 바람직하게는 90도 이상의 소정 온도를 가지는 세정액을 고온 세정조(340)의 내부에 공급할 수 있음은 물론이다.
상기 언로딩부(800)는 세정부(300)의 일측에 마련되어 있으며, 세정을 마친 실리콘 잉곳(100)을 언로딩시키는 역할을 한다. 언로딩부(800)의 내측에는 언로딩부(800)의 내부를 가열시키기 위한 히터 등의 가열 수단(810)이 마련되어 있으며, 가열 수단(810)은 언로딩부(800)의 내부를 소정 온도로 유지시킨다. 즉, 소정 온도를 유지하는 언로딩부(800)는 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리된 카본빔이 재부착되는 것을 방지하는 역할을 한다. 여기서, 언로딩부(800)의 내측에는 세정을 마친 실리콘 잉곳을 건조시키기 위한 스프레이 건이 설치될 수 있으며, 상기 스프레이 건은 실리콘 잉곳(100)에 잔류하는 세정액을 건조시킬 수 있다.
상기 언로딩부(800)의 일측에는 초음파부(900)가 더 마련될 수 있으며, 상기 초음파부(900)는 실리콘 잉곳(100)으로부터 카본빔이 제거된 절단된 실리콘 원판을 세정하는 역할을 한다. 여기서, 상기 초음파부(900)에서는 절단된 실리콘 원판의 낱장 또는 다수의 실리콘 원판이 저장될 수 있으며, 이에 의해 하나 또는 다수의 실리콘 원판이 초음파 처리되어진다.
상기 이송 로봇(400)은 로딩부(200), 세정부(300) 및 언로딩부(800)의 상부에 마련되어, 상기 실리콘 잉곳(100)을 로딩부(200) 내지 언로딩부(800)로 이동시키는 역할을 한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 이송 로봇(400)은 몸체(410)와, 상기 몸체(410)의 상부에 연결되어 몸체(410)를 이동시키는 이송 유닛(420)을 포함한다.
상기 몸체(410)는 일측에 카본빔(120)이 부착된 실리콘 잉곳(100)을 안착시키는 사각의 보트 타입의 안착부(412)와, 상기 안착부(412)의 네 모서리로부터 상 부로 연장 형성된 제 1 내지 제 4 지지대(414a~414d)와, 상기 제 1 및 제 2 지지대(414a, 414b)의 상부를 잇는 제 1 연결대(416a)와, 상기 제 3 및 제 4 지지대(414c, 414d)의 상부를 잇는 제 2 연결대(416b)와, 상기 제 1 및 제 2 연결대(416a, 416b)를 연결하는 제 3 연결대(416c)로 구성되어 있다.
상기 보트 타입의 안착부(412)의 중심부에는 실리콘 잉곳(100)에 부착된 카본빔(120)의 하부가 수평 상태로 안착될 수 있도록 상기 카본빔(120)의 하부면과 대응하는 사각 형상의 홈인 제 1 안착부(412a)가 형성되어 있으며, 상기 제 1 안착부(412a)의 대향하는 양측면에는 상부로 다수의 단턱이 형성된 제 2 안착부(412b)가 형성되어 있다. 여기서, 제 2 안착부(412b)에는 상기 실리콘 잉곳(100)의 양측을 지지하도록 안착시키는 역할을 한다.
또한, 상기 안착부(412)의 상부에는 상기 제 1 안착부(412a)에 안착된 실리콘 잉곳(100)의 원 형상의 대향면 즉, 실리콘 잉곳(100)에 형성된 슬릿(110)과 평행한 면을 고정하기 위한 고정부(418)가 제 1 및 제 2 안착부(412a, 412b)를 가로질러 형성되도록 마련되어 있으며, 상기 고정부(418)는 실리콘 잉곳(100)의 두께에 따라 고정하도록 이동가능하게 설치된다. 즉, 상기 고정부(418)는 실리콘 잉곳(100)의 대향면을 고정하기 위해 마주보는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동하고, 서로 상대이동한다.
상기 이송 유닛(420)은 몸체(410)의 상부 즉, 몸체(410)의 제 3 연결대(416c)에 연결되어, 횡방향 및 상하로 이동가능하게 설치된다. 즉, 상기 이송 유닛(420)은 횡방향으로 이동하여 실리콘 잉곳(100)이 안착된 몸체(420)를 세정 부(300) 즉, 각각의 세정조(320, 330, 340)의 상부로 이동시키고, 이후, 실리콘 잉곳(100)이 안착된 몸체(420)를 각각의 세정조(320, 330, 340) 내로 인입시키고, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 잉곳(100)을 세정액 내에서 상하로 업/다운 하도록 흔들어 준다. 따라서, 상기 이송 로봇(400)은 실리콘 잉곳(100)을 세정액의 내부에서 상하로 흔들어줌으로써, 상기 실리콘 잉곳(100)의 표면에 잔류하는 이물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
상기에서는 이송 유닛(400)이 카본빔(120)이 부착된 실리콘 잉곳(100)을 이송하였지만, 카본빔(120)이 부착되지 않은 실리콘 잉곳(100)을 이송하여 세정을 수행할 수 있다. 즉, 와이어 소잉 공정 전에 카본빔(120)이 부착되지 않은 실리콘 잉곳(100)은 이송 유닛(400)의 제 2 안착부(412b) 및 고정부(418)에 의해 고정되며, 이를 이송하면서 세정을 수행할 수 있다. 여기서, 카본빔(120)이 부착되지 않은 실리콘 잉곳은 크로핑이 수행된 후의 실리콘 잉곳 또는 블록 코어링이 수행된 후 중심부가 제거된 실리콘 잉곳일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세정 장치를 사용하여 실리콘 잉곳(100)의 표면에 존재하는 이물질 제거 및 카본빔(120)을 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리하는 과정을 살펴본다.
먼저, 와이어 소잉 공정을 마친 실리콘 잉곳(100)은 와이어 소잉 시 발생되는 이물질 즉, 실리콘 미립자, 슬러리 및 오일류를 제거하고 상기 실리콘 잉곳(100)의 일측에 부착된 카본빔(120)을 분리하기 위해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세정 장치의 로딩부(200)로 인입된다. 여기서, 상기 이송 로봇(400)은 로딩 부(200) 내에 배치되고, 상기 이송 로봇(400)의 몸체(410)에 형성된 안착부(412) 즉, 제 1 안착부(412a)에 실리콘 잉곳(100)의 일측에 부착된 카본빔(120)이 안착된다.
이후, 상기 안착부(412)의 상부에 마련된 고정부(418)는 실리콘 잉곳(100)의 대향면 즉, 슬릿이 형성된 면과 평행한 면을 향해 이동하여 상기 실리콘 잉곳(100)을 고정시킨다.
상기와 같이 이송 로봇(400)에 안착 고정된 실리콘 잉곳(100)은 이송 로봇(400)에 의해 세정부(300)의 상부로 이동하고, 슬러리 세정조(320)에 담긴 세정액의 내부로 하강되어 실리콘 미립자 및 슬러리를 제거한다. 여기서, 상기 이송 로봇(400)은 실리콘 잉곳(100)을 시수 또는 초순수로 된 세정액 내에서 반복적으로 상하로 이동시켜 세정을 실시한다. 또한, 상기 슬러리 세정조(420) 내에 마련된 초음파 발생기(322)에 28Khz, 1800W를 인가하여 상기 슬러리 세정조(320) 내에 초음파를 발생시켜 실리콘 잉곳(100)의 세정 효과를 극대화시킨다.
상기와 같이 슬러리 세정을 마친 실리콘 잉곳(100)은 이송 로봇(400)에 의해 SOAP 세정조(330)의 상부로 이동하고, 앞서 설명한 방법으로 실리콘 잉곳(100)의 표면에 존재하는 오일 등의 이물질을 제거하는 공정을 수행한다. 여기서, 상기 오일류의 이물질 등의 세정력을 높이기 위해 SOAP 세정조(330)에 반복적으로 세정할 수 있으며, 오일류의 이물질 등의 세정력을 더욱 높이기 위해 상기 세정액을 소정 온도로 가열할 수 있다. 여기서, 상기 소정 온도는 70도 이상 바람직하게는 90도 이상의 온도를 유지할 수 있다.
이어서, 이물질이 제거된 실리콘 잉곳(100)은 이송 로봇(400)에 의해 고온 세정조(340)로 이동하여 상기 실리콘 잉곳(100)을 침지시킨다. 여기서, 상기 고온 세정조(340)의 세정액은 가열 부재(342)에 의해 70도 이상 바람직하게는 90도 이상으로 가열된 세정액이 마련되고, 상기 고온의 세정액에 의해 실리콘 잉곳(100)과 상기 실리콘 잉곳(100)의 일측에 부착된 카본빔(120) 사이의 본더가 녹게되어 카본빔(120)이 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리된다. 또한, 상기 고온 세정조(340)는 카본빔(120)을 분리하는 동시에 실리콘 잉곳(100)의 표면에 잔류하는 이물질을 더욱 확실하게 세정할 수 있다.
상기와 같이 실리콘 잉곳(100)에 부착된 이물질을 세정하고 카본빔(120)이 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리되는 단계를 마치면, 상기 실리콘 잉곳(100)은 이송 로봇(400)에 의해 소정 온도를 유지하는 언로딩부(800)로 이동되어 세정 및 카본빔(120)을 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리하는 과정을 마친다.
상기에서는 고온 세정조(340)에서 카본빔(120)을 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리하였지만, SOAP 세정조(330)에서 카본빔(120) 분리 공정을 수행할 수 있음은 물론이고, 슬러리 세정조(320)의 일측에 가열 부재(미도시)를 연결하고, 상기 슬러리 세정조(320) 내의 세정액을 70도 바람직하게는 90도 이상 가열하여 카본빔(120)을 실리콘 잉곳(100)으로부터 분리하는 공정을 수행할 수 있음은 물론이다.
상기에서는 카본빔(120)이 부착된 실리콘 잉곳(100)을 슬러리 세정조(320), SOAP 세정조(330), 고온 세정조(340)에서 세정 공정 및 카본빔(120) 분리 과정을 진행하였지만, 상기 세정부(320, 330, 340)로부터 카본빔(120)이 분리되어 절단된 실리콘 원판을 세정하기 위해 스크러빙 장치(500)를 더 추가할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치에 사용되는 실리콘 잉곳의 형상을 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치의 세정 동작을 나타낸 개략 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치는 로딩부(200), 세정부(300), 언로딩부(800), 초음파부(900) 및 스크러빙 세정부(500)가 일방향으로 마련되어 있고, 상기 로딩부(200), 세정부(300) 및 언로딩부(800)의 상부에는 이송 로봇(400)이 마련된다. 여기서, 상기 로딩부(200), 세정부(300), 언로딩부(800), 초음파부(900) 및 이송 로봇(400)은 앞서 설명하였으므로, 이하에서는 설명을 생략하기로 한다.
상기 스크러빙 세정부(500)에 사용되는 절단된 실리콘 원판은 도 8에 도시된 바와 같이, 일측에 카본빔이 제거되어 원하는 두께에 따라 절단된 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 전극을 제조하기 위한 실리콘 원판(100a) 또는 실리콘 링을 제조하기 위한 절단된 실리콘 링(130a)이 사용된다. 이하에서는 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 전극을 제조하기 위한 실리콘 원판(100a)을 적용하여 설명한다.
도 7로 돌아가서, 상기 스크러빙 세정부(500)는 두 개의 스테인레스 스틸 재질의 스크러빙 용기(510)가 서로 인접하도록 배치되며, 상기 스크러빙 용기(510) 내에는 회전 가능한 두 개의 롤 브러시(520) 또는 디스크 브러시(미도시)가 마련된다. 즉, 고온 세정부(340)로부터 카본빔(120)이 분리되어 절단된 실리콘 원 판(100a) 중 1매를 작업자에 의해 스크러빙 용기(510) 내에 인입하면, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 두 개의 롤 브러시(520)는 실리콘 원판(100a)의 양측에 배치되도록 이동하여 상기 실리콘 원판(100a)의 양측에서 각각 회전하면서 상기 실리콘 원판(100a) 표면의 불순물을 제거한다. 여기서, 스크러빙 세정부(500)는 생산성을 높이기 위해 두 개 이상의 스크러빙 용기(510)가 마련될 수 있으며, 각각의 실리콘 원판(100a)이 동시에 스크러빙 공정이 수행될 수 있다. 또한, 상기 스크러빙 세정부(500)에 실리콘 원판(100a)의 세정력을 높이기 위해 초순수 또는 SOAP 등의 세정제를 뿌릴 수 있도록 세정액 분사부(미도시)를 더 마련하여 세정할 수 있음은 물론이다. 또한, 상기 스크러빙 용기(510)에는 초순수가 공급되어 상기 실리콘 원판(100a)이 초순수 내에서 세정이 이루어지도록 습식 스크러빙 공정을 수행할 수 있다.
상기와 같은 제 2 실시예에 따른 세정 장치는 카본빔(120)이 부착된 실리콘 잉곳(100)과 카본빔(120)으로부터 분리된 실리콘 원판(100a)을 동시에 세정할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 카본빔(120)이 분리된 실리콘 원판(100a)을 스크러빙 세정부(500)에서 세정을 진행하였지만, 상기 실리콘 원판(100a)의 세정 효과를 더욱 극대화시키기 위해 제 2 세정부(600)를 더 추가할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세정 장치는 로딩부(200), 제 1 세정부(300), 언로딩부(800), 스크러빙 세정부(500), 제 2 세정부(600) 및 제 2 언로딩부(700)가 일방향으로 마련되어 있고, 상기 로딩부(200), 제 1 세정부(300) 및 언로딩부(800)의 상부에는 이송 로봇(400, 이하에서는 제 1 이송 로봇이라 칭함)이 마련되어 있으며, 상기 제 2 세정부(600)와 제 2 언로딩부(700)의 상부에는 제 2 이송 로봇(430)이 마련된다. 여기서, 상기 로딩부(200), 제 1 세정부(300), 스크러빙 세정부(500), 언로딩부(800) 및 제 1 이송 로봇(400)은 앞서 설명하였으므로, 이하에서는 설명을 생략하기로 한다.
상기 제 2 세정부(600)는 케미컬 세정조(610)와, 린스조(620)를 포함한다. 여기서, 상기 케미컬 세정조(610) 및 린스조(620)는 다수개가 마련될 수 있으며, 다수개의 케미컬 세정조(610) 및 린스조(620)는 교차 배열되어 마련될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 세정부(600)에서는 스크러빙 세정부(500)를 거친 실리콘 원판(100a)이나 중심부가 절개된 실리콘 링(100a)이 사용될 수 있으며, 이하에서는 실리콘 원판(100a)을 일 실시예로 설명한다.
상기 케미컬 세정조(610)의 세정액으로는 암모니아-과산화수소-물을 혼합한 혼합 세정액(SC1)을 사용할 수 있으며, 이외에도 황산-과산화수소-물(SPM), 염산-과산화수소-물(SC2)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 케미컬 세정조(610)는 상기와 같은 화학 약품으로부터 보호하기 위해 테프론 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 케미컬 세정조(610) 내에는 실리콘 원판(100a)의 세정력을 증가시키기 위해 초음파 발생기(612)를 마련할 수 있다.
상기 린스조(620)는 케미컬 세정조(610)의 인접하게 마련되고, 케미컬 세정 후, 실리콘 원판(100)에 잔류하는 파티클 및 중금속 오염 물질 등의 이물질을 제거하는 역할을 한다. 여기서, 상기 린스조(620)의 세정액으로는 초순수가 사용되는 것이 바람직하고, 실리콘 원판(100)의 세정력을 증가시키기 위해 초음파 발생기(622)를 마련할 수 있음은 물론이다.
상기 제 2 언로딩부(700)는 린스조(622)의 일측에 마련되며, 세정을 마친 실리콘 원판(100a)을 저장하는 역할을 한다. 여기서, 상기 제 2 로딩부(600) 내에 건조기(미도시)를 더 설치하여 세정된 실리콘 원판(100a)의 건조를 수행할 수 있다.
상기 제 2 이송 로봇(430)은 제 2 세정부(600) 및 제 2 언로딩부(700)의 상부를 이동하도록 설치되며, 횡방향 및 상하로 이동가능하다. 즉, 상기 제 2 이송 로봇(430)은 실리콘 원판(100a)이 안착되는 안착부(434)와, 상기 안착부(434)를 이송시키는 이송부(432)를 포함한다. 상기 안착부(434)의 하부에는 실리콘 원판(100a)을 안착시키는 안착 슬릿(436)이 형성되고, 실리콘 원판(100a)이 안착된 안착부(434)를 이송시키는 이송부(432)가 상기 안착부(434)의 상부에 연결된다.
실리콘 원판(100)이 스크러빙 세정을 마치면, 제 2 이송 로봇(430)은 스크러빙 세정을 마친 실리콘 원판(100)을 안착시켜 케미컬 세정부(610) 및 린스조(620)에 침지시켜 세정을 수행하고, 세정된 실리콘 원판(100a)은 제 2 언로딩부(700)로 이동시켜 세정 작업을 마친다.
여기서, 상기 제 2 이송 로봇(430)은 세정 효율을 높이기 위해 케미컬 세정조(610) 및 린스조(620)에서 업/다운 방식으로 세정이 이루어질 수 있으며, 상기 케미컬 세정조(610) 및 린스조(620)에 초음파 발생기(미도시)를 더 추가하여 세정 을 극대화시킬 수 있다.
따라서, 스크러빙 세정부(500)로부터 세정된 절단된 실리콘 원판(100a)은 제 2 세정부(600)를 통해 세정 효과를 더욱 높일 수 있으며, 후속 공정인 더블사이드 그라인딩 및 에칭 공정에서 문제될 수 있는 실리콘 원판(100a)의 표면을 완벽하게 세정된 상태로 만들어 줌으로써, 후속 공정에서 야기될 수 있는 문제를 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 세정부(300)에 스크러빙 세정부(500) 및 제 2 세정부(600)를 추가하여 카본빔(120)이 부착된 실리콘 잉곳(100)의 세정 및 카본빔(120) 분리 공정 및 카본빔(120)이 분리되어 절단된 실리콘 원판(100a)의 세정 과정을 설명하였지만, 이는 각각 또는 조합되어 사용될 수 있음은 물론이다.
상기에서는 실리콘으로 제조된 잉곳을 세정하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 실리콘 외의 다른 재료로 만들어진 잉곳을 세정할 수 있음은 물론이다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치에 세정되는 실리콘 잉곳의 형상을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 잉곳 세정 장치의 이송 로봇의 동작을 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치에 사용되는 실리콘 잉곳의 형상을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 세정 장치의 세정 동작을 나타낸 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 세정 장치를 나타낸 개략 단면도이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 잉곳 110: 슬릿
120: 카본빔 200: 로딩부
300: 세정부 310: 선반
320: 슬러리 세정조 330: SOAP 세정조
340: 고온 세정조 400: 이송 장치
500: 스크러빙 장치 600: 제 2 세정조
800: 건조부 900: 언로딩부

Claims (21)

  1. 잉곳을 세정하는 잉곳 세정 장치로서,
    잉곳을 저장하는 로딩부와,
    상기 로딩부와 인접하게 마련되고, 적어도 하나의 세정조가 구비된 세정부와,
    상기 세정부와 인접하여 마련된 언로딩부와,
    상기 로딩부 내지 언로딩부의 상부에 마련되어 잉곳을 이송시키는 이송 로봇을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 세정조의 일측에는 가열 부재가 연결되고, 상기 가열 부재에 의해 세정액을 고온의 세정액을 유지시키는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 이송 로봇은 몸체와, 상기 몸체를 이동시키는 이송 유닛을 포함하고, 상기 몸체는 안착부와, 안착부의 네 가장자리로부터 일방향으로 연장 형성된 지지대로 구성되고, 상기 지지대에는 이송 유닛이 연결된 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 안착부는 플레이트 형상의 제 1 안착부와, 상기 제 1 안착부의 대향하는 양측면에 단턱이 형성된 제 2 안착부를 포함하는 잉곳 세정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 안착부의 상부에는 대향하는 제 2 안착부와 수직한 방향으로 고정부가 형성된 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 고정부는 안착부의 상부에 2개가 형성되고, 상기 2개의 안착부는 서로 상대 이동하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉곳은 일측에 빔이 부착된 잉곳인 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 언로딩부의 일측에는 스크러빙 장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 스크러빙 장치는 서로 대향하는 두 개의 롤 브러시를 포함하고, 상기 롤 브러시는 회전가능한 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 스크러빙 장치는 세정액이 담기는 용기를 더 포함하고, 롤 브러시는 상기 용기 내에 마련된 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 스크러빙 장치의 일측에는 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부가 더 마련된 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 제 2 세정부는 케미컬 세정조와, 린스조를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부의 상부에는 제 2 이송 로봇이 더 마련되어 제 2 세정부 및 제 2 언로딩부의 상부로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 제 2 이송 로봇은 빔이 제거된 실리콘 원판을 이동시키는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 6, 청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉곳은 와이어 소잉된 잉곳인 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 장치.
  16. 일측에 빔이 부착된 잉곳을 로딩하는 단계와,
    상기 잉곳을 세정하는 단계와,
    상기 잉곳을 고온의 세정액에 침지시켜 카본빔을 잉곳으로부터 분리시키는 단계와,
    상기 잉곳을 언로딩하는 단계
    를 포함하고, 각 단계는 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 초음파를 가하여 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 카본빔이 분리된 실리콘 원판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 실리콘 원판을 세정하는 단계는 스크러빙 세정을 수행하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
  20. 청구항 18에 있어서, 상기 실리콘 원판을 세정하는 단계는 케미컬 및 린스로 세정하는 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
  21. 청구항 16, 17, 19, 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉곳은 와이어 소잉된 잉곳인 것을 특징으로 하는 잉곳 세정 방법.
KR1020070085542A 2007-08-24 2007-08-24 잉곳 세정 장치 및 잉곳 세정 방법 KR100936191B1 (ko)

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