KR101289658B1 - 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치는 상하 승강 가능하게 설치되고 잉곳이 부착되는 워크플레이트; 상기 워크플레이트의 하방에 이격 설치되고, 외주면에 와이어가 권선되어 회전함으로써 잉곳을 절단하는 한 쌍의 절단롤러; 상기 절단롤러의 일측과 타측에 회전 가능하게 각각 설치되어 와이어를 공급 및 회수하는 공급보빈과 회수보빈; 설치대의 일 면에 설치되어, 상기 공급보빈으로부터 와이어를 공급받아 진행방향을 안내하며, 상기 절단롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되는 가이드롤러; 상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되며, 상기 절단롤러로 진입하는 와이어가 상기 절단롤러의 축방향의 수직방향으로 진입되도록 하는 진입롤러; 및, 상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러와 동일평면 및 동축방향을 가지면서 상기 가이드롤러로부터 상기 진입롤러로 와이어가 경유되도록 하며, 인출된 와이어는 상기 진입롤러의 원주면의 수직방향으로 진입되도록 하는 보정롤러;를 포함하며, 상기 설치대가 상기 절단롤러의 축방향을 따라 설정된 위치로 이동하여 상기 잉곳을 부분적으로 절단하는 것을 특징으로 하는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 절단롤러의 외주면을 따라 회전하는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급함으로써 잉곳 전체를 절단할 수 있을 뿐만 아니라 잉곳을 선택적으로 절단하여 생산되는 웨이퍼의 개수를 조절할 수 있는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치가 제공된다.

Description

잉곳 절단용 와이어 쏘 장치{Wire saw machine for slicing ingot}

본 발명은 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상하 승강 가능하게 설치되고 잉곳이 부착되는 워크플레이트;와, 상기 워크플레이트의 하방에 이격 설치되고, 외주면에 와이어가 권선되어 회전함으로써 잉곳을 절단하는 한 쌍의 절단롤러;와, 상기 절단롤러의 일측과 타측에 회전 가능하게 각각 설치되어 와이어를 공급하고 회수하는 공급보빈 및 회수보빈;과, 상기 공급보빈으로부터 와이어를 공급받아 진행방향을 안내하는 가이드롤러와, 상기 절단롤러에 공급되는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급하도록 설치되는 진입롤러와, 상기 가이드롤러로부터 상기 진입롤러로 공급되는 와이어의 경로를 보정하는 보정롤러가 구비된 롤러부;를 포함하여 잉곳 전체를 절단할 수 있을 뿐만 아니라 잉곳을 선택적으로 절단하여 생산되는 웨이퍼의 생산 개수 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치에 관한 것이다.

일반적으로 잉곳의 성장(growth) 공정이 완료된 후 웨이퍼로 제조하기 위해 잉곳을 낱장 단위로 절단하는 슬라이싱 공정이 진행된다.

이러한 슬라이싱 공정은 여러 가지 방식이 있는데, 그 대표적인 것은 챔버 내에서 피아노 와이어 또는 고장력 와이어를 빠른 속도로 왕복 주행시키면서 그 위에 슬러리(slurry) 용액을 분사시켜 와이어에 묻은 슬러리와 단결정 잉곳의 마찰에 의해 절단하는 와이어(Wire Saw) 방식이다.

와이어 방식은 잉곳을 동시에 여러 개의 웨이퍼로 절단할 수 있어 단위 시간당 생산수율을 향상시킬 수 있기 때문에 현재 널리 쓰이고 있다.

한국공개특허공보 제2010-0090518호에는 와이어에 의한 잉곳의 절단장치가 개시되어 있다. 여기서, 회전 가능하게 설치되는 공급보빈과, 공급보빈과 이격되어 회전 가능하게 설치되는 회수보빈과, 일단부는 공급보빈에 감기고 타단부는 회수보빈에 감기며, 공급보빈 및 회수보빈의 회전에 연동되어 공급보빈으로부터 회수보빈으로 이동되는 와이어와, 가공대상물이 결합되며, 가공 대상물이 와이어에 접촉되어 커팅되도록 와이어에 대해 상대이동 가능하게 설치되는 플레이트가 장착되는 와이어 쏘 장치가 개시되어 있다.

종래의 와이어 쏘 장치를 도시한 도 1을 참고하여 설명하면, 잉곳(1)이 고정되어 상하로 이송하는 워크플레이트(110)와, 워크플레이트(110)의 하방에 설치되고 외주면에 와이어가 권선되어 잉곳(1)을 절단하는 한 쌍의 절단롤러(120)와, 절단롤러(120)의 일측에 설치되어 공급보빈(131)으로부터 와이어를 절단롤러(120)에 공급하는 공급롤러(132)와, 절단롤러(120)의 타측에 설치되어 절단롤러(120)로부터 와이어를 회수보빈(141)에 회수하는 회수롤러(142)가 설치되어 워크플레이트(110)에 고정된 잉곳(1) 전체를 절단함으로써 웨이퍼를 생산한다.

위와 같이, 종래의 잉곳 절단 장치는 와이어가 절단롤러(120)에 공급되고 회수되는 위치가 고정되어 있어 잉곳(1)의 절단하는 와이어의 위치가 정해져 있다.

따라서, 종래의 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치는 잉곳 전체를 절단하기 때문에 양산에만 적용되며, 품질 평가를 위한 샘플을 얻기 위해서는 잉곳 전체를 절단하여야하므로 샘플링 웨이퍼의 개수를 선택적으로 절단할 수 없어 품질 평가를 위한 웨이퍼 생산시 잉곳 전체를 절단하므로 잉곳이 낭비되는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2010-0090518호 (주식회사 엘지실트론) 2010.08.16

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 절단롤러의 외주면을 따라 회전하는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급함으로써 잉곳 전체를 절단할 수 있을 뿐만 아니라 잉곳을 선택적으로 절단하여 생산되는 웨이퍼의 개수를 조절할 수 있는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치를 제공함에 있다.
또한, 롤러의 위치 변경을 하더라도 롤러의 마모를 최소화할 수 있는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상하 승강 가능하게 설치되고 잉곳이 부착되는 워크플레이트; 상기 워크플레이트의 하방에 이격 설치되고, 외주면에 와이어가 권선되어 회전함으로써 잉곳을 절단하는 한 쌍의 절단롤러; 상기 절단롤러의 일측과 타측에 회전 가능하게 각각 설치되어 와이어를 공급 및 회수하는 공급보빈과 회수보빈; 설치대의 일 면에 설치되어, 상기 공급보빈으로부터 와이어를 공급받아 진행방향을 안내하며, 상기 절단롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되는 가이드롤러; 상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되며, 상기 절단롤러로 진입하는 와이어가 상기 절단롤러의 축방향의 수직방향으로 진입되도록 하는 진입롤러; 및, 상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러와 동일평면 및 동축방향을 가지면서 상기 가이드롤러로부터 상기 진입롤러로 와이어가 경유되도록 하며, 인출된 와이어는 상기 진입롤러의 원주면의 수직방향으로 진입되도록 하는 보정롤러;를 포함하며, 상기 설치대가 상기 절단롤러의 축방향을 따라 설정된 위치로 이동하여 상기 잉곳을 부분적으로 절단하는 것을 특징으로 하는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치에 의해 달성된다.

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또한, 상기 공급보빈 및 상기 회수보빈과 각각 이격 설치되어, 외주면에 권선되는 와이어에 장력을 제공하는 텐션롤러를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 절단롤러의 외주면을 따라 회전하는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급함으로써 잉곳 전체를 절단할 수 있을 뿐만 아니라 잉곳을 선택적으로 절단하여 생산되는 웨이퍼의 개수를 조절할 수 있는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치가 제공된다.
또한, 롤러의 위치 변경을 하더라도 롤러의 마모를 최소화할 수 있는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치가 제공된다.

도 1은 종래의 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 사시도이고,
도 3은 본 발명 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 정면도 및 측면도이다.

설명에 앞서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일실시예에서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 정면도 및 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치는 잉곳(1)을 공급받아 고정하는 워크플레이트(10)와, 외주면에 와이어가 권취되어 회전하는 한 쌍의 절단롤러(20)와, 와이어를 공급하는 공급부(30)와, 와이어를 회수하는 회수부(40)를 포함하여 구성된다.

여기서 워크플레이트(10)는 잉곳(1)이 하면에 부착되는 장치로써 상하 방향으로 일정속도로 승강 가능하게 설치된다.

절단롤러(20)는 워크플레이트(10)의 하부에 이격되어 배치되고, 한 쌍의 롤러가 대향하여 설치되어 외주면에는 하방으로 이동되는 잉곳(1)을 일정한 크기의 웨이퍼로 절단하도록 소정의 와이어가 권선되어 회전한다.

또한, 한 쌍의 절단롤러(20)의 외주면에는 와이어의 이탈을 방지하고 진행방향을 안내하는 가이드홈이 형성되는 것이 바람직하다.

공급부(30)는 와이어가 권취되어 있는 공급보빈(31)과, 절단롤러(20)에 공급되는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급하는 롤러부(32)로 구성된다.

공급보빈(31)은 본 실시예에서 절단롤러(20)의 우측 상방에 설치되어 와이어를 공급하고, 공급보빈(31)의 하부에 두 개의 텐션롤러(T)가 설치되어 와이어에 장력을 인가하고 와이어의 진행을 안내한다.

한편, 공급보빈(31)의 위치는 상술한 위치에 제한되는 것은 아니며, 장력을 조절하는 롤러를 추가 설치하여 다른 위치에도 설치가 가능하다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 롤러부(32)는 절단롤러(20)에 공급되는 와이어의 진입 위치를 변경하여 공급하는 장치로써, 가이드롤러(33)와, 진입롤러(34)와, 보정롤러(35) 및 설치대(36)로 구성된다.

가이드롤러(33)는 후술할 설치대(36)의 일 면에 고정설치되며, 절단롤러(20)의 종방향 축에 대하여 롤러의 축이 수직방향으로 설치된다.
이 같이 설치된 상태에서 회전하여, 공급보빈(31)의 하부에 설치된 한 쌍의 텐션롤러(T) 중 도면상 왼쪽에 설치된 텐션롤러(T)의 수직 하방에 설치되어 와이어를 공급받아 와이어의 진행방향을 안내한다.

진입롤러(34)는 후술할 설치대(36)에 고정설치되되 가이드롤러(33)의 하방에 배치된다.
이때, 진입롤러(34)는 절단롤러(20)의 종방향 축에 대하여 롤러의 축이 수평방향으로 설치된다.
그리고, 후술할 설치대(36)의 이동에 따라 절단롤러(20)에 공급되는 와이어의 진입 위치가 변경될 수 있다.

보정롤러(35)는 후술할 설치대(36)에 고정설치되되, 가이드롤러(33)와 동일평면 및 동일한 축방향을 가지도록 설치되어, 가이드롤러(33)로부터 인출된 와이어를 공급받아 진입롤러(34)로 안내하는 역할을 한다.
이때, 가이드롤러(33)로부터 공급되는 와이어를 진입롤러(34)의 외주면에 수직으로 공급하도록 설치된다.
본 실시예에서는 보정롤러(35)가 가이드롤러(33)의 우측 상단에 설치되었으나 이에 제한되는 것은 아니고, 진입롤러(34)의 설치 위치에 따라 보정롤러(35)의 위치는 변경될 수 있다.

설치대(36)는, 일면에 상기 가이드롤러(33)와 보정롤러(35)가 동일한 축방향을 가지도록 설치되고, 타면에 와이어 쏘 장치의 벽면에 탈착 가능하도록 체결된다.
가이드롤러(33)와 보정롤러(35)가 동일평면 상에서 설치되므로, 가이드롤러(33)로부터 인출된 와이어는 보정롤러(35)의 축방향 부분과 마찰이 실질적으로 거의 발생하지 않아 보정롤러(35)의 축방향 마모가 최소화될 수 있다.
또한, 설치대(36) 중 가이드롤러(33) 및 보정롤러(35)의 하향에 상기 진입롤러(34)가 설치되되, 상술한 바와 같이, 보정롤러(35)로부터 인출된 와이어가 진입롤러(34)의 원주면에 대해 수직인 방향으로 진입되도록 설치된다.
이와 같은 배치구조를 통해서, 각 롤러의 축방향 마모를 최소화할 수 있게 된다.

결과적으로, 상기와 같이 각 롤러가 설치된 설치대(36)를 절단롤러(20)의 축방향을 따라 상기 잉곳(1)에서 설정된 위치로 와이어가 진입되도록 장착하여 잉곳(1)의 일부만 절단할 수 있다.
또한, 잉곳(1) 전체를 절단할 시에는 와이어 쏘 장치의 벽면에서 설치대(36)를 제거하고, 와이어를 공급하는 롤러를 설치함으로써 잉곳(1) 전체를 절단할 수 있다.

한편, 도면상 절단롤러(20)의 좌측에 설치되어 회수되는 와이어의 회수 위치를 변경하여 잉곳(1)을 선택적으로 절단하는 것도 가능하며, 또한, 절단롤러(20)의 양측 모두에 설치되어 와이어의 진입 및 회수 위치를 모두 변경하는 것 또한 가능하다.

회수부(40)는 와이어를 회수하여 권취하는 회수보빈(41)과, 절단롤러(20)로부터 회수되는 와이어를 회수보빈(41)에 제공하는 회수롤러(42)와, 회수보빈(41)과 회수롤러(42) 사이에 설치되어 와이어에 장력을 인가하고 진행 방향을 안내하는 텐션롤러(T)를 포함하여 구성된다.

회수보빈(41)은 본 실시예에서 절단롤러(20)의 좌측 상방에 설치되어 와이어를 공급하나, 이에 제한되는 것은 아니며 장력을 조절하는 롤러를 추가 설치하여 다양한 위치에 설치가 가능하다. 또한, 회수보빈(41)의 하방에는 텐션롤러(T)가 설치되어 장력을 인가한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 회수롤러(42)는 절단롤러(20)의 회전축인 종방향 축과 평행한 롤러축에 의해 회전하도록 설치되며 절단롤러(20)의 좌측, 회수보빈(41)의 하방에 이격되어 설치되어, 절단롤러(20)의 외주면을 따라 회수되는 와이어를 회수한다.

지금부터는 상술한 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치의 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 원하는 개수의 웨이퍼를 절단하기 위하여 절단롤러(20)에 진입되는 와이어의 진입 위치를 결정하여 설치대(36)에 진입롤러(34)를 설치한 후, 진입롤러(34)에 와이어가 수직으로 공급되도록 보정롤러(35)를 설치대(36)에 설치한다. .

그 후, 공급보빈(31)에 권취된 와이어를 텐션롤러(T), 롤러부(32), 절단롤러(20), 회수롤러(42) 및 회수보빈(41)의 외주면에 감아 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치를 작동시킨다.

이때, 와이어는 공급보빈(31)에서 회수보빈(41) 방향으로 진행하며 권취되고, 마주보는 한 쌍의 절단롤러(20)의 외주면을 왕복 회전하면서 회수롤러(42)로 회수된다.

동시에 잉곳(1)이 장착된 워크플레이트(10)가 하방으로 이동되고, 전체 잉곳(1) 중 절단하고자 하는 부분만 왕복 회전하는 와이어에 접촉하므로 원하는 개수의 웨이퍼만 절단하게 된다. 또한, 절단된 웨이퍼는 하방에 마련된 회수장치(미도시)에 의해 회수된다.

한편, 롤러부(32)를 제거하고 절단롤러(20)의 종방향 축에 대하여 수직으로 와이어를 공급하는 롤러를 설치함으로써, 잉곳(1)의 전체를 절단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 진입롤러(34)와 보정롤러(33)의 위치를 변경하여 잉곳(1)을 절단함으로써 사용자가 원하는 개수만큼만 잉곳(1)을 절단할 수 있어, 품질 검사시 불필요한 낭비를 막을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1: 잉곳 10: 워크플레이트
20: 절단롤러 30: 공급부
31: 공급보빈 32: 롤러부
33: 가이드롤러 34: 진입롤러
35: 보정롤러 36: 설치대
40: 회수부 41: 회수보빈
42: 회수롤러 T: 텐션롤러

Claims (3)

1. 상하 승강 가능하게 설치되고 잉곳이 부착되는 워크플레이트;
   상기 워크플레이트의 하방에 이격 설치되고, 외주면에 와이어가 권선되어 회전함으로써 잉곳을 절단하는 한 쌍의 절단롤러;
   상기 절단롤러의 일측과 타측에 회전 가능하게 각각 설치되어 와이어를 공급 및 회수하는 공급보빈과 회수보빈;
   설치대의 일 면에 설치되어, 상기 공급보빈으로부터 와이어를 공급받아 진행방향을 안내하며, 상기 절단롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되는 가이드롤러;
   상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러의 축방향과 수직인 축방향을 가지도록 설치되며, 상기 절단롤러로 진입하는 와이어가 상기 절단롤러의 축방향의 수직방향으로 진입되도록 하는 진입롤러; 및,
   상기 설치대에 고정설치되되 상기 가이드롤러와 동일평면 및 동축방향을 가지면서 상기 가이드롤러로부터 상기 진입롤러로 와이어가 경유되도록 하며, 인출된 와이어는 상기 진입롤러의 원주면의 수직방향으로 진입되도록 하는 보정롤러;를 포함하며,
   상기 설치대가 상기 절단롤러의 축방향을 따라 설정된 위치로 이동하여 상기 잉곳을 부분적으로 절단하는 것을 특징으로 하는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 공급보빈 및 상기 회수보빈과 각각 이격 설치되어, 외주면에 권선되는 와이어에 장력을 제공하는 텐션롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉곳 절단용 와이어 쏘 장치.
   
   
   
   
   

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