KR100796553B1 - 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 모터를 사용하여 정밀한 위치제어를 가능하게 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치에 관한 것으로서, 웨이퍼 표면연마장비에서 웨이퍼의 이물질을 세정하는 세정 브러쉬를 승하강시키는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 구성함에 있어서, 좌우에 승하강 가이드 레일이 상하로 연장되어 있는 프레임; 상기 프레임의 하방에 회전축이 회전지지되는 기준 브러쉬; 상기 프레임의 상방에 설치되고, 상기 가이드 레일을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되는 승하강 블록; 상기 승하강 블록에 회전축이 회전지지되고, 상기 기준 브러쉬에 대해 상하로 접근/이격이 가능한 승하강 브러쉬; 및 상기 프레임에 설치되고, 상기 승하강 블록을 승하강시키도록 모터로드가 상기 승하강 블록과 연결되는 리니어 모터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 제품의 단가와 생산 비용 및 생산 시간을 크게 절감할 수 있고, 부품들 간의 가공 오차를 최소화하여 정밀한 위치 제어를 가능하게 하며, 장비를 최소화, 경량화할 수 있고, 관리나 수리, 부품 교체 등을 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는다.

웨이퍼, 브러쉬, 승하강, 모터로드, 축지지블록

Description

웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치{Cleaning brush up-down apparatus of chemical mechanical polishing equipment for wafer}

도 1은 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 측단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3의 측단면도이다.
도 5는 도 3에 A로 표시된 부분의 확대도.

<도면의 주요한 부호에 대한 설명>

1, 20: 프레임 2, 21: 기준 브러쉬

3, 22: 회전축 4, 24: 승하강 블록

5, 25: 승하강 브러쉬 6, 26: 회전축

7: 가이드블록 8: 회전모터

9: 모터 회전축 10: 크랭크

11: 링크암 12: 승하강로드

27: 모터로드 28: 리니어 모터

29: 마운트 플레이트 32: 기준 축지지블록

33, 35: 타이밍 풀리 34: 승하강 축지지블록

본 발명은 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리니어 모터를 사용하여 정밀한 위치제어를 가능하게 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 공정은, 실리콘을 주원료로 하는 웨이퍼의 표면 다층으로 반도체 소자를 형성하도록 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 표면 연마공정, 세정 공정 등과 같은 다수의 공정들로 이루어진다.

이러한, 반도체 웨이퍼 가공 공정 중에는 화학-기계적 연마장비(CMP; Chemical Mechanical Polishing 장비) 등을 사용하여 웨이퍼를 고속으로 회전시키면서 표면을 연마하는 웨이퍼의 표면연마공정이 있다.

또한, 웨이퍼 표면연마공정 등에는 발생된 이물질이나 파티클 등을 제거하기 위하여 웨이퍼 세정공정이 반드시 포함된다.

여기서, 웨이퍼의 세정공정은 공개특허공보 공개번호 10-2005-82323에 공개된 바와 같은 다양한 형태의 반도체 웨이퍼 세정장비들이 적용되어 다양한 방식으로 이루어지고 있다.

특히, 상기 발명에 제시된 웨이퍼 세정장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가이드로울러(도시하지 않음)에 의해 회전하는 웨이퍼의 전면 및 후면에 각 각 접촉 회전되면서 상기 웨이퍼를 가압하는 동시에 웨이퍼를 세정하는 한 쌍의 함습성 스펀지 재질의 세정 브러쉬(2)(5)가 포함되는 구성이다.

한편, 이러한 세정 브러쉬(2)(5) 중 어느 하나를 승하강시키는 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 크게 프레임(1)과 기준 브러쉬(2)와, 승하강 블록(4)과, 승하강 브러쉬(5)와, 가이드 블록(7)과, 회전모터(8)와, 크랭크(10)와, 링크암(11) 및 승하강 로드(12)를 포함하여 이루어지는 구성이었다.

즉, 상기 프레임(1)은, 상기 기준 브러쉬(2)를 회전지지하고, 상기 승하강 블록(4)을 미끄럼지지하는 것이다.

또한, 상기 기준 브러쉬(2)는 상기 프레임(1)의 하방에 그 회전축(3)이 회전지지되는 것이다.

또한, 상기 승하강 블록(4)은, 상기 프레임(1)의 상방에 설치되고, 승하강이 자유롭도록 설치되는 것이다.

또한, 상기 승하강 브러쉬(5)는, 상기 승하강 블록(4)에 회전축(6)이 회전지지되고, 상기 기준 브러쉬(2)와 짝을 이루어 상기 기준 브러쉬(2)를 기준으로 승하강이 가능한 것이다.

또한, 상기 가이드 블록(7)은, 상기 회전모터(8)와, 크랭크(10)와, 링크암(11) 및 승하강 로드(12)를 지지하고, 상기 승하강 로드(12)의 승하강 운동을 안내한다.

또한, 상기 회전 모터(8)는, 모터 회전축(9)을 일정한 각도로 회전시키는 것이고, 상기 크랭크(10)는, 상기 모터 회전축(9)에 연결되어 좌우로 회동되며, 상기 링크암(11)은, 일단이 상기 크랭크(10)와 링크 결합되고, 타단이 상기 승하강 로드(12)에 링크 결합되어 상기 크랭크(10)의 회전운동을 상기 승하강 로드(12)의 직선왕복운동으로 변환하는 역할을 한다.

또한, 상기 승하강 로드(12)는 상기 가이드 블록(7)의 안내를 받아 직선 왕복운동이 가능하고, 상기 링크암(11)에 의해 승하강할 수 있는 것으로서, 상기 승하강 블록(4)과 연결되어 상기 승하강 블록(4)과 함께 상기 승하강 브러쉬(5)가 상기 기준 브러쉬(2)를 기준으로 승하강하는 것이 가능한 구성이다.

따라서, 이러한 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 상기 회전 모터(8)의 모터 회전축(9)이 소정 각도로 회전하면, 상기 크랭크(10)가 회동하고, 상기 크랭크(10)와 연동된 링크암(11)이 회동하면서, 상기 승하강 로드(12)의 승하강운동을 유도함으로써 상기 승하강 블록(4)이 승하강하게 되고, 이에 따라 상기 승하강 브러쉬(5)가 상기 기준 브러쉬(2)를 기준으로 승하강할 수 있는 것이다.

그러나, 이러한 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 첫째로, 크랭크(10)와, 링크암(11) 및 승하강 로드(12) 등 모터의 회전운동을 직선운동으로 바꾸기 위해 너무 많은 부품과 가이드 블록(7) 등과 같은 복잡한 구조물들이 반드시 필요하여 제품의 단가와 생산 비용 및 생산 시간이 크게 낭비되는 문제점이 있었다.

둘째로, 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 과정에서 모터의 펄스 제어를 위해 총 승하강 위치 값을 일정하게 나누어 근사치로 제어하는 등 정밀도가 떨어지고, 제어 과정이 복잡하며, 부품들 간의 가공 오차 등으로 인하여 모터의 회전각도에 따른 정확한 승하강 위치의 조절이 매우 어려워서 정밀한 위치 제어가 불가능했었던 문제점이 있었다.

셋째로, 종래의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 상기 가이드 블록(7) 등이 차지하는 부피와 무게가 비대해져서 장비를 최소화, 경량화하기 어렵고, 부품들의 관리나 수리, 교체 등이 번거로웠던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 리니어 모터를 이용하여 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 부품들을 줄여서 제품의 단가와 생산 비용 및 생산 시간을 크게 절감할 수 있고, 부품들 간의 가공 오차를 최소화하여 정밀한 위치 제어를 가능하게 하며, 장비를 최소화, 경량화할 수 있고, 관리나 수리, 부품 교체 등을 용이하게 할 수 있게 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 웨이퍼 표면연마장비에서 웨이퍼의 이물질을 세정하는 세정 브러쉬를 승하강시키는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 구성함에 있어서, 좌우에 승하강 가이드 레일이 상하로 연장되어 있는 프레임; 상기 프레임의 하방에 회전축이 회전지지되는 기준 브러쉬; 상기 프레임의 상방에 설치되고, 상기 가이드 레일을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되는 승하강 블록; 상기 승하강 블록에 회전축이 회전지지되고, 상기 기준 브러쉬에 대해 상하로 접근/이격이 가능한 승하강 브러쉬; 및 상기 프레임에 설치되고, 상기 승하강 블록을 승하강시키도록 모터로드가 상기 승하강 블록과 연결되는 리니어 모터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 승하강 블록은 그 일측에 상기 모터로드를 고정 설치하기 위한 마운트 플레이트가 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 프레임은, 상기 기준 브러쉬의 회전축을 회전지지하는 기준 축지지블록과 상기 회전축에 연결되는 타이밍 풀리가 설치되고, 상기 승하강 블록은, 상기 승하강 브러쉬의 회전축을 회전지지하는 승하강 축지지블록과 상기 회전축에 연결되는 타이밍 풀리가 설치될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치는, 웨이퍼 표면연마장비에서 웨이퍼의 이물질을 세정하는 세정 브러쉬(21)(25) 중 어느 하나를 승하강시키는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치로서, 크게 프레임(20)과, 기준 브러쉬(21)와, 승하강 블록(24)과, 승하강 브러쉬(25) 및 리니어 모터(28)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 프레임(20)은, 상기 기준 브러쉬(21)를 회전지지하고, 상기 승하강 블록(24)을 미끄럼지지하는 것으로, 좌우 양측에 승하강 블록(24)을 미끄럼 안내하기 위한 가이드 레일(23)이 상하로 연장되어 있다.

또한, 상기 기준 브러쉬(21)는 상기 프레임(20)의 하방에 그 회전축(22)이 회전지지되는 것이다.

또한, 상기 승하강 블록(24)은, 상기 프레임(20)의 상방에 설치되고, 상기 프레임(20)에 형성된 승하강 가이드 레일(23)을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되는 것이다.

또한, 상기 승하강 브러쉬(25)는, 상기 승하강 블록(24)에 회전축(26)이 회전지지되고, 승하강 블록(24)과 함께 상하로 이동하면서 위치가 고정된 상기 기준 브러쉬(21)에 대해 접근/이격이 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 리니어 모터(28)는, 상기 프레임(20)에 설치되고, 상기 승하강 블록(24)을 승하강시키도록 모터로드(27)가 상기 승하강 블록(24)과 연결되는 것으로서, 이러한 리니어 모터(28)의 구성은 상기 모터로드(27)가 직선 왕복운동을 하도록 펄스파나 기타 구동 신호에 의해 정밀 제어되는 것이다.

따라서, 상기 리니어 모터(28)에 의해 종래의 도 1 및 도 2에 도시된, 크랭크(10)와, 링크암(11)과, 승하강 로드(12) 및 가이드 블록(7) 등 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 복잡한 부품들을 모두 제거할 수 있는 것이다.

또한, 상기 모터로드(27)를 승하강 블록(24)에 연결하기 위하여는 여러 가지의 방법들이 이용될 수 있으며, 그 구체적인 일 예로서는 도 5에 도시된 바와 같이 승하강 블록(24)에 구멍이 관통 형성되어 있는 마운트 플레이트(29)를 고정 결합시키고, 상기 마운트 플레이트(29)의 구멍 속으로 모터로드(27)를 연장시킨 하부 모터로드(31)에 나사나 볼트 등의 고정구(30)로 고정하게 되면, 상기 모터로드(27)를 승하강 블록(24)에 연결시킬 수가 있게 된다.

한편, 상기 프레임(20)은, 상기 기준 브러쉬(21)의 회전축(22)을 회전지지하 는 기준 축지지블록(32)과 상기 회전축(22)에 연결되는 타이밍 풀리(33)가 설치되고, 상기 승하강 블록(24)은, 상기 승하강 브러쉬(25)의 회전축(26)을 회전지지하는 승하강 축지지블록(34)과 상기 회전축(26)에 연결되는 타이밍 풀리(35)가 설치되어 도시하진 않았지만, 타이밍 벨트를 이용하여 상기 기준 브러쉬(21)와 승하강 브러쉬(25)의 정밀한 회전을 가능하게 할 수 있다.

따라서, 이러한 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치의 작동 과정을 설명하면, 상기 리니어 모터(28)의 모터로드(27)가 직선 승하강운동을 하면, 상기 모터로드(27)와 연결된 상기 승하강 블록(24)이 상기 승하강 가이드 레일(23)을 따라 승하강할 수 있는 것이다.

그러므로, 정밀 제어가 용이한 리니어 모터(28)를 이용하여 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 부품들을 제거하여 제품의 단가와 생산 비용 및 생산 시간을 크게 절감할 수 있는 것은 물론이고, 장비를 최소화, 경량화할 수 있으며, 상기 리니어 모터(28)의 관리나 수리, 부품 교체 등이 용이하며, 상기 승하강 블록(24)의 정밀한 초기 위치 조정이 가능하여 웨이퍼의 파손이나 가동 불량을 최소화할 수 있는 이점을 갖는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치에 의하면, 제품의 단가와 생산 비용 및 생산 시간을 크게 절감할 수 있고, 부품들 간의 가공 오차를 최소화하여 정밀한 위치 제어를 가능하게 하며, 장비를 최소화, 경량화할 수 있고, 관리나 수리, 부품 교체 등을 용이하게 할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼 표면연마장비에서 웨이퍼의 이물질을 세정하는 세정 브러쉬를 승하강시키는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치를 구성함에 있어서,

   좌우에 승하강 가이드 레일이 상하로 연장되어 있는 프레임;

   상기 프레임의 하방에 회전축이 회전지지되는 기준 브러쉬;

   상기 프레임의 상방에 설치되고, 상기 가이드 레일을 따라 승하강이 자유롭도록 설치되는 승하강 블록;

   상기 승하강 블록에 회전축이 회전지지되고, 상기 기준 브러쉬에 대해 상하로 접근/이격이 가능한 승하강 브러쉬; 및

   상기 프레임에 설치되고, 상기 승하강 블록을 승하강시키도록 모터로드가 상기 승하강 블록과 연결되는 리니어 모터;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 승하강 블록은 그 일측에 상기 모터로드를 고정 설치하기 위한 마운트 플레이트가 결합되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임은, 상기 기준 브러쉬의 회전축을 회전지지하는 기준 축지지블록과 상기 회전축에 연결되는 타이밍 풀리가 설치되고,

   상기 승하강 블록은, 상기 승하강 브러쉬의 회전축을 회전지지하는 승하강 축지지블록과 상기 회전축에 연결되는 타이밍 풀리가 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면연마장비의 세정 브러쉬 승하강장치.

Images