KR100832346B1 - 블랭크 마스크용 기판의 연마장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블랭크 마스크용 기판 연마 장치에 관한 것이다. 상기 연마 장치는, 블랭크 마스크용 기판을 고정시키는 캐리어 유닛, 연마재를 공급하는 연마재 공급 유닛, 상기 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 상부면을 연마하는 상부 정반 유닛, 상기 상부 정반 유닛에 가변적인 회전력을 전달하는 상부 정반 구동 유닛, 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 하부면을 연마하는 하부 정반 유닛, 상기 하부 정반 유닛으로 가변적인 회전력을 전달하는 하부 정반 구동 유닛, 회전력을 이용하여 캐리어 유닛으로 요동 운동을 제공하는 직선 운동 왕복 유닛, 상기 캐리어 유닛 및 상기 직선 운동 왕복 유닛으로 회전력을 전달하는 오실레이션 유닛을 구비한다. 상기 캐리어 유닛은 레버-크랭크 기구(Lever-crank mechanism)로 이루어지며, 상기 캐리어 유닛의 상기 레버-크랭크 기구의 한 쪽 링크에서는 360도 회전 운동을 함과 동시에 다른 쪽 링크에서는 오실레이션 유닛에 의하여 랜덤한 각도로 요동 운동을 한다.
블랭크 마스크, 쿼츠 기판, 연마, 요동 운동
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치를 전체적으로 도시한 레이아웃도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 캐리어 유닛의 일 실시 형태를 예시적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 하부 정반 유닛의 일 실시 형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 수직 방향의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 하부 정반 구동 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 오실레이션 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 직선 운동 왕복 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이며, 도 7은 상기 직선운동 왕복 유닛의 상세도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상부 정반 유닛의 일실시형태를 도시한 저면도 및 정면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상부 정반 구동 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도, 정면도 및 측면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상부 정반 링크 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상부 정반 고정 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상부 정반 터닝 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 측면도, 평면도, 정면도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 연마재 공급 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 연마 장치
90 : 프레임
100 : 캐리어 유닛
110 : 상부 정반 유닛
120 : 상부 정반 구동 유닛
130 : 하부 정반 유닛
140 : 하부 정반 구동 유닛
150 : 오실레이션 유닛
160 : 직선 운동 왕복유닛
170 : 상부 정반 링크 유닛
180 : 상부 정반 고정 유닛
190 : 상부 정반 터닝 유닛
200 : 연마재 공급 유닛
본 발명은 블랭크 마스크(Blank Mask)용 기판의 연마 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사진식각공정(Photo Lithography)에서 사용되는 포토마스크의 베이스 기판인 블랭크 마스크용 쿼츠(Quarts) 기판의 표면을 연마가공하여 우수한 평탄도를 제공하는 블랭크 마스크의 연마 장치에 관한 것이다.
반도체 제작 공정 중의 하나인 사진 식각 공정에 사용되는 포토 마스크(Photi mask)의 베이스기판인 블랭크마스크용 쿼츠 기판(Quartz plate)의 양 표면은 경면 연마 가공되어야 한다. 이때, 경면 연마 가공된 블랭크마스크용 쿼츠 기판은 그 평탄도가 매우 우수해야 한다. 이와 같이, 블랭크 마스크용 쿼츠 기판의 경면 연마 가공 공정이 쉽지 않을 뿐만 아니라 매우 우수한 평탄도가 요구되는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양면의 평탄도가 우수하도록 블랭크 마스크용 쿼츠 기판의 양면을 연마할 수 있는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치는,
연마 가공 대상인 블랭크 마스크용 기판을 고정시키는 캐리어 유닛,
연마재를 공급하는 연마재 공급 유닛,
상기 연마재 공급 유닛으로부터 연마재를 제공받아 캐리어 유닛으로 제공하며, 상기 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 상부면을 연마하는 상부 정반 유닛,
상기 상부 정반 유닛에 가변적인 회전력을 전달하는 상부 정반 구동 유닛,
상기 연마재 공급 유닛으로부터 연마재를 제공받아 캐리어 유닛으로 제공하며, 상기 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 하부면을 연마하는 하부 정반 유닛,
상기 하부 정반 유닛으로 가변적인 회전력을 전달하는 하부 정반 구동 유닛,
외부로부터 전달된 회전력을 이용하여 캐리어 유닛으로 요동 운동을 제공하 는 직선 운동 왕복 유닛,
상기 상부 정반 유닛과 상기 하부 정반 유닛의 사이에 장착되며, 상기 캐리어 유닛 및 상기 직선 운동 왕복 유닛으로 회전력을 전달하는 오실레이션 유닛,
상기 상부 정반 유닛과 상부 정반 구동유닛을 하부 정반의 중심에서 이격시키기 위한 연결축인 상부 정반 링크 유닛,
상부 정반 유닛이 하부 정반의 중심에 정위치되었을 때 상부 정반이 흔들리지 않도록 고정하는 상부 정반 고정 유닛,
상기 상부 정반 유닛과 상기 상부 정반 구동 유닛을 하부 정반의 중심에서 이격시키는 상부 정반 터닝 유닛
을 구비하여, 상기 캐리어 유닛을 회전 운동 및 요동 운동을 함께 시키면서 캐리어 유닛에 고정된 블랭크 마스크용 기판의 양면을 연마한다.
전술한 특징을 갖는 상기 블랭크 마스크용 기판 연마 장치의 상기 캐리어 유닛은 레버-크랭크 기구(Lever-crank mechanism)로 이루어지며, 상기 캐리어 유닛의 상기 레버-크랭크 기구의 한 쪽 링크에서는 360도 회전 운동을 함과 동시에 다른 쪽 링크에서는 오실레이션 유닛에 의하여 랜덤한 각도로 요동 운동을 하도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판의 연마 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치(10)를 전체적으로 도시한 레이아웃도이다. 도 1의 (a)은 본 발명에 따른 연마 장치(10)의 평면도이며, (b)는 정면도이며, (c)는 측면도이다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크용 기판 연마 장치(10)는 연마 가공 소재로서 요구되는 소정의 크기로 절단된 사각형의 블랭크 마스크용 쿼츠 기판(Quartz plate)을 수동으로 작업자가 1매씩 보조지그인 캐리어(Carrier)에 투입을 하여 연마하는 매엽식 연마 장치이다. 상기 연마 장치(10)는 프레임(90), 캐리어 유닛(100), 상부 정반 유닛(110), 상부 정반 구동 유닛(120), 하부 정반 유닛(130), 하부 정반 구동 유닛(140), 오실레이션 유닛(150), 직선 운동 왕복유닛(160), 상부 정반 링크 유닛(170), 상부 정반 고정 유닛(180), 상부 정반 터닝 유닛(190), 연마재 공급 유닛(200)을 구비한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 연마 장치(10)는 캐리어에 블랭크 마스크용 쿼츠 기판을 투입한 후, 상부 정반과 하부 정반의 사이에 캐리어를 밀착시키고, 상부 정반과 하부 정반의 중심부를 통해 연마재인 슬러리를 공급하면서, 캐리어를 회전 운동과 함께 요동 운동시킴으로써, 블랭크 마스크용 쿼츠 기판의 양면을 동시에 연마 가공하여 고품질의 평탄도를 가질 수 있도록 한다. 이하, 전술한 각 구성 요소들에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 프레임(90)은 본 발명에 따른 연마 장치(10)를 구성하는 모든 기구부들을 고정시키는 것이다.
상기 캐리어 유닛(carrier unit;100)은 연마 가공 대상인 블랭크 마스크용 쿼츠 기판을 고정시키기 위한 것이다. 도 2는 상기 캐리어 유닛(100)의 일 실시 형태를 예시적으로 도시한 평면도이다. 상기 캐리어 유닛(100)은 블랭크 마스크용 쿼 츠 기판을 부착하는 캐리어, 캐리어를 회전시키기 위하여 상기 캐리어의 하단에 연결되는 타이밍 기어, 상기 캐리어를 지지하는 베어링 롤러와 프레임, 상기 캐리어를 회전시키는 타이밍 벨트 구동의 감속 모터를 구비한다. 상기 베어링 롤러는 복열의 베어링이 삽입된 8개의 홈이 형성된 롤러로서, 캐리어의 외곽 원주면에 설치되어 캐리어의 측면을 지지하게 된다. 캐리어는 하단에 타이밍 풀리가 부착되어 있고 타이밍 벨트에 의해 캐리어가 회전운동을 하게 된다. 전술한 구성을 갖는 캐리어 유닛(10)은 상기 오실레이션 유닛(150)과 연결된다.
상기 캐리어 유닛은 4절 링크 기구(4-Link mechanism)에서 변형된 레버-크랭크 기구(Lever-crank mechanism)를 이용한다. 따라서, 상기 캐리어 유닛은 레버-크랭크 기구위의 링크에 놓인 형태로 이루어져, 한 쪽 링크에서는 상기 모터의 구동으로 360도 회전함과 동시에 다른 링크에서는 랜덤한 각도로 요동 운동을 하게 된다.
상기 하부 정반 유닛(130)은 연마 가공 대상인 블랭크 마스크용 쿼츠 기판의 하부면을 연삭 가공시키는 유닛이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 상기 하부 정반 유닛(130)의 일 실시 형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 수직 방향의 단면도이다. 상기 하부 정반 유닛은 블랭크마스크용 쿼츠 기판의 하부면을 연삭 가공시키는 주물 재질의 하부 정반, 하중과 강성을 지지하는 크로스롤러 베어링과 하우징, 구동력을 전달하는 V 벨트풀리, 하부 정반의 중심하부에서 연마재인 슬러리(slurry)를 공급하는 로터리 조인트 밸브를 구비한다.
상기 하부 정반 구동 유닛(140)은 상기 하부 정반 유닛(130)의 상기 하부 정 반을 회전시키는 유닛이다. 도 4의 (a), (b) 및 (c)는 상기 하부 정반 구동 유닛(140)의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도, 정면도 및 측면도이다. 상기 하부 정반 구동 유닛(140)은 회전 운동력을 부여하는 감속기가 조합된 서보모터로 이루어져 있으며, V 벨트구동으로 상기 서보모터의 V 벨트 풀리에서 하부 정반 유닛(130)의 상기 V 벨트 풀리로 회전력을 전달하게 된다. 상기 하부 정반 구동 유닛(140)은 V 벨트 풀리의 인장력 조정을 위한 슬로터(SLOTTER) 가이드 홈을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 오실레이션 유닛(oscillation unit;150)은 직선 운동 왕복 유닛과 상기 캐리어 유닛으로 회전력을 전달하는 유닛으로서, 상부 정반 유닛(110)과 하부 정반 유닛(130)의 사이에 장착되며, 서보 모터로 회전운동을 하는 링크부분에 해당된다. 도 5의 (a) 및 (b)는 오실레이션 유닛(150)의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.
상기 직선 운동 왕복유닛(160)은 캐리어 유닛(100)이 요동운동을 할 수 있게 레버-크랭크 기구의 요동 링크에 해당하는 부분으로서, 상기 오실레이션 유닛(150)과 캐리어 유닛(100)의 사이에 연결된다. 상기 직선 운동 왕복 유닛(160)은 캐리어 유닛의 원활한 요동 운동을 위해 서보 모터로 병진운동을 시킨다. 도 6의 (a) 및 (b)는 상기 직선 운동 왕복 유닛(160)의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 직선운동 왕복 유닛의 상세도이다.
상기 상부 정반 유닛(110)은 캐리어 유닛의 상부에 배치되는 상부 정반, 상기 연마재 공급 유닛(200)으로부터 연마재인 슬러리(slurry)를 공급받아 상부 정반 의 하부 중심으로 제공하는 연마재 통로, 상기 상부 정반의 가압량을 측정하는 리니어 게이지 유닛, 상기 상부 정반으로 가압력을 부여하는 공압 실린더, 상기 상부 정반의 원활한 승강 기능을 제공하는 4축의 부싱가이드축을 구비한다. 도 8의 (a) 및 (b)는 상부 정반 유닛(110)의 일실시형태를 도시한 저면도 및 정면도이다.
상기 상부 정반 구동 유닛(120)은 상기 상부 정반 유닛(110)에 가변적인 회전력을 전달하기 위한 서보모터, 상기 상부 정반 유닛에서 자유로이 승강할 수 있도록 한 4개의 가이드축, 상기 상부 정반 유닛과 일체로 승강하는 구동 모터를 구비한다. 상기 구동 모터는 밸트간격의 조절이나 별도의 조정없이 상부 정반 유닛(110)의 상기 공압 실린더에 의하여 상부 정반과 일체로 승강하게 된다. 도 9의 (a), (b) 및 (c)는 상기 상부 정반 구동 유닛의 일실시형태를 예시적으로 도시한 평면도, 정면도 및 측면도이다.
상기 상부 정반 링크 유닛(170)은, 상기 상부 정반 유닛(110)과 상부 정반 구동유닛(120)을 하부 정반의 중심에서 이격시키기 위하여, 상부 정반의 프레임과 수직 칼럼을 연결하는 연결축이다. 도 10의 "A"는 상기 상부 정반 링크 유닛이며, 도 10의 "A"의 왼쪽에 도시된 부재는 상부 정반에 대한 프레임이며, 도 10의 "A"의 오른쪽에 도시된 부재는 수직 칼럼이다. 전술한 상부 정반 링크 유닛을 이용하여, 연마 가공을 완료한 후 연마 가공 소재인 블랭크 마스크용 쿼츠 기판을 캐리어로부터 손쉽게 떼어낼 수 있도록 한다.
상기 상부 정반 고정 유닛(180)은 상부 정반 유닛을 고정하는 유닛으로서, 상부 정반 유닛이 하부 정반의 중심에 정위치되었을 때 가공시 상부 정반이 흔들리 지 않도록 고정하는 기능을 한다. 도 11의 (a) 및 (b)는 상부 정반 고정 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다.
상기 상부 정반 터닝 유닛(190)은 실린더로 이루어진다. 도 12의 (a) 내지 (c)는 상부 정반 터닝 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 측면도, 평면도, 정면도이다. 상기 상부 정반 터닝 유닛의 실린더를 이용하여 상기 상부 정반 유닛과 상기 상부 정반 구동 유닛을 하부 정반의 중심에서 이격시킴으로써, 연마 가공을 완료한 후 연마 가공 소재인 블랭크 마스크용 쿼츠 기판을 손쉽게 떼어낼 수 있도록 한다.
상기 연마재 공급 유닛(200)은 연마재인 슬러리(Slurry)를 상부 정반 및 하부 정반을 통해 캐리어로 공급한다. 도 13의 (a) 및 (b)는 상기 연마재 공급 유닛의 일 실시형태를 예시적으로 도시한 평면도 및 측면도이다. 도 13을 참조하면, 상기 연마재 공급 유닛은 상부 정반 및 하부 정반을 통해 캐리어 모듈 표면으로 연마재인 슬러리(Slurry)를 강제 압송하고 펌핑하는 펌프, 순환하는 연마재의 고착을 방지하기 위해 탱크 내부의 임펠러를 회전시키는 모터, 연마재의 온도를 공정온도로 유지하기 위한 히터와 온도센서, 임펠러 회전시 유체 흐름을 원활하게 하기 위한 스테인리스재질의 원통형 탱크, 상기 원통형 탱크를 적당한 위치로 원활하게 이동을 위한 3점 지지의 캐스터를 구비한다.
상기 연마재 공급 유닛의 원통형 탱크내에 있는 물에 희석된 연마재(Slurry)가 투명 배관호스를 통해 기계의 펌프로 강제 압송되어 상부 정반 및 하부 정반을 통해 캐리어로 분산 공급된다. 상부 정반과 하부 정반이 각각 캐리어 유닛의 캐리 어의 상부면과 하부면에 밀착되어 회전하는 동안, 캐리어 유닛이 회전 및 요동운동을 행하여 캐리어에 고정된 블랭크마스크용 쿼츠 기판의 양면 표면을 동시 연마 가공함으로써, 상기 블랭크 마스크용 쿼츠 기판의 표면에 고품질의 평탄도를 부여할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하여, 포토마스크의 베이스기판으로서 블랭크마스크용 쿼츠 기판 표면을 연마 가공함에 있어서, 연마재를 공급함과 동시에 회전 운동과 요동 운동을 시킴으로써, 기판 표면의 양면을 수미크론의 평탄도를 갖도록 연마 가공할 수 있게 된다.
Claims (5)
- 연마 가공 대상인 블랭크 마스크용 기판을 고정시키는 캐리어 유닛;연마재를 공급하는 연마재 공급 유닛;상기 연마재 공급 유닛으로부터 연마재를 제공받아 캐리어 유닛으로 제공하며, 상기 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 상부면을 연마하는 상부 정반 유닛;상기 상부 정반 유닛에 가변적인 회전력을 전달하는 상부 정반 구동 유닛;상기 연마재 공급 유닛으로부터 연마재를 제공받아 캐리어 유닛으로 제공하며, 상기 캐리어 유닛에 장착된 블랭크 마스크용 기판의 하부면을 연마하는 하부 정반 유닛;상기 하부 정반 유닛으로 가변적인 회전력을 전달하는 하부 정반 구동 유닛;외부로부터 전달된 회전력을 이용하여 캐리어 유닛으로 요동 운동을 제공하는 직선 운동 왕복 유닛;상기 상부 정반 유닛과 상기 하부 정반 유닛의 사이에 장착되며, 상기 캐리어 유닛 및 상기 직선 운동 왕복 유닛으로 회전력을 전달하는 오실레이션 유닛;을 구비하여, 상기 캐리어 유닛을 회전 운동 및 요동 운동을 함께 시키면서 캐리어 유닛에 고정된 블랭크 마스크용 기판의 양면을 연마하는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블랭크 마스크용 기판 연마 장치는 상기 상부 정반 유닛과 상부 정반 구동유닛을 하부 정반의 중심에서 이격시키기 위한 연결축인 상부 정반 링크 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블랭크 마스크용 기판 연마 장치는 상부 정반 유닛이 하부 정반의 중심에 정위치되었을 때 상부 정반이 흔들리지 않도록 고정하는 상부 정반 고정 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블랭크 마스크용 기판 연마 장치는 상기 상부 정반 유닛과 상기 상부 정반 구동 유닛을 하부 정반의 중심에서 이격시키는 상부 정반 터닝 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 캐리어 유닛은 레버-크랭크 기구(Lever-crank mechanism)로 이루어지며, 상기 캐리어 유닛의 상기 레버-크랭크 기구의 한 쪽 링크에서는 360도 회전 운동을 함과 동시에 다른 쪽 링크에서는 오실레이션 유닛에 의하여 랜덤한 각도로 요동 운동을 하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 기판 연마 장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| KR1020070066373A KR100832346B1 (ko) | 2007-07-03 | 2007-07-03 | 블랭크 마스크용 기판의 연마장치 |
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2007
- 2007-07-03 KR KR1020070066373A patent/KR100832346B1/ko not_active IP Right Cessation
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