KR101584427B1 - 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 CMP 공정(웨이퍼 세정공정)에 사용되거나, 디스플레이 장치에 사용되는 평판형 패널의 표면을 세정하는 PVA(Poly-vinyl Acetate) 브러쉬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어의 외둘레 형상을 육각형태로 구성함으로써, 세정시 장시간 지속적으로 세정을 수행하더라도 뒤틀림 및 쏠림 현상이 방지되게 하며, 브러쉬와 코어를 결합하는 과정에서 별도의 지지부재가 필요없게 하여 구조적인 단순화와 이로 인한 내구성의 현격한 향상을 가져오게 하고, 특히 브러쉬와 코어를 각각 제작 및 인서트 결합 방식을 구현함으로써 제작의 편리함에 따른 생산성의 향상되게 하며, 또한, 육각 형태의 코어 특성상 세척수 배출구를 6방향으로 구현되게 함으로써, 세척수의 고른 융출에 따른 세정력의 향상을 가져오게 하기 위한 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛에 관한 것이다.
Description
본 발명은 반도체 CMP 공정(웨이퍼 세정공정)에 사용되거나, 디스플레이 장치에 사용되는 평판형 패널의 표면을 세정하는 PVA(Poly-vinyl Acetate) 브러쉬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브러쉬의 내부에 형성되어 코어를 육각 형태로 구성함으로써, 코어와 브러쉬간의 긴밀한 결합력의 부여로 뒤틀림이나 쏠림 현상을 방지하고, 구조적인 단순화에 따른 내구성의 향상 및 생산성의 현격한 향상을 가져오게 하기 위한 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛에 관한 것이다.
통상적으로, 반도체 소자의 미세화가 진행됨에 따라 수율과 신뢰성 측면에서 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 불순물 제거의 중요성 또한 증대되고 있다.
이러한 불순물은 반도체 소장의 성능과 수률을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에 반도체 소자를 제조하기 위한 각 공정을 진행하기 전에 세정공정을 거쳐야 한다.
이와 같이 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 세정공정은 증착공정, 식각공정, 포토리소그라피(Photolithography)공정과, 화학적 기계연마(Chemical Merchanial Polish: CMP) 공정 등의 다양한 반도체 소자 제조공정을 진행한 후, 웨이퍼 표면에 잔류하는 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기오염물, 자연산화막과 같은 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 실시한다.
주지된 바와 같이 CMP는 이산화규소(Silica) E는 산화세륨(Ceria) 계열의 연마제를 포함하는 슬러리(slurry)에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적 가공이 동시에 수행되는 평탄화 공정으로서, 이러한 CMP는 웨이퍼의 표면을 평탄화시키기 위한 공정으로 제안된 것이지만, 최근에 들어서는 콘텍 플러그 형성을 위한 폴리실리콘막의 식각 및 금속 배선의 형성을 위한 금속막의 식각공정에 이용되고 있고, 점차 그 이용분야가 확대되고 있는 실정이다.
이러한 CMP공정 후에는 급격하게 증가하는 오염물질의 제거를 위한 반도체 웨이퍼의 세정공정이 필수적으로 수행되고, 이 세정공정으로는 브러쉬를 회전시키며 세정하는 방법인 스크러버 세정(Scrubber Cleaning)이 주로 사용된다.
한편, 최근 들어 정보처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다.
한편, 이러한 정보처리 장치는 가동된 정보를 표시하기 위해 디스플레이 장치를 가지는 것으로, 과거에는 디스플레이 장치로 브라운관(Cathode Ray Tube) 모니터가 주로 사용되었으나, 최근에는 디스플레이 장치 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 평판 디스플레이 장치의 사용이 급격히 증대하고 있다.
이러한 평판 디스플레이 장치에는 다양한 패널이 적용되고 있으며, 특히, 이들 중 전력 소모와 부피가 작고 전압 구동형인 LCD(Liquid Crystal Display)나 LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diode), 유리 등을 이용한 정밀성을 가지는 디스플레이 패널이 널리 사용되고 있다.
한편, 이러한 반도체용 웨이퍼나 디스플레이 패널을 제조하기 위해서는 다양한 공정들이 수행되고 있으며, 이러한 공정 중 패널 상에 묻어 있는 먼지나 유기물 등 각종 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 수행된다.
이러한, 세정공정은 탈이온수를 사용하여 기판을 수세(rinse)하는 수세 공정과, 공기를 분사하여 기판에 부착된 탈이온수를 제거하는 건조 공정 또는 브러쉬를 이용한 세정공정으로 이루어진다.
이때, 브러쉬를 이용한 세정공정은 코어와 함께 브러쉬가 회전 구동하면서 그 브러쉬의 외둘레면이 반도체용 웨이퍼 또는 디스플레이 패널 표면을 지속적으로 접촉하면서 오염물질을 세정하고 소정의 마찰력에 의해 디스플레이 패널을 이송시키게 되는 것이다.
이에, 본 발명 출원인은 특허출원등록 제10-1119951호에서 PVA(polyvinyl alcohol) 재질로 구성하면서 외둘레면에 세정돌기가 형성된 브러쉬를 제안한바 있으며, 이러한 브러쉬는 외주면에 다수의 세정돌기가 형성된 중공형 브러쉬의 내부에는 길이방향으로 중앙에 배수통로가 관통 형성되고, 외둘레에는 90° 간격으로 세척수 배출구가 형성되어 있되, 그 배출구가 길이방향으로 다수열을 이루게 형성된 원형(Pin Type) 코어가 지지부재를 통해 지지 형성되어 있다.
즉, 브러쉬가 회전하는 과정에서 코어의 배수통로를 통해 세척수가 공급 및 90° 방향의 배출구를 통해 세척수가 브러쉬로 융출되어 브러쉬에 흡수되었으며, 이에 브러쉬의 세정돌기가 웨이퍼 또는 패널의 표면간의 마찰에 의해 세정이 수행되었다.
그러나, 상기와 같은 종래의 브러쉬는, 코어의 외둘레가 원형을 이루고 있는 것인바, 지속적으로 브러쉬가 회전시 뒤틀림 및 쏠림 현상이 발생하였으며, 심할경우 코어의 공회전으로 인해 브러쉬의 회전력이 제대로 전달되지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 코어를 브러쉬에 형성하기 위해 별도의 지지부재가 필요하였으며, 그 결합시에도 인서트 사출에 의해 코어와 브러쉬를 결합하였는바, 구조적인 복잡함과 이로 인한 내구성이 현격히 저하되었으며, 특히 복잡한 생산과정에 의해 제조됨으로 그 생산성이 극히 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 코어의 외둘레 형상을 육각형태로 구성함으로써, 세정시 장시간 지속적으로 세정을 수행하더라도 뒤틀림 및 쏠림 현상이 방지되게 하며, 브러쉬와 코어를 결합하는 과정에서 별도의 지지부재가 필요없게 하여 구조적인 단순화와 이로 인한 내구성의 현격한 향상을 가져오게 하고, 특히 브러쉬와 코어를 각각 제작하여 억지 끼움 결합 방식으로 끼움 결합을 구현함으로써 제작의 편리함에 따른 생산성 향상을 도모하기 위한 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛을 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.
또한, 육각 형태의 코어 특성상 세척수 배출구를 6방향으로 구현되게 함으로써, 세척수의 고른 배출에 따른 세정력의 향상을 가져오게 하기 위한 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛를 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 외둘레에 다수의 세정돌기가 형성된 PVA(Poly-vinyl Acetate) 브러쉬와, 그 브러쉬의 내측에 형성되며 중앙에는 배수통로와 그 배수통로가 외둘레로 관통되도록 하는 세척수 배출공이 형성된 코어가 형성된 브러쉬 유닛에 있어서,
상기 브러쉬와 코어를 각각 분리 형성하되,
상기 브러쉬는, 내부에 길이방향으로 관통되는 한편, 내주면에 코어지지홈과 코어지지면이 형성된 육각 형태의 코어설치공이 형성되고,
상기 코어는, 상기 코어설치공에 형합되도록 외둘레에 6개의 코어지지모서리와 6면의 코어면이 형성되고 내부에는 배수통로가 관통 형성된 육각 형태로 구성하되,
상기 코어가 브러쉬의 코어설치공에 결합되는 방식은 브러쉬의 늘어나는 탄력에 의해 억지 끼움 방식으로 끼움 결합되는 구성에 의해 달성할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛은, 코어의 외둘레가 육각형상을 이루고 있어, 브러쉬와 코어가 견고하게 지지 결합되어 있어, 장시간 지속적으로 세정을 수행하더라도 뒤틀림 및 쏠림 현상이 방지되고, 브러쉬와 코어를 결합하는 과정에서 별도의 지지부재가 필요없이 코어를 브러쉬의 중앙 코어설치공에 억지끼움 결합 가능함으로 구조적인 단순화에 따른 내구성이 현격히 향상되며, 특히, 브러쉬와 코어의 각각 제작으로 인해 제작상의 편리함에 따른 생산성의 극대화를 가져오는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 육각 형태의 코어 특성상 세척수 배출구를 6방향으로 구현할 수 있어 세척수의 고른 배출로 인해 세정력의 현격한 향상을 가져오는 효과를 얻을 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 분해 사시도.
도 2는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 결합 사시도.
도 3은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 단면도.
도 4는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 육각타입 코어 적용시 평탄도 및 동심도 시험 실시예도.
도 5는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 평탄도 시험 데이터도.
도 6은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 동심도 시험 데이터도.
도 2는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 결합 사시도.
도 3은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 단면도.
도 4는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 육각타입 코어 적용시 평탄도 및 동심도 시험 실시예도.
도 5는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 평탄도 시험 데이터도.
도 6은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 동심도 시험 데이터도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 단면도이다.
도 1 내지 도 3의 도시와 같이 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛(1)은, 브러쉬(100)와 코어(200)가 분리 형성된 구조를 가진다.
여기서, 상기 브러쉬(100)는, PVA(Poly-vinyl Acetate) 재질로 구성되어 패널의 표면 마찰에 의해 실질적으로 패널 표면 세정을 수행하게 된다.
이때, 브러쉬(100)는, 그 외둘레가 원형을 이루게 구성되며 일정한 길이를 가지며, 외둘레에는 일정한 간격으로 다수열의 세정돌기(101)(101')가 돌출 형성되어 있다.
또한, 브러쉬(100)의 중앙에는 길이방향으로 관통 형성된 코어설치공(110)이 형성된 것으로, 코어설치공(110)은 브러쉬(100)의 내주면에 60°등간격으로 코어지지홈(111)이 형성되고 6면의 코어지지면(112)이 형성된 육각 형태로 구성된다.
상기 코어(200)는, 테프론(Teflon) 재질로 구성되어 상기 브러쉬(100)의 내측에 형성된 상기 코어설치공(110)에 억지 끼움방식으로 결합되어 브러쉬(100)의 회전력을 부여하면서 브러쉬(100)로 세척수를 공급하게 된다.
이때, 코어(200)는, 그 외둘레가 상기 브러쉬(100)의 코어설치공(110)과 형합되도록 외둘레가 60°등간격을 가지면서 6개의 코어지지모서리(211)와 6면의 코어면(212)을 이루는 육각 형태로 구성된 것으로, 상기 브러쉬(100)와 별도 제작되게 된다.
이에, 코어(200)는, 그 외둘레가 브러쉬(100)의 코어설치공(110)과 동일 형태를 이루는 것인바, 브러쉬(100)의 코어설치공(110)에서 코어지지홈(111)과 코어지지모서리(211) 및 코어지지면(112)과 코어면(212)이 억지 끼움 방식으로 끼움 결합되는 것으로, 결합시 브러쉬(100)의 늘어나는 탄력에 의해 가능하며, 특히, 브러쉬(100) 및 코어(200)의 코어지지홈(111)과 코어지지모서리(211)에 의해 긴밀하면서도 견고하게 걸림 지지 결합되게 된다.
그리고, 코어(200)의 중앙에는 그 코어(200)를 관통하여 세척수를 이동시키는 배수통로(220)가 형성된다.
한편, 코어(200)에는 상기 배수통로(220)로부터 코어(200)의 외측으로 세척수를 배출시킬 수 있도록 코어(200)의 중심으로부터 방사상으로 배출공(230)이 형성된 것인데, 이때 배출공(230)은 코어(200)의 중심으로부터 외둘레 6면의 코어면(212)에 해당하게 6방향으로 구성된다.
즉, 배출공(230)은 배수통로(220)로부터 6방향으로 형성된 것인바, 세척수가 배수통로(220)로부터 6방향으로 배출되어 브러쉬(100)에 고르게 흡수될 수 있게 된다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명 브러쉬 유닛(1) 사용하기 위해서는 도 2 및 도 3의 도시와 같이 브러쉬(100)의 중앙에 관통 형성된 코어설치공(110)에는 브러쉬(100)의 회전력을 부여하면서 세척수를 공급하기 위한 코어(200)가 삽입 설치되어 브러쉬 유닛(1)을 이루게 되는 것으로, 코어(200) 결합시 그 코어(200)의 육각 코어지지모서리(211)가 코어설치공(110)의 코어지지홈(111)에 긴밀하면서도 견고하게 걸림 지지되고 아울러 코어지지면(112)과 코어면(212)이 밀착되어 코어와 브러쉬는 견고하게 결합된 상태를 유지하게 된다.
한편, 상기와 같이 형성된 본 발명 브러쉬 유닛(1)를 이용하여 반도체 웨이퍼(도면중 미도시함)의 세정이 가능한 것인데, 세정시에는 각각의 세정돌기(101)(101')들이 각각 부드러움과 탄력을 가지는 것인바, 반도체 웨이퍼 표면에 무리를 주지 않으면서도 긴밀한 세정이 가능하면서도 각각의 세정돌기(101)(101')가 반도체 웨이퍼에 접촉시 탄력이 작용하여 반도체 웨이퍼 표면의 세척이 가능한 것으로, 이는 본 발명 출원인에 의해 출원등록된 특허출원등록 제10-1119951호와 같이 적용 됨으로 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 상기와 같이 반도체 웨이퍼의 표면을 세척하는 과정에서 장시간 브러쉬 유닛(1)이 회전시 그 브러쉬(100)에는 뒤틀림 및 쏠림 현상이 발생하게 되는 것인데, 이때 본 발명 브러쉬 유닛(1)은, 브러쉬(100)의 내측에 내입 형성된 코어(200)가 6각 형태로 6개의 모서리로 끼움 결합되어 있는 것인바, 그 브러쉬(100)의 뒤틀림 및 쏠림 현상이 방지되어 장시간의 세정 작업이 가능하게 된다.
또한, 상기와 같이 세정 작업을 수행하는 과정에서 코어(200)로부터 브러쉬(100)로는 세척수가 공급되게 되는 것인데, 이때 공급되는 세척수는 코어(200)의 배수통로(220)로부터 6방향으로 형성된 배출공(230)을 통해 고르게 융출되는 것인바, 융출되는 세척수는 브러쉬(100)에 고르게 흡수 및 세정돌기(101)(101')로 공급되어 안정된 세정이 가능하게 된다.
한편, 브러쉬 유닛(1)을 통해 반도체 웨이퍼을 세정하는 과정에서는 그 브러쉬 유닛(1)의 세정시 평탄도와 동심도가 세정효과에 큰 작용을 하게 되는 것인바, 이에, 도 4의 도시와 같이 기존 원형(Pin Type) 코어를 이용한 브러쉬 유닛과, 본 발명 육각타입(Hexagon Type) 코어를 이용한 브러쉬 유닛(1)의 4방향(0°, 90°, 180°, 270°)을 5부분(돌기부 A,B,C,D) 돌기의 반지름을 비 접촉 측정기를 이용하여 도 5의 도시와 같이 평탄도 및 도 6의 도시와 같이 동심도를 검사하였다.
이에, 도 5의 도시와 같이 육각타입 코어 적용시가 원형 코어 적용시에 비해 고른 평탄도를 얻을 수 있었으며, 또한, 도 6의 도시와 같이 육각타입 코어 적용시가 원형 코어 적용시에 비해 고른 동심도를 얻을 수 있었음을 알 수 있듯이, 본 발명 육각타입 코어가 적용된 브러쉬 유닛(1)을 사용시 반도체 웨이퍼의 세정 효과가 현격히 향상될 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서와 같이 본 발명 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛은 견고한 결합에 의한 세정시 뒤틀림 및 쏠림의 방지되고, 구조적인 간소화에 따른 내구성 및 생산성이 현격히 향상됨은 물론, 그 세정효과 또한 현격히 향상시킬 수 있다.
100 : 브러쉬 101,101' : 세정돌기
110 : 코어설치공
111 : 코어지지홈 112 : 코어지지면
200 : 코어 211 : 코어지지모서리
212 : 코어면
220 : 배수통로 230 : 세척수 배출공
110 : 코어설치공
111 : 코어지지홈 112 : 코어지지면
200 : 코어 211 : 코어지지모서리
212 : 코어면
220 : 배수통로 230 : 세척수 배출공
Claims (2)
- 외둘레에 다수의 세정돌기(101)(101')가 형성된 PVA(Poly-vinyl Acetate) 브러쉬(100)와, 그 브러쉬(100)의 내측에 형성되며 중앙에는 배수통로(220)와 그 배수통로(220)가 외둘레로 관통되도록 하는 세척수 배출공(230)이 형성된 코어(200)가 형성된 브러쉬 유닛에 있어서,
상기 브러쉬(100)와 코어(200)를 각각 분리 형성하되,
상기 브러쉬(100)는, 내부에 길이방향으로 관통되고, 다음에 기재되는 코어지지모서리(211)가 위치하는 코어지지홈(111)이 형성되며, 코어지지면(112)이 형성된 육각 형태의 코어설치공(110)을 형성하고,
상기 코어(200)는, 상기 코어설치공(110)에 형합되도록 외둘레에 6개의 코어지지모서리(211)와 6면의 코어면(212)이 형성되고 내부에는 배수통로(220)가 관통 형성된 육각 형태로 구성하되,
상기 코어(200)가 브러쉬(100)의 코어설치공(110)에 억지 끼움 방식으로 결합되게 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛.
- 제 1항에 있어서,
상기 코어(200)의 코어면(212)에 세척수 배출공(230)을 관통 형성하여 6방향으로 세척수의 배출이 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 세정용 브러쉬 유닛.
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|---|---|---|---|
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