KR20110034802A - Brush roll - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 CMP공정(웨이퍼 세정공정)에 사용되는 PVA 브러쉬 롤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브러쉬의 돌기의 평탄도를 유지할 있고, 고속회전하는 브러쉬의 뒤틀림 또는 일방향으로의 쏠림 현상을 방지한 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤에 관한 것이다.The present invention relates to a PVA brush roll used in a semiconductor CMP process (wafer cleaning process), and more particularly, to maintain flatness of the protrusion of the brush and to prevent twisting of the brush rotating at high speed or tipping in one direction. It relates to a brush roll for a semiconductor wafer.
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 소자의 성능과 수율을 좌우하는 중요한 요소이기 때문에, 반도체 소자를 제조하기 위한 각 공정을 진행하기 전에 세정 공정을 거쳐야 한다.In general, as the semiconductor devices become finer, the importance of removing impurities such as metal impurities, organic contaminants, and natural oxide films including fine particles is increasing in terms of yield and reliability. Since these impurities are important factors that determine the performance and yield of the semiconductor device, the cleaning process must be performed before each process for manufacturing the semiconductor device.
이와 같이, 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 세정 공정은 증착 공정, 식각 공정, 포토리소그라피(Photolithography) 공정과, 화학적 기계 연마(Chemical Meechanical Polish : CMP) 공정 등의 다양한 반도체 소자 제조 공정을 진행한 후, 웨이퍼 표면에 잔류하는 미립자를 비롯한 금속 불순물, 유기 오염물, 자연 산화막과 같은 표면 피막 등의 다양한 대상물을 제거하기 위하여 실시한다.As described above, the wafer cleaning process for manufacturing a semiconductor device may include various semiconductor device manufacturing processes such as a deposition process, an etching process, a photolithography process, and a chemical mechanical polishing (CMP) process. And various objects such as metal impurities, organic contaminants, surface coatings such as natural oxide films, including fine particles remaining on the wafer surface.
주지된 바와 같이, CMP는 이산화규소(Silica) 또는 산화세륨(Ceria) 계열의 연마제를 포함하는 슬러리(slurry)에 의한 화학 반응과 연마 패드(pad)에 의한 기계적 가공이 동시에 수행되는 평탄화 공정으로서, 이러한 CMP는 웨이퍼의 표면을 평탄화시키기 위한 공정으로 제안된 것이지만, 최근에 들어서는 콘택 플러그 형성을 위한 폴리실리콘막의 식각 및 금속 배선의 형성을 위한 금속막의 식각 공정에 이용되고 있고, 점차 그 이용 분야가 확대되고 있는 실정이다.As is well known, CMP is a planarization process in which a chemical reaction by a slurry containing a silicon dioxide or cerium oxide-based abrasive and a mechanical processing by a polishing pad are simultaneously performed. Such CMP is proposed as a process for planarizing the surface of the wafer, but recently, it is used in the etching of the polysilicon film for forming the contact plug and the etching of the metal film for forming the metal wiring. It's happening.
이러한 CMP 공정 후에는 급격하게 증가하는 오염물질의 제거를 위한 반도체 웨이퍼의 세정공정이 필수적으로 수행되고, 이 세정공정으로는 브러쉬를 회전시키며 세정하는 방법인 스크러버 세정(Scrubber Cleaning)이 주로 사용된다.After such a CMP process, a semiconductor wafer cleaning process is essentially performed to remove rapidly increasing contaminants. Scrubber cleaning, which is a method of rotating and cleaning a brush, is mainly used as the cleaning process.
이와 같은 반도체 웨이퍼의 세정공정에 사용되는 종래의 브러쉬 롤(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형의 코어(10)와, 코어(10)의 외측면에 끼워져 일체화된 원통형의 브러쉬(20)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the conventional brush roll 1 used in the cleaning process of the semiconductor wafer has a
상기 코어(10)는 테프론(Teflon) 재질로서, 그 내부에 코어(10)의 길이방향을 따라 천공된 배수통로(11)가 형성되고, 상기 코어(10)의 외측면에는 배수통로(11)와 연통된 다수의 배출구(12)가 천공되어 형성된다. 여기서, 상기 다수의 배출구(12)는 코어(10)의 외측면에 코어(10)의 길이방향을 따라 일렬로 나열되게 형성되는 한편 이와 같이 나열된 4개의 배출구(12)의 열이 각각 코어(10)의 외측면에 90도의 등간격으로 이격되게 형성된다. 물론, 상기와 같은 배출구(12)의 열은 그 개수를 달리 할 수 있음이 자명하다. 따라서, 세정공정에서 사용된 세척수 즉 초순수(DI Water)가 코어(10)의 배수통로(11)와 배출구(12)를 통해 코어(10) 외부 로 배출된다. 그리고, 상기 코어(10)의 배수통로(11) 내부에는 후술될 브러쉬(20)와 같은 재질의 심재가 삽입되어 구비된다.The
상기 브러쉬(20)는 폴리비닐아세틸폼(Poly-Vinyl Acetate : PVA) 브러쉬로 형성되고, 상기 브러쉬(20)의 외측면 둘레에는 다수의 돌기(21)들이 형성되어 있다. 따라서, 상기 브러쉬(20)의 돌기(21)가 웨이퍼(미도시)의 표면에 접촉되면서 오염물질을 제거한다.The
하지만, 이와 같은 종래의 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤(1)은 코어(10)와 브러쉬(20)의 견고한 장착을 위해 브러쉬(20)의 내경보다 2∼4㎜ 정도 큰 직경을 갖는 코어(10)에 브러쉬(20)를 끼워 결합시키므로 인해 코어(10)에 브러쉬(20)를 견고하게 장착시키기가 매우 어렵다는 문제가 있었다.However, such a conventional brush roll 1 for semiconductor wafers is applied to the
한편, 위와 같은 문제를 해결하기 위해 코어(10)에 직접 브러쉬(20)를 사출 성형하는 경우에는 수지가 60∼80℃에서 12∼24시간 동안 서서히 식어 브러쉬(20)로 성형되는데, 이 과정에서 테프론 재질의 코어(10)가 열에 의해 휘어져 변형되는 또 다른 문제와 더불어 코어(10)에 브러쉬(20)가 직접 사출 성형되는 경우에는 코어(10)의 재사용이 불가하여 폐기해야 하는 단점이 있었다.On the other hand, in order to solve the above problems, when injection molding the
또한, 전술한 바와 같은 결합과정에서 수축되어 있던 브러쉬(20)가 코어(10)의 외측면 상에서 팽창되면서 코어(10)의 모든 배출구(12)로 삽입되어 배출구(12)를 막음으로써 세척수의 유동(순환)을 저해하는 문제가 있었다.In addition, the
그리고, 브러쉬 롤(1)의 세정작업 시 고속회전되는 브러쉬(20) 표면의 돌기(21)가 웨이퍼의 표면에 지속적으로 마찰되므로 인해 브러쉬(20)가 뒤틀리거나 또는 일방향으로 쏠리는 현상이 발생되는 문제가 있었고, 이와 같이 뒤틀리거나 일방향으로 쏠린 브러쉬(20)는 최근 반도체 공정에 적용되는 부드러운 구리(Cu) 웨이퍼의 표면에 미세한 긁힘 현상을 유발하게 되는 문제가 있었다.In addition, the
이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 브러쉬의 성형 시 브러쉬를 지지하는 지지부재를 일체로 성형하여 구성하고, 브러쉬의 내측면으로 돌출된 지지부재의 장착돌부를 통해서 브러쉬를 코어에 장착함으로써 브러쉬를 코어에 간편하게 장착할 수 있도록 한 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, is formed by integrally molding the support member for supporting the brush when the brush is formed, the mounting of the support member protruding to the inner surface of the brush It is an object of the present invention to provide a brush roll for a semiconductor wafer in which the brush is easily attached to the core by attaching the brush to the core through the protrusion.
또한, 본 발명의 다른 목적으로는, 코어에 결합된 브러쉬의 팽창 시 브러쉬 내부에 형성된 지지부재에 의해 브러쉬의 과도한 팽창이 방지되어 코어의 배출공의 막힘이 방지됨으로써 원활한 세척수의 흐름을 확보할 수 있도록 한 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤을 제공함에 있다.In addition, in another object of the present invention, the excessive expansion of the brush is prevented by the support member formed inside the brush during expansion of the brush coupled to the core to prevent the blockage of the discharge hole of the core to ensure a smooth flow of the wash water To provide a brush roll for a semiconductor wafer.
또한, 본 발명의 또 다른 목적으로는, 브러쉬의 내부에 형성된 지지부재에 의해서 브러쉬가 견고하게 지지됨으로써 브러쉬 돌기의 평탄도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 고속회전하는 브러쉬의 뒤틀림 또는 일방향으로의 쏠림 현상을 방지할 수 있도록 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤을 제공함에 있다.In addition, according to another object of the present invention, the brush is firmly supported by the support member formed inside the brush, thereby maintaining the flatness of the brush protrusion, and also preventing the brush from being rotated in one direction or from pulling in one direction. It is to provide a brush roll for a semiconductor wafer to prevent.
상술한 목적은, 반도체 웨이퍼의 세정을 위한 브러쉬 롤에 있어서, 회전가능한 코어와; 상기 코어의 외측면에 설치되고 그 표면에는 다수의 돌기들을 갖는 브러쉬와; 상기 브러쉬에 인서트되어 브러쉬를 지지하는 한편 그 일측이 브러쉬에서 돌출되어 코어에 결합되는 지지부재;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도 체 웨이퍼용 브러쉬 롤에 의해 달성된다.The above object is a brush roll for cleaning a semiconductor wafer, comprising: a rotatable core; A brush installed on an outer surface of the core and having a plurality of protrusions on a surface thereof; It is achieved by a brush roll for a semiconductor wafer, comprising a support member inserted into the brush to support the brush while one side thereof protrudes from the brush and is coupled to the core.
또한, 상기 지지부재는 브러쉬의 성형 시 브러쉬에 인서트되어 브러쉬를 지지하는 날개부; 및 상기 날개부에서 연장되어 브러쉬의 내측면으로 돌출되어 코어의 장착홈에 끼워져 장착돌부;를 포함하여 구성된다.The support member may include a wing portion inserted into the brush to support the brush when the brush is molded; And a mounting protrusion extending from the wing and protruding to an inner surface of the brush to fit into a mounting groove of the core.
그리고, 상기 지지부재는 다수개로 분할 형성됨이 바람직하다.In addition, the support member is preferably divided into a plurality.
본 발명의 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤에 따르면, 브러쉬에 내장되게 성형된 지지부재가 브러쉬를 지지함으로써 브러쉬가 세정작업 시 고속회전되면서 웨이퍼의 표면과 지속적으로 마찰되어도 브러쉬의 뒤틀림 또는 일방향으로의 쏠림 현상을 방지할 수 있고, 지지부재에 의해서 브러쉬의 과도한 팽창이 방지되므로 팽창되는 브러쉬가 코어의 배출공을 막지 않으므로 원활한 세척수의 흐름을 확보할 수 있으며, 브러쉬의 내측면으로 돌출된 장착돌부를 통해 브러쉬를 코어에 간편하게 끼워 견고하게 결합시킬 수 있는 효과가 있다.According to the brush roll for semiconductor wafers of the present invention, the support member formed to be embedded in the brush supports the brush so that the brush is distorted or pulled in one direction even when the brush rotates at a high speed during the cleaning operation and continuously rubs against the surface of the wafer. It is possible to prevent the excessive expansion of the brush by the support member, so that the expanded brush does not block the discharge hole of the core, thereby ensuring a smooth flow of washing water, and the brush is provided through the mounting protrusion protruding to the inner side of the brush. Easily fitted to the core has an effect that can be firmly combined.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤을 도시한 도면이다.2 to 4 illustrate a brush roll for a semiconductor wafer according to the present invention.
본 발명에 따른 반도체 웨이퍼용 브러쉬 롤(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 코어(200), 브러쉬(300), 지지부재(400) 등으로 대별되어 구성된다.
상기 코어(200)는, 테프론(Teflon) 재질로 이루어져서, 세정공정에서 회전가 능하게 설치되는 구성으로서, 그 내부에는 코어(200)의 길이방향을 따라 천공된 배수통로(210)가 형성되고, 상기 코어(200)의 외측면에는 배수통로(210)와 연통된 다수의 배출구(220)가 천공되어 형성된다. 여기서, 상기 다수의 배출구(220)는 코어(200)의 외측면에 일렬로 나열되게 형성되는 한편 이와 같이 나열된 4개의 배출구(220)의 열이 코어(200)의 외측면에 90도의 등간격으로 이격되어 형성되되, 이와 같은 배출구(220)의 열은 그 개수를 달리하여 형성할 수 있다. 따라서, 세정공정에서 사용된 세척수 즉 초순수(DI Water)가 코어(200)의 배수통로(210)와 배출구(220)를 통해 코어(200) 외부로 배출된다.The
그리고, 상기 다수의 배출구(220)가 이루는 열과 열 사이의 코어(200) 외측면에는 후술될 지지부재(400)의 장착돌부(410)를 삽입하여 끼울 수 있도록 코어(200)의 길이방향을 따라 형성된 다수의 장착홈(230)이 90도의 등간격으로 이격되어 형성된다.In addition, along the longitudinal direction of the
상기 브러쉬(300)는, 폴리비닐아세틸폼(Poly-Vinyl Acetate : PVA) 브러쉬로 형성되고, 상기 브러쉬(300)의 표면 즉 외측면 둘레에는 다수의 돌기(310)들이 형성된다. 따라서, 상기 브러쉬(300)의 돌기(310)들이 웨이퍼의 표면에 접촉되면서 오염물질을 제거한다.The
그리고, 이와 같은 브러쉬(300)에는 후술될 지지부재(400)가 인서트 성형되어 브러쉬(300)를 지지함으로써 브러쉬(300)의 강도 및 경도를 보충하게 된다.In addition, the
상기 지지부재(400)는, 전술한 바와 같이 브러쉬(300)에 인서트되어 브러쉬(300)를 지지하는 한편 후술될 지지부재(400)의 장착돌부(410)가 브러쉬(300)의 내측면으로 돌출되어 코어(200)에 결합됨으로써 브러쉬(300)를 코어(200)에 간단하면서도 견고하게 장착시킬 수 있게 된다.The
상기 지지부재(400)는 폴리에틸렌(polyethylene : PE) 재질로서, 크게 양 날개부(420)와 장착돌부(410)로 대별되어 구성되고, 상기 양 날개부(420)는 브러쉬(300)의 성형 시 브러쉬(300)에 인서트되어 일체로 성형됨으로써 브러쉬(300)를 축에 수직한 상하 방향으로 지지하며, 상기 장착돌부(410)는 양 날개부(420)에서 연장된 하나의 돌기부재로서 브러쉬(300)의 내측면으로 돌출되어 코어(200)의 장착홈(230)에 끼워져 결합됨으로써 브러쉬(300)가 코어(200)에 견고하게 장착될 수 있다. 이때, 상기 브러쉬(300)는 인장력과 압축력 등의 탄성력에 의해서 코어(200)의 장착홈(230)에 지지부재(400)의 위치를 견고히 고정시키게 된다.The
그리고, 상기 장착돌부(410)와 날개부(420)의 상면에는 각각 브러쉬(300)를 형성하는 수지가 삽입되어 발포되는 수지홈(411)(421)이 형성됨으로써, 상기 지지부재(400)와 브러쉬(300) 간의 결합력을 견고하게 증대시키게 된다.In addition,
여기서, 상기 양 날개부(420)는 장착돌부(410)를 기준으로 코어(200) 또는 브러쉬(300)의 원주방향을 따라 외측방향으로 돌출 형성된 것으로, 양 날개부(420)는 도 4에 도시된 바와 같이 브러쉬(300)에 인서트 성형 시 코어(200)의 배출구(220)를 덮지 않는 길이로 형성됨이 바람직하다.Here, the two
또한, 상기와 같이 형성된 지지부재(400)는 코어(200)의 장착홈(230)에 대응한 길이를 갖는 하나의 부재로 형성할 수 있지만, 보다 바람직하게는 상기 지지부재(400)를 다수의 부재로 분할하여 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 지지부 재(400)를 하나의 부재로 성형하지 않는 이유는, 2∼30회의 세척공정을 하는 작업공정 중에 브러쉬(300)의 파손을 방지 또는 최소화하기 위한 것이다. 즉, 도 3에서와 같이 상기 브러쉬(300)에 인서트된 다수의 지지부재(400)가 마치 인체의 등뼈조직과 유사한 구조를 갖는다.In addition, the
그리고, 상기와 같이 다수의 지지부재(400)를 브러쉬(300)에 인서트하는 경우에는 인서트된 다수의 지지부재(400)가 이루는 전 길이가 코어(200)에 형성된 장착홈(230)의 길이를 넘지 않도록 함은 물론 보다 바람직하게는 다수의 지지부재(400)가 장착홈(230)의 길이에 대응한 길이를 갖도록 인서트한다. 따라서, 상기 브러쉬(300)에 인서트된 양끝단부의 지지부재(400)는 그 장착돌부(410)가 장착홈(230)의 단부에 각각 접하여 브러쉬(300)의 쏠림 및 뒤틀림 현상을 방지할 수 있게 된다.In addition, when inserting the plurality of
또한, 상기와 같이 지지부재(400)를 통해 코어(200)에 장착된 브러쉬(300)는 장착 후에도 그 내부의 지지부재(400)에 의해서 지속적으로 지지됨으로써 성형 시의 평탄도를 그대로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 브러쉬(300)를 코어(200)에 간편하게 탈.부착시킬 수 있으므로 코어(200)의 재사용이 가능하게 된다.In addition, the
도 1은 종래의 브러쉬 롤을 도시한 일부 단면을 포함한 사시도이다.1 is a perspective view including a partial cross section of a conventional brush roll.
도 2는 본 발명에 따른 브러쉬 롤의 분리사시도이다.2 is an exploded perspective view of the brush roll according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 브러쉬 롤의 일부 확대 반단면도이다.3 is a partially enlarged half sectional view of a brush roll according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 브러쉬 롤의 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a brush roll according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 브러쉬 롤 10 : 코어1: brush roll 10: core
11 : 배수통로 12 : 배출구11: drain passage 12: outlet
20 : 브러쉬 21 : 돌기20: brush 21: protrusion
30 : 심재 100 : 브러쉬 롤30: core material 100: brush roll
200 : 코어 210 : 배수통로200: core 210: drain passage
220 : 배출구 230 : 장착홈220: outlet 230: mounting groove
300 : 브러쉬 310 : 돌기300: brush 310: projection
400 : 지지부재 410 : 장착돌부400: support member 410: mounting protrusion
411 : 수지홈 420 : 날개부411: resin groove 420: wing portion
421 : 수지홈421: Resin Groove
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