KR100490266B1 - 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너캐리어용 다중 유체공급장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너캐리어용 다중 유체공급장치 Download PDF

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KR100490266B1 KR10-2003-0039627A KR20030039627A KR100490266B1 KR 100490266 B1 KR100490266 B1 KR 100490266B1 KR 20030039627 A KR20030039627 A KR 20030039627A KR 100490266 B1 KR100490266 B1 KR 100490266B1
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    • B44C1/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치에 관한 것으로, 유체통로가 형성된 중심고정축과, 상기 유체통로와 선택적으로 개폐될 수 있는 다수의 통공이 형성된 상기 중심고정축상의 중공회전축과, 상기 중공회전축의 내·외측에 밀착 개재되는 다수의 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 구동측 로터리 유니언과; 상기 중공회전축과 간섭없이 상기 중심고정축을 중심으로 회전할 수 있도록 결합된 스핀들과; 상기 중공회전축과 스핀들을 각각 회전시켜주는 구동장치부와; 상기 스핀들 내에 설치된 다수의 캐리어의 각 캐리어축을 회전시킬 수 있도록 일체로 결합되며 그 내측으로 다수의 유체통로가 형성된 중심회전축과, 상기 중심회전축의 외주에 밀착 개재되는 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 종동측 로터리 유니언과; 상기 구동 및 종동측 로터리 유니언의 각 통공 간을 상호 연결시켜주는 다수의 도관과; 상기 구동측 로터리 유니언으로부터 상기 각 캐리어로 회전력을 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명의 장치에 의하면, 각각의 캐리어에 작동유체를 원활히 공급할 수 있음은 물론이고, 고도의 밀봉성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치{Multiple fluid supply apparatus for polishing carrier and conditioner carrier of semiconductor wafer polishing system}
본 발명은 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치에 관한 것으로, 특히 다수의 폴리싱 및 컨디셔너 캐리어가 장착된 CMP 장비(화학-기계적 연마장치)에 있어서 각각의 캐리어에 작동유체를 원활히 공급함과 아울러 고도의 밀봉성을 유지할 수 있는 최적화된 다중의 로터리 유니언 구조를 갖는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정용 장비에는, 기계적 연마 및 화학적 반응작용을 통해 웨이퍼 표면의 다수 배선층간 단차를 제거하기 위한 화학-기계적 연마(CMP ; Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하기 위한 CMP 장비가 포함된다.
상기 CMP 장비는, 반도체 디바이스의 고밀도화, 미세화 및 배선구조의 다층화에 따라 웨이퍼 표면상에 증가된 표면 단차를 제거하기 위한 고정밀성 평탄화 공정에 사용되는 대표적인 장비로서, 상면에 연마패드(탄성 연마포)가 부착된 플래튼(연마테이블)과, 상기 연마패드와 웨이퍼 표면이 상호 접촉될 수 있도록 웨이퍼를 파지한 상태로 하향 가압 및 회전되는 폴리싱 캐리어(연마헤드)와, 상기 연마패드 상에 연마액(Slurry)을 공급하기 위한 슬러리 공급노즐과, 상기 연마패드의 연마능력을 지속적으로 유지할 수 있도록 연마패드 표면이 변형되거나 오염되지 않게 드레싱해주는 컨디셔너를 파지하여 회전시켜주는 컨디셔너 캐리어 등으로 구성되어 있으며, 웨이퍼를 상기 연마패드 표면 위에 접촉되도록 한 상태에서 슬러리를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 상기 플래튼과 폴리싱 캐리어를 상대 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화시켜준다.
현재 사용되고 있는 CMP 장비로는 중심고정축을 중심으로 정·역방향으로 자전하는 스핀들 내에, 상기 스핀들의 자전에 의한 공전이 이루어짐과 아울러 각각 정·역방향으로 자전하는 폴리싱 및 컨디셔너 캐리어가 장착된 구조를 이루는 것이 일반적이며, 상기 각 캐리어에는 컨디셔닝 또는 웨이퍼 연마에 필요한 작동유체를 각각 공급하게 된다. 이와 같이 공전 및 자전 운동을 하는 다수의 캐리어에 작동유체를 공급하기 위해서는 고도의 밀봉성을 유지할 수 있는 적정 형태의 로터리 유니언이 장착되어야 한다.
그러나, 종래의 CMP 장비에 적용되는 로터리 유니언들은 다수의 캐리어에 각각 작동유체를 공급하기 위하여 복잡한 구조를 이루고 있을 뿐만 아니라 밀봉성도 불량하고, 스핀들 내에서 발생하는 열을 배출하기 위한 별도의 냉각순환장치를 구비하여야 하므로 장비의 소형·경량화를 구현할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은, 폴리싱 및 컨디셔너 캐리어가 장착된 CMP 장비에 있어서 각각의 캐리어에 작동유체를 원활히 공급함과 아울러 고도의 밀봉성을 유지할 수 있는 최적화된 다중의 로터리 유니언 구조를 갖는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 별도의 냉각순환장치를 장착하지 않고도 스핀들 내부에 발생하는 열을 외부로 원활히 배출시킬 수 있는 냉각구조를 마련함으로써 장치의 경량화를 도모한 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치는, 길이방향을 따라 다수의 유체통로가 형성된 중심고정축과, 상기 중심고정축의 외주에서 회전할 수 있도록 상기 중심고정축상에 지지되며 회전시 상기 유체통로와 선택적으로 개폐될 수 있는 다수의 통공이 형성된 중공회전축과, 상기 중공회전축의 외주에 설치되어 상기 중공회전축을 지지해주는, 다수의 통공이 형성된 밀봉하우징과, 상기 중심고정축과 중공회전축 및 밀봉하우징 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 상기 중공회전축의 내·외측에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공이 형성된 다수의 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 구동측 로터리 유니언과; 상기 중공회전축과 간섭되지 않고 상기 중심고정축을 중심으로 회전할 수 있도록 결합된 스핀들과; 회전할 수 있도록 상기 중심고정축상에 지지된 스핀들 및 상기 스핀들의 외주에서 이를 지지해주는 스핀들 하우징과; 상기 중공회전축과 스핀들을 각각 회전시켜주는 구동장치부와; 상기 스핀들 내에서 상기 중심고정축을 중심으로 대칭적으로 설치되는 다수의 캐리어에 작동유체를 공급하기 위한 구성으로서, 각각의 캐리어축을 회전시킬 수 있도록 상기 각 캐리어축과 일체로 결합되며 그 내측으로 다수의 유체통로가 형성된 중심회전축과, 상기 중심회전축의 외주에 설치되어 상기 중심회전축을 지지해주는, 다수의 통공이 형성된 밀봉하우징과, 상기 중심회전축과 밀봉하우징 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 그 사이에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공이 형성된 다수의 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 종동측 로터리 유니언과; 상기 구동측 로터리 유니언과 종동측 로터리 유니언의 각 밀봉하우징 간을 상호 지지하여 연결시켜주는 브래킷과; 상기 구동측 로터리 유니언과 종동측 로터리 유니언의 각 밀봉하우징에 형성된 통공 간을 상호 연결시켜주는 다수의 도관; 및 상기 구동측 로터리 유니언으로부터 상기 각 캐리어로 회전력을 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중심고정축과 중공회전축에는, 각각의 길이방향을 따라 다수의 냉각통로가 각각 관통 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 중공회전축의 냉각통로에는, 상기 스핀들의 내부로 연통되는 다수의 통공이 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 구동측 로터리 유니언 및 종동측 로터리 유니언에 개재된 적층밀봉링은, 그 각각의 단위 적층밀봉링 간의 밀봉성을 향상시킬 수 있도록 그 인접부위에 다수의 패킹링과 오링을 삽입 설치한 것이 바람직하다.
또한, 상기 동력전달부는, 상기 중공회전축의 외주에 일체로 고정된 캐리어 구동기어와, 상기 각 캐리어축의 외주에 일체로 각각 고정됨과 아울러 상기 캐리어 구동기어와 체결되는 다수의 캐리어 종동기어로 구성된 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 8b는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치에 대한 전체 구조 및 각부의 상세 구조를 각각 나타낸 것으로서, 도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 다중 유체공급장치가 적용된 CMP 장비 내 캐리어 장치부의 전체 결합구조를 도시한 종단면도 및 상기 캐리어 장치부를 개략적으로 도시한 저면도이고, 도 2a 및 도 2b는 상기의 다중 유체공급장치에 적용된 스핀들 하우징(21) 내의 구동측 로터리 유니언(D)과 종동측 로터리 유니언(F)간의 동력전달구조를 도시한 캐리어 장치부의 사시도 및 상기 도 2a의 개략적인 전단면 사시도이며, 도 3 내지 도 4b는, 상기의 캐리어 장치부에 적용된 구동측 로터리 유니언(D)의 구조를 도시한 종단면도와, 그 외주에 결합되는 밀봉하우징(54)을 제거한 상태를 도시한 상기 구동측 로터리 유니언(D)의 사시도 및 상기 도 4a의 전단면 사시도이고, 도 5는 상기의 다중 유체공급장치의 구동측 로터리 유니언(D)에 적용된 중공회전축(40)의 종단면도이며, 도 6a 내지 도 6e는, 상기 도 5의 중공회전축(40)에 대한 6A-6A선 단면도, 6B-6B선 단면도, 6C-6C선 단면도, 6D-6D선 단면도 및 6E-6E선 단면도이고, 도 7은 상기 캐리어 장치부의 구동측 로터리 유니언(D)에 적용된 중심고정축(30)의 사시도이며, 도 8a 및 도 8b는 상기 캐리어 장치부에 적용된 종동측 로터리 유니언(F)의 전체 결합구조를 도시한 종단면도와, 상기 종동측 로터리 유니언(F)을 개략적으로 도시한 저면도이다.
그리고, 폴리싱 캐리어와 컨디셔너 캐리어의 구조가 유사하므로 이하에서는 각각을 편의상 캐리어(C)로 통칭하여 나타냄과 아울러, 상기 도면상의 각각의 부호도 동일하게 표기하기로 한다.
상기 도면중 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치의 각 구성부를 대별하여 보면, 구동측 로터리 유니언(D)과, 스핀들(20)과, 스핀들 하우징(21)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)내의 중공회전축(40)과 상기 스핀들(20)을 각각 회전시켜주는 구동장치부(도면부호 미도시)와, 종동측 로터리 유니언(F)과, 상기 구동 및 종동측 로터리 유니언(D)(F)의 비 회전체간을 지지해주는 브래킷(57)과, 관접속구(55)(75) 및 도관(56)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)으로부터 상기 각 캐리어(C)로 회전력을 전달하기 위한 동력전달부(도면부호 미도시)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치는, 상기 캐리어 장치부의 중앙에 축설된 구동측 로터리 유니언(D)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)의 중공회전축(40)과 간섭되지 않고 중심고정축(30)을 중심으로 회전할 수 있도록 결합된 스핀들(20)과, 상기 스핀들(20)의 외주에서 이를 지지해주는 스핀들 하우징(21)과, 상기 중공회전축(40)과 스핀들(20)을 각각 회전시켜주는 구동장치부와, 상기 구동측 로터리 유니언(D)의 둘레에 대칭적으로 설치된 종동측 로터리 유니언(F)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)과 종동측 로터리 유니언(F)의 각 밀봉하우징(54)(70) 간을 상호 지지하여 연결시켜주는 브래킷(57)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)과 종동측 로터리 유니언(F)의 각 밀봉하우징(54)(70)에 형성된 통공 간을 상호 연결시켜주는 다수의 관접속구(55)(75) 및 도관(56)과, 상기 구동측 로터리 유니언(D)으로부터 상기 각 캐리어(C)로 회전력을 전달하기 위한 동력전달부로 이루어져 있다.
여기서, 상기 중심고정축(30)과, 각 밀봉하우징(54)(70) 및 스핀들 하우징(21)은 비 회전체이고, 상기 중공회전축(40)과, 중심회전축(60)과, 캐리어축(61) 및 스핀들(20)은 회전체로서, 이들 비 회전체와 회전체 사이에는 각각의 베어링(23)(37)(38)(44)(64)에 의해 상호 간섭 없이 작동 가능하도록 지지되어 있다.
먼저, 상기 구동측 로터리 유니언(D)은, 길이방향을 따라 다수의 유체통로(32)가 형성된 상기 중심고정축(30)과, 상기 중심고정축(30)의 외주에서 회전할 수 있도록 상기 중심고정축(30)상에 지지되며 회전시 상기 유체통로(32)와 선택적으로 개폐될 수 있는 다수의 통공(43)이 형성된 중공회전축(40)과, 상기 중공회전축(40)의 외주에 설치되어 상기 중공회전축(40)을 지지해주는, 다수의 통공이 형성된 밀봉하우징(54)과, 상기 중심고정축(30)과 중공회전축(40) 및 밀봉하우징(54) 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 상기 중공회전축(40)의 내·외측에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공(51)이 형성된 다수의 적층밀봉링(50)으로 구성된 것이다.
상기 중심고정축(30)은, 상기 도 1a, 도 2b, 도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 축 길이방향을 따라 그 중앙에 냉각통로(31)가 관통 형성되고, 상기 냉각통로(31)를 중심으로 그 둘레에 다수의 상기 유체통로(32)가 관통 형성되며, 상기 유체통로(32)의 길이를 각각 달리하여 그 하단부가 각각 다른 위치에서 방사상 방향으로 절곡 형성된 통공(33)을 형성한 구조로 되어 있다. 또한, 상기 중심고정축(30)은 비 회전체로서, 도 2a에서와 같이 클램프(34) 및 브래킷(24)에 의해 상기 스핀들 하우징(21)상에 고정 설치되어 있다. 상기 도 1에 있어서, 도면부호 35는 인코더, 36은 인코더축을 나타낸다.
상기 중공회전축(40)은 그 상부쪽에 분리된 형태의 상부중공회전축(46)이 마련되어, 상기 상부중공회전축(46)과 상기 중공회전축(40)이 상기 중심고정축(30)의 외주상에서 동시에 회전 가능하도록 보울트 등의 체결구에 의해 상호 일체로 결합된 상태를 이룬다.
상기 상부중공회전축(46)의 일측 외주에는 캐리어 종동풀리(47)가 형성되어 구동벨트(14)에 의해 상기 구동장치부의 캐리어 구동풀리(11)와 체결되고, 그 나머지 일측의 외주에는 베어링을 사이에 두고 상기 스핀들(20)과 결합된 상태를 이룬다. 상기 상부중공회전축(46)과 결합된 부위의 스핀들(20) 외주에는 스핀들 종동풀리(22)가 형성되어 구동벨트(15)에 의해 상기 구동장치부의 스핀들 구동풀리(12)와 체결되어 있다. 여기서, 상기 구동장치부는 상기 스핀들 하우징(21)의 일측에 고정된 감속모우터(10)로 이루어진 것으로서, 상기 감속모우터(10)로는 정·역회전 및 그 회전수 등의 제어가 가능한 서보모우터 및 감속기를 적용하고, 그 축상에 상기 캐리어 구동풀리(11)와 스핀들 구동풀리(12)가 각각 결합되며, 상기 구동벨트(14)(15)의 일측에는 그 장력을 조절하기 위한 벨트 텐셔너(13)가 구비된 것이다.
또한, 상기 중공회전축(40)은, 상기 도 1a와, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 중심고정축(30)의 냉각통로(31)를 통해 외부로 개방될 수 있는 다수의 냉각통로(41)가 관 길이방향을 따라 형성되고, 그 각 냉각통로(41)의 단부에는 상기 스핀들(20)의 내부로 연통되는 다수의 통공(42)이 방사상 방향으로 형성(도 6e 참조)되어 있으며, 상기 각 냉각통로(41)의 사이에는 상기 도 5와, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 중심고정축(30)의 각 유체통로(32) 단부의 통공(33)에 대한 위치와 각각 일치하는 지점(각각의 횡단면 지점)상에서 방사상 방향으로 관통된 다수의 통공(43)이 형성되어, 회전시에 상기 중심고정축(30)과 적층밀봉링(50) 및 밀봉하우징(54)의 각 통공(33)(51)과 선택적으로 연통될 수 있도록 되어 있다. 이때, 상기 중공회전축(40)상에 형성된 통공(43)은 각 특정 지점에서 120°등간격으로 3개씩 형성되고, 이러한 구조가 각 지점마다 그 상하 지점의 통공(43) 위치에 대해 30°씩 회전된 상태로 변환 형성되어 있다.
또한, 상기 적층밀봉링(50)은, 그 각각의 단위 적층밀봉링(50) 간의 밀봉성을 향상시킬 수 있도록 그 인접부위에 다수의 패킹링(52)과 오링(53)이 삽입 설치된다. 아울러, 후술하게 될 상기 각 캐리어(C)의 종동측 로터리 유니언(F)에 적용되는 적층밀봉링(80)의 경우에도 앞서 언급한 구조와 같이, 다수의 통공(81)이 형성되고, 그 인접부위에 다수의 패킹링(82)과 오링(83)이 삽입 설치되는 구조를 이루는 것임을 미리 밝혀둔다.
한편, 상기 종동측 로터리 유니언(F)은, 상기 도 1a 및 도 2b와, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 스핀들(20) 내에서 상기 중심고정축(30)을 중심으로 대칭적으로 설치되는 다수의 각 캐리어(C)에 작동유체를 공급하기 위한 구성으로서, 각각의 캐리어축(61)을 회전시킬 수 있도록 상기 각 캐리어축(61)과 일체로 결합되며 그 내측으로 다수의 유체통로(62)가 형성된 중심회전축(60)과, 상기 중심회전축(60)의 외주에 설치되어 상기 중심회전축(60)을 지지해주는, 다수의 통공(72)이 형성된 밀봉하우징(70)과, 상기 중심회전축(60)과 밀봉하우징(70) 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 그 사이에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공(81)이 형성된 다수의 적층밀봉링(80)을 포함하는 구성으로 이루어져 있다.
여기서, 상기 유체통로(62)의 일부는 상기 도 8a에 도시된 바와 같이, 냉각통로(62a) 및 통공(63)으로서 적용할 수 있으며, 상기 구동측 로터리 유니언(D)과 종동측 로터리 유니언(F)의 각 밀봉하우징(54)(70) 간을 상호 지지하여 연결시켜주는 브래킷(57)은 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구동측 로터리 유니언(D)의 상기 밀봉하우징(54)과, 상기 종동측 로터리 유니언(F)의 상기 밀봉하우징(70) 상부에 일체로 결합된 하우징 상판(71)간에 고정된다.
또한, 상기 동력전달부는, 도 1a와, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 중공회전축(40)의 외주에 일체로 고정된 캐리어 구동기어(45)와, 상기 각 캐리어축(61)의 외주에 일체로 각각 고정됨과 아울러 상기 캐리어 구동기어(45)와 체결되는 다수의 캐리어 종동기어(65)로 이루어진 구조를 적용한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치는, 중심고정축(30)을 회전중심으로 하여 중공회전축(40) 및 스핀들(20)이 각각 회전하고, 상기 중공회전축(40)의 회전력은 그 캐리어 구동기어(45)를 통해 각각의 캐리어 종동기어(65) 및 캐리어축(61)로 전달된 후 각 캐리어(C)의 중심회전축(60)을 회전시키게 되며, 이러한 회전체와 비 회전체간에 밀봉된 접촉부위가 상호 밀착상태로 상대적 운동을 하면서 고도의 밀봉성을 유지함과 아울러, 상기 구동 및 종동측 로터리 유니언(D)(F)의 각 통공 간을 연결하는 관접속구(55)(75) 및 도관(56)을 통해 상기 구동측 로터리 유니언(D)으로부터 상기 종동측 로터리 유니언(F)쪽으로 작동유체를 공급할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 냉각통로(31)(41)의 구성에 의하면 상기 도 4b에 도시된 바와 같이, 그대로 사용할 경우에는 공냉식의 냉각구조를, 또는 상기 중심고정축(30)의 상단부에 냉매순환관을 연결하는 경우에는 수냉식 냉각구조를 모두 적용할 수 있음은 물론이다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치에 의하면, 폴리싱 및 컨디셔너 캐리어가 장착된 CMP 장비에 있어서 각각의 캐리어에 작동유체를 원활히 공급할 수 있음은 물론이고, 스핀들의 중심고정축과 그 외주에 설치되는 중공회전축 간에 이중구조를 이루는 다수의 적층밀봉링과 밀봉하우징을 밀착 배치함으로써 고도의 밀봉성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 장치에 의하면, 스핀들의 내부에 발생한 열을 원활히 배출시킬 수 있도록 상기 스핀들 중앙의 중심고정축으로부터 그 외주의 중공회전축에 이르는 냉각통로가 형성된 구조를 이룸으로써 별도의 냉각순환장치가 불필요한 경량화된 구조를 이룰 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 다중 유체공급장치가 적용된 CMP 장비(화학-기계적 연마장치)내 캐리어 장치부의 구조를 나타낸 것으로, 도 1a는 상기 캐리어 장치부의 전체 결합구조를 도시한 종단면도, 도 1b는 상기 캐리어 장치부를 개략적으로 도시한 저면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 다중 유체공급장치에 적용된 다중 로터리 유니언의 구조를 설명하기 위한 것으로, 도 2a는 스핀들 하우징 내의 구동측 로터리 유니언과 종동측 로터리 유니언간의 동력전달구조를 도시한 캐리어 장치부의 사시도, 도 2b는 상기 도 2a의 개략적인 전단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 캐리어 장치부에 적용된 구동측 로터리 유니언의 구조를 도시한 종단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 상기 도 3의 구조를 더욱 상세히 나타낸 것으로, 도 4a는 외주에 결합되는 밀봉하우징을 제거한 상태를 도시한 상기 구동측 로터리 유니언의 사시도, 도 4b는 상기 도 4a의 전단면 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중 유체공급장치의 구동측 로터리 유니언에 적용된 중공회전축의 종단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 상기 도 5의 중공회전축에 대한 각부의 횡단면도를 각각 나타낸 것으로, 도 6a는 상기 도 5의 6A-6A선 단면도, 도 6b는 상기 도 5의 6B-6B선 단면도, 도 6c는 상기 도 5의 6C-6C선 단면도, 도 6d는 상기 도 5의 6D-6D선 단면도, 도 6e는 상기 도 5의 6E-6E선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 캐리어 장치부의 구동측 로터리 유니언에 적용된 중심고정축의 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 캐리어 장치부에 적용된 종동측 로터리 유니언의 구조를 나타낸 것으로, 도 8a는 상기 종동측 로터리 유니언의 전체 결합구조를 도시한 종단면도, 도 8b는 상기 종동측 로터리 유니언을 개략적으로 도시한 저면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
C ; 폴리싱 및 컨디셔너 캐리어 D ; 구동측 로터리 유니언
F ; 종동측 로터리 유니언 10 ; 감속모우터
11 ; 캐리어 구동풀리 12 ; 스핀들 구동풀리
13 ; 벨트 텐셔너 14, 15 ; 구동벨트
20 ; 스핀들 21 ; 스핀들 하우징
22 ; 스핀들 종동풀리 23 ; 베어링
24 ; 브래킷 30 ; 중심고정축
31 ; 냉각통로 32 ; 유체통로
33 ; 통공 34 ; 클램프
35 ; 인코더 36 ; 인코더축
37, 38 ; 베어링 40 ; 중공회전축
41 ; 냉각통로 42, 43 ; 통공
44 ; 베어링 45 ; 캐리어 구동기어
46 ; 상부중공회전축 47 ; 캐리어 종동풀리
50, 80 ; 적층밀봉링 51, 81 ; 통공
52, 82 ; 패킹링 53, 83 ; 오링
54 ; 밀봉하우징 55, 75 ; 관접속구
56 ; 도관 57 ; 브래킷
60 ; 중심회전축 61 ; 캐리어축
62 ; 유체통로 62a ; 냉각통로
63 ; 통공 64 ; 베어링
65 ; 캐리어 종동기어 70 ; 밀봉하우징
71 ; 하우징 상판 72 ; 통공

Claims (5)

  1. 길이방향을 따라 다수의 유체통로가 형성된 중심고정축과, 상기 중심고정축의 외주에서 회전할 수 있도록 상기 중심고정축상에 지지되며 회전시 상기 유체통로와 선택적으로 개폐될 수 있는 다수의 통공이 형성된 중공회전축과, 상기 중공회전축의 외주에 설치되어 상기 중공회전축을 지지해주는, 다수의 통공이 형성된 밀봉하우징과, 상기 중심고정축과 중공회전축 및 밀봉하우징 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 상기 중공회전축의 내·외측에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공이 형성된 다수의 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 구동측 로터리 유니언;
    상기 중공회전축과 간섭되지 않고 상기 중심고정축을 중심으로 회전할 수 있도록 결합된 스핀들 및 상기 스핀들의 외주에서 이를 지지해주는 스핀들 하우징;
    상기 중공회전축과 스핀들을 각각 회전시켜주는 구동장치부;
    상기 스핀들 내에서 상기 중심고정축을 중심으로 대칭적으로 설치되는 다수의 캐리어에 작동유체를 공급하기 위한 구성으로서, 각각의 캐리어축을 회전시킬 수 있도록 상기 각 캐리어축과 일체로 결합되며 그 내측으로 다수의 유체통로가 형성된 중심회전축과, 상기 중심회전축의 외주에 설치되어 상기 중심회전축을 지지해주는, 다수의 통공이 형성된 밀봉하우징과, 상기 중심회전축과 밀봉하우징 간에 고도의 밀봉성을 유지할 수 있도록 그 사이에 각각 적층식으로 밀착 개재되는, 다수의 통공이 형성된 다수의 적층밀봉링을 포함하여 이루어진 종동측 로터리 유니언;
    상기 구동측 로터리 유니언과 종동측 로터리 유니언의 각 밀봉하우징 간을 상호 지지하여 연결시켜주는 브래킷;
    상기 구동측 로터리 유니언과 종동측 로터리 유니언의 각 밀봉하우징에 형성된 통공 간을 상호 연결시켜주는 다수의 도관; 및
    상기 구동측 로터리 유니언으로부터 상기 각 캐리어로 회전력을 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심고정축과 중공회전축에는, 각각의 길이방향을 따라 다수의 냉각통로가 각각 관통 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중공회전축의 냉각통로에는, 상기 스핀들의 내부로 연통되는 다수의 통공이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동측 로터리 유니언 및 종동측 로터리 유니언에 개재된 적층밀봉링은, 그 각각의 단위 적층밀봉링 간의 밀봉성을 향상시킬 수 있도록 그 인접부위에 다수의 패킹링과 오링을 삽입 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력전달부는, 상기 중공회전축의 외주에 일체로 고정된 캐리어 구동기어와, 상기 각 캐리어축의 외주에 일체로 각각 고정됨과 아울러 상기 캐리어 구동기어와 체결되는 다수의 캐리어 종동기어로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 표면연마장비의 폴리싱 캐리어 및 컨디셔너 캐리어용 다중 유체공급장치.
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