KR100679329B1 - 드레싱장치용 자세제어기를 포함하는 폴리싱장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자기력으로 드레서 몸체의 배향을 제어하면서 턴테이블의 폴리싱 표면을 드레싱함으로써, 턴테이블의 폴리싱 표면의 평탄도를 증가시킬 수 있는 드레싱장치를 제공한다. 또한 이 드레싱장치를 포함하는 폴리싱장치도 제공된다. 폴리싱될 대상물과 미끄럼접촉하는 턴테이블상의 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레싱장치는 폴리싱 표면과 접촉하여 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레서 몸체를 포함한다. 가압기구는 턴테이블의 폴리싱 표면에 대해 드레서 몸체를 가압한다. 배향제어기는 전자기력을 사용하여 드레서 몸체의 배향을 제어한다.

Description

드레싱장치용 자세제어기를 포함하는 폴리싱장치{POLISHING APPARATUS INCLUDING ATTITUDE CONTROLLER FOR DRESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명에 따른 폴리싱장치의 제 1실시예의 일반적인 구성을 나타내는 수직 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 드레싱장치의 필수 구성부분을 나타내는 부분 단면도,
도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도,
도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따른 단면도,
도 5는 드레서용 자세제어기를 제어하는 제어부의 기능적 구성을 나타내는 블럭도,
도 6은 X-축선에 대한 드레서의 경사(α)와 Y-축선에 대한 드레서의 경사(β)사이의 관계를 나타내는 도면,
도 7(a) 내지 도 7(c)는 드레서 몸체의 상세구조를 나타내는 도면으로서, 도 7(a)는 저면도; 도 7(b)는 도 7(a)의 선 a-a를 따른 단면도; 및 도 7(c)는 도 7(b)에 도시된 부분(b)의 확대도,
도 8은 본 발명에 따른 폴리싱장치의 제 2실시예의 일반적인 구성을 나타내는 수직단면도,
도 9는 도 8의 선 Ⅸ-Ⅸ을 따른 단면도,
도 10은 도 9의 선 Ⅹ-Ⅹ을 따른 단면도,
도 11은 턴테이블용 자세제어기를 제어하는 제어부의 기능적 구성을 나타내는 블럭도이다.
본 발명은 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위해 반도체웨이퍼 표면을 연마포에 맞닿게 하여 반도체웨이퍼 표면, 특히 그 상부에 디바이스 패턴이 형성된 반도체웨이퍼 표면을 폴리싱하기 위한 폴리싱장치에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 이러한 폴리싱장치의 턴테이블에 결합되는 연마포를 드레싱하기 위한 드레싱장치에 관한 것이다.
최근 고집적 반도체 디바이스 제조기술의 급속한 발전으로 인하여, 회로배선패턴이 점점 미세해지고 있으며, 배선패턴사이의 간격도 줄어들고 있다. 배선간격이 0.5 마이크론 이하로 줄어들면, 광전사(photolithography)등에 의한 회로패턴 형성에 있어서 촛점깊이는 더 얇아지게 된다. 따라서, 스텝퍼(stepper)에 의해 그 상부에 회로패턴 이미지가 형성되는 반도체웨이퍼 표면은 아주 고도의 평편도 또는 평탄도를 가지도록 폴리싱될 필요가 있다. 그러한 평탄화를 위한 방법으로서, 예를 들면, 소정의 화학성분을 가지는 폴리싱용액이 공급되면서 기계적 폴리싱이 수행되는 화학적/기계적 폴리싱(CMP) 방법이 사용되고 있다.
반도체웨이퍼 표면을 평탄화하기 위해, 반도체웨이퍼 표면, 특히 그 상부에 디바이스 패턴이 형성되는 반도체웨이퍼 표면을 폴리싱하는 종래의 폴리싱장치에서는, 턴테이블의 상부에 결합되는 연마포로서 부직포가 사용된다.
그러나, 최근 IC 및 LSI의 집적도가 증가함에 따라, 폴리싱된 표면이 더욱 고도로 평탄화되도록 요구된다. 그러한 요구에 부합하기 위해, 상대적으로 단단한 연마포, 예를 들면, 우레탄 발포체로 만들어진 연마포가 사용되게 되었다.
턴테이블에 부착된 연마포를 가지는 턴테이블을 회전시키면서 이 턴테이블이 회전하는 동안에 연마포를 반도체웨이퍼와 접촉시킴으로써 폴리싱이 수행된다. 그러나, 폴리싱공정중에, 폴리싱동안 반도체로부터 제거되는 물질 및 연마입자(연마 알갱이)는 연마포에 달라붙기 쉽고, 그 결과 연마포의 성능저하를 가져오며, 동시에 폴리싱공정에 해로운 영향을 미친다. 따라서, 동일한 연마포를 사용하여 반도체웨이퍼를 반복적으로 폴리싱하면, 폴리싱의 성능에 부정적인 영향을 미치며, 웨이퍼 표면이 고루게 폴리싱되지 않을 위험이 있다. 이 문제점을 피하기 위해, 반도체웨이퍼의 폴리싱전후 또는 폴리싱동안에 "드레싱(dressing)"으로 알려진 처리공정(conditioning)이 수행된다.
우레탄 발포체등으로 만들어진 단단한 연마포를 드레싱하는 경우에는, 일반적으로 다이아몬드와 같이 경도가 높은 재료를 포함하는 드레서 공구(dresser tool)가 사용된다. 따라서, 연마포는 드레싱될 때마다 연삭된다. 우레탄 발포체, 예를 들면 일본국 (주)로델 닛따에 의해 생산되는 "IC1000"(상표명)으로 만들어진 연마포는 드레싱될 때마다 1 마이크로미터이하의 내성(tolerance)을 가지도록 설계 되어 있다.
연마포가 어떤 대상물을 균일하게 고도로 평탄하게 폴리싱할 수 있기 위해서는, 연마포는 반드시 평탄한 폴리싱 표면을 가져야 한다. 그러나, 드레서 공구의 배향 또는 자세의 변화로 인해 드레싱동안 압력의 불균일이 발생하며, 결과적으로 연마포가 적절한 평탄도를 가지지 못하게 되어, 소망하는 평탄도로 웨이퍼를 폴리싱할 수 없게 된다.
전술한 드레서 공구에서, 드레싱동안에 연마포에 인가되는 압력의 양을 감소시키면, 연삭되는 연마포의 연삭량은 감소한다. 이것은 연마포의 작업수명의 증가를 뜻한다. 그러나, 그와 같이 드레싱동안에 드레서에 의해 연마포에 인가되는 압력의 양을 감소시키면, 드레서의 안정성에 부정적인 영향을 미치며, 드레싱은 연마포상에 불균일한 또는 기복있는 표면을 생성할 수도 있다.
전술한 상황을 고려하여, 본 발명의 주된 목적은, 전자기력을 사용하여 드레서 공구의 자세 또는 배향을 제어함으로써 턴테이블의 폴리싱 표면이 적절한 평탄도를 가지도록 폴리싱이 가능한, 턴테이블의 폴리싱 표면을 드레싱하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 드레싱장치가 마련된 폴리싱장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폴리싱될 대상물와 미끄럼접촉하는 텐테이블의 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레싱장치를 제공한다. 이 드레싱장치는 드레싱을 수행하기 위해 폴리싱 표면과 접촉하는 드레서 몸체(dresser body)를 포함한다. 가압기구는 드레서 몸체를 턴테이블의 폴리싱 표면에 대해 가압한다. 자세제어기(attitude controller)는 전자기력을 사용하여 드레서 몸체의 자세 또는 배향을 제어한다.
또한, 본 발명은, 폴리싱될 대상물과 미끄럼접촉하는 폴리싱 표면을 가지는 턴테이블 및 이 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레싱장치를 포함하는 폴리싱장치를 제공한다. 이 드레싱장치는 상기 폴리싱 표면과 접촉하여 상기 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레서 몸체를 포함한다. 가압기구는 드레서 몸체를 턴테이블의 폴리싱 표면에 대해 가압한다. 자세제어기는 전자기력을 사용하여 드레서 몸체의 자세 또는 배향을 제어한다.
본 발명에 따르면, 드레서의 자세 또는 배향은 전자기력을 사용하여 제어되며, 이로 인해 상기 드레서에 의해 폴리싱 표면에 인가되는 표면압력의 최적분배를 유지하면서 드레싱이 수행된다. 따라서, 고도의 평탄도를 가지는 폴리싱 표면을 얻을 수 있다.
상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 다음의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명에 따른 드레싱장치 및 폴리싱장치의 실시예를 도 1 내지 도 11을 참조하여 이하 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 폴리싱장치의 제 1실시예의 일반적인 구성을 나타내 는 수직단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 드레싱장치의 필수 구성부분을 나타내는 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리싱장치는 턴테이블의 상부 표면에 결합된 연마포(2)를 가지는 턴테이블(1)과, 이 연마포(2)를 드레싱하기 위한 드레싱장치(5)를 포함한다. 드레싱장치(5)는 연마포(2)를 드레싱하기 위한 드레서(6)와, 드레서(6)를 지지하고 가압력과 회전구동력을 드레서(6)에 인가하는 드레서 구동샤프트(7)를 포함한다. 드레싱장치(5)는 드레서 구동샤프트(7)로부터 드레서(6)로 가압력을 전달하고, 서로에 대해 경사진 유니버셜 커플링(universal coupling; 8)과, 드레서(6)의 자세 또는 배향을 제어하는 자세제어기(11)를 더욱 포함한다. 드레싱액 공급노즐(60)이 턴테이블(1)위에 마련되어 드레싱액을 턴테이블(1)상의 연마포(2)위로 공급한다. 연마포(2) 상부 표면은 폴리싱될 반도체웨이퍼의 표면과 미끄럼접촉하는 폴리싱 표면을 구성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 드레서(6)는 드레서 몸체(9)의 하부를 구성하는 드레싱판(dressing plate; 9A)과, 드레서 구동샤프트(7)에 연결된 드레서 몸체(9)의 상부를 구성하는 장착판(mounting plate; 9B)을 포함하여 이루어진다. 드레서(6)는 드레서 몸체(9)의 바닥 표면의 돌출부상에 전착(電着)된 다이아몬드 링(10)을 더욱 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 드레서 구동샤프트(7)는 드레서 헤드(21)에 고정된 드레서 에어실린더(22)에 연결된다. 드레서 에어실린더(22)는 드레서 구동샤프트(7)를 수직으로 이동시켜, 드레서(6)의 하단부 표면상의 다이아몬드 전착링(Diamond Electrodeposited Ring; 10)이 턴테이블(1)에 대해 가압되도록 한다.
드레서 구동샤프트(7)는 키(key; 미도시)를 통해 회전실린더(23)에 연결된다. 회전실린더(23)는 그 바깥 원주부상에 타이밍풀리(timing pulley; 24)를 가진다. 타이밍풀리(24)는 타이밍벨트(timing belt; 25)를 통해 드레서 헤드(21)에 고정된 드레서 모터(26)상에 마련된 타이밍풀리(27)에 연결된다. 따라서, 드레서 모터(26)는 타이밍풀리(27), 타이밍벨트(25) 및 타이밍풀리(24)를 통해 회전실린더(23) 및 드레서 구동샤프트(7)를 구동회전시키며, 이에 따라 드레서(6)를 구동회전시킨다. 드레서 헤드(21)는 프레임상에 고정지지된 드레서 헤드샤프트(29)에 의해 지지된다.
서로에 대해 경사진 채로 드레서 구동샤프트(7)로부터 드레서(6)로 가압력을 전달하는 유니버셜 커플링(8)은, 드레서(6)와 드레서 구동샤프트(7)가 서로에 대해 경사지도록 해주는 구형 베어링기구(40)를 가진다. 유니버셜 커플링(8)은 드레서 구동샤프트(7)의 회전을 드레서 몸체(9)에 전달하는 회전전달기구(45)를 더 가진다. 구형 베어링기구(40)는 드레서 구동샤프트(7)의 하단부에 고정된 구동플랜지(driving flange; 41)의 하부 표면의 중심에 형성된 구형 오목부(41a)를 포함한다. 구형 베어링기구(40)는 장착판(9B)의 상부 표면의 중심에 형성된 구형 오목부(9a)와, 두개의 오목부(41a 및 9a)사이에 개재된 볼 베어링(42)을 더욱 포함한다. 볼 베어링(42)은 세라믹과 같은 경도가 높은 재료로 만들어진다.
회전전달기구(45)는 구동플랜지(41)에 고정된 구동핀(driving pin; 미도시)과 장착판(9B)에 고정된 피구동핀(driven pin; 미도시)을 포함한다. 구동핀과 피구동핀은 서로에 대해 수직이동가능하다. 따라서, 드레서 몸체(9)가 경사진 경우라도, 구동핀과 피구동핀은 그들사이의 접촉점을 천이(shift)시키면서 상호 맞물려진다. 따라서, 회전전달기구(45)는 안정하고 신뢰할 만한 방식으로 드레서 구동샤프트(7)의 회전토크를 드레서 몸체(9)에 전달한다.
다음에, 드레서(6)의 자세를 제어하는 자세제어기(11)를 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 도 2는 전술한 바와 같이, 드레싱장치의 필수 구성부분을 나타내는 부분 단면도이다. 도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ의 화살표방향으로 바라본 도면이며, 도 4는 도 3의 선 Ⅳ-Ⅳ을 따른 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 자세제어기(11)는 드레서 헤드(21)에 고정된 전자기코어(electromagnetic core; 12)를 포함한다. 네개의 자기막대(magnetic pole; 12a, 12b, 12c, 및 12d)는 전자기코어(12)로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출한다. 네개의 전자기코일(13a, 13b, 13c, 및 13d)은 자기막대(12a 내지 12d)상에 각각 감겨진다. 또한 자세제어기(11)는 자기막대(12a 내지 12d)에 간격을 두고 대면하는 원통형 전동자(armature; 14)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 자기막대(12a 내지 12d)는 각각 90도 회전된 U자 형상의 단면구조를 가진다. 자기막대(12a 내지 12d)의 상부 수평돌출부에는 전자기코일(13a 내지 13d)이 각각 감겨진다. 자기막대(12a 내지 12d)와 전동자(14)는 예를 들면, 퍼멀로이(permalloy)와 같은 자기물질로 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전자기코일(13a)은 X-축선의 양(+)의 방향의 위치내에 놓여지고, 전자기 코일(13b)은 X-축선의 음(-)의 방향의 위치내에 놓여진다. 전자기코일(13c)은 Y-축선의 양의 방향의 위치내에 놓여지고, 전자기코일(13d)은 Y-축선의 음의 방향의 위치내에 놓여진다. 네 쌍의 변위센서(15a1, 15a2; 15b1, 15b2; 15c1, 15c2; 및 15d1, 15d2)는 X-축선과 Y-축선에 대해 45도 경사진 두개의 축선(P 및 Q)상에 놓여진다. 각각의 변위센서 쌍은 상부 변위센서와 하부 변위센서로 이루어진다. 각각의 변위센서 쌍은 센서홀더(sensor holder; 17)에 의해 지지된다.
도 5는 자세제어기를 제어하는 제어부의 기능적 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 제어부는 뺄셈연산자(30)와 제어기(31)를 가진다. 뺄셈연산자(30)에는 드레서(6)의 자세로서 소망하는 값과, 센서(15)(변위센서 15a1, 15a2; 15b1, 15b2; 15c1, 15c2; 및 15d1, 15d2)에 의해 감지되고 좌표변환기(35)에 의해 변환된 제어대상물[드레서(6)]의 변위값(α 및 β)이 공급된다. 뺄셈연산자(30)에 의해 얻어진 소망하는 값과 변위값(α 및 β)사이의 차이는 편차신호(eα 및 eβ)로서 제어기(31)에 입력된다. 도 6에 도시된 바와 같이, α 및 β는 각각 X-축선에 대한 경사 및 Y-축선에 대한 경사를 나타낸다. X-축선 및 Y-축선은 수평면내에 놓여진다. 이 경우, 드레서(6)는 회전중심으로서 작용하는 볼베어링(42) 주위에서 X-축선에 대한 경사 및 Y-축선에 대한 경사로 이루어지는 복합운동을 하게 된다.
편차신호(eα 및 eβ)는 PID+국부 진상 처리섹션(31-1)내에서 경사제어 및 희석처리되며, 진동성분을 제거하기 위해 노치필터(notch filter; 31-2) 처리되어, 전압 지령신호(Vα 및 Vβ)로 변환된다. 그 다음, 좌표변환기(31-3)에서, 전압 지령신호(Vα 및 Vβ)는 자세제어기에 의해 출력되는 제어신호(Vxu 및 Vyu)로 변환되어 구동섹션(32)으로 공급된다.
구동섹션(32)은 전자기코일(13a, 13b, 13c 및 13d)과 이들 코일을 여기(勵起)시키기 위한 구동회로(24)를 포함한다. 제어신호(Vxu 및 Vyu)는 각각의 구동회로(24)에 공급되며, 여기에서 제어신호는 도 3에 도시된 X-축선 및 Y-축선의 양의 방향 및 음의 방향중 어느 방향으로나 전동자(14)를 변위시키기 위한 여자전류(Ixu+, Ixu-, Iyu+ 및 Iyu-)로 변환된다. 여자전류(Ixu+, Ixu-, Iyu+ 및 Iyu-)는 전자기코일(13a, 13b, 13c 및 13d)로 공급되어 제어대상물[드레서(6)]의 자세를 제어한다. 이 경우, 드레서의 회전중심[볼베어링(42)]과 도 3에 도시된 전동자(14)의 X-축선 및 Y-축선은 소정의 높이(L)만큼 서로 떨어진다. 따라서, 전동자가 도 3에 도시된 X-축선 또는 Y-축선의 양의 방향 또는 음의 방향으로 변위될 때, 드레서 몸체(9) 즉, 드레서(6)는 회전중심으로서의 볼베어링(42)주위로 수평면에 대해 소망하는 방향으로 경사질 수 있다.
도 7(a) 내지 도 7(c)는 드레싱판(9A)의 상세구조를 나타내며: 도 7(a)는 저면도이고; 도 7(b)는 도 7(a)의 선 a-a를 따른 단면도이며; 도 7(c)는 도 7(b)에 도시된 부분(b)의 확대도이다. 드레싱판(9A)은 디스크형상의 구조를 가진다. 소정 폭을 가진 환상 벨트(annular belt)형상의 돌출부(9a)가 드레싱판의 하부 표면의 원주모서리에 형성되어 다이아몬드의 미세입자가 그 돌출부상에 전착되도록 한 다. 따라서, 다이아몬드 전착링(10)이 다이아몬드의 미세입자의 전착을 통해 돌출부(9a)의 표면상에 마련된다.
잘 알려진 바와 같이, 폴리싱공정에서, 웨이퍼캐리어에 의해 운반된 반도체웨이퍼는, 연마포상에 연마액이 공급되면서, 연마포(2)에 대해 가압된다. 폴리싱공정이 소정시간동안 계속되면, 연마입자(알갱이) 및 웨이퍼로부터 제거된 물질은 연마포(2)에 달라붙고 이로 인해 연마포(2)의 표면이 악화된다. 따라서, 연마포(2)의 폴리싱 표면의 표면상태를 회복시키기 위한 드레싱공정이, 반도체웨이퍼의 폴리싱전후 또는 폴리싱동안에 드레싱장치(5)를 사용하여 수행된다. 더 상술하면, 턴테이블(1) 및 드레서(6)는 회전되고, 순수(pure water)와 같은 드레싱액이 드레싱액 공급노즐(60)로부터 연마포(2)의 회전중심 근방을 향해 공급된다. 이 상태에서, 다이아몬드 전착링(10)의 표면이 연마포 표면과 접촉되게 하여 연마포 표면을 깍아내어 드레싱을 수행한다. 다이아몬드 전착링(10)은 다이아몬드의 미세입자를 돌출부(9a)의 표면상에 증착하고, 다이아몬드 증착부를 니켈로 도금하여 다이아몬드 미세입자를 증착된 니켈층에 고정한 구조를 가진다.
이 실시예에서, 드레서(6)의 치수는 예를 들면 다음과 같다. 드레서 몸체(9)의 직경은 250밀리미터이고, 6밀리미터의 폭을 가진 다이아몬드 전착링(10)이 드레서 몸체(9)의 하부 표면의 원주모서리상에 형성된다. 다이아몬드 전착링(10)은 복수의 부분(도시된 예의 경우, 8부분)으로 쪼개진다. 반도체웨이퍼가 폴리싱될 때, 연마포의 드레싱된 표면이 턴테이블(1)의 방사상 안쪽 및 바깥쪽 모두에서 폴리싱될 반도체웨이퍼의 표면에 대해 충분한 여유를 가지도록, 드레서 몸체(9)의 직경은 폴리싱될 대상물로서의 반도체웨이퍼의 직경보다 크도록 설정된다. 다이아몬드 전착링을 가지는 다아이몬드 드레서는, 복수의 SiC 섹터(sector)를 가지는 링을 사용하는 SiC 드레서로 교체될 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 이 경우, SiC 드레서는 도 7(a) 내지 도 7(c)에 도시된 드레서와 유사한 구조를 가진다. SiC 드레서는 그 표면상에 크기가 수십 마이크로미터인 많은 피라미드 돌출부를 가진다.
전술한 드레싱공정 동안에, 드레서 몸체(9)의 자세는 자세제어기(11)에 의해 제어된다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 드레서 몸체(9)의 경사는 변위센서(15: 15a1, 15a2; 15b1, 15b2; 15c1, 15c2; 및 15d1, 15d2)에 의해 감지되고, 드레서 몸체(9)의 경사는 드레서 몸체(9)가 수평면내에 놓이도록 보정된다. 다른 대안으로서, 드레서 몸체(9)는 수평면에 대해 소망하는 방향으로 소망하는 각을 갖도록 제어된다. 이와 같이 하면, 드레서 몸체(9)의 드레싱 표면 즉, 다이아몬드 전착링(10)의 하부 표면과 연마포(2)의 상부 표면 즉, 폴리싱 표면사이에 엄격한 평행관계가 드레싱공정동안에 유지될 수 있다.
이 실시예에 따르면, 드레서 몸체(9)를 턴테이블(1)의 폴리싱 표면에 대해 가압하는 힘은 에어실린더(22)의 가압력을 드레서(6)에 직접 전달함으로써 얻어진다. 드레서(6)의 자세를 제어하기 위해, 드레서(6)의 최적 자세가 미리 입력된 데이타에 근거하여 얻어지도록 기복(undulation)등을 포함하여 턴테이블(1)의 상부측의 폴리싱 표면의 상태를 미리 측정하여 제어기에 입력한다. 따라서, 드레서(6)의 최적 자세는 변위센서(15)를 통한 자세의 감지에 근거하여 자세제어기(11)에 의해 이루어진다.
도 8 내지 도 11에는, 본 발명의 제 2실시예에 따른, 드레싱장치가 제공된 폴리싱장치가 도시된다. 도 8은 폴리싱장치의 수직단면도이고, 도 9는 도 8의 선 Ⅸ-Ⅸ에 따른 단면도이고, 도 10은 도 9의 선 Ⅹ-Ⅹ에 따른 단면도이다.
제 2실시예에서, 드레서(6)를 포함하는 드레서유닛 및 자세제어기의 구성은 제 1실시예와 동일하다. 제 2실시예는 턴테이블의 구성에 있어서 차이점이 있다. 즉, 제 2실시예에서는, 턴테이블에 자세제어기가 제공된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 그 상부 표면에 연마포(2)를 가지는 턴테이블(101)과 모터(미도시)의 회전샤프트(102)는 상부 및 하부 커플링부재(103, 104)를 통해 상호 연결된다. 하부 커플링부재(104)는 모터의 회전샤프트(102)의 상단부에 고정된다. 상부 커플링부재(103)는 턴테이블(101)의 하부 표면에 고정된다. 자동정렬(self-aligning) 롤러베어링(105)이 하부 커플링부재(104)와 상부 커플링부재(103)사이에 개재되어 있어, 턴테이블(101) 및 상부 커플링부재(103)가 회전중심으로 작용하는 자동정렬 롤러베어링(105)주위에서 하부 커플링부재(104)에 대해 어느 방향으로나 경사질 수 있다. 하부 커플링부재(104)에는 상부 커플링부재(103)내에 마련된 맞물림홀(engagement hole; 103a)과 맞물리는 짧은 기둥형상의 핀(106)이 마련되어 턴테이블(101)이 회전하도록 해준다. 턴테이블(101)이 경사질 수 있도록, 맞물림홀(103a)와 핀(106)사이에는 소정의 간격이 형성됨에 유의해야 한다.
이 실시예에서는, 턴테이블(101)의 자세를 제어하는 자세제어기(111)가 제공된다. 자세제어기(111)는 프레임(28)에 고정된 전자기코어(112)를 포함한다. 전자기코어(112)에는 네개의 자기막대(112a, 112b, 112c 및 112d)가 제공된다. 네개의 전자기코일(113a, 113b, 113c 및 113d)이 네개의 자기코어(112a 내지 112d)상에 각각 감겨진다. 자세제어기(111)는 간격을 두고 자기막대(112a 내지 112d)에 대면하는 환상 디스크형상의 전동자(114)를 더욱 포함한다. 전동자(114)는 턴테이블(101)에 고정된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 자기막대(112a 내지 112d)는 각각 반전된 U자 형상의 단면구조를 가진다. 반전된 U자 형상의 자기막대(112a 내지 112d)의 내부 부분은 전자기코일(113a 내지 113d)로 각각 감겨진다. 자기막대(112a 내지 112d) 및 전동자(114)는 예를 들면, 퍼멀로이같은 자기물질로 형성된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 전자기코일(113a)은 X-축선의 양의 방향의 위치에 놓여진다. 전자기코일(113b)은 X-축선의 음의 방향의 위치에 놓여진다. 전자기코일(113c)은 Y-축선의 양의 방향의 위치에 놓여진다. 전자기코일(113d)은 Y-축선의 음의 방향의 위치에 놓여진다. 네개의 변위센서(115a, 115b, 115c 및 115d)는 X-축선과 Y-축선에 대해 45도 경사진 두개의 축선(R 및 S)상에 놓여진다.
도 11은 자세제어기(111)를 제어하는 제어부의 기능적 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 턴테이블 제어부 및 드레서 제어부는 각각 도 5에 도시된 제어부의 구성과 유사한 구성을 가진다. 도 11에 도시된 구성에는 추가적으로 연산기구(computing device)가 제공되어 있어, 드레서 제어부 및 턴테 이블 제어부로부터 연산기구로 입력되는 신호에 근거하여 드레서 및 턴테이블의 상대 위치를 더욱 정밀하게 감지한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 드레서 제어부는 뺄셈연산자(30)와 제어기(31)를 가진다. 뺄셈연산자(30)에는 드레서의 자세로서 소망되는 값과, 센서(15)에 의해 감지된 제어대상물의 변위값(α 및 β)이 공급되며, 좌표변환기(35)에서 변환되고, 더 나아가 턴테이블의 경사에 관한 정보에 기초하여 연산기구(36)에 의해 수정된다. 뺄셈연산자(30)로부터 얻어진 소망값과 변위값(α 및 β)사이의 차이는 편차신호(eα 및 eβ)로서 제어기(31)에 입력된다.
턴테이블 제어부는 뺄셈연산자(30')와 제어기(31')를 가진다. 뺄셈연산자(30')에는 드레서의 자세로서 소망되는 값과, 센서(115: 변위센서 115a, 115b, 115c 및 115d)에 의해 감지된 제어대상물의 변위값(α' 및 β')이 공급되며, 좌표변환기(35')에서 변환되고, 더 나아가 드레서의 경사에 관한 정보에 기초하여 연산기구(36)에 의해 수정된다. 뺄셈연산자(30')로부터 얻어진 소망값과 변위값(α' 및 β')사이의 차이는 편차신호(eα' 및 eβ')로서 제어기(31')에 입력된다.
연산기구(36)는 드레서의 경사에 관한 정보와 턴테이블의 경사에 관한 정보로부터 상대편차를 계산하여 보정된 변위값(α, β, α' 및 β')을 생성함으로써, 매우 정확하게 제어가 행해지도록 한다. 통상, 턴테이블의 경사를 고려하여 드레서의 소망 위치를 수정함으로써 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 드레서에 대한 피드백(R1)이 생략될 수 있다. 또한 연산기구도 생략될 수 있다. 도 9에 도시 된 바와 같이, α' 및 β'는 각각 X-축선에 대한 경사 및 Y-축선에 대한 경사를 나타낸다. 이 경우, 턴테이블(101)은 회전중심으로 작용하는 자동정렬 롤러베어링(105) 주위에서 X-축선에 대한 경사와 Y-축선에 대한 경사로 이루어지는 복합운동을 하게된다.
편차신호(eα' 및 eβ')는 PID+국부 진상 처리섹션(31'-1)내에서 경사제어 및 희석처리되며, 진동성분을 제거하기 위해 노치필터(notch filter; 31'-2) 처리되어, 전압 지령신호(Vα' 및 Vβ')로 변환된다. 그 다음, 좌표변환기(31'-3)에서, 전압 지령신호(Vα' 및 Vβ')는 자세제어기용 제어신호(Vxl 및 Vyl)로 변환되어 구동섹션(32')으로 공급된다.
구동섹션(32')은 전자기코일(113a, 113b, 113c 및 113d)과 이들 코일을 여기(勵起)시키기 위한 구동회로(24')를 포함한다. 제어신호(Vxl 및 Vyl)는 각각의 구동회로(24')에 공급되며, 여기에서 제어신호는 도 8에 도시된 X-축선 및 Y-축선의 양의 방향 및 음의 방향중 어느 방향으로나 전동자(114)를 변위시키기 위한 여자전류(Ixl+, Ixl-, Iyl+ 및 Iyl-)로 변환된다. 여자전류(I xl+, Ixl-, Iyl+ 및 Iyl-)는 전자기코일(113a, 113b, 113c 및 113d)로 공급되어 제어대상물(33')[턴테이블(101)]의 자세를 제어한다.
도 8 내지 도 11에 도시된 실시예에 따르면, 드레서(6)의 자세 뿐만 아니라 턴테이블(101)의 자세도 제어할 수 있다. 따라서, 드레서 몸체(9)의 드레싱 표면 및 턴테이블(101)상의 폴리싱 표면을 최적상태로 유지하면서 드레싱을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 드레서의 자세가 전자기력을 사용하여 제어됨으로써, 드레서로부터 폴리싱 표면으로 인가되는 표면압력의 최적분배를 유지하면서 드레싱이 수행될 수 있다. 따라서, 고도의 평탄도를 가지는 폴리싱 표면을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 드레서 몸체의 드레싱 표면을 턴테이블의 폴리싱 표면에 대해 가압하는 가압력은 에어실린더의 가압력을 드레서에 직접 전달함으로써 얻어진다. 단지 드레서의 경사제어만이 전자기력을 사용하여 행해지므로, 자세제어기는 크기면에서 소형화가 가능하고 구조적으로 단순화될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 반드시 한정되는 것은 아니며 본 발명의 핵심으로부터 벗어남이 없이 여러가지 다양한 방법으로 수정이 가능하다는 것에 유의해야 한다.

Claims (9)

  1. 폴리싱될 대상물과 미끄럼접촉하는 턴테이블상의 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레싱장치로서,
    상기 폴리싱 표면과 접촉하여 상기 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레서 몸체;
    상기 턴테이블의 상기 폴리싱 표면에 대해 상기 드레서를 가압하는 가압수단; 및
    상기 드레서 몸체의 자세 또는 배향을 제어하는 자세 제어수단을 포함하며,
    상기 가압수단은 상기 드레서 몸체를 구동회전시키는 구동샤프트이고, 상기 드레싱장치는 상기 드레서 몸체가 상기 구동샤프트에 대해 경사질 수 있는 방식으로 상기 구동샤프트와 상기 드레서 몸체를 연결하는 유니버셜 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 드레서 몸체는 그 하부측상에 형성되고 상기 폴리싱 표면과 맞물리는 드레싱 표면을 가지며, 상기 자세 제어수단은 상기 턴테이블의 운전방향으로 상기 폴리싱 표면에 대한 상기 드레싱 표면의 경사각을 제어하는 것을 특징으로 하는 드레싱장치.
  3. 폴리싱될 대상물과 미끄럼접촉하는 폴리싱 표면을 가지는 턴테이블과, 상기 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레싱장치를 포함하는 폴리싱장치에 있어서,
    상기 드레싱장치는:
    상기 폴리싱 표면과 접촉하여 상기 폴리싱 표면을 드레싱하는 드레서 몸체;
    상기 턴테이블의 상기 폴리싱 표면에 대해 상기 드레서를 가압하는 가압수단; 및
    상기 드레서 몸체의 자세 또는 배향을 제어하는 자세 제어수단을 포함하며,
    상기 가압수단은 상기 드레서 몸체를 구동회전시키는 구동샤프트이고, 상기 드레싱장치는 상기 드레서 몸체가 상기 구동샤프트에 대해 경사질 수 있는 방식으로 상기 구동샤프트와 상기 드레서 몸체를 연결하는 유니버셜 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 드레서 몸체는 그 하부측상에 형성되고 상기 폴리싱 표면과 맞물리는 드레싱 표면을 가지며, 상기 자세 제어수단은 상기 턴테이블의 운전방향으로 상기 폴리싱 표면에 대한 상기 드레싱 표면의 경사각을 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드레싱장치는 상기 구동샤프트가 그 축선주위로 회전할 수 있는 방식으로 상기 구동샤프트를 지지하는 프레임을 포함하며,
    상기 자세제어기는 :
    상기 프레임상에 고정되어 마련된 전자기 기구; 및
    상기 드레서 몸체상에 고정되어 마련되고, 상기 전자기 기구에 의해 발생된 전자기력을 사용하여 이동되도록 이루어져 있는 전동자 수단을 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자세제어기는 상기 드레서 몸체의 자세 또는 배향을 감지하는 센서수단을 포함하여 상기 자세제어기가 감지된 자세 또는 배향에 응답하여 상기 드레서 몸체의 자세를 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 폴리싱장치는 상기 턴테이블을 구동회전시키는 턴테이블 구동샤프트와, 상기 턴테이블이 상기 턴테이블 구동샤프트에 대해 경사지면서 회전될 수 있는 방식으로 상기 구동샤프트와 상기 턴테이블을 연결하는 조인트와, 전자기력을 사용하여 상기 조인트주위로 상기 턴테이블을 조절가능하게 경사지게 하는 턴테이블 자세제어기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 폴리싱장치는 고정 프레임을 포함하며,
    상기 턴테이블 자세제어기는:
    상기 폴리싱장치의 상기 정적 프레임상에 고정되어 마련되는 전자기 기구와;
    상기 턴테이블상에 고정되어 마련되고, 상기 전자기 기구에 의해 발생된 전자기력을 사용하여 이동되도록 되어 있는 전동자 수단을 포함하여 이루어 지는 것을 특징으로 하는 폴리싱장치.
  9. 삭제
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