KR100968798B1 - 연마 장치, 기판 및 전자기기의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 연마 정밀도를 가지며 워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
워크(W)의 양면(Wa, Wb)을 동시에 연마하는 연마 장치(100)로서, 한 쌍의 연마면(142a, 162a)의 한쪽 회전축의 주위에 설치된 태양 기어(156)와, 워크(W)를 수납하는 수납 구멍(113)과, 태양 기어(156)와 결합하여 태양 기어(156)의 주위를 자전하면서 공전하는 유성 기어로서 기능하기 위한 톱니를 갖는 캐리어(110)와, 태양 기어(156)와 캐리어(110)의 수납 구멍(113) 사이에서 연마면(142a, 162a)에 대향하는 캐리어(110)의 일면에 접촉하는 제1 탄성부재(220)를 갖는 제1 방진 기구(200)를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 장치(100)를 제공한다.
Figure R1020080051040
연마 장치, 캐리어

Description

연마 장치, 기판 및 전자기기의 제조 방법{POLISHING APPARATUS, SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD, AND ELECTRONIC APPARATUS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 일반적으로는, 연마 방법에 관한 것으로서, 특히, 워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것이다. 본 발명은 예컨대 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing 또는 Planarization: CMP) 장치에 적합하다.
멤스(Micro Electro Mechanical Systems: MEMS)의 일례인 멤스센서는 제조에 있어서 센싱 기능을 갖는 멤스칩의 양측에 유리 기판을 접합하여 진공 환경으로 유지해야 한다. 이 때문에, 유리 기판의 멤스칩측에는 엄격한 평탄도가 요구된다. 또한, 유리 기판의 표리면을 구별하지 않는 편이 제조상 편리하다. 이 때문에, 각 유리 기판의 표리면을 동일한 평탄도로 연마하는 수요가 있다.
연마 공정은 표면 거칠기(Ra) 1 ㎛∼200 ㎚ 정도로 거칠게 랩핑하는 마무리(러프 랩핑) 공정과, 표면 거칠기(Ra) 수 ㎚ 고정밀도로 연마하는 최종 마무리 공정을 갖는다. 특허 문헌 1은 최종 마무리 공정에 CMP 장치를 사용하는 것을 제안하고 있다. 종래의 CMP 장치로 유리 기판의 양면을 연마하기 위해서는 유리 기판 의 한 면을 연마한 후에, 일단 유리 기판을 떼어내어 뒤집어 재차 장착하여 연마해야 했다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-305069호 공보
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제1-92063호 공보
CMP에 있어서 한 면씩 워크를 연마하는 것보다 양면을 동시에 연마하는 편이 스루풋이 향상되기 때문에 바람직하다. 이 경우, 마무리 공정에 대해서는, 특허 문헌 2에 개시된 바와 같이, 양면 연마 장치가 제안되어 있다. 그래서, 본 발명자들은 CMP 공정에 양면 연마를 적용하는 것에 대해서 검토하였다.
마무리 공정에서도 CMP 공정에서도 워크는 연마 중에 정반에 탑재된 패드와 접촉한다. 또한, 특허 문헌 2에 따르면, 양면 연마를 행하는 경우, 워크를 지그(본 출원에서는 이것을 「캐리어」라고 부름)의 수납부에 소정의 끼워 맞춤에 의해 끼워 넣고 나서 연마 장치에 탑재한다.
연마가 진행됨에 따라 워크의 피연마면의 평탄도가 높아져 패드면(연마면)과의 밀착성, 즉, 마찰력이 증가한다. 그러나, 상하의 정반은 반대 방향으로 회전하기 때문에, 마찰력과 끼워 맞춤 때문에 워크가 캐리어의 수납부 내에서 진동하여 캐리어와 충돌하여 단부가 파손되거나 진애(塵埃)를 발생시키거나 한다. 그리고, 그 진애는 패드면과 워크의 피연마면 사이에 들어가 워크를 손상시켜 평탄도를 저하시킨다. 이 때문에, 고정밀도의 연마를 행하기 위해서는 진애의 발생을 방지하고, 진애가 발생되어 버렸을 경우에는 조기에 제거 또는 워크를 보호해야 한다. 그리고, 진애의 발생원은 워크와 캐리어의 충돌에 한정되지 않는다. 예컨대, 특허 문헌 2의 도 5는 유성 기어 기구를 개시하고 있지만, 캐리어(유성 기어)가 태양 기어나 외륜 기어와 결합하여 구동될 때에도 진애는 발생한다. 이와 같이, 진애의 발생 방지나 제거를 고려하지 않는 특허 문헌 2에 기재된 양면 연마 장치는 고품위의 연마 처리를 행할 수 없다.
본 발명은, 높은 연마 정밀도를 가지며 워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면으로서의 연마 장치는, 워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치로서, 상기 워크의 양 면인 한 쌍의 연마면의 한쪽 회전축의 주위에 설치된 태양 기어와, 상기 워크를 수납하는 수납 구멍과, 상기 태양 기어와 결합하여 상기 태양 기어의 주위를 자전하면서 공전하는 유성 기어로서 기능하기 위한 톱니를 갖는 캐리어와, 상기 태양 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제1 탄성부재를 갖는 제1 방진 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 연마 장치에 따르면, 제1 방진 기구가 태양 기어와 유성 기어 사이에서 발생한 진애가 워크에 도달하는 것을 방지한다. 이 결과, 워크의 연마 정밀도를 유지할 수 있다.
상기 제1 탄성부재는 예컨대 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 태양 기어와 동심원형으로 연장된다. 제1 탄성부재의 회전축으로부터의 거리가 일정해지기 때문에, 캐리어의 중심으로부터 정위치에서 진애를 차단할 수 있다. 상기 제1 방진 기구는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 태양 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제1 탄성부재가 부착되는 제1 블록을 더 포함하여도 좋다. 제1 블록에 의해 제1 탄성부재의 부착이 용이해진다. 상기 제1 방진 기구는, 상기 캐리어의 상기 톱니와 상기 제1 탄성부재 사이에 유체(액체나 기체)를 공급하는 제1 유체 공급부를 더 포함하여도 좋다. 제1 유체 공급부에 의해 진애를 씻어낼 수 있다. 상기 제1 블록은, 상기 워크의 양면을 연마하는 한 쌍의 패드를 갖는 한 쌍의 정반에 대하여, 연마 중에 고정되어도 좋다. 이것에 의해 제1 유체 공급부도 고정되기 때문에 유체의 공급이 용이해진다. 상기 제1 블록은, 상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 유체가 통과하는 관통 구멍을 가지며, 상기 회전축에서 보아 상기 관통 구멍보다 외측에 상기 제1 탄성부재가 부착되는 제1 블록을 더 포함하여도 좋다. 이에 따라, 제1 탄성부재가 진애를 함유한 유체가 워크에 도달하는 것을 차단한다.
상기 연마 장치는, 상기 캐리어의 톱니와 결합하는 외륜 기어와, 상기 외륜 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제2 탄성부재를 갖는 제2 방진 기구를 더 포함하여도 좋다. 이러한 연마 장치에 따르면, 제2 방진 기구는 외륜 기어와 유성 기어 사이에서 발생한 진애가 워크에 도달하는 것을 방지한다. 이 결과, 워크의 연마 정밀도를 유지할 수 있다.
상기 제2 탄성부재는 예컨대 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 외륜 기어와 동심원형으로 연장된다. 제2 탄성부재의 회전축으로부터의 거리가 일정해지기 때문에, 캐리어의 중심으로부터 정위치에서 진애를 차단할 수 있다. 상기 제2 방진 기구는 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 외륜 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제2 탄성부재가 부착되는 제2 블록을 더 포함하여도 좋다. 제2 블록에 의해 제1 탄성부재의 부착이 용이해진다. 상기 제2 방진 기구는, 상기 캐리어의 상기 톱 니와 상기 제2 탄성부재 사이에 유체(액체나 기체)를 공급하는 제2 유체 공급부를 더 포함하여도 좋다. 제2 유체 공급부에 의해 진애를 씻어낼 수 있다. 상기 제2 블록은, 상기 워크의 양면을 연마하는 한 쌍의 패드를 갖는 한 쌍의 정반에 대하여, 연마 중에 고정되어도 좋다. 이것에 의해 제2 유체 공급부도 고정되기 때문에 유체의 공급이 용이해진다. 상기 제2 블록은, 상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 유체가 통과하는 관통 구멍을 가지며, 상기 회전축에서 보아 상기 관통 구멍보다 내측에 상기 제2 탄성부재가 부착되는 제2 블록을 더 포함하여도 좋다. 이에 따라, 제2 탄성부재가 진애를 함유한 유체가 워크에 도달하는 것을 차단한다.
상기 연마 장치는, 상기 워크를 연마하는 연마면 상에 요철을 갖는 패드를 더 포함하여도 좋다. 이러한 패드의 요철에 의해 진애를 워크 상에서 제거할 수 있다.
상기 연마 장치는, 화학 기계 연마에 의해 상기 워크를 연마하여도 좋다. 고정밀도의 평탄화가 요구되는 CMP에 있어서 특히 진애의 방지나 제거는 필요하기 때문이다.
본 발명의 다른 측면으로서의 기판의 제조 방법은, 기판을 작성하는 단계와, 상기 기판에 가공을 행하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 작성 단계는, 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며, 상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 한쪽은 전술한 연마 장치를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면으로서의 기판의 제조 방법은, 상기 기판을 평탄화하는 단계를 더 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 작성 단계 및 상기 평탄화 단계 중 적어도 한쪽은 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며, 상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 한쪽은 전술한 연마 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 기판의 제조에 있어서 진애의 발생이나 제거를 통해 고정밀도의 연마를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서의 전자기기의 제조 방법은, 전술한 기판의 제조 방법에 의해 기판을 제조하는 단계와, 전자부품을 제조하는 단계와, 상기 기판과 상기 전자부품으로부터 전자기기를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 전자기기의 제조 방법도 전술한 기판의 제조 방법과 동일한 작용을 발휘할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 또는 기타 특징은 이하 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예에 의해 분명해질 것이다.
본 발명에 따르면, 높은 연마 정밀도를 가지며 워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 연마 장치(100)에 대해서 설명한다. 여기서, 도 1은 연마 장치(100)의 개략 사시도이다. 연마 장치(100)는 워크(W)의 양면을 동시에 화학 기계 연마하는 연마 장치이지만, 본 발명 의 연마 장치(100)는 CMP 장치 이외의 연마 장치, 예컨대, 마무리용 연마 장치에도 적용할 수 있다.
워크(W)는 본 실시예에서는 연마 대상인 기판이다. 기판은 유리 기판, 실리콘 기판, 세라믹 기판(적층 기판을 포함함), 그 밖의 단결정 재료로 이루어진 기판을 포함한다. 전형적인 기판의 형상은 원판 형상, 웨이퍼라면 원판 형상에 오리엔테이션 플랫이 형성된 것, 직사각형 판형 형상이다. 기판의 직경 또는 길이는 통상 수십 ㎜∼300 ㎜ 정도이다. 기판의 두께는 통상 수백 ㎛∼수십 ㎜이다.
반도체 기판에는 실리콘 기판이나 석영 기판이 사용된다. 멤스 기판도 반도체 기판에 포함되지만, 실리콘 기판, 유리 기판, 그 밖의 비도전 재료로 이루어진 기판이 자주 사용된다. 기판은 유리 포토마스크 기판이어도 좋다. 세라믹 기판에는 배선 기판으로서의 세라믹 적층 기판이나 자기 헤드 기판[예컨대, 알틱(AlTiC) 기판]을 포함한다. 배선 기판으로서는 기타 수지 적층 기판이 있다. 자기 기록 매체 기판으로서는 알루미늄 기판이나 유리 기판이 사용된다. 자이로 디바이스, 가속도 디바이스, 탄성 표면파(Surface Acoustic Wave: SAW) 디바이스나 광학 결정재에는 탄탈산리튬이나 니오브산리튬 등의 단결정 기판이 사용된다.
연마 장치(100)는 캐리어(110), 고정 부재, 모터(구동부)(130), 하부 정반(140), 타코제너레이터(검출부)(148), 기어 박스(전달 기구)(150), 외륜 기어(158)(도 16에 도시), 상부 정반(160), 타코제너레이터(검출부)(168), 실린더(가압부)(170), 슬러리 공급부(175), 제어부(180)를 갖는다.
도 2는 3개의 워크(W)를 수납하는 캐리어(110)의 분해 사시도이다. 도 2에 도시된 워크(W)는 반도체 기판으로서, 오리엔테이션 플랫(Wo)이 형성되어 있다. 캐리어(110)는 스테인리스강(SUS)으로 이루어지는 기부(111)로 구성된다. 기부(111)는 원판 형상을 가지며, 상면(112a)과 저면(112b)과, 수납 구멍(113)과, 외주면에 설치되어 캐리어(110)를 유성 기어(Planetary Gear)로서 기능하게 하는 톱니(118)를 갖는다.
도 1에서는 연마 장치(100)는 하나의 캐리어(110)를 장착하고 있지만, 연마 장치(100)에 장착되는 캐리어(110)의 수는 한정되지 않는다. 단, 복수의 캐리어(110)가 연마 장치(100)에 장착되는 경우에는 일정한 각도 간격으로 장착되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 4장의 캐리어(110)를 탑재하고 있지만, 각 도면은 편의상 그 중의 일부를 도시하고 있다.
상면(112a)과 저면(112b)은 후술하는 패드(162, 142)의 패드면(연마면)(162a, 142a)에 대향한다. 워크(W)의 저면(Wa)은 저면(112b)으로부터 돌출되고, 워크(W)의 상면(Wb)은 상면(112a)으로부터 돌출되며, 각각의 돌출량은 같다.
수납 구멍(113)은 관통 구멍으로서, 워크(W)를 수납한다. 수납 구멍(113)은 캐리어(110)의 양면[즉, 상면(112a)측과 저면(112b)측]에서 워크(W)를 노출시킨다. 수납 구멍(113)의 수는 한정되지 않지만, 본 실시예에서는, 120° 간격으로 회전 대칭으로 3개 배치되어 있다. 수납 구멍(113)은 상면(112a)과 저면(112b)을 관통한다. 각 수납 구멍(113)은 대략 원판 형상을 가지며, 오리엔테이션 플랫(Wo)에 대응한 평면부(113a)를 갖는다. 또한, 본 실시예에서는, 수납 구멍(113)은 워크(W)를 수납하는 공간에 접속된 공간도 포함하는 개념이다.
연마 장치(100)는 진애 또는 미립자에 의한 손상으로부터 워크(W)를 보호하기 위해서 여러 가지 구성을 채용하고 있다. 제1 보호 수단은 진애의 발생을 방지하는 수단이다. 제2 보호 수단은 발생한 진애로부터 워크(W)를 보호하는 수단이다. 우선, 연마 장치(100)는, 워크(W)가 기부(111)의 수납 구멍(113) 내에서 진동하여 캐리어(110)와 충돌하는 것을 방지하는 수단으로서 고정 부재를 설치하고 있다. 고정 부재는 수납 구멍(113)에 배치된 워크(W)에 접촉하여 워크(W)를 고정하는 기능을 갖는다. 고정 부재는 캐리어(110)의 수납 구멍(113)에 배치된다.
도 3은 도 2에 도시된 캐리어(110)에 있어서 고정 부재가 접착제(120)인 실시예의 개략 사시도이다. 본 실시예의 접착제(120)는 알코왁스이다. 접착제(120)는 수납 구멍(113)에 있어서 캐리어(110)와 워크(W) 사이를 접착시킨다. 워크(W)의 중심과 수납 구멍(113)의 대응하는 중심이 일치하면, 워크(W)를 수납 구멍(113)에 수납할 때 워크(W)의 주위에 일정 폭의 간극(J)이 형성된다.
고정 부재는 접착제(120)에 한정되지 않고, 수납 구멍(113)에 있어서 워크(W)에 탄성력을 가하는 탄성부재라도 좋다.
도 4의 (a)는 캐리어(110)의 변형예로서의 캐리어(110A)의 평면도이다. 도 4의 (b)는 도 4의 (a)의 점선으로 둘러싼 K부의 부분 확대 평면도이다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 각 수납 구멍(113A)은 도 2에 도시된 수납 구멍(113)에 오목부(114)가 접속된 형상을 갖는다. 그리고, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 있어서는, 탄성부재는 오목부(114)에 결합되거나 또는 부분적으로 삽입된 와이어링(120A)이다.
캐리어(110A)는 기부(111A)와 수납 구멍(113A)을 갖는다. 본 실시예에서는 각 수납 구멍(113A)에 대하여 하나의 오목부(114)가 접속되어 그곳에 하나의 와이어링(120A)이 삽입되어 있지만, 수납 구멍(113A)에 복수의 오목부(114)가 접속되어 각각에 와이어링(120A)이 삽입되어도 좋다. 이와 같이, 각 수납 구멍(113A)에 설치되는 와이어링(120A)의 수는 하나로 한정되지 않는다. 각 와이어링(120A)은 위에서 보면 환상 형상을 갖지만, 타원 형상 등 그 형상은 한정되지 않는다. 각 와이어링(120A)의 지면에 수직인 방향의 두께는 캐리어(110A)의 두께와 동일하거나 그것보다 약간 작다.
각 오목부(114)는 각 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)에 대향하는 평면부(113a)의 중앙에 형성된다. 각 오목부(114)는 각 와이어링(120A)이 그곳에서 분리되지 않는 대략 원기둥 형상을 갖는 공간이다. 단, 오목부(114)의 위치나 치수는 한정되지 않는다.
각 와이어링(120A)은 각 오목부(114)로부터 외측으로 돌출된다. 와이어링(120A)의, 평면부(113a)로부터의 돌출부(121)는 캐리어(110A)의 기부(111A)와 워크(W) 사이의 간극(J)에 위치하며, 워크(W)와 접촉하여 워크(W)를 직경 방향(RA) 외측으로 누른다.
이 결과, 워크(W)는 와이어링(120A)의 돌출부(121)에 의해 직경 방향(RA)으로 탄성력이 인가되고, 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)과 반대측의 직경 방향(RA)의 단부는 캐리어(110A)로 눌려진다. 이에 따라, 워크(W)는 수납 구멍(113A) 내에서 고정된다. 본 실시예에서는, 워크(W)는 일단이 와이어링(120A)에 타단이 캐리어(110A)에 접촉하여 고정되지만, 복수의 와이어링(120A)을 대칭으로 배치하여 와이어링(120A)에 의해서만 워크(W)를 고정하여도 좋다.
도 5는 캐리어(110)의 변형예로서의 캐리어(110B)와, 워크(W)와, 고정 부재의 또 다른 변형예로서의 탄성부재(120B)의 분해 사시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 탄성부재(120B)는 수납 구멍(113B)에 대하여 공통으로 설치된 하나의 탄성부재이다.
캐리어(110B)의 기부(111B)는 하나의 수납 구멍(113B)을 갖는다. 도 5에 도시된 수납 구멍(113B)은 3개의 원이 부분적으로 교차되는 형상을 가지며, 탄성부재(120B)는 그 3개의 원이 교차된 부분[이하, 「합류부(115)」라고 부름]에 배치된다. 이와 같이 탄성부재(120B)는 수납 구멍(113B)에 배치된다.
탄성부재(120B)는 박판 삼각기둥의 각 정점이 모따기된 형상을 가지며, 캐리어(110B) 중앙의 합류부(115)에 끼워져 있다. 탄성부재(120B)의 지면에 수직인 방향의 두께는 캐리어(110B)의 두께와 동일하거나 그것보다 약간 작다.
합류부(115)에 있어서는, 캐리어(110B)의 3개의 볼록부(115a)가 내측을 향해 돌출되고, 각 볼록부(115a)는 탄성부재(120B)의 각 모따기부(122)에 접촉하여 이것을 누른다. 탄성부재(120B)는 고무 등의 탄성재료로 구성되고, 3개의 누름부(123)를 통해 3개의 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)에 접촉하여 이것을 누른다. 각 누름부(123)는 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)와 평행하게 면접촉하는 평면부로서, 도 2에 도시된 평면부(113a)에 대응한다. 단, 도 2에 도시된 평면부(113a)보다 직경 방향 외측으로 간극(J)을 메우도록 돌출되어 있다. 돌출량은 간극(J)의 폭보다 약간 크게 설정되어 있다.
이 결과, 워크(W)는 탄성부재(120B)의 누름부(123)에 의해 직경 방향(RA) 외측으로 편향되어 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)과 반대측의 직경 방향(RA)의 단부(Wc1)가 캐리어(110B)로 눌려진다. 이에 따라, 워크(W)는 수납 구멍(113B) 내에서 고정된다. 본 실시예에서는, 워크(W)는 일단[즉, 오리엔테이션 플랫(Wo)]이 탄성부재(120B)에, 타단[즉, 단부(Wc1)]이 캐리어(110B)의 수납 구멍(113)을 규정하는 윤곽면(113b)의 일부(113b1)에 접촉하여 고정된다. 그러나, 대체적으로, 워크(W)를 캐리어(110B)와 접촉시키는 대신에 다른 탄성부재가 캐리어(110)의 일부(113b1)의 위치에서 간극(J)을 메우도록 내측으로 돌출시켜도 좋다. 이에 따라, 이러한 다른 탄성부재는 워크(W)의 오리엔테이션 플랫(Wo)과 반대측의 직경 방향(RA)의 단부(Wc1)에 접촉되거나 눌려지게 되어 워크(W)는 캐리어(110B)와 접촉하지 않게 된다.
전술한 실시예에 있어서는, 고정 부재는 워크(W)에 접촉되어 수납 구멍(113) 내에서 워크(W)를 고정한다. 고정 부재에 의해 워크(W)는 수납 구멍(113) 내에서 진동하지 않는다. 또한, 캐리어(110)의 높이 방향을 Z 방향으로 하고, Z 방향에 수직인 평면을 XY 평면으로 하면, 워크(W)의 수납 구멍(113) 내에서의 진동은 XY 평면에서의 진동이다. 워크(W)가 진동하지 않기 때문에 캐리어(110)와 충돌하여 진애가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 있어서는, 연마 장치(100)는 수납 구멍(113)에 배치된 워크(W)와 캐리어(110) 사이에 위치하는 탄성부재를 가지며, 워크(W)는 수납 구멍(113) 내에서 진동 또는 이동하여도 좋고, 하지 않아도 좋다. 워크(W)가 수납 구멍(113) 내에서 진동 또는 이동하였다고 해도 탄성부재가 워크(W)를 캐리어(110)와의 접촉으로부터 보호하기 때문이다.
탄성부재가 워크(W)와 캐리어(110) 사이의 간극(J)과 동일한 폭을 가지면 워크(W)에는 초기 상태에서는 편향력은 작용하지 않지만, 간극(J)이 탄성부재로 메워지기 때문에 워크(W)를 수납 구멍(113) 내에서 고정할 수 있다. 워크(W)는 연마면과의 마찰력이 가해져 어느 한쪽 방향으로 변위했을 경우에 탄성부재에 의해 편향력을 받는다. 워크(W)는 탄성부재에 의해 캐리어(110)와 접촉하지 않기 때문에 워크 단부의 파손이나 그것에 따른 진애의 발생을 방지할 수 있다.
탄성부재가 워크(W)와 캐리어(110) 사이의 간극(J)보다 큰 폭을 가지면 탄성부재가 수납 구멍(113)에 장착된 경우에 워크(W)에는 초기 상태에서 편향력이 작용하여 수납 구멍(113) 내에서 고정되는 힘이 강해진다. 워크(W)는 탄성부재에 의해 캐리어(110)와 접촉하지 않기 때문에 워크 단부의 파손이나 그것에 따른 진애의 발생을 방지할 수 있다. 예컨대, 워크(W)의 주위에 간극(J)보다 폭이 넓은 고무 밴드를 감아 수납 구멍(113)에 삽입하는 등이다.
탄성부재가 워크(W)와 캐리어(110) 사이의 간극(J)보다 작은 폭을 가지면 워크(W)에는 초기 상태에서는 편향력은 작용하지 않고, 간극(J)은 여전히 존재하기 때문에 워크(W)는 수납 구멍(113) 내에서 이동 가능해진다. 단, 이동하여도 캐리 어(110)에는 충돌하지 않기 때문에 충돌에 의한 워크 단부의 파손이나 진애의 발생을 방지할 수 있다.
도 6은 탄성부재(120C)가 캐리어(110C)의 수납 구멍(113)을 규정하는 캐리어(110)의 윤곽면(113b)의 일부에 고정된 분해 사시도이다. 탄성부재(120C)는 예컨대 원기둥 형상을 가지며, 윤곽면(113b)의 3 지점에 120° 간격으로 배치되어 윤곽면(113b)에 고정된다. 고정은 접착이어도 좋고, 윤곽면(113b)에 도 4에 도시된 오목부(114)와 동일한 오목부를 형성하여 그곳에 끼워 넣어도 좋다.
탄성부재(120C)의 형상, 수, 간격, 치수는 워크(W)를 수납 구멍(113)에 수납할 수 있는 한 한정되지 않는다. 탄성부재(120C)는 캐리어(110)와 일체라도 좋다. 예컨대, 탄성부재(120C)는 사각기둥이나 삼각기둥 형상을 가지며 소정 간격으로 배치된다. 또는, 탄성부재(120C)는 좁은 폭의 중공 원통 형상을 가져도 좋다. 본 실시예에서는, Z 방향에서 본 탄성부재(120C)의 폭은 도 3에 도시된 간극(J)의 폭 이하로 설정된다.
그러나, 이것으로는 캐리어(110)와 워크(W)가 고정되지 않게 되고, 후술하는 도 23의 (d)에 도시된 위치 관계를 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 이 때문에, 예컨대, 워크(W)의 외주 측면(Wc)에 면내 방향을 향하는 3개의 구멍(Wc2)을 형성하고, 3개의 탄성부재(120C)를 원추 형상으로 하여 구멍(Wc2)에 삽입하는 구조라도 좋다. 이 결과, 워크(W)는 일정 폭의 간극(J)이 주위에 형성되도록 수납 구멍(113)에 배치되면 편향력을 받지 않지만, 어느 한 방향으로 이동하면 탄성부재(120C)의 원추 측면에 워크(W)의 외주 측면(Wc)이 접촉된다.
도 7은 탄성부재(120D)를 외주 측면(Wc)의 적어도 일부에 고정시킨 워크(W)와 캐리어(110)의 분해 사시도이다. 탄성부재(120D)는 예컨대 원기둥 형상을 가지며, 워크(W)의 외주 측면(Wc)의 3지점에 120° 간격으로 배치된다. 고정은 예컨대 접착이나 탄성력이다. 도 7은 도 6과 탄성부재와 구멍의 관계를 워크(W)와 캐리어(110) 사이에서 반대로 하고 있다. 각 탄성부재(120D)는 캐리어(110)의 윤곽면(113b)에 형성된 구멍(113b2)에 삽입된다.
진애를 사후에 워크(W)의 양면(Wa, Wb)으로부터 제거하여도 좋다. 이하의 실시예는 연마 중에 발생한 진애를 캐리어(110)와 연마면 사이에서 가능한 한 신속하게 제거하는 수단으로서, 캐리어(110)의 양면(112a, 112b) 중 적어도 한쪽 면에 형성되는 요철을 이용하고 있다. 우선, 요철이 홈으로서 형성되는 실시예에 대해서 설명한다.
도 8은 워크(W)를 수납한 캐리어(110D)의 사시도이다. 캐리어(110D)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 복수의 홈(116)을 가지며, 홈(116)을 갖는 것 이외는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 또한, 도 8은, 도 3에 도시된 접착제(120)는 생략하고 있다. 복수의 홈(116)은 전부 한 방향(Y 방향)으로 연장되어 있다.
도 9는 캐리어(110E)의 평면도이다. 캐리어(110E)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 복수의 홈(116A, 116B)을 가지며, 홈(116A, 116B)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 복수의 홈(116A)은 전부 한 방향(X 방향)으로 연장되어 있고, 복수의 홈(116B)은 전부 한 방향(Y 방향)으로 연장되어 있다. XY 방향은 직교하고 있다. 각 홈(116A, 116B)은 동일 형상을 갖지만, 다른 형상을 가져도 좋다.
도 10은 캐리어(110F)의 평면도이다. 캐리어(110F)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 복수의 홈(116C)을 가지며, 홈(116C)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 복수의 홈(116C)은 일정 각도(θ=30°) 간격으로 캐리어(110F)의 중심(111a)으로부터 직경 방향(RA)으로 연장되어 있다. 홈(116C)이 배치되는 각도 간격은 30°에 한정되지 않고, 일정 각도로 중심(111a) 주위에 분포하지 않아도 좋다. 나아가서는, 홈(116C)이 연장되는 중심은 캐리어(110F)의 중심에서 벗어나 있어도 좋다.
도 11은 캐리어(110G)의 평면도이다. 캐리어(110G)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 복수의 홈(116C, 116D)을 가지며, 홈(116C, 116D)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 홈(116D)은 캐리어(110)의 중심(111a)으로부터 일정 거리의 위치에서 각 홈(116C)으로부터 분기된 한 쌍의 홈으로서 구성된다. 분기의 방향은 한정되지 않지만, 도 11에 있어서는, 분기되는 쪽에서 인접한 홈(116C)과 평행한 방향이다. 또한, 분기점은 하나로 한정되지 않고, 분기된 홈이 더 분기되어도 좋다.
이상과 같이, 직선형으로 연장되는 홈의 방향은 직교 좌표계에서 한 방향 또는 두 방향으로 연장되어도 좋고, 극좌표계에서 캐리어(110)의 중심(111a) 또는 그 밖의 위치로부터 일정한 각도 간격 또는 부정기적인 각도 간격으로 직경 방향으로 연장되어도 좋으며, 중간에서 분기되어도 좋다.
도 12는 캐리어(110H)의 평면도이다. 캐리어(110H)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 복수의 홈(116E)을 가지며, 홈(116E)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 복수의 홈(116E)은 캐리어(110H)의 중심(111a) 주위에 직경 방향(RA)으로 일정 간격으로 동심원형으로 연장되어 있다. 단, 동심원의 간격은 일정하지 않아도 좋고, 각 동심원의 치수가 달라도 좋다.
도 13은 캐리어(110I)의 평면도이다. 캐리어(110I)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 홈(116F)을 가지며, 홈(116F)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 복수의 홈(116F)은 캐리어(110I)의 중심(111a)으로부터 나선형으로 연장되어 있다. 본 실시예에서는, 나선은 캐리어(110I)의 중심(111a)으로부터 시계 방향으로 연장되어 있지만, 반시계 방향으로 연장되어도 좋다.
도 14는 캐리어(110J)의 평면도이다. 캐리어(110J)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 홈(116G)을 가지며, 홈(116G)을 갖는 것 이외에는 도 2에 도시된 캐리어(110)와 동일한 외형을 갖는다. 복수의 홈(116G)은 캐리어(110J)의 중심(111a)으로부터 소용돌이형으로 연장되어 있다. 본 실시예에서는, 소용돌이는 캐리어(110J)의 중심(111a)으로부터 시계 방향으로 연장되어 있지만, 반시계 방향으로 연장되어도 좋다. 소용돌이의 간격은 일정하여도 좋고, 일정하지 않아도 좋다.
이상과 같이, 곡선형으로 연장되는 홈의 방향은 동심원형이어도 좋고 나선형 이어도 소용돌이형이어도 좋다. 나아가서는, 2차 곡선, 타원, 그 밖의 곡선형으로 연장되어도 좋다.
도 15는 캐리어(110K)의 평면도이다. 캐리어(110K)는 상면(112a)에 진애를 제거하는 홈(116C, 116F)을 갖는다. 이와 같이, 도 8 내지 도 15에 도시된 홈(116 내지 116G)은 자유롭게 조합할 수 있다.
각 홈(116 내지 116G)의 폭과 깊이는 수십 ㎛이며 이등변삼각형의 단면 형상을 갖는다. 이와 같이, 각 홈(116 내지 116G)은 단면 V자 형상을 갖는 V자 홈으로서 형성되어 있지만, 그 단면 형상은 한정되지 않는다. 본 실시예는 홈(116 내지 116G)을 캐리어(110D 내지 110K)의 중력 방향의 상측의 상면(112a)에만 형성하고 있지만, 캐리어(110D 내지 110K)의 저면(112b)에 더 형성하여도 좋고, 저면(112b)에만 형성하여도 좋다.
캐리어(110)의 양면(112a, 112b) 중 적어도 한쪽 면에 형성되는 요철은 전술한 홈이어도 좋지만, 관통 구멍이어도 좋다. 도 16은 캐리어(110L)의 평면도이다. 캐리어(110L)는 상면(112a, 112b)을 관통하는 복수의 관통 구멍(117)을 갖는다. 관통 구멍(117)은 XY 방향으로 일정 간격으로 2차원적으로 배치되어 있지만, 동심원형으로 배치되어도 좋고, 나선형, 소용돌이형으로 배치되어도 좋다. 각 관통 구멍(117)은 수십 ㎛의 직경을 갖는다. 관통 구멍(117)은 진애를 통과시켜 제거한다.
캐리어(110)의 양면(112a, 112b) 중 적어도 한쪽 면에 형성되는 요철은 기타 양면(112a, 112b) 상에 형성되는 복수의 돌기이어도 좋다.
다시 도 1로 되돌아가서 모터(130)는 벨트, 풀리 등의 전달 기구(135)를 통해, (DC)타코제너레이터(148)를 통해 하부 정반(140)을 회전 구동한다. 타코제너레이터(148)는 하부 정반(140)의 회전축 주위에 설치되고, 하부 정반(140)의 회전수에 대응하는 아날로그 전압을 제어부(180)에 출력한다.
이하, 도 17을 참조하여 기어 박스(150)의 원리에 대해서 설명한다. 여기서, 도 17은 기어 박스(150)의 개략 단면도이다. 기어 박스(150)는 샤프트(141)의 회전 방향을 반전시켜 샤프트(161)에 전달한다. 기어 박스(150)는 하부 정반(140)의 회전축인 샤프트(141)의 주위에 고정되고, 상부 정반(160)의 회전축인 샤프트(161)의 주위에도 고정된다. 기어 박스(150)는 도 17에 기어 박스(150)의 원리에 대해서 설명한다. 단, 샤프트(141)의 회전 방향을 반전시켜 샤프트(161)에 전달할 수 있는 한, 기어 박스(150)의 구조는 도 17에 도시된 구조에 한정되지 않는다.
기어 박스(150)는 케이스(151a, 151b)와, 한 쌍의 베벨 기어(bevel gear)(152, 153)와, 3개의 베벨 기어를 갖는다. 또한, 작도의 편의상, 도 17은 3개의 베벨 기어 중 2개를 154 및 155로서 나타내고, 나머지 하나를 생략하고 있다.
케이스(151a)는, 케이스(151a)와 케이스(151b) 사이에 위치하며, 샤프트(141, 161)가 삽입되는 구멍과, 3개의 베벨 기어의 샤프트의 일단이 삽입되는 구멍을 갖는다. 또한, 도 17은 편의상 케이스(151a)를 투과하여 도시하고 있다. 케이스(151b)는 Z 방향 상측에서 보면, 환상을 가지며, 3개의 베벨 기어의 샤프트의 타단이 삽입되는 구멍을 갖는다. 3개의 베벨 기어의 샤프트의 양단은 케이 스(151a, 151b)에 고정되어 회전하지 않는다.
베벨 기어(152)는 하부 정반(140)의 회전축인 샤프트(141)의 주위에 고정되어 샤프트(141)와 함께 회전한다. 샤프트(141)는 모터(130)에 의한 구동력이 전달되는 샤프트이다. 3개의 베벨 기어는 베벨 기어(152)에 결합되어 120° 간격으로 배치된다. 도 17은 3개의 베벨 기어 중 베벨 기어(154)와 그 샤프트(154a), 베벨 기어(155)와 그 샤프트(155a)를 나타내고 있다. 전술한 바와 같이, 샤프트(154a, 155a)는 케이스(151a, 151b)에 고정되어 있다. 베벨 기어(153)는 3개의 베벨 기어에 결합되고, 상부 정반(160)의 회전축인 샤프트(161)의 주위에 고정되어 샤프트(161)와 함께 회전한다.
베벨 기어(152)가 Z 방향 상향에서 보아 시계 방향으로 회전하면, 그 앞쪽 측면은 도 17에 도시된 바와 같이 좌측 방향으로 회전한다. 그렇게 하면, 베벨 기어(154)의 앞쪽 측면은 도 17에 도시된 바와 같이 아래 방향으로 회전한다. 이것에 응답하여 베벨 기어(153)의 앞쪽 측면은 도 17에 도시된 바와 같이 우측 방향으로 회전한다. 마찬가지로, 베벨 기어(155)의 앞쪽 측면은 도 17에 도시된 바와 같이 위 방향으로 회전한다. 이것에 응답하여 베벨 기어(153)의 앞쪽 측면은 도 17에 도시된 바와 같이 우측 방향으로 회전한다. 결국, 베벨 기어(152, 153)가 회전하는 방향은 반대 방향이 되고, 샤프트(141)에 가해지는 구동력은 방향을 바꾸어 샤프트(161)로 전달된다.
또한, 도 17은 반전 구동의 설명 편의상, 3개의 베벨 기어(154, 155)의 톱니수를 동일하게 하고 있지만, 실제로는 3개의 베벨 기어의 톱니수를 다르게 하여 선 택적으로 베벨 기어(152)에 접촉시키도록 구성되어 있다. 3개의 베벨 기어 중 어느 하나를 베벨 기어(152)와 접촉시킬지는 제어부(180)가 제어할 수 있다. 이 결과, 기어 박스(150)의 기어비를 변경할 수 있다.
이 결과, 모터(130)의 구동력은 기어 박스(150)를 통해 상부 정반(160)에 전달되며, 상부 정반(160)은 하부 정반(140)과는 반대 방향으로 회전한다. 타코제너레이터(168)는 상부 정반(160)의 회전축 주위에 설치되고, 상부 정반(160)의 회전수에 대응하는 아날로그 전압을 제어부(180)에 출력한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 하부 정반(140)은 연마면(패드면)(142a)을 갖는 패드(142)가 캐리어(110)측에 탑재되어 있다. 상부 정반(160)은 연마면(패드면)(162a)을 갖는 패드(162)가 캐리어(110)측에 탑재되어 있다.
진애가 발생한 경우에, 이것을 사후에 제거하는 수단으로서, 패드(142)는 연마 중에 발생한 진애를 캐리어(110)와 연마면 사이에서 가능한 한 신속하게 제거하는 요철(143)을 패드면(142a)에 형성하고 있다. 요철(143)은 도 8 내지 도 16에 도시된 홈, 관통 구멍 기타의 요철을 적용할 수 있다.
패드(142)와 패드(162)는 우레탄 등의 부드러운 재질로 구성되며, 이들은 동일 구조를 갖는다.
도 19의 (a)는 태양 기어(Sun Gear)(156), 캐리어(110), 외륜 기어(158), 제1 및 제2 방진 기구(200, 240)를 도시한 개략 단면도이다.
태양 기어(156)는, 본 실시예에서는, 기어 박스(150)의 하부 정반(140)의 샤프트(141)의 주위에 설치되어 샤프트(141)와 함께 회전한다. 단, 다른 실시예에 서, 태양 기어(156)는 기어 박스(150) 위의 상부 정반(160)의 샤프트(161)의 주위에 설치되어 샤프트(161)와 함께 회전한다. 태양 기어(156)는 톱니(156a)를 갖는다.
캐리어(110)의 외주에는 톱니(118)가 형성되어 있고, 이러한 톱니(118)는 캐리어(110)를 유성 기어(Planetary Gear)로서 기능하게 한다. 태양 기어(156)의 톱니(156a)는 캐리어(110)의 톱니(118)와 결합한다. 외륜 기어(158)는 톱니(158a)를 가지며, 이러한 톱니(158a)는 캐리어(110)의 톱니(118)와 결합한다. 태양 기어(156), 유성 기어로서의 캐리어(110), 외륜 기어(158)는 유성 기어 기구를 구성한다.
유성 기어 기구는 태양 기어의 주위를 하나 또는 복수의 유성 기어가 자전하면서 공전하는 구조를 갖는 감속 또는 증속 기구이다. 유성 기어 기구는 적은 단수(段數)로 큰 속도비를 얻을 수 있으며, 큰 토크를 전달할 수 있고, 입출력축을 동축으로 배치할 수 있는 등의 특징을 갖는다.
도 1에 도시된 연마 장치(100)에서는, 태양 기어로서의 기어 박스(150)는 회전하고, 그 주위를 유성 기어로서의 캐리어(110)가 자전하면서 공전하며, 외륜 기어(158)는 고정된다.
제1 방진 기구(200)는 태양 기어(156)의 톱니(156a)와 캐리어(110)의 톱니(118)의 결합에 의해 발생하는 진애가 워크(W)와 패드면(연마면)(142a, 162a)의 각각과의 사이에 침입하는 것을 방지한다.
도 19의 (b)는 제1 방진 기구(200)와 제2 방진 기구(240)의 개관 사시도이 다.
제1 방진 기구(200)는 제1 블록(210)과, 와이퍼(제1 탄성부재)(220)와, 유체 공급 노즐(230)을 갖는다.
제1 블록(210)은 환상 형상을 가지며, 샤프트(161)의 주위에 샤프트(161)에 대하여 정지하도록 배치된다. 단, 제1 블록(210)이 샤프트(161)에 대하여 정지할지 상부 정반(160)과 함께 회전할지는 선택적이다. 제1 블록(210)은 볼록부(212a, 212b), 홈(212c), 볼록부(215), 내주면(216), 외주면(217)을 갖는다.
볼록부(212a, 212b)는 동일한 높이를 갖지만, 유체(F)가 워크(W) 상으로 진입하지 않도록 태양 기어(156)에서 보아 외측의 볼록부(212b) 쪽이 내측의 볼록부(212a)보다 높게 구성되어도 좋다. 홈(212c)에는 일정 간격으로 관통 구멍(213)이 형성되어 있다. 관통 구멍(213)은 유체(F)를 캐리어(110)에 공급(적하 또는 분사)하는 데 사용된다. 볼록부(215)는 톱니(156a)의 근방에 배치된다. 내주면(216)과 외주면(217)은 위에서 보면 샤프트(141)와 동심원형으로 형성된다.
와이퍼(220)는 태양 기어(156)의 톱니(156a)와 캐리어(110)의 중심(111a)과의 사이에서 제1 블록(210)의 외주면(217)의 하부에 둘레 방향(M1)에 걸쳐 샤프트(141)와 동심원형으로 부착되어 있다. 와이퍼(220)는 고무 등의 탄성재료로 구성되며, 캐리어(110)의 상면(112a)의 접촉 위치(112a1)에서 접촉한다. 접촉 위치(112a1)는 Z 방향 상측에서 보면, 태양 기어(156)[또는 태양 기어(156)와 접촉하는 캐리어(110)의 톱니(118)]와 캐리어(110)의 수납 구멍(113) 사이에 위치한다. 와이퍼(220)는 캐리어(110)의 톱니(118)와 태양 기어(156)의 톱니(156a)와의 결합에 의해 발생하는 진애가 캐리어(110)의 상면(112a)의 접촉 위치(112a1)보다 캐리어(110)의 내측으로 이동하는 것을 방지한다.
유체 공급 노즐(230)은 액체(물 등)나 기체(공기 등) 등의 유체(F)를 제1 블록(210)의 홈(212c)에 공급하는 관이다. 유체(F)가 액체라면, 관통 구멍(213)으로부터 유체(F)가 캐리어(110)의 상면(112a) 상에 적하되어 진애를 씻어낸다. 유체(F)가 기체라면, 관통 구멍(213)으로부터 유체(F)가 캐리어(110)의 상면(112a) 상에 분사되어 진애를 불어서 날려버린다.
유체 공급 노즐(230)은 제1 블록(210)과 마찬가지로 샤프트(161)의 주위에 샤프트(161)에 대하여 정지하도록 배치된다. 유체 공급 노즐(230)이 회전하지 않기 때문에, 그 일단을 예컨대 수도의 수도꼭지에 접속하는 것도 용이해진다.
필요하면, 샤프트(161)와 동심원 상에 복수의 유체 공급 노즐(230)이 배치된다. 유체 공급 노즐(230)과 관통 구멍(213)은 캐리어(110)의 톱니(118)와 와이퍼(220) 사이에 유체(F)를 공급하는 제1 유체 공급부를 구성한다.
제2 방진 기구(240)는 캐리어(110)의 톱니(118)와 외륜 기어(158)의 톱니(158a)와의 결합에 의해 발생하는 진애가 워크(W)와 패드면(연마면)(142a, 162a)의 각각과의 사이에 침입하는 것을 방지한다.
제2 방진 기구(240)는 제2 블록(250)과, 와이퍼(제2 탄성부재)(260)와, 유체 공급 노즐(270)을 갖는다.
제2 블록(250)은 환상 형상을 가지며, 샤프트(161)의 주위에 샤프트(161)에 대하여 정지하도록 배치된다. 단, 제2 블록(250)이 샤프트(161)에 대하여 정지할지 상부 정반(160)과 함께 회전할지는 선택적이다. 제2 블록(250)은 볼록부(252a, 252b), 홈(252c), 볼록부(255), 내주면(256), 외주면(257)을 갖는다.
볼록부(252a, 252b)는 동일한 높이를 갖지만, 유체(F)가 워크(W) 상으로 진입하지 않도록 태양 기어(156)에서 보아 내측의 볼록부(252a) 쪽이 외측의 볼록부(252b)보다 높게 구성되어도 좋다. 홈(252c)에는 일정 간격으로 관통 구멍(253)이 형성되어 있다. 관통 구멍(253)은 유체(F)를 캐리어(110)에 공급(적하 또는 분사)하는 데 사용된다. 볼록부(255)는 톱니(158a)의 근방에 배치된다. 내주면(256)과 외주면(257)은 위에서 보면 샤프트(141)와 동심원형으로 형성된다.
와이퍼(260)는 외륜 기어(158)의 톱니(158a)와 캐리어(110)의 중심(111a) 사이에서 제2 블록(250)의 내주면(256)의 하부에 둘레 방향(M2)에 걸쳐 샤프트(141)와 동심원형으로 부착되어 있다. 와이퍼(260)는 고무 등의 탄성재료로 구성되며, 캐리어(110)의 상면(112a)의 접촉 위치(112a2)에서 접촉한다. 접촉 위치(112a2)는 Z 방향 상측에서 보면, 외륜 기어(158)[또는 외륜 기어(158)와 접촉하는 캐리어(110)의 톱니(118)]와 캐리어(110)의 수납 구멍(113) 사이에 위치한다. 와이퍼(260)는 캐리어(110)의 톱니(118)와 외륜 기어(158)의 톱니(158a)와의 결합에 의해 발생하는 진애가 캐리어(110)의 상면(112a)의 접촉 위치(112a2)보다 캐리어(110)의 내측으로 이동하는 것을 방지한다. 본 실시예에서는, 접촉 위치(112a1, 112a2)는 캐리 어(110)의 중심(111a)으로부터의 거리가 각각 같다.
유체 공급 노즐(270)은 유체(F)를 제2 블록(250)의 홈(252c)에 공급하는 관이다. 유체(F)가 액체라면, 관통 구멍(253)으로부터 유체(F)가 캐리어(110)의 상면(112a) 상에 적하되어 진애를 씻어낸다. 유체(F)가 기체라면, 관통 구멍(253)으로부터 유체(F)가 캐리어(110)의 상면(112a) 상에 분사되어 진애를 불어서 날려버린다.
유체 공급 노즐(270)은 제2 블록(250)과 마찬가지로 샤프트(161)의 주위에 샤프트(161)에 대하여 정지하도록 배치된다. 유체 공급 노즐(270)이 회전하지 않기때문에, 그 일단을 예컨대 수도의 수도꼭지에 접속하는 것도 용이해진다.
필요하면, 샤프트(161)와 동심원 상에 복수의 유체 공급 노즐(270)이 배치된다. 유체 공급 노즐(270)과 관통 구멍(253)은 캐리어(110)의 톱니(118)와 와이퍼(220) 사이에 유체(F)를 공급하는 제2 유체 공급부를 구성한다.
이와 같이, 제1 및 제2 방진 기구(200, 240)는 유성 기어 기구에서 발생하는 진애로부터 워크(W)를 보호한다.
다시 도 1로 되돌아가서, 실린더(170)는 상하 정반(140, 160) 사이에서 워크(W)에 하중 또는 가압력을 가하는 에어실린더이다. 슬러리 공급부(175)는 슬러리(연마제)를 상부 정반(160)의 상면(160a)에 적하한다. 상부 정반(160) 및 패드(162)에는 그것을 관통하도록 복수의 Z 방향으로 연장되는 관통 구멍(163)이 형성되어 있고, 슬러리(S)는 관통 구멍(163)을 통해 패드(162)의 연마면에 공급된다. 그 후, 슬러리(S)는 하부 정반(140)의 패드(142)에 낙하하여 그 연마면(142a)에 공 급된다. 본 실시예의 슬러리(S)는 산화세륨계의 슬러리이다. 또한, 본 실시예의 연마 장치(100)가 랩핑 장치인 경우에는, 슬러리(S)는 수용액에 연마 입자가 확산된 것이다.
제어부(180)는 모터(130), 기어 박스(150), 타코제너레이터(148, 168), 실린더(170) 및 슬러리 공급부(175)에 접속된다. 또한, 제어부(180)는 타코제너레이터(148, 168)의 출력에 따라 모터(130)에 흐르게 하는 구동 전류, 기어 박스(150)의 기어비, 실린더(170)가 가하는 하중, 슬러리 공급부(175)가 공급하는 슬러리의 공급량을 제어한다.
제어부(180)는 CPU나 MPU를 포함하며, 본 실시예의 연마 방법에 필요한 프로그램이나 데이터를 저장하는 메모리(182)와, 시간을 계수하는 타이머(184)를 포함하고 있다.
이하, 도 20 내지 도 24를 참조하여 연마 장치(100)를 포함하는 연마 시스템(300)과 그 동작에 대해서 설명한다. 여기서, 도 20은 연마 시스템(300)의 개략 블록도이다. 연마 시스템(300)은 조립부(310), 로더(320), 연마 장치(100), 로봇 아암(330), 직후 세정 장치(340), 언로더(350), 스토커(360), 본 세정 장치(370)를 갖는다.
조립부(310)는 워크(W)를 캐리어(110)에 탑재하고, 고정 부재를 통해 워크(W)를 캐리어(110) 내의 수납 구멍(113)에 고정한다. 로더(320)는 워크(W)가 수납된 캐리어(110)를 연마 장치(100)에 장착한다. 로봇 아암(330)은 연마 후에 연마 장치(100)로부터 캐리어(110)를 떼어내어 직후 세정 장치(340)에 캐리어(110)를 탑재한다. 직후 세정 장치(340)는 연마 직후의 캐리어(110)를 대충 세정한다. 언로더(350)는 직후 세정(또는 가세정) 후에 직후 세정 장치(340)로부터 본 세정 장치(370)로 반송한다.
스토커(360)는 본 세정 전에 워크(W)가 건조되지 않도록 순수 또는 수용액에 캐리어(110)를 수납한다. 본 세정 장치(370)는 직후 세정 장치(340)에 의해 간단하게 세정된 캐리어(110)를 본격적으로 세정한다. 본 세정 장치(370)는 불산, 초임계 유체, 초음파 세정 등을 사용한다.
이하, 도 21을 참조하여 연마 시스템(300)에 의한 연마 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 도 21은 연마 시스템(300)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 연마 준비를 행한다(단계 1100). 단계 1100의 연마 준비는 고정 부재가 도 3에 도시된 접착제(120)로서 구성된 예에 대해서 설명한다. 도 22는 도 21에 도시된 단계 1100을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다. 도 23의 (a) 내지 도 23의 (d)은 도 22의 각 공정을 도시한 개략 단면도이다.
우선, 도 23의 (a)에 도시된 바와 같이, 캐리어(110)의 저면(112b)에 수납 구멍(113)을 노출시키는 스페이서(10)를 접촉시킨다(단계 1102). 스페이서(10)와 캐리어(110)는 양자가 위치 결정된 상태로[예컨대, 도 23의 (a)에 도시된 양자의 단부가 일치한 상태로] 접촉된다. 필요하다면, 양자는 임시 고정되어도 좋다. 또한, 바람직하게는, 링 부재(18)를 설치하고, 링 부재(18)의 내부에 스페이서(10)와 캐리어(110)를 삽입함으로써 Z 방향에 수직인 방향에서 위치 결정하여도 좋다. 또한, 스페이서(10) 대신에 스페이서(10)와 동일한 단차를 갖는 도 24에 도시된 바와 같은 용기를 사용하여도 좋다. 본 실시예에서는, 이러한 용기도 포함시켜 「스페이서」라고 부르는 것으로 한다.
스페이서(10)는 캐리어(110)와 동일한 외형(예컨대, 직경 N)을 가지며, 캐리어(110)와 마찬가지로 기부(11)와 관통 구멍(13)을 갖는다. 관통 구멍(13)은 수납 구멍(113)과 거의 동일 형상으로 수납 구멍보다 약간 크다. 스페이서(10)는 두께 h1을 가지며, 두께 h2를 갖는 캐리어(110)와는 다르다. 통상은 h1＜h2이다. 두께 h1은 후술하는 바와 같이 워크(W)가 캐리어(110)의 저면(112b)으로부터 돌출되는 길이이다.
또한, 스페이서(10A)는 스페이서(10)의 기부(11)에 대응하는 단차부(11A1)를 포함하는 기부(11A)를 갖는다. 스페이서(10A)는 캐리어(110)의 외형과 거의 같은 직경 N, 두께 h2의 수납부(15)와, 관통 구멍(13)과 동일한 치수를 갖는 오목부(13A)를 갖는다. 또한, 링 부재(18)에 해당하며, V1×V2의 치수를 갖는 벽부(11A2)도 갖는다. 이에 따라, 캐리어(110)의 스페이서(10A)에 대한 위치 결정이 용이해진다.
단계 1102에 있어서는, 스페이서(10)의 관통 구멍(13)을 아래에서부터 V 방향에서 보면 캐리어(110)의 수납 구멍(113)이 스페이서(10)에 형성된 관통 구멍(13)에서 완전히 보이도록, 바꾸어 말하면, 수납 구멍(113)이 스페이서(10)의 기부(11)에 의해 차폐되지 않도록 배치된다. 스페이서(10A)에 있어서도 수납 구 멍(113)이 스페이서(10A)의 단차부(11A1)에 의해 차폐되지 않도록 배치된다.
또한, 스페이서(10)의 형상은 이것에 한정되지 않고, 두께 h1을 가지며, 적어도 모든 수납 구멍(113)을 노출시키는 관통 구멍을 가지면 외형은 캐리어(110)와 동일하지 않아도 좋다.
다음에, 도 23의 (b)에 도시된 바와 같이, 이 상태에서 캐리어(110)의 수납 구멍(113)에 워크(W)를 삽입하고, 워크(W)의 저면(Wa)과 스페이서(10)의 저면(10a)이 동일 평면(U)을 구성하도록 하며, 워크(W)의 상면(Wb)측이 캐리어(110)보다 돌출되도록 배치한다(단계 1104). 스페이서(10A)의 경우에는 오목부(13A)의 저면과 단차부(11A1)의 점선으로 나타낸 저면은 동일 평면을 구성하기 때문에, 워크(W)를 오목부(13A)에 부분적으로 수납하면 이 조건은 만족된다.
워크(W)가 캐리어(110)의 상면(112a)보다 돌출되는 길이는 h1이며, 저면(112b)으로부터 돌출되는 길이와 같다. 이것은, 본 실시예에서는, 워크(W)의 양면(Wa, Wb)의 Z 방향의 연마량을 동일하게 예상하고 있기 때문이다.
단계 1104는 예컨대 수평대에 도 23의 (a)에 도시된 구조체를 얹어 놓고, 위에서 워크(W)를 캐리어(110)의 수납 구멍(113)에 삽입함으로써 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 수평대는 핫 플레이트이다. 또는 스페이서(10A)를 가열하여도 좋다. 도 23의 (b)은 편의상 하나의 워크(W)만을 나타내고 있다. 또한, 도 23의 (b)에 도시된 상태는 워크(W)를 캐리어(110)의 수납 구멍(113)에 삽입한 후에 스페이서(10)를 캐리어(110)의 일면에 접촉시켜 형성하여도 좋다. 또는, 워크(W)를 캐 리어(110)의 수납 구멍(113)에 삽입한 후에 스페이서(10A)에 캐리어(110)를 수납함으로써 형성하여도 좋다.
다음에, 워크(W)의 반대면(즉, 상면 Wb)측에서 워크(W)와 캐리어(110)와의 간극(J)의 적어도 일부에 접착제(120)를 도포한다(단계 1106). 여기서, 「간극(J)의 적어도 일부」란 간극(J)의 전 둘레에 걸쳐 접착제(120)를 충전하지 않아도 된다는 취지이다.
디스펜서(20)로 접착제(120)를 도포하는 경우, 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이, 접착제(120)가 정확히 간극(J) 내에만 배치되지 않아도 좋고, 일부가 워크(W)의 상면(Wb) 상에 걸려 있어도 좋다. 접착제(120)는 부드럽기 때문에 연마에 의해 제거된다. 또한, 도 23의 (c)에 도시된 접착제(120)의 양이나 위치는 예시이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 접착제(120)는 알코왁스이다. 접착제(120)를 도 23의 (b)에 도시된 구조체의 평면(U)이 도시하지 않은 핫 플레이트의 상면이 되도록 배치하여 접착제(120)를 적하하면, 접착제(120)는 핫 플레이트에서 가열되기 때문에 모관 현상에 의해 간극(J)으로 침투한다. 그리고, 접착제(120)는 상온으로 되돌아가면 고화한다. 접착제(120)가 액상으로 되어 있기 때문에, 본 실시예에서는, 도 23의 (c)에 도시된 바와 같은 융기가 워크(W)의 상면(Wb)에 형성되는 경우는 별로 없다. 또한, 관통 구멍(13)에 있는 워크(W)와 스페이서(10)의 기부(11) 또는 오목부(13A)에 있는 워크(W)와 스페이서(10A)의 단차부(11A1)와의 사이 는 간극(J)보다 떨어져 있기 때문에 접착제(120)에 의해 접착되지 않는다.
다음에, 도 23의 (c)에 도시된 구조체의 캐리어(110)로부터 스페이서(10)를 분리한다(단계 1108). 이 상태를 도 23의 (d)에 도시한다.
단계 1102 내지 단계 1108은 조립부(310)에서 행해진다.
다음에, 로더(320)는, 워크(W)가 상면(112a) 및 저면(112b)으로부터 돌출된 캐리어(110)를 연마 장치(100)에 장착한다(단계 1110).
본 실시예와 같이, 워크(W)와 캐리어(110)를 고정하는 것은 종래의 양면 연마 랩핑 장치에는 보이지 않는 특징이다. 종래의 양면 랩핑 장치에서는 통상은 도 23의 (b)에 도시된 바와 같은 스페이서(10)는 사용되지 않고, 워크(W)와 캐리어(110) 사이의 간극(J)도 접착되지 않는다. 이 때문에, 워크(W)를 수납한 캐리어(110)가 랩핑 장치에 탑재되면, 캐리어(110)의 한쪽 측[예컨대, 상면(112a)측]으로부터만 워크(W)가 돌출되며, 워크(W)의 저면(Wa)과 캐리어(110)의 저면(112b)은 동일 평면을 구성하게 된다.
양면 랩핑 장치에 있어서는, 상하의 연마면을 갖는 패드는 금속제나 세라믹제로 구성된다. 이 때문에, 랩핑 장치의 정반은 하드 정반이라 불리는 경우도 있다. 하드 정반이 상하에서 워크(W)를 누를 때에 워크(W)와 캐리어(110)가 고정되지 않고 캐리어(110)를 이동할 수 있는 구성이면 워크(W)만을 연마할 수 있다. 따라서, 도 23의 (d)에 도시된 구조체를 형성할 필요가 없다.
한편, CMP 장치에 있어서는, 상하의 연마면을 갖는 패드는 부드러운 우레탄 등의 재료로 구성된다. 이 때문에, 랩핑 장치의 정반은 소프트 정반이라 불리는 경우도 있다. 소프트 정반이 상하에서 워크(W)를 누르는 경우, 워크(W)의 저면(Wa)과 캐리어(110)의 저면(112b)이 동일 평면을 구성하면, 워크(W)뿐만 아니라 캐리어(110)를 연마하고, 흡착할 우려가 있다. 이 때문에, 도 23의 (d)에 도시된 구조가 유효하다. 도 23의 (d)에 도시된 구조는 양면 CMP 장치에도 양면 랩핑 장치에도 적용 가능한 구조이다.
다음에, 연마 장치(100)에 의한 연마를 행한다(단계 1200). 도 25는 도 21에 도시된 단계 1200을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이고, 도 26은 그 타이밍 차트이다. 도 26에 있어서, 종축은 하부 정반(140)의 회전수(rpm), 실린더(170)가 가하는 하중(kgf), 마찰력(kgf)이다. 횡축은 시간이다. 단, 본 실시예에서는, 종축의 마찰력(kgf)은 마찰력을 나타내는 전류값(A)으로 대용하고 있다.
우선, 제어부(180)는 슬러리 공급부(175)로부터 슬러리(S)를 상부 정반(160)의 상면에 공급하기 시작한다(단계 1202). 슬러리(S)의 공급량은 미리 시뮬레이션 또는 실험에 의해 적량이 구해져 메모리(182)에 저장되어 있고, 제어부(180)는 저장된 공급량의 슬러리(S)를 적하하도록 슬러리 공급부(175)를 제어한다.
슬러리 공급부(175)에 의한 슬러리(S)의 공급량이 증가하면 상부 정반(160)과 하부 정반(140)에 의한 연마량이 같은 비율만큼 증가한다. 이 때문에, 연마량을 전체적으로 크게 하는 경우에 제어부(180)는 슬러리(S)의 공급량을 증가시킨다. 또한, 연마량을 전체적으로 작게 하는 경우에 제어부(180)는 슬러리(S)의 공급량을 감소시킨다. 즉, 본 실시예에서는, 상부 정반(160)과 하부 정반(140)에 의한 연마량에 차가 있을 때에 슬러리 공급부(175)에 의한 공급량 제어에서는 이 차를 해소 할 수 없다.
또한, 단계 1202와 동시에 제어부(180)는 모터(130)에 전류를 공급하여 하부 정반(140)을 회전시킨다(단계 1204).
다음에, 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수가 5 rpm인지 여부를 판단한다(단계 1206). 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수를 나타내는 타코제너레이터(148)의 출력과, 메모리(182)에 저장된 5 rpm의 값을 비교함으로써 단계 1206의 판단을 행한다. 또한, 5 rpm은 저속 회전의 단순한 예시로서, 본 발명은 이 회전수에 한정되는 것은 아니다.
다음에, 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수가 5 rpm이라고 판단하면(단계 1206), 하부 정반(140)의 회전수가 일정해지도록 모터(130)에 공급하는 전류를 제어한다(단계 1208).
워크(W)가 연마됨에 따라 워크(W)의 피연마면[즉, 저면(Wa)과 상면(Wb)]은 평탄하게 되어 가고, 연마면(패드면)과의 밀착성과 그것에 따른 마찰력이 증가한다. 이 때문에, 모터(130)에 공급하는 전류값이 일정하면 회전수는 서서히 감소한다. 따라서, 단계 1208에 있어서는, 제어부(180)는 타코제너레이터(148)의 출력이 일정해지도록 모터(130)에 공급하는 전류값을 서서히 증가시킨다. 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수가 5 rpm이 될 때까지 이러한 제어를 계속한다.
다음에, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 5 rpm인지 여부를 판단한다(단계 1210). 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수를 나타내는 타코제너레이터(168)의 출력과, 메모리(182)에 저장된 5 rpm의 값을 비교함으로써 단계 1210의 판단을 행한다.
본 실시예에서는, 상하의 연마면은 동일한 연마 능력을 갖기 때문에, 회전수를 동일하게 하지 않으면 상하의 연마면에서 연마량에 차가 생기게 된다. 이 때문에, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 5 rpm이 아니라고 판단한 경우에는(단계 1210), 기어 박스(150)를 제어하여 기어비(전달 비율)를 변경한다(단계 1212). 그 후, 처리는 단계 1208과 단계 1210의 사이로 귀환한다.
한편, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 5 rpm이라고 판단한 경우에는(단계 1210), 실린더(170)에 의한 하중을 완만하게 증가시킨다(단계 1214).
다음에, 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 3 kgf인지 여부를 판단한다(단계 1216). 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 3 kgf라고 판단하면(단계 1216), 모터(130)에 흐르는 전류를 증가시켜 하부 정반(140)의 회전수를 증가시킨다(단계 1218). 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 3 kgf라고 판단할 때까지 이러한 제어를 계속한다.
다음에, 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수가 30 rpm인지 여부를 판단한다(단계 1220). 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수를 나타내는 타코제너레이터(148)의 출력과, 메모리(182)에 저장된 30 rpm의 값을 비교함으로써 단계 1220의 판단을 행한다. 또한, 30 rpm은 통상의 연마시의 속도의 단순한 예시로서, 본 발명은 이러한 회전수에 한정되지 않는다.
제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수가 30 rpm이라고 판단하면(단계 1220), 하부 정반(140)의 회전수가 일정해지도록 모터(130)에 공급하는 전류를 제 어한다(단계 1222).
워크(W)가 연마됨에 따라 워크(W)의 피연마면[즉, 저면(Wa)과 상면(Wb)]은 평탄하게 되고, 연마면(패드면)과의 밀착성과 그것에 따른 마찰력이 증가한다. 이 때문에, 모터(130)에 공급하는 전류값이 일정하면 회전수는 서서히 감소한다. 따라서, 단계 1222에 있어서는, 제어부(180)는 타코제너레이터(148)의 출력이 일정해지도록 모터(130)에 공급하는 전류값을 서서히 증가시킨다. 제어부(180)는 하부 정반(140)의 회전수는 30 rpm이 아니라고 판단한 경우에는(단계 1220), 단계 1220으로 귀환한다.
다음에, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 30 rpm인지 여부를 판단한다(단계 1224). 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수를 나타내는 타코제너레이터(168)의 출력과, 메모리(182)에 저장된 30 rpm의 값을 비교함으로써 단계 1224의 판단을 행한다.
본 실시예에서는, 상하의 연마면(142a, 162a)은 동일한 연마 능력을 갖기 때문에, 회전수를 동일하게 하지 않으면 상하의 연마면(142a, 162a)에서 연마량에 차가 생기게 된다. 이 때문에, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 30 rpm이 아니라고 판단한 경우에는(단계 1224), 기어 박스(150)를 제어하여 기어비를 변경한다(단계 1226). 그 후, 처리는 단계 1224로 귀환한다.
한편, 제어부(180)는 상부 정반(160)의 회전수가 30 rpm이라고 판단한 경우에는(단계 1224), 실린더(170)에 의한 하중을 급격히 증가시킨다(단계 1228).
다음에, 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 30 kgf인지 여부를 판단 한다(단계 1230). 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 30 kgf라고 판단하면(단계 1230), 실린더(170)에 의한 하중을 유지한다(단계 1232). 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 30 kgf라고 판단할 때까지 이 제어를 계속한다. 이에 따라, 워크(W)의 양면(Wa, Wb)의 (본격적인) 연마가 동시에 이루어진다.
다음에, 제어부(180)는 모터(130)에 공급하는 전류값이 임계값을 초과했는지 여부를 판단한다(단계 1234). 전술한 바와 같이, 연마가 진행함에 따라 워크(W)와 연마면 사이의 마찰력은 상승하며, 모터(130)에 공급되는 전류값은 상승한다. 이 때문에, 모터(130)에 공급되는 전류값은 마찰력을 나타내고 있다. 임계값은 미리 메모리(182)에 저장되어 있다. 임계값은 마찰력이 상승함으로써 워크(W)가 수납 구멍(113) 내에서 진동하고, 그 영향을 무시할 수 없게 되는 임계점보다 아래로 설정된다. 제어부(180)는 모터(130)에 공급되는 전류값을 감시함으로써 워크(W)가 진동하여 캐리어(110)와 충돌하여 진애를 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
전류값 대신에 제어부(180)는 토크센서(190a, 190b)를 사용하여도 좋다. 토크센서(190a)는 예컨대 패드(142)의 적당한 위치에 접착되어 패드(142)와 워크(W)의 저면(Wa) 사이의 마찰력을 직접적으로 검출한다. 토크센서(190b)는 예컨대 패드(162)의 적당한 위치에 접착되어 패드(162)와 워크(W)의 상면(Wb) 사이의 마찰력을 검출한다. 단, 본 실시예에서는, 전류값을 감시하고 있기 때문에 토크센서(190a, 190b)는 필요 없다.
제어부(180)는 마찰력[즉, 모터(130)에 공급되는 전류값 또는 토크센서의 출력값]이 임계값을 초과하였다고 판단하면(단계 1234), 실린더(170)에 의한 하중을 급격히 저하시킨다(단계 1236). 단, 하중을 0으로는 하지 않는다. 제어부(180)는 마찰력이 임계값을 초과할 때까지 이러한 제어를 계속한다.
단계 1234에서 하부 정반(140)의 패드(142)의 패드면(142a)과 워크(W)의 저면(Wa) 사이의 마찰력이 임계값을 초과하였다고 하는 것은 워크(W)의 저면(Wa)의 표면 거칠기가 목표 범위 내에 들어간 것을 의미한다. 그러나, 정반(140, 160) 사이에서 연마량에 차가 발생하는 경우가 있다. 이 경우에는, 워크(W)의 저면(Wa)의 표면 거칠기가 목표 범위 내에 들어가 있어도 워크(W)의 상면(Wb)의 표면 거칠기(Wb)가 목표 범위 내에 들어가 있지 않을 우려가 있다.
그래서, 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 10 kgf인지 여부를 판단한다(단계 1238). 「10 kgf」는 연마가 가능하지만 워크(W)가 진동하여 파손되지 않는 하중 범위에서 선택된다. 이러한 하중 범위는 실험 또는 시뮬레이션으로부터 취득할 수 있다. 본 실시예에서는, 이러한 하중 범위는 약 10 kgf 내지 약 15 kgf이다.
제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 10 kgf라고 판단하면(단계 1238), 상하 정반(140, 160)의 회전수를 변경하지 않고 소정 시간(H)이 경과할 때까지 이 상태를 유지한다(단계 1240, 1242). 소정 시간(H)은 미리 시뮬레이션 또는 실험에 의해 구해져 메모리(182)에 저장되어 있고, 소정 시간은 타이머(184)가 계수한다. 이 결과, 워크(W)의 상하 정반(140, 160)과의 사이의 연마량의 차를 해소할 수 있다. 즉, 워크(W)의 저면(Wa)의 표면 거칠기가 이미 목표 범위에 들어가 있기 때문에, 소정 시간(H)에 있어서, 워크(W)의 상면(Wb)의 표면 거칠기가 이미 목표 범위 에 들어간다. 제어부(180)는 실린더(170)에 의한 하중이 10 kgf라고 판단할 때까지 이러한 처리를 계속한다.
본 실시예에서는, 하중을 변경하고 있지만, 기어비를 변경하여 상하 정반(140, 160)의 회전수를 변경하여도 좋다. 또는, 후술하는 바와 같이, 상부 정반(160)에도 모터를 부착한 경우에는 모터에 흐르는 전류를 제어하여 그 회전수를 변경하여도 좋다.
제어부(180)는 소정 시간(H)이 경과하였다고 판단하면(단계 1242), 모터(130)에 공급하는 전류를 급격히 0으로 하고(단계 1244), 실린더(170)에 의한 하중을 급격히 0으로 한다(단계 1246). 본 실시예에 따르면, 진애를 발생시키지 않고 워크(W)의 양면(Wa, Wb)의 표면 거칠기(Ra)를 5 ㎚ 이하로 연마할 수 있다.
또한, 도 25에 있어서, [1], [2], [3]은 각각 예시적으로 1분, 2분, 3분을 나타내고 있다. 제어부(180)는 타이머(184)를 참조하여 단계 1216까지가 1분으로 종료되지 않는 경우에는 에러 메시지를 도시하지 않은 표시부에 표시하여도 좋다. 마찬가지로, 제어부(180)는 타이머(184)를 참조하여 단계 1234까지가 그 후의 2분으로 종료되지 않는 경우에는 에러 메시지를 도시하지 않은 표시부에 표시하여도 좋다. 또한, 제어부(180)는 타이머(184)를 참조하여 단계 1246까지가 그 후의 3분으로 종료되지 않는 경우에는 에러 메시지를 도시하지 않은 표시부에 표시하여도 좋다. 이 경우, 제어부(180)는 다음 번 슬러리(S)의 공급량을 조절함으로써 대응한다.
단계 1210, 1212, 1224, 1226에서는, 하부 정반(140)과 상부 정반(160)의 회 전수가 동일해지도록 기어 박스(150)의 기어비를 제어하고 있다. 그러나, 양면 연마에 있어서는, 예컨대, 상하 정반(140, 160)의 회전수와 패드(142, 162)의 구조를 동일하게 하여도 중력 등의 환경 요인에 의해 연마량차가 항상 동일한 경향으로 발생하는 경우가 있다. 예컨대, 중력에 의해 하중이나 슬러리량이 하부 정반(140)에서의 연마와 상부 정반(160)에서의 연마에 의해 불균형하게 작용하는 경우도 있다.
미리 시뮬레이션이나 실험에 의해 연마량차를 알고 있다면 그 차에 비례한 회전수차를 상하 정반(140, 160)에 설정하여도 좋다. 예컨대, 하부 정반(140)의 패드(142)에 의한 연마량이 상부 정반(160)의 패드(162)에 의한 연마량보다 큰 경우에는, 하부 정반(140)의 회전수(R1)를 상부 정반(160)의 회전수(R2)보다 작게 하는 등이다(R1＜R2). 단, 양면 연마에서는, 한쪽 연마면을 연마하고 다른 쪽 연마면을 연마하지 않는 것은 불가능하기 때문에, 소정 시각에서 양면 연마를 동시에 종료했을 경우에 양면의 연마량이 같아질 필요가 있다. 이 때문에, 단위 시간당 연마량이 상하 정반(140, 160) 사이에서 같아지도록 R1과 R2를 설정하는 것이 바람직하다.
도 26에서는, 마찰력이 임계값을 초과했을 경우에, 제어부(180)는 양 정반의 회전수를 유지한 채로 실린더(170)에 의한 하중을 낮추고 있다. 그러나, 다른 실시예에서는, 제어부(180)는 하중을 일정하게 하여 정반의 회전수 및/또는 기어 박스(150)의 기어비 및/또는 슬러리 공급부(175)에 의한 슬러리(S)의 공급량을 변경하여도 좋다. 또한, 소정 시간(H)은 반드시 설정되는 것은 아니며, 양 정반(140, 160)에 의한 연마량의 차가 작으면 설정되지 않는 경우도 있다. 또는, 양 정반(140, 160)에 의한 연마량이 큰 경우에도 각부의 조절에 의해 미리 연마량차를 해소하여도 좋다. 예컨대, 연마량이 2배 다른 경우, 기어비를 1:2로 설정하거나, 한 쌍의 연마면의 온도를 다르게 함으로써 연마량차를 미리 해소하도록 하여도 좋다.
또한, 도 1에 도시된 연마 장치(100)는 모터(130)를 하부 정반(140) 및 상부 정반(160)의 구동에 공통으로 사용하고 있지만, 각 정반에 모터를 설치하여도 좋다. 도 27은 연마 장치(100A)의 블록도이다. 도 27에 있어서, 도 1과 동일한 부재에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
연마 장치(100A)는 타코제너레이터(168)에 전달 기구(135A)를 통해 모터(130A)가 접속되어 있다. 모터(130A)는 모터(130)와 동일한 구조를 가지며, 전달 기구(135A)는 전달 기구(135)와 동일한 구조를 갖는다. 샤프트(141)는 기어 박스(150)를 갖지 않아 샤프트(141)에 가해지는 구동력을 샤프트(161)에 전달하지 않기 때문에, 제어부(180)는 기어비를 제어하지 않는다. 단, 샤프트(141)의 외주에 태양 기어(156)가 설치된다. 상부 정반(160)은 모터(130A)로부터만 구동력을 받는다.
연마 장치(100A)는 제어부(180)에 접속되어 있는 한 쌍의 온도 측정부(192a, 190b)와, 제어부(180)에 접속되어 있는 한 쌍의 냉각부(195a, 195b)를 갖는다.
온도 측정부(192a)는 연마면(142a)의 온도를 측정한다. 단, 하부 정반(140) 또는 패드(142)의 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 필요한 연산을 부가하거나 또 는 부가하지 않고 연마면(142a)의 온도를 취득하여도 좋다. 온도 측정부(192b)는 연마면(142a)의 온도를 측정한다. 단, 상부 정반(160) 또는 패드(162)의 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 필요한 연산을 부가하거나 또는 부가하지 않고 연마면(162a)의 온도를 취득하여도 좋다. 냉각부(195a)는 연마면(142a)을 냉각시키고, 냉각부(195b)는 연마면(162a)을 냉각시킨다.
제어부(180)는 한 쌍의 온도 측정부(192a, 190b)의 측정 결과에 기초하여 한 쌍의 냉각부(195a, 195b) 각각에 의한 냉각을 제어한다. 연마량은 연마면의 온도에 의존한다. 예컨대, 27°로 제어된 연마면의 연마량은 25°로 제어된 연마면의 연마량보다 크다. 이 때문에, 연마시에는 연마면의 온도가 변화하지 않도록 제어된다.
도 25에 도시한 흐름도와 같이, 상하의 연마면에서 연마 상태가 같다고 간주되는 경우에는, 한 쌍의 온도 측정부(192a, 190b)가 측정하는 온도가 같아지도록 제어부(180)는 한 쌍의 냉각부(195a, 195b)에 의한 냉각을 제어한다.
한편, 미리 시뮬레이션이나 실험에 의해 양 연마면에 있어서의 연마량차를 알고 있다면 그 차에 비례한 온도차를 상하 정반(140, 160)에 설정하여도 좋다. 예컨대, 하부 정반(140)의 패드(142)에 의한 연마량이 상부 정반(160)의 패드(162)에 의한 연마량보다 큰 경우에는, 하부 정반(140)의 연마면(142a)의 온도(T1)를 상부 정반(160)의 연마면(162a)의 온도(T2)보다 작게 하는 등이다(T1＜T1). 단, 양면 연마에서는 한쪽 연마면을 연마하고 다른 쪽 연마면을 연마하지 않는 것은 불가능 하기 때문에, 소정 시각에서 양면 연마를 동시에 종료했을 경우에 양면의 연마량이 같아질 필요가 있다. 이 때문에, 단위 시간당 연마량이 상하 정반(140, 160) 사이에서 같아지도록 T1과 T2가 설정되는 것이 바람직하다.
연마 장치(100A)에 있어서는, 도 26에 도시된 그래프에 상부 정반(160)의 회전수와 마찰력을 나타내는 선이 그려진다. 모터(130, 130A)에 공급되는 전류값은 마찰력을 나타내기 때문에, 제어부(180)는 각 마찰력이 임계값을 초과했는지 여부를 판단하고, 초과했다고 판단한 경우에는 초과한 쪽 정반의 회전수를 0으로 한다. 물론, 전술한 바와 같이, 제어부(180)는 온도나 하중을 제어하여도 좋다.
연마가 종료되면, 로봇 아암(330)이 연마 장치(100)로부터 직후 세정 장치(340)에 캐리어(110)를 반송하여 장착한다. 그 후, 직후 세정 장치(340)가 직후 세정을 행한다(단계 1300). 직후 세정 장치(340)는 슬러리(S) 대신에 순수를 사용한 것 이외에는 연마 장치(100)와 동일한 구조를 갖는 장치이다. 이 때문에, 연마 장치(100)로부터 캐리어(110)를 떼어내어 직후 세정 장치(340)에 장착하는 것만으로 워크(W)의 직후 세정을 행할 수 있어 편리하다.
직후 세정이 종료되면, 언로더(350)가, 직후 세정 장치(340)에서 스토커(360)로 반송되고, 그 후, 본 세정 장치(370)가 스토커(360)를 그대로 사용하거나 또는 스토커(360)에서 다른 용기로 캐리어(110)를 다시 옮겨 세정한다(단계 1400). 본 세정 장치(370)는 불산을 저장한 저수조에 캐리어(110)를 장착하는 것만으로 워크(W)의 본 세정을 행할 수 있다. 불산 대신에 초임계 유체, 초음파 세 정 등을 사용하여도 좋다. 캐리어(110)를 반송하는 것만으로 캐리어(110)로부터 워크(W)를 떼어낼 필요가 없기 때문에 작업성이 향상된다.
이하, 도 28 내지 도 31을 참조하여 전자부품의 제조 방법에 대해서 설명한다. 여기서는, 멤스센서(전자기기)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 28은 멤스센서(400)의 개략 단면도이다. 멤스센서(400)는 회로 기판(410)과, 한 쌍의 유리 기판(420a, 420b)과, 멤스칩(전자부품)(430)과, 배선부(440, 442)를 갖는다.
멤스센서(400)는 멤스칩(430)의 양측에 한 쌍의 유리 기판(420a, 420b)을 접합시키고 있고, 유리 기판(420a, 420b)의 멤스칩(430)에 대향하는 면(421a, 421b)에는 Ra 5 ㎚ 정도의 평탄도가 요구된다. 이 때, 유리 기판(420a, 420b)의 멤스칩(430)에 대향하는 면(421a, 421b)에만 평탄화 가공을 행하는 것도 생각할 수 있지만, 유리 기판(420a, 420b)의 표리면을 구별하지 않는 편이 제조는 용이해진다. 그리고, 유리 기판(420a, 420b)의 양면을 평탄화하는 경우, 양면 동시에 평탄화하는 편이 스루풋을 향상시키기 위해서 바람직하다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 전술한 워크(W)는 유리 기판(420a, 420b)이다. 유리 기판(420a, 420b)은 동일하여도 좋고 달라도 좋다.
도 29는 멤스센서(400)의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 단계 2100 내지 단계 2300의 시간적 선후는 관계없다.
우선, 회로 기판(410)을 주지의 기술을 이용하여 제조한다(단계 2100). 회로 기판(410)은 배선 패턴(412)을 표면에 갖는다.
다음에, 유리 기판(420a, 420b)을 제조한다(단계 2200). 도 30은 단계 2200 을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다. 도 31은 단계 2210을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이고, 도 32는 단계 2230을 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 유리 기판(420a, 420b)의 기체(422)를 작성한다(단계 2210). 기체(422)는 원판 형상을 가지며, 양면이 평탄화되어 있는 것으로서, 유리 기판(420a, 420b)에 공통인 것이다. 기체(422)의 작성에 있어서는, 우선, 모재(잉곳)로부터 기체(422)용 블록을 잘라내어 원하는 형상(사각형, 원형 등)으로 성형한다(단계 2212). 다음에, 기체(422)의 양면에 마무리 가공(랩핑)을 행한다(단계 2214). 다음에, 기체(422)의 양면에 최종 마무리 가공을 행한다(단계 2216). 이에 따라, 양면이 표면 거칠기(Ra) 5 ㎚로 평탄화된 기체(422)가 형성된다. 기체(422)는 단순히 원판 형상을 갖는 유리 기판이다.
다음에, 기체(422)를 (3차원)가공한다(단계 2220). 본 실시예에서는, 기체(422)에 배선용의 복수 관통 구멍(424)을 형성하고, 관통 구멍(424)에 도전체(426)를 충전한다. 단계 2220에 있어서는, 관통 구멍(424)의 형성에 의해 버어(burr)가 발생하며, 도전체(426)의 충전에 의해 오버 슈트에 의한 잔류물이 양면에 남는다. 이 결과, 기체(422)의 양면의 평탄도는 손상된다.
다음에, 가공된 기체(422)를 평탄화한다(단계 2230). 우선, 기체(422)의 양면에 마무리 가공(랩핑)을 행한다(단계 2232). 다음에, 기체(422)의 양면에 최종 마무리 가공을 행한다(단계 2234). 이에 따라, 양면이 표면 거칠기(Ra) 5 ㎚로 평탄화된다. 또한, 유리 기판 대신에 실리콘 기판을 사용하는 경우에는 단계 2230이 생략되는 경우가 있다.
다음에, 기체(422)의 표면에도 배선부(428)를 형성한다. 관통 구멍(424)의 위치나 도전체(426, 428)의 위치에 따라 유리 기판(420a, 420b)은 다른 경우가 있다. 이상의 공정에 의해 한 쌍의 평탄한 유리 기판(420a, 420b)이 형성된다.
다음에, 도 33에 도시된 멤스칩(430)을 제조한다(단계 2300). 멤스칩(430)은 추(432), 빔(434), 벽부(432), 배선부(438)를 갖는다. 도 28은 도 33에 있어서의 AA 단면에 대응한다.
다음에, 멤스센서(400)를 제조한다(단계 2400). 여기서는, 한 쌍의 유리 기판(420a, 420b)의 도전체(426)와 멤스칩(430)의 배선부(438)를 접속한다. 또한, 멤스칩(430)의 벽부(432)의 양측에 한 쌍의 유리 기판(420a, 420b)을 양극 접합시켜 멤스칩(430)을 진공 밀봉한다.
전술한 연마 방법이나 연마 장치는 단계 2214, 2216, 2232, 2234 중 어느 하나에 적용할 수 있다. 기판의 제조에 있어서 진애의 발생이나 제거를 통해 고정밀도의 연마를 제공할 수 있어, 고정밀도의 연마 처리를 제공할 수 있다.
물론 전술한 연마 방법이나 연마 장치를 적용하는 공정은, 기판의 종류에 따라서도 다르다. 예컨대, 패턴 미디어 등의 자기 기록 매체의 경우에는 자성체 매립 후의 평탄화 공정, 세라믹 기판(적층 기판)에 있어서는 배선을 쌓아 올려 소결한 후의 마무리 공정에 적용 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
본 발명은 추가로 이하의 사항을 개시한다.
(부기 1)
워크의 양면을 동시에 연마하는 연마 장치로서,
상기 한 쌍의 연마면의 한쪽 회전축의 주위에 설치된 태양 기어와,
상기 워크를 수납하는 수납 구멍과, 상기 태양 기어와 결합하여 상기 태양 기어의 주위를 자전하면서 공전하는 유성 기어로서 기능하기 위한 톱니를 갖는 캐리어와,
상기 태양 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제1 탄성부재를 갖는 제1 방진 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.(1)
(부기 2) 상기 제1 탄성부재는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 태양 기어와 동심원형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 연마 장치.
(부기 3) 상기 제1 방진 기구는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 태양 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제1 탄성부재가 부착되는 제1 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 부기 2에 기재한 연마 장치.(2)
(부기 4) 상기 제1의 블록은, 상기 워크의 양면을 연마하는 한 쌍의 패드를 갖는 한 쌍의 정반에 대하여 연마 중에 고정되는 것을 특징으로 하는 부기 3에 기재한 연마 장치.
(부기 5) 상기 제1 방진 기구는, 상기 캐리어의 상기 톱니와 상기 제1 탄성부재 사이에 유체를 공급하는 제1 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 연마 장치.(3)
(부기 6) 상기 제1 블록은, 상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 유체가 통과하는 관통 구멍을 가지며, 상기 회전축에서 보아 상기 관통 구멍보다 외측에 상기 제1 탄성부재가 부착되는 제1 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재한 연마 장치.
(부기 7) 상기 캐리어의 톱니와 결합하는 외륜 기어와,
상기 외륜 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제2 탄성부재를 갖는 제2 방진 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재한 연마 장치.(4)
(부기 8) 상기 제2 탄성부재는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 외륜 기어와 동심원형으로 연장되는 것을 특징으로 하는 부기 7에 기재한 연마 장치.
(부기 9) 상기 제2 방진 기구는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 외륜 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제2 탄성부재가 부착되는 제2 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 7 또는 부기 8에 기재한 연마 장치.(5)
(부기 10) 상기 제2 블록은, 상기 워크의 양면을 연마하는 한 쌍의 패드를 갖는 한 쌍의 정반에 대하여 연마 중에 고정되는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 연마 장치.
(부기 11) 상기 제2 방진 기구는, 상기 캐리어의 상기 톱니와 상기 제2 탄성부재 사이에 유체를 공급하는 제2 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 연마 장치.(6)
(부기 12) 상기 제2 블록은, 상기 제1 유체 공급부가 공급하는 상기 유체가 통과하는 관통 구멍을 가지며, 상기 회전축에서 보아 상기 관통 구멍보다 내측에 상기 제2 탄성부재가 부착되는 제2 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 9에 기재한 연마 장치.
(부기 13) 상기 유체는 액체 또는 기체인 것을 특징으로 하는 부기 5, 부기 6, 부기 11 및 부기 12 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치.
(부기 14) 상기 워크를 연마하는 연마면 상에 요철을 갖는 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 13 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치.
(부기 15) 상기 연마 장치는 화학 기계 연마에 의해 상기 워크를 연마하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 14 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치.(7)
(부기 16) 기판을 작성하는 단계와, 상기 기판에 가공을 행하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 작성 단계는 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며,
상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 한쪽은 부기 1 내지 부기 15 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.(8)
(부기 17) 기판을 작성하는 단계와, 상기 기판을 가공하는 단계와, 상기 기판을 평탄화하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서,
상기 작성 단계 및 상기 평탄화 단계 중 적어도 한쪽은 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며,
상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 한쪽은 부기 1 내지 부기 15 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조 방법.(9)
(부기 18) 부기 16 또는 부기 17에 기재한 기판의 제조 방법에 의해 기판을 제조하는 단계와,
전자부품을 제조하는 단계와,
상기 기판과 상기 전자부품으로부터 전자기기를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.(10)
도 1은 본 발명의 일 실시예의 연마 장치의 개략 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 연마 장치에 장착되는 캐리어와 워크의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 캐리어의 수납 구멍에 워크를 접착시키는 접착제를 도시한 개략 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 캐리어의 변형예의 수납 구멍에 워크를 고정하는 와이어링을 도시한 개략 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 캐리어의 변형예의 수납 구멍에 워크를 고정하는 편향 부재를 도시한 개략 사시도.
도 6은 도 2에 도시된 캐리어의 수납 구멍에 워크를 고정하는 탄성부재를 도시한 개략 사시도.
도 7은 도 2에 도시된 캐리어의 수납 구멍에 워크를 고정하는 다른 탄성부재를 도시한 개략 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 홈의 일례를 도시한 개략 사시도.
도 9는 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 홈의 또 다른 예를 도시한 개략 사시도.
도 10은 도 2에 도시된 캐리어에 형성되는 홈의 또 다른 예를 도시한 개략 사시도.
도 11은 도 10에 도시된 홈의 변형예의 개략 사시도.
도 12는 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 홈의 다른 예를 도시한 개략 사시도.
도 13은 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 홈의 다른 예를 도시한 개략 사시도.
도 14는 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 홈의 다른 예를 도시한 개략 사시도.
도 15는 도 10과 도 13에 도시된 홈을 갖는 캐리어의 개략 사시도.
도 16은 도 2에 도시된 캐리어에 형성 가능한 관통 구멍의 일례를 도시한 개략 사시도.
도 17은 도 1에 도시된 연마 장치의 기어 박스의 일례를 도시한 개략 부분 단면도.
도 18은 도 1에 도시된 하부 정반의 패드에 형성되는 요철예를 도시한 개략 사시도.
도 19의 (a) 및 도 19의 (b)는, 도 1에 도시된 연마 장치의 캐리어, 태양 기어, 외륜 기어에 적용되는 제1 및 제2 방진 기구의 개략 단면도 및 개략 사시도.
도 20은 도 1에 도시된 연마 장치를 포함하는 연마 시스템의 개략 블록도.
도 21은 도 20에 도시된 연마 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 22는 도 21에 도시된 단계 1100을 상세하게 설명하기 위한 흐름도.
도 23은 도 22에 도시된 각 공정의 상태를 도시한 개략 단면도.
도 24는 도 23에 도시된 스페이서의 변형예의 개략 단면도.
도 25는 도 16에 도시된 단계 1200을 상세하게 설명하기 위한 흐름도.
도 26은 도 19에 도시된 각 공정의 상태를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 27은 도 1에 도시된 연마 장치의 변형예의 개략 블록도.
도 28은 멤스센서의 개략 단면도.
도 29는 도 28에 도시된 멤스센서의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 30은 도 29에 도시된 단계 2200을 상세하게 설명하기 위한 흐름도.
도 31은 도 30에 도시된 단계 2210을 상세하게 설명하기 위한 흐름도.
도 32는 도 30에 도시된 단계 2230을 상세하게 설명하기 위한 흐름도.
도 33은 도 28에 도시된 멤스칩의 사시도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100, 100A : 연마 장치 110-110L : 캐리어
113-113B : 수납 구멍 140, 160 : 상하 정반
142, 162 : 패드 142a, 162a : 패드면(연마면)
148, 168 : 타코제너레이터(검출부) 150 : 기어 박스
170 : 실린더(가압부) 200, 240 : 제1, 제2 방진 기구
210, 250 : 제1, 제2 블록 220, 260 : 와이퍼(제1, 제2 탄성부재)
400 : 멤스센서(전자기기) 420 : 유리 기판
430 : 멤스칩(전자부품) W : 워크

Claims (11)

  1. 워크의 양 면을 동시에 연마하는 연마 장치로서,
    상기 워크의 양 면인 한 쌍의 연마면의 한쪽의 회전축의 주위에 설치된 태양 기어와,
    상기 워크를 수납하는 수납 구멍과, 상기 태양 기어와 결합하여 상기 태양 기어의 주위를 자전하면서 공전하는 유성 기어로서 기능하기 위한 톱니를 갖는 캐리어와,
    상기 태양 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서, 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제1 탄성부재를 갖는 제1 방진 기구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 방진 기구는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 태양 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제1 탄성부재가 부착되는 제1 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 방진 기구는 상기 캐리어의 상기 톱니와 상기 제1 탄성부재 사이에 유체를 공급하는 제1 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐리어의 톱니와 결합하는 외륜 기어와,
    상기 외륜 기어와 상기 캐리어의 수납 구멍 사이에서, 상기 연마면에 대향하는 상기 캐리어의 일면에 접촉하는 제2 탄성부재를 갖는 제2 방진 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 방진 기구는, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 외륜 기어와 동심원형으로 설치되고, 상기 제2 탄성부재가 부착되는 제2 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 방진 기구는 상기 캐리어의 상기 톱니와 상기 제2 탄성부재 사이에 유체를 공급하는 제2 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연마 장치는 화학 기계 연마에 의해 상기 워크를 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
  8. 기판을 작성하는 단계와, 상기 기판에 가공을 행하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 작성 단계는 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며,
    상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 하나의 단계는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조 방법.
  9. 기판을 작성하는 단계와, 상기 기판을 가공하는 단계와, 상기 기판을 평탄화하는 단계를 포함하는 기판의 제조 방법에 있어서,
    상기 작성 단계 및 상기 평탄화 단계 중 적어도 하나의 단계는, 워크를 랩핑하는 마무리 단계와, 상기 워크를 화학 기계 연마하는 최종 마무리 단계를 포함하며,
    상기 마무리 단계 및 상기 최종 마무리 단계 중 적어도 하나의 단계는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재한 연마 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 기판의 제조 방법.
  10. 제8항에 기재한 기판의 제조 방법에 의해 기판을 제조하는 단계와,
    전자부품을 제조하는 단계와,
    상기 기판과 상기 전자부품으로부터 전자기기를 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
  11. 제9항에 기재한 기판의 제조 방법에 의해 기판을 제조하는 단계와,
    전자부품을 제조하는 단계와,
    상기 기판과 상기 전자부품으로부터 전자기기를 제조하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기의 제조 방법.
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