KR101657993B1 - 인쇄회로기판 등 판상가공물 연마용 화학기계적 연마장치 - Google Patents

인쇄회로기판 등 판상가공물 연마용 화학기계적 연마장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 인쇄회로기판 등 대형 가공물의 연마를 위해 연마헤드가 대형화되더라도 가공물이 올려지는 정반의 크기를 적정한 크기로 유지하면서 양호한 연마상태를 얻을 수 있는 구조의 화학기계적 연마장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명에 따른 기판의 화학기계적 연마장치는, 프레임과, 상기 프레임의 상부에 설치되는 것으로서 상면에 기판이 놓여지는 정반과, 상기 정반을 회전시키는 정반구동부와, 하면에 상기 기판이 부착되는 연마헤드와, 상기 기판을 연마하기 위해 상기 연마헤드를 회전시키는 연마헤드구동부와, 상기 연마헤드 및 상기 연마헤드구동부를 상기 정반의 상측에 위치하도록 지지하는 오버암과, 상기 프레임의 일측에 설치되어 수직의 요동샤프트를 가지고 그 요동샤프트를 소정각도 범위내에서 선회요동시키는 요동구동기가 설치되며, 상부의 수평회전축에 상기 오버암의 후단이 축결합된 오버암요동부와, 상기 오버암요동부의 상부에 설치되어 상기 수평회전축을 중심으로 상기 오버암을 상하측으로 선회시키는 오버암상하선회부를 포함함으로써, 상기 정반과 상기 연마헤드 사이에 위치한 기판을, 상기 정반의 회전운동과, 상기 연마헤드의 회전운동 및 상기 연마헤드가 좌우로 선회하는 요동운동에 의해 연마하는 것을 특징으로 한다.

Description

인쇄회로기판 등 판상가공물 연마용 화학기계적 연마장치{Chemical-mechanical polishing apparatus for polishing sheet element such as PCB}
본 발명은 인쇄회로기판 등 판상가공물 연마용 화학기계적 연마장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정반과 연마헤드 사이에 위치하는 기판을 정반 및 연마헤드의 회전운동과 연마헤드의 좌우선회운동에 의해 가공물을 연마하는 화학기계적 연마장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 표면을 평탄화하기 위해 넓은 영역의 평탄화에 있어 우수한 평탄도를 얻을 수 있는 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP)장치가 많이 사용된다. 화학기계적 연마장치는 웨이퍼의 표면을 기계적 마찰에 의해 연마시킴과 동시에 화학적 연마재에 의해 연마시키는 장치로서, 아주 미세한 연마를 가능하게 한다.
반도체와의 결합을 위해 배선이 미세화되고 있는 인쇄회로기판의 정밀한 연마를 위해서도 상기 화학기계적 연마장치가 활용될 수 있다.
도 1은 공개특허공보 제10-2004-0078362호에 기재된 것으로서, 그와 같은 화학기계적 연마장치의 종래 구성을 개략적으로 도시하고 있다.
종래의 화학기계적 연마장치는 표면에 연마패드(2)가 부착된 정반(1)과, 그 정반(1) 상에 놓여지는 가공물(4)을 소정 압력으로 눌러 연마하는 연마헤드(3)와, 상기 정반(1)에 슬러리를 뿌려주는 슬러리공급노즐(5)과, 연마패드(2) 면을 재생하는 연마패드 컨디셔너(6) 등을 구비한다.
상기 화학기계적 연마장치에 따르면, 가공물(4)이 연마헤드(3)에 의해 눌려진 상태로 연마패드(2) 상에 배치된 후, 슬러리공급노즐(5)로부터 연마패드(2)에 슬러리가 뿌려지게 되며, 이러한 상태에서 연마헤드(3)의 회전에 따라 가공물(4)이 회전되고, 동시에, 정반(1)이 회전되면서 가공물(4)에 대한 연마가 행해진다.
그러한 종래 화학기계적 연마장치를 살펴보면, 연마헤드(3)가 정반(1)의 상면 중 편심된 영역에 위치함으로써 연마헤드(3)의 회전과 정반(1)의 회전이 상대적인 마찰운동을 일으킴으로써 가공물(4)에 대한 연마가 이루어질 수 있다.
그러나, 대형 인쇄회로기판과 같은 대형 가공물을 연마하기 위해서는 연마헤드의 직경이 증가하여야 하고, 그에 따라 정반의 직경도 또한 증가하여야만 충분한 상대적 마찰운동을 일으켜 정밀한 연마가 가능한 바, 연마장치가 대형화되고 장치의 제작비용이 상승하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 인쇄회로기판 등 대형 가공물의 연마를 위해 연마헤드가 대형화되더라도 가공물이 올려지는 정반의 크기를 적정한 크기로 유지하면서 양호한 연마상태를 얻을 수 있는 구조의 화학기계적 연마장치를 제공하는 것이다.
이에 따라 본 발명에 따른 기판의 화학기계적 연마장치는, 프레임과, 상기 프레임의 상부에 설치되는 것으로서 상면에 기판이 놓여지는 정반과, 상기 정반을 회전시키는 정반구동부와, 하면에 상기 기판이 부착되는 연마헤드와, 상기 기판을 연마하기 위해 상기 연마헤드를 회전시키는 연마헤드구동부와, 상기 연마헤드 및 상기 연마헤드구동부를 상기 정반의 상측에 위치하도록 지지하는 오버암과, 상기 프레임의 일측에 설치되어 수직의 요동샤프트를 가지고 그 요동샤프트를 소정각도 범위내에서 선회요동시키는 요동구동기가 설치되며, 상부에 상기 오버암의 후단이 축결합된 오버암요동부를 포함함으로써, 상기 정반과 상기 연마헤드 사이에 위치한 기판을, 상기 정반의 회전운동과, 상기 연마헤드의 회전운동 및 상기 연마헤드가 좌우로 선회하는 요동운동에 의해 연마하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 오버암요동부의 상부에 상기 오버암의 후단이 축결합되는 수평회전축이 설치되고, 상기 오버암요동부의 상부에 설치되어 상기 수평회전축을 중심으로 상기 오버암을 상하측으로 선회시키는 오버암상하선회부를 포함하며, 상기 연마헤드구동부가 상기 연마헤드의 중심부에서 수직으로 결합되어 상기 연마헤드를 회전시키기 위한 연마헤드회전샤프트와, 상기 연마헤드회전샤프트를 회전구동시키는 연마헤드회전구동기와, 상기 연마헤드회전샤프트와 상기 연마헤드회전구동기를 지지하는 연마헤드구동지지체를 포함하고, 상기 오버암에는 상기 연마헤드구동지지체에 양측방향으로 돌출되도록 결합된 연마헤드선회샤프트와, 상기 연마헤드선회샤프트의 중심축에 직각인 방향으로 연장되도록 상기 연마헤드선회샤프트에 결합된 크랭크부재와, 상기 크랭크부재에 실린더로드의 단부가 힌지결합된 연마헤드자세조절구동기가 설치됨으로써, 상기 실린더로드의 신축에 의해 상기 연마헤드선회샤프트를 중심으로 상기 연마헤드의 하면이 외측을 향하도록 선회가능한 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 연마헤드와 상기 연마헤드회전샤프트가 볼베어링, 자동조심베어링, 구면베어링 중 어느 하나에 의해 연결됨으로써, 상기 연마헤드회전샤프트에 대하여 상기 연마헤드가 기울어질 수 있으며, 상기 연마헤드회전샤프트의 하부에는 상기 연마헤드의 상면에 설치되는 걸림공에 유격을 가지고 걸림되도록 끼워지는 걸림부재가 설치되어 상기 연마헤드회전샤프트의 회전력을 상기 연마헤드에 전달하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 오버암요동부가 상기 요동샤프트를 선회요동시키는 상기 소정각도 범위는, 상기 연마헤드의 좌측외곽부와 우측외곽부가 상기 선회요동시 교번하여 상기 정반의 상면을 벗어나되, 상기 연마헤드의 중심부는 상기 정반의 상면에 항상 위치하는 범위인 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따른 화학기계적 연마장치는, 오버암요동부가 요동샤프트를 소정각도 범위내에서 선회요동시킴으로써, 정반과 연마헤드 사이에 위치한 가공물에 다양한 방향에서의 마찰이 복합적으로 작용하여 고른 연마효과를 얻을 수 있도록 하는 바, 종래의 정반의 크기에 비해 작은 크기의 정반으로도 양호한 가공결과를 얻을 수 있다.
특히, 상기 오버암요동부가 요동샤프트를 선회요동시키는 소정각도 범위가, 상기 연마헤드의 좌우측의 각 외곽부분이 정반의 상면을 교번하여 벗어나도록 좌우측으로 선회운동하고, 연마헤드의 중심부는 가공작업의 안정성을 위해 정반의 상면에 항상 위치하는 범위로 함에 따라, 연마헤드의 하면에 부착된 가공물이 회전하는 정반의 상면과 다양한 위치에서 고르게 접촉이 가능하도록 하여 정반의 직경이 작더라도 가공물의 균일하고 정밀한 연마가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 화학기계적 연마장치는, 오버암요동부의 상부에 설치된 오버암상하선회부가 오버암을 상측으로 선회시킬 수 있고, 오버암에 설치된 연마헤드자세조절구동기가 연마헤드를 전방외측을 향해 선회시킬 수 있도록 구성되었는 바, 기판 등 판상 가공물을 연마헤드에 부착하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
도 1은 종래 화학기계적 연마장치의 구성을 개략적으로 도시하는 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치의 구성을 도시하는 측면구성설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치의 구성을 도시하는 평면구성설명도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드 및 연마헤드구동부의 구성을 도시하는 정면구성설명도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드의 자세를 조절할 수 있는 구성을 설명하는 측면구성설명도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드가 상승하여 정반에서 이격되는 작동을 설명하는 작동설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드가 전방외측을 향해 자세가 변경되는 작동을 설명하는 작동설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드가 소정각도 범위에서 좌우로 선회하는 요동운동을 설명하는 작동설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치에서 연마헤드와 연마헤드회전샤프트가 결합되는 부분에 자동조심베어링이 설치된 상태를 도시하는 구성설명도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 화학기계적 연마장치는, 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 상부에 설치되는 것으로서 상면에 가공물(A)이 놓여지는 정반(20)과, 상기 정반(20)을 회전시키는 정반구동부(30)와, 하면에 가공물(A)이 부착되는 연마헤드(40)와, 상기 가공물(A)을 연마하기 위해 연마헤드(40)를 회전시키는 연마헤드구동부(50)와, 상기 연마헤드(40) 및 연마헤드구동부(50)를 정반(20)의 상측에 위치하도록 지지하는 오버암(60)과, 상기 프레임(10)의 일측에 설치되어 수직의 요동샤프트(71)를 가지고 그 요동샤프트(71)를 소정각도 범위내에서 선회요동시키는 요동구동기(미도시)가 설치되며, 상부의 수평회전축(84)에 오버암(60)의 후단이 축결합된 오버암요동부(70)와, 상기 오버암요동부(70)의 상부에 설치되어 수평회전축(84)을 중심으로 오버암(60)을 상하측으로 선회시키는 오버암상하선회부(80)를 포함한다.
상기 프레임(10)은 정반(20)과 오버암요동부(70) 등이 설치됨으로써 연마장치 전체 구조물을 지지하고 있다.
상기 정반(20)은 원판상으로 형성되어 프레임(10)의 상부에 설치되고 상면에는 연마패드가 부착되어 있으며, 인쇄회로기판, 웨이퍼 등의 판상 가공물(A)이 올려져 연마가 이루어진다.
상기 정반(20)의 중심부에는 하부에 수직으로 정반샤프트(34)가 설치되어 정반구동부(30)의 구동에 의해 회전이 이루어진다. 정반(20)의 중심부에는 다수의 슬러리분출공(49)이 형성됨으로써 연마가공시 정반(20)의 상면에 놓여진 가공물(A)에 하측에서부터 슬러리가 공급된다. 이에 따라, 연마가공시 슬러리가 정반(20)의 중심부에서 가장자리로 항상 이동하므로 계속해서 가공물(A)의 하면에 균일하게 접촉할 수 있다.
상기 정반구동부(30)는 정반구동모터(31)와 감속기(32)를 포함하며, 감속기(32)가 수직의 정반샤프트(34)와 결합되어 회전력을 전달할 수 있다.
상기 연마헤드(40)는 원판형상으로 이루어지고 하면이 평탄면을 형성함으로써 인쇄회로기판, 웨이퍼 등의 판상 가공물(A)이 하면에 부착된다.
연마헤드(40)은 하면에 가공물(A)이 부착되는 하판(41)과 연마헤드회전샤프트(51)에 결합되는 상판(42)으로 이루어지고, 하판(41)과 상판(42)이 적층되어 있다.
연마가공시, 연마헤드(40)가 가공물(A)을 부착한 상태로 하강하여 정반(20)과 밀착함으로써 가공물(A)은 연마헤드(40)와 정반(20)의 상대운동에 의해 연마가 이루어진다.
도 4를 참조하면, 상기 연마헤드구동부(50)는 연마헤드(40)를 회전구동시키는 것으로서, 연마헤드(40)의 중심부(B)에서 수직으로 결합되어 연마헤드(40)를 회전시키기 위한 연마헤드회전샤프트(51)와, 상기 연마헤드회전샤프트(51)를 회전구동시키는 연마헤드회전구동기(53)와, 상기 연마헤드회전샤프트(51)와 연마헤드회전구동기(53)를 지지하는 연마헤드구동지지체(54)를 포함한다.
상기 연마헤드회전샤프트(51)는 연마헤드(40)의 상부에서 결합되어 연마헤드(40)를 회전시키기 위해 수직으로 설치되는 것으로서, 연마헤드회전구동기(53)의 회전력을 전달받아 회전함으로써 연마헤드(40)를 회전시킨다.
연마헤드회전샤프트(51)의 하단과 연마헤드(40)의 결합부분에는 구면베어링이 설치됨으로써 연마헤드(40)가 연마헤드회전샤프트(51)에 대하여 약간의 기울어짐이 가능하도록 허용한다.
이는 연마헤드(40)의 회전운동 및 선회운동에 의해 정반(20)의 상면 상에서 운동시, 설계상의 오차 등이 있더라도 가공물(A)과 함께 정반(20)의 상면과 항상 밀착된 상태를 유지할 수 있도록 한다. 실제적으로 상기 기울어짐의 정도는 매우 미소하다.
도 4를 참조하면, 구면베어링은 연마헤드회전샤프트(51)의 하단에 베어링구면접촉부(59)가 형성되되, 베어링구면접촉부(59)는 연마헤드(40)의 중심부에 형성된 베어링구면부(44)의 상면을 덮어 접촉하도록 하고, 그 베어링구면접촉부(59)을 감싸도록 구면커버부(45)가 연마헤드(40)의 상면에 형성됨으로써 이루어진다.
상기 구면베어링은 도 9에서 도시하는 바와 같은 자동조심베어링(48)으로 대체하여 구성할 수 있고, 자동조심베어링(48)이 연마헤드(40)와 연마헤드회전샤프트(51)의 상대적 기울어짐을 소정범위에서 허용할 수 있고, 볼베어링도 그러한 기울어짐을 허용할 수 있는 수단이다.
상기 연마헤드회전구동기(53)는 연마헤드회전샤프트(51)를 구동시키기 위한 모터로서 전동벨트에 의해 연마헤드회전샤프트(51)와 연결되어 회전력을 전달한다.
또한, 연마헤드회전샤프트(51)의 하단이 상기 구면베어링에 의해 연마헤드(40)의 중심부(B)와 결합됨에 따라, 연마헤드회전샤프트(51)에 회전력을 전달할 수 있도록 연마헤드회전샤프트(51)의 하부에는 상기 연마헤드(40)의 상면에 설치되는 걸림공(43)에 유격을 가지고 걸림되도록 끼워지는 걸림부재(57)가 설치된다.
상기 걸림부재(57)는 연마헤드회전샤프트(51)의 하단부에서 측방으로 연장되고 그 연장된 끝단에서 하측으로 돌출된 돌기체(57a)가 포함되어 있다. 상기 걸림부재(57)의 돌기체(57a)는 연마헤드(40)의 상면에 설치된 걸림공(43)에 삽입된 상태를 유지한다.
걸림공(43)은 상기 돌기체(57a)보다 큰 직경을 가짐으로써 걸림공(43)에 삽입된 돌기체(57a)가 유격을 가지도록 하여 연마헤드(40)가 연마헤드회전샤프트(51)에 대하여 약간의 기울어짐이 발생할 때, 간섭받지 않도록 한다.
상기 연마헤드구동지지체(54)는 연마헤드회전샤프트(51)와 연마헤드회전구동기(53)를 지지하는 부분으로써 연마헤드회전샤프트(51)가 그 내부에서 수직으로 베어링에 의해 설치되어 회전하고 있다.
또한, 연마헤드구동지지체(54)는 오버암(60)의 전단부에서 오버암(60)의 마주보는 양측 플레이트(61a,61b)의 사이에 설치되어 양측방향으로 상기 양측 플레이트(61a,61b)를 각각 관통하고 그 플레이트(61a,61b)에 설치된 베어링(66a)에 의해 지지되는 양측 연마헤드선회샤프트(66)와 결합된다.
이에 따라, 연마헤드구동지지체(54)는 연마헤드선회샤프트(66)의 회전과 함께 선회하여 연마헤드회전샤프트(51)와 연마헤드회전구동기(53)가 선회할 수 있고, 연마헤드회전샤프트(51)에 결합된 연마헤드(40)도 전방외측을 향하도록 선회할 수 있다.
한편, 상기 오버암(60)은 연마헤드(40) 및 연마헤드구동부(50)가 정반(20)의 상측에 위치할 수 있도록 지지한다.
오버암(60)은 외팔보와 같은 형태로 구성되어 전단부에는 연마헤드(40)와 연마헤드회전구동기(53)가 연마헤드구동지지체(54) 및 연마헤드선회샤프트(66)를 매개로 결합되고, 후단부에서는 프레임(10)에 설치되는 오버암요동부(70)의 상부에 결합된다. 오버암요동부(70)의 상부에서는 수평회전축(84)에 오버암(60)의 후단이 축결합된다.
오버암(60)에는 마주보는 양측 플레이트(61a,61b)가 설치되어 전단부에서 그 양측 플레이트(61a,61b) 사이에 연마헤드구동지지체(54)가 설치된다.
그 양측 플레이트(61a,61b)의 측면에는 오버암(60)의 전방을 향해 실린더로드가 신축할 수 있도록 연마헤드자세조절구동기(62)가 각각 설치된다. 연마헤드자세조절구동기(62)는 공압실린더로 구성되고 공압실린더의 실린더로드(62a)의 단부가 연마헤드(40)를 선회시키기 위한 크랭크부재(64)와 힌지결합된다. 그 공압실린더의 후단은 오버암(60)의 측면에 힌지부(68)에 의해 결합된다.
오버암(60)에는 전술한 연마헤드자세조절구동기(62)와, 크랭크부재(64)와, 연마헤드구동지지체(54)에 양측방향으로 돌출되도록 결합된 연마헤드선회샤프트(66)가 포함됨으로써, 연마헤드(40)의 선회동작이 이루어질 수 있다.
도 5를 참고하면, 연마헤드선회샤프트(66)의 중심축에 직각인 방향으로 연장되도록 상기 연마헤드선회샤프트(66)에 크랭크부재(64)가 결합되어 있으므로, 실린더로드의 신축에 의해 연마헤드선회샤프트(66)를 중심으로 연마헤드(40)의 하면이 외측을 향하도록 선회가능하게 된다. 이에 따라, 전방으로 열린 연마헤드(40)의 하면에 기판 등 판상 가공물(A)을 부착하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 오버암요동부(70)는 프레임(10)의 일측에 설치되어 수직의 요동샤프트(71)를 가지고 그 요동샤프트(71)를 소정각도 범위내에서 선회요동시키는 요동구동기(미도시)가 설치된다.
오버암요동부(70)의 상부에 설치된 수평회전축(84)에 오버암(60)의 후단이 축결합되어 있으므로, 수직의 요동샤프트(71)가 소정각도 범위내에서 선회가 반복되는 요동운동을 하면, 오버암(60)을 소정각도 범위내에서 왕복선회하는 요동운동을 할 수 있다.
요동샤프트(71)와 요동구동기(미도시)는 전동벨트(73)에 의해 연결되어 회전력을 전달하도록 구성하고, 요동구동기를 모터가 아닌 유압실린더로 채택하여 크랭크기구에 의해 요동샤프트(71)를 소정각도 범위 내에서 선회요동운동시킬 수도 있다.
상기 오버암요동부(70)가 상기 요동샤프트(71)를 선회요동시키는 상기 소정각도 범위는, 도 8과 같이 연마헤드(40)의 좌측의 외곽일부분 및 우측의 외곽일부분이 선회요동시 정반(20)의 상면을 벗어나되, 연마헤드(40)의 중심부(B)는 정반(20)의 상면에 항상 위치하여 운동의 안정성이 유지되도록 한다.
그와 같은 운동은 정반(20)의 직경을 상대적으로 작게 형성하더라도 가공물(A)의 균일한 연마가공이 가능하게 한다.
상기 오버암상하선회부(80)는 오버암요동부(70)의 상부에 설치되어 상기 수평회전축(84)을 중심으로 오버암(60)을 상하측으로 선회시키고 있다.
오버암상하선회부(80)는 공압 또는 유압실린더를 채용하고, 그 실린더로더(81)의 선단이 오버암(60)의 후단상부에 힌지(82)결합되어 실린더로더(81)의 수축에 의해 오버암(60)이 수평회전축(84)을 중심으로 상측으로 선회할 수 있도록 한다.
이에 따라, 오버암(60)이 상측방향으로 소정각 선회하면 연마헤드(40)가 정반(20)으로부터 이격되어 상측으로 들어 올려질 수 있다.
이하, 전술한 구성의 화학기계적 연마장치의 작용을 설명한다.
먼저, 기판과 같은 판상 가공물(A)를 연마헤드(40)의 하면에 부착하기 위하여, 도 6과 같이, 오버암상하선회부(80)의 실린더로드(81)를 수축시켜 수평회전축(84)을 중심으로 오버암(60)을 상측으로 선회시킴으로써 연마헤드(40)를 정반(20)으로부터 이격시켜 들어 올릴 수 있다.
이후, 오버암(60)의 연마헤드자세조절구동기(62)가 실린더로드(62a)를 수축시키면, 도 7과 같이, 크랭크부재(64)가 선회시키는 각도만큼 연마헤드선회샤프트(66)가 회전하면서 연마헤드구동지지체(54)를 경사지게 선회시킨다. 이에 따라, 연마헤드구동지지체(54)가 그 내부에 설치된 연마헤드회전샤프트(51)와 그것에 결합된 연마헤드(40)를 함께 경사지게 기울임으로써 연마헤드(40)는 상측방향으로 들어 올려지고, 도 7과 같이, 연마헤드(40)의 하면이 전방 외측을 향하도록 개방된다.
이후, 연마헤드(40)의 하면에는 가공물(A)인 기판이 부착되고, 가공물(A)의 부착후 전술한 과정이 역으로 진행됨으로써, 도 3과 같이, 가공물(A)이 하면에 부착된 연마헤드(40)가 정반(20)에 밀착된 상태가 될 수 있다.
이후, 정반(20)의 중심부에 있는 다수의 슬러리분출공(49)을 통해 슬러리가 분출되면서 정반(20)이 정반구동부(30)에 의해 회전운동을 시작하고, 연마헤드(40)도 연마헤드구동부(50)에 의한 회전운동을 시작한다.
또한, 오버암요동부(70)가 요동샤프트(71)를 소정각도 범위내에서 선회요동시키면, 오버암(60)이 소정각도 범위내에서 그것이 지지하는 연마헤드(40)를 선회요동시키게 된다.
이에 따라, 상기 정반(20)과 상기 연마헤드(40) 사이에 위치한 가공물(A)은, 도 8과 같이, 정반(20)의 회전운동과, 연마헤드(40)의 회전운동 및 상기 연마헤드(40)의 좌우선회운동에 의해 연마가 이루어진다. 즉, 정반(20)과 연마헤드(40)의 속도차에 의한 마찰과 연마헤드(40)가 좌우선회운동하면서 정반(20)과의 마찰을 발생시킴으로써, 가공물(A)에는 다양한 방향에서의 마찰이 복합적으로 작용함에 의해 고른 연마효과를 얻을 수 있다.
특히, 상기 오버암요동부(70)가 요동샤프트(71)를 선회요동시키는 소정각도 범위가, 상기 연마헤드(40)의 좌우측의 각 외곽의 일부분이 교번하여 정반(20)의 상면을 벗어나도록 도 8과 같이, 좌우측으로 선회운동하고, 연마헤드(40)의 중심부(B)는 가공작업의 안정성을 위해 정반(20)의 상면에 항상 위치하는 범위로 하고 있다.
이는 연마헤드(40)의 하면에 부착된 가공물(A)이 회전하는 정반(20)의 상면과 다양한 위치에서 고르게 접촉이 가능하도록 함으로써, 정반(20)의 직경이 작더라도 가공물(A)의 균일하고 정밀한 연마가 가능하도록 한다. 즉, 정반(20)의 회전시 정반(20)의 중심부와 정반(20)의 가장자리에서의 속도가 크게 차이가 나므로, 전술한 연마헤드(40)의 좌우선회운동은 연마헤드(40) 하면의 기판이 정반(20)의 중심부 근방과 가장자리 근방을 이동하면서 고르게 접촉하도록 안내하는 것이다.
전술한 본 실시예의 구성의 경우, 정반(20)의 회전운동과, 연마헤드(40)의 회전운동 및 상기 연마헤드(40)의 좌우선회운동이 복합적으로 작용하는 것이므로, 정반(20)의 크기를 통상의 화학기계적 연마장치와 비교하여 상대적으로 작게 구성하더라도 전체적으로 균일한 가공결과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
10 ; 프레임 20 ; 정반
30 ; 정반구동부 31 ; 정반구동모터
32 ; 감속기 34 ; 정반샤프트
40 ; 연마헤드 41 ; 하판
42 ; 상판 43 ; 걸림공
45 ; 구면커버부 48 ; 자동조심베어링
49 ; 슬러리분출공 50 ; 연마헤드구동부
51 ; 연마헤드회전샤프트 53 ; 연마헤드회전구동기
54 ; 연마헤드구동지지체 57 ; 걸림부재
57a ; 돌기체 59 ; 베어링구면접촉부
60 ; 오버암 61a,61b ; 플레이트
62 ; 연마헤드자세조절구동기 64 ; 크랭크부재
66 ; 연마헤드선회샤프트 70 ; 오버암요동부
71, 요동샤프트 73 ; 전동벨트
80 ; 오버암상하선회부 84 ; 수평회전축
A ; 가공물 B ; 중심부

Claims (4)

  1. 프레임(10)과,
    상기 프레임(10)의 상부에 설치되는 것으로서 상면에 판상 가공물(A)이 놓여 가공되는 정반(20)과,
    상기 정반(20)을 회전시키는 정반구동부(30)와,
    하면에 상기 가공물(A)이 부착되기 위한 연마헤드(40)와,
    상기 가공물(A)을 연마하기 위해 상기 연마헤드(40)를 회전시키는 연마헤드구동부(50)와,
    상기 연마헤드(40) 및 상기 연마헤드구동부(50)를 상기 정반(20)의 상측에 위치하도록 지지하는 오버암(60)과,
    상기 프레임(10)의 일측에 설치되어 수직의 요동샤프트(71)를 가지고 그 요동샤프트(71)를 소정각도 범위내에서 선회요동시키는 요동구동기가 설치되며, 상부에 상기 오버암(60)의 후단이 결합된 오버암요동부(70)를 포함함으로써,
    상기 정반(20)과 상기 연마헤드(40) 사이에 위치한 가공물(A)을, 상기 정반(20)의 회전운동과, 상기 연마헤드(40)의 회전운동, 및 상기 연마헤드(40)가 좌우로 선회하는 요동운동에 의해 연마하는 화학기계적 연마장치에 있어서,
    상기 오버암요동부(70)의 상부에 상기 오버암(60)의 후단이 축결합되는 수평회전축(84)이 설치되고,
    상기 오버암요동부(70)의 상부에 설치되어 상기 수평회전축(84)을 중심으로 상기 오버암(60)을 상하측으로 선회시키는 오버암상하선회부(80)를 포함하며,
    상기 연마헤드구동부(50)는
    상기 연마헤드(40)의 중심부(B)에서 수직으로 결합되어 상기 연마헤드(40)를 회전시키기 위한 연마헤드회전샤프트(51)와,
    상기 연마헤드회전샤프트(51)를 회전구동시키는 연마헤드회전구동기(53)와,
    상기 연마헤드회전샤프트(51)와 상기 연마헤드회전구동기(53)를 지지하는 연마헤드구동지지체(54)를 포함하고,
    상기 오버암(60)에는
    상기 연마헤드구동지지체(54)에 양측방향으로 돌출되도록 결합된 연마헤드선회샤프트(66)와,
    상기 연마헤드선회샤프트(66)의 중심축에 직각인 방향으로 연장되도록 상기 연마헤드선회샤프트(66)에 결합된 크랭크부재(64)와,
    상기 크랭크부재(64)에 실린더로드의 단부가 힌지결합된 연마헤드자세조절구동기(62)가 설치됨으로써,
    상기 실린더로드의 신축에 의해 상기 연마헤드선회샤프트(66)를 중심으로 상기 연마헤드(40)의 하면이 외측을 향하도록 선회가능한 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연마헤드구동부(50)는
    상기 연마헤드(40)의 중심부(B)에서 수직으로 결합되어 상기 연마헤드(40)를 회전시키기 위한 연마헤드회전샤프트(51)와,
    상기 연마헤드회전샤프트(51)를 회전구동시키는 연마헤드회전구동기(53)를 포함하고,
    상기 연마헤드(40)와 상기 연마헤드회전샤프트(51)는 볼베어링, 자동조심베어링, 구면베어링 중 어느 하나에 의해 연결됨으로써, 상기 연마헤드회전샤프트(51)에 대하여 상기 연마헤드(40)가 기울어질 수 있으며,
    상기 연마헤드회전샤프트(51)의 하부에는 상기 연마헤드(40)의 상면에 설치되는 걸림공(43)에 유격을 가지고 걸림되도록 끼워지는 걸림부재(57)가 설치되어 상기 연마헤드회전샤프트(51)의 회전력을 상기 연마헤드(40)에 전달하는 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오버암요동부(70)가 상기 요동샤프트(71)를 선회요동시키는 상기 소정각도 범위는,
    상기 연마헤드(40)의 좌측외곽부와 우측외곽부가 상기 선회요동시 교번하여 상기 정반(20)의 상면을 벗어나되, 상기 연마헤드(40)의 중심부(B)는 상기 정반(20)의 상면에 항상 위치하는 범위인 것을 특징으로 하는 화학기계적 연마장치
  4. 삭제
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