KR101696932B1

KR101696932B1 - 연마 장치

Info

Publication number: KR101696932B1
Application number: KR1020100082834A
Authority: KR
Inventors: 노리히코 모리야; 카즈타카 시부야
Original assignee: 후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2017-02-01
Also published as: US20110053474A1; EP2289668B1; CN102001036B; KR20110023785A; EP2289668A2; JP2011051047A; EP2289668A3; CN102001036A; JP5392483B2

Abstract

연마 장치는 워크 연마의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 제 2의 가압 수단에 의해 생성되며 캐리어에 가해지는 압력과 제 1의 유체 챔버에 공급되는 유체에 의해 생성되는 제 1의 유체 챔버의 내부 압력에 의해, 워크는 탄성 시트를 통해 연마포에 대해 가압되어, 워크가 연마된다. 상기 제 1의 유체 챔버 내로 아래 방향으로 공급되는 상기 유체는 상기 제 1의 유체 챔버 내에서 수평으로 바깥쪽으로 흐르고, 상기 오목부의 측벽과 충돌하여 위쪽으로 흐르고, 그 다음 상기 유체는 상기 유체 배출구로부터 외부로 배출되며, 그에 의해 상기 유체 공급 부재는 상기 탄성 시트의 이동에 추종하여 상기 탄성 시트에 평행하게 유지되고, 상기 유체 공급 부재는 상기 유체 챔버 내에서 중심에 놓이게 된다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}

본 발명은 웨이퍼 등의 워크를 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 워크의 연마에는, 윗면에 연마포를 부착한 연마판의 연마포에, 연마 헤드에 의해 유지된 워크의 연삭면을 접촉시키고, 연마판 및 연마 헤드를 상대적으로 이동시켜 워크의 연삭면을 연마하도록 한 편면 연마 장치가 있다.

종래의 편면 연마 장치는 일본 특개 제2000-317819호 공보에 개시되어 있다. 상기 편면 워크 연마 장치는 웨이퍼를 지지하는 연마 헤드를 구비하고, 웨이퍼는 회전하는 연마판 상에 부착된 연마 패드(연마포)에 대해 가압되어 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다. 연마 헤드는: 상기 연마판과 대향하며 회전 가능한 본체부와; 상기 연마 헤드에 느슨하게 기워지며 수직 방향으로 이동 가능한 캐리어; 및 상기 웨이퍼를 둘러싸며 상기 웨이퍼와 함께 상기 연마 패드에 접촉되는 리테이너 링을 포함한다. 상기 리테이너 링은 O링에 의해 상기 캐리어에 부착되고, 상기 캐리어의 하면에 에어 분출 부재가 마련되고, 상기 에어 분출 부재의 외면은 보호 시트에 의해 피복되고, 웨이퍼는, 상기 보호 시트와 함께, 상기 에어 분출 부재로부터 분출되는 에어(에어층)에 의해 연마 패드에 대해 가압된다.

일본 특개 제2000-317819호 공보에 개시된 연마 장치에 있어서, 에어 분출 부재와 보호 시트 사이에 에어층이 형성되고, 웨이퍼는, 보호 시트와 함께, 상기 에어층에 의해 연마 패드(연마포)에 대해 가압된다. 이 구조를 통해, 연마포의 표면에 요철이 존재하는 경우에도, 웨이퍼는, 보호 시트와 함께, 에어층에 의해 가압된다. 따라서, 웨이퍼는 요철을 추종하도록 이동할 수 있고, 그 결과 웨이퍼는 높은 연마 정밀도로 연마될 수 있고 웨이퍼 손상은 보호층에 의해 방지될 수 있다.

그러나, 일본 특개 제2000-317819호 공보에 개시된 연마 장치에 있어서, 리테이너 링과 캐리어 사이에 O링이 마련되어 있기 때문에, 캐리어와 캐리어에 고정된 에어 분출 부재는 거의 수평 방향으로 움직이지 않는다. 즉, 캐리어와 에어 분출 부재는 수평 상태를 유지하면서 수직 방향으로만 이동할 수 있다. 웨이퍼가 연마포의 요철을 추종하도록 이동하면, 웨이퍼는, 항상 수평 상태를 유지하는 에어 분출 부재에 대해 가끔 기울어진다. 에어는 에어 분출 부재로부터 아래 방향으로 분출된다. 웨이퍼가 수평 연마판에 대해 기울어지면, 웨이퍼와 에어 분출 부재 사이의 거리는 위치에 따라 달라지기 때문에, 웨이퍼에 가해지는 압력도 불균일하게 되고 웨이퍼는 균일하게 연마될 수 없다.

요즘, 웨이퍼의 크기는 점점 커지고 있다. 따라서, 이러한 불균일함이 미세하다 하더라도, 연마 정밀도에 큰 영향을 끼치게 된다.

따라서, 본 발명의 일 양태의 목적은 연마 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해, 워크의 표면을 연마하는 본 발명의 연마 장치는:

연마포가 부착되는 면을 갖는 연마판과;

상기 워크를 상기 연마포에 대해 가압하는 연마 헤드; 및

상기 연마 헤드를 상기 연마판에 대해 상대적으로 이동시키는 구동 기구를 포함하고,

상기 연마 헤드는:

본체부와;

개구단이 아래쪽을 향하는 오목부를 구비하며, 상기 본체부에 매달리며 수직 방향으로 이동 가능한 판 형상 부재와;

상기 판 형상 부재의 상기 오목부 내에 위치되고, 상기 판 형상 부재에 의해 지지되며, 상기 오목부의 측벽과 상기 캐리어의 외주면 사이에 소정의 갭이 형성된 상태에서, 수평면에 대해 기울어질 수 있으며, 유체를 아래 방향으로 분출하는 복수의 분출구를 갖는 유체 공급 부재를 구비하는 캐리어와;

상기 캐리어에 유체를 공급하여 상기 유체공급 부재로부터 상기 유체를 아래 방향으로 분출하는 유체 공급 수단과;

상기 판 형상 부재에 마련되며 상기 유체 공급 부재의 하부측을 피복하여 제 1의 유체 챔버를 형성하며, 상기 워크를 하부면에 유지할 수 있는 탄성 시트와;

상기 탄성 시트의 하부면의 외연부에 마련되며, 상기 탄성 시트의 하부면에 유지된 상기 워크를 둘러쌀 수 있는 링 형상 부재와;

상기 판 형상 부재를 아래쪽으로 가압하여 상기 링 형상 부재를 상기 탄성 부재를 통해 상기 연마포에 대해 가압하는 제 1의 가압 수단과;

상기 캐리어를 아래 방향으로 가압하기 위한 제 2의 가압 수단; 및

상기 유체 공급 부재의 하부 표면보다 더 높은 위치에서 상기 판 형상 부재 내에 형성되며, 상기 제 1의 유체 챔버로부터 유체를 배출하기 위한 유체 배출구를 포함하고,

상기 제 2의 가압 수다에 의해 생성되며 상기 캐리어에 인가되는 압력과 상기 제 1의 유체 챔버에 공급된 유체에 의해 생성되는 상기 제 1의 유체 챔버의 내부 압력에 의해, 상기 워크는, 상기 탄성 시트를 통해, 상기 연마포에 대해 가압되고,

상기 제 1의 유체 챔버 내로 아래 방향으로 공급되는 상기 유체는 상기 제 1의 유체 챔버 내에서 수평으로 바깥쪽으로 흐르고, 상기 오목부의 측벽과 충돌하여 위쪽으로 흐르고, 그 다음 상기 유체는 상기 유체 배출구로부터 외부로 배출되며, 그에 의해 상기 유체 공급 부재는 상기 탄성 시트의 이동에 추종하여 상기 탄성 시트에 평행하게 유지되고, 상기 유체 공급 부재는 상기 유체 챔버 내에서 중심에 놓이게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연마 장치를 활용함으로써, 워크는 높은 연마 정밀도로 균일하게 연마될 수 있다.

도 1은 연마 장치의 실시의 형태를 개략 설명도.
도 2는 연마 헤드의 개략 단면도.
도 3은 워크의 경사를 나타내는 설명도.
도 4는 다른 연마 헤드의 개략 단면도.

이하, 본 발명이 매우 적합한 실시의 형태를 첨부 도면에 근거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 연마 장치의 대략을 나타내는 설명도이다.

연마 장치(10)는, 표면에 워크(W)(도 2 참조)를 연마하는 연마포(11)가 부착된 연마판(12)과; 워크W를 하면측에서 유지하며 연마포(11)에 대해 압박하는 연마 헤드(14)와; 상기 연마판(12)에대해 상기 연마 헤드(14)를 상대적으로 이동시키는 구동 기구를 포함한다.

구동 기구는, 연마판(12)을 회전축(15)을 중심으로 회전시키는 제 1 회전 구동 유닛(도시하지 않음)과 회전축(16)을 중심으로 연마 헤드(14)를 회전시키는 제 2 회전 구동 유닛(도시하지 않음)으로 구성된다. 또한, 연마 헤드(14)는 수직 구동 유닛(도시하지 않음)과 수평 구동 유닛(도시하지 않음)을 구비하고, 하면에 워크(W)를 유지하고, 워크(W)를 연마포(11)에 대해 가압한다. 연마포(11)에 대해 워크(W)를 가압하는 동안, 구동 기구는 연마판(12)과 연마 헤드(14)를 상대적으로 회전시켜 워크(W)의 하면을 연마한다. 연마제 공급 노즐(18)은 연마판(12)에 부착된 연마포(11)에 연마제를 공급한다.

도 2는 연마 헤드(14)의 개략 단면도이다.

본체부(20)는 측벽(20a)과 개구단이 아래쪽을 향하는 오목부를 구비한다.

판 형상 부재(board-shaped member; 22)는 측벽(22a)과 개구단이 아래쪽을 향하는 오목부(23)를 구비한다. 판 형상 부재(22)는, 본체부(20)에서, 충분한 탄성을 갖는 링 형상의 고무 다이어프램(24)에 의해 매달리고, 수직 방향으로 이동 가능하다. 측벽(20a)은 판 형상 부재(22)의 수직 이동을 위한 가이드로서 기능한다.

제 3의 유체 챔버(25)는, 판 형상 부재(22)와 본체부(20) 사이에서, 다이어프램(24)에 의해 형성된다. 에어는 에어 컴프레서와 같은 압축 에어 소스(air source)(도시하지 않음)로부터, 연마 헤드(14)의 회전축(16)(도 2에 도시되지 않음)에 형성된 유로(fluid path; 26)를 통해 제 3의 유체 챔버(25)에 공급된다. 유로(26)는 회전 조인트(도시하지 않음)에 의해 압축 공기원에 연결된다. 유로(26), 압축 공기원 등은 제 3의 유체 공급 수단을 구성한다.

또한, 제 3의 유체 챔버(25), 제 3의 유체 공급 수단 등은 제 1의 가압 수단을 구성한다.

캐리어(28)는 판 형상 부재(22)의 오목부(23)에 위치되고, 다이어프램(29)에 의해 지지되며, 캐리어(28)의 외주면과 오목부(23)의 측벽(22a)의 내면 사이에 소정의 갭이 형성된 상태에서, 수평면에 대해 기울어질 수 있다.

제 2의 유체 챔버(34)는 캐리어(28)와 판 형상 부재(22) 사이에 다이어프램(29)에 의해 형성된다. 에어는, 압축 에어 소스(도시되지 않음)로부터, 연마 헤드(14)의 회전축(16)(도 2에 도시되지 않음)에 형성된 유로(35)를 통해 제 2의 유체 챔버(24)에 공급된다. 유로(35)는 회전 조인트(도시되지 않음)에 의해 압축 에어 소스에 연결된다. 유로(35), 압축 에어 소스 등은 제 2의 유체 공급 수단을 구성한다.

또한, 제 2의 유체 챔버(34), 제 2의 유체 공급 수단 등은 제 2의 가압 수단을 구성한다.

캐리어(28) 내에 에어 통(air reservoir; 30)이 형성된다. 유체 공급 부재(31)가 캐리어(28)에 고정되고 에어 통(30)의 하측을 피복한다. 에어를 아래 방향으로 분출할 수 있는 복수의 분출구가 유체 공급 부재(31)에 형성된다. 에어는 압축 에어 소스(도시되지 않음)로부터 연마 헤드(14)의 회전축(16)(도 2에 도시되지 않음)에 형성된 유로(37)를 통해 에어 통(30)에 공급된다. 유로(37)는 회전 조인트(도시되지 않음)에 의해 압축 에어 소스에 연결된다. 유로(37), 압축 에어 소스 등은 제 1의 유체 공급 수단을 구성한다.

탄성 시트(36)는 유체 공급 부재(31)의 하측을 피복하고, 탄성 시트(36)의 외연(outer edge)은, 적절한 수단(도시되지 않음)에 의해 판 형상 부재(22)의 측벽(22a)의 하단에 기밀하게 고정된다. 이러한 구조를 통해, 제 1의 유체 챔버(38)가 유체 공급 부재(31) 아래에 형성된다.

탄성 시트(36)는 시트 형상 부재(39)와 유지 부재(holding member; 40)에 의해 구성되는 2층 시트이고, 상기 시트 형상 부재(39)는 고무로 구성되고 충분한 탄성을 가지며, 상기 유지 부재(40)는 상기 시트 형상 부재(39) 아래에 마련되고 물의 표면 장력에 의해 워크(W)를 유지하기 위한 많은 구멍을 구비한다.

플라스틱으로 구성되며, 상기 탄성 시트(36)의 하부 표면에 유지된 워크(W)를 둘러싸는 링 형상 부재(42)는 탄성 시트(36)의 하부 에지에 부착된다.

워크(W)를 연마하는 동안, 제 3의 유체 챔버(25)에 에어가 공급되어 판 형상 부재(22)를 아래 방향으로 누르고, 링 형상 부재(42)는 탄성 시트(36)와 함께 연마포(11)에 대해 가압된다. 워크(W)의 하부 표면의 레벨에 도달할 때까지 워크(W)의 외연 근처의 연마포(11)를 아래 방향으로 누름으로써, 워크(W)의 외연의 과도한 연마가 방지될 수 있다.

상기 제 1의 유체 챔버(38)로부터 유체를 배출하기 위한 복수의 유체 배출구(44)가, 유체 공급 부재(31)의 하부 표면 보다 더 높은 위치에서, 판 형상 부재(22) 내에 형성된다. 유체 배출구(44)는 등각적으로 배열된다.

본 실시의 형태에 있어서, 유체 배출구(44)에 배출 파이프(45)가 각각 연결되고, 배출 파이프(45)는 수집 파이프(collecting pipe; 46)에 연결된다. 수집 파이프(46)에는 릴리프 밸브(47)가 마련된다. 릴리프 밸브(47)는 제 1의 유체 챔버(38)의 내부 압력을 소정의 압력으로 유지한다. 제 1의 유체 챔버(38)의 내부 압력이 소정 압력 이상이 되면, 릴리프 밸브(47)는 제 1의 유체 챔버(38)로부터 에어를 배출한다.

유체 배출구(44)의 수는 하나이다.

배출 파이프(45)는 측벽(20a)에 형성된 큰 스루홀을 통해 본체부(20)의 바깥쪽으로 연장된다.

릴리프 밸브(47)에 의해 배출된 에어는 수집되어 압축 에어 소스(도시되지 않음)로 유도되어 재사용될 수 있다. 이러한 구조를 통해, 장치의 운영 비용이 감소될 수 있고 장치가 친환경적으로 된다.

배출 파이프(45)와 릴리프 밸브(47)를 뺄 수도 있다. 또한, 유체는 유체 배출구(44)로부터 직접 배출될 수도 있다.

본 실시의 형태의 연마 장치는 상기 상술된 구조를 갖는다. 다음에, 연마 장치의 연마 방법을 설명한다.

상술한 바와 같이, 워크(W)를 가압하는 동안 제 3의 챔버(25)에 에어가 공급되어 판 형상 부재(22)를 가압하고(가압 동작은 제 1의 가압 수단에 의해 수행된다) 링 형상 부재(42)가 판 형상 부재(22)의 측벽(22a) 및 탄성 시트(36)를 통해 연마포(11)에 대해 가압되어, 워크(W)의 외연의 과연마를 방지한다.

에어가 제 2의 유체 챔버(34)로 공급되어 캐리어(28)를 아래 방향으로 가압한다. 또한, 에어가 제 1의 유체 챔버(38)로 공급되어 탄성 시트(36)를 가압한다.

따라서, 제 2의 유체 챔버(34)(제 2의 가압 수단)에 의해 인가되는 캐리어(38)를 가압하기 위한 압력과, 제 1의 유체 챔버(38)로 공급되는 에어의 내부 압력은 탄성 시트(36)를 통해 워크(W)에 인가되고, 그 결과 워크(W)는 연마포(11)에 대해 가압되어 연마된다.

제 1의 유체 챔버(38)에 공급된 에어는 유체 배출구(44)로부터 항상 바깥쪽으로 배출된다. 소정의 공기층이 제 1의 유체 챔버(38) 내에 항상 형성되어 있어야만 한다. 따라서, 제 1의 유체 챔버(38)와 제 2의 유체 챔버(34)의 내부 압력은 제 2의 유체 챔버(34)의 내부 압력에 의해 제 1의 유체 챔버(38) 내의 에어층을 파괴하지 않도록 적절하게 설정된다. 릴리프 밸브(47)를 마련함으로써, 제 1의 유체 챔버(38)의 내부 압력은 쉽게 제어될 수 있다.

워크(W)를 연마하는 동안, 제 1의 유체 챔버(38) 속으로 아래 방향으로 공급되는 에어는 제 1의 유체 챔버(38) 내에서 수평으로 바깥쪽으로 흐르고, 판 형상 부재(22)의 오목부(23)의 측벽(22a)의 내면과 충돌하여 위쪽으로 흐르고, 그 다음 에어는 유체 배출구(44)로부터 바깥쪽으로 배출된다. 유체 배출구(44)는 유체 공급 부재(31)의 하부 표면보다 충분히 높은 위치에 위치된다. 에어가 제 1의 유체 챔버(38) 내에서 수평으로 바깥쪽으로 흐르고, 판 형상 부재(22)의 오목부(23)의 측벽(22a)의 내면과 충돌하여 위쪽으로 흐르기 때문에, 에어를 링 형상 측벽(22a)과 충돌시키는 것에 의해 생성되는 반발력(reactive force)에 의해 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 중심에 놓이게 된다.

상술한 바와 같이, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 유동되고 캐리어(28)는 워크(W)에 대해 직접적으로 작용하지 않는다. 따라서, 거즈와 같이 연마포(11)의 표면에 요철이 존재하는 경우에도, 웨이퍼는 요철을 추종하도록 움직일 수 있다.

본 실시의 형태에 있어서, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 판 형상 부재(22)에 의해 지지되고, 캐리어(28)의 외주면과 오목부(23)의 측벽(22a)의 내면 사이에 소정의 갭이 형성된 상태에서, 수평면에 대해 기울어질 수 있다.

연마포(11)의 면이 수평인 상태에서, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))도 수평이다. 연마포(11)의 표면에 요철이 존재하는 경우, 워크(W)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 수평의 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))에 대해 경사지게 된다. 도 3에서 워크(W)의 경사는 과장되어 표현되었다. 일본 특개 제2000-317819호에 개시된 종래의 연마 장치에 있어서, 캐리어의 수평 상태가 유지되어, 캐리어(유체 공급 부재)와 워크 사이의 간격은 변하기 때문에, 워크는 균일하게 가압되지 못하고 균등하게 연마될 수 없다.

한편, 본 실시의 형태에 있어서, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 판 형상 부재(22)에 대해 기울어질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 워크(W)가 기울어지고 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))와 워크(W) 사이의 간격이 변하면, 간격이 짧은 워크(W)의 부분(X)으로부터 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))에 가해지는 압력(반발력)은 크고; 한편, 간격이 긴 워크(W)의 부분(Y)으로부터 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))에 가해지는 압력(반발력)은 낮다. 워크(W)가 연마포(11)와 접하기 때문에, 워크(W)의 부분(X)에 대응하며 높은 압력(반발력)이 가해지는 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))의 한 부분은 워크(W)로부터 멀어지고; 워크(W)의 부분(Y)에 대응하며 낮은 압력(반발력)이 가해지는 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))의 나머지 부분은 워크(W)에 가까워진다. 이러한 동작에 의해, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 기울어져서 워크(W)에 평행하게 된다. 따라서, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))와 워크(W) 사이의 간격은 일정하게 되기 때문에, 워크(W)에 균일하게 압력이 가해질 수 있고 워크(W)가 균등하게 연마될 수 있다.

상술한 바와 같이, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))를 중심에 위치시키도록 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))에 에어 압력이 인가된다. 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))가 기울어져서 판 형상 부재(22)의 중심으로부터 벗어난 경우에도, 캐리어(28)(유체 공급 부재(31))는 판 형상 부재(22)의 중심을 향해 항상 기울어진다.

본 실시의 형태에 있어서, 캐리어(28)는 상기 상술된 플로팅 구조를 가지며, 연마 동작동안 어떠한 부하도 워크(W)로부터 가해지지 않는다. 따라서, 캐리어(28)를 매달고 있는 다이어프램(29)은 높은 강성을 가질 필요가 없고, 따라서 캐리어(28)는 쉽게 기울어져서 매달릴 수 있다.

도 4는 다른 연마 헤드(14)의 개략적인 단면도를 도시한다. 도 2에 도시된 구성 요소에는 동일한 도면 부호를 병기하고 그 설명은 생략한다.

본 실시의 형태에 있어서, 캐리어(28)의 에어 통은 복수의 통, 즉, 중앙의 에어 통(30a)과 바깥쪽 에어 통(30b)으로 분할된다. 유체 공급 수단(50a 및 50b)은 에어 통(30a 및 30b)에 에어를 각각 공급한다. 유체 공급 수단(50a 및 50b)에는 유량 제어기(52)가 마련되어 에어 통(30a)에 공급되는 에어의 유량을 제어한다. 유체 공급 수단(50b)에 다른 유량 제어기(도시되지 않음)가 마련될 수도 있다. 유량 제어기(제어기들) 대신 압력 제어기(제어기들)가 활용될 수도 있다.

본 실시의 형태에 있어서, 워크(W)의 중앙 영역과 바깥쪽 영역에 가해지는 압력은 제어될 수 있다. 즉, 연마 조건이 정확하게 제어될 수 있다.

워크(W)는 동축으로 세 개 이상의 영역으로 분할될 수도 있고, 각 영역에서 압력이 각각 제어될 수 있다.

상기 상술된 각 실시의 형태에 있어서, 유체는 에어이다. 유체는 액체가 될 수도 있다. 또한, 제 1의 가압 수단(제 3의 유체 챔버(25) 등)과 제 2의 가압 수단(제 2의 유체 챔버(34) 등)은, 예를 들면 스프링, 스크류 기구와 같이 기계적 수단일 수도 있다.

본원에서 언급된 모든 예와 조건부적인 용어는 본 발명과 종래 기술을 향상시키기 위한 본 발명가에 의한 개념의 이해를 돕기 위한 교수학적인 목적으로 사용된 것으로, 이와 같이 구체적으로 언급된 예와 조건에 제한되는 것이 아니며 또한 명세서의 실시예의 구성이 본 발명의 우수성이나 열등성(inferiority)을 나타내는 것도 아니다. 본 발명의 실시의 형태가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 변경, 대체, 및 수정이 가해질 수 있 있음을 주지해야 할 것이다.

10: 연마 장치
11: 연마포
12: 연마판
14: 연마 헤드
18: 연마제 공급 노즐
20: 헤드 본체
22: 판 형상 부재
23: 오목부
24: 다이어프램
25: 제 3의 유체 챔버
26: 유로
28: 캐리어
30: 에어 통
31: 유체 공급 부재
34: 제2의 유체 챔버
35: 유로
36: 탄성 시트
37: 유로
38: 제1의 유체 챔버
42: 링 부재
44: 유체 배출구
45: 배출 파이프
47: 릴리프 밸브

Claims

표면에 워크를 연마하는 연마포가 부착된 연마판과, 워크를 상기 연마포에 가압하는 연마 헤드와, 상기 연마 헤드와 상기 연마판을 각각 회전시키는 회전 구동 장치를 구비하고, 워크의 연마면을 연마하는 연마 장치에 있어서,
상기 연마 헤드는,
상기 회전 구동 장치로부터 회전력이 전달되는 헤드 본체와,
하방으로 개구하는 오목부를 가지며, 상기 헤드 본체에 상하 방향으로 이동이 자유롭게 매달려 지지(吊持)됨과 함께, 상기 헤드 본체로부터 회전력이 전달되는 판 형상 부재와,
상기 판 형상 부재의 오목부 내에 위치하고, 외주가 그 오목부의 측벽과는 소요의 간극을 갖는 상태로, 수평 방향에 대해 기울어질 수 있게 판 형상 부재에 지지됨과 함께, 복수의 분출구로부터 하방을 향하여 유체를 분출하는 유체 공급 부재를 갖는 캐리어와,
상기 유체 공급 부재의 하면측을 덮고서, 상기 판 형상 부재의 측벽 하단에 주연부에서 부착되어, 상기 유체 공급 부재의 하방, 및 상기 판 형상 부재의 측벽과 상기 캐리어의 외벽과의 사이의 공간에 걸치는 제1의 유체실을 구획하고, 하면에 워크가 지지되는 탄성 시트체와,
워크 연마시에, 상기 캐리어에 유체를 공급하고, 유체 공급 부재로부터 하방을 향하여, 상기 제1의 유체실에 유체를 분출시키는 유체 공급 수단과,
상기 탄성 시트체 하면의 주연부에 부착되고, 탄성 시트체 하면에 유지된 워크를 둘러싸는 링 부재와,
상기 판 형상 부재를 하방을 향하여 가압하고, 상기 링 부재를 탄성 시트체를 통하여 상기 연마포에 가압하는 제1의 가압 수단과,
상기 캐리어를 하방을 향하여 가압하는 제2의 가압 수단과,
상기 판 형상 부재의 상기 측벽의, 상기 유체 공급 부재의 저면보다도 높은 위치에, 둘레 방향으로 복수 마련되고, 워크 연마시에, 상기 제1의 유체실의 유체를 소요량씩 상기 측벽으로부터 상기 제1의 유체실의 외방으로 배출하여, 상기 제1의 유체실 내를 소요의 압(壓)으로 유지하는 유체 배출구를 구비하고,
워크 연마시, 상기 제2의 가압 수단에 의한 상기 캐리어에의 가압력과 상기 제1의 유체실에 공급된 유체에 의한 제1의 유체실 내 압력에 의해 상기 탄성 시트체를 통하여 워크를 연마포에 가압하여 워크의 연마를 행함과 함께, 상기 제1의 유체실 내에 하향으로 공급된 유체가, 그 제1의 유체실을 수평 외방으로 흘러서, 상기 오목부의 측벽에 부딪쳐서 상향으로 흘러, 상기 복수의 유체배출구 각각으로부터 외방으로 배출됨에 의해, 상기 캐리어가, 상기 탄성 시트의 움직임에 추종하여 움직여서 그 탄성 시트체와 평행을 유지하고, 또한 유체실 내에서 중심에 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1항에 있어서,
상기 캐리어는 다이어프램을 통해 상기 판 형상 부재에 의해 지지되고 상기 캐리어의 외주면과 상기 오목부의 측벽 사이에 소정의 갭이 형성된 상태에서 기울어질 수 있으며,
상기 제 2의 가압 수단은:
상기 캐리어와 상기 판 형상 부재 사이에 상기 다이어프램에 의해 형성되는 제 2의 유체 챔버; 및
상기 제 2의 유체 챔버에 유체를 공급하기 위한 제 2의 유체 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1항에 있어서,
상기 판 형상 부재는 다이어프램에 의해 상기 헤드본체에 매달리며 수직 방향으로 이동 가능하고,
상기 제 1의 가압 수단은:
상기 판 형상 부재와 상기 헤드본체 사이에 상기 다이어프램에 의해 형성되는 제 3의 유체 챔버; 및
상기 제 3의 유체 챔버에 유체를 공급하기 위한 제 3의 유체 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 2항에 있어서,
상기 판 형상 부재는 다이어프램에 의해 상기 헤드본체에 매달리며 수직 방향으로 이동 가능하고,
상기 제 1의 가압 수단은:
상기 판 형상 부재와 상기 헤드본체 사이에 상기 다이어프램에 의해 형성되는 제 3의 유체 챔버; 및
상기 제 3의 유체 챔버에 유체를 공급하기 위한 제 3의 유체 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 유체 배출구에 각각 접속된 복수의 배출 파이프와,
상기 복수의 배출 파이프가 연결된 하나의 집합 파이프와,
상기 집합 파이프에 배설되고, 상기 제1의 유체실 내의 압력이 설정 압력보다도 높아지면 유체를 외부로 배출하는 릴리프 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제2항에 있어서,
상기 복수의 유체 배출구에 각각 접속된 복수의 배출 파이프와,
상기 복수의 배출 파이프가 연결된 하나의 집합 파이프와,
상기 집합 파이프에 배설되고, 상기 제1의 유체실 내의 압력이 설정 압력보다도 높아지면 유체를 외부로 배출하는 릴리프 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제3항에 있어서,
상기 복수의 유체 배출구에 각각 접속된 복수의 배출 파이프와,
상기 복수의 배출 파이프가 연결된 하나의 집합 파이프와,
상기 집합 파이프에 배설되고, 상기 제1의 유체실 내의 압력이 설정 압력보다도 높아지면 유체를 외부로 배출하는 릴리프 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 5항에 있어서,
상기 배출 파이프로부터 배출되는 상기 유체는 수집되어 재사용되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1항에 있어서,
상기 탄성 시트를 통해 상기 워크에 가해지는 상기 압력은 상기 워크의 복수의 동축 영역에서 상이하고, 상기 제 1의 유체 챔버를 향하는 상기 유체의 유량은 상기 동축 영역 각각에 대해 설정되는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1의 유체 챔버로 공급되는 상기 유체는 에어인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제 1항에 있어서,
상기 탄성 시트는 시트 형상의 부재와 상기 시트 형상의 부재 아래에 마련되는 유지 부재로 구성되는 2층 시트인 것을 특징으로 하는 연마 장치.