KR101890962B1

KR101890962B1 - 기판의 자기유변 피니싱 시스템

Info

Publication number: KR101890962B1
Application number: KR1020137015221A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 코르돈스키; 세르게이 고로드킨; 아르파드 세케레스
Original assignee: 퀘드 테크놀러지즈 인터내셔날, 인크.
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-12-20
Publication date: 2018-08-22
Also published as: IL226559A; WO2012088002A3; WO2012088002A2; JP5848777B2; KR20130130739A; EP2655014A4; JP2014500160A; US8613640B2; US20120164925A1; EP2655014A2; CN103269828B; EP2655014B1; CN103269828A

Abstract

본 발명은 기판의 자기유변 피니싱을 위한 시스템에 관한 것이다. 통합형 유체 관리 모듈(IFMM)은 종래의 MR 피니싱 장치의 MR 유체의 유동유체 특성의 동적 제어를 제공하고 유체를 휠로 분산시킨다. MR 유체로 충전된 자기적으로 차폐된 챔버는 캐리어 휠과 접촉된다. 횡방향 라인은, 리본이 가공 구역을 떠날 때 사용을 마친 MR 유체를 휠로부터 제거한다. 보충 유체는 드리퍼를 통해 챔버로 첨가되며, 바람직하게는 전기 믹서로 챔버 내의 MR 유체를 교반시킨다. 챔버의 출구에 설치된 홈형상의 자기적으로 차폐된 인서트는, 휠이 회전될 때 캐리어 휠 상에 폴리싱 리본을 형성한다. 자성 입자들의 농도를 감지하는 센서는 MR 유체 특성을 제어하기 위한 신호, 특히 MR 유체 중의 물 함량을 제어하기 위한 신호를 제공한다. 챔버 내의 유체를 냉각시키기 위한 수단이 제공된다.

Description

기판의 자기유변 피니싱 시스템{SYSTEM FOR MAGNETORHEOLOGICAL FINISHING OF SUBSTRATES}

본 발명은 기판의 자기 보조(magnetically-assisted) 연마 피니싱 및 폴리싱을 위한 시스템에 관한 것으로, 특히, 자기유변(MR)(이하, "MR"로 언급함) 폴리싱 유체를 채용하는 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 폴리싱 공정에 MR 유체 송출 시스템을 요구하지 않고, 또한 폴리싱 공정은 MR 폴리싱 유체로 충전된 새로운 통합형 관리 모듈(IFMM)(이하, "IFMM"으로 언급함)에 의해 형성된 자기적으로 경화된 폴리싱 리본에 의해 수행되며, 또한 MR 유체 특성의 적절한 동적 제어를 제공하도록 센서들과 MR 유체 상태조절 장치들을 구비하는, 개량된 저비용의 시스템에 관한 것이다.

기판의 연마 피니싱 및 폴리싱을 위해 자기적으로 경화된 자기유변유체를 사용하는 것은 잘 알려져 있다. 액체 캐리어 중에 분산된 연자성 연마 입자들을 함유하는 이러한 유체들은 자기장의 존재 하에서 자기적으로 유도된 요변성 거동(thixotropic behavior)을 나타낸다. 유체의 겉보기 점도는 수천, 수만배 까지 자기적으로 증가되며, 이에 따라 유체의 점조도(consistency)는 묽은 것으로부터 매우 경질의 페이스트(paste)로 변화된다. 이러한 페이스트가 성형되거나 또는 폴리싱되는 기판 표면, 예를 들어 광학 소자에 대해 적절하게 향할 때, 매우 높은 레벨의 피니싱 품질, 정밀도 및 제어가 달성될 수 있다.

코든스키(Kordonsky) 등에게, 1995년 9월 12일에 발행된 미국 특허 제5,449,313호 및 1996년 11월 26일에 발행된 미국 특허 제5,577,948호는 자기유변유체 폴리싱 장치들과 방법들을 개시한다.

코든스키 등에게, 1996년 6월 11일에 발행된 미국 특허 제5,525,249호는 자기유변유체들과 그들의 제조 방법을 개시한다.

제이콥스(Jacobs) 등에게, 1998년 11월 24일에 발행된 미국 특허 제5,839,944호 및 2000년 8월 22일에 발행된 미국 특허 제6,106,380호는 기판의 결정론적 자기유변 피니싱을 위한 방법 및 장치를 개시한다.

그의 내용이 본 명세서에 참조로 편입된, 1999년 9월 14일에 발행된 코든스키 등의 미국 특허 제5,951,369호는 기판의 결정론적 자기유변 피니싱을 위한 시스템을 개시한다. 이 특허 문헌은 이하에서 "'369특허"로 언급된다.

예시적인 MR 폴리싱 계면에 있어서, 폴리싱 되는 볼록 렌즈(본 명세서에서는, "소재"로 또한 언급함)는 이동 벽으로부터 어떤 일정한 거리에 설치되어 있으며, 이에 따라 렌즈들의 표면과 이동 벽은 수렴 갭(converging gap)을 형성한다. 전형적으로, 렌즈들은 그들의 축을 중심으로 회전되도록 장착되어 있다. 이동 벽의 아래에 위치된 전자석은 갭의 근방에 불균일한 자기장을 발생시킨다. 자기장 구배는 벽에 대하여 수직이다. MR 폴리싱 유체는 폴리싱 리본을 형성하기 위해 전자석의 자극편들 바로 위의 이동 벽으로 송출된다. 리본이 자기장 내로 이동함에 따라, 리본은 플라스틱 빙햄 특성(plastic Bingham property)을 취득하고, 리본의 상부층은 자기장 구배에 응답하는 비자성 연마 입자들의 부상에 의해 연마제로 포화된다. 그 후, 자기장 구배에 의해 이동 벽에 대해 압박되는 리본은 렌즈 접촉 구역 내의 렌즈들로부터의 재료 제거를 발생시키는 갭을 통해 끌어당겨진다. 이 영역은 "폴리싱 스폿(polishing spot)" 또는 "가공 구역(work zone)"으로 지칭된다. 폴리싱 스폿에 있어서의 재료 제거율은 자기장의 강도, 계면의 기하학적 파라미터들 및 이동 벽의 속도를 제어하는 것에 의해 제어될 수 있다.

폴리싱 공정은, 속도(체류 시간)을 변화시키고 폴리싱 스폿을 통해 회전하는 소재의 위치를 변화시키도록 CNC 머신 스케쥴을 결정하기 위한 컴퓨터 프로그램을 채용한다. 그의 순응성과 서브 개구 성질(subaperture nature) 때문에, 이 폴리싱 공구는 계속해서 변화하는 국부 곡률을 갖는 비구면과 같은 복잡한 표면 형상들을 피니싱할 수 있다.

경쟁 기술들에 대한 MRF의 기본적인 이점은, 재순환 유체가 연속적으로 감시되고 유지되기 때문에 폴리싱 공구가 마모되지 않는다는 것이다. 폴리싱 파편이나 열이 연속적으로 제거된다. 이러한 기술은 전용 공구 또는 특별한 준비(setup)를 요구하지 않는다. MRF 공정의 필수적인 구성요소들은, MRF 소프트웨어, 프로그램 가능한 논리 제어를 구비한 CNC 플랫폼, MR 유체 송출 및 재순환/상태조절 시스템, 및 조립된 캐리어 표면을 구비한 자석 유닛이다. 캐리어 표면은, 예를 들어 회전 휠의 림, 회전 디스크의 수평면, 또는 연속 이동 벨트에 의해 형성될 수 있다.

전술한 '369특허에 개시된 바와 같은, 전형적인 종래 기술의 자기유변 피니싱 시스템에서는, 캐리어 표면은 허브에 대해 대칭적으로 언더컷(undercut)되는 축방향-확장 림을 갖는 수직-배향 비자성 휠 상에 형성되어 있다. 휠의 회전축을 수용하는 수직 평면에 대해 대칭인 특수 형상의 자극편들은, 휠의 표면 상에 자성 가공 구역을 제공하기 위해 언더컷 림 아래의 휠의 반대측으로 연장되며, 바람직하게는 대략 상사점 위치로 연장된다. 휠의 캐리어 표면은 평탄 형상, 즉 원통부이거나, 또는 볼록 형상, 즉 구 형상의 적도부(equatorial section)이거나 또는 오목 형상일 수 있다. 볼록 형상은 휠의 반경보다 더 긴 반경을 갖는 오목면을 피니싱할 때 특히 유용할 수 있다.

가공 구역 위에 장착된, 척(chuck)과 같은 소재 수용장치는 피니싱되는 소재를 가공 구역 내로 연장시킨다. 척은 복수의 동작 모드로 조작 가능하도록 프로그램 가능하며, 바람직하게는, 프로그램 가능한 제어기 또는 컴퓨터에 의해 제어된다.

비자성 연마 입자들과 연자성 자성 입자들의 미리 결정된 농도를 갖는 자기유변 폴리싱 유체는 휠의 조작 표면 상으로 리본으로서, 일반적으로 성형 노즐로부터 비자화 상태에서 압출되며, 리본이 페이스트상의 점조도로 자화되기 시작하는 가공 구역 내로 이송된다. 가공 구역에서는, 페이스트상의 MR 폴리싱 유체가 기판의 연마 가공을 실행한다. MR 유체를 공기에 노출시키는 것은, 캐리어 유체의 일부 증발과 그 결과로 발생하는 MR 유체의 농축을 야기한다. 가공 구역을 빠져나갈 때, 농축된 유체는 다시 비자화되기 시작하고, 재순환 및 재사용을 위해 휠 조작 표면으로부터 긁어내진다.

휠로 유체를 송출하고, 휠로부터 유체를 회수하는 것은, 전술한 미국 특허 '369호에 개시된 바와 같은, 폐 유체송출 시스템(closed fluid delivery system) 또는 미국 특허 제6,955,589호에 개시된 개량된 시스템에 의해 관리된다. MR 유체는 흡인 펌프에 의해 스크래퍼로부터 인출되고, 그리고 MR 유체의 온도가 측정되고 목표에 따라 조정되는 송액 펌프의 탱크로 보내진다. 지정된 유속으로, 가공 구역을 통하여, 송액 펌프로부터 노즐로의 재순환은, 전자 밸브의 사용을 통한 송액 펌프의 유속을 제어하는 것에 의해 달성되며, 유압 저항은 유량계로부터의 피드백 신호에 의해 제어된다.

휠로 배출될 때의 MR 유체 중의 고형물의 농도는 가공 구역에서의 재료 제거율을 제어하는 중요한 인자이다. 농도 제어는 측정값 및 농도와 직접적으로 상관하는 유체의 점도를 감시하는 것에 의해 달성된다. 점도 측정은 인라인 모세관 점도계에 의해 실행된다. 일정한 유체 유량에서, 모세관을 통한 압력 강하, 즉 두 개의 압력 센서들 사이의 압력차는 유체의 점도에 비례한다. 압력 강하의 증가는 점도의 증가를 의미하며, 목표에 따라 겉보기 점도를 감소시키도록 템퍼링 펌프 탱크 내의 MR 유체 내로 캐리어 유체의 보충을 일으키는데 사용된다.

기판을 피니싱하기 위한 전술한 미국 특허 '369호와 '589호의 개시를 사용할 때, 다수의 문제점들에 직면하였다.

종래 기술의 MR 피니싱 시스템의 작동은, 송액 펌프, 흡인 펌프, 유량계, 점도계, 노즐, 압력 변환기, 펄스 댐프너, 전자 밸브, 냉각 장치(chiller) 및 튜브를 포함하는 송출 시스템의 사용을 요구한다. 이러한 송출 시스템의 비용은 상당하며, MR 피니싱 시스템의 총비용의 최대 1/4까지 차지할 수 있다.

송출 시스템의 재충전은, 기술의 생산성과 유연성에 악영향을 끼치는 긴 절차의, 완전한 해체, 모든 구성요소들의 세척, 재조립 및 새로운 유체로 충전한 후의 파괴를 요구하는, 시간-소비 공정이다.

송출 시스템은, 기계 내에서의 MR 유체의 "사용수명" 중의 비정지 영역(non-stop regime)에서 작동되어야 한다. 연마 MR 유체의 연속적인 재순환은, 고형물의 침강에 의한 MR 유체 특성들의 변화를 피하기 위해 폴리싱 사이에 개입되는 기간을 필요로 한다. 이러한 연속적인 재순환은 송출 시스템의 구성요소들의 가속 마모와 찢어짐을 가져오며 과잉 에너지 소비를 가져온다.

임의의 다수의 원인에 의한 송출 시스템에서의 MR 유체 유량 불안정성(맥동)은 기판 표면 상의 불안정한 제거율 및 에러들의 원인이 된다.

MR 유체의 적절한 순환과 송출 시스템의 구성요소들간의 호환성을 제공하기 위해, 유체는 특정의 유동/점성 특성 및 적절한 화학적 성질을 가져야 한다. 이는, 예를 들어 제거율의 향상을 위해 필요한 보다 큰 고형물 농도와 같은, 유체 성분의 선택을 한정하고 유체 조성을 제한한다.

본 발명이 속하는 기술분야에서는, 폴리싱 공정이 종래 기술의 종래의 MR 유체 송출 시스템을 요구하지 않는, 개량된, 저 비용, 저 유지보수 및 기술적으로 유연한 MR 피니싱 시스템이 요구되고 있다.

본 발명의 주 목적은 시스템의 구축 및 운용 비용을 감소시키고, 실행 시간의 비율을 증가시키고, 완성된 기판의 품질을 개량시키고, 그리고 시스템 유연성을 증가시키도록 MR 피니싱 시스템을 간소화시키는 것이다.

간단하게 설명하면, 본 발명에 따른 기판의 자기유변 피니싱을 위한 개량된 시스템은, 종래 기술의 MR 유체 송출 시스템의 필요성을 배제한다.

폴리싱 공정은, MR 폴리싱 유체로 충전되어 캐리어 휠에 대해 배치된 새로운 통합형 유체 관리 모듈(IFMM)에 의해 형성된 자기적으로 경화된 리본에 의해 종래 방식으로 실행되며, IFMM 내 및 가공 구역 내의 MR 유체의 유동 유체 특성을 동적으로 제어하기 위한 적절한 신호를 제공하도록 철 입자 농도와 유체 온도를 감지하는 센서들을 구비한다. 바람직하게는, 장치 내의 MR 유체를 템퍼링하기 위한 장치가 포함된다.

IFMM은 MR 유체로 충전된 자기적으로 차폐된 캐비티를 갖는 본체를 포함한다. MR 유체는 그의 관련 내용이 본 명세서에 참조로 편입된 미국 특허 제7,156,724호(이하에서는, "'724특허"로 언급함)에 개시된 바와 같은, IFMM의 동적 자성 시일을 통해 캐리어 휠과 접촉된다. 시일은, 휠이 회전될 때 캐리어 휠 상에 폴리싱 리본을 형성하기 위한 압출기를 형성하는 홈이 제공된, 자기적으로 차폐된 인서트(insert)를 추가적으로 구비한다. 리본은, 자기장에 의해 영향을 받지 않는 휠 표면 상에 형성된다. 캐비티 내의 MR 유체는, 종래 기술에서와 같이 자화된 폴리싱 공구를 형성하도록, 얻어지는 연속적인 리본을 자성 가공 구역으로 이송하는 이동 휠 표면에 의해 홈을 통하여 인출된다. 유체 중의 자성 입자들의 농도를 감지하기 위한 센서는, MR 유체 특성들의 동적 제어를 위한 신호, 특히, MR 유체 중의 물 함량을 제어하기 위한 신호를 제공한다. IFMM은 리본이 가공 구역을 떠난 후에 휠로부터 리본을 제거하고, 그리고 캐비티 내의 MR 유체를 교반시키기 위한 수단을 더 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른, 기판의 자기유변 피니싱을 위한 개량된 시스템을 도시하는 등각투상도이다.
도 2는 MR 유체의 리본을 이송하는 캐리어 휠에 대한 모듈의 작동을 도시하는, 본 발명에 따른 새로운 IFMM의 제1 실시예의 확대 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 IFMM의 상세 확대 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 IFMM의 등각투상도이다.
도 5는 도 4에 도시된 IFMM의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 IFMM의 제2 실시예를 도시하는 등각투상도이다.
도 7은 도 6에 도시된 IFMM의 단면도이다.

본 발명의 전술한 목적들과 다른 목적들, 특징들 및 이점들 뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 기술하는 이하의 설명에 의해 더욱 명백해질 것이다.

도 1을 참조하면, 기판의 자기유변 피니싱을 위한 개량된 시스템(10)이 도시되어 있다. 시스템(10)은 종래 기술의 기본적인 피니싱 장치(12)와 본 발명을 예시하는 새로운 IFMM(14)을 포함한다.

종래 기술의 피니싱 장치(12)는, 예를 들어 플랫폼(16), 베이스(18), 모터(20), 휠 구동 유닛(22), 휠 샤프트(24), 샤프트(24)에 장착된 캐리어 휠(26), 및 전자석(28)을 포함할 수 있다. 기판 또는 소재(30)는 휠(26)의 표면 위, 바람직하게는 휠의 상사점 위치에 장착되며, 휠이 모터(20)에 의해 시계 방향(36)으로 회전될 때, 저점도 MR 리본(34a)이 휠(26)에 의해 연속적으로 이송되는 수렴 가공 구역(convergent work zone)(32)을 생성하도록, 기판 또는 소재는 휠(26)로부터 이격(off spaced)되어 있다. 리본(34)은 전자석(28)에 의해 생성된 자기장에 의해, 가공 구역(32)에서 매우 높은 가점성(pseudo-viscosity)으로 자기유변적으로 경화된다. 리본은 휠(26)에 의해 가공 구역(32)과 자기장 밖으로 이송되고, 저점도 사용(spend) 리본(34b)으로 된다.

종래 기술에서의 MR 피니싱 장치(12)는 또한 베이스(18) 내에 수용된 MR 송출 시스템과 리본(34a)을 휠에 공급하기 위한 유체 압출 노즐을 포함하며, 이들 구성요소들의 필요성은 본 발명의 IFMM(14)에서는 제거된다. 종래 기술의 피니싱 장치의 상세한 레이아웃과 배치는 본 명세서에 참조로 완전하게 편입되어 있으며, 더 이상 논의하지 않는다.

후술하는 바와 같이, 도 1 내지 도 5를 참조하면, 새로운 IFMM(14)은 종래 기술의 MR 유체 송출 시스템과 압출 노즐을 치환한다. IFMM(14)은 저점도 사용 리본(34b)을 휠(26)에서 제거하고, 사용한 MR 유체를 보충하고 리템퍼(retemper)하고, 그리고 MR 유체가 보충된 리본(34a)을 휠에 압출시키도록 배치되어 있다.

IFMM(14)은, IFMM 내의 MR 유체의 자화를 방지하도록 차폐재료로 형성된, 일반적으로 원통형의 컵형상 하우징(40)을 포함한다. 하우징(40)에는 하우징(40)의 개방 단부 둘레에 표면(42)이 제공되어 있으며, 이 표면은 휠(26)의 표면에 상응한다. 예를 들어, 적용시에, 휠 표면은 구 형상 박편이며, 표면(42)도 또한 휠(26)의 반경과 실질적으로 동일한 반경을 갖는 구 형상이다. 하우징(40)은 리본(34b)을 받아들이기 위한 입구 슬롯(46)과 압출된 리본(34a)을 분산시키기 위한 출구 슬롯(48)을 구비하는 챔버(44)를 포함한다. 하우징(40) 내의 표면의 내측은, 출구 슬롯(48)으로부터 분산되는 것을 제외하고는 실질적으로 본 명세서에 참조로 편입된 전술한 '724특허에 개시된 바와 같은, 챔버(44)에 남겨지는 MR 유체에 대해 자성 시일(magnetic seal)을 형성하는 복수의 막대 자석(52)들을 포함하는 부분 링(50)이다. 드리퍼 튜브(dripper tube)(54)는 유체(55), 예를 들어 MR 유체, 보충 유체 등을 챔버 내로 분산시키기 위해 챔버(44)로의 접근을 제공한다. 제1 포스트(58a)와 제2 포스트(58b) 사이에서 인장되어 있는 리본 디플렉터 라인(ribbon deflector line)(56)은, 입구 슬롯(46)의 내단부를 가로질러 연장되며, 사용된 리본(34b)을 휠(26)로부터 챔버(44) 내로 편향시키도록 휠(26)의 표면과 접촉하면서 위치된다. 라인(56)은 노브(knob)(60)에 의해 인장되어 있으며, 나일론, 스테인리스강, 구리 등으로 제조될 수 있다. 전기 믹서 모터(62)와 믹서 임펠러(mixer impeller)(64)가 하우징(40)에 배치되고, 재사용을 위해 보충된 MR 유체(34a)를 생산하도록 유체(55)를 사용된 MR 유체(34b)와 혼합시키기 위해 챔버(44) 내로 연장된다. 센서(66)는 MR 유체 중의 자성 입자들의 농도를 결정하기 위해, 혼합되고 보충된 MR 유체(34a)와 접촉하면서 챔버(44)의 벽에 배치되어 있다. 전기 도관(68)은 모터(62)와 센서(66)로의 전기 리드(70, 72)들의 통로를 각각 제공한다. 특정 형상의 홈(76)을 갖는 셰이퍼 인서트(shaper insert)(74)는 캐비티(44)로부터의 압출에 의해 MR 유체가 보충된 새로운 리본(34a)을 휠(26) 상에 형성하기 위해, 출구 슬롯(48)에 인접하여 배치되어 있다. 인서트(74)와 홈(76)은 함께 리본 압출기를 형성한다.

조작시에, (외부로부터) 자기적으로 차폐된 IFMM 캐비티(44)는, 휠(26)이 회전하는 동안, (예를 들어, 드리퍼(54)를 통한 주사기에 의해) 특정 체적의 MR 유체(34)로 충전된다. 휠(26)의 표면은 이웃하는 자성 핀(52)들로부터 자기적으로 차폐된 홈(76)을 통해 저점도 MR 폴리싱 유체(34a)를 이송하고, 이에 따라, 휠 표면 상에 리본(34a)을 형성시킨다. 리본의 형상을 규정하는 홈의 기하학적 형상은, 가공 구역(32)의 가공 소재 플런지 깊이와 함께, 제거 기능의 부피 제거율과 스폿 폴리싱 해상도(작은 스폿은 더 작은 표면 오차들로 처리될 수 있음)에 영향을 끼친다. 따라서, 홈의 기하학적 형상은 리본의 형상을 제어하고 시스템의 폴리싱 성능을 제어하는 중요한 인자이다. 홈(74)은 다른 홈들과 모듈화될 수 있거나 또는 쉽게 교체 가능한 홈 인서트일 수 있다.

가공 구역(32)을 통과할 때, 리본(34a)은 폴리싱 공구를 형성하고 있는 가공 구역 내의 자기장에 의해 자화된다.

가공 구역(32)을 통과한 후에, 리본(34b)은, 자기적으로 차폐된 IFMM 캐비티(44)로 진입하여 비자성화 되고, 그리고 비자성 리본 디플렉터 라인(56)에 의해 휠 표면으로부터 제거되며, 비자성 리본 리플렉터 라인은 이동하는 휠 표면과 함께 제트(jet)를 형성하여 MR 유체를 교반시키고, 보충용 캐리어 유체, 예를 들어 드리퍼(54)에 의해 주입된 물과의 혼합을 용이하게 한다. (예를 들면, 상대적으로 점성이 있는 MR 유체들을 사용하는 경우에) 추가적인 교반/혼합은, 모듈 본체 내에 내장된 모터(62)에 의해 구동되는 임의의 회전 믹서 임펠러(64)와 같은 적절한 수단에 의해 제공될 수 있다.

IFMM 캐비티에서의 리본 형성 및 MR 폴리싱 유체 회수 공정이 계속된다. 전형적으로, 물-기반 MR 폴리싱 유체가 광학 피니싱에 사용된다. 전체 시스템의 안정성과 제거율 안정성은 제어된 고해상도, 결정론적 피니싱을 위해 필수적이다. 재료 제거율은, 리본 표면 상에서 발생하고 IFMM 캐비티 내에서 발생하는 수분 증발에 의해 변경될 수 있다. 이는, 결국, 캐비티 벽에 통합된 센서(66)에 의해 검출되는 MR 유체 중의 고형물 농도의 바람직하지 않은 변경(증가)을 일으킨다. 센서(66)로부터의 신호는, 고형물의 목표 농도를 유지하는데 필요한 특정량의 물을 분사하기 위해 물 분사장치(도시되지 않음)를 조작시키도록 종래의 피드백 루프(제어기, 도시되지 않음)에 공급된다.

도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 IFMM의 제2 실시예(110)가 도시되어 있다.

가공 구역(32) 내에서, 고점도 MR 폴리싱 유체(34)는 감지할 수 있는 열을 생성시킬 수 있는 높은 전단(high shear)을 받는다. MR 유체의 온도 증가는, 유체 특성과 제거율에 영향을 끼치기 때문에 바람직하지 않다. 열 제거를 제공하고 일정한 유체 온도를 유지시키기 위해, 냉각 장치(chiller)(80), 바람직하게는 원통형의 냉각 장치가 캐비티(44)의 후방에 장착되어 있다. 현재의 바람직한 냉각 장치는, 예를 들어 미국 마이애미주 트래버스 시티 소재의 TE 테크놀러지 인코퍼레이티드사의 열전 펠트리어 소자(thermo-electric Peltrier element)이다. 분명하게, 액체를 템퍼링하기 위한 다른 수단들이 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 완전히 이해할 것이다. 온도 센서(82), 예를 들어 종래의 열전대 서미스터 등이 캐비티 내에 설치되어 있다. 열전 펠트리어 소자(80)의 한쪽 벽은 챔버(44) 내의 유체(34)와 접촉되며, 반대쪽 벽은 챔버(44)의 후방에 장착된 핀(86)들을 갖고 믹서 모터(62a)를 수용하는, 원통형 히트 싱크(84)와 접촉된다. 외부 팬(88)은 핀(86)들을 냉각시킨다. 온도 센서(82)로부터의 신호는 열전 펠트리어 소자(80)를 통해 전류를 제공하는 DC 전원의 출력을 조절하기 위한 종래의 피드백 루프(예를 들어, 제어기, 도시하지 않음)에 공급된다. 이를 통해, MR 유체(34)와 접촉하는 벽의 임의의 온도가 유지되며, 그렇게 되면 벽은 MR 유체(34)로부터의 요구된 열 제거 및 특정의 일정한 유체 온도를 제공한다. 분명하게, 원하는 바에 따라 다른 냉각 장치 배치가 사용될 수 있다.

본 발명을 다양한 특정 실시예들을 참조하여 기술하였지만, 본 발명의 기술사상과 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 기술된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 첨부하는 특허청구범위의 기재에 의해서만 보호범위가 완전히 정해진다.

Claims

캐리어 휠을 구비하는 자기유변 피니싱 시스템에 사용하기 위한 통합형 유체 관리 모듈에 있어서,
(a) 하우징 안에서 자기적으로 차폐되고 상기 캐리어 휠의 표면으로의 개구부를 갖는 챔버를 구비하는 하우징;
(b) 사용한 자기유변유체를 상기 휠로부터 수용하고 상기 챔버 내에서 보충하기 위한 장치; 및
(c) 자기유변유체가 보충된 리본을 상기 챔버로부터 상기 휠 표면으로 압출시키기 위해 상기 하우징에 장착된 리본 압출기를 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징과 상기 휠 표면 사이에 시일을 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 시일은 상기 개구부를 부분적으로 둘러싸는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 시일은 복수의 막대 자석을 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내에 배치된 믹서 임펠러를 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 믹서 임펠러는 전기 모터에 의해 작동되는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
사용한 자기유변유체를 상기 휠 표면으로부터 상기 챔버 내로 보내기 위해 상기 하우징에 배치된 리본 디플렉터 라인을 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버로 유체를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내의 자기유변유체 중의 자성 입자들의 농도를 감지하기 위한 제1 센서를 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내의 자기유변유체의 온도를 감지하기 위한 제2 센서를 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내의 상기 자기유변유체를 냉각시키고, 자기유변유체로부터 열을 소산시키기 위해 상기 하우징 상에 배치된 장치를 더 포함하는, 통합형 유체 관리 모듈.
자기유변유체에 의한 기판의 자기유변 피니싱 시스템에 있어서,
(a) 캐리어 휠;
(b) 상기 자기유변유체가 자기적으로 경화되는, 가공 구역 내에 자기장을 생성시키기 위해 상기 캐리어 휠의 대향 면들에서 서로 대향되어 배치된 실질적으로 거울상의 한쌍의 자성 자극편; 및
(c) 하우징 안에서 자기적으로 차폐되고 상기 캐리어 휠의 표면으로의 개구부를 갖는 챔버를 구비하는 하우징, 사용한 자기유변유체를 상기 휠로부터 수용하고 상기 챔버 내에서 보충하기 위한 장치, 및 자기유변유체가 보충된 리본을 상기 챔버로부터 상기 휠 표면으로 압출시키기 위해 상기 하우징에 장착된 리본 압출기를 포함하는 통합형 유체 관리 모듈을 포함하는, 기판의 자기유변 피니싱 시스템.