KR20100115819A

KR20100115819A - 연마 장치, 연마 보조 장치 및 연마 방법

Info

Publication number: KR20100115819A
Application number: KR1020107022222A
Authority: KR
Inventors: 스스무 스가노
Original assignee: 쇼와 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-10-28
Also published as: WO2009125835A1; US20110034112A1; TW201008705A; JP2009248282A

Abstract

본 발명의 연마 장치(1)는, 회전축부(5)와, 회전축부(5) 상에 설치되고, 그 상면에 워크(30)를 보유 지지하는 회전 테이블(6)과, 회전 테이블(6)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 가능하게 또한 승강 가능하게 지지된 회전 지석(3)과, 회전축부(5)의 주위에 배치된 드레스 지석 설치부(10)와, 드레스 지석 설치부(10)에 고정되고, 그 연마면이, 회전 지석(3)의 연마면과 대향하도록 배치된 드레스 지석(11)을 갖고, 회전 테이블(6) 및 회전 지석(3)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 회전 지석(3)의 표면을 워크(30)의 표면에 접촉시킴으로써 워크를 연마함과 함께, 이것과 병행하여, 회전하고 있는 회전 지석(3)의 연마면을 드레스 지석(11)의 연마면에 접촉시킴으로써 회전 지석(3)을 드레스 처리한다.

Description

연마 장치, 연마 보조 장치 및 연마 방법{POLISHING APPARATUS, POLISHING AUXILIARY APPARATUS AND POLISHING METHOD}

본 발명은 연마 장치, 연마 보조 장치 및 연마 방법에 관한 것이다.

본원은 2008년 4월 10일자로 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2008-102873호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.

워크에 대해 상대 회전하는 회전 지석을 워크의 표면에 가압하여, 워크를 소정의 두께까지 연마하는 연마 방법이 알려져 있다. 이 연마 방법에 사용되는 종래의 연마 장치의 일례를 도 4에 도시한다.

이 연마 장치(101)는 워크 보유 지지부(102)와, 워크(200)를 연마하는 회전 지석(103)을 갖고 있다.

워크 보유 지지부(102)는 원통 형상의 회전축부(104)와, 회전축부(104)의 상부에 회전 가능하게 지지된 회전 테이블(105)을 갖고 있다.

회전 테이블(105)은, 그 상면이 워크(200)를 보유 지지하는 워크 보유 지지면(106)으로 되어 있고, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 도면 내 화살표 a 방향으로 회전 구동된다. 회전 테이블(105)이 회전 구동됨으로써, 워크 보유 지지면(106)에 보유 지지된 워크(200)가 회전 테이블(105)의 회전축을 중심으로 공전한다.

회전 지석(103)은 회전 가능하게 지지된 지석 보유 지지구(107)와, 지석 보유 지지구(107)에 보유 지지된 지석(108)을 갖고, 지석(108)의 표면이 워크 보유 지지면(106)과 대향하도록 배치되어 있다.

또한, 이 회전 지석(103)은, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해, 회전 테이블(105)의 회전 방향과 반대 방향(도면 내 화살표 b 방향)으로 회전 구동됨과 함께, 승강 조작 기구에 의해, 워크 보유 지지면(106)으로부터 이격된 위치(초기 위치)와, 지석(108)이 워크(200)의 표면과 접촉하는 위치(연마 위치) 사이를 이동 조작된다.

이러한 연마 장치(101)에서는, 회전 테이블(105) 및 회전 지석(103)을 서로 반대 방향으로 회전 구동시키면서, 회전 지석(103)을 하방으로 이동 조작하고, 지석(108)의 표면을 워크(200)의 표면에 가압하면, 워크(200)의 표면이 지석(108)에 의해 미끄럼 이동되어, 워크(200)의 표면이 연마된다.

또한, 이러한 종류의 연마 장치로서, 연마 공구 또는 연마 공구를 회전 구동시키는 공구 회전 구동부와, 상기 공구 회전 구동부의 회전축과 평행하게 회전하는 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지부와, 공구 회전 구동부와 워크 보유 지지부를 그들의 회전축 방향으로 상대 접근 혹은 후퇴시키는 축 방향 구동부와, 제어부를 구비하고, 상기 워크를 상기 공구에 가압하여 상기 워크를 평면 마무리 가공하는 연마 장치에 있어서, 상기 공구 회전 구동부 또는 워크 보유 지지부의 회전축이, 상기 축 방향 구동부에 의한 구동을 가이드하는 구동 기준면의 면내에 위치하고 있는 연마 장치가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 이러한 종류의 장치로서 이 외에, 수평 회전 가능하게 회전 테이블을 설치하고, 지지 기둥 형상의 칼럼에 지지되어 상하 가능하게 회전 지석을 설치한 연삭 장치(특허문헌 2 참조), 혹은 진공 흡착 기구를 구비한 컵 휠형의 연삭 지석을 구비한 평면 연삭 장치가 알려져 있다(특허문헌 3 참조).

일본 특허 공개 제2007-210074호 공보 일본 특허 공개 평10-058320호 공보 일본 특허 공개 평5-077147호 공보

그러나, 상술한 바와 같은 연마 장치(101)에서는, 워크(200)로부터 깎인 연마분이, 지석(108)에 막힘을 발생시켜, 지석(108)의 연마 성능을 낮추거나, 워크(200)에 데미지를 부여하는 등의 문제가 발생하고 있다. 특히, 워크가 사파이어 기판이나 SiC 기판의 경우, 그 연마분이 점성을 갖기 때문에 회전 지석의 막힘을 발생시키기 쉽다.

따라서, 이러한 연마 장치(101)에서는, 지석(108)의 막힘을 억제하기 위해, 회전 지석(103)의 회전수를 작게 하거나, 혹은 연마 가공을 도중에 멈추어 회전 지석에 부착된 연마분을 제거하는 드레스 공정을 복수회 행하는 등의 대책이 채용되고 있다. 여기서, 드레스 공정은, 회전 지석의 표면에 드레스 지석을 미끄럼 이동시킴으로써 행해진다.

그러나, 회전 지석(103)의 회전수를 작게 하면, 워크의 연마 속도가 낮아져, 워크를 소정의 두께까지 연마하는데 장시간을 필요로 하게 된다. 또한, 연마 가공을 도중에 멈추고 드레스 공정을 행하면, 워크의 연마 자체에 걸리는 시간에 부가하여, 드레스 공정에도 시간이 걸린다. 이러한 점들로부터, 종래의 연마 장치(101)에서는, 충분한 가공 효율을 얻을 수 없어, 가공품의 생산성 저하를 초래하고 있는 것이 현재 상태이다.

또한, 이 사정은 특허문헌 1 내지 3에 기재된 연마 장치에 있어서도 마찬가지이며, 지석 막힘의 문제를 해소하면서 연마 성능을 높일 수 있는 연마 장치의 등장이 기대되고 있었다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 회전 지석의 막힘을 억제하면서 워크를 효율적으로 연마 가공할 수 있고, 워크를, 그 데미지를 억제하면서 연마 가공할 수 있는 연마 장치 및 연마 방법, 연마 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 노력한 결과, 다음의 연마 장치와 연마 보조 장치 및 연마 방법을 제공함으로써, 상기 과제가 용이하게 해결되는 것을 발견했다.

즉, 본 발명의 연마 장치는, (1) 회전축부와, 상기 회전축부 상에 설치되고, 그 상면에 워크를 보유 지지하는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블의 상면과 대향하고, 상기 회전 테이블의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 가능하게 지지되어 승강 조작되는 회전 지석과, 상기 회전축부의 주위에 배치된 드레스 지석 설치부와, 상기 드레스 지석 설치부 상에 고정되고, 그 연마면이, 상기 회전 지석의 연마면과 대향하도록 배치된 드레스 지석을 갖고, 상기 회전 테이블 및 드레스 지석과 상기 회전 지석을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 회전 지석의 연마면을 워크의 표면에 접촉시킴으로써 상기 워크를 연마함과 함께, 이것과 병행하여, 상기 회전 지석의 연마면을 상기 드레스 지석의 연마면에 접촉시킴으로써 상기 회전 지석에 부착된 연마분을 제거 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

(2) 본 발명의 연마 장치에 있어서 (1)에 기재된 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 배치된 링 형상의 드레스 지석인 것을 특징으로 하는 구성이어도 된다.

(3) 본 발명의 연마 장치에 있어서 (1)에 기재된 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 소정의 간격으로 환형으로 병설된 복수의 드레스 지석편으로 이루어지는 구성이어도 된다.

(4) 본 발명의 연마 장치에 있어서 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 드레스 지석 설치부는, 상기 드레스 지석을 보유 지지하는 드레스 지석 테이블과, 상기 드레스 지석 테이블을 상하로 요동 가능하게 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.

(5) 본 발명의 연마 장치에 있어서 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 드레스 지석 테이블 지지부는, 상기 드레스 지석 테이블을 탄성 지지하는 스프링을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(6) 본 발명의 연마 보조 장치는, 환형의 드레스 지석 설치부와, 상기 드레스 지석 설치부 상에 고정된 드레스 지석을 갖고, 상기 드레스 지석 설치부는, 연마 장치의 회전축부의 주위면에 장착 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

(7) 본 발명의 연마 보조 장치에 있어서 (6)에 기재된 드레스 지석이 상기 드레스 지석 설치부 상에 배치된 링 형상의 드레스 지석편으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(8) 본 발명의 연마 보조 장치에 있어서 (6)에 기재된 드레스 지석이 상기 드레스 지석 설치부 상에 소정의 간격으로 환형으로 병설된 복수의 드레스 지석편으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(9) 본 발명의 연마 보조 장치에 있어서 (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 드레스 지석 설치부는, 상기 드레스 지석을 보유 지지하는 드레스 지석 테이블과, 상기 드레스 지석 테이블을 상하로 요동 가능하게 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.

(10) 본 발명의 연마 보조 장치에 있어서 (6) 내지 (9)에 기재된 드레스 지석 테이블 지지부는, 상기 드레스 지석 테이블을 탄성 지지하는 스프링을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(11) 본 발명의 연마 방법은, 워크를 보유 지지하는 회전 테이블과 회전 지석을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 지석의 연마면을 워크의 표면에 접촉시킴으로써 상기 워크를 연마할 때에, 상기 회전 테이블의 주위에 드레스 지석을 배치하고, 상기 워크를 연마하는 것과 병행하여, 상기 회전 지석의 연마면을 상기 드레스 지석의 연마면에 접촉시킴으로써 상기 회전 지석에 부착된 연마분을 제거하면서 연마하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 워크에 대해 상대 회전하는 회전 지석을 워크의 표면에 가압하여, 워크를 소정의 두께까지 연마할 때에, 회전 지석의 막힘을 억제하면서, 워크를, 그 데미지를 억제하여 효율적으로 연마 가공할 수 있다.

또한, 드레스 지석 설치부가, 드레스 지석을 보유 지지하는 드레스 지석 테이블과, 드레스 지석 테이블을 상하로 요동 가능하게 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부를 가짐으로써, 지석 및/또는 드레스 지석의 높이가 불균일한 경우이어도, 그 높이의 차를 상쇄하도록 드레스 지석 테이블이 요동하여 지석에 접촉하여 연마분을 제거하므로, 드레스 지석에 의한 지석의 막힘을 균일하게 방지할 수 있다.

또한, 드레스 지석 테이블 지지부가 스프링을 가짐으로써, 드레스 지석 테이블은 한쪽으로 기울어도 신속하게 초기 상태로 복귀할 수 있다. 이로 인해, 지석과 드레스 지석을 항상 양호한 접촉 상태로 접촉시킬 수 있어, 연마 도중의 지석을 효율적으로 드레스 처리할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 연마 보조 장치를 구비하는 연마 장치의 장치 전체의 개략 사시도.
도 1b는 본 발명의 연마 보조 장치를 구비하는 연마 장치에 구비되는 드레스 지석의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1a에 도시한 연마 장치의 모식도.
도 3은 도 1a에 도시한 연마 장치가 구비하는 회전 지석을 도 1a 중 하방에서 본 사시도.
도 4는 종래의 연마 장치를 도시하는 모식도.

이하, 본 발명의 연마 장치, 연마 보조 장치 및 연마 방법의 실시 형태에 대해 설명한다.

(연마 장치 및 연마 보조 장치)

우선, 본 발명의 연마 장치 및 연마 보조 장치에 대해 설명한다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 연마 보조 장치를 구비하는 연마 장치(본 발명의 연마 장치)의 실시 형태를 도시하는 사시도, 도 2는 도 1a에 도시한 연마 장치의 모식도, 도 3은 도 1a에 도시한 연마 장치가 구비하는 회전 지석을 도 1a 중 하방에서 본 사시도이다.

도 1a 및 도 2에 도시한 연마 장치(1)는 워크 보유 지지부(2)와, 워크(30)를 연마하는 회전 지석(3)과, 회전 지석(3)을 드레스 처리하는 연마 보조 수단(연마 보조 장치)(4)을 갖고 있다.

워크 보유 지지부(2)는 회전축부(5)와, 회전 테이블(6)과, 회전 테이블(6)을 회전 구동시키는 회전 구동 기구를 갖고 있다.

회전 테이블(6)은 원반 형상을 이루고, 회전축부(5)의 상부에 고정되어 있다. 이 회전 테이블(6)의 상면은, 워크(30)를 보유 지지하는 워크 보유 지지면(7)을 구성한다. 이 워크 보유 지지면(7)에는, 1매 또는 복수매의 워크(30)가 접착이나 흡착 등의 고정 방법에 의해 보유 지지되어 있다.

회전 테이블(6)의 재료로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 알루미나 등의 세라믹스를 들 수 있다.

회전 테이블(6)을 회전 구동시키는 회전 구동 기구는, 도시 생략한 모터와, 회전 테이블(6)의 중앙부에 접속된 회전축부(5)와, 상기 모터의 축의 회전을 전달하는 회전 전달 수단 등에 의해 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 회전 구동 기구에서는, 모터가 구동되면, 그 축의 회전이 회전 전달 수단을 통해 회전축부(5)에 전달되고, 회전축부(5)에 고정된 회전 테이블(6)이, 모터의 회전수에 따라서, 도면 내 화살표 A 방향으로 회전 조작된다. 이에 의해, 워크 보유 지지면(7)에 보유 지지된 워크(30)가 회전축을 중심으로 공전한다.

본 실시 형태의 회전 지석(3)은, 지석 보유 지지구(8)와, 지석 보유 지지구(8)에 보유 지지된 복수의 지석(9)과, 지석 보유 지지구(8)를 회전 테이블(6)의 회전 방향과 반대 방향(도면 내 화살표 B 방향)으로 회전 구동시키는 회전 구동 기구를 갖고 있다.

지석 보유 지지구(8)는 원반 형상을 이루고, 그 한쪽의 주면이, 회전 테이블(6)의 워크 보유 지지면(7)과 대향하도록 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 지석 보유 지지구(8)의 회전축(28)은 회전 테이블(6)의 회전축(6a)과 대략 평행하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 지석 보유 지지구(8)의 회전축(28)이, 후술하는 드레스 지석(11)의 내주와 교차하는 위치에 설정되어 있다. 이에 의해, 지석 보유 지지구(8)에 보유 지지된 지석(9)을, 드레스 지석(11)에 의해 효율적으로 드레스 처리하여, 연마분을 제거할 수 있다.

본 실시 형태의 구조에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 지석 보유 지지구(8)의 한쪽의 주면의 외측 주연부에, 복수의(도 3에서는 일례로서 18개의) 지석(9)이 등간격으로 고정되어 있다. 각 지석(9)은 사각 기둥 형상을 이루고, 그들의 장축 방향을 원반 형상의 지석 보유 지지구(8)의 외주의 접선 방향과 대략 평행하게 되도록 병설되어 있다.

지석 보유 지지구(8)를 회전 구동시키는 회전 구동 기구는, 도시 생략한 모터와, 지석 보유 지지구(8)에 고정된 회전축(28)과, 모터의 축의 회전을 상기 회전축(28)에 전달하는 회전 전달 수단 등을 갖고, 지석 보유 지지구(8)를 상기 회전 테이블(6)의 회전 방향과 반대 방향(도면 내 화살표 B 방향)으로 회전 조작하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 회전 구동 기구에서는, 모터가 구동되면, 그 축의 회전이 회전 전달 수단을 통해 회전축(28)에 전달되고, 회전축(28)에 고정된 지석 보유 지지구(8)가, 모터 회전수에 따라서 도면 내 화살표 B 방향으로 회전 조작된다. 이에 의해, 지석 보유 지지구(8)에 고정된 복수의 지석(9)이 회전축(28)을 중심으로 공전한다.

또한, 본 형태의 연마 장치(1)는, 회전 지석(3)을 회전축(28)의 연장 방향으로(도 1a에 도시한 예에서는 상하 방향으로) 승강 조작하는 승강 조작 기구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 지석(3)은, 이 승강 조작 기구에 의해, 워크(30)의 표면으로부터 이격된 위치(초기 위치)와, 지석(9)이 워크(30)의 표면과 접촉하는 위치(연마 위치) 사이를 이동 조작되도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 회전 지석(3)에서는, 지석 보유 지지구(8)를, 회전 테이블의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 구동시키면서, 하방으로 이동 조작하고, 지석(9)의 표면을 워크(30)의 표면에 가압하면, 지석(9)이 워크(30)의 표면을 미끄럼 이동하여, 워크(30)의 표면을 연마한다. 이에 의해, 워크(30)는 그 상면을 원하는 범위의 표면 거칠기 등을 갖는 평활면으로 되도록 가공된다.

또한, 도 1a 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 연마 장치(1)는, 회전 테이블(6)의 주위에 연마 보조 수단(연마 보조 장치)(4)이 배치되어 있는 것에 특징이 있다.

연마 보조 수단(연마 보조 장치)(4)은, 드레스 지석 설치부(10)와, 이 드레스 지석 설치부(10) 상에 배치된 복수의 드레스 지석(11)에 의해 개략 구성되어 있다.

드레스 지석 설치부(10)는 드레스 지석 테이블(12)과, 드레스 지석 테이블(12)을 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부(13)를 갖는다.

드레스 지석 테이블(12)은, 그 내주가 회전축부(5)의 외주보다 약간 큰 치수로 된 원환형을 이루고, 회전축부(5)의 상부의 주위에 배치되어 있다. 이 드레스 지석 테이블(12)은, 드레스 지석 테이블 지지부(13)에 의해, 소정의 높이 범위에서 상하로 요동 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 드레스 지석 테이블(12)의 외측 주연부에는, 후술하는 제2 볼트(25)가 삽입 관통되는 복수의 볼트 구멍(14)이 원주를 따라 간헐적으로 형성되어 있다.

또한, 드레스 지석 테이블(12)은, 후술하는 제1 볼트 장착 플레이트(20)에 대응하는 부분이 절결되어 있다. 이에 의해, 제1 볼트(21)의 헤드부에 공구를 용이하게 댈 수 있어, 제1 볼트(21)를 조이는 조작을 행할 수 있다.

이 드레스 지석 테이블(12) 상에는, 복수의(도 1a에서는 16개의) 드레스 지석편(11A)을 환형으로 배치하여 이루어지는 드레스 지석(11)이 고정되어 있다.

각 드레스 지석편(11A)은 벽돌 형상을 이루고, 그들의 장축 방향이, 드레스 지석 테이블(12)의 외주의 접선 방향과 대략 평행하게 되도록 드레스 지석 테이블(12)의 외주부 상에 환형으로 병설되어 있다. 또한, 각 드레스 지석(11)은, 그 표면이, 워크(30)의 표면과 대략 동일 높이의 면으로 되는 치수로 되어 있다.

이들의 구성에 의해, 드레스 지석은 회전 테이블과 일체로 회전하고, 지석 보유 지지구(8)를 회전 테이블의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 구동시키면서, 하방으로 이동 조작하고, 지석(9)의 표면을 워크(30)의 표면에 가압하면, 지석의 표면(9)은 드레스 지석(11)의 표면도 가압한다.

이에 의해, 지석(9)은, 워크(30)의 표면을 미끄럼 이동시키면서, 그 표면이 드레스 지석(11)에 의해 미끄럼 이동되어, 워크(30)의 연마 가공과 동시에, 드레스 지석(11)에 의한 지석(9)의 드레스 처리가 행해져, 연마분이 제거되도록 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 사용되는 벽돌 형상의 드레스 지석편(11A)은 일례이며, 도 1b에 도시한 바와 같이 미리 링 형상으로 형성한 드레스 지석(11B)을 드레스 지석 테이블(12)의 외주부 상에 1개 배치해도 된다.

이로 인해, 워크(30)의 연마 가공시에, 워크(30)의 연마분이 지석(9)에 막히는 것이 억제되어, 지석(9)은, 연마 가공의 전체 과정을 통해 양호한 연마 성능을 발휘할 수 있다. 또한, 연마분에 의한 워크(30)의 데미지 발생의 우려를 억제할 수 있다.

또한, 워크(30)의 연마 가공과 동시에 지석(9)의 드레스 처리를 행하면, 연마 가공을 중단하여 드레스 처리를 행하는 것에 비해, 연마 가공이 종료될(워크가 소정의 두께로 연마될) 때까지 필요로 하는 시간을 단축시킬 수 있다.

이러한 점들로부터, 본 실시 형태의 연마 장치(1)에서는, 연마 가공에 있어서 높은 가공 효율을 얻을 수 있어, 연마 가공품의 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

드레스 지석 테이블 지지부(13)는, 드레스 지석 테이블(12)을 지지하는 원환부(15)와, 원환부(15)를 지지하기 위한 지지부(16) 및 쿠션 기구(17)에 의해 구성되어 있다.

원환부(15)는, 그 내주가 회전축부의 외주보다 약간 큰 치수로 된 원환형을 이루고, 회전축부(5)의 주위에, 드레스 지석 테이블(12)의 하면과 접촉하도록 배치되어 있다. 또한, 이 원환부(15)의 외측 주연부에는, 후술하는 제1 볼트(21)가 삽입 관통하는 제1 볼트 구멍(19)과, 후술하는 볼트(25) 및 스프링(26)이 삽입 관통하는 제2 볼트 구멍(18)이 각각 원주를 따라 필요 개수 형성되어 있다. 이들 중 제1 볼트 구멍(19)에는 제1 볼트(21)가 나사 결합되어 있다. 또한, 제2 볼트 구멍(18)에는 볼트(25)와 스프링(26)이 삽입 관통되어 있다.

지지부(16)는 제1 볼트 장착 플레이트(20)와, 제1 볼트(21)와, 보조 볼트(23)로 구성되어 있다.

전술한 볼트(25) 및 스프링(26)이 설치된 부분의 하방에는 장착 플레이트(24)가 설치되고, 각각 원환부(15)보다 하방에, 회전축부(5)의 원주를 따라 간헐적으로 회전축부(5)의 외주에 보조 볼트(27)에 의해 현수 고정되어 있다.

또한, 상기 지지부(16)에 있어서, 회전축부(5)의 외주부에 볼트 장착 플레이트(20)가 설치되고, 이 부분 상의 원환부(15)의 볼트 구멍(19)에 나사 결합한 제1 볼트(21), 보조 볼트(23)가 장착 플레이트(20)에 나사 결합 혹은 접촉되어 있다.

복수의 제2 볼트(25)는, 각각 헤드부를 상방으로 하여, 드레스 지석 테이블(12)의 볼트 구멍(14), 원환부(15)의 제2 볼트 구멍(18) 및 제2 볼트 장착 플레이트(24)의 볼트 구멍에 삽입 관통되어 있다. 또한, 각 제2 볼트(25)의 하단부에는, 제2 볼트 장착 플레이트(24)의 하면과 접촉하도록 너트가 나사 결합되어 있다. 이에 의해, 각 제2 볼트(25)는, 각각 각 볼트 구멍으로부터 빠져나오는 것이 방지된다.

각 제2 볼트(25)에는 스프링(26)이 외측 장착되어 있다. 각 스프링(26)은, 제2 볼트 장착 플레이트(24)의 상면과 드레스 지석 테이블(12)의 하면 사이에 배치되어 있다. 이에 의해, 스프링(26)은, 드레스 지석 테이블(12)을 탄성 지지하도록 작용한다.

이상과 같이 구성된 드레스 지석 테이블 지지부(12)는, 초기 상태에서는, 원환부(15)가 스프링(26)에 의해 탄성 지지되어 있다. 이 초기 상태에서의 드레스 지석 테이블(12)의 높이 위치를 초기 위치라 한다.

상기의 초기 위치는, 워크의 두께, 워크의 연마량, 스프링(26)의 종류에 따라 임의로 설정할 수 있어, 특별히 한정되지 않지만, 도 1a와 같은 배치의 경우에는, 드레스 지석(11)의 사용면은, 회전 테이블(6)에 적재된 워크의 연마면보다 조금 높게 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 연마 중에 그 초기 위치를 연마량에 맞추어 도중에 재설정해도 가능하지만, 생산성의 관점에서 일정하게 한 쪽이 바람직하다.

이 상태로부터, 드레스 지석 테이블(12)의 일부에 외력이 가해지면, 드레스 지석 테이블(12)은 스프링(26)에 의해 탄성 지지되어 있음으로써, 필요한 방향으로 기울게 할 수 있도록 되어 있다.

드레스 지석 테이블(12)이, 이러한 거동을 나타냄으로써, 각 지석(9)을 공전시키면서, 드레스 지석(11)에 접촉시켰을 때, 각 지석(9) 및/또는 각 드레스 지석(11)의 높이가 불균일한 경우이어도, 높이가 높은 부분에서는, 드레스 지석 테이블(12)이 하방으로 가라앉으므로, 각 지석(9)과 각 드레스 지석(11)이 균일하게 접촉한다. 또한, 드레스 지석 테이블(12)은, 한쪽으로 기울어도, 신속하게 초기 상태로 복귀되려고 하므로, 지석(9)과 각 드레스 지석(11)을 항상 양호한 접촉 상태에서 접촉시킬 수 있어, 각 지석(9)을 효율적으로 드레스 처리할 수 있다.

그런데, 본 실시 형태의 연마 장치(1)에 있어서는, 회전축부(5)에 대해 미리 연마 보조 수단(연마 보조 장치)(4)을 장착한 상태로 하여 설명했지만, 이 연마 보조 수단(4)은 드레스 지석 설치부(10)와, 이 드레스 지석 설치부(10) 상에 배치된 복수의 드레스 지석(11)에 의해 개략 구성되어 있으므로, 이 연마 보조 수단(4)을 도 1a, 도 2에 도시한 회전축부(5)와는 상이한 원반 형상의 회전축부에 장착할 수 있다.

드레스 지석 설치부(10)는, 드레스 지석 테이블(12)과, 드레스 지석 테이블(12)을 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부(13)를 가지므로, 연마 보조 수단(4)이 장착되어 있지 않은 일반적인 원반 형상의 회전축부에 대해 연마 보조 수단(4)을 장착하여 장착 고정함으로써, 종래의 연마 장치의 원반 형상의 회전축부에 별도로 연마 보조 수단(4)을 장착할 수 있다.

이와 같이 연마 보조 수단(4)을 별도의 회전축부에 장착하도록 구성함으로써, 이미 생산 현장에서 사용 중인 원반 형상의 회전축부를 갖는 종래의 연마 장치에 본 발명 구조의 연마 보조 수단(4)을 적용할 수 있다.

이에 의해, 종래의 연마 장치를 본 발명의 작용 효과를 발휘하는 신규의 연마 장치로 개조할 수 있게 되어, 사용 중인 기성의 장치를 파기하지 않고, 그대로 유용하여 생산 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

(연마 방법)

다음으로, 본 발명의 연마 방법을, 도 1a 및 도 2에 도시한 연마 장치를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1a 및 도 2에 도시한 바와 같이, 우선, 연마 장치(1)는, 초기 상태에서는 회전 지석(3)이 워크(30)의 표면으로부터 이격된 위치(초기 위치)로 되어 있다.

다음으로, 회전 테이블(6)의 워크 보유 지지면(7)에 워크(피가공 기판)(30)를 장착한다.

워크(30)로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 철, 강, 구리 등의 금속 재료, 사파이어, 실리콘, SiC 등의 반도체 재료, 세라믹 등으로 이루어지는 기판 등을 들 수 있다. 본 발명에 따르면, 사파이어나 SiC와 같이 막힘이 발생하기 쉬운 워크를 적용한 경우이어도, 회전 지석의 막힘을 억제하여, 효율적으로 연마 가공을 행할 수 있다.

워크 보유 지지면(7)에 장착하는 워크의 매수는 1매이어도 되고 복수매이어도 되며, 워크 보유 지지면(7)의 직경과 워크(30)의 직경에 따라서 적절하게 설정된다. 예를 들어, 워크 보유 지지면(7)의 직경이 약 300mm, 워크(30)가 4인치 기판인 경우에는, 3매 정도의 기판을 워크 보유 지지면(7)에 장착할 수 있다.

회전축부(5)를 포함하는 회전 구동 기구는, 회전 테이블(6)을 도면 내 화살표 A 방향으로 소정의 회전수로 회전 구동시킨다. 이에 의해, 워크 보유 지지면(7)에 보유 지지된 워크(30)가 회전축을 중심으로 수평하게 공전한다.

또한, 회전 지석(3)이 갖는 회전 구동 기구는, 지석 보유 지지구(8)를 도면 내 화살표 B 방향으로 소정의 회전수로 회전 구동시킨다. 이에 의해, 지석 보유 지지구(8)에 고정된 복수의 지석(9)이 회전축을 중심으로 수평하게 공전한다.

다음으로, 승강 조작 기구에 의해 회전 지석(3)을, 초기 위치로부터 지석(9)의 표면이 워크(30)의 표면과 접촉하는 위치(연마 위치)까지 하강시킨다. 이에 의해, 지석(9)의 표면이 워크(30)의 표면에 가압된다.

공전하고 있는 워크의 표면에, 이와 반대 방향으로 공전하고 있는 지석(9)의 표면이 접촉되면, 지석(9)이 워크(30)의 표면을 미끄럼 이동하여 워크(30)의 표면을 연마한다. 이에 의해, 워크는, 그 두께가 얇아지게 가공되고, 그 표면은 목적으로 하는 거칠기의 평탄면으로 연마 가공된다.

또한, 이때 지석(9)의 표면은 드레스 지석(11)의 표면에도 가압된다. 이에 의해, 지석(9)은, 워크(30)의 표면을 연마 가공하면서, 그 표면이 드레스 지석(11)에 의해 연삭되고, 워크(30)의 연마 가공과 동시에, 드레스 지석(11)에 의한 지석(9)의 드레스 처리가 행해진다. 따라서, 워크의 연마분 등에 의해 지석(9)의 표면에 막힘을 발생시키는 현상을 억제할 수 있는 결과로서, 종래의 장치보다도 고속인 연마 가공에 대응할 수 있게 된다.

그리고, 각 워크(30)가 소정의 두께까지 연마되면, 승강 조작 기구는, 회전 지석(3)을 워크(30)의 표면으로부터 이격된 위치(초기 위치)까지 상승시키므로, 워크(30)를 제거할 수 있게 된다.

이상과 같이, 이 방법의 연마 방법에서는, 워크(30)의 연마 가공과 동시에 지석(9)의 드레스 처리를 행한다.

이로 인해, 워크(30)의 연마 가공시에, 워크(30)의 연마분이 지석(9)에 막히는 것이 억제되고, 지석(9)은 연마 가공의 전체 과정을 통해 양호한 연마 성능을 발휘할 수 있다.

또한, 워크(30)의 연마 가공과 지석(9)의 드레스 처리를 동시에 행하면, 연마 가공을 중단하여 드레스 처리를 행하는 것에 비해, 연마 가공이 종료될(워크가 소정의 두께가 될) 때까지 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.

이러한 점들로부터, 이 연마 방법에서는, 높은 가공 효율을 얻을 수 있어, 가공품의 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 도 1a 및 도 2에 도시한 연마 장치를 사용하여 사파이어 기판(두께: 700㎛, 직경: 4인치)을 80㎛ 두께까지 연마 가공을 행하면, 50 내지 100㎛/분의 연마 속도로 연마를 행할 수 있는 것에 대해, 종래의 연마 장치(도 4에 도시한 연마 장치)를 사용하여 마찬가지의 연마 가공을 행하면, 10㎛/분의 연마 속도로밖에 연마를 행할 수 없다. 즉, 본 발명의 연마 장치(연마 방법)를 사용함으로써, 종래에 비해 5 내지 10배의 연마 속도를 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서, 연마 장치 및 연마 보조 장치를 구성하는 각 부 및 연마 방법의 각 공정은 하나의 예이며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변경할 수 있다.

[산업상 이용 가능성]

본 발명의 연마 장치, 연마 보조 장치 및 연마 방법에 따르면, 회전 지석의 막힘을 억제하여, 워크에 데미지를 부여하지 않고 효율적으로 연마 가공할 수 있기 때문에, 회전 지석의 막힘을 발생시키기 쉬운 사파이어 기판이나 SiC 기판을 연마 가공하는 것으로서 적합한 특징을 갖는다.

1: 연마 장치
2: 워크 보유 지지부
3: 회전 지석
4: 연마 보조 수단(연마 보조 장치)
5: 회전축부
6: 회전 테이블
8: 지석 보유 지지구
9: 지석
10: 드레스 지석 설치부
11: 드레스 지석
11A: 드레스 지석편
11B: 드레스 지석
12: 드레스 지석 테이블
13: 드레스 지석 테이블 지지부
15: 원환부
16: 지지부
17: 쿠션 기구
18: 제2 볼트 구멍
19: 제1 볼트 구멍
20: 볼트 장착 플레이트
21: 제1 볼트
24: 장착 플레이트
25: 제2 볼트
26: 스프링
30: 워크

Claims

회전축부와,
상기 회전축부 상에 설치되고, 그 상면에 워크를 보유 지지하는 회전 테이블과,
상기 회전 테이블의 상면과 대향하고, 상기 회전 테이블의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 가능하게 지지되어 승강 조작되는 회전 지석과,
상기 회전축부의 주위에 배치된 드레스 지석 설치부와,
상기 드레스 지석 설치부 상에 고정되고, 그 연마면이, 상기 회전 지석의 연마면과 대향하도록 배치된 드레스 지석을 갖고,
상기 회전 테이블 및 드레스 지석과 상기 회전 지석을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 회전 지석의 연마면을 워크의 표면에 접촉시킴으로써 상기 워크를 연마함과 함께, 이와 병행하여, 상기 회전 지석의 연마면을 상기 드레스 지석의 연마면에 접촉시킴으로써 상기 회전 지석에 부착된 연마분을 제거 가능하게 한 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 배치된 링 형상의 드레스 지석인 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 소정의 간격으로 환형으로 병설된 복수의 드레스 지석편으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제1항에 있어서, 상기 드레스 지석 설치부는,
상기 드레스 지석을 보유 지지하는 드레스 지석 테이블과,
상기 드레스 지석 테이블을 상하로 요동 가능하게 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
제4항에 있어서, 상기 드레스 지석 테이블 지지부는, 상기 드레스 지석 테이블을 탄성 지지하는 스프링을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 장치.
환형의 드레스 지석 설치부와,
상기 드레스 지석 설치부 상에 고정된 드레스 지석을 갖고,
상기 드레스 지석 설치부는, 연마 장치의 회전축부의 주위면에 장착 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 배치된 링 형상의 드레스 지석인 것을 특징으로 하는 연마 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 드레스 지석이, 상기 드레스 지석 설치부 상에 소정의 간격으로 환형으로 병설된 복수의 드레스 지석편으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 보조 장치.
제6항에 있어서, 상기 드레스 지석 설치부는,
상기 드레스 지석을 보유 지지하는 드레스 지석 테이블과,
상기 드레스 지석 테이블을 상하로 요동 가능하게 지지하는 드레스 지석 테이블 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는 연마 보조 장치.
제9항에 있어서, 상기 드레스 지석 테이블 지지부는, 상기 드레스 지석 테이블을 탄성 지지하는 스프링을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마 보조 장치.
워크를 보유 지지하는 회전 테이블과 회전 지석을 서로 반대 방향으로 회전시키면서, 상기 지석의 연마면을 워크의 표면에 접촉시킴으로써 상기 워크를 연마할 때에,
상기 회전 테이블의 주위에 드레스 지석을 배치하고, 상기 워크를 연마하는 것과 병행하여, 상기 회전 지석의 연마면을 상기 드레스 지석의 연마면에 접촉시킴으로써 상기 회전 지석에 부착된 연마분을 제거하면서 연마하는 것을 특징으로 하는 연마 방법.