KR101616595B1 - 판 형상체의 연마 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 판 형상체를 소정의 방향으로 이동시키면서, 자전하는 연마구에 의해 판 형상체를 연마하는 판 형상체 연마 방법에 있어서, 상기 연마구의 자전 방향을 소정의 타이밍에 반전시킨다.

Description

판 형상체의 연마 방법{METHOD FOR GRINDING PLATE-LIKE BODY}
본 발명은 판 형상체의 연마 방법에 관계되고, 특히 액정 디스플레이용 등에 사용되는 FPD(Flat Panel Display)용의 유리 기판을 연마 장치에 의해 연마하는 판 형상체의 연마 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이용 등에 사용되는 FPD용의 유리 기판은 플로트법이라 일컫는 유리 제법에 의해 용융 유리를 판 형상으로 성형하고, 이것을 특허문헌 1 등에 개시된 연속식 연마 장치에 의해 표면의 미소한 요철이나 굴곡을 연마 제거함으로써, 액정 디스플레이용 유리 기판에서 요구되는 평탄도를 만족하는 두께 약 0.4 내지 1.1mm의 박판으로 제조된다.
이러한 연속식 연마 장치에 있어서는, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이 자전 및 공전하는 연마 패드(연마구)에 의해, 유리 기판을 연마하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.
기존의 연속식 연마 장치에서 유리 기판은 테이블에 접착된 흡착 시트에 그의 연마 대상면과 반대측의 면이 흡착 유지되고, 테이블을 반송하는 반송 장치에 의해 연속적으로 반송되면서, 그 반송로의 상방에 설치된 복수대의 연마기의 연마 패드에 의해 연마 대상면이 순차로 연마된다. 연마 패드는 자전/공전 기구에 의해 소정의 회전 중심을 중심으로 회전됨과 함께, 소정의 공전 중심을 중심으로 공전되면서 유리 기판을 연마한다. 또한, 직사각형의 연마 패드를 사용하는 경우에는 공전 운동만 행한다. 직사각형의 연마 패드를 사용하는 연속식 연마 장치로는, 직사각형의 연마 패드로만 이루어지는 연속식 연마 장치나 직사각형의 연마 패드와 자전 공전하는 원형의 연마 패드를 조합한 연속식 연마 장치가 있다.
일본 특허 공개 제2007-190657호 공보 일본 특허 공개 제2001-293656호 공보
기존의 연마 장치는 연마 시간의 경과와 함께 유리 기판의 연마 속도가 저하되고, 연마 속도가 소정의 임계값을 하회하면, 그 연마 패드를 트루잉 또는 드레싱할 필요가 있기 때문에 유리 기판의 생산 효율을 올릴 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 연마 장치는 연마구의 트루잉 또는 드레싱의 필요성이 없는 경우에도, 연마 속도는 연마 시간의 경과와 함께 저하되므로, 연마 속도를 대략 일정하게 해서 연속 연마할 수 없고, 연마 시간도 길어진다는 문제도 있었다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연마 속도를 대략 일정하게 제어해서 판 형상체를 연마할 수 있는 판 형상체의 연마 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 판 형상체를 소정의 방향으로 이동시키면서, 자전하는 연마구에 의해 판 형상체를 연마하는 판 형상체의 연마 방법에 있어서, 상기 연마구의 자전 방향을 소정의 타이밍에 반전시키는 것을 특징으로 하는 판 형상체의 연마 방법을 제공한다.
연마구를 매크로적으로 보아 본체(경질부)와 보풀(연질부)로 분리해서 생각하면, 판 형상체를 실제로 연마하는 보풀은 연마나 트루잉 등에 의해 방향성을 갖는다. 즉 보풀은 연마 방향 상류측에서 하류측을 향해서 경사진 방향성을 갖게 된다. 이러한 방향성을 가진 상태로 연마를 계속하면, 판 형상체에 대한 보풀의 회전 저항이 저하되므로 연마 속도가 연마 시간의 경과와 함께 저하된다. 따라서, 판 형상체에 대한 보풀의 회전 저항이 소정값 이하가 되었을 때, 즉 보풀에 의한 연마가 양호하게 실시될 수 없게 되었을 때에, 그 타이밍에서 연마구를 반전시킨다. 그러면 보풀은, 그 반전 방향과는 역방향으로 방향성을 가지므로, 이번에는 판 형상체로부터 큰 회전 저항을 받으면서 판 형상체를 연마하게 된다. 보풀은, 최종적으로 반전된 방향으로 방향을 바꾸고자 하는데, 보풀이 소정의 회전 저항을 받고 있는 연마 중에는, 즉 보풀의 회전 저항이 소정값을 초과하는 연마 중에는 보풀의 회전 저항에 의해 연마 속도가 올라간다.
이러한 검증 결과에 기초하여, 본 발명은 판 형상체에 대한 연마구의 회전 저항이 상기 소정의 회전 저항 이하가 되었을 때, 연마구를 반전시키는 것을 특징으로 하고 있다. 이에 의해 연마구를 반전하면 연마 속도가 올라가고, 또한 연마 속도는 서서히 저하하는데, 연마구의 회전 저항이 소정값 이하가 되었을 때에, 연마구를 재차 반전시켜서 연마 속도를 올린다. 이와 같이 판 형상체로부터 받는 연마구의 회전 저항에 기초하여 연마구의 반전을 반복함으로써, 연마 속도는 대폭 증감하지 않고, 따라서 연마 속도를 대략 일정하게 제어하여 연마할 수 있다.
즉 본 발명에 있어서는, 상기 연마구의 회전 방향을 소정의 주기로 반복 반전시키는 구성으로 해도 좋다.
또한, 상기 연마구를 회전시키는 모터의 부하 전류값에 관한 하한값을 미리 정하고, 연마 시 부하 전류의 변화를 모니터하여, 그 부하 전류값이 하한값에 도달한 타이밍에 상기 연마구의 자전 방향을 반전시키는 구성으로 해도 좋다.
연마 중에 연마 속도를 직접 측정하기는 곤란하므로, 연마 속도와 상관이 있는 모터의 부하 전류값을 측정하고, 부하 전류값이 소정의 값 이하가 되었을 때에, 즉 연마구의 회전 저항이 소정값 이하가 되었을 때에 연마구의 자전 방향을 반전시킨다. 이에 의해 본 발명에 따르면, 연마 속도를 대략 일정하게 제어할 수 있다. 그 외, 일정 시간마다 연마구의 자전 방향을 반전시킬 수도 있다.
또한 본 발명은, 상기 연마구는 소정의 공전 중심을 중심으로 공전하고, 공전 방향은 자전 방향의 반전과 동시에 반전되는 구성으로 해도 좋다. 자전, 공전하는 연마구의 경우에는 자전 축을 회전시키는 토크와 공전 축을 회전시키는 토크의 밸런스 관계로부터, 자전 방향의 반전과 동시에 공전 방향도 반전하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에는, 상기 연마구를 판 형상체의 이동 방향을 따라서 복수대 배치하는 구성으로 해도 좋다. 본 발명의 연마구는 연속식 연마 장치에 적합하다.
또한, 본 발명은 상기 연마구를 트루잉 부재에 가압함과 함께 상기 연마구 및 상기 트루잉 부재를 상대적으로 회전시켜서 상기 연마구를 형상 수정하는 트루잉 공정이 구비되고, 상기 트루잉 공정 후에 행해지는 상기 판 형상체 연마 시의 상기 연마구의 자전 방향이, 상기 트루잉 공정 시의 회전 방향에 대하여 역방향으로 설정되는 구성으로 해도 좋다.
본 발명은 연마구의 트루잉에 관한 것이다. 연마구는 판 형상체의 연마 시에 정기적으로 트루잉 부재에 의해 트루잉 되지만, 이 트루잉 공정 후에 행해지는 판 형상체의 연마 시에 연마구의 자전 방향을, 트루잉 공정 시의 회전 방향에 대하여 역방향으로 설정한다. 트루잉 시에 연마구의 보풀은, 연마구와 트루잉 부재의 상대적인 회전에 의해 트루잉 방향 상류측에서 하류측을 향해서 경사진 방향성을 갖는다. 따라서, 트루잉 시에 발생한 보풀의 경사 방향에 대하여 연마구를 역방향으로 회전시켜서 판 형상체를 연마함으로써, 보풀은 큰 회전 저항을 받으면서 판 형상체를 연마한다. 따라서 이 보풀의 회전 저항에 의해 판 형상체의 연마 속도가 올라간다.
또한, 본 발명은 상기 트루잉 공정 시의 상기 트루잉 부재와 상기 연마구의 상대적인 회전 방향이 트루잉 공정 직전의 상기 연마구의 자전 방향과 동일 방향으로 설정되어 있는 구성으로 해도 좋다.
본 발명에 따르면, 트루잉 공정 직전의 연마구의 보풀은 트루잉 공정 직전의 연마구의 자전 방향에 경사진 특성을 갖고 있다. 이러한 연마구를 트루잉 하는 것에 있어, 트루잉 부재와 연마구의 상대적인 회전 방향을 트루잉 공정 직전의 연마구의 자전 방향과 동일 방향으로 설정함으로써, 트루잉 시에 연마구의 보풀에 부여하는 방향성을 더욱 강조할 수 있다. 즉 보풀의 경사 각도를 더욱 크게 할 수 있으므로, 트루잉 공정 후에 행하는 연마 시 보풀의 회전 저항을 한층 더 크게 할 수 있고, 판 형상체의 연마 속도를 대폭으로 올릴 수 있다.
또한 트루잉이란, 다이아몬드 지석 등의 트루잉 부재의 표면에 연마구의 작용면을 가압하여, 트루잉 부재 및 연마구를 상대적으로 회전시킴으로써, 연마구 작용면의 이탈을 수정하는 작업 및 장시간 사용한 연마구의 작용면을 형상 수정하는 작업을 말한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 판 형상체의 연마 방법에 의하면, 연마구의 자전 방향을 소정의 타이밍에 반전시키므로, 판 형상체의 연마 속도를 대략 일정하게 제어할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 유리 기판 연마 장치의 조감도.
도 2는 도 1에 도시한 연마 장치의 주요부 평면도.
도 3은 도 1에 도시한 연마 장치의 연마기의 구조를 설명한 종단면도.
도 4는 도 3에 도시한 연마기의 연마구의 공전 궤적을 도시한 도면.
도 5a는 유리 기판에 대한 연마구의 회전 저항을 도시한 도면.
도 5b는 유리 기판에 대한 연마구의 회전 저항을 도시한 도면.
도 5c는 유리 기판에 대한 연마구의 회전 저항을 도시한 도면.
도 5d는 유리 기판에 대한 연마구의 회전 저항을 도시한 도면.
도 6은 모터의 자전 전류값과 연마 속도의 관계를 나타낸 그래프.
도 7a는 연마 속도를 올리는 첫번째 예를 나타낸 연마구와 트루잉 부재의 회전 관계를 나타낸 설명도.
도 7b는 연마 속도를 올리는 첫번째 예를 나타낸 연마구와 트루잉 부재의 회전 관계를 나타낸 설명도.
도 8은 연마구를 트루잉 후에 반전시켜서 유리 기판을 연마했을 때 연마 속도의 변화를 나타낸 그래프.
도 9는 연마구를 트루잉 후에 반전시키지 않고 유리 기판을 연마했을 때 연마 속도의 변화를 나타낸 그래프.
도 10a는 연마구의 계속 사용에 의한 보풀의 방향성을 나타낸 설명도
도 10b는 연마구의 계속 사용에 의한 보풀의 방향성을 나타낸 설명도
도 10c는 연마구의 계속 사용에 의한 보풀의 방향성을 나타낸 설명도
도 10d는 연마구의 계속 사용에 의한 보풀의 방향성을 나타낸 설명도
도 11a는 연마 속도를 올리는 두번째 예를 나타낸 연마구와 트루잉 부재의 회전 관계를 나타낸 설명도.
도 11b는 연마 속도를 올리는 두번째 예를 나타낸 연마구와 트루잉 부재의 회전 관계를 나타낸 설명도.
도 12는 트루잉 공정 시에 트루잉 부재와 연마구의 상대적인 회전 방향을, 트루잉 공정 직전의 연마구의 자전 방향과 동일 방향으로 설정했을 때의 연마 속도의 변화를 나타낸 그래프.
이하, 첨부 도면에 따라서 본 발명에 관한 판 형상체 연마 방법의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명한다.
도 1에는 실시 형태에 따른 판 형상체의 연마 방법이 적용된 연마 장치(10)의 조감도가 도시되어 있다. 도 2는 도 1에 나타낸 연마 장치(10)의 개략 평면도이며, 도 2에는 연마구(12)의 형상, 배치 위치 및 동작에 관한 내용이 도시되어 있다. 실시 형태의 연마 장치(10)는 예를 들어 2200mm(폭)×2600mm(길이) 이상의 크기의 액정 디스플레이용 유리 기판(G)을 연속 반송하면서, 그 반송로를 따라서 배치된 복수대의 원형 연마구(12, 12…)에 의해 유리 기판(G)을 연속 연마하는 장치이다.
도 1과 같이 연마 대상의 유리 기판(G)은, 테이블(14)에 접착된 도시하지 않은 흡착 시트에 그의 연마 대상면과 반대측의 면이 흡착 유지되고, 도 1, 도 2의 화살표(X)로 나타내는 것처럼 후술하는 반송 장치에 의해 테이블(14)이 연속적으로 반송된다. 그리고 테이블(14)의 반송 중에 상기 반송로의 상방에 설치된 복수대의 연마기 각각의 연마구(12, 12…)에 의해 연마 대상면이 액정 디스플레이용 유리 기판(G)에서 요구되는 평탄도로 연마된다. 또한 연마 종료한 유리 기판(G)은, 세정 장치(16)에 의해 세정된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 연마구(12, 12…)는 유리 기판(G)의 폭(W)보다도 작은 직경(D)으로 구성되고, 후술하는 연마기의 자전/공전 기구에 의해 소정의 회전 중심을 중심으로 회전됨과 함께, 소정의 공전 중심을 중심으로 공전되면서 유리 기판(G)을 연마한다. 또한 도 2에 있어서, 실선으로 나타낸 원은 연마구(12, 12…)의 현재 자세를 나타내고 있고, 이점쇄선으로 나타낸 다수의 원은, 유리 기판(G)이 연마구(12, 12…)와 접촉한 부분의 에지부를 나타내고 있다. 이들의 원에서도 알 수 있는 바와 같이, 연마구(12, 12…)는 소정의 공전 중심을 중심으로 공전된다.
또한 연마구(12, 12…)는 유리 기판(G)의 이동 중심선(L)을 기준으로 쌍을 이루어 배치됨과 함께, 이동 방향으로 위치를 어긋나게 한 지그재그 형상으로 배치되어, 연마구(12, 12…)가 이동 중심선(L)을 초과해서 유리 기판(G)을 연마 하도록 배치된다.
이렇게 구성된 연속식의 연마 장치(10)에 의하면, 유리 기판(G)의 폭(W)보다도 직경(D)이 작은 소형의 연마구(12)를 복수대 갖추고, 이들 연마구(12, 12…)를 유리 기판(G)의 이동 중심선(L)을 기준으로 좌우로 쌍을 이뤄서 배치하고, 연마구(12, 12…)가 중심선(L)을 초과해서 유리 기판(G)을 연마함으로써, 유리 기판(G)의 전체면을 연마할 수 있다.
도 3은 연마기(20)의 단면 구조도이다. 이 연마기(20)는 테이블(14)이 올려지도록 설치되어 있다.
우선, 테이블(14)의 반송 장치에 대해서 설명하면 테이블(14)의 하부에는 한 쌍의 가이드 블록(22, 22)이 설치되고, 이 가이드 블록(22, 22)이 베이스(24) 상에 배치된 한 쌍의 가이드 레일(26, 26)에 접동(摺動) 가능하게 결합되어 있다. 또한, 테이블(14)의 하부 중앙부에는 랙(28)이 테이블(14)의 길이 방향을 따라서 고정되어 있고, 랙(28)은 피니언(29)에 맞물려 있다. 피니언(29)은, 베이스(24)에 회전 가능하게 지지됨과 함께, 도시하지 않은 모터의 출력축에 연결되어 모터의 구동력에 의해 회전된다. 이에 의해 랙(28)이 피니언(29)으로 보내져서, 테이블(14)이 도 1, 도 2에서 나타낸 X 방향으로 소정의 속도로 반송된다.
테이블(14)의 반송에 의해, 테이블(14) 상의 흡착 시트에 유지된 유리 기판(G)이 연마기(20, 20…)의 하방을 순차 통과하고, 이 통과 중에 연마기(20, 20…)의 연마구(12, 12…)에 의해 소량씩 연마된다. 그리고 최종적으로 액정 디스플레이용 유리 기판에서 요구되는 평탄도의 것이 제조된다. 또한, 테이블(14)의 반송 속도는 연마 상황에 의해 변경할 수 있도록 제어되고 있다. 또한, 연마구(12)로서는, 발포 폴리우레탄 패드, 스웨이드계 패드 등이 적용되고, 또한 연마 시에 공급되는 슬러리에는 산화세륨 또는 산화지르코늄 등의 유리 지립이 함유되어 있다.
연마기(20)는 테이블(14)의 상방에 설치되고, 테이블(14)과 직교하는 주축(30)을 갖고 있다. 이 주축(30)은 상하로 배치된 베어링(32, 32)을 통해서 본체 케이싱(34)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 본체 케이싱(34)은 그의 양측에 배치된 한 쌍의 포스트(36, 36)에 고정되어 있다. 또한, 포스트(36, 36)의 하부에는 베이스(24)에 설치된 유압잭(38)의 피스톤(40)이 각각 연결되어 있다. 따라서 피스톤(40, 40)이 동시에 신축 동작되면, 포스트(36, 36)를 통해서 본체 케이싱(34)이 승강이동 된다. 이에 의해, 연마구(12)를 구비한 연마 헤드(42)가 테이블(14)에 대하여 상하 방향으로 진퇴 이동된다.
한편, 주축(30)에는 주축(30)의 축심(O1)에 대하여 편심된 축심(O2)을 중심축으로 하는 삽입 관통 구멍(30A)이 형성되어 있다. 삽입 관통 구멍(30A)에는 출력축(44)이 삽입 관통되고, 출력축(44)은 그의 중심축이 상기 축심(O2)과 합치하도록 상하로 배치된 베어링(46, 46)을 통해서 주축(30)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
주축(30)의 상측 주위부에는 기어(48)가 설치되어 있다. 이 기어(48)에는 기어(50)가 맞물림되어 있고, 기어(50)에는 축(52)을 통해서 기어(54)가 연결되어 있다. 또한 기어(54)에는 아이들 기어(56)를 통해서 출력 기어(58)가 맞물리고, 출력 기어(58)는 공전용 모터(60)의 모터 출력축(62)에 고정되어 있다. 이에 의해 모터(60)의 구동력이 기어(58, 56, 54, 50, 48)를 통해서 감속되어서 주축(30)에 전달되므로, 주축(30)이 소정의 회전수로 회전된다. 이렇게 주축(30)이 회전되면, 출력축(44)은 주축(30)의 축심(O1)을 중심으로 한 원주를 따라 공전한다. 즉, 연마구(12)가 축심(O1)을 중심으로 공전 운동한다.
출력축(44)의 하단부에는 원형으로 형성된 연마 헤드(42)가 로터리 조인트(64)를 통해서 연결되어 있다. 연마 헤드(42)는 상부 정반(66), 연마정반(68), 연마구(12) 및 공기 스프링(70, 70…)등으로 구성된다.
상 정반(66)은 요철 방지의 목적으로 강성이 높은 스테인리스로 만들어져 있다. 연마 정반(68)은 주철제 또는 스테인리스제의 고강성 구조이며, 상부 정반(66)에 공기 스프링(70, 70…)을 통해서 연결되어 있다. 이들 공기 스프링(70, 70…)은 연마 헤드(42)의 축심(O2)을 중심으로 하는 원주 상에 소정의 간격으로 배치됨과 함께, 상부 정반(66)에 형성된 도시하지 않은 에어 통로 및 로터리 조인트(64)를 통해서 도시하지 않은 에어 펌프에 접속되어 있다. 따라서, 에어 펌프로부터의 압축 에어가 로터리 조인트(64) 및 에어 통로를 통해서 공기 스프링(70, 70…)에 공급되면, 공기 스프링(70, 70…)이 팽창한다. 따라서 공기 스프링(70, 70…)의 스프링력이 연마 정반(68)을 통해서 연마구(12)에 전달되므로, 연마구(12)에 연마 압력이 부여된다. 또한, 이 연마 압력은 공기 스프링(70, 70…)에 공급되는 에어 압력을 제어함으로써 조절된다.
한편, 출력축(44)의 상단부는 유니버설 조인트(72)를 통해서 자전용 모터(74)의 출력축(76)에 연결되어 있다. 따라서, 모터(74)의 구동력에 의해 출력축(44)이 축심(O2)을 중심으로 회전한다. 즉, 연마구(12)가 축심(O2)을 중심으로 자전 운동한다. 또한, 출력축(44)이 축심(O1)을 중심으로 공전 운동되고 있어도, 출력축(44)은 유니버설 조인트(72)를 통해서 모터(74)의 출력축(76)에 연결되어 있으므로, 연마구(12)는 지장 없이 자전 운동한다.
이어서 연마기(20)의 작용에 대해서 설명한다.
우선 연마기(20)의 유압잭(38)의 피스톤(40)을 신축시킴으로써, 본체 케이싱(34)을 상하 이동시키고, 테이블(14)에 대한 연마 헤드(42)의 높이 위치를 조정한다. 그리고 공기 스프링(70)에 공급하는 에어량을 조정하고, 연마 압력을 그 연마기(20, 20…)마다 설정한다.
이어서 테이블(14)을 반송 방향으로 반송한다. 그리고 이와 동시에, 연마기(20)의 공전용 모터(60) 및 자전용 모터(74)를 각각 구동하고, 연마구(12)를 도 4와 같이, 축심(O1)을 중심으로 공전 운동시킴과 함께, 축심(O2)을 중심으로 자전 운동시키면서, 테이블(14)에서 반송되어 온 유리 기판(G)을 연마한다.
이와 같이 연마기(20)에서는, 연마구(12)를 자전 공전 운동시키면서 유리 기판(G)을 연마하므로, 유리 기판(G)은 연마구(12)의 공전 궤적과 자전 궤적의 복합 궤적으로 연마된다. 따라서 이 연마기(20)가 복수대 병설되어 구성된 연속식 연마 장치(10)에 의하면, 연마구(12)의 공전 회전수를 올리지 않고, 연마 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 연마구(12)의 연마 압력도 필요 이상으로 올릴 필요도 없기 때문에, 유리 기판(G)의 연마면의 평탄도도 향상된다.
그런데 종래의 연마 장치는, 연마구의 회전 방향이 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 한 방향만으로 설정되어 있기 때문에, 연마 시간 경과와 함께 유리 기판의 연마 속도가 저하되어 간다. 그리고 연마 속도가 소정의 임계값을 하회하면, 그 연마 패드를 트루잉 한다. 또한, 종래의 연마 장치는 연마구 트루잉의 필요성이 없는 경우에도 연마 속도는 연마 시간의 경과와 함께 저하되어 가므로, 연마 속도를 대략 일정하게 하여 연속 연마할 수 없다.
실시 형태의 연마 장치(10)는 종래의 연마 장치가 갖는 결점을 해소하고, 연마 속도를 대략 일정하게 제어해서 유리 기판을 연마하는 것을 목적으로 하여 이루어진 것이다. 즉, 실시 형태의 연마 장치(10)에 의한 연마 방법은 연마구(12)의 자전 방향을 소정의 타이밍에 반전시키고 있다.
연마구(12)를 반전시키면 연마 속도를 대략 일정하게 제어할 수 있는 이유에 대해서 설명한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 연마구(12)를 매크로적으로 보고, 연마구 베이스(경질부)(12A)와 보풀(연질부)(12B)로 분리해서 생각하면, 유리 기판(G)을 실제로 연마하는 보풀(12B)은 연마나 트루잉 등에 의해 방향성을 갖는다. 즉, 보풀(12B)은 도 5b에서 도시하듯이 연마구로부터 유리 기판(G) 방향으로 보았을 경우에 연마 방향(grinding direction)과 반대 방향으로 경사져 있다. 이러한 방향성을 가진 상태에서 연마를 계속하면, 유리 기판(G)에 대한 보풀(12B)의 회전 저항이 저하되므로, 연마 속도가 연마 시간의 경과와 함께 저하된다. 따라서 유리 기판(G)에 대한 보풀(12B)의 회전 저항이 소정값 이하가 되었을 때에, 즉 보풀(12B)에 의한 연마가 양호하게 실시될 수 없게 되었을 때에, 그 타이밍에서 연마구(12)의 자전 방향을 반전시킨다. 그러면 보풀(12B)은 도 5c와 같이, 그 반전 방향과는 역방향으로 방향성을 갖고 있기 때문에, 이번에는 유리 기판(G)으로부터 큰 저항(resistance increases)을 받으면서 유리 기판(G)을 연마하게 된다. 보풀(12B)은 도 5d에 도시한 바와 같이 최종적으로 반전한 방향으로 방향을 바꾸고자 하는데, 보풀(12B)이 소정의 회전 저항을 받고 있는 연마 중에는 즉 보풀(12B)의 회전 저항이 소정값을 초과하는 연마 중에는 보풀(12B)의 상기 회전 저항에 의해 연마 속도가 올라간다.
이러한 검증 결과에 기초하여, 실시 형태의 연마 방법은 유리 기판(G)에 대한 연마구(12)의 회전 저항이 상기 소정의 저항 이하가 되었을 때에, 연마구(12)의 자전 방향을 정회전(normal rotation)에서 역회전(reverse rotation)시켜서 반전시킨다. 이에 의해 연마구(12)를 반전하면 연마 속도(grinding rate)가 올라가고, 또한 연마 속도는 서서히 저하하는데, 연마구(12)의 회전 저항이 소정값 이하가 되었을 때에, 연마구(12)를 재차 반전시켜서 연마 속도를 올린다. 이와 같이 유리 기판(G)으로부터 받는 연마구(12)의 회전 저항에 기초하여 연마구(12)의 반전을 반복함으로써, 연마 속도는 대폭 증감하지 않고, 따라서 연마 속도를 대략 일정하게 제어하여 연마할 수 있다.
실시 형태의 연마 방법에 의하면, 도 6에 도시한 그래프와 같이, 연마구(12)를 회전시키는 모터(74)(도 3 참조)의 부하 전류값(load current value)이 소정의 값(TH값) 이하가 되었을 때, 연마구(12)의 자전 방향을 반전시킨다. 즉, 실시 형태의 연마 장치(10)는 모터(74)(도 3 참조)의 부하 전류값이 소정의 값(TH값) 이하가 되었을 때 연마구(12)의 자전 방향을 반전시키는 제어부를 구비하고 있다. 또한, 유리 기판(G)의 연마 중에 연마 속도를 직접 측정하고, 연마 속도에 기초하여 연마구(12)의 회전 방향을 반전해도 좋지만, 유리 기판(G)의 연마 중에 연마 속도를 직접 측정하는 것은 곤란하므로, 연마 속도와 상관이 있는 모터(74)의 자전 전류값을 측정하고, 그 전류값에 기초하여 연마구(12)를 반전시킨다.
도 6의 그래프를 설명하면, 횡축은 시간축이며, 오른쪽 종축은 모터(74)의 자전 전류값을 나타내고 있다. 이 자전 전류값은 소정의 전압으로 모터를 구동했을 때, 부하의 상태에 따라 변동할 수 있으므로 부하 전류값이라고도 불린다. 왼쪽 종축은 연마 속도(단위:㎛/분)를 나타내고 있다. 또한 도 6에 의하면, 모터(74)의 회전 방향을 전환하기 위한 자전 전류값의 임계값이 소정의 하한값(도면 중 TH값)으로 설정되어 있다.
자전 전류값의 임계값은 반전 직후 자전 전류값의 65%인 전류값이 바람직하다. 70%인 전류값이 보다 바람직하고, 80%인 전류값이 특히 바람직하다.
또한, 일정 시간마다 연마구의 자전 방향을 반전시키는 경우에는, 반전 직후부터 상기 자전 전류값의 임계값이 될 때까지 필요로 하는 시간의 최단시간을 반전시키는 간격으로 할 수 있다. 이와 같이 반전시간을 정함으로써, 반전 직후부터 상기 자전 전류값의 임계값이 될 때까지 필요로 하는 시간이 격차가 나더라도 연마 속도를 거의 일정하게 할 수 있다.
또한 이 실험예는 자전 회전수, 공전 회전수, 유리 기판(G)에 대한 연마구(12)의 압력 및 슬러리 공급량을 각각 소정의 값으로 설정해서 실시한 것이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 있어서는 자전 전류값이 TH값 이하가 되면 모터(74)가 정회전에서 역회전으로, 역회전에서 정회전으로 반전하도록 모터의 구동 제어를 설정하고 있다. 그로 인해 도 6의 그래프에 나타나 있는 바와 같이 자전 전류값(연마 속도)이 올라가고, 그리고 연마 시간의 경과와 함께 자전 전류값(연마 속도)이 떨어진다. 그리고 그 자전 전류가 다시 TH값 이하가 되면 모터(74)가 반전하기 때문에 자전 전류값(연마 속도)은 다시 올라간다. 이와 같이 자전 전류값과 연마 속도는 정의 상관 관계를 가지고 있다. 그리고 직접 제어할 수 있는 자전 전류값의 임계값(TH값)을 설정하고, 그 임계값에 기초하여 모터(74)에 의한 연마구(12)의 자전 방향을 반전한다. 이 구성에 의해 도 6에 나타내는 연마 속도의 상하 변동(막대그래프)의 정도를 억제하고, 연마 속도를 대략 일정하게 제어해서 연마할 수 있다.
또한 실시 형태의 연마 방법에 의하면, 전술한 제어부가 모터(60)도 제어하고, 연마구(12)의 자전 방향의 반전과 동시에 연마구(12)의 공전 방향도 반전시킨다. 실시 형태의 연마기(20)와 같이, 연마구(12)를 자전, 공전시키는 장치의 경우에는, 자전축(출력축(44): 도 3 참조)을 회전시키는 토크와 공전축(주축(30): 도 3 참조)을 회전시키는 토크의 밸런스 관계로부터, 자전 방향의 반전과 동시에 공전 방향도 반전하는 것이 바람직하다.
또한, 실시 형태에서는 연마기(20)가 복수대 병설된 연속식 연마 장치(10)에 대해서 설명했으나, 1대의 연마기(20)로 이루어진 연마 장치에 본 발명의 연마 방법을 적용해도 좋고, 또한 연마구(12)가 자전 및 공전하는 연마기(20)에 대해서 설명했으나, 연마구(12)가 자전만 하는 연마 장치에 본 발명의 연마 방법을 적용해도 좋다.
상기의 실시예에서는 연마구(12)의 자전 방향, 공전 방향을 소정의 타이밍에 반전시켜서, 유리 기판(G)의 연마 속도를 대략 일정하게 제어하는 예에 대해서 설명하였다. 이에 대해, 정기적으로 실시되는 연마구(12)의 트루잉에서도 트루잉 직후의 연마구(12)의 자전 방향 및 트루잉 직전의 연마구(12)의 자전 방향을 착안함으로써 유리 기판(G)의 연마 속도를 올릴 수 있다.
즉, 실시 형태의 연마 방법은 트루잉 공정을 갖는다. 트루잉 공정이란, 도 7a에 도시한 바와 같이, 연마구(12)를 트루잉 부재(80)에 가압함과 함께 연마구(12) 및 트루잉 부재(80)를 상대적으로 자전 또는 자공전시켜서 연마구(12)를 형상 수정하는 공정이다. 또한, 도 7a에서는 고정된 트루잉 부재(80)에 대하여 연마구(12)를 화살표(A) 방향으로 자전 또는 자공전 시켜서 트루잉을 실시하고 있으나, 연마구(12)를 고정해서 트루잉 부재(80)를 자전 또는 자공전 해도 좋고, 연마구(12) 및 트루잉 부재(80)의 양쪽을 자전시켜도 좋다. 트루잉 부재(80)로서는 원반 형상 또는 직사각형으로 구성된 다이아몬드 지석을 예시할 수 있다.
연마 속도를 올리는 일례는 도 7b와 같이 트루잉 공정 후에 행해지는 유리 기판(G) 연마 시의 연마구(12)의 화살표(B)로 나타낸 자전 방향을, 도 7a에 도시한 트루잉 공정 시의 화살표(A)로 나타낸 자전 방향에 대하여 역방향으로 설정하는 것이다.
연마구(12)는 유리 기판(G)의 연마 시에 정기적으로 트루잉 부재(80)에 의해 트루잉 되지만, 이 트루잉 공정 후에 행해지는 유리 기판(G)의 연마 시에, 연마구(12)의 자전 방향을 트루잉 공정 시의 자전 방향에 대하여 역방향으로 설정한다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 트루잉 시에 있어서 연마구(12)의 보풀(12B)은 연마구(12)와 트루잉 부재(80)의 상대적인 회전에 의해, 트루잉 방향 상류측에서 하류측을 향해서 경사(경사 각도θ2)진 방향성을 갖는다. 따라서 트루잉 시에 발생한 보풀(12B)의 경사 방향에 대하여 연마구(12)를 역방향으로 자전시켜서 유리 기판(G)을 연마한다. 이에 의해 도 7b와 같이 보풀(12B)은 큰 회전 저항을 받으면서 유리 기판(G)을 연마한다. 따라서 이 보풀(12B)의 회전 저항에 의해 유리 기판(G)의 연마 속도가 올라간다.
모식적으로 도시한 도 8의 그래프를 사용해서 구체적으로 설명한다.
도 8의 그래프의 횡축(t)은 시간축이며, 왼쪽 종축은 연마 속도(단위:㎛/분)를 나타내고 있다. 이 그래프와 같이 연마구(12)를 정회전, 반전을 반복해서 유리 기판(G)의 연마를 실시하고, 이 연마 공정의 타이밍(A)에서 연마구(12)의 트루잉을 도 7a와 같이 실시한다. 그 후, 도 7b와 같이 연마구(12)의 자전 방향을 트루잉 시의 방향에 대하여 역방향으로 설정하고, 유리 기판(G)의 연마를 계속한다. 도 8의 그래프에 도시한 바와 같이, 트루잉 후의 연마 속도의 피크값(a)이 통상의 정회전, 반전 동작에 의한 연마 속도의 피크값(b)에 대하여 대폭 올라가는 것을 알 수 있다.
비교예로서 도 9의 그래프를 사용해서 설명한다.
이 비교예는 트루잉 시 연마구(12)의 자전 방향과, 트루잉 직후의 연마구(12)의 자전 방향을 동일하게 한 것이다. 이 비교예에 의하면, 타이밍(A)의 트루잉에 의한 연마구(12)의 형상 수정에 의해, 트루잉 직후의 연마 속도의 피크값은 b값에서 c값으로 올라가지만, 그 오름량(c값-b값)은 도 8에 나타낸 실시예의 오름량(a값-b값)과 비교해서 적은 것을 알 수 있다.
그런데 도 7a 및 7b의 실시예에서는 연마구(12)가 신품인 상태, 또는 드레싱 직후인 상태에서는 큰 효과를 얻을 수 있다. 그러나 연마구(12)를 장시간 계속해서 사용하면, 연마로 복귀된 보풀(12B)의 방향을 트루잉에서는 충분히 복귀시킬 수 없게 되어, 연마 속도를 대폭 올릴 수 없어진다.
즉, 도 10a에 도시한 바와 같이 트루잉 시에는 연마구(12)를 화살표(A) 방향으로 자전시키고, 그 직후에 실시하는 연마 시에 있어서는 도 10b와 같이 연마구(12)를 화살표(B) 방향으로 반전시킨다. 이 상태에서 연마를 계속하면 도 10c 와 같이, 연마구(12)의 보풀(12B)이 연마 방향을 따라서 경사져 가고, 결과적으로 연마 속도가 저하되어 간다. 그리고 도 10d와 같이, 그 후에 트루잉을 화살표(A) 방향으로 실시해도, 연마로 복귀된 보풀(12B)의 방향을 도 10a와 같은 상태로 복귀시킬 수 없게 된다. 따라서 그 직후에 실시하는 연마의 연마 속도를 올릴 수 없게 된다.
이러한 경우에는 트루잉 공정 시에 트루잉 부재와 연마구(12)의 상대적인 회전 방향을, 트루잉 공정 직전의 연마구(12)의 자전 방향과 동일 방향으로 설정한다.
트루잉 공정 직전의 연마구(12)의 보풀(12B)은, 트루잉 공정 직전의 연마구(12)의 자전 방향에 경사진 특성을 갖고 있다. 이러한 연마구(12)를 트루잉 하는 것에 있어, 트루잉 부재와 연마구(12)의 상대적인 회전 방향을, 트루잉 공정 직전의 연마구(12)의 자전 방향과 같은 방향으로 설정함으로써, 트루잉 시에 연마구(12)가 보풀(12B)에 부여하는 방향성을 더욱 강조할 수 있다. 즉, 도 11a에 도시한 바와 같이 보풀(12B)의 경사 각도(θ1)를 도 7a에 나타낸 경사 각도(θ2)와 비교해서 크게 할 수 있으므로, 도 11b와 같이 트루잉 공정 후에 연마구(12)를 반전시켰을 때의 보풀(12B)의 회전 저항을 한층 더 크게 할 수 있다. 따라서 유리 기판(G)의 연마 속도를 대폭으로 올릴 수 있다.
또한, 도 11a에서는 트루잉 방향을 화살표(B)로 나타내고, 도 11b에서는 연마 방향을 화살표(A)로 나타내고 있다. 즉, 도 7a 및 7b, 도 10a 내지 10d에 대하여 트루잉 방향을 반전하고, 그 직후에 실시되는 연마구(12)의 자전 방향도 반전시킨 예가 나타나 있다.
모식적으로 도시한 도 12의 그래프를 사용해서 구체적으로 설명한다.
도 12의 그래프의 횡축(t)은 시간축이며, 왼쪽 종축은 연마 속도(단위:㎛/분)를 나타내고 있다. 이 그래프와 같이 연마구(12)를 정회전, 반전을 반복해서 유리 기판(G)의 연마를 실시하고, 이 연마 공정의 타이밍(A), (B)에서 도 7a에 도시한 트루잉을 실시한다. 그리고 그 후의 타이밍(C)에서, 도 11a에서 도시한 트루잉을 실시한 후, 도 11b과 같이 연마구(12)를 반전시켜서 연마를 계속한다. 이에 의해 도 12의 그래프와 같이, 도 11a의 트루잉 후 연마 속도의 피크값(d)이 직전의 연마 속도 값(e)에 대하여 대폭 올라가는 것을 알 수 있다. 또한 그 후에 타이밍(D), (E)에 실시되는 트루잉은 도 7a 및 7b에 나타낸 트루잉이다. 즉, 도 11a에 도시한 트루잉은 트루잉마다 실시해도 좋지만, 연마 속도가 소정값을 하회했을 때에 간헐적으로 실시하거나, 필요할 때 실시하는 것이 바람직하다.
본 출원을 상세하게, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했으나, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변형이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 명확한 것이다. 본 출원은 2009년 6월 4일 출원한 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2009-135108호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 판 형상체의 연마 장치에 의한 연마 대상물은, FPD용 유리 기판에 한정되지 않고, 건축재용이나 미러용 등의 일반적인 유리판을 대상으로 해도 좋고, 또한 금속제 판 형상체를 대상으로 해도 좋다.
10…연마 장치
12…연마구
12A…연마구 베이스
12B…보풀
14…테이블
16…세정 장치
20…연마기
22…가이드 블록
24…베이스
28…랙
29…피니언
30…주축
32…베어링
34…본체 케이싱
36…포스트
38…유압잭
40…피스톤
42…연마 헤드
44…출력축
46…베어링
48…기어
50…기어
52…축
54…기어
56…아이들 기어
58…출력 기어
60…공전용 모터
62…모터 출력축
64…로터리 조인트
66…상부 정반
70…공기 스프링
72…유니버셜 조인트
74…자전용 모터
76…출력축
80…트루잉 부재

Claims (7)

  1. 판 형상체를 소정의 방향으로 이동시키면서, 자전하는 연마구에 의해 판 형상체를 연마하는 판 형상체의 연마 방법에 있어서,
    상기 연마구의 자전 방향을 소정의 타이밍에 반전시키는 연마 공정과,
    상기 연마구를 트루잉 부재에 가압함과 함께 상기 연마구 및 트루잉 부재를 상대적으로 회전시켜서 상기 연마구를 형상 수정하는 트루잉 공정
    이 구비되고,
    상기 트루잉 공정 후에 행해지는 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구의 자전 방향이, 상기 트루잉 공정 공정 시에 있어서의 상기 트루잉 부재에서 본 연마구의 상대적인 회전 방향에 대하여 역방향으로 설정되고,
    상기 트루잉 공정 시에 있어서의 상기 트루잉 부재에서 본 상기 연마구의 상대적인 회전 방향이, 트루잉 공정 직전의 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구의 자전 방향과 동일 방향으로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 판 형상체의 연마 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구의 회전 방향을 소정의 주기로 반복 반전시키는, 판 형상체의 연마 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구를 회전시키는 모터의 부하 전류값에 관한 하한값을 미리 정하고, 연마 시에 부하 전류의 변화를 모니터하여, 그 부하 전류값이 하한값에 도달한 타이밍에 상기 연마구의 자전 방향을 반전시키는, 판 형상체의 연마 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구는 소정의 공전 중심을 중심으로 공전하고, 공전 방향이 자전 방향의 반전과 동시에 반전되는, 판 형상체의 연마 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 공정 시에 있어서의 상기 연마구는 판 형상체의 이동 방향을 따라서 복수대 배치되어 있는, 판 형상체의 연마 방법.

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