DE102020211382A1

DE102020211382A1 - Messvorrichtung

Info

Publication number: DE102020211382A1
Application number: DE102020211382.3A
Authority: DE
Inventors: Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2021-03-11
Also published as: CN112490144A; US11919114B2; US20210069848A1; KR20210031375A; TW202111799A; JP7339086B2; JP2021043062A

Abstract

Eine Messvorrichtung zum Messen einer Positionsbeziehung zwischen einem Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist. Die Messvorrichtung beinhaltet eine breitbandige Lichtquelle, einen Spiegel zum Reflektieren von Licht, das von der breitbandigen Lichtquelle emittiert wurde, um zu dem Bearbeitungswerkzeug zu laufen, eine Kondensorlinse mit chromatischer Aberration, die zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Spiegel oder zwischen dem Spiegel und dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet ist, eine Lichtabzweigungseinheit, die reflektiertes Licht von dem Bearbeitungswerkzeug abzweigt, das durch den Spiegel reflektiert wurde und zurück durch die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration gelaufen ist, und eine Positionsdetektionseinheit, welche die Position des Bearbeitungswerkzeugs auf der Basis der Intensität des reflektierten Lichts, das der Wellenlänge des reflektierten Lichts entspricht, das durch die Lichtabzweigungseinheit abgezweigt wurde, detektiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Messen einer Positionsbeziehung zwischen einem Einspanntisch zum daran Halten eines Werkstücks und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Wafer, an denen mehrere Bauelemente wie integrierte Schaltungen (ICs), Large Scale Integration Circuits (LSIs) usw. in jeweiligen Bereichen, die an der Flächenseite durch mehrere geplante Teilungslinien aufgeteilt sind, werden auf eine gewünschte Dicke durch eine Schleifvorrichtung ausgebildet, welche die hinteren Seiten der Wafer schleift, und dann in einzelne Bauelementchips durch eine Teilungsvorrichtung geteilt. Die Bauelementchips, die durch die Wafer geteilt werden, werden in elektronischen Ausstattungen wie Mobiltelefonen, Personalcomputern usw. verwendet.
Die Schleifvorrichtung beinhaltet einen Einspanntisch zum Halten eines Wafers und eine Schleifeinheit, die einen drehbaren Schleifstein zum Schleifen des Wafers aufweist, der an dem Einspanntisch gehalten ist, und ist dazu geeignet, den Wafer mit hoher Präzision zu schleifen (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 07-130692 ).
Darüber hinaus beinhaltet die Teilungsvorrichtung einen Einspanntisch zum Halten eines Wafers und eine Schneideinheit, die eine drehbare Schneidklinge zum Schneiden des Wafers aufweist, der an dem Einspanntisch gehalten ist, und ist dazu geeignet, den Wafer in einzelne Bauelementchips mit hoher Präzision zu teilen (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2019-091781 ).
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Damit jede, die Schleifvorrichtung und die Teilungsvorrichtung, die Eigenschaft einer Hochpräzisionsbearbeitung beibehalten kann, ist es notwendig, die Positionsbeziehung zwischen einer Halteoberfläche, das heißt einer oberen Oberfläche des Einspanntischs, und eines Bearbeitungswerkzeugs, das heißt dem Schleifstein oder der Schneidklinge zum Bearbeiten des Wafers an der Halteoberfläche, zu steuern. Bei der konventionellen Schleifvorrichtung ist es zum Steuern der Schleifzufuhr der Schleifeinheit normal, eine Anfangsposition zum genauen Identifizieren der Position der unteren Oberfläche des Schleifsteins zu bestimmen, indem die untere Oberfläche des Schleifsteins nahe an und dann in engen Kontakt mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs gebracht wird. Jedoch muss der Bediener Erfahrung haben und geschult sein, um diesen ursprünglichen Bestimmungsprozess geeignet durchzuführen, und folglich ist dieser Prozess anstrengend und zeitaufwendig.
Darüber hinaus beinhaltet die Teilungsvorrichtung eine Detektionseinheit, die ein lichtemittierendes Element und ein lichtdetektierendes Element aufweist, die einander über einen Freiraum in der Nähe der Position der Schneidklinge zugewandt sind. Wenn das Spitzenende der Schneidklinge in den Freiraum eingeführt wird, unterbricht das Spitzenende der Schneidklinge Licht, das von dem lichtemittierenden Element emittiert und durch das lichtdetektierende Element detektiert wird, was eine Änderung der Lichtmenge verursacht, die durch das lichtdetektierende Element detektiert wird. Eine Anfangsposition der Schneidklinge wird auf der Basis einer solchen Änderung der Lichtmenge, die durch das lichtdetektierende Element detektiert wird, bestimmt. Jedoch ist die Detektionseinheit getrennt von dem Einspanntisch angeordnet. Falls die Position der Detektionseinheit und die Position der oberen Oberfläche des Einspanntischs relativ voneinander versetzt sind oder die Schneidklinge verschlissen oder abgeplatzt oder anders beschädigt ist, existiert ein Problem, dass eine genaue Anfangsposition der Schneidklinge nicht bestimmt werden kann.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Messvorrichtung bereitzustellen, die dazu geeignet ist, die Positionsbeziehung zwischen einem Werkzeug wie einem Schleifstein oder einer Schneidklinge und einem Einspanntisch zum Halten des Werkstücks, das durch das Bearbeitungswerkzeug bearbeitet werden soll, bereitzustellen, die nicht verlangt, dass der Bediener erfahren oder geschult hinsichtlich des Detektionsprozesses ist.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Messvorrichtung zum Messen einer Positionsbeziehung zwischen einem Einspanntisch zum daran Halten eines Werkstücks und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, bereitgestellt. Die Messvorrichtung beinhaltet eine breitbandige Lichtquelle, einen Spiegel zum Reflektieren von Licht, das durch die breitbandige Lichtquelle emittiert wurde, damit es zu dem Bearbeitungswerkzeug läuft, eine Kondensorlinse mit chromatischer Aberration, die zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Spiegel oder zwischen dem Spiegel und dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet ist, eine Lichtabzweigungseinheit, die reflektiertes Licht von dem Bearbeitungswerkzeug abzweigt, das durch den Spiegel reflektiert wurde und zurück durch die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration gelaufen ist, und eine Positionsdetektionseinheit, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs auf der Basis der Intensität des reflektierten Lichts detektiert, welche einer Wellenlänge des reflektierten Lichts entspricht, das durch die Lichtabzweigungseinheit abgezweigt wurde.
Vorzugsweise beinhaltet die Messvorrichtung ferner einen Strahlteiler, der zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Spiegel angeordnet ist, zum Aufteilen des Lichts, das von der breitbandigen Lichtquelle emittiert wurde, in einen ersten optischen Pfad zu dem Spiegel und einen zweiten optischen Pfad senkrecht zu dem ersten optischen Pfad, wobei die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Strahlteiler angeordnet ist, und das Licht, das durch die breitbandige Lichtquelle emittiert wurde, zu dem Spiegel und dem Einspanntisch geführt wird.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung durch Positionieren des Bearbeitungswerkzeugs in einem Bereich, an dem mehrere Fokuspunkte entsprechend den jeweiligen Wellenlängen des Lichts durch die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration ausgebildet werden, kann der Abstand zwischen einer oberen Oberfläche des Einspanntischs und einer unteren Oberfläche des Bearbeitungswerkzeugs akkurat detektiert werden, was ermöglicht, dass eine Anfangsposition zum Steuern des Bearbeitungswerkzeugs bestimmt werden kann, ohne dass der Bediener erfahren oder hinsichtlich des Bearbeitungsprozesses geschult sein muss. Darüber hinaus kann die Messvorrichtung das Problem lösen, dass der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des Einspanntischs und der unteren Oberfläche des Bearbeitungswerkzeugs nicht akkurat detektiert werden kann, falls die Position der Positionsdetektionseinheit, welche die Position des Bearbeitungswerkzeugs detektiert, und die Position der oberen Oberfläche des Einspanntischs relativ zueinander verschoben sind.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Teilungsvorrichtung, welche eine Messvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Gehäuses eines optischen Systems der Messvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, wobei die Messvorrichtung teilweise in Blockform dargestellt ist;
3 ist ein Diagramm, das eine Z-Koordinatentabelle darstellt, die in einer Steuerungseinheit der Messvorrichtung gespeichert ist; und
4 ist eine Querschnittsansicht eines Gehäuses eines optischen Systems einer Messvorrichtung entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Messvorrichtung teilweise in Blockform dargestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Messvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu den begleitenden Figuren beschrieben. 1 stellt perspektivisch eine Teilungsvorrichtung 1 dar, die eine Messvorrichtung 30 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Teilungsvorrichtung 1 ein Gehäuse 1A im Wesentlichen in einer Form eines rechteckigen Parallelepipeds, eine Kassette 4A, die an einem Kassettenablagebereich 4 des Gehäuses 1A angeordnet ist, einen Entlade/Lademechanismus 3 zum Entladen eines Wafers als ein Werkstück aus der Kassette 4A auf einen temporären Ablagetisch 5 an dem Gehäuse 1A, einen Verteilmechanismus 6, der einen Dreharm zum Verteilen des Wafers, der an dem temporären Ablagetisch 5 platziert ist, zu einer Halteeinheit 7 an dem Gehäuse 1A aufweist, eine Bildaufnahmeeinheit 11 zum Aufnehmen eines Bilds des Wafers, der an der Halteeinheit 7 gehalten ist, eine Schneideinheit 12, die eine ringförmige Schneidklinge 12a als ein Bearbeitungswerkzeug zum Schneiden des Wafers aufweist, einen Liefermechanismus 13 zum Liefern des Wafers, der geschnitten wurde, von der Halteeinheit 7 zu einer Reinigungsposition an dem Gehäuse 1A und eine Bedientafel 14 an dem Gehäuse 1A, die durch den Bediener bei der Betätigung der Teilungsvorrichtung 1 verwendet wird, um Bearbeitungsbedingungen usw. sicherzustellen.
Das Gehäuse 1A der Teilungsvorrichtung 1 haust darin einen Betätigungsmechanismus, der nicht dargestellt ist, zum Bewegen eines kreisförmigen Einspanntischs 20 der Halteeinheit 7 relativ zu der Schneideinheit 12 in einer X-Achsen-Richtung ein, die durch den Pfeil X in 1 angegeben ist. Die Schneideinheit 12 nimmt einen Betätigungsmechanismus, der nicht dargestellt ist, zum Bewegen einer Schneidklinge 12a in einer Y-Achsen-Richtung, die durch den Pfeil Y als eine Index-Zufuhrrichtung angegeben ist, und eine Z-Achsen-Richtung, die durch den Pfeil Z als eine Schneidrichtung angegeben ist, auf. Der Einspanntisch 20 ist an einem hohlen zylindrischen Element 25 getragen, das darin einen Drehmechanismus, nicht dargestellt, zum Winkelbewegen des Einspanntischs 20 um seine eigene zentrale Achse um einen gewünschten Winkel in einer umfänglichen Richtung einhaust.
Die Messvorrichtung 30 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Positionsbeziehung zwischen der Halteeinheit 7 und der Schneidklinge 12a als das Bearbeitungswerkzeug der Schneideinheit 12 auf der Basis der Lichtintensität. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet die Messvorrichtung 30 ein Gehäuse 34 für ein optisches System, das an dem Einspanntisch 20 angeordnet ist, wenn die Messvorrichtung 30 verwendet wird. Entsprechend der Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, beinhaltet die Messvorrichtung 30 eine scheibenförmige Trägerplatte 40, die das Gehäuse 34 für ein optisches System daran trägt und unter einem Saugen an dem Einspanntisch 20 gehalten wird. Das Gehäuse 34 für ein optisches System wird unter einem Saugen an dem Einspanntisch 20 mit der Trägerplatte 40 dazwischen gehalten. Die Messvorrichtung 30 wird detaillierter im Folgenden mit Bezug zu 1 und 2 beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Messvorrichtung 30 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform eine breitbandige Lichtquelle 31 zum Emittieren eines breitbandigen Lichts L0, eine optische Faser FB zum Transmittieren des Lichts L0, das von der breitbandigen Lichtquelle 31 emittiert wurde, eine Lichtabzweigungseinheit 32 zum Detektieren des Lichts L0 von der breitbandigen Lichtquelle 31 durch die optische Faser FB zu der Schneidklinge 12a und Abzweigen von reflektiertem Licht L1, das von der Schneidklinge 12a reflektiert wurde und von dieser zurückkehrt, von der optischen Faser FB, eine Lichteinbringungseinheit 33 zum Einbringen des Lichts L0 in das Gehäuse 34 für ein optisches System, das im Querschnitt in 2 dargestellt ist, eine Kollimatorlinse 35, die in dem Gehäuse 34 für ein optisches System zum Umwandeln des Lichts L0 angeordnet ist, das von der Lichteinbringungseinheit 33 eingebracht wurde, in paralleles Licht oder kollimiertes Licht L0, eine Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration, die in dem Gehäuse 34 für ein optisches System zum Empfangen des parallelen Lichts L0 von der Kollimatorlinse 35 angeordnet ist, ein Spiegel 37, der in dem Gehäuse 34 für ein optisches System zum Reflektieren des Lichts L0, das von der Kondensorlinse 36 für chromatische Aberration läuft, durch eine Öffnung 34a in dem Gehäuse 34 für ein optisches System zu der Schneidklinge 12a, die oberhalb des Gehäuses 34 für ein optisches System positioniert ist, und eine Positionsdetektionseinheit 38 zum Detektieren der Position der Schneidklinge 12a auf der Basis der Lichtintensität, das heißt Lichtintensität entsprechend der Wellenlänge des reflektierten Lichts L1, das durch die Schneidklinge 12a reflektiert wurde, sodass es zurück zu dem Spiegel 37, der Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration und der optischen Faser FB und abgezweigten optischen Faser FB durch die Lichtabzweigungseinheit 32 läuft. Beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt ist. Entsprechend einer Alternative kann zum Beispiel die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration zwischen dem Spiegel 37 und der Schneidklinge 12a angeordnet sein.
Das breitbandige Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wurde, kann weißes Licht sein, dass ein ausbalanciertes Spektrum aus Licht aufweist, das Wellenlängen in dem Bereich von 150 bis 850 nm zum Beispiel aufweist. Die breitbandige Lichtquelle 31 beinhaltet eine Lampe wie eine Halogenlichtquelle, eine Xenophon-Lampe, eine Plasmalichtquelle oder dergleichen. Der Bereich der Wellenlängen des Lichts, die in dem breitbandigen Licht L0 enthalten sind, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wird, ist nicht auf den Bereich von 150 bis 850 nm, der oben spezifiziert wurde, beschränkt, sondern kann enger oder breiter als der oben spezifizierte Bereich sein und ist folglich nicht einschränkend.
Das breitbandige Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wurde, läuft entlang der optischen Faser FB durch die Lichtabzweigungseinheit 32 und die Lichteinbringungseinheit 33 und wird in das Gehäuse 34 für ein optisches System eingebracht. Das Licht L0, das in das Gehäuse 34 für ein optisches System eingebracht wird, wird von der Lichteinbringungseinheit 33 zu der Kollimatorlinse 35 eingebracht, welche das Licht L0 in das parallele Licht L0 umwandelt, das zu der Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration gebracht wird. Die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration ist eine Linse zum Umwandeln des breitbandigen Lichts L0, das zu dieser geführt wurde, auf Fokuspunkte über einen vorbestimmten Raum an der optischen Achse in Abhängigkeit von den Wellenlängen, die in dem Licht L0 beinhaltet sind, das durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration gelaufen ist.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird das Licht L0, das durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration gelaufen ist, durch den Spiegel 37 reflektiert, um seinen optischen Pfad aufwärts um 90° zu ändern, sodass das reflektierte Licht L0 nach oben durch die Öffnung 34a läuft. Das reflektierte Licht L0, dass nach oben durch die Öffnung 34a läuft, wird dazu gebracht, durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration Fokuspunkte an unterschiedlichen Positionen an dem optischen Pfad in Abhängigkeit von den Wellenlängen, die in dem Licht L0 beinhaltet sind, über einen vorbestimmten Bereich auszubilden, der 30 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 liegt.
Genauer gesagt konvergiert das Licht, das eine Wellenlänge von 500 nm aufweist, das in dem Licht L0 enthalten ist, auf einen Fokuspunkt P0 exakt an einer vertikalen Position 30 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20. Zusätzlich wird das Licht, das eine Wellenlänge kürzer als 500 nm aufweist, auf einen Fokuspunkt tiefer als der Fokuspunkt P0 konvergiert. Zum Beispiel wird das Licht, das eine Wellenlänge von 200 nm aufweist, das in dem Licht L0 enthalten ist, auf einen Fokuspunkt P1 an einer vertikalen Position konvergiert, die 15 µm unterhalb des Fokuspunkts P0 ist. Das Licht, das eine Wellenlänge größer als 500 nm aufweist, wird auf einen Fokuspunkt höher als der Fokuspunkt P0 umgewandelt. Zum Beispiel wird das Licht, das eine Wellenlänge von 800 nm aufweist, das in dem Licht L0 enthalten ist, auf einen Fokuspunkt P2 an einer vertikalen Position konvergiert, die 15 µm oberhalb des Fokuspunkts P0 liegt. Anders ausgedrückt wird das Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wird, durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration dazu gebracht, in Fokuspunkte zu konvergieren, die in einem Bereich im Allgemeinen von -15 bis +15 µm über eine vertikale Referenzposition verteilt sind, die 30 mm von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 beabstandet ist. Die vertikalen Positionen der Fokuspunkte P0, P1 und P2, die durch die Messvorrichtung 30 ausgebildet werden, kann durch Experimente usw. vorher bestimmt werden.
Wie in 2 dargestellt, wenn das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a der Schneideinheit 12 in dem Bereich positioniert ist, der die Fokuspunkte P0, P1 und P2 des Lichts L0 beinhaltet, wird das Licht, dass die Wellenlänge aufweist, die auf den Fokuspunkt konvergiert wurde, der an der Position des unteren Spitzenendes der Schneidklinge 12a liegt, als reflektiertes Licht L1 durch das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a reflektiert. Das reflektierte Licht L1 ist kein breitbandiges Licht, sondern das Licht, das hauptsächlich die Wellenlänge aufweist, die auf den Fokuspunkt konvergiert wurde, der an der Position des unteren Spitzenendes der Schneidklinge 12a wie oben beschrieben liegt.
Das reflektierte Licht L1, das durch das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a reflektiert wurde, läuft zurück entlang dem optischen Pfad, dem das Licht L0, das von der breitbandigen Lichtquelle 31 emittiert wurde, folgt, wird durch den Spiegel 37 reflektiert und läuft durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration, die Kollimatorlinse 35, die Lichteinbringungseinheit 33, die optische Faser FB usw. zu der Lichtabzweigungseinheit 32 zurück. Wie in 2 dargestellt, wird das reflektierte Licht durch die Lichtabzweigungseinheit 32 in einen optischen Pfad abgezweigt, der sich von dem optischen Pfad unterscheidet, der mit der breitbandigen Lichtquelle 31 verbunden ist, und wird in die Positionsdetektionseinheit 38 eingebracht. Die Lichtabzweigungseinheit 32 ist eine Anordnung zum Abzweigen des Lichts, das durch die optische Faser FB läuft, von der optischen Faser FB und kann zum Beispiel ein bekannter optischer Zirkulator sein.
Zum Beispiel beinhaltet die Positionsdetektionseinheit 38 ein Beugungsgitter 382 zum Trennen des eingebrachten reflektierten Lichts L1 in unterschiedliche Wellenlängen und Trennen des reflektierten Lichts L1 als getrenntes Licht L2 aus unterschiedlichen Wellenlängen und einen Liniensensor 384 zum Empfangen des getrennten Lichts L2 und Detektieren der Lichtintensitäten der Wellenlängen in Abhängigkeit von den Positionen, an denen das getrennte Licht L2 an dem Liniensensor 384 empfangen wird. Der Liniensensor 384 ist ein Sensor, der mehrere Fotodetektoren wie ladungsgekoppelte Bauelemente (CCDs) oder dergleichen aufweist, die in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind. Die Fotodetektoren des Liniensensors 384 detektieren die Lichtintensitäten. Der Liniensensor 384 gibt ein Lichtintensitätssignal aus, welches die detektierten Lichtintensitäten darstellen, an eine Steuerungseinheit 100, welche die Wellenlängen und Lichtintensitäten des reflektierten Lichts L1 auf der Basis des Signals von dem Liniensensor 384 detektiert, das heißt die Position der Detektionseinheit 38.
Die Messvorrichtung 30 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform und Teilungsvorrichtung 1, welche die Messvorrichtung 30 darin aufweist, sind allgemein so wie oben beschrieben aufgebaut. Ein Verfahren zum Messen der Positionsbeziehung zwischen der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 und der Halteeinheit 7 und den unteren Spitzenenden 12b der Schneidklinge 12a, die als das Bearbeitungswerkzeug der Schneideinheit 12 verwendet wird, unter Verwendung der Messvorrichtung 30 wird im Folgenden beschrieben.
Zuerst, wie mit Bezug zu 1 beschrieben, wird das Gehäuse 34 für ein optisches System der Messvorrichtung 30 sicher an der scheibenförmigen Trägerplatte 40 angeordnet und unter einem Saugen an dem Einspanntisch 20 der Halteeinheit 7 der Teilungsvorrichtung 1 mit der Trägerplatte 40 dazwischen eingefügt gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird das Zentrum der Öffnung 34a in dem Gehäuse 34 für ein optisches System mit dem Zentrum des Einspanntischs 20 ausgerichtet.
Mit dem Gehäuse 34 für ein optisches System unter einem Saugen an dem Einspanntisch 20 gehalten, wird der Betätigungsmechanismus, der nicht dargestellt ist, in dem Gehäuse 1A betätigt, um den Einspanntisch 20 in der X-Achsen-Richtung zu bewegen, um das Zentrum der Öffnung 34a in dem Gehäuse 34 für ein optisches System unmittelbar unterhalb der Bildaufnahmeeinheit 11 zu positionieren. Die Bildaufnahmeeinheit 11 wird mit Energie versorgt, um die Koordinaten des Zentrums des Lichts L0 zu detektieren, das nach oben von der Öffnung 34a emittiert wird, wodurch ein Ausrichtungsprozess durchgeführt wird.
Nachdem der Ausrichtungsprozess wie oben beschrieben durchgeführt wurde, wird der Betätigungsmechanismus, der nicht dargestellt ist, in dem Gehäuse 1A betätigt, um den Einspanntisch 20 weiter in der X-Achsen-Richtung zu bewegen und der Betätigungsmechanismus der Schneideinheit 12 wird betätigt, um die Schneidklinge 12a in der Y-Achsen-Richtung zu einer Position unmittelbar oberhalb der Koordinaten des Zentrums der Öffnung 34a in dem Gehäuse 34 für ein optisches System zu bewegen. Dann, wie in 2 dargestellt, wird die Schneidklinge 12a in der Richtung abgesenkt, die durch den Pfeil R1 angegeben ist, zu einer vertikalen Position, die 30 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 ist. Zu diesem Zeitpunkt muss die Position des unteren Spitzenendes der Schneidklinge 12a nicht notwendigerweise 30 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 sein, sondern kann einen bestimmten Fehler aufgrund eines Steuerungsfehlers der Schneideinheit 12, einer Konfigurationsvariation der Schneidklinge 12a usw. aufweisen.
Wie oben beschrieben, wenn das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a gesteuert wird, um sich zu einer vertikalen Position zu bewegen, die 30 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 ist, wird die Position des unteren Spitzenendes der Schneidklinge 12a mit einem Fehler in dem Bereich von ±15 µm, das heißt 30 µm, in der Teilungsvorrichtung 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform angenommen. Jetzt wird die breitbandige Lichtquelle 31 der Messvorrichtung 30 mit Energie versetzt, um das Licht L0 als weißes Licht zu emittieren. Wie oben beschrieben, läuft das Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wurde, durch den optischen Pfad, der durch die optische Faser FB, die Lichtabzweigungseinheit 32, die Lichteinbringungseinheit 33, die Kollimatorlinse 35, die Kondensorlinse 36 für chromatische Aberration und den Spiegel 37 bereitgestellt ist, und konvergiert in Fokuspunkte in einem Bereich, in dem das untere Spitzenende 12b der Schneidklinge 12a existiert. Wegen der Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration, durch welche das Licht L0 läuft, wird das Licht L0 in Fokuspunkte an unterschiedlichen Positionen über einen vorbestimmten Bereich an der optischen Achse in Abhängigkeit von der Wellenlänge, die in dem Licht L0 beinhaltet ist, in einem Bereich verteilt, der die vertikale Position beinhaltet, die 30 mm von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 beabstandet ist, konvergiert. In dem Fall, dass das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a in der Position P2 ist, wie in 2 dargestellt, reflektiert das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a das Licht, das die Wellenlänge 800 nm aufweist und auf den Fokuspunkt P2 konvergiert ist, am intensivsten und reflektierte Lichter, die andere Wellenlängen aufweisen, weniger intensiv.
Das reflektierte Licht L1, das von dem unteren Spitzenende der Schneidklinge 12a an einer Position P2 reflektiert wird, wird durch den Spiegel 37 reflektiert und läuft durch die Kondensorlinse 36 mit chromatischer Aberration, die Kollimatorlinse 35 und die Lichteinbringungseinheit 33 und die optische Faser FB zu der Lichtabzweigungseinheit 32 zurück. Die Lichtabzweigungseinheit 32 zweigt das reflektierte Licht L1 zu der Positionsdetektionseinheit 38 anstelle der breitbandigen Lichtquelle 31 ab. Das reflektierte Licht L1, das zu der Positionsdetektionseinheit 38 abgezweigt wird, wird zu dem Beugungsgitter 382 dieser geführt. Wie oben beschrieben weist das Beugungsgitter 382 eine Funktion auf, das aufgebrachte Licht in verschiedene Wellenlängen zu teilen und das Licht als getrenntes Licht der verschiedenen Wellenlängen zu trennen. Wenn das reflektierte Licht L1, das durch das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a reflektiert wurde, durch das Beugungsgitter 382 läuft, wird das reflektierte Licht L1 in getrenntes Licht L2 verschiedener Wellenlängen aufgeteilt und das getrennte Licht L2 wird auf dem Liniensensor 384 aufgebracht. Das getrennte Licht L2 ist kein breitbandiges Licht, sondern stellt das am intensivsten reflektierte Licht von dem Licht, das die Wellenlänge von 800 nm aufweist und in den Fokuspunkt an der Position P2 konvergiert wurde, dar. In Erwiderung auf das aufgebrachte getrennte Licht L2 erstellt der Liniensensor 384 ein Lichtintensitätssignal und er gibt dieses an die Steuerungseinheit 100 aus. Die Steuerungseinheit 100 kann dann eine Wellenform (a) erhalten, die zum Beispiel durch die durchgezogene Linie, die in einem unteren rechten Abschnitt aus 2 dargestellt ist, angegeben ist.
Wie oben beschrieben, falls durch das getrennte Licht L2 detektiert wird, dass ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge 800 nm ausgebildet wurde, dann wird auf eine Z-Koordinatentabelle 120, der in 3 dargestellt ist, der in der Steuerungseinheit 100 gespeichert ist, Bezug genommen. Die Z-Koordinatentabelle 120 stellt aufgenommene Daten aus Wellenlängen, an denen Wellenformmaxima, die durch den Liniensensor 384 detektiert wurden, auftreten und Z-Koordinaten P2 Werte entsprechend den Wellenlängen dar. Genauer gesagt, in dem Fall einer Wellenlänge, bei der ein auftretendes Maximum 800 nm ist, ist der entsprechende Z-Koordinaten P2 Wert in der Z-Koordinatentabelle 120 +15 µm. Darum wird die vertikale Position, das heißt die Koordinate P2 der Schneidklinge 12a von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 als das folgende detektiert. $Z= 30 mm+15 μ m$
In dem Fall, dass das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a in einer Position 12a'' ist, die durch die doppelt gepunkteten und gestrichelten Linien in 2 angegeben ist, wird das Licht L0 durch das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a an einer Position reflektiert, die durch P1 angegeben ist. Während das Licht, das die Wellenlänge von 200 nm aufweist, auf den Fokuspunkt P1 konvergiert wird, detektiert der Liniensensor 384 das getrennte Licht L2 von dem reflektierten Licht L1, das an der Position, die durch P1 angegeben ist, reflektiert wird. Darum tritt ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge 200 nm, wie durch die Wellenform (c) angegeben, die durch die gepunktete Kurve in dem unteren rechten Abschnitt in 2 dargestellt ist, auf. Durch Bezugnahme auf die Z-Koordinatentabelle 120, die in 3 dargestellt ist, auf Basis der Wellenform (c) kann gesehen werden, dass der Z-Koordinatenwert in der Z-Koordinatentabelle 120 -15 µm ist. Darum wird die vertikale Position, das heißt die Z-Koordinate der Schneidklinge 12a, von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 wie folgt detektiert. $Z= 30 mm -15 μ m$
Darüber hinaus, in dem Fall, in dem das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a in einer Position 12a' ist, die durch die doppelt gepunkteten und gestrichelten Linien in 2 angegeben ist, wird das Licht L0 durch das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a an einer Position reflektiert, die durch P0 angegeben ist. Das Licht, das die Wellenlänge von 500 nm aufweist, wird auf dem Fokuspunkt P0 konvergiert, der Liniensensor 384 detektiert das getrennte Licht L2 von dem reflektierten Licht L1, das an der Position reflektiert wurde, die durch P0 angegeben ist. Darum tritt ein Lichtpositionsmaximum entsprechend der Wellenlänge von 500 nm, wie durch die Wellenform (b) angegeben, auf, das durch die gepunktete Kurve in dem unteren rechten Abschnitt aus 2 angegeben ist. Durch Bezugnahme auf die Z-Koordinatentabelle 120, die in 3 dargestellt ist, auf der Basis der Wellenform (b), kann gesehen werden, dass der Z-Koordinatenwert in der Z-Koordinatentabelle 120 0,0 µm ist. Darum wird die vertikale Position, das heißt die Z-Koordinate, der Schneidklinge 12a von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 wie folgt detektiert. $Z= 30 mm (+ 0,0 μ m)$
Wie oben beschrieben ist die Messvorrichtung 30 dazu in der Lage, akkurat die Position der Schneideinheit 12 auf der Basis der Lichtintensität oder eines Maximums entsprechend der Wellenlänge des reflektierten Lichts L1, das durch die Lichtabzweigungseinheit 32 abgezweigt wurde, zu detektieren. Die Z-Koordinatentabelle 120 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, die in 3 dargestellt ist, speichert Wellenlängen in Abständen von 50 nm und Z-Koordinaten in Abständen von 2,5 µm. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf solche Details beschränkt. Das Beugungsgitter 382 und der Liniensensor 384 können so ausgestaltet sein, dass sie eine feinere Auflösung für die Detektion der Z-Koordinaten bereitstellen, sodass die Z-Koordinaten mit einer höheren Genauigkeit detektiert werden können. Entsprechend der obigen Ausführungsform wird ein Z-Koordinatenwert, der aus der Z-Koordinatentabelle 120 detektiert wurde, und die vertikale Position, die 30 mm oberhalb der Oberfläche des Einspanntischs 20 ist, an der das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a durch eine Steuerung positioniert wird, zu der detektierten Z-Koordinate hinzuaddiert, wodurch eine Z-Koordinatenposition als die genaue Position des unteren Spitzenendes der Schneidklinge 12a detektiert wird. Stattdessen können vorher 30 mm zu den Z-Koordinaten in der Z-Koordinatentabelle 120 addiert werden, sodass die Z-Koordinatentabelle 120 direkt die Z-Koordinatenpositionen, das heißt die vertikalen Positionen für das untere Spitzenende der Schneidklinge 12a, speichert.
Wie oben beschrieben, durch genaues Detektieren der Position der Schneidklinge 12a der Schneideinheit 12 bezüglich der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20, kann eine Anfangsposition zum Steuern der Schneidklinge 12a genau erfasst werden und die Schneidklinge 12a kann genau bezüglich eines Werkstücks, das durch die Schneidklinge 12a geschnitten werden soll, positioniert werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedene Änderungen und Modifikationen können gemacht werden. Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu 4 beschrieben. 4 stellt im Querschnitt eine Messvorrichtung 50 entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, wobei die Messvorrichtung 50 teilweise in Blockform dargestellt wird. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird die Messvorrichtung 50 bei einer Schleifeinheit 60 angewendet, die teilweise in 4 dargestellt ist. Die Messvorrichtung 50 wird im Folgenden in einer Anwendung zum Detektieren der Position der unteren Oberfläche von Schleifsteinen 64 einer Schleifscheibe 62 mit Bezug zu der oberen Oberfläche des kreisförmigen Einspanntischs 20 beschrieben, der im Querschnitt in 4 dargestellt ist. Die Teile, die in 4 dargestellt sind, die identisch zu denen entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform sind, werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte Beschreibung wird im Folgenden ausgelassen.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beinhaltet die Messvorrichtung 50, die in 4 dargestellt ist, eine breitbandige Lichtquelle 31 zum Emittieren von breitbandigem Licht L0, eine optische Faser FB zum Übertragen des Lichts L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wurde, eine Lichtabzweigungseinheit 32 zum Ablenken des Lichts L0 von der breitbandigen Lichtquelle 31 durch die optische Faser FB und Abzweigen reflektierten Lichts L1 aus der optische Faser FB, eine Lichteinbringungseinheit 53 zum Einbringen des Lichts L0 in ein Gehäuse 54 für ein optisches System, eine Kollimatorlinse 55, die in dem Gehäuse 54 für ein optisches System angeordnet ist, um das Licht L0, das von der Lichteinbringungseinheit 53 eingebracht wurde, in paralleles Licht L0 umzuwandeln, eine Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration, die in dem Gehäuse 54 für ein optisches System angeordnet ist, um das parallele Licht L0 von der Kollimatorlinse 55 zu empfangen, einen Spiegel 57, der in dem Gehäuse 54 für ein optisches System zum Reflektieren des Lichts L0 angeordnet ist, das von der Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration durch eine erste Öffnung 54a in dem Gehäuse 54 für ein optisches System zu den Schleifsteinen 64, die oberhalb des Gehäuses 54 für ein optisches System angeordnet sind, und eine Positionsdetektionseinheit 38 zum Detektieren der Position der Schneidklinge 12a. Die Messvorrichtung 50 beinhaltet auch einen Strahlteiler 58, der zwischen der breitbandigen Lichtquelle 31 und dem Spiegel 57 angeordnet ist, oder genauer gesagt in dem Gehäuse 54 für ein optisches System zwischen der Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration und dem Spiegel 57 zum Teilen des optischen Pfads des Lichts L0 in einen ersten optischen Pfad L3 zu dem Spiegel 57 und einen zweiten optischen Pfad L4 senkrecht zu dem ersten optischen Pfad L3 angeordnet ist.
Der Strahlteiler 58 beinhaltet zwei rechtwinkelige dreieckige Glasprismen, die mit ihrer Hypotenuse mit einem optischen dünnen Film dazwischen eingefügt verklebt sind, sodass dieser eine geneigte Oberfläche 58a bereitstellt, die eine Strahlteilerfunktion aufweist. Wenn das Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wird, auf dem Strahlteiler 58 aufgebracht wird, wird das Licht L0 durch die geneigte Oberfläche 58a in zwei Lichter aufgeteilt, wobei einer gerade durch die geneigte Oberfläche 58a entlang dem ersten optischen Pfad L3 läuft und einer durch die geneigte Oberfläche 58a reflektiert wird, um entlang dem zweiten optischen Pfad L4 senkrecht zu dem ersten optischen Pfad L3 zu laufen. Wie in 4 dargestellt, ist die Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration zwischen der breitbandigen Lichtquelle 31 und dem Strahlteiler 58 angeordnet oder genauer gesagt in dem Gehäuse 54 für ein optisches System zwischen der Kollimatorlinse 55 in dem Strahlteiler 58 angeordnet.
Ein erster Verschluss 54c und ein zweiter Verschluss 54d sind beweglich an äußeren Oberflächen des Gehäuses 54 für ein optisches System angeordnet. Der erste Verschluss 54c ist in Richtungen bewegbar, die durch den Pfeil R2 angegeben sind, um die erste Öffnung 54a in dem Gehäuse 54 für ein optisches System zu öffnen und zu schließen. Der erste optische Pfad L3, der sich von dem Strahlteiler 58 zu dem Spiegel 57 erstreckt, ist dadurch nach oben gebogen, um sich durch die erste Öffnung 54a zu den Schleifsteinen 64 zu erstrecken. Der zweite Verschluss 54d ist in Richtungen, die durch den Pfeil R3 angegeben sind, zum Öffnen und Schließen einer zweiten Öffnung 54b in dem Gehäuse 54 für ein optisches System bewegbar. Der zweite optische Pfad L4, der sich von dem Strahlteiler 58 erstreckt, erstreckt sich nach unten durch die zweite Öffnung 54b. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wenn die erste Öffnung 54b durch den ersten Verschluss 54c geöffnet ist, wird die zweite Öffnung 54b durch den zweiten Verschluss 54b geschlossen. Im Gegensatz dazu, wenn die zweite Öffnung 54b durch den zweiten Verschluss 54d geöffnet wird, wird die erste Öffnung 54b durch den ersten Verschluss 54c geschlossen. Das Gehäuse 54 für ein optisches System ist direkt oberhalb des Zentrums des Einspanntischs 20 durch eine Fixierungseinspannung, die nicht dargestellt ist, positioniert, wenn die Messvorrichtung 50 verwendet wird. Ein Verfahren zum Detektieren der Position der unteren Oberfläche der Schleifsteine, die als ein Arbeitswerkzeug verwendet werden, 64, unter Verwendung der Messvorrichtung 50 wird im Folgenden mit Bezug zu 4 beschrieben.
Mit dem Gehäuse 54 für ein optisches System oberhalb des Einspanntischs 20 durch die Fixierungseinspannung, die oben beschrieben ist, positioniert, wird der Einspanntisch 20 bewegt, um einen Bereich des Gehäuses 54 für ein optisches System, der die zentrale Position der ersten Öffnung 54b beinhaltet, direkt unterhalb einem der Schleifsteine 64 der Schleifeinheit 60 zu bewegen.
Dann wird die Schleifscheibe 62 in einer Richtung abgesenkt, die durch den Pfeil R4 angegeben ist, zu einer vertikalen Position, die 50 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 ist. Zu diesem Zeitpunkt muss die Position der unteren Oberfläche des Schleifsteins 64 nicht notwendigerweise exakt 50 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 sein, sondern kann einen bestimmten Fehler aufgrund eines Steuerungsfehlers der Schleifeinheit 60, einer Konfigurationsvariation des Schleifsteins 64 usw. aufweisen.
Dann wird die erste Öffnung 54a in dem Gehäuse 54 für ein optisches System in der Messvorrichtung 50 durch den ersten Verschluss 54c geschlossen und die zweite Öffnung 54b in dem Gehäuse 54 für ein optisches System wird durch den zweiten Verschluss 54b geöffnet. Jetzt wird die breitbandige Lichtquelle 31 der Messvorrichtung 50 mit Energie versorgt, um das Licht L0 zu emittieren. Wie oben beschrieben läuft das Licht L0, das durch die breitbandige Lichtquelle 31 emittiert wird, durch den optischen Pfad, der durch die optische Faser FB, die Lichtabzweigungseinheit 32, die Lichteinbringungseinheit 53, die Kollimatorlinse 55 und die Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration bereitgestellt ist, zu der geneigten Oberfläche 58a des Strahlteilers 58, der das Licht L0 reflektiert, sodass es entlang dem zweiten optischen Pfad L4 zu der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 läuft. In diesem Zustand wird dann das Gehäuse 54 für ein optisches System leicht in der Richtung abgesenkt, die durch den Pfeil R5 angegeben ist, bis es eine vorbestimmte Position erreicht, wenn das Licht L0, das entlang dem zweiten optischen Pfad L4 läuft, auf einen Fokuspunkt P1' an der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 konvergiert wird. Die obere Oberfläche des Einspanntischs 20 reflektiert das Licht L0 als reflektiertes Licht L5, das zurück entlang dem optischen Pfad läuft, dem das Licht L0 gefolgt ist. Das reflektierte Licht L5 wird aus der optischen Faser FB durch die Lichtabzweigungseinheit 32 abgezweigt und durch das Beugungsgitter 382 der Positionsdetektionseinheit 38 in getrenntes Licht L6 aufgetrennt, das durch den Liniensensor 348 detektiert wird. Zu diesem Zeitpunkt tritt zum Beispiel ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge von 700 nm wie durch eine Wellenform (d) angegeben, die durch die gepunktete Linie in dem unteren rechten Abschnitt aus 4 dargestellt ist, auf. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird das Licht, das eine Wellenlänge von 500 nm aufweist, auf den Fokuspunkt P0' an einer Position konvergiert, die 35 mm von dem Zentrum der optischen Achse beabstandet ist, entlang der das Licht L0 nach rechts in dem Gehäuse 54 für ein optisches System läuft. Darum, durch weiteres leichtes Absenken des Gehäuses 54 für ein optisches System wird die Wellenform des Lichtintensitätsmaximums, das durch die Positionsdetektionseinheit 38 detektiert wird, zu einer Position entsprechend der Wellenlänge von 500 nm bewegt, wie durch eine Wellenform (e) angegeben ist, die durch die durchgezogene Linie in dem unteren rechten Abschnitt in 4 dargestellt ist. Der Abstand von dem Zentrum der optischen Achse, entlang der das Licht L0 nach rechts in dem Gehäuse 54 für ein optisches System läuft, zu der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 kann so genau auf 35 mm gestellt werden.
Wie oben beschrieben, wenn der Abstand von dem Zentrum der optischen Achse, entlang der das Licht L0 in dem Gehäuse 54 für ein optisches System läuft, auf die obere Oberfläche des Einspanntischs 20 genau auf 35 mm eingestellt wurde, wird die zweite Öffnung 54b durch den zweiten Verschluss 54d geschlossen und die erste Öffnung 54a wird durch den ersten Verschluss 54c geöffnet. Das Licht, das entlang dem ersten optischen Pfad L3 in dem Gehäuse 54 für ein optisches System gelaufen ist, wird durch den Spiegel 57 reflektiert und läuft durch die erste Öffnung 54a zu dem Schleifstein 64, der oberhalb des Gehäuses 54 für ein optisches System positioniert ist. Wie oben beschrieben wird der Fokuspunkt des Lichts, das durch die Kollimatorlinse 55 zu der Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration gelaufen ist, so gesetzt, dass dieser an einer Position ausgebildet wird, der 35 mm von der geneigten Oberfläche 58a des Strahlteilers 58 beabstandet ist. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist der Abstand von der geneigten Oberfläche 58a zu dem Spiegel 57 auf 20 mm gesetzt. Darum wird das Licht, das durch die geneigte Oberfläche 58b geteilt und durch den Spiegel 57 reflektiert wird, sodass es entlang dem ersten optischen Pfad L3 zu den Schleifsteinen 56 läuft, auf Fokuspunkte an verschiedenen Positionen an dem ersten optischen Pfad L3 in Abhängigkeit von der Wellenlänge konvergiert, die in dem Licht L0 beinhaltet ist, über einen vorbestimmten Bereich, der 15 mm oberhalb des Zentrums des Spiegels 57, das heißt ungefähr 50 mm oberhalb der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20, ist. Falls das untere Ende des Schleifsteins 64 an der Position P2 existiert, wie in 4 dargestellt, reflektiert das untere Ende des Schleifsteins 64 das Licht, das auf dem Fokuspunkt an der Position P2 konvergiert ist, am intensivsten und reflektierte Lichter, die andere Wellenlängen aufweisen, weniger intensiv.
Das reflektierte Licht L5, das durch das untere Ende des Schleifsteins 64 an der Position P2 reflektiert wurde, das oben beschrieben ist, wird durch den Spiegel 57 reflektiert und läuft zurück durch den Strahlteiler 58, die Kondensorlinse 56 mit chromatischer Aberration, die Kollimatorlinse 55, die Lichteinbringungseinheit 53 und die optische Faser FB zu der Lichtabzweigungseinheit 32. Die Lichtabzweigungseinheit 32 zweigt das reflektierte Licht L5 zu der Positionsdetektionseinheit 38 anstatt der breitbandigen Lichtquelle 31 ab. Das reflektierte Licht L5, das zu der Positionsdetektionseinheit 38 abgezweigt ist, wird zu dem Beugungsgitter 382 von dieser geführt. Wie oben beschrieben weist das Beugungsgitter 382 eine Funktion auf, dass aufgebrachte Licht in verschiedene Wellenlängen aufzuteilen und das Licht als getrenntes Licht der verschiedenen Wellenlängen zu trennen. Wenn das reflektierte Licht L5, das durch das untere Ende der Schneidklinge 12a reflektiert wurde, durch das Beugungsgitter 382 läuft, wird das reflektierte Licht L1 in getrenntes Licht L6 der verschiedenen Wellenlängen umgewandelt und das getrennte Licht L6 wird auf dem Liniensensor 384 aufgebracht. In Erwiderung auf das aufgebrachte getrennte Licht L6 bildet der Liniensensor 384 ein Lichtintensitätssignal und gibt dieses an die Steuerungseinheit 100 aus. Zum Beispiel kann die Steuerungseinheit 100 als ein Ergebnis Wellenformen erhalten, die Maxima in verschiedenen Wellenlängen darstellen, die in dem unteren rechten Abschnitt von 2 dargestellt sind, entsprechend der vorhergehenden Ausführungsformen. Falls das reflektierte Licht L5, das an der Position P2 reflektiert wird, zu der Positionsdetektionseinheit 38 geführt wird, kann die Steuerungseinheit 100 die Wellenform (a) erhalten, die durch die durchgezogene Linie angegeben ist. Es kann folglich gesehen werden, dass ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge von 800 nm auf der Basis des getrennten Lichts L6, in welches das reflektierte Licht L5, das an der Position P2 reflektiert wurde, aufgeteilt wurde, ausgebildet wird.
Wie oben beschrieben, falls durch das getrennte Licht L6 detektiert wird, dass ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge von 800 nm ausgebildet wurde, dann kann der Z-Koordinatenwert in der Z-Koordinatentabelle 120 als +15 µm festgestellt werden, indem auf die Z-Koordinatentabelle 120 Bezug genommen wird, die in 3 dargestellt ist, die in der Steuerungseinheit 100 vorher gespeichert ist. Darum wird die vertikale Position, das heißt die Z-Koordinate der vertikalen Position, der Schneidklinge 12a von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 wie folgt detektiert. $Z= 50 mm+15,0 μ m$
Falls das untere Ende des Schleifsteins 64 in einer Position 64'' ist, die durch die zwei gepunktet und gestrichelten Linien in 4 dargestellt sind, wird das Licht L0, das entlang dem ersten optischen Pfad L3 gelaufen ist, durch das untere Ende des Schleifsteins 64 an einer Position reflektiert, die durch P1 angegeben ist. Während das Licht, das die Wellenlänge 200 nm aufweist, auf den Fokuspunkt an der Position P1 konvergiert wird, falls das reflektierte Licht L5, das durch das untere Ende des Schleifsteins 64 an der Position P1 reflektiert wird, zu der Positionsdetektionseinheit 38 geführt wird und das getrennte Licht L6 durch den Liniensensor 384 detektiert wird, taucht ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge 200 nm, wie durch die Wellenform (c) dargestellt, die durch die gestrichelte Linienkurve in dem unteren rechten Abschnitt in 2 dargestellt ist. Durch Bezugnahme auf die Z-Koordinatentabelle 120, die in 3 dargestellt ist, auf der Basis der Wellenform (c), kann gesehen werden, dass der Z-Koordinatenwert in der Z-Koordinatentabelle 120 -15,0 µm ist. Darum wird die vertikale Position, das heißt die Z-Koordinate des Schleifsteins 64'', von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 wie folgt detektiert. $Z= 50 mm+15,0 μ m$
Ferner, falls das untere Ende des Schleifsteins 64 in einer Position 64' ist, die durch die zwei gepunkteten und gestrichelten Linien in 4 angegeben ist, wird das Licht L0, das entlang dem ersten optischen Pfad L3 gelaufen ist, durch das untere Ende des Schleifsteins 64 an einer Position reflektiert, die durch P0 angegeben ist. Während das Licht, das die Wellenlänge von 500 nm aufweist, auf den Fokuspunkt an der Position P0 konvergiert ist, tritt ein Lichtintensitätsmaximum an der Position entsprechend der Wellenlänge 500 nm auf, die durch die Wellenform (b) angegeben ist, die durch die gestrichelte Linienkurve in dem unteren rechten Abschnitt in 2 dargestellt ist. Durch Bezugnahme auf die Z-Koordinatentabelle 120, die in 3 dargestellt ist, kann auf der Basis der Wellenform (b) gesehen werden, dass der Z-Koordinatenwert in der Z-Koordinatentabelle 120 0,0 µm ist. Darum kann die vertikale Position, das heißt die Z-Koordinate, des Schleifsteins 64' von der oberen Oberfläche des Einspanntischs 20 wie folgt detektiert werden. $Z= 50 mm (+ 0,0 μ m)$
Entsprechend der anderen oben beschriebenen Ausführungsform ist die Messvorrichtung dazu geeignet, akkurat die Positionsbeziehung zwischen einer Halteeinheit, die ein Werkstück hält, und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, das an der Halteeinheit gehalten ist, zu messen. Darüber hinaus, sogar in dem Fall, dass die Messvorrichtung 50 entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der Schleifeinheit 60 der Schleifvorrichtung angewendet wird, ist die Messeinheit 50 dazu geeignet, die Positionsbeziehung zwischen dem Einspanntisch der Halteeinheit und des Bearbeitungswerkzeugs zu detektieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Schutzbereichs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 7130692 [0003]
JP 2019091781 [0004]

Claims

Messvorrichtung zum Messen einer Positionsbeziehung zwischen einem Einspanntisch zum daran Halten eines Werkstücks und einem Bearbeitungswerkzeug zum Bearbeiten des Werkstücks, das an dem Einspanntisch gehalten ist, wobei die Messvorrichtung aufweist: eine breitbandige Lichtquelle; einen Spiegel zum Reflektieren von Licht, das von der breitbandigen Lichtquelle emittiert wurde, damit dieses zu dem Bearbeitungswerkzeug läuft; eine Kondensorlinse mit chromatischer Aberration, die zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Spiegel oder zwischen dem Spiegel und dem Bearbeitungswerkzeug angeordnet ist; eine Lichtabzweigungseinheit, die reflektiertes Licht von dem Bearbeitungswerkzeug abzweigt, das durch den Spiegel reflektiert wurde und durch die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration zurückgelaufen ist; und eine Positionsdetektionseinheit, die eine Position des Bearbeitungswerkzeugs auf der Basis der Intensität des reflektierten Lichts detektiert, das einer Wellenlänge des reflektierten Lichts entspricht, das durch die Lichtabzweigungseinheit abgezweigt wurde.
Messvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Strahlteiler, der zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Spiegel angeordnet ist, zum Teilen des Lichts, das durch die breitbandige Lichtquelle emittiert wurde, in einen ersten optischen Pfad zu dem Spiegel und einen zweiten optischen Pfad senkrecht zu dem ersten optischen Pfad, wobei die Kondensorlinse mit chromatischer Aberration zwischen der breitbandigen Lichtquelle und dem Strahlteiler angeordnet ist und das Licht, das von der breitbandigen Lichtquelle emittiert wurde, zu dem Spiegel und dem Einspanntisch geführt wird.