JP2006513869A - 制御された材料の除去を実現するための研磨工程のモデル化 - Google Patents
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Abstract
Description
R(t)=G(t)×F’ (6)
したがって、以下の式を導出することができる。
F’×G(t)=F×G(t)+I (7)
および
実施例のために、レンズ研磨装置においてプラスチックレンズに適用されるときの炭化ケイ素の研磨材の切削速度が測定された。具体的に言えば、レンズ研磨装置は、コネチカット州サウスウィンザーのガーバー・コバーン・オプティカル・インコーポレイテッド(Gerber Coburn Optical,Inc.(South Windsor,CT))によって製造された「ガーバー・オプティカル・エーペックス(Gerber Optical Apex)装置であった。ポリカーボネートレンズは、マサチューセッツ州ダッドリーのジェンテックス・オプティックス(Gentex Optics(Dudley,MA))による76mmのSFSV PDQB4.25レンズであった。炭化ケイ素の研磨材は、ミネソタ州セントポールのスリーエム・カンパニー(3M Company(St.Paul,MN))によるP280 3M734研磨材であった。
実施例1に示されているように、研磨材の作用力を工程制御変数として計算することができる。別の例として、研磨時間はまた、加工物の切削量を制御するために用いられる開ループモデルから計算されることもできる。この実施例において、実施例1と同一の加工物タイプ、研磨材タイプおよび機械が用いられた。この実施例において、一定の力で研磨材の3つの試料から速度および時間定数を平均化することによって、研磨材のモデルを求めた。力は、10,536グラムに設定された。
Claims (70)
- 研磨期間にわたって加工物タイプに適用されるときの研磨材タイプの切削速度の開ループモデルを生成するステップと、
実質的に一定の切削速度を実現するために、前記モデルに基づいて前記研磨材タイプの研磨材を用いて前記加工物タイプの加工物を研磨するステップと、を含む方法。 - 前記加工物を研磨するステップは、
前記加工物の状態を表すフィードバック信号を取得するステップと、
前記開ループモデルおよび前記フィードバック信号に基づいて、前記加工物に前記研磨材を適用するステップと、をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 加工物を研磨するステップは、
1つ以上の工程制御変数に基づいて、前記加工物に対して前記研磨材を適用するステップと、
前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記モデルに基づいて、研磨期間にわたって少なくとも1つの前記工程制御変数を調整するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの前記工程制御変数を調整するステップは、前記モデルに基づき、前記加工物に対する前記研磨材の作用力、前記モデルに基づき、前記加工物に対する前記研磨材の適用速度、前記研磨期間に関する持続時間および冷却材の流れのうちの少なくとも1つを調整するステップを含む、請求項3に記載の方法。
- 加工物を研磨するステップは、
目標切削速度を選択するステップと、
前記モデルへの入力として前記目標切削速度を用いて、前記モデルに基づき、研磨期間にわたって工程制御変数の値を予め計算するステップと、
前記計算値に基づき、研磨期間にわたって前記工程制御変数を制御するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 値を予め計算するステップは作用力値を計算するステップを含み、前記工程制御変数を制御するステップは、前記計算値に基づいて、研磨期間にわたって、前記研磨材が前記加工物に対して適用される作用力を制御するステップを含む、請求項5に記載の方法。
- 複数の研磨材から前記研磨材を選択するステップと、
選択された研磨材に基づき、前記工程制御変数に関する前記計算値を更新するステップと、をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記計算値を更新するステップは、
前記選択された研磨材から性能指数を読出すステップと、
前記モデルへの入力として、前記性能指数を用いて前記工程制御変数に関する値を計算するステップと、を含む、請求項7に記載の方法。 - 研磨期間中、前記加工物の研磨時に、実際の切削速度を測定するステップと、
実際の切削速度および前記モデルに基づき、実時間で前記工程制御変数の値を自動的に再計算するステップと、をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 研削機内に前記計算値を格納するステップと、
前記工程制御変数に関する前記計算値に基づき、研磨期間にわたって、前記研削機を用いて、前記研磨材によって前記加工物を研磨するステップと、をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - モデルを生成するステップは、
試験研磨期間中、前記研磨材を用いて試験加工物を研磨するステップと、
前記試験研磨期間中、ある間隔で、前記試験加工物から除去される材料の量を測定するステップと、
材料の前記測定量に基づき、単位時間当たりの切削速度を表す切削速度データを生成するステップと、
時間の関数として、切削速度を計算するために前記切削速度データに式を適合させるステップと、を含む、請求項1に記載の方法。 - 切削速度データを生成するステップは、少なくとも2つの間隔中に除去される材料の前記測定量に基づき、各間隔に関する平均切削速度を計算するステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記式および前記切削速度データに基づき、残差を計算するステップと、
前記計算された残差に基づき、前記式の多数の指数成分を調整するステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - モデルを生成するステップは、実質的に一定の力で前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記研磨材の前記切削速度を計算するための前記モデルを生成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- モデルを生成するステップは、2つの指数の和として前記切削速度を計算するための前記モデルを生成するステップを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記モデルを生成するステップは、目標の一定の切削速度および前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記加工物に対する前記研磨材の作用力を計算するための前記モデルを生成するステップを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記モデルを生成するステップは、
研磨期間にわたって、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記加工物を研磨するときに用いるための工程制御変数に関する値を生成するステップと、
研磨期間中に、実時間で、前記工程制御変数の前記値を計算するための式を生成するステップの一方を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記加工物を研磨するステップは、少なくとも500秒を超える研磨期間に関して、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記研磨材によって前記加工物を研磨するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記加工物を研磨するステップは、少なくとも1時間を超える研磨期間に関して、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記研磨材によって前記加工物を研磨するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 研磨材を用いて加工物を研磨するための機械と、
前記研磨材に関して実質的に一定の切削速度を実現するために、開ループモデルに基づいて前記機械によって前記加工物に対する前記研磨材の適用を制御するための制御装置と、を具備するシステム。 - 前記制御装置は、前記加工物の状態を表すフィードバック信号を取得し、前記開ループモデルおよび前記フィードバック信号に基づいて、前記加工物に対して前記研磨材を適用するための前記機械を制御する、請求項22に記載のシステム。
- 前記制御装置は、1つ以上の工程制御変数に基づいて、前記機械を制御し、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、研磨期間にわたって、少なくとも1つの前記工程制御変数を調整する、請求項22に記載のシステム。
- 前記制御装置は、前記加工物に対する前記研磨材の作用力、前記加工物に対する前記研磨材の適用速度、前記研磨期間の持続時間および冷却材の流れのうちの少なくとも1つを調整する、請求項23に記載のシステム。
- 前記制御装置は、研磨期間中、前記機械を制御する際に用いるための工程制御変数に関する1組の値を格納するためのコンピュータ可読媒体を具備する、請求項22に記載のシステム。
- 前記1組の値が作用力および前記研磨期間内の関連する時間間隔を表し、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記値に基づいて、前記制御装置が前記機械に研磨期間中、前記加工物に対して前記研磨材を適用するように命令する、請求項26に記載のシステム。
- 前記制御装置は、前記研磨材に関連する性能指数に基づき、前記工程制御変数に関する値を更新する、請求項26に記載のシステム。
- 前記制御装置は、研磨期間中、前記研磨材の実際の切削速度を表すデータを受信し、前記データに基づき、実時間で前記工程制御変数に関する値を再計算する、請求項26に記載のシステム。
- 前記加工物に対する前記研磨材の作用力および研磨期間内の時間を前記研磨材の前記切削速度に関連付ける数学モデルを格納するためのコンピュータ可読媒体をさらに具備する、請求項22に記載のシステム。
- 前記制御装置は、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記加工物を研磨するときに、前記機械によって用いるための工程制御変数に関する値の実時間計算のための前記モデルを呼び出す、請求項30に記載のシステム。
- 前記モデルを生成し、コンピュータ内部に収容される前記コンピュータ可読媒体に前記モデルを格納するためのコンピュータをさらに具備し、コンピュータが前記モデルに基づく工程制御変数の値を計算し、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記加工物を研磨するときに用いるための前記機械に前記値を通信する、請求項30に記載のシステム。
- 目標切削速度を受信するために、前記コンピュータによって提供されるユーザインターフェイスをさらに具備し、前記コンピュータが、前記モデルへの入力として、前記目標切削速度を用いて前記モデルに基づき値を計算する、請求項32に記載のシステム。
- 試験研磨期間中、個別の間隔で試験加工物から除去される材料の量を表す入力データを受信するために、前記コンピュータによって提供されるユーザインターフェイスを具備し、前記コンピュータが前記入力データに基づき前記モデルを生成する、請求項32に記載のシステム。
- 前記コンピュータは、前記入力データに基づき、単位時間当たりの切削速度を示す切削速度データを計算することによって、前記モデルを生成し、時間の関数として前記研磨材に関する切削速度を計算するために、前記切削速度データに式を適合させる、請求項34に記載のシステム。
- 前記コンピュータは、少なくとも2つの間隔の間で除去される材料の前記測定量に基づき、各間隔に関する平均切削速度を計算することによって、前記切削速度データを計算する、請求項35に記載のシステム。
- 前記コンピュータは、前記式および前記切削速度データに基づいて残差を計算し、前記計算された残差に基づいて前記式の複数の指数成分を調整する、請求項35に記載のシステム。
- 前記モデルは、実質的に一定の力で前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記研磨材の前記切削速度を表す、請求項32に記載のシステム。
- 前記モデルは、2つの指数の和として前記切削速度を表す、請求項38に記載のシステム。
- 前記モデルは、目標の一定の切削速度および前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記加工物に対する前記研磨材の作用力を表す、請求項40に記載のシステム。
- 前記機械は、少なくとも500秒を超える研磨期間に関して、前記実質的に一定の切削速度で、前記研磨材によって前記加工物を研磨する、請求項1に記載のシステム。
- 前記機械は、少なくとも1時間を超える研磨期間に関して、前記実質的に一定の切削速度で、前記研磨材によって前記加工物を研磨する、請求項1に記載のシステム。
- プログラマブルコントローラに、研磨期間にわたって、前記研磨材に関して実質的に一定の切削速度を実現するために、開ループモデルに基づいて、研磨材によって加工物を研磨するように機械に命令させるための命令を含むコンピュータ可読媒体。
- 1つ以上の工程制御変数に基づき、前記命令が、前記制御装置に前記加工物に対して前記研磨材を適用させ、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、研磨期間にわたって、少なくとも1つの前記工程制御変数を調整させる、請求項45に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記命令が、前記制御装置に(1)研磨期間中、前記加工物に対する前記研磨材の作用力および(2)研磨期間中、前記加工物に対する前記研磨材の適用速度のうちの少なくとも1つを調整させる、請求項45に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記研磨材の前記切削速度の数学モデルから計算された工程制御変数に関する1組の値に基づいて、前記命令が、前記制御装置に、研磨期間中、前記機械に命令させる、請求項47に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記1組の値が作用力および前記研磨期間内の関連する時間間隔を表し、前記実質的に一定の切削速度を実現するために、前記値に基づいて、前記命令が、前記制御装置に、前記機械に研磨期間中、前記加工物に対して前記研磨材を適用するように命令させる、請求項47に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記命令が、前記制御装置に前記モデルを実行する計算装置からの前記値を受信させる、請求項48に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記命令が、前記制御装置に前記値の実時間計算のための前記モデルを呼び出させる、請求項48に記載のコンピュータ可読媒体。
- 研磨期間にわたって、前記研磨材に関して実質的に一定の切削速度を実現するために、研磨材によって加工物を研磨するために、機械によって用いるための開ループモデルを表すデータを含むコンピュータ可読媒体。
- 前記モデルは、実質的に一定の力で前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記研磨材の前記切削速度を表す、請求項52に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記モデルは、2つの指数の和として前記切削速度を表す、請求項53に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記モデルは、目標の一定の切削速度および前記研磨材が前記加工物に適用される時間の長さの関数として、前記加工物に対する前記研磨材の作用力を表す、請求項55に記載のコンピュータ可読媒体。
- 研磨期間にわたって、加工物タイプに適用されるとき、研磨材タイプの切削速度の開ループモデルを生成するステップと、
研磨期間中、前記加工物から除去される材料の制御された量を実現するために、前記モデルに基づいて、前記研磨材タイプの研磨材によって前記加工物タイプの加工物を研磨するステップと、を含む方法。 - 前記加工物を研磨するステップは、研磨期間中、実質的に一定の切削速度を実現するために、前記モデルに基づき、前記加工物を研磨するステップを含む、請求項58に記載の方法。
- 前記加工物を研磨するステップは、研磨期間中、前記加工物から目標量の材料を除去するために、前記モデルに基づき、前記加工物を研磨するステップを含む、請求項58に記載の方法。
- 研磨期間にわたって、加工物タイプに適用されるとき、研磨材タイプの切削速度の開ループモデルを生成するステップと、
各加工物から一定の量の材料を除去するために、前記モデルに基づいて、期間を変化させるために、前記研磨材タイプの研磨材によって前記加工物タイプの複数の加工物を研磨するステップと、を含む方法。 - 前記加工物を研磨するステップは、
前記期間に関する持続時間を計算するステップと、
前記それぞれの計算された持続時間の間、前記加工物のそれぞれに前記研磨材を適用するステップと、を含む、請求項61に記載の方法。 - 1タイプの加工物に適用されるとき、研磨材タイプに関する研磨性能データを収集するステップと、
前記収集された研磨性能データに基づき、工程制御変数の関数として、性能変数の開ループモデルを生成するステップと、
所望の研磨性能を実現するために、前記モデルに基づき、前記研磨材タイプの1つ以上の研磨材によって前記加工物タイプの1つ以上の加工物を研磨するステップと、を含む方法。 - 1つ以上の加工物を研磨するステップは、前記加工物のそれぞれに関して実質的に一貫性のある研磨性能を実現するために、前記開ループモデルに基づき、前記研磨材のうちの1つの研磨材を用いて複数の加工物を研磨するステップを含む、請求項63に記載の方法。
- 1つ以上の加工物を研磨するステップは、前記複数の研磨材を用いて研磨された前記加工物に関して実質的に均一の研磨性能を実現するために、前記開ループモデルに基づき、前記複数の研磨材によって少なくとも1つの前記加工物を研磨するステップを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記所望の研磨性能は、切削速度、前記加工物から除去される全体的な材料、前記加工物に施される表面仕上げおよび前記研磨材によって実現される加工物の幾何構成のうちの少なくとも1つを含む、請求項63に記載の方法。
- 前記開ループモデルの前記工程制御変数は、前記研磨材の作用力、前記研磨材と前記加工物との相対速度、研磨接触が維持される時間、冷却材の流速のうちの少なくとも1つを含む、請求項63に記載の方法。
- 1タイプの半導体調整パッドに適用されるとき、研磨材タイプの1タイプの性能変数の開ループモデルを生成するステップと、
前記調整パッドタイプの調整パッドによって複数の半導体ウェーハを研磨するステップと、
前記研磨のそれぞれの間、前記パッドから実質的に等しい量の材料を除去するために、前記モデルに基づき、前記研磨材タイプの研磨材によって前記調整パッドを反復研磨するステップと、を含む方法。 - 前記調整パッドを反復研磨するステップは、前記モデルに基づき、前記研磨のそれぞれに関する期間を変更するステップを含む、請求項68に記載の方法。
- 前記調整パッドを反復研磨するステップは、前記モデルに基づき、前記研磨中、前記研磨材の作用力を変化させるステップを含む、請求項68に記載の方法。
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