JP2019147231A - Processing device, processing method and processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対象物を研削または研磨する処理装置、処理方法および処理システムに関する。 The present invention relates to a processing apparatus, a processing method, and a processing system for grinding or polishing an object.
例えば、半導体装置の製造では、半導体基板(以下、ワークともいう)を薄化するために、ワークを研削装置により研削する。研削装置は、あらかじめ研削装置に記憶されているレシピと呼ばれる手順に従ってワークを研削する。レシピでは、例えば、ワークの回転速度(rpm)および回転方向、砥石の回転速度および回転方向、ターゲットとするワークの厚み、砥石の送り出し速度など種々の項目が設定されている。 For example, in manufacturing a semiconductor device, a workpiece is ground by a grinding device in order to thin a semiconductor substrate (hereinafter also referred to as a workpiece). The grinding device grinds the workpiece according to a procedure called a recipe stored in advance in the grinding device. In the recipe, for example, various items such as a workpiece rotation speed (rpm) and rotation direction, a grinding wheel rotation speed and rotation direction, a target workpiece thickness, and a grinding wheel feed rate are set.
しかしながら、基板処理装置の経時変化や環境(温度変化)、砥石の摩耗等により、最適な研削条件が時々刻々と異なってくる。従来の研削装置では、研削後のワークが検査装置でエラーとなった場合に、研削条件を最適化するためにレシピを管理者や作業員等が設定しなおす必要がある。また、レシピの変更は、管理者や作業員等が変更後のレシピでワークを実際に処理し、検査装置にてプロファイルを確認する必要がある。そして、スペック範囲内の正常なプロファイルが得られるまで、レシピの変更および検査を複数回繰り返すことが必要な場合もあり、多大な負担を強いられる作業となっている。さらに、レシピの変更および検査を行っている間、処理装置は、ダウンタイムとなり生産に寄与しないため生産性が低下する。このため、研削処理ではないが、ワークの処理(研磨処理)後に基板の欠陥検査を行い、その結果に基づいてレシピを変更したり、リワークを実行することが行われている(例えば、特許文献1)。 However, the optimum grinding conditions vary from time to time due to changes over time in the substrate processing apparatus, environment (temperature changes), wear of the grinding wheel, and the like. In a conventional grinding apparatus, when a workpiece after grinding causes an error in the inspection apparatus, it is necessary for an administrator, an operator, or the like to reset the recipe in order to optimize the grinding conditions. In addition, for changing the recipe, it is necessary for an administrator, a worker, or the like to actually process the workpiece with the changed recipe and to check the profile with the inspection device. Then, it may be necessary to repeat the recipe change and inspection a plurality of times until a normal profile within the spec range is obtained, which is a burdensome work. Furthermore, while the recipe is changed and inspected, the processing apparatus becomes downtime and does not contribute to production, so that productivity decreases. For this reason, although it is not a grinding process, a defect inspection of a substrate is performed after a workpiece process (polishing process), and a recipe is changed or a rework is performed based on the result (for example, patent document) 1).
しかしながら従来の処理装置および手法では、ワークの処理後に欠陥を検査するため、欠陥の発生を未然に防ぐことは難しい。また、研削の場合、リワークによりワークを再生させることはできず、破棄するしかない。 However, in the conventional processing apparatus and method, since defects are inspected after the workpiece is processed, it is difficult to prevent the occurrence of defects. In the case of grinding, the work cannot be regenerated by reworking, but must be discarded.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、処理装置の異常な挙動を検知することができる処理装置、処理方法および処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a processing device, a processing method, and a processing system that can detect an abnormal behavior of the processing device.
上記の課題を解決すべく、本発明に係る処理装置は、処理対象であるワークを研削処理または研磨処理する処理装置であって、処理具を保持して回転動作させる第1回転体と、前記ワークを保持して回転動作させる第2回転体と、前記処理具および前記ワークの少なくとも一方を、前記第1,第2回転体の回転軸方向に相対的に接近させる軸方向駆動部と、前記第1回転体の状態を検知する第1検知器と、前記第2回転体の状態を検知する第2検知器と、前記軸方向駆動部の状態を検知する第3検知器とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a processing apparatus according to the present invention is a processing apparatus for grinding or polishing a workpiece to be processed, and includes a first rotating body that holds and rotates a processing tool, A second rotating body that holds and rotates the workpiece, an axial drive unit that relatively moves at least one of the processing tool and the workpiece in the rotation axis direction of the first and second rotating bodies; and A first detector that detects a state of the first rotating body; a second detector that detects a state of the second rotating body; and a third detector that detects the state of the axial drive unit. Features.
上記構成によれば、第1回転体の状態を検知する第1検知器と、第2回転体の状態を検知する第2検知器と、軸方向駆動部の状態を検知する第3検知器とを備えることで、処理装置(特に、回転を伴う研削、研磨の処理装置)の異常な挙動を効果的に検知することができる。このため、ワーク処理における不具合の発生を抑制することができる。また、異常な挙動による処理装置の損傷を抑制することができる。 According to the above configuration, the first detector that detects the state of the first rotating body, the second detector that detects the state of the second rotating body, and the third detector that detects the state of the axial drive unit. The abnormal behavior of the processing apparatus (particularly, the grinding and polishing processing apparatus with rotation) can be effectively detected. For this reason, generation | occurrence | production of the malfunction in a workpiece | work process can be suppressed. Further, damage to the processing apparatus due to abnormal behavior can be suppressed.
また、本発明に係る処理装置は、前記第1検知器は、前記第1回転体の回転軸の軸ブレ、振動および前記第1回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、前記第2検知器は、前記第2回転体の回転軸の軸ブレ、振動および前記第2回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、前記第3検知器は、前記軸方向駆動部の振動および前記軸方向駆動部を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも一方を検知することを特徴とする。 Further, in the processing apparatus according to the present invention, the first detector detects at least one of shaft blurring and vibration of a rotating shaft of the first rotating body, and a load of a motor that rotationally drives the first rotating body. The second detector detects at least one of shaft blurring and vibration of the rotation shaft of the second rotating body, and a load of a motor that rotationally drives the second rotating body, and the third detector It is characterized by detecting at least one of vibrations of the axial drive unit and a load of a motor that rotationally drives the axial drive unit.
上記構成によれば、第1検知器は、第1回転体の回転軸の軸ブレ、振動および第1回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、第2検知器は、第2回転体の回転軸の軸ブレ、振動および第2回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、第3検知器は、軸方向駆動部の振動および軸方向駆動部を回転駆動を検知する。このため、ワーク処理の不具合に直結しやすい挙動の異常を効果的に検知することができる。また、異常な挙動による処理装置の損傷を効果的に抑制することができる。 According to the above configuration, the first detector detects at least one of shaft blurring and vibration of the rotating shaft of the first rotating body, and a load of the motor that rotationally drives the first rotating body, and the second detector The third detector detects at least one of shaft shake and vibration of the rotating shaft of the second rotating body and a load of the motor that rotationally drives the second rotating body, and the third detector detects vibration of the axial driving unit and the axial driving unit. Detects rotational drive. For this reason, it is possible to effectively detect an abnormality in a behavior that is easily connected to a defect in work processing. Moreover, damage to the processing apparatus due to abnormal behavior can be effectively suppressed.
また、本発明に係る処理装置の前記第1検知器は、前記第1回転体の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサを備え、前記第2検知器は、前記第2回転体の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサを備えることを特徴とする。 Further, the first detector of the processing apparatus according to the present invention includes an optical displacement sensor that measures displacements on an upper end side and a lower end side of a rotation shaft of the first rotating body, and the second detector An optical displacement sensor that measures the displacement of the upper end side and the lower end side of the rotation shaft of the second rotating body is provided.
上記構成によれば、光学式変位センサにより回転軸の上端側および下端側の変位を計測するので微小な変化についても検知することができ、異常検出の精度が向上する。 According to the above configuration, since the displacement of the upper end side and the lower end side of the rotating shaft is measured by the optical displacement sensor, even a minute change can be detected, and the accuracy of abnormality detection is improved.
また、本発明に係る処理装置は、前記第1検知器の検知状態に基づいて前記第1回転体の異常を判定する第1判定部と、前記第2検知器の検知状態に基づいて前記第2回転体の異常を判定する第2判定部と、前記第3検知器の検知状態に基づいて前記軸方向駆動部の異常を判定する第3判定部と、前記第1,第2回転体および軸方向駆動部を制御する制御部と、前記第1から第3判定部の少なくとも1以上の判定結果に基づいて前記第1,第2回転体および軸方向駆動部の少なくとも1以上の動作を変更する変更部とを備えることを特徴とする。 The processing apparatus according to the present invention includes a first determination unit that determines an abnormality of the first rotating body based on a detection state of the first detector, and a first determination unit that is based on the detection state of the second detector. A second determination unit that determines abnormality of the two-rotor, a third determination unit that determines abnormality of the axial drive unit based on a detection state of the third detector, the first and second rotation members, At least one operation of the first and second rotating bodies and the axial drive unit is changed based on at least one determination result of the control unit that controls the axial drive unit and the first to third determination units. And a changing unit to be provided.
上記構成によれば、第1から第3判定部の少なくとも1以上の判定結果に基づいて第1,第2回転体および軸方向駆動部の動作を変更するため、ワークを最適な条件化で処理することができる。また、挙動が変化した際に動作内容に変更を加えることで、次のワークに不具合が生じることを防止することができる。 According to the above configuration, since the operations of the first and second rotating bodies and the axial drive unit are changed based on at least one determination result of the first to third determination units, the workpiece is processed under optimum conditions. can do. Moreover, it is possible to prevent a problem from occurring in the next workpiece by changing the operation content when the behavior changes.
また、本発明に係る処理方法は、処理具を保持して回転動作させる第1回転体と、処理対象であるワークを保持して回転動作させる第2回転体と、前記処理具および前記ワークの少なくとも一方を、前記第1,第2回転体の回転軸方向に相対的に接近させる軸方向駆動部とを備えた処理装置を用いてワークを研削または研磨する処理方法であって、第1検知器が前記第1回転体の状態を検知する工程と、第2検知器が前記第2回転体の状態を検知する工程と、第3検知器が前記軸方向駆動部の状態を検知する工程とを有することを特徴とする。 The processing method according to the present invention includes a first rotating body that holds and rotates a processing tool, a second rotating body that holds and rotates a workpiece to be processed, the processing tool, and the workpiece. A processing method for grinding or polishing a workpiece using a processing apparatus including an axial direction drive unit that relatively closes at least one of the first and second rotating bodies in the rotation axis direction, wherein the first detection A step of detecting a state of the first rotating body, a step of detecting a state of the second rotating body by a second detector, and a step of detecting a state of the axial drive unit by a third detector. It is characterized by having.
上記構成によれば、第1検知器が前記第1回転体の状態を検知する工程と、第2検知器が前記第2回転体の状態を検知する工程と、第3検知器が前記軸方向駆動部の状態を検知する工程とを有するので、処理装置(特に、回転を伴う研削、研磨の処理装置)の異常な挙動を効果的に検知することができる。このため、ワーク処理における不具合の発生を抑制することができる。また、異常な挙動による処理装置の損傷を抑制することができる。 According to the above configuration, the step of detecting the state of the first rotating body by the first detector, the step of detecting the state of the second rotating body by the second detector, and the axial direction of the third detector. And a step of detecting the state of the drive unit, it is possible to effectively detect an abnormal behavior of the processing apparatus (particularly, a processing apparatus for grinding and polishing with rotation). For this reason, generation | occurrence | production of the malfunction in a workpiece | work process can be suppressed. Further, damage to the processing apparatus due to abnormal behavior can be suppressed.
また、本発明に係る処理システムは、処理対象であるワークを研削または研磨する処理システムであって、処理具を保持して回転動作させる第1回転体と、前記ワークを保持して回転動作させる第2回転体と、前記処理具および前記ワークの少なくとも一方を、前記第1,第2回転体の回転軸方向に相対的に接近させる軸方向駆動部と、前記第1回転体の状態を検知する第1検知器と、前記第2回転体の状態を検知する第2検知器と、前記軸方向駆動部の状態を検知する第3検知器とを備えた複数の処理装置と、前記複数の処理装置の前記第1から第3検知器で検知される検知結果を取得する取得部と、前記取得部で取得される検知結果を前記処理装置ごとに記憶させる記憶制御部とを備えるサーバとを具備することを特徴とする処理システム。 Further, the processing system according to the present invention is a processing system for grinding or polishing a workpiece to be processed, the first rotating body holding and rotating the processing tool, and rotating and holding the workpiece. Detecting a state of the second rotating body, an axial drive unit that causes at least one of the processing tool and the workpiece to relatively approach each other in the rotating shaft direction of the first and second rotating bodies, and the state of the first rotating body A plurality of processing devices comprising: a first detector that detects a state of the second rotating body; a third detector that detects a state of the axial drive unit; A server comprising: an acquisition unit that acquires detection results detected by the first to third detectors of the processing device; and a storage control unit that stores the detection results acquired by the acquisition unit for each processing device. A processing system comprising: .
上記構成によれば、複数の処理装置から第1から第3検知器で検知される検知結果を取得して処理装置ごとに記憶させるので、各処理装置の検知結果を蓄積してデータベースを構築することができる。このため、この蓄積されたデータベースに基づいて、各処理装置の挙動を解析することで解析結果を他の処理装置へフィードバックすることができる。また、各処理装置の挙動を比較することで、他の処理装置と異なる挙動を示す処理装置を早期発見することができ、不具合の発生を未然に防止することができる。 According to the above configuration, the detection results detected by the first to third detectors are acquired from a plurality of processing devices and stored for each processing device. Therefore, the database is constructed by accumulating the detection results of each processing device. be able to. For this reason, the analysis result can be fed back to another processing apparatus by analyzing the behavior of each processing apparatus based on the accumulated database. In addition, by comparing the behavior of each processing device, a processing device that exhibits a behavior different from that of other processing devices can be detected at an early stage, and the occurrence of defects can be prevented in advance.
以上説明したように、本発明によれば、処理装置の異常な挙動を検知することができる処理装置、処理方法および処理システムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a processing device, a processing method, and a processing system that can detect an abnormal behavior of the processing device.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、処理装置としてワークを研削する研削装置を主に説明するが、本発明は、研磨装置(ラッピング装置)にも適用することができるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a grinding apparatus for grinding a workpiece is mainly described as the processing apparatus, but the present invention can also be applied to a polishing apparatus (lapping apparatus).
(第1実施形態)
本発明にかかる第1実施形態の処理装置および処理方法について、図面を参照して説明する。第1実施形態にかかる処理装置10は、ワークW(例えば、シリコン(Si)、サファイア、シリコンカーバイト(SiC)、窒化ガリウム(GaN)等を主成分とする基板)を研削する研削装置である。処理装置10は、処理状態を検知する複数の検知センサを備え、これら検知センサの検知結果を常時収集するとともに、これら検知センサの検知結果に基づいて処理装置10の異常を検知する。また、処理装置10は、検知センサの検知結果に基づいて処理装置10に記憶されているワークWに対する処理内容を規定した処理工程(以下、レシピともいう)を動的に変更する機能を有する。
(First embodiment)
A processing apparatus and a processing method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The
図1は、第1実施形態にかかる処理装置10の側面図である。なお、図1では、処理装置10の主要部のみを図示している。図1に示すように、処理装置10は、基台20(メインフレーム)と、この基台20の下部側に位置するワーク保持部30と、ワーク保持部30に対向して基台20の上部側に位置する工具回転駆動部40と、工具回転駆動部40を揺動動作させる揺動機構50と、各種センサ61a〜61d,62a〜62dと、制御装置70と、プロファイル測定器80とを備えている。なお、図1には示してないが、処理装置10の処理中にワークWおよび砥石Gへ研削液を供給する研削液供給ノズルが設けられている。
FIG. 1 is a side view of a
ワーク保持部30は、基台20に取り付けられた保持テーブル31と、モータ32(サーボモータが好ましい)と、モータ32の動力を保持テーブル31へ伝達するベルト33(例えば、歯付ベルト、Vベルトなど)とを備えている。保持テーブル31は、ベルト33により回転動作されるスピンドル311と、基台20に取り付けられ、スピンドル311を回転可能に保持する軸受け312と、スピンドル311の上端側に取り付けられ、スピンドル311とともに回転する回転ステージ313(第2回転体)とを備えている。
The
回転ステージ313は、セラミック、メタル、シリコン、有機高分子多孔体、樹脂等の多孔質体からなるポーラス板と、このポーラス板を支持する枠体と、枠体が取り付けられるベースとを備えている。回転ステージ313の枠体及びベースには、ポーラス板に連通する吸引路が形成されている。この吸引路は、真空ポンプおよび真空発生エジェクタ等の真空発生源(不図示)に連通しており、ポーラス板を介して、ワークWを回転ステージ313にバキュームチャック可能に構成されている。
The
工具回転駆動部40は、架台41(フレーム)と、工具スピンドル42(第1回転体)と、スピンドルカバー43と、工具スピンドル42の軸方向駆動(図の矢印αで示すZ方向への駆動)をガイドするガイドレール(不図示)と、工具スピンドル42を昇降させる送りねじ45と、工具回転駆動モータ46(サーボモータが好ましい)と、工具回転駆動モータ46の動力を工具スピンドル42へ伝達するベルト47(例えば、歯付ベルト、Vベルトなど)と、軸方向駆動モータ48(サーボモータが好ましい)とを備えている。また図の矢印αで示すZ方向の動作をするユニットの自重を保持するシリンダ49を備えている。
The tool
工具スピンドル42は、ベルト47を介して工具回転駆動モータ46により回転駆動される。工具スピンドル42の下端には、ワーク保持部30の保持テーブル31に対向して研削工具である砥石Gが取り付けられている。また、送りねじ45は軸方向駆動モータ48により回転駆動され、この送りねじ45が係合するナット部421を介して工具スピンドル42を軸方向(図の矢印αで示すZ方向)に昇降させる。
The
また、工具スピンドル42は、基台20に取り付けられた伸縮可能なシリンダ49に吊り下げられている。シリンダ49は、カウンタバランス用シリンダであり工具スピンドル42およびスピンドルカバー43、工具回転駆動モータ46、砥石Gなど図の矢印αで示すZ方向の動作をするユニットの重量をキャンセルして、送りねじ45、ナット部421および軸方向駆動モータ48に負荷が掛かりにくい構成となっている。また、図1に示すように、送りねじ45とシリンダ49とは、工具スピンドル42を挟んで対向する位置に設けられている。このため、工具スピンドル42は、(鉛直方向(z方向)に対して)斜め方向の負荷がほとんど掛からず、送りねじ45、ナット部421およびガイドレール(不図示)等の寿命が延びる。
The
また、工具スピンドル42が鉛直方向に対して斜めにほとんど傾くことなくガイドレール(不図示)に沿って昇降し、ワークWを加工する際の砥石Gに加わる加工荷重がワークWに真っ直ぐに伝わる。なお、シリンダ49は、工具スピンドル42およびスピンドルカバー43、工具回転駆動モータ46、砥石Gなど図の矢印αで示すZ方向の動作をするユニットの重量をキャンセルすることができれば良く、油圧方式、空気圧方式、その他の方式のいずれであってもよい。
In addition, the
揺動機構50は、架台41を揺動動作させる際のガイドレール51と、一端が架台41に接続され、架台41を紙面に向かって左右(図の矢印βで示すX方向)に揺動動作させる伸縮可能なシリンダ52と、シリンダ52を駆動して伸縮動作させるモータ53(サーボモータが好ましい)とを備える。
The
また、処理装置10は、複数の振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dを備える。振動加速度センサ61aは、架台41の上板41aの軸方向駆動モータ48が取り付けられている近傍に設けられ、振動を検知して振動状態を電気信号に変換して出力する。振動加速度センサ61bは、工具スピンドル42の上端側近傍に設けられ、振動を検知して振動状態を電気信号に変換して出力する。振動加速度センサ61cは、工具スピンドル42の下端側近傍に設けられ、振動を検知して振動状態を電気信号に変換して出力する。なお、振動加速度センサ61bと振動加速度センサ61cは、平面視にて(Z軸に対して垂直な面)、工具スピンドル42を挟んで対向する位置に設けることが好ましい。振動加速度センサ61dは、スピンドル311を回転可能に保持する軸受け312に設けられ、振動を検知して振動状態を電気信号に変換して出力する。
Further, the
変位センサ62a〜62dは、光学式(透過型または反射型)の変位センサである。変位センサ62a〜62dは、発光部と受光部とを備えており、透過型ではこの発光部と受光部とを変位を計測したい対象物を挟んで対向する位置に配置する。そして、発光部から特殊レンズで平行にしたレーザー光を送り出し、受光部で内蔵されているCCD素子で受光する。対象物が平行光を遮ると、対象物の大きさに比例した影が発生する。この影の大きさ・位置をCCD素子上で検知し、寸法やエッジ位置に変換して対象物の変位を測定する。反射型では発光部と受光部が一体となったセンサ本体を計測対象に接近して設置する。発光部から照射したレーザー光が受光部のCCD素子で検知され、緻密に配置された複数の検知素子の場所の違いで対象物との距離を算出することで対象物の変位を測定する。
The
変位センサ62aは、工具スピンドル42の上端側近傍(より具体的には、工具スピンドル42上端部に設けられたベルト47との係合機構とスピンドルカバー43との間)に設けられ、工具スピンドル42の上端側の変位(具体的には軸ブレ)を測定する。変位センサ62aは、測定結果を電気信号に変換して出力する。変位センサ62bは、工具スピンドル42の下端側近傍(より具体的には、スピンドルカバー43と工具スピンドル42下端部に設けられた砥石Gの装着機構との間)に設けられ、工具スピンドル42の下端側の変位(具体的には軸ブレ)を測定する。変位センサ62bは、測定結果を電気信号に変換して出力する。変位センサ62cは、スピンドル311の上端側近傍(より具体的には、軸受け312と回転ステージ313との間)に設けられ、スピンドル311の上端側の変位(具体的には軸ブレ)を測定する。変位センサ62cは、測定結果を電気信号に変換して出力する。変位センサ62dは、スピンドル311の下側近傍(より具体的には、軸受け312とベルト33との間)に設けられ、スピンドル311の下端側の変位(具体的には軸ブレ)を測定する。変位センサ62dは、測定結果を電気信号に変換して出力する。なお、変位(軸ブレ)を測定できるのであれば、他の方式、例えば、差動トランス式、渦電流式、超音波式、静電容量式等、種々の方式の変位センサを変位センサ62として用いることができる。
The
プロファイル測定器80は、例えば、レーザー測定器であり、プロファイル測定器80とワークW上面との距離Lを測定して出力する。なお、第1実施形態では、プロファイル測定器80が回転ステージ313に保持されているワークW上を走査してワークW上面との距離Lを測定する構成となっているが(すなわち、プロファイル測定器80側が動作する)、研削精度を装置仕様(スペック)内に収めることができれば、回転ステージ313を走査させてワークW上面との距離Lを測定する構成としてもよい(すなわち、回転ステージ313側が動作する)。
The
また、処理装置10は、図示しない機械式(接触式)のワーク厚み測定機構を備えている。このワーク厚み測定機構は、ワークWの上面の高さを測定する第1の測定部と、基準面の高さ(例えば、ワークWを吸着保持する回転ステージ313の縁端部)を測定する第2の測定部とを備えており、第1の測定部と第2の測定部との高さの差分からワークWの厚みを算出して出力する。なお、ワーク厚み計測機構は、プロファイル測定器80にて兼用することも可能である。ワークWは回転ステージ313に吸着させる場合に変形や傷防止のために支持基板に装着される(溶剤溶着や粘着など)場合が大抵であり、その支持基板とワークW面との応差でワークWの厚みに換算できる。また支持基板とワークWが同経の場合はワークWのオリフラ部(オリエンタルフラット)による欠損部で支持基板との応差を判別する。この場合プロファイル測定器80をワークWの決められた直径周縁よりわずかに内周部側に移動させ、ワークWを回転させることでオリフラ部の凹部の両端を検出し、回転ステージ313におけるその2点の回転座標からオリフラ中央の座標を算出することで、オリフラ部による支持基板露出部を明確にし、同経での応差による厚み計測を実現する。このことにより、回転ステージ313の角度座標でのオリフラ位置を記録し、以降の加工中(回転ステージ313に搭載されている座標を確定させたワークW)の計測におけるプロファイル測定器80での厚み計測を継続的に兼用実行できる。
Further, the
制御装置70は、処理装置10を制御する。制御装置70は、CPU、RAM、ROM、インターフェース回路等を含む電子回路ユニットにより構成されている。なお、制御装置70は、相互に通信可能な複数の電子回路ユニットにより構成されていてもよい。図2は、制御装置70の機能構成図である。図2に示す機能は、制御装置70が備える、CPU、RAM、ROM等のハードウェアと、ROM等のメモリに記憶されたプログラムにより実現される。
The
図2に示すように、制御装置70は、通信部71と、データ取得部72と、負荷モニタ部73と、判定部74と、レシピ変更部75と、データ蓄積部76と、記憶部77と、制御部78と、プロファイル算出部79等を備える。通信部71は、処理装置10が備えるモータを制御するための制御信号を送信する。また、通信部71は、図示しないサーバと通信し、データおよび制御信号等を送受信する。データ取得部72は、各種センサ61,62から出力されるデータ(電気信号)を、通信部71を介して取得し、データ蓄積部76へ格納する。データ取得部72は、データをデータ蓄積部76へ格納する際、各センサとデータとを関連付けて、言い換えるとセンサごとにデータを蓄積する。
As shown in FIG. 2, the
負荷モニタ部73は、モータ32,46,48から出力される電流値(負荷)をモニタする。負荷モニタ部73は、モニタしたモータ32,46,48の負荷(電流値)をデータ蓄積部76へ格納する。負荷モニタ部73は、データをデータ蓄積部76へ格納する際、各モータとデータとを関連付けて、言い換えるとモータごとにデータを蓄積する。サーボモータであるモータ32,46,48から出力される電流値をモニタすることにより、モータ32,46,48の負荷をモニタすることができ、通常時とは異なる電流値を示した場合に異常、危険等の判定を行うことができる。
The
判定部74は、処理装置10に設けられた振動加速度センサ61および変位センサ62の検知状態に基づいて異常を判定する。具体的には、判定部74は、振動加速度センサ61aの検知状態に基づいて、送りねじ45および軸方向駆動モータ48の異常を判定する。また判定部74は、振動加速度センサ61b,61cの検知状態に基づいて工具スピンドル42の異常を判定する。なお判定部74は、振動加速度センサ61bの検知状態に基づいて工具スピンドル42の上端側の異常を判定し、振動加速度センサ61cの検知状態に基づいて工具スピンドル42の下端側の異常を判定する。また判定部74は、振動加速度センサ61dの検知状態に基づいて、スピンドル311の異常を判定する。
The
また判定部74は、変位センサ62a,62bの検知状態に基づいて工具スピンドル42の異常(軸ブレ)を判定する。なお判定部74は、変位センサ62aの検知状態に基づいて工具スピンドル42の上端側の異常を判定し、変位センサ62bの検知状態に基づいて工具スピンドル42の下端側の異常を判定する。また判定部74は、変位センサ62c,62dの検知状態に基づいて、スピンドル311の異常(軸ブレ)を判定する。なお判定部74は、変位センサ62cの検知状態に基づいてスピンドル311の上端側の異常を判定し、変位センサ62dの検知状態に基づいてスピンドル311の下端側の異常を判定する。さらに判定部74は、負荷モニタ部73でのモニタ結果からモータ32,46,48の異常を判定する。
Further, the
判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値が、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dごとに予め設定された第1範囲(第1基準値の範囲)を外れると注意(レシピの再設定(変更)により修復可能なレベルの異常)と判定し、第1範囲(第1基準値の範囲)よりも範囲の広い第2範囲(第2基準値の範囲)を外れると異常(レシピの再設定(変更)でも修復不可能なレベルの異常)と判定するように構成されている。この第1範囲および第2範囲は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dごとに設定され、さらに、研削処理の手順を規定したレシピごとにも設定されている。
The
また、判定部74は、負荷モニタ部73でのモニタ結果の値(電流値)が、予め設定された第1範囲(第1基準値の範囲)を外れると注意(レシピの再設定(変更)により修復可能なレベルの異常)と判定し、第1範囲(第1基準値の範囲)よりも範囲の広い第2範囲(第2基準値の範囲)を外れると異常(レシピの再設定(変更)でも修復不可能なレベルの異常)と判定するように構成されている。この第1範囲および第2範囲は、モータ32,46,48ごとに設定され、さらに、研削処理の手順を規定したレシピごとにも設定されている。
Further, the
なお、判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値の所定時間(例えば、直近2sec)内における平均偏差もしくは移動平均を算出して、この平均偏差もしくは移動平均が第1範囲および/または第2範囲を外れるか否かを判定するようにしてもよい。さらに、判定部74は、モータ32,46,48の負荷(電流値)の所定時間(例えば、直近2sec)内における平均偏差もしくは移動平均を算出して、この平均偏差もしくは移動平均が第1範囲および/または第2範囲を外れるか否かを判定するようにしてもよい。また、判定部74における変位センサ62a〜62dの判定方法は、変位量の増大だけではなく、変位周期の長短でもよい。変位量の増大とは軸ブレの大きさであり、変位センサの電気信号の変化推移を波形に置き換えた場合の振幅に相当し変位量の絶対値増加を検知する。変位周期の長短とは単位時間あたりの(例えば軸1回転内での)軸ブレの回数であり、変位センサからの電気信号の変化推移を波形に置き換えた場合の波形または周波数に相当し、変位量の閾値超過回数の増加を検知する。
The
レシピ変更部75は、判定部74での判定結果に基づいてレシピを変更する。なお、レシピ変更部75による具体的なレシピの変更方法については後述する。
The
データ蓄積部76には、データ取得部72により取得される各種センサ61,62から出力されるデータ(電気信号)および負荷モニタ部73でモニタされるモータ32,46,48の負荷(電流値)が時系列に蓄積される。
The
記憶部77には、ワークWを研削するための手順である各種レシピが記憶されている。レシピでは、例えば、ワークWの回転速度(rpm)および回転方向、砥石の回転速度および回転方向、研削量(ターゲットとするワークWの厚み)、砥石の送り出し速度、研削中の揺動(往復運動)の速度、研削液の吐出量など種々の項目が設定されている。また、記憶部77には、レシピごとに、振動加速度センサ61a〜61d、変位センサ62a〜62dおよびモータ32,46,48の第1範囲および第2範囲が設定されている。なお、各レシピのステップごとに、振動加速度センサ61a〜61d、変位センサ62a〜62dおよびモータ32,46,48の第1範囲および第2範囲が設定されてもよい。
The
さらに、記憶部77には、後述するプロファイル算出部79が参照して利用するデータ、例えば、プロファイル測定器80を制御して測定するワークW上面との距離Lを測定するポイントの位置データ(例えば、ワークWの周縁端部の複数個所、内部の複数個所および中央部など)、プロファイル測定器80から基準面(例えば、ワークWを吸着保持する回転ステージ313の縁端部)までの距離L2、ワークWの厚みのプロファイルを補正するための補正用データなどが記憶されている。
Further, the
ここで、補正用データは、次のようにして取得される。予め厚みのわかっている基準ワークを回転ステージ313上に吸着保持した後、ワークWでの測定ポイントと同じ位置で基準ワーク上面との距離L1を測定する。次いで、記憶部77に記憶されている予め測定された基準面(例えば、ワークWを吸着保持する回転ステージ313の縁端部)までの距離L2から実際に測定されたワークW上面までの距離L1を減算してワークWの厚みを、測定した複数のポイントごとに算出して基準ワークの厚みのプロファイルを算出する。次いで、算出された基準ワークの厚みのプロファイルから実際の厚みを減算して補正用データを作成する。この補正用データは、プロファイル測定器80をワークW上で走査した際の回転ステージ313からのズレや傾き等による距離L1の誤差を補正するためのデータとなる。
Here, the correction data is acquired as follows. After attracting and holding a reference workpiece whose thickness is known in advance on the
制御部78は、記憶部77に記憶されている手順(レシピ)に基づいて処理装置10を制御する。
The
プロファイル算出部79は、ワークWの厚みの分布(厚みプロファイル)を算出する。
なお、プロファイル算出部79の動作(プロファイル算出部79によるワークWの厚みプロファイルの算出)については、図6を参照して詳述する。
The
The operation of the profile calculation unit 79 (calculation of the thickness profile of the workpiece W by the profile calculation unit 79) will be described in detail with reference to FIG.
(メイン処理)
図3は、第1実施形態に係る処理装置10のメイン処理を示すフローチャートである。
初めにユーザは、ワークWを保持テーブル31の回転ステージ313上に載置した後、バキュームチャックによりワークWを回転ステージ313上に保持させる。また、ユーザは必要に応じて、工具スピンドル42の下端に砥石Gを取り付ける。次いで、ユーザは、図示しない操作パネルからレシピを選択し、研削量もしくはターゲットとするワークWの厚みを入力した後、実行(RUN)することで処理装置10によるワークWの研削処理が開始される。
(Main process)
FIG. 3 is a flowchart showing main processing of the
First, the user places the workpiece W on the
ステップS101では、制御部78は、記憶部77に格納されている選択されたレシピを参照して研削処理を開始する。具体的には、制御部78は、レシピにより規定された手順に従い、モータ32,46,48,53等を制御して研削処理を開始する。なお、ステップS101の研削処理については、図4を参照して詳述する。
In step S <b> 101, the
ステップS102では、負荷モニタ部73は、モータ32,46,48の負荷(電流値)のモニタを開始する。また、ステップS102では、判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値に異常がないかを判定する。ステップS102の異常検知処理については、図5を参照して詳述する。
In step S102, the
ステップS103では、データ蓄積部76にデータ取得部72で取得される振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dのデータが時系列に蓄積される。また、また、ステップS103では、データ蓄積部76に負荷モニタ部73でモニタされるモータ32,46,48の負荷(電流値)データが時系列に蓄積される。
In step S103, data of the
ステップS104では、制御部78は、プロファイル測定器80を制御して、ワークWまでの距離Lの分布(プロファイル)を測定する。プロファイル算出部79は、プロファイル測定器80で測定されるワークWまでの距離Lの分布(プロファイル)と、記憶部77に予め記憶されている補正用データとに基づいて、ワークWの厚みの分布(厚みプロファイル)を算出する。なお、ステップS104のプロファイル確認処理については、図6を参照して詳述する。
In step S <b> 104, the
(研削処理)
図4は、第1実施形態に係る処理装置10の研削処理を示すフローチャートである。
ステップS201では、制御部78は、記憶部77に格納されている選択されたレシピを参照する。ステップS202では、制御部78は、レシピにより規定された手順に従い、モータ32,46,48,53等を制御して研削処理を開始する。
(Grinding process)
FIG. 4 is a flowchart showing the grinding process of the
In step S <b> 201, the
ステップS203では、制御部78は、ワーク厚みの測定を開始する。具体的には、図示しない機械式(接触式)のワーク厚み測定機構を制御して、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みを取得する。
In step S203, the
ステップS204では、制御部78は、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みが、選択されたレシピで指定されたワーク厚み(所定の厚み)となっているか否かを判定する。より具体的には、制御部78は、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みと、選択されたレシピで指定されたワーク厚み(所定の厚み)とを比較し、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みが所定の範囲内(例えば、選択されたレシピで規定されたワーク厚み(所定の厚み)から1%の範囲内)であるか否かを判定する。
In step S204, the
ステップ204にて、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みが、選択されたレシピで指定されたワーク厚み(所定の厚み)となっている場合(YES)、ステップ205では、制御部78は、レシピにより規定された手順に従い、モータ32,46,48,53等を制御して、研削動作を終了させたのち、砥石Gを退避させて研削処理を終了する。また、ステップ204にて、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みが、選択されたレシピで指定されたワーク厚み(所定の厚み)となっていない場合(NO)、制御部78は、ワーク厚み測定機構から出力されるワークWの厚みが、選択されたレシピで規定されたワーク厚み(所定の厚み)となるまで研削処理を継続する。
If the thickness of the workpiece W output from the workpiece thickness measurement mechanism is the workpiece thickness (predetermined thickness) specified in the selected recipe in step 204 (YES), in step 205, the
(異常検知処理)
図5は、第1実施形態に係る処理装置の異常検知処理を示すフローチャートである。
ステップS301では、処理装置10のモニタを開始する。具体的には、負荷モニタ部73は、モータ32,46,48の負荷(電流値)のモニタを開始する。また、判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値のモニタを開始する。
(Abnormality detection processing)
FIG. 5 is a flowchart showing an abnormality detection process of the processing apparatus according to the first embodiment.
In step S301, monitoring of the
ステップS302では、判定部74は、各種センサ61,62および負荷モニタ部73でのモニタ結果の値が予め設定された第1範囲(第1基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。具体的には、判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値が予め設定された第1範囲(第1基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。また、判定部74は、負荷モニタ部73でのモニタ結果の値(電流値)が、予め設定された第1範囲(第1基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。
In step S <b> 302, the
ステップS302で第1範囲(第1基準値の範囲)を外れている場合(YES)、判定部74は、注意と判定する。ステップS303では、制御部78は、判定部74が注意と判定するとアラートを報知する。このアラート報知は、処理装置10のモニタに表示されるとともに、処理装置が備えるスピーカからもブザー音等として出力されてもよい。
When it is outside the first range (the range of the first reference value) in step S302 (YES), the
ステップS304では、レシピ変更部75は、選択されているレシピの変更を行う。なお、制御部78は、レシピ変更部75により選択されているレシピが変更されると変更後のレシピにて研削処理を行う。また、レシピを変更するパターンについては図7〜図9を参照して詳述する。
In step S304, the
ステップS302で第1範囲(第1基準値の範囲)を外れていない場合(NO)、ステップS305では、判定部74は、各種センサ61,62および負荷モニタ部73でのモニタ結果の値が予め設定された第2範囲(第2基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。具体的には、判定部74は、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dから出力される値が予め設定された第2範囲(第2基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。また、判定部74は、負荷モニタ部73でのモニタ結果の値(電流値)が、予め設定された第2範囲(第2基準値の範囲)を外れているか否かを判定する。
If the first range (first reference value range) is not deviated in step S302 (NO), in step S305, the
ステップS305で第2範囲(第2基準値の範囲)を外れている場合(YES)、判定部74は、異常と判定する。ステップS306では、制御部78は、判定部74が異常と判定するとエラーを報知する。このエラー報知は、処理装置10のモニタに表示されるとともに、処理装置10が備えるスピーカからもブザー音等として出力される。ステップS307では、制御部78は、回復不能なエラーが生じたとして処理装置10の処理を停止する。
When it is outside the second range (the range of the second reference value) in step S305 (YES), the
ステップS305で第2範囲(第2基準値の範囲)を外れていない場合(NO)、ステップS308では、制御部78は研削処理が完了したか否かを判定する。ステップS308で研削処理が完了していない場合(NO)、制御部78はステップS302の動作へと戻る。また、ステップS307で研削処理が完了している場合(YES)、制御部78は研削処理を終了する。
When the second range (second reference value range) is not deviated in step S305 (NO), in step S308, the
(プロファイル測定処理)
図6は、第1実施形態に係る処理装置のプロファイル測定処理を示すフローチャートである。なお、このプロファイル測定処理は、図4を参照して説明した研削処理の途中で実施される。例えば、設定された研削量の50%〜80%が終了すると実行されることが好ましい。設定された研削量の50%未満であると、砥石Gの送り量とワークWの実際の研削量との関係を導出するには研削量が少なく、80%を超えると砥石Gの送り量をワークWの実際の研削量に基づいて補正しても研削が進みすぎておりワークWの研削処理が回復不能となる虞があるためである。
(Profile measurement process)
FIG. 6 is a flowchart showing a profile measurement process of the processing apparatus according to the first embodiment. This profile measurement process is performed during the grinding process described with reference to FIG. For example, it is preferably executed when 50% to 80% of the set grinding amount is completed. If the grinding amount is less than 50% of the set grinding amount, the grinding amount is small for deriving the relationship between the grinding wheel G feed amount and the actual grinding amount of the workpiece W. If the grinding amount exceeds 80%, the grinding stone G feed amount is reduced. This is because even if correction is performed based on the actual grinding amount of the workpiece W, the grinding has progressed too much and the grinding processing of the workpiece W may not be recovered.
ステップS401では、プロファイル測定器80によりワークWのプロファイルを測定する。具体的には、制御部78は、プロファイル測定器80を制御して、予め設定されたワークWの複数のポイント(例えば、ワークWの周縁端部の複数個所、内部の複数個所および中央部など)におけるワークW上面との距離L1を測定する。
In step S401, the
ステップS402では、プロファイル算出部79は、記憶部77に記憶されている予め測定された基準面(例えば、ワークWを吸着保持する回転ステージ313の縁端部)までの距離L2からステップS401で測定された距離L1を減算してワークWの厚みを、測定した複数のポイントごとに算出して、ワークWの厚みのプロファイルを算出する。
In step S402, the
ステップS403では、プロファイル算出部79は、記憶部77に記憶されている予め基準ワークを回転ステージ313上に吸着保持して測定した補正用データを用いて、ステップS402で算出したワークWの厚みのプロファイルを補正する。
In step S403, the
ステップS404では、プロファイル算出部79は、ステップS403で補正したワークWの厚みのプロファイルに基づいて、送りねじ45による砥石Gの送り量と、ワークWの実際の研削量との差を算出する。レシピ変更部75は、プロファイル算出部79により算出された差に基づいて砥石Gの送り量を補正する。制御部78は、補正後の送り量に基づいて研削処理を実行する。
In step S404, the
図7〜図9は、第1実施形態に係る判定部74による判定例を示す図である。以下図7〜図9を参照して第1実施形態に係る判定部74による判定例について説明する。なお、図1〜図3で説明した構成と同一の構成には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
7-9 is a figure which shows the example of determination by the
図7に示す例について説明する。通常、一定の送り速度で均一な材質のワークWを研削する場合、研削時の工具回転駆動モータ46の負荷(電流値)は略一定であり、それほどぶれることはない。しかしながら、何らかの不具合、例えば、工具スピンドル42の軸受けに不具合があると、図7(a)に示すように、工具スピンドル42がスムーズに回転しないため同一の回転数(rpm)を保とうとすると通常時よりも負荷(電流値)が上昇する(工具スピンドル42の回転に必要なトルクが増大する)。
The example shown in FIG. 7 will be described. Normally, when grinding a workpiece W made of a uniform material at a constant feed rate, the load (current value) of the tool rotation drive
このため、研削時の工具回転駆動モータ46の負荷(電流値)をモニタし、図7(b)に示すように、通常時の値よりも例えば20%上昇した場合に、判定部74において異常であると判定し、エラーを報知するように構成することができる。また、研削時の工具回転駆動モータ46の負荷(電流値)をモニタし、通常時の値よりも例えば10%上昇した場合に、判定部74において注意であると判定し、アラートを報知し、さらに通常時の値よりも例えば20%上昇した場合に、判定部74において異常であると判定し、エラーを報知するように構成するようにしてもよい。
For this reason, the load (current value) of the tool rotation drive
なお、工具回転駆動モータ46だけでなく、他のモータ32,48,53についても工具回転駆動モータ46と同様に、研削時のモータの負荷(電流値)をモニタし、通常時の値よりも例えば20%上昇した場合に、判定部74において注意(回復可能)であると判定し、アラートを報知し、さらに通常時の値よりも例えば30%上昇した場合に、判定部74において異常(回復不能)であると判定し、エラーを報知するように構成するようにしてもよい。
Not only the tool rotation drive
次に、図8に示す例について説明する。通常、一定の送り速度で均一な材質のワークWを研削する場合、研削時の工具スピンドル42の振動状態により、研削面(加工面)の平坦度や面粗度に悪影響を与えることがある。図8(a)のように、工具スピンドル42の振動状態を検知しない場合、研削時に工具スピンドル42の振動状態が大きく変化しているにも関わらず、砥石Gを送り出す軸方向駆動モータ48のトルク(電流値)を変化させずに一定にしたままであると、研削時における砥石Gの加圧力(加工圧)が一定のままであり振動が抑制されないため、研削面(加工面)の平坦度や面粗度が悪化する。
Next, the example shown in FIG. 8 will be described. Normally, when grinding a workpiece W made of a uniform material at a constant feed rate, the flatness and surface roughness of the ground surface (machined surface) may be adversely affected by the vibration state of the
一方、第1実施形態に係る処理装置10では、図8(b)に示すように、研削時の工具スピンドル42の振動状態が所定の値を越える、または急速に変化すると、レシピ変更部75が砥石Gを送り出す軸方向駆動モータ48のトルク(電流値)を低くする。このため、研削時における砥石Gの加圧力(切削圧力)が低下して振動が抑制されるため研削面(加工面)の平坦度や面粗度の悪化を抑制することができる。
On the other hand, in the
次に、図9に示す例について説明する。図9に示す例では、ステップ数が少なくとも3以上のレシピを実行する例を示している。図9では、ステップ1〜ステップ3へと処理が進むに従い、砥石Gを送り出す軸方向駆動モータ48のトルク(電流値)が段階的に上昇している。つまり、ステップ1〜ステップ3へと処理が進むに従い、砥石Gの加圧力(切削圧力)が段階的に上昇する。このような場合において、例えば、ステップ3にて工具スピンドル42の振動状態が所定の値を越える、または急速に変化して第2範囲を外れると判定部74により異常と判定され、制御部78により研削処理が停止される。
Next, the example shown in FIG. 9 will be described. The example shown in FIG. 9 shows an example in which a recipe having at least three steps is executed. In FIG. 9, as the process proceeds from step 1 to step 3, the torque (current value) of the
従来の処理装置では、図9(a)に示すように、データ蓄積部76を備えていないため異常により停止した場合の原因調査(異常原因の解析)が難しい。一方、第1実施形態に係る処理装置10では、図9(b)に示すように、レシピによる研削処理中に常時、振動加速度センサ61a〜61dおよび変位センサ62a〜62dの出力データおよびモータ32,46,48の負荷(電流値)を蓄積しているので、異常により停止した場合の原因調査(異常原因の解析)が容易となる。
In the conventional processing apparatus, as shown in FIG. 9A, since the
以上のように、第1実施形態に係る処理装置10は、ワークWを研削処理または研磨処理する処理装置であって、砥石Gを保持して回転動作させる工具スピンドル42と、処理対象であるワークWを保持して回転動作させるスピンドル311と、送りねじ45を駆動する軸方向駆動モータ48の状態を検知する振動加速度センサ61,変位センサ62等を備える。このため、処理装置10(特に、回転を伴う研削、研磨の処理装置)の異常な挙動を効果的に検知することができる。このため、ワークWの処理における不具合の発生を抑制することができる。また、異常な挙動による処理装置10の損傷を抑制することができる。
As described above, the
また、第1実施形態に係る処理装置10は、振動加速度センサ61,変位センサ62,負荷モニタ部73を備え、工具スピンドル42およびスピンドル311の回転軸の軸ブレ、振動および工具スピンドル42を回転駆動させる工具回転駆動モータ46の負荷電流値の少なくとも1つを検知する。また、振動加速度センサ61は、送りねじ45および該送りねじ45を駆動する軸方向駆動モータ48の振動および負荷電流を検知する。このため、ワーク処理の不具合に直結しやすい挙動の異常を効果的に検知することができる。また、異常な挙動による処理装置10の損傷を効果的に抑制することができる。
In addition, the
また、第1実施形態に係る処理装置10の変位センサ62は、工具スピンドル42の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサと、スピンドル311の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサとからなる。このため、光学式変位センサにより回転軸の上端側および下端側の変位を計測するので微小な変化についても検知することができ異常検出の精度が向上する。
Further, the displacement sensor 62 of the
また、本発明に係る処理装置は、振動加速度センサ61,変位センサ62および負荷モニタ部73の出力に基づいて異常を判定してレシピを変更するレシピ変更部75を備える。このため、ワークWを最適な条件化で処理することができる。また、挙動が変化した際にレシピに変更を加えることで、次のワークWに不具合が生じることを防止することができる。
Further, the processing apparatus according to the present invention includes a
なお、レシピに変更を加えずに、処理中のワークWのみ判定部74の判定結果に基づいてモータ32,46,48,53の少なくとも1以上の動作を変更(補正)するようにしてもよい。ワークWに起因する異常である場合に、レシピに変更を加えたために却ってその後のワークWの処理に異常が生じることを防止することができる。
In addition, you may make it change (correct | amend) at least 1 operation | movement of the
また、第1実施形態に係る処理方法は、砥石Gを保持して回転動作させる工具スピンドル42と、処理対象であるワークWを保持して回転動作させるスピンドル311と、砥石GおよびワークWの少なくとも一方を、工具スピンドル42,スピンドル311の回転軸方向に相対的に接近させる送りねじ45とを備えた処理装置10を用いてワークWを研削または研磨する処理方法である。そして、振動加速度センサ61,変位センサ62および負荷モニタ部73が工具スピンドル42の状態を検知する工程と、振動加速度センサ61,変位センサ62および負荷モニタ部73がスピンドル311の状態を検知する工程と、振動加速度センサ61,変位センサ62が送りねじ45の状態を検知する工程とを有する。このため、処理装置10(特に、回転を伴う研削、研磨の処理装置)の異常な挙動を効果的に検知することができる。このため、ワーク処理における不具合の発生を抑制することができる。また、異常な挙動による処理装置10の損傷を抑制することができる。
The processing method according to the first embodiment includes a
(第2実施形態)
上記第1実施形態および第1実施形態では、処理装置10ごとにデータを蓄積していたが、図10に示すように、複数の処理装置10をネットワーク100で接続し、処理装置10からのデータをネットワーク100経由で取集してサーバ90へ蓄積するようにしてもよい。また、サーバ90に、図2で説明した負荷モニタ部73、判定部74、レシピ変更部75、データ蓄積部76の機能を持たせるようにしてもよい。
(Second Embodiment)
In the first embodiment and the first embodiment, data is accumulated for each
なお、サーバ90にデータを蓄積する場合、処理装置10に識別子を付与し、識別子ごとにデータを関連付けてデータを蓄積する。また、異常を判定する場合は、処理装置10ごとに異常を判定するのではなく、ネットワーク100に接続されている処理装置10から収集されるデータの統計値(例えば、平均値等)から処理の範囲を外れると異常と判定するようにしてもよい。
When data is stored in the server 90, an identifier is assigned to the
第2実施形態に係る処理システムは、ワークWを研削または研磨する処理システムであって、砥石Gを保持して回転動作させる工具スピンドル42と、処理対象であるワークWを保持して回転動作させるスピンドル311と、砥石GおよびワークWの少なくとも一方を、相対的に接近させる送りねじ45と、工具スピンドル42,スピンドル311の状態を検知する各種センサ61,62および負荷モニタ部73と、送りねじ45を駆動する軸方向駆動モータ48の状態を検知する振動加速度センサ61とを備えた複数の処理装置10と、複数の処理装置10の各種センサ61,62および負荷モニタ部73で検知される検知結果を取得する取得部と、取得部で取得される検知結果を処理装置10ごとに記憶させる記憶制御部(データベース)とを備えるサーバ90を具備する。このため、この蓄積されたデータベースに基づいて、各処理装置10の挙動を解析することで解析結果を他の処理装置へフィードバックすることができる。また、各処理装置10の挙動を比較することで、他の処理装置10と異なる挙動を示す処理装置10を早期発見することができ、不具合の発生を未然に防止することができる。
The processing system according to the second embodiment is a processing system for grinding or polishing a workpiece W, and holds and rotates a
以上説明したように、本発明によれば、処理装置の異常な挙動を検知することができる処理装置および処理方法を提供することができる。また、本発明の内容は主にウエハ、セラミックなどの半導体材料、超硬質材料を対象に適用することが好ましくはあるが、同様な高精度加工技術は鋼などの従来の構造材料に対しても全く同様に適用可能である。またプロファイル測定器80によりワークWの形状を認識できるため円形以外の形状でも対象可能となり、光学式計測であるためワークWの厚みには制限が少ない。したがって、本発明の対象は、説明の対象となった超硬質材料などに限定されるものではない。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a processing device and a processing method capable of detecting an abnormal behavior of the processing device. In addition, the contents of the present invention are preferably applied mainly to semiconductor materials such as wafers and ceramics, and super-hard materials, but the same high-precision processing technology is also applicable to conventional structural materials such as steel. It is equally applicable. Further, since the shape of the workpiece W can be recognized by the
(その他の実施形態)
以上の各実施形態では、工具スピンドル、ワークスピンドルの回転軸が略鉛直方向に向く縦型の装置を対象として説明してきたが、本願発明はこの形式に限定されるものではなく、これら回転軸が略水平方向に向く横型の装置においても同様に適用が可能である。図示の形式では、下方に位置するワークスピンドルが従来技術で説明した固定スピンドルを形成し、上方に位置する工具スピンドルが、同じく軸方向駆動スピンドルを形成している。ただし、この固定側、駆動側の上下関係は逆になっていてもよい。また、上記実施形態では、工具スピンドル42側(砥石G側)を揺動動作させているが、スピンドル311側(ワークW側)を揺動動作させる構成としてもよい。さらに、工具スピンドル42側(砥石G側)およびスピンドル311側(ワークW側)の双方を揺動動作させる構成としてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the description has been made on the vertical type device in which the rotation axes of the tool spindle and the work spindle are oriented in the substantially vertical direction, but the present invention is not limited to this type, and these rotation axes are The present invention can be similarly applied to a horizontal type device oriented in a substantially horizontal direction. In the form shown, the work spindle located below forms the fixed spindle described in the prior art, and the tool spindle located above forms the same axial drive spindle. However, the vertical relationship between the fixed side and the drive side may be reversed. In the above embodiment, the
また、すでに述べたように、本発明は、研磨装置(ラッピング装置)にも適用することができるものである。図11は、本発明を適用した研磨加工の工具とワークの接触部分のみを拡大して示した図であり、その他の構成については図示を省略している。図11において、下方からは工具スピンドル135が延び、工具スピンドル135は、図示しないモータの駆動でラップ定盤136を矢印γの方向に回転させる。ラップ定盤136には、研磨液(スラリー)が塗布されてワークの研磨が可能である。なお、本明細書においては便宜上、ラップ定盤136を工具に含めるものとし、またラップ定盤136を駆動するスピンドルを工具スピンドル135と称するものとする。
Further, as described above, the present invention can also be applied to a polishing apparatus (lapping apparatus). FIG. 11 is an enlarged view showing only a contact portion between a polishing tool and a workpiece to which the present invention is applied, and illustration of other configurations is omitted. In FIG. 11, a
ラップ定盤136に対向して上方からワークスピンドル138が延び、その先端にあるワークホルダ139にワークWが固定されている。本実施の形態では、ワークホルダ139は真空チャックで構成されており、すなわち、真空を利用してワークWを固定保持している。ワークホルダ139とラップ定盤136とは平行となるよう調整可能に形成されているため、ワークホルダ139に固定されたワークWを常にラップ定盤136と平行に保つことができる。前記平行方向の調整は、例えばワークホルダ139の半径方向4箇所に調整可能なロックボルトを配置するなどにより可能である。
A
このような図11に示す研磨装置において、各種センサ(振動加速度センサおよび変位センサ)を設けて、ワークスピンドル138や工具スピンドル135の挙動を検知することで、上記第1実施形態に係る処理装置10と同様の効果を得ることができる。また、上記第1実施形態に係る処理装置10と同様にワークスピンドル138や工具スピンドル135を回転駆動するモータの負荷を検知するようにしてもよい。
In the polishing apparatus shown in FIG. 11, various sensors (vibration acceleration sensor and displacement sensor) are provided to detect the behavior of the
さらに、図1の研削装置では図中においてワークWと砥石Gは1対1、図11の研磨装置にでは図中においてワークホルダ139とラップ定盤136が1対1という表記であるが、各々において1対多数、または多数対多数など組み合わせには制限がない。
Further, in the grinding apparatus of FIG. 1, the workpiece W and the grindstone G are shown as 1: 1 in the drawing, and in the polishing apparatus of FIG. 11, the
本発明は、各種材料の表面仕上げを行なう研削加工、研磨加工の産業分野において利用可能である。中でもセラミック、半導体ウエハなどの超硬質材料を効率的に、高い表面精度で研削、研磨する際において特に有効に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial fields of grinding and polishing that perform surface finishing of various materials. In particular, the present invention can be applied particularly effectively when grinding and polishing ultra-hard materials such as ceramics and semiconductor wafers efficiently and with high surface accuracy.
10 処理装置
20 基台(メインフレーム)
30 ワーク保持部
31 保持テーブル
311 スピンドル
312 軸受け
313 回転ステージ(第2回転体)
32 モータ(動力源)
33 ベルト(動力伝達手段)
40 工具回転駆動部
41 架台(フレーム)
42 工具スピンドル(第1回転体)
421 ナット部
43 スピンドルカバー
45 送りねじ
46 工具回転駆動モータ(動力源)
47 ベルト(動力伝達手段)
48 軸方向駆動モータ
49 シリンダ
50 揺動機構
51 ガイドレール
52 シリンダ
53 モータ(動力源)
61a〜61d 振動加速度センサ
62a〜62d 変位センサ
70 制御装置
71 通信部
72 データ取得部
73 負荷モニタ部
74 判定部
75 レシピ変更部
76 データ蓄積部
77 記憶部
78 制御部
79 プロファイル算出部
80 プロファイル測定器
D1 ワークの厚み
D2 ワークの研削量
D3 送り量
L1 回転ステージまでの距離
L2 研削前のワーク上面までの距離
L3 研削後のワーク上面までの距離
G 砥石
W ワーク
10
30
32 Motor (Power source)
33 belt (power transmission means)
40 Tool
42 Tool spindle (first rotating body)
421
47 Belt (power transmission means)
48
61a to 61d
Claims (6)
処理具を保持して回転動作させる第1回転体と、
前記ワークを保持して回転動作させる第2回転体と、
前記処理具および前記ワークの少なくとも一方を、前記第1,第2回転体の回転軸方向に相対的に接近させる軸方向駆動部と、
前記第1回転体の状態を検知する第1検知器と、
前記第2回転体の状態を検知する第2検知器と、
前記軸方向駆動部の状態を検知する第3検知器と
を備えることを特徴とする処理装置。 A processing apparatus for grinding or polishing a workpiece to be processed,
A first rotating body that rotates while holding the processing tool;
A second rotating body that rotates while holding the workpiece;
An axial direction drive unit that causes at least one of the processing tool and the workpiece to relatively approach each other in the rotational axis direction of the first and second rotating bodies;
A first detector for detecting a state of the first rotating body;
A second detector for detecting the state of the second rotating body;
And a third detector for detecting the state of the axial drive unit.
前記第1回転体の回転軸の軸ブレ、振動および前記第1回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、
前記第2検知器は、
前記第2回転体の回転軸の軸ブレ、振動および前記第2回転体を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも1つを検知し、
前記第3検知器は、
前記軸方向駆動部の振動および前記軸方向駆動部を回転駆動させるモータの負荷の少なくとも一方を検知することを特徴とする請求項1に記載の処理装置。 The first detector is
Detecting at least one of shaft shake, vibration of the rotating shaft of the first rotating body, and a load of a motor that rotationally drives the first rotating body;
The second detector is
Detecting at least one of shaft shake, vibration of the rotating shaft of the second rotating body, and a load of a motor that rotationally drives the second rotating body;
The third detector is
The processing apparatus according to claim 1, wherein at least one of vibration of the axial drive unit and a load of a motor that rotationally drives the axial drive unit is detected.
前記第1回転体の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサを備え、
前記第2検知器は、
前記第2回転体の回転軸の上端側および下端側の変位を計測する光学式変位センサを備えることを特徴とする請求項2に記載の処理装置。 The first detector is
An optical displacement sensor for measuring the displacement of the upper end side and the lower end side of the rotation shaft of the first rotating body;
The second detector is
The processing apparatus according to claim 2, further comprising an optical displacement sensor that measures displacements of an upper end side and a lower end side of the rotation shaft of the second rotating body.
前記第2検知器の検知状態に基づいて前記第2回転体の異常を判定する第2判定部と、
前記第3検知器の検知状態に基づいて前記軸方向駆動部の異常を判定する第3判定部と、
前記第1,第2回転体および軸方向駆動部を制御する制御部と、
前記第1乃至第3判定部の少なくとも1以上の判定結果に基づいて前記第1,第2回転体および軸方向駆動部の少なくとも1以上の動作を変更する変更部と
を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の処理装置。 A first determination unit for determining an abnormality of the first rotating body based on a detection state of the first detector;
A second determination unit that determines an abnormality of the second rotating body based on a detection state of the second detector;
A third determination unit that determines abnormality of the axial direction drive unit based on a detection state of the third detector;
A control unit for controlling the first and second rotating bodies and the axial drive unit;
And a changing unit that changes at least one operation of the first and second rotating bodies and the axial driving unit based on at least one determination result of the first to third determination units. The processing apparatus in any one of Claims 1 thru | or 3.
第1検知器が前記第1回転体の状態を検知する工程と、
第2検知器が前記第2回転体の状態を検知する工程と、
第3検知器が前記軸方向駆動部の状態を検知する工程と
を有することを特徴とする処理方法。 A first rotating body that holds and rotates a processing tool, a second rotating body that rotates while holding a workpiece to be processed, and at least one of the processing tool and the workpiece is the first and second. A processing method for grinding or polishing a workpiece using a processing apparatus provided with an axial direction drive unit that is relatively approached in the rotational axis direction of a rotating body,
A first detector detecting a state of the first rotating body;
A step of detecting a state of the second rotating body by a second detector;
And a third detector detecting the state of the axial drive unit.
処理具を保持して回転動作させる第1回転体と、前記ワークを保持して回転動作させる第2回転体と、前記処理具および前記ワークの少なくとも一方を、前記第1,第2回転体の回転軸方向に相対的に接近させる軸方向駆動部と、前記第1回転体の状態を検知する第1検知器と、前記第2回転体の状態を検知する第2検知器と、前記軸方向駆動部の状態を検知する第3検知器とを備えた複数の処理装置と、
前記複数の処理装置の前記第1乃至第3検知器で検知される検知結果を取得する取得部と、前記取得部で取得される検知結果を前記処理装置ごとに記憶させる記憶制御部とを備えるサーバと
を具備することを特徴とする処理システム。
A processing system for grinding or polishing a workpiece to be processed,
A first rotating body that holds and rotates the processing tool, a second rotating body that holds and rotates the work, and at least one of the processing tool and the work is attached to the first and second rotating bodies. An axial drive unit that is relatively approached in the rotational axis direction, a first detector that detects the state of the first rotating body, a second detector that detects the state of the second rotating body, and the axial direction A plurality of processing devices including a third detector for detecting the state of the drive unit;
An acquisition unit that acquires detection results detected by the first to third detectors of the plurality of processing devices, and a storage control unit that stores the detection results acquired by the acquisition unit for each of the processing devices. A processing system comprising: a server.
Priority Applications (1)
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JP2018035045A JP2019147231A (en) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | Processing device, processing method and processing system |
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JP2021126715A (en) * | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 株式会社ディスコ | Processing device |
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