JP2023000986A - 断面形状測定方法及び両面研磨装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は本実施形態に係る両面研磨装置10の例を示す正面断面図(概略図)である。図2は、図1におけるキャリア20及びワークWの配置例を示す平面図(概略図)である。図3は、図1の両面研磨装置10における厚さ測定部30の例を示すブロック図である。図4は、図1の両面研磨装置10における記憶部50、及び制御部40の例を示すブロック図である。図5は、本実施形態に係る断面形状測定方法のフローチャートである。なお、本実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
本実施形態に係る両面研磨装置10は、図1、図3、及び図4に示すように、ワークWを両面研磨する主本体部12と、研磨中のワークWの厚さの時系列データD1を測定する厚さ測定部30と、記憶部50と、厚さの時系列データD1及び位置の時系列データD2からワークWの断面形状測定を行う制御部40と、を備えている。なお、本実施形態に係る厚さの時系列データD1及び位置の時系列データD2は、厚さ測定センサ34がワークW上を通過した時刻又は通過した順番を横軸とする時系列データである。本実施形態では、横軸を当該時刻とする時系列データの場合で説明するが、横軸を当該順番(すなわち、厚さ測定センサ34による測定ポイント)としても構わない。各時系列データD1、D2の横軸を通過時刻又は通過の順番(測定ポイント)とするのは、後述する(断面形状測定方法)においても同様である。横軸を時刻とする場合には、各データD3~D6の横軸も時刻であり、横軸を順番とする場合には、各データD3~D6の横軸も順番である。
続いて、上記構成を用いた、本実施形態に係る断面形状測定方法について説明する。図5に示すように、断面形状測定方法は、厚さ測定工程S1と、位置データ演算工程S2と、次に、通過経路判別工程S3と、次に、異常値除外工程S4と、次に、移動平均処理工程S5と、次に、第1厚さ演算工程S6と、次に、写像直線算出工程S7と、次に、第1変域置換工程S8と、第2変域置換工程S9と、を備える構成となっている。
次に、本発明の第2実施形態について、第1実施形態との違いを中心に説明する。第2実施形態に係る両面研磨装置は、第1実施形態に係る両面研磨装置の構成とは異なり、図15のような構成となっている。すなわち、第1厚さ演算部45、第2変域置換部48を備えておらず、第1変域置換部47の処理の後、第2厚さ演算部49によって多項式近似曲線を求める構成であるという点で異なる。したがって、第2実施形態に係る断面形状測定方法も、第1実施形態に係る両面研磨装置の構成とは異なり、図16のようなフローチャートで説明されるものである。すなわち、第1厚さ演算工程S6、第2変域置換工程S9を備えておらず、第1変域置換工程S8によって、時刻をワークWの中心からの距離に変換した後に、第2厚さ演算工程S10によって、横軸をワークWの中心からの距離、縦軸をワークWの厚さとする多項式近似曲線を求める構成であるという点で異なる。
第1変域置換部47によって、位置の時系列データD5におけるワークWの中心からの距離を、同時刻における写像直線上のワークWの中心からの距離の値に変換して、位置の時系列データD6を取得した後、第2厚さ演算部49によって、横軸をワークWの中心からの距離、縦軸をワークWの厚さとする多項式近似曲線を求める。
第2実施形態に係る両面研磨装置の場合と同様に、第1変域置換工程S8によって、時刻をワークWの中心からの距離に変換した後、第2厚さ演算工程S10によって、多項式近似曲線を求める。具体的には、第1変域置換工程S8によって、位置の時系列データD6を取得して、位置の時系列データD6におけるワークWの中心からの距離と、同時刻における厚さの時系列データD4におけるワークWの厚さと、によって、多項式近似曲線を求めればよい。この場合も、第1実施形態に係る断面形状測定方法と同様に、非線形区間Aの時刻は、写像直線の同時刻においては、ワークWの中心位置の値まで対応しているため、図13の説明図に示すような、ワークWの中心からの距離ごとの断面形状の多項式近似曲線(欠落部の値を補った多項式近似曲線)を取得することができる。
(両面研磨装置)
次に、本発明の第3実施形態に係る両面研磨装置について、説明する。本実施形態に係る両面研磨装置10は、図1、図3、及び図17に示すように、ワークWを両面研磨する主本体部12と、研磨中のワークWの厚さの時系列データD1を測定する厚さ測定部30と、記憶部50と、厚さの時系列データD1及び位置の時系列データD2の移動平均処理を行う制御部40と、を備えている。主本体部12、厚さ測定部30、記憶部50は、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成である。制御部は、位置データ演算部41と移動平均処理部44とから構成されている。各部における処理は、第1実施形態、第2実施形態における各部の処理と同様である。
続いて、第3実施形態に係る両面研磨装置の構成を用いた断面形状測定方法について説明する。図18に示すように、断面形状測定方法は、厚さ測定工程S1と、位置データ演算工程S2と、次に、移動平均処理工程S5と、を備える構成となっている。厚さ測定工程S1、位置データ演算工程S2、移動平均処理工程S5における各処理は、第1実施形態、第2実施形態に係る各工程における各処理と同様である。
また、本実施形態は以下の技術思想を包含するものである。
(1)
下定盤と、上定盤と、前記下定盤及び前記上定盤の間に配置されたキャリアを具備する両面研磨装置における断面形状測定方法であって、
前記上定盤もしくは前記下定盤のいずれかの定盤に設けられて前記定盤と共に回転し、前記定盤に設けられた測定孔を通じて前記キャリアに保持されたワークの厚さを取得する厚さ測定センサにより、前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過時刻又は通過の順番と対応付けて前記ワークの厚さの時系列データを測定する厚さ測定工程と、
前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過経路を前記ワークの中心からの距離として、前記通過時刻又は前記通過の順番と対応付けて、位置の時系列データとして演算する位置データ演算工程と、
次いで、前記ワークの厚さの時系列データの移動平均処理を行う移動平均処理工程を含むこと
を特徴とする断面形状測定方法。
(2)
前記移動平均処理工程は、
前記位置の時系列データの各位置をX-Y平面上の座標又は極座標として取得して、
隣り合う二つの座標について、前記ワークの一方の外周に近い座標を始点として、前記ワークの他方の外周に近い座標を終点とするベクトルの所定の方向の成分の大きさ又は前記ベクトルのノルムを算出して、
前記成分の大きさ又は前記ノルムの間隔となるように、数直線上に前記位置の時系列データに対応する数直線上の座標データを順に並べて、
前記数直線上の座標データに対して所定の区間幅を前記数直線上の方向に移動させて、
前記区間幅内に座標データが含まれる度に、各前記区間幅内の座標データに対応する前記厚さの時系列データに対して移動平均処理を行う移動平均処理工程であること
を特徴とする(1)記載の断面形状測定方法。
(3)
下定盤と、上定盤と、前記下定盤及び前記上定盤の間に配置されたキャリアを具備する両面研磨装置であって、
前記上定盤もしくは前記下定盤のいずれかの定盤に設けられて前記定盤と共に回転し、前記定盤に設けられた測定孔を通じて前記キャリアに保持されたワークの厚さを取得する厚さ測定センサにより、前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過時刻又は通過の順番と対応付けて前記ワークの厚さの時系列データを測定する厚さ測定部と、
前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過経路を前記ワークの中心からの距離として、前記通過時刻又は前記通過の順番と対応付けて、位置の時系列データとして演算する位置データ演算部と、
前記ワークの厚さの時系列データの移動平均処理を行う移動平均処理部を有すること
を特徴とする両面研磨装置。
(4)
前記移動平均処理部は、
前記位置の時系列データの各位置をX-Y平面上の座標又は極座標として取得して、
隣り合う二つの座標について、前記ワークの一方の外周に近い座標を始点として、前記ワークの他方の外周に近い座標を終点とするベクトルの所定の方向の成分の大きさ又は前記ベクトルのノルムを算出して、
前記成分の大きさ又は前記ノルムの間隔となるように、数直線上に前記位置の時系列データに対応する数直線上の座標データを順に並べて、
前記数直線上の座標データに対して所定の区間幅を前記数直線上の方向に移動させて、
前記区間幅内に座標データが含まれる度に、各前記区間幅内の座標データに対応する前記厚さの時系列データに対して移動平均処理を行う移動平均処理部であること
を特徴とする(3)記載の両面研磨装置。
12 主本体部
13 下定盤
14 上定盤
20 キャリア
30 厚さ測定部
34 厚さ測定センサ(プローブ)
40 制御部
41 位置データ演算部
42 通過経路判別部
43 異常値除外部
44 移動平均処理部
45 第1厚さ演算部
46 写像直線算出部
47 第1変域置換部
48 第2変域置換部
49 第2厚さ演算部
50 記憶部
S1 厚さ測定工程
S2 位置データ演算工程
S3 通過経路判別工程
S4 異常値除外工程
S5 移動平均処理工程
S6 第1厚さ演算工程
S7 写像直線算出工程
S8 第1変域置換工程
S9 第2変域置換工程
S10 第2厚さ演算工程
W ワーク
t1 測定開始端通過時刻
t2 測定終了端通過時刻
Claims (19)
- 下定盤と、上定盤と、前記下定盤及び前記上定盤の間に配置されたキャリアを具備する両面研磨装置における断面形状測定方法であって、
前記上定盤もしくは前記下定盤のいずれかの定盤に設けられて前記定盤と共に回転し、前記定盤に設けられた測定孔を通じて前記キャリアに保持されたワークの厚さを取得する厚さ測定センサにより、前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過時刻又は通過の順番と対応付けて前記ワークの厚さの時系列データを測定する厚さ測定工程と、
前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過経路を前記ワークの中心からの距離として、前記通過時刻又は前記通過の順番と対応付けて、位置の時系列データとして演算する位置データ演算工程と、
次いで、前記通過経路が前記ワークの中心を通過しない場合には、所定の方法によって、前記位置の時系列データに対応する直線を写像直線として定める写像直線算出工程と、
次いで、前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離を、同時刻又は同順番における前記写像直線上の前記ワークの中心からの距離に変換する第1変域置換工程と、を有すること
を特徴とする断面形状測定方法。 - 前記所定の方法は、
前記位置の時系列データのうち前記ワークの一方の外周に最も近いデータから前記ワークの中心位置に最も近い前記位置の時系列データまでを第1データ群として、
二点以上となるように、前記第1データ群のうち前記ワークの外周に最も近いデータから順に、第2データ群として取得して、
前記第2データ群のデータに隣り合う前記位置の時系列データを前記第2データ群に追加して、
前記第2データ群に対する近似直線及び前記第2データ群と前記近似直線との残差を算出して、
前記残差が増加するまで前記第2データ群に前記位置の時系列データを追加して、前記残差が増加し、且つ前記第2データ群のデータ数が前記第1データ群の全体のデータ数の所定の割合以上になったら、データを追加する直前の前記近似直線を写像直線として定める方法であること
を特徴とする断面形状測定方法。 - 前記所定の割合は、10%以上であること
を特徴とする請求項1又は請求項2記載の断面形状測定方法。 - 前記写像直線算出工程の前工程として、前記ワークの厚さの時系列データにおける時刻又は順番と前記ワークの厚さとから前記ワークの厚さの多項式近似曲線を求める第1厚さ演算工程を有し、
前記第1変域置換工程の後工程として、前記多項式近似曲線の時刻又は順番を前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離に変換する第2変域置換工程と、を有すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載の断面形状測定方法。 - 前記第1変域置換工程の後工程として、前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離と、同時刻又は同順番の厚さの時系列データにおける前記ワークの厚さと、から前記ワークの厚さの多項式近似曲線を求める第2厚さ演算工程を有すること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載の断面形状測定方法。 - 前記位置データ演算工程の後工程として、前記通過経路がワークの中心から所定の範囲内を通過するかどうかを判別し、前記所定の範囲内を通過する経路のみを取得する通過経路判別工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載の断面形状測定方法。
- 前記位置データ演算工程の後工程として、前記ワークの厚さの時系列データの移動平均処理を行う移動平均処理工程を含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載の断面形状測定方法。
- 前記通過経路判別工程の後工程として、前記ワークの厚さの時系列データの移動平均処理を行う移動平均処理工程を含むことを特徴とする請求項6記載の断面形状測定方法。
- 前記移動平均処理工程は、
前記位置の時系列データの各位置をX-Y平面上の座標又は極座標として取得して、
隣り合う二つの座標について、前記ワークの一方の外周に近い座標を始点として、前記ワークの他方の外周に近い座標を終点とするベクトルの所定の方向の成分の大きさ又は前記ベクトルのノルムを算出して、
前記成分の大きさ又は前記ノルムの間隔となるように、数直線上に前記位置の時系列データに対応する座標データを順に並べて、
前記数直線上の座標データに対して所定の区間幅を前記数直線上の方向に移動させて、
前記区間幅内に座標データが含まれる度に、各前記区間幅内の座標データに対応する前記厚さの時系列データに対して移動平均処理を行う移動平均処理工程であること
を特徴とする請求項7又は請求項8記載の断面形状測定方法。 - 前記厚さ測定センサは、レーザセンサ、光電センサ、又は超音波センサであることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項記載の断面形状測定方法。
- 下定盤と、上定盤と、前記下定盤及び前記上定盤の間に配置されたキャリアを具備する両面研磨装置であって、
前記上定盤もしくは前記下定盤のいずれかの定盤に設けられて前記定盤と共に回転し、前記定盤に設けられた測定孔を通じて前記キャリアに保持されたワークの厚さを取得する厚さ測定センサにより、前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過時刻又は通過の順番と対応付けて前記ワークの厚さの時系列データを測定する厚さ測定部と、
前記ワークにおける前記厚さ測定センサの通過経路を前記ワークの中心からの距離として、前記通過時刻又は前記通過の順番と対応付けて、位置の時系列データとして演算する位置データ演算部と、
前記通過経路が前記ワークの中心を通過しない場合には、前記位置の時系列データに対応する直線を写像直線として定める写像直線算出部と、
前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離を、同時刻又は同順番における前記写像直線上の前記ワークの中心からの距離の値に変換する第1変域置換部と、を有すること
を特徴とする両面研磨装置。 - 前記写像直線算出部は、
前記位置の時系列データのうち前記ワークの一方の外周に最も近いデータから前記ワークの中心位置に最も近い前記位置の時系列データまでのデータを第1データ群として、
二点以上となるように、前記第1データ群のうち前記ワークの外周に最も近いデータから順に、第2データ群として取得して、
前記第2データ群のデータに隣り合う前記位置の時系列データを前記第2データ群に追加して、
前記第2データ群に対する近似直線及び前記第2データ群と前記近似直線との残差を算出して、
前記残差が増加するまで前記第2データ群に前記位置の時系列データを追加して、前記残差が増加し、且つ前記第2データ群のデータ数が前記第1データ群の全体のデータ数の所定の割合以上になったら、データを追加する直前の前記近似直線を写像直線として定める構成であること
を特徴とする請求項11記載の両面研磨装置。 - 前記所定の割合は、10%以上であること
を特徴とする請求項11又は請求項12記載の両面研磨装置。 - 前記ワークの厚さの時系列データにおける時刻又は順番と前記ワークの厚さとから前記ワークの厚さの多項式近似曲線を求める第1厚さ演算部を有し、
前記多項式近似曲線の時刻又は順番を、前記第1変域置換部によって変換した後の前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離に変換する第2変域置換部と、を有すること
を特徴とする請求項11から請求項13のいずれか一項記載の断面形状測定方法。 - 前記第1変域置換部によって変換した後の前記位置の時系列データにおける前記ワークの中心からの距離と、同時刻又は同順番の厚さの時系列データにおける前記ワークの厚さと、から前記ワークの厚さの多項式近似曲線を求める第2厚さ演算部を有すること
を特徴とする請求項11又は請求項13記載の断面形状測定方法。 - 前記通過経路がワークの中心から所定の範囲内を通過するかどうかを判別し、前記所定の範囲内を通過する経路のみを取得する通過経路判別部を有することを特徴とする請求項11から請求項15のいずれか一項記載の両面研磨装置。
- 前記ワークの厚さの時系列データの移動平均処理を行う移動平均処理部を有することを特徴とする請求項11から請求項16のいずれか一項記載の両面研磨装置。
- 前記移動平均処理部は、
前記位置の時系列データの各位置をX-Y平面上の座標又は極座標として取得して、
隣り合う二つの座標について、前記ワークの一方の外周に近い座標を始点として、前記ワークの他方の外周に近い座標を終点とするベクトルの所定の方向の成分の大きさ又は前記ベクトルのノルムを算出して、
前記成分の大きさ又は前記ノルムの間隔となるように、数直線上に前記位置の時系列データに対応する座標データを順に並べて、
前記数直線上の座標データに対して所定の区間幅を前記数直線上の方向に移動させて、
前記区間幅内に座標データが含まれる度に、各前記区間幅内の座標データに対応する前記厚さの時系列データに対して移動平均処理を行う移動平均処理部であること
を特徴とする請求項17記載の両面研磨装置。 - 前記厚さ測定センサは、レーザセンサ、光電センサ、又は超音波センサであることを特徴とする請求項11から請求項18のいずれか一項記載の両面研磨装置。
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