KR101399669B1

KR101399669B1 - 거리 측정 기능을 갖는 연마기

Info

Publication number: KR101399669B1
Application number: KR1020110019240A
Authority: KR
Inventors: 다까노부 아끼야마; 히로유끼 가끼시마
Original assignee: 도시바 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2014-05-27
Also published as: US8494671B2; JP2011183483A; TWI438060B; KR20110101075A; TW201200295A; US20110217905A1; JP5507294B2

Abstract

본 발명은 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기에 관한 것이다. 연마기는, 수직 이동 가능하게 구성된 현미경과; 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라와; 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하도록 구성된 화상 프로세서를 포함한다. 화상 프로세서는 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성된다.

Description

거리 측정 기능을 갖는 연마기{GRINDING MACHINE HAVING THE FUNCTION OF MEASURING DISTANCE}

<관련 출원에 대한 상호 참조>

본 출원은 그 전체 내용이 참조로서 본원에서 합체된 2010년 3월 5일자로 출원된 일본 특허 출원 제2010-49407호에 기초하며 이로부터 우선권의 이익을 주장한다.

본 발명은 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척(chuck) 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 연마 휠과 작업편 등의 사이의 수직 거리를 측정하는 기능을 갖는 연마기에 관한 것이다.

작업편에 대해 각각의 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 각각의 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기는 널리 공지되어 있다. 이러한 종래의 연마기에서, 매우 느리게 회전하는 연마 휠은 도 6에 도시된 바와 같이 수동으로 연마 휠의 샤프트를 (Z축을 따라) 점진적으로 하강시킴으로써 작업편과 접촉되고, 작업편과 연마 휠의 접촉점은 작업편과 연마 휠의 상대 좌표를 결정하기 위한 영점(zero point)(연마 휠과 작업편이 서로 접촉하는지 여부가 조작자의 감각에 의해 판단됨)으로서 취해진다. 영점에 근거하여, 예를 들어 작업편에 이루어지는 절단 깊이가 결정된다(설정된다).

다른 종래의 연마기에서, 연마 휠은, 연마 휠과 작업편이 전기적으로 도전성일 때, 연마 휠과 작업편 사이에 인가되는 소정의 전압으로 자동적으로 연마 휠의 샤프트를 (Z축을 따라) 점진적으로 하강시킴으로써 작업편과 접촉하고, 작업편과 연마 휠의 접촉점은 연마 휠과 작업편의 상대 좌표를 결정하기 위한 영점(연마 휠과 작업편이 서로 접촉하는지 여부가 전류 흐름 여부에 의해 판단됨)으로서 취해진다.

그러나, 연마 휠이 작업편에 수동으로 접촉하는 전술한 방식은 연마 휠이 작업편과 접촉할 때 연마 휠이 작업편을 손상시킬 수 있다는 문제를 갖는다. 연마 휠이 작업편과 자동으로 접촉하는 전술한 두 번째 방식은 또한 연마 휠과 작업편이 모두 전기적으로 도전성일 경우에만 사용될 수 있다는 문제를 갖는다.

본 발명은 종래 기술의 전술한 문제점을 고려하여 이루어졌다. 따라서 본 발명의 목적은 연마 휠과 작업편 사이의 수직 거리를 측정하는 기능을 가져서, 작업편을 결코 손상시키지 않고 또한 비도전성 작업편에 대해서도 사용될 수 있는 연마기를 제공하는 것이다.

본 발명은 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기이며, 상기 연마기는 수직 이동 가능하게 구성된 현미경과; 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라와; 현미경의 기준면과 현미경의 대상(對象) 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하도록 구성된 화상 프로세서를 포함하고; 화상 프로세서는 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도(sharpness)에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 현미경을 통해 보여지는 화상에 기초하여 측정된다. 따라서 본 발명의 연마기는 현미경의 기준면과 작업편 사이의 수직 거리의 측정 시에 작업편을 결코 손상시키지 않고, 비도전성 작업편에 대해서도 사용될 수 있다. 따라서, 연마 휠의 위치와 현미경의 기준면의 위치 사이의 관계로부터 연마 휠과 작업편 사이의 수직 거리를 획득할 수 있다.

유사하게, 현미경의 기준면과 척 상면 사이의 수직 거리의 측정 시에, 본 발명의 연마기는 척 상면을 결코 손상시키지 않고, 도전성을 갖지 않는 척 상면에 대해서도 사용될 수 있다. 그로써, 연마 휠의 위치와 현미경의 기준면의 위치 사이의 관계로부터 연마 휠과 척 상면 사이의 수직 거리를 획득할 수 있다.

바람직하게는, 화상 프로세서는 NC 장치에 연결되고, 화상 프로세서는 NC 장치로부터, 수직 거리가 측정되는 지점에 위치된 현미경의 기준면의 좌표를 수신하고, 측정된 수직 거리와 현미경의 기준면의 좌표에 기초하여 현미경의 대상의 좌표를 결정하고, 현미경의 대상의 좌표를 NC 장치로 송신하도록 구성된다.

이러한 방식에 따라, NC 장치에 의한 작업편에 대한 프로세스(처리 동작)는 보다 정확하고 쉽게 행해질 수 있다.

이러한 경우, NC 장치는 현미경의 수직 이동을 제어하기 위해 구동 제어기에 연결되고 구동 제어기를 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.

전술한 경우에, 보다 바람직하게는, NC 장치는 구동 제어기를 통해 현미경을 수직으로 연속적으로 이동하도록 하고, 화상 프로세서는 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성된다. 이러한 방식에 따라, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 반자동으로 측정될 수 있다.

대안적으로, 바람직하게는, NC 장치는 구동 제어기를 통해 현미경을 적어도 한 번 대략적으로 수직 이동하도록 하고; 화상 프로세서는 대략적으로 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역을 추출하도록 구성되고; NC 장치는 그 다음 구동 제어기를 통해 추출된 수직 영역에서 현미경을 적어도 한 번 미세하게 수직 이동하도록 하고; 화상 프로세서는 미세하게 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성된다. 이러한 방식에 따라, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 반자동으로 정확하고 신속하게 측정될 수 있다.

또한, 바람직하게는, 현미경은 연마 휠의 회전축을 지지하는 부재에 고정되어, 이 부재를 따라 일체식으로 이동한다. 이러한 방식에 따르면, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 연마 휠의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리로 직접적으로 변환될 수 있다.

또한, 척 상면은 화상의 선예도를 평가하기 쉽게 하는 데 유리한 선예도 패턴을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 방식에 따르면, 현미경을 통해 보여지는 화상의 선예도의 평가 정확성은 개선될 수 있고, 이는 측정 거리의 정확도의 개선으로 이어진다. 본원의 선예도 패턴은 현미경이 포커스되었는지 여부를 판정하기 쉽게 하는 패턴(현미경을 통해 보여지는 포커스된 화상과 포커스되지 않은 화상이 선예도에서 서로 크게 다른 패턴)을 의미한다. 특히, 이는 예를 들어 스트라이프 패턴을 포함한다.

대안적으로, 본 발명은 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기에 적용 가능한, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위한 방법이며, 상기 연마기는 수직 이동 가능하게 구성된 현미경과; 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라를 포함하고; 수직 거리를 측정하기 위한 상기 방법은 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 현미경을 통해 보여지는 화상에 기초하여 측정된다. 따라서, 본 발명의 연마기는 현미경의 기준면과 작업편 사이의 수직 거리의 측정 시에 작업편을 결코 손상시키지 않고, 비도전성 작업편에 대해서도 사용될 수 있다. 따라서, 연마 휠의 위치와 현미경의 기준면의 위치 사이의 관계로부터 연마 휠과 작업편 사이의 수직 거리를 획득할 수 있다.

바람직하게는, 현미경은 수직 이동하고, 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여, 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정한다. 이러한 방식에 따르면, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 반자동으로 측정될 수 있다.

대안적으로, 바람직하게는, 현미경은 수직 이동하고; 1회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고; 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되고; 선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역이 추출되고; 추출된 수직 영역에 대한 2회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고; 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리가 측정된다. 이러한 방식에 따르면, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 반자동으로 정확하고 신속하게 측정될 수 있다.

대안적으로, 본 발명은 NC 장치에 연결되고 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기를 사용하는 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 방법이며, 상기 연마기는 수직 이동 가능하게 구성된 현미경과; 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라를 포함하고; 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 상기 방법은 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계와; NC 장치로부터, 수직 거리가 측정되는 지점에 위치된 현미경의 기준면의 좌표를 획득하는 단계와; 측정된 수직 거리와 현미경의 기준면의 좌표에 기초하여 현미경의 대상의 좌표를 결정하는 단계와; 현미경의 대상의 좌표를 NC 장치로 송신하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계에서, 현미경은 수직 이동하고, 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정한다.

대안적으로, 바람직하게는, CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계에서, 현미경은 수직 이동하고; 1회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고; 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되고; 선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역이 추출되고; 추출된 수직 영역에 대한 2회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고; 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는 기능을 갖는 연마기의 도식적인 도면이다.
도 2는 척 상면이 현미경의 대상인, 도 1에 도시된 연마기의 다른 도식적인 도면이다.
도 3은 다이싱 테이프를 설명하기 위한 도식적인 단면도이다.
도 4는 선예도 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 선예도 패턴의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 종래 기술의 영점 검출을 설명하는 도식적인 도면이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 이하에서 설명된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는 기능을 갖는 연마기의 도식적인 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 연마기(10)는 작업편(W)이 설치되는 척 상면(11)을 포함한다. 척 상면(11)은 동일한 수평 수준에서 X방향(도 1의 평면에서 좌우측 방향)과 Y방향(도 1의 평면에 대한 수직 방향)으로 이동 가능하다. 또한, 척 상면(11)은 도 1에는 도시되지 않지만, X-Y 평면에서 그 회전축을 중심으로 회전 가능하다(척 상면(11)은 자유도 "R"을 갖는다).

본 실시예에 따른 연마기(10)는 회전 연마 휠(12)을 포함하고, 따라서 연마기(10)는 작업편(W)에 대해 회전 연마 휠(12)의 회전축을 이동함으로써 작업편(W)을 연마할 수 있다.

본 실시예에 따른 연마기(10)는 수직 이동 가능한 현미경(21)을 갖는다. CCD 카메라(22)는 현미경(21)을 통해 보여지는 화상을 취하기 위해 현미경(21)에 연결된다. 화상 프로세서(23)는 CCD 카메라(22)에 연결되어, 본원에서 작업편(W)의 상면인 현미경(21)의 대상과 현미경(21)의 기준면(21s) 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라(22)에 의해 취해진 화상을 처리한다.

현미경(21)은 큰 고유 작동 거리(working distance; W.D.)를 특징으로 하는 텔레센트릭(telecentric) 광학 현미경이다. 또한, 현미경(21)은 그의 고유 피사계 심도(depth of field)에서 자동적으로 포커스할 수 있는 자동 포커싱 시스템을 갖는다.

본 실시예에서, 화상 프로세서(23)는 패널 PC(23a)와 화상 입력 보드(23b)를 갖는다. CCD 카메라(22)에 의해 취해진 화상은 화상 입력 보드(23b)를 통해 패널 PC(23a)로 입력되고, 패널 PC(23a)는 화상에 다양한 처리 동작을 수행한다. 특히, 화상 처리용 프로그램의 도움으로, 패널 PC(23a)는 수신된 각각의 화상의 선예도를 평가한다. 화상의 선예도는 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지, 예를 들어 화상이 포커스되었는지 여부에 대한 파라미터이다. 선예도는 예를 들어 화상과 이전 화상으로부터 좌, 우, 상, 하측으로 약간 오프셋된 다른 화상 사이의 절대차에 기초하여, 또는 두 개의 화상 사이의 보정 계수에 기초하여 평가될 수 있음이 당업자들에게 공지되어 있다. 본 실시예에서, 현미경(21)을 통해 보여지는 각각의 화상의 선예도가 평가된다. 현미경(21)이 선예도의 피크를 갖는 화상을 제공하는 위치에 있을 때, 현미경(21)의 기준면과 현미경(21)의 대상(본원에서는 작업편(W)의 상면) 사이의 거리는 현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.)와 일치한다. 즉, 현미경(21)이 수직축에서 이러한 위치에 있으면, 패널 PC(23a)는 현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.)로서 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리를 측정(인식)한다.

본 실시예의 화상 프로세서(23)는 NC 장치(31)에 연결되고, NC 장치(31)로부터 현미경(21)의 기준면의 좌표를 수신하도록 구성된다. 그리고, 화상 프로세서(23)는 현미경(21)의 기준면(21s)의 좌표와 상술한 바와 같이 측정된 수직 거리(현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.))에 기초하여 작업편(W)의 상면의 좌표를 측정하도록 구성된다. 그리고, 화상 프로세서(23)는 작업편(W)의 상면의 좌표를 NC 장치(31)로 송신하도록 구성된다.

본 실시예의 현미경(21)은 연마 휠(12)의 회전축(주축)을 회전식으로 지지하는 고정 부재(13)에 (적어도 Z 방향에 대해) 고정되고, 수직 방향으로 고정 부재(13)와 함께 일체식으로 이동하도록 구성된다. 따라서, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리는 연마 휠(12)의 기준면(예를 들어 하한)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리로 직접적으로 변환될 수 있다.

NC 장치(31)는 연마 휠(12)의 회전축(주축)을 회전식으로 지지하는 고정 부재(13)와 현미경(21)의 수직 이동을 제어하는 구동 제어기(41)에 연결되고, 구동 제어기(41)를 제어하도록 구성된다.

특히, NC 장치(31)는, 고정 부재(13)와 현미경(21)이 구동 제어기(41)를 통해 수직으로 연속적으로 이동하도록 구성된다. 화상 프로세서(23)는 수직 이동하는 현미경(21)을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신되는 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성된다. 특히, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리는, 현미경(21)이 선예도의 피크를 갖는 화상을 제공하는 위치에 있을 때, 현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.)로서 측정된다.

전술한 실시예의 동작이 이하에서 설명된다.

NC 장치(31)의 제어 하에서, 연마 휠(12)의 회전축(주축)을 회전식으로 지지하는 고정 부재(13)와 현미경(21)은 우선 구동 제어기(41)를 통해 수직 이동(주사)된다. 이러한 수직 이동 진행 동안, 현미경(21)을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 CCD 카메라(22)를 통해 화상 프로세서(23)에 연속적으로 입력된다. 명칭이 "COGNEX"인 화상 처리 프로그램에 의해, 화상 프로세서(23)는 현미경(21)이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대한, 예를 들어 각각의 화상이 포커스되었는지 여부에 대한 파라미터인, 각각의 화상의 선예도를 평가하기 위해 수신되는 화상을 처리한다. 그 다음에, 화상 프로세서(23)는 가장 높은 선예도를 갖는 화상을 특정하여, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리를 측정한다. 특히, 수직 이동하는 현미경(21)이 선예도의 피크를 갖는 화상을 제공하는 위치에 있을 때, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리는 현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.)로서 결정(측정)된다.

그 다음에, 화상 프로세서(23)는 NC 장치(31)로부터, 수직 거리가 측정된 상술한 지점에 위치된 현미경(21)의 기준면(21s)의 좌표를 수신한다. 그 다음에, 화상 프로세서(23)는 현미경(21)의 기준면(21s)의 좌표와 측정된 수직 거리(현미경(21)의 고유 작동 거리(W.D.))에 기초하여 작업편(W)의 상면의 좌표를 결정한다. 또한, 화상 프로세서(23)는 작업편(W)의 상면의 좌표를 NC 장치(31)로 송신한다. 따라서, NC 프로세스를 제어하는 데 유용한 데이터(좌표값)는 자동적으로 생성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상술한 실시예에 따르면, 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리는 현미경(21)을 통해 보여지는 화상에 기초하여 측정된다. 따라서, 작업편(W)이 손상될 가능성이 없다. 게다가, 본 발명은 또한 어떠한 비도전성 작업편에 대해서도 사용될 수 있다. 또한 연마 휠(12)의 위치와 현미경(21)의 기준면(21s)의 위치 사이의 관계로부터 연마 휠(12)과 작업편(W) 사이의 수직 거리를 획득할 수 있다.

특히, 현미경(21)은 구동 제어기(41)를 통해 수직 이동(주사)하도록 되고, 선예도의 피크를 갖는 화상을 제공하는 위치에 있는 현미경(21)의 기준면(21s)과 작업편(W)의 상면 사이의 수직 거리가 측정된다. 따라서, 수직 거리의 측정을 반자동으로 행할 수 있다.

수치적인 예는 이하와 같다. 예를 들어, 연마 휠(12)의 주축의 중심과 현미경(21)의 기준면(21s) 사이의 위치 관계에 관해, Z축 방향(도 1의 수직 방향)의 오프셋이 -16mm(고정값)이고, 연마 휠(12)의 반경이 49mm(연마 휠(12)의 교체에 의해 변경 가능함)인 경우, 연마 휠(12)의 작업측(하면)과 현미경(21)의 기준면(21s) 사이의 Z축 방향(도 1의 수직 방향)의 면 대 면 갭(face-face gap)은 33mm이다. 현미경(21)의 작동 거리(W.D.)가 60mm이고, 현미경의 기준면과 작업편의 상면 사이의 수직 거리가 작동 거리와 동일할 때 보여지는(획득되는) 선예도의 피크를 갖는 화상을 현미경이 제공하는 현미경의 (Z축 상의) 위치는 +11mm이고, 이하의 값

(+11)+60-(33)=+38(mm)

는, Z축에서 작업편(W)과 접촉하도록 연마 휠(12)이 구동 제어기(41)를 통해 이동되는 연마 휠(12)의 Z축의 타겟 위치에 대응한다. 이하는 이의 일반화이다.

(Z축의 현미경의 위치)+(현미경의 W.D.)-(현미경의 기준면과 연마 휠의 작업측 사이의 갭)

화상 프로세서(23)는 상술한 처리(수학적인 동작)를 수행하고, 상기에서 얻어진 연마 휠(12)의 Z축의 위치(좌표)는 NC 장치(31)로 송신된다. NC 장치(31)는 좌표에 따라 절단 깊이 등을 적절하게 설정할 수 있다. 따라서, 임의의 원하는 기계가공 프로세스가 달성될 수 있다.

또한, 본 실시예의 연마기(10)에 따르면, 연마 휠(12)이 작업편(W)의 상면과 접촉하지 않고 예를 들어 척 상면(11)과 접촉하는 연마 휠(12)의 Z축의 위치(좌표)를 또한 획득할 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 설명될 것이다. 척 상면(11)이 관찰 대상으로서 취해지는 경우, 현미경의 기준면과 척 상면 사이의 수직 거리가 작동 거리와 동일할 때 보여지는(획득되는) 선예도의 피크를 갖는 화상을 제공하는 현미경의 (Z축 상의) 위치가 +21mm이면, 이하의 값

(+21)+60-(33)=+48(mm)

는 Z축 상에서 척 상면(11)과 접촉하도록 연마 휠(12)이 구동 제어기(41)를 통해 이동되는 연마 휠(12)의 Z축의 위치에 대응한다.

화상 프로세서(23)는 전술한 처리(수학적인 동작)를 수행하고, 상기에서 얻어진 연마 휠(12)의 Z축의 위치(좌표)는 NC 장치(31)로 송신된다. NC 장치(31)는 좌표에 따라 절단 깊이 등을 적절하게 설정할 수 있다. 따라서, 임의의 원하는 기계가공 프로세스가 달성될 수 있다.

특히, 절단 프로세스에서, 다이싱 테이프(dicing tape)(51)가 일반적으로 척 상면(11)과 작업편(W) 사이에 위치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 절단 깊이는 다이싱 테이프(51)의 두께의 약 절반으로 설정되는 것이 바람직하다. 절단 깊이가 이렇게 설정되면, 절단 프로세스 동안의 에러로 인한 척 상면(11)의 손상 가능성이 크게 감소될 수 있다. 예를 들어, 다이싱 테이프(51)의 두께가 0.1mm이면(도 4에 도시된 다이싱 테이프(51)는 테이프의 이해를 돕기 위해 그 두께 면에서 과장해서 도시됨), 처리 블레이드의 하단부의 Z축에서의 제어 위치를,

48-0.1/2=47.95(mm)

로 설정하는 것이 바람직하다.

물론, 현미경(21)의 대상으로서 다이싱 테이프(51)의 상면을 고려(취급)하는 것이 가능하다. 다이싱 테이프는 예를 들어, 작업편이 쉽게 고정될 수 있고, UV광에 노출될 때 그 접착성을 상실하여 작업편을 쉽게 해제할 수 있는 감압성 접착 테이프이다.

본 발명자의 발견에 따르면, 화상의 선예도를 평가하기 쉽게 하는 선예도 패턴이 현미경(21)의 대상의 상면, 즉 척 상면(11) 또는 작업편(W)의 상면에 제공되는 것이 바람직하다. 본원의 선예도 패턴은 현미경이 포커스되었는지 여부를 판정하기 쉽게 하는 패턴(현미경을 통해 보여지는 포커스된 화상과 포커스되지 않은 화상이 선예도에서 서로 크게 다른 패턴)을 의미한다. 선예도 패턴은 통상적으로 스트라이프 패턴이지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 선예도 패턴은 도 4에 도시된 문자 마크 또는 도 5에 도시된 기하학적인 패턴일 수 있다. 이러한 선예도 패턴의 사용은 현미경(21)을 통해 보여지는 화상의 선예도의 평가 정확도를 개선시켜서, 수직 거리의 측정 정확도의 개선으로 이어진다.

좌표 데이터를 보다 정확하게 획득하기 위해, 현미경(21)의 수직 이동(주사)은 바람직하게는 2회 이상 수행된다. 여기서, 단순히 동일한 방식으로 2회 이상 수직 이동(주사)하는 것보다는 이하의 방식으로 현미경(21)을 수직으로 2회 이상 이동(주사)하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 바람직하게는 NC 장치(31)는 현미경(21)을 구동 제어기(41)를 통해 한 번 대략적으로 수직 이동하도록 하고; 화상 프로세서(23)는 대략적으로 수직 이동하는 현미경(21)을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역을 추출하고; NC 장치(31)는 그 다음에 구동 제어기(41)를 통해 추출된 수직 영역에서 현미경(21)을 적어도 한 번 수직으로 미세하게 이동하도록 하고; 화상 프로세서(23)는 미세하게 수직 이동하는 현미경(21)을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경(21)의 기준면(21s)과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정한다. 이러한 방식에 따르면, 현미경(21)의 기준면(21s)과 현미경의 대상 사이의 수직 거리는 반자동으로 정확하고 신속하게 측정될 수 있다.

본 발명에 사용하기 위한 현미경(21)의 피사계 심도에 관해, 본 발명자는 작은 값이 바람직하다는 것을 실험적으로 확인하였다. 특히, 수직 거리의 측정 에러는 피사계 심도가 70㎛인 현미경이 사용된 때 20 내지 30㎛였으며, 반면 피사계 심도가 17㎛인 현미경이 사용된 때에는 단지 약 5㎛였다. 따라서, 본 발명의 연마기용으로, 특히 연마기가 높은 정밀도의 기계가공 프로세스를 제공할 필요가 있을 때, 작은 피사계 심도를 갖는 현미경의 사용이 추천될 수 있다. 특히, 피사계 심도는 바람직하게는 5 내지 20㎛ 정도이다.

Claims

작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 거리 측정 기능을 갖는 연마기이며,
상기 연마기는,
수직 이동 가능하게 구성된 현미경과;
현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라와;
현미경의 기준면과 현미경의 대상(對象) 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하도록 구성된 화상 프로세서를 포함하고;
화상 프로세서는 현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도(sharpness)에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성되는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제1항에 있어서,
화상 프로세서는 NC 장치에 연결되고,
화상 프로세서는 NC 장치로부터, 수직 거리가 측정되는 지점에 위치된 현미경의 기준면의 좌표를 수신하고, 측정된 수직 거리와 현미경의 기준면의 좌표에 기초하여 현미경의 대상의 좌표를 결정하고, 현미경의 대상의 좌표를 NC 장치로 송신하도록 구성된, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제2항에 있어서,
NC 장치는 현미경의 수직 이동을 제어하기 위해 구동 제어기에 연결되고, 구동 제어기를 제어하도록 구성되는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제3항에 있어서,
NC 장치는 구동 제어기를 통해 현미경을 수직으로 연속적으로 이동하도록 하고,
화상 프로세서는 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성되는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제3항에 있어서,
NC 장치는 구동 제어기를 통해 현미경을 적어도 한 번 수직 이동하도록 하고,
화상 프로세서는 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역을 추출하도록 구성되고,
NC 장치는 그 다음 구동 제어기를 통해 추출된 수직 영역에서 현미경을 적어도 한 번 미세하게 수직 이동하도록 하고,
화상 프로세서는 미세하게 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상을 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신하고, 수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상을 특정하여, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하도록 구성되는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
현미경은 연마 휠의 회전축을 지지하는 부재에 고정되어, 상기 부재를 따라 일체식으로 이동하는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
척 상면은 화상의 선예도를 평가하기 쉽게 하는 데 유리한 선예도 패턴을 갖는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.
작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써, 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기로서,
수직 이동 가능하게 구성된 현미경과, 상기 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라를 포함하는 연마기에 적용 가능한, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위한 방법이며,
현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계를 포함하는, 수직 거리를 측정하기 위한 방법.
제8항에 있어서,
현미경은 수직 이동하고,
수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는, 수직 거리를 측정하기 위한 방법.
제8항에 있어서,
현미경은 수직 이동하고,
1회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되고,
선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역이 추출되고,
추출된 수직 영역에 대한 2회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는, 수직 거리를 측정하기 위한 방법.
NC 장치에 연결되고 작업편에 대해 회전 연마 휠을 이동시킴으로써 척 상면에 설치된 작업편을 연마하기 위한 연마기로서,
수직 이동 가능하게 구성된 현미경과, 현미경을 통해 보여지는 화상을 취하도록 구성된 CCD 카메라를 포함하는 연마기를 사용하는 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 방법이며,
현미경이 얼마나 선명하게 포커스되는지에 대응하는 화상의 선예도에 기초하여 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하기 위해 CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계와,
NC 장치로부터, 수직 거리가 측정되는 지점에 위치된 현미경의 기준면의 좌표를 획득하는 단계와,
측정된 수직 거리와 현미경의 기준면의 좌표에 기초하여 현미경의 대상의 좌표를 결정하는 단계와,
현미경의 대상의 좌표를 NC 장치로 송신하는 단계를 포함하는, 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 방법.
제11항에 있어서,
CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계에서,
현미경은 수직 이동하고,
수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는, 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 방법.
제11항에 있어서,
CCD 카메라에 의해 취해진 화상을 처리하는 단계에서,
현미경은 수직 이동하고,
1회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되고,
선예도의 피크를 갖는 화상에 대응하는 수직 위치를 포함하는 수직 영역이 추출되고,
추출된 수직 영역에 대한 2회째의 수직 이동 동안 수직 이동하는 현미경을 통해 보여지는 복수의 화상은 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신되고,
수신된 각각의 화상의 선예도에 기초하여 선예도의 피크를 갖는 화상이 특정되어, 현미경의 기준면과 현미경의 대상 사이의 수직 거리를 측정하는, 프로세스를 제어하는 데이터를 생성하기 위한 방법.
제6항에 있어서,
척 상면은 화상의 선예도를 평가하기 쉽게 하는 데 유리한 선예도 패턴을 갖는, 거리 측정 기능을 갖는 연마기.