KR20180131422A - 캘리브레이션 방법 및 캘리브레이션 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단시간이면서도 고정밀도로 드레서의 하중과 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정할 수 있는 방법을 제공한다.
에어 실린더(36)에 가해지는 드레서(31)의 하중과, 에어 실린더(36)에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 방법은, 하중 측정기(145)가 연마 테이블(11)에 접촉한 제1 접촉점을 결정하고, 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출하고, 드레서(31)가 연마 패드(10)의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정하고, 제1 접촉점에서의 기체의 압력 P1과 제2 접촉점에서의 기체의 압력 P2로부터 보정량 ΔP를 산출하고, 산출된 보정량 ΔP에 기초하여 관계식을 보정한다.

Description

캘리브레이션 방법 및 캘리브레이션 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 {CALIBRATION METHOD AND NON-TRANSITORY COMPUTER-READABLE STORAGE MEDIUM STORING A PROGRAM OF CALIBRATION}
본 발명은, 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중과, 해당 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 방법 및 해당 관계를 결정하는 프로그램에 관한 것이다.
최근 몇년간 반도체 디바이스는 점점 미세화되며, 소자 구조는 복잡해지고 있다. 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 표면의 평탄화는 매우 중요한 공정으로 여겨진다. 표면의 평탄화에 사용되는 대표적인 기술은, 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing)이다. 이 화학적 기계적 연마에서는, 실리카(SiO2) 등의 지립을 포함한 연마액을 연마 패드의 연마면 상에 공급하면서 기판을 연마면에 미끄럼 접촉시켜 기판의 표면을 연마한다.
이 화학적 기계적 연마는 CMP 장치를 사용하여 행해진다. CMP 장치는, 상면에 연마 패드를 부착한 연마 테이블과, 반도체 웨이퍼 등의 기판(피연마물)을 유지하는 톱링을 구비하고 있다. 연마 테이블 및 톱링을 그 축심 둘레에 각각 회전시키면서, 톱링에 의해 기판을 소정의 압력으로 연마 패드의 연마면(상면)에 압박하고, 기판과 연마 패드를 미끄럼 접촉시킨다. 연마 패드의 연마면에는 연마액이 공급되며, 기판과 연마 패드 사이에 연마액이 존재한 상태에서 기판이 연마된다. 기판의 표면은, 알칼리에 의한 화학적 연마 작용과, 지립에 의한 기계적 연마 작용의 복합 작용에 의해 평탄화된다.
기판의 연마를 행하면, 연마 패드의 연마면(상면)에는 지립이나 연마 부스러기가 부착되고, 또한 연마 패드의 특성이 변화되어 연마 성능이 열화된다. 이로 인해, 기판의 연마를 반복함에 따라 연마 속도가 저하되고, 또한 연마 불균일이 발생하여 버린다. 그래서, 열화된 연마 패드의 연마면을 재생하기 위한 드레싱 장치가 연마 테이블에 인접하여 설치되어 있다. 이 드레싱 장치는 연마 패드의 연마면을 조금 깎아냄으로써, 연마 패드의 연마면을 재생한다.
드레싱 장치는, 연마 패드의 연마면의 드레싱을 행하기 위한 드레서와, 드레서를 연마 패드에 압박하는 에어 실린더를 구비하고 있다. 드레서의 하면에는 다이아몬드 입자 등의 경질의 지립이 고정되어 있으며, 이 드레서의 하면은 연마 패드의 연마면을 드레싱(dressing)하는 드레싱면을 구성한다.
연마 패드를 드레싱할 때에는, 연마 패드를 지지하는 연마 테이블 및 드레서를 회전시키고, 연마 패드의 연마면에 순수를 공급하면서 드레서를 연마 패드에 가압한다. 드레서의 드레싱면과 연마 패드의 연마면의 미끄럼 접촉에 의해, 연마면의 드레싱이 행해진다.
드레싱 중, 연마 패드의 연마면은 드레서에 의해 깎인다. 드레서의 연마 패드에 대한 압박력, 즉 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중은 연마 패드의 수명에 큰 영향을 준다. 따라서, 이 드레서의 하중을 정확하게 제어하는 것이 필요로 된다.
상술한 구성에 있어서, 드레서의 하중은 에어 실린더에 공급되는 공기의 압력에 의존한다. 그래서, 드레서의 하중과 에어 실린더에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정하는 작업(캘리브레이션 작업)이 필요로 된다.
일본 특허 공개 제2016-144860호 공보
상술한 캘리브레이션 작업은, 주로 드레싱 장치를 포함하는 CMP 장치의 출하시(즉, CMP 장치가 고객에게 제공될 때) 및 연마 패드의 교환시에 행해진다. 그러나, 종래에는 이 캘리브레이션 작업은 작업자에 의해 주관적으로 행해지기 때문에, 캘리브레이션 작업에는 많은 시간이 걸려 버린다. 또한, 캘리브레이션 작업의 정밀도를 향상시키는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 단시간이면서도 고정밀도로 드레서의 하중과 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정할 수 있는 방법 및 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 형태는, 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중과, 해당 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 방법이며, 상하 이동 가능한 드레서 구동축에 설치된 하중 측정기를 상기 에어 실린더에 의해 하강시켜, 해당 하중 측정기를 연마 테이블에 접촉시키고, 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 상기 하중 측정기를 하강시켰을 때에 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계에 기초하여, 상기 하중 측정기가 상기 연마 테이블에 접촉한 제1 접촉점을 결정하고, 상기 제1 접촉점에 있는 상기 하중 측정기를 상기 연마 테이블에 가압하여, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중을 소정의 하중 범위 내에서 변화시키면서, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중과 상기 기체의 압력을 측정하고, 상기 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출하고, 상기 하중 측정기 대신에 상기 드레서를 상기 드레서 구동축에 설치하고, 또한 상기 연마 테이블의 상면에 연마 패드를 설치하여, 상기 드레서가 해당 연마 패드의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정하고, 상기 제1 접촉점에서의 기체의 압력과 상기 제2 접촉점에서의 기체의 압력으로부터 보정량을 산출하고, 상기 산출된 보정량에 기초하여 상기 관계식을 보정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 제1 접촉점을 결정하는 공정은, 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력을 바꾸면서, 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리를 복수회 측정하고, 상기 측정된 하중 측정기의 하강 거리와, 대응하는 상기 기체의 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점을, 측정 개시 직후의 데이터점을 포함하는 비접촉측 그룹과, 측정 종료 직전의 데이터점을 포함하는 접촉측 그룹으로 분할하고, 상기 비접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제1 회귀 직선을 결정하고, 상기 접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제2 회귀 직선을 결정하고, 상기 제1 회귀 직선과 상기 제2 회귀 직선의 교점을 구하여, 상기 교점을 상기 제1 접촉점으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 관계식을 산출하는 공정은, 상기 측정된 하중과 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여, 해당 회귀식을 상기 관계식으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 관계식을 보정하는 공정은, 상기 산출된 보정량을 상기 측정된 압력에 가산하고, 상기 보정량이 가산된 압력과 상기 보정량이 가산된 압력의 기체를 상기 에어 실린더에 공급했을 때에 상기 드레서에 작용하는 하중을 측정하고, 상기 보정량이 가산된 압력과, 대응하는 상기 측정된 하중으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 이루어지는 새로운 관계식을 산출하고, 상기 관계식을 상기 새로운 관계식으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
다른 양태는, 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중과, 해당 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이며, 상하 이동 가능한 드레서 구동축에 설치된 하중 측정기를 하강시켜, 해당 하중 측정기를 연마 테이블에 접촉시키는 동작을 상기 에어 실린더에 실행시키고, 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 상기 하중 측정기를 하강시켰을 때에 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계에 기초하여, 상기 하중 측정기가 상기 연마 테이블에 접촉한 제1 접촉점을 결정하고, 상기 제1 접촉점에 있는 상기 하중 측정기를 상기 연마 테이블에 가압하여, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중을 소정의 하중 범위 내에서 변화시키면서, 측정된 상기 하중 측정기에 작용하는 하중과 상기 기체의 압력에 기초하여, 상기 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출하고, 상기 하중 측정기 대신에 상기 드레서 구동축에 설치된 상기 드레서가 상기 연마 테이블의 상면에 설치된 연마 패드의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정하고, 상기 제1 접촉점에서의 기체의 압력과 상기 제2 접촉점에서의 기체의 압력으로부터 보정량을 산출하고, 상기 산출된 보정량에 기초하여 상기 관계식을 보정하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 제1 접촉점을 결정하는 공정은, 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력을 바꾸면서, 복수회 측정된 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 대응하는 상기 기체의 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점을, 측정 개시 직후의 데이터점을 포함하는 비접촉측 그룹과, 측정 종료 직전의 데이터점을 포함하는 접촉측 그룹으로 분할하고, 상기 비접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제1 회귀 직선을 결정하고, 상기 접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제2 회귀 직선을 결정하고, 상기 제1 회귀 직선과 상기 제2 회귀 직선의 교점을 구하여, 상기 교점을 상기 제1 접촉점으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 관계식을 산출하는 공정은, 상기 측정된 하중과 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여, 해당 회귀식을 상기 관계식으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 양태는, 상기 관계식을 보정하는 공정은, 상기 산출된 보정량을 상기 측정된 압력에 가산하고, 상기 보정량이 가산된 압력과, 상기 보정량이 가산된 압력의 기체를 상기 에어 실린더에 공급했을 때에 상기 드레서에 작용하는 하중으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 이루어지는 새로운 관계식을 산출하고, 상기 관계식을 상기 새로운 관계식으로 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 제1 접촉점 및 제2 접촉점을 정확하게 결정할 수 있으며, 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식 및 보정된 관계식을 실측값에 보다 적합하게 할 수 있다. 따라서, 단시간이면서도 고정밀도로 드레서의 하중과 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정할 수 있다.
도 1은 연마 장치의 사시도이다.
도 2는 드레싱 장치를 도시하는 모식도이다.
도 3은 드레싱 장치를 포함하는 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 4는 캘리브레이션 프로그램을 실행하는 컴퓨터의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 5는 드레서 대신에 로드셀이 드레서 구동축에 설치된 드레싱 장치를 도시하는 모식도이다.
도 6은 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 7은 위치 센서의 하강 거리와 에어 실린더에 공급되는 공기의 압력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 소정의 하중 범위 내에 있어서의 하중과 압력의 측정을 도시하는 도면이다.
도 9는 에어 실린더에 공급되는 공기의 압력과 로드셀의 하중의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 관계식을 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 그 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 연마 장치의 사시도이다. 연마 장치는, 연마 패드(10)를 지지하는 연마 테이블(11)과, 웨이퍼 등의 기판(피연마물)을 연마 패드(10)에 미끄럼 접촉시켜 연마하는 톱링 장치(20)와, 연마 패드(10)를 드레싱(dressing)하는 드레싱 장치(30)를 구비하고 있다.
연마 패드(10)는 연마 테이블(11)의 상면에 설치되어 있으며, 연마 패드(10)의 상면은 연마면을 구성하고 있다. 연마 테이블(11)은 도시하지 않은 모터에 연결되어 있으며, 이 모터에 의해 연마 테이블(11) 및 연마 패드(10)는 화살표로 나타내는 방향으로 회전되도록 되어 있다.
톱링 장치(20)는, 기판을 유지하여 연마 패드(10)의 상면에 압박하는 톱링(21)과, 톱링(21)에 연결되는 톱링 구동축(22)과, 톱링 구동축(22)을 회전 가능하게 유지하는 톱링 요동 암(23)을 구비하고 있다. 톱링 요동 암(23)은, 톱링 요동축(24)에 의해 지지되어 있다.
톱링 요동 암(23)의 내부에는, 톱링 구동축(22)에 연결된 도시하지 않은 모터가 설치되어 있다. 이 모터의 회전은 톱링 구동축(22)을 통해 톱링(21)에 전달되며, 이에 의해 톱링(21)은 화살표로 나타내는 방향으로 톱링 구동축(22)을 중심으로 하여 회전한다.
톱링 장치(20)에 인접하여 연마액 및 드레싱액을 연마 패드(10)의 연마면에 공급하는 액체 공급 기구(25)가 배치되어 있다. 액체 공급 기구(25)는 복수개의 공급 노즐(도시하지 않음)을 구비하고 있으며, 이 공급 노즐로부터 연마액 및 드레싱액이 연마 패드(10)의 연마면에 각각 공급된다.
이 액체 공급 기구(25)는, 연마액을 연마 패드(10)에 공급하는 연마액 공급 기구와, 드레싱액(예를 들어 순수)을 연마 패드(10)에 공급하는 드레싱액 공급 기구를 겸용하고 있다. 또한, 연마액 공급 기구와 드레싱액 공급 기구를 별도로 설치해도 된다.
톱링(21)의 하면은, 진공 흡착 등에 의해 기판을 유지하는 기판 유지면을 구성하고 있다. 톱링 구동축(22)은, 도시하지 않은 상하 이동 액추에이터(예를 들어에어 실린더)에 연결되어 있다. 따라서, 톱링(21)은 상하 이동 액추에이터에 의해 톱링 구동축(22)을 통해 상하 이동한다.
톱링 요동축(24)은, 연마 테이블(11)의 직경 방향 외측에 위치하고 있다. 이 톱링 요동축(24)은 회전 가능하게 구성되어 있으며, 이에 의해 톱링(21)은 연마 패드(10) 상의 연마 위치와, 연마 패드(10)의 외측의 대기 위치 사이를 이동 가능하게 되어 있다.
기판의 연마는 다음과 같이 하여 행해진다. 톱링(21)의 하면에 기판이 유지되고, 톱링(21) 및 연마 테이블(11)이 회전된다. 이 상태에서 연마 패드(10)의 연마면에는 연마액이 공급되며, 그리고 톱링(21)에 의해 기판이 연마 패드(10)의 연마면에 압박된다. 기판의 표면(하면)은, 연마액에 포함되는 지립에 의한 기계적 연마 작용과 연마액의 화학적 연마 작용에 의해 연마된다.
도 2는 드레싱 장치(30)를 도시하는 모식도이다. 드레싱 장치(30)는, 연마 패드(10)의 연마면에 미끄럼 접촉되는 드레서(31)와, 이 드레서(31)에 연결된 드레서 구동축(32)과, 드레서 구동축(32)을 회전 가능하게 유지하는 드레서 요동 암(33)을 구비하고 있다. 드레서(31)의 하면은, 연마 패드(10)의 연마면에 미끄럼 접촉되는 드레싱면을 구성하고 있다. 이 드레싱면에는, 다이아몬드 입자 등의 경질의 지립이 고정되어 있다.
드레서 요동 암(33)은, 드레서 요동축(34)에 지지되어 있다. 드레서 요동 암(33)의 내부에는, 드레서 구동축(32)에 연결된 드레서 회전 모터(39)가 설치되어 있다. 이 드레서 회전 모터(39)의 회전은 드레서 구동축(32)을 통해 드레서(31)에 전달되며, 이에 의해 드레서(31)는 화살표로 나타내는 방향(도 1 참조)으로 드레서 구동축(32)을 중심으로 하여 회전한다.
드레서 요동축(34)은 도시하지 않은 요동 모터에 연결되어 있으며, 이 요동 모터의 구동에 의해 드레서(31)는 연마 패드(10)의 연마면의 반경 방향으로 이동한다. 연마 패드(10)를 드레싱할 때에는 연마 테이블(11) 및 드레서(31)를 회전시키고, 연마 패드(10)의 연마면에 드레싱액을 공급하면서 드레서(31)를 연마 패드(10)에 가압한다. 드레서(31)의 드레싱면과 연마 패드(10)의 연마면의 미끄럼 접촉에 의해, 연마면의 컨디셔닝이 행해진다. 드레싱 중, 드레서(31)는 연마 패드(10)의 직경 방향으로 왕복 이동된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 드레싱 장치(30)는 드레서 구동축(32)을 통해 드레서(31)를 연마 패드(10)에 압박하는 압박 기구로서의 에어 실린더(36)를 구비하고 있다. 드레서 구동축(32)은 드레서(31)에 토크를 전달하면서, 드레서 구동축(32)의 그 길이 방향으로의 직진 운동을 허용하는 직동 가이드 기구(35)에 연결되어 있다. 직동 가이드 기구(35)의 일례는, 볼 스플라인이다. 드레서 회전 모터(39)는 직동 가이드 기구(35)를 통해 드레서 구동축(32)에 연결되어 있으며, 드레서(31)는 이 모터(39)에 의해 드레서 구동축(32)을 통해 회전한다.
드레싱 장치(30)는, 드레서 구동축(32)에 연결된 스프링(37)을 더 구비하고 있다. 이 스프링(37)은, 드레서 구동축(32) 및 드레서(31)를 포함하는 드레싱 장치(30)의 가동부의 자중을 밸런스하기 위한 부재이다. 에어 실린더(36)의 출력이 없을 때, 즉 에어 실린더(36)에 공기가 공급되지 않을 때, 스프링(37)은 그 탄성력에 의해 드레서(31)를 상측 방향으로 되돌리는 기능을 갖고 있다. 따라서, 스프링(37)은, 에어 실린더(36)가 드레서(31)를 눌러 내리는 방향과는 역방향의 힘을 드레서 구동축(32)에 부여하고, 이 드레서 구동축(32)을 통해 드레서(31)를 상방으로 가압한다.
드레서 구동축(32)은 에어 실린더(압박 기구)(36)에 연결되어 있으며, 이 에어 실린더(36)는 드레서 구동축(32)을 통해 드레서(31)를 연마 패드(10)에 압박한다. 에어 실린더(36)는, 공기 압력식 액추에이터의 일종이다. 에어 실린더(36)에는, 압력 조정기로서의 전공 레귤레이터(40)가 접속되어 있다.
이 전공 레귤레이터(40)는, 도시하지 않은 공기원으로부터 공급되는 가압 공기의 압력을 조정하고, 조정된 압력의 공기를 에어 실린더(36)에 보낸다. 또한, 공기 이외의 기체를 사용해도 된다. 전공 레귤레이터(40)에는, 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 측정하는 압력 센서(압력 측정기)(42)가 내장되어 있다.
드레서 구동축(32)에는 로드셀(내부 하중 측정기 또는 내부 로드셀)(45)이 설치되어 있다. 이 로드셀(45)에 의해, 드레서(31)의 연마 패드(10)에 대한 압박력, 즉 에어 실린더(36)에 가해지는 드레서(31)의 하중이 간접적으로 측정된다.
드레싱 장치(30)는, 드레서(31)의 연직 방향의 위치를 측정하는 위치 센서(변위 센서)(55)와, 위치 센서(55)에 대향하여 배치된 센서 타깃(57)을 구비하고 있다. 이들 위치 센서(55) 및 센서 타깃(57)은 변위량 측정기(115)를 구성하고 있다. 위치 센서(55)는, 지지 부재(56)를 통해 드레서 구동축(32)에 고정되어 있다. 이 지지 부재(56)는 드레서 구동축(32)에 고정되어 있으며, 위치 센서(55)는 지지 부재(56)를 통해 드레서 구동축(32)과 일체로 연직 방향으로 이동한다.
센서 타깃(57)은, 드레서 요동 암(33)의 커버 내면에 고정되어 있다. 위치 센서(55)의 측정자(위치 센서(55)의 선단 부분)는, 센서 타깃(57)에 접촉 가능하다. 위치 센서(55)는, 센서 타깃(57)에 대한 드레서 구동축(32)의 연직 방향의 상대 위치, 즉 드레서(31)의 연직 방향의 위치를 간접적으로 측정한다.
도 3은 드레싱 장치(30)를 포함하는 시스템을 도시하는 블록도이다. 특히 설명하지 않은 본 실시 형태의 구성은 도 2에 도시된 실시 형태의 구성과 동일하기 때문에, 그 중복된 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 로드셀(45)에는 증폭기(110)가 접속되어 있다. 로드셀(45)의 측정값은 증폭기(110)에 의해 증폭된다. 이 증폭된 측정값은 A/D 변환부(111)에 의해 A/D(아날로그/디지털) 변환되어, 게이트웨이부(112)를 통해 제어부(PLC)(120)로 보내진다.
변위량 측정기(115)의 위치 센서(55)에는, 증폭기(116)가 접속되어 있다. 위치 센서(55)의 측정값은 증폭기(116)에 의해 증폭된다. 이 증폭된 측정값은 A/D 변환부(111)에 의해 A/D(아날로그/디지털) 변환되어, 게이트웨이부(112)를 통해 제어부(120)로 보내진다. 전공 레귤레이터(40)는 제어부(120)에 접속되어 있으며, 제어부(120)는 드레서(31)를 연마 패드(10)에 가압하는 동작을 포함하는 드레싱 장치(30)의 동작을 제어한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 전공 레귤레이터(40)에 내장된 압력 센서(42)는 A/D 변환부(111) 및 게이트웨이부(112)를 통해 제어부(120)에 접속되어 있으며, 압력 센서(42)의 측정값은 제어부(120)로 보내진다.
전공 레귤레이터(40)에 인접하여, 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 유로를 개폐하는 전자기 밸브(121)가 설치되어 있다. 이 전자기 밸브(121)는 에어 실린더(36)와 전공 레귤레이터(40) 사이에 배치되어 있으며, 전공 레귤레이터(40)는 전자기 밸브(121)를 통해 에어 실린더(36)에 접속되어 있다. 공기의 에어 실린더(36)로의 공급, 즉 에어 실린더(36)를 통한 드레서 구동축(32)의 상하 이동은, 전자기 밸브(121)의 개폐에 의해 제어된다. 즉, 전자기 밸브(121)는, 그의 개폐에 의해 전공 레귤레이터(40)에 의해 조정된 압력의 공기의 통과를 허용 또는 차단한다.
제어부(120)에는, 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정하는 캘리브레이션 프로그램을 실행하기 위해 필요한 정보를 입력하는 키보드 등의 HMI(휴먼 인터페이스)(93)가 접속되어 있다. HMI(93)에는, GUI(그래피컬 유저 인터페이스)(95)가 접속되어 있다.
도 3에 도시한 실시 형태에서는, 유저는 HMI(93) 및/또는 GUI(95)를 통해, 드레서(31)에 대한 하중 설정과 전공 레귤레이터(40)에 대한 압력 설정을 포함하는 지령을 입력할 수 있다. 드레서(31)의 하중의 감시 정보, 에어 실린더(36)로부터 전공 레귤레이터(40)로 되돌려지는 공기의 압력의 값(압력 센서(42)의 측정값), 로드셀(45)의 측정값 및 연마 패드(10)의 높이를 포함하는 정보가 GUI(95)에 표시된다. GUI(95)에는, 이들 정보 이외의 정보(예를 들어, 위치 센서(55)의 측정값 및 후술하는 로드셀(145)의 측정값)가 표시되어도 된다.
에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력이 결정되면, 제어부(120)는 이 결정된 압력 Pc의 공기가 에어 실린더(36)에 공급되도록 전공 레귤레이터(40)에 지령을 보낸다. 이와 같이 하여, 에어 실린더(36)는 드레서(31)에 하측 방향의 힘을 부여하고, 드레서(31)는 원하는 힘으로 연마 패드(10)를 압박한다.
이어서, 캘리브레이션 프로그램에 대하여 설명한다. 도 4는 캘리브레이션 프로그램을 실행하는 컴퓨터의 일례를 도시하는 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(90)는 캘리브레이션 프로그램을 저장하는 하드 디스크 등의 기억 장치(91)와, 캘리브레이션 프로그램을 처리하는 연산부(92)를 구비하고 있다. 연산부(92)는, CPU(Central Processing Unit)(92a), ROM(Read Only Memory)(92b), RAM(Random Access Memory)(92c) 등으로 구성되어 있다. 컴퓨터(90)는 HMI(93)를 통해 제어부(120)에 접속되어 있다.
연산부(92)는, 기억 장치(91)에 저장된 캘리브레이션 프로그램에 기초하여, 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정한다. 컴퓨터(90)에서 실행되는 캘리브레이션 프로그램은, CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disk), MO(Magneto Optical Disk), 메모리 카드 등의 컴퓨터(90)로 판독 가능한 기록 매체로부터 기억 장치(91)에 저장되어도 되고, 인터넷 등의 통신 네트워크를 통해 기억 장치(91)에 저장되어도 된다.
이하, 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정하는 방법(즉, 캘리브레이션 방법)에 대하여 설명한다. 도 5는 드레서(31) 대신에 로드셀(145)이 드레서 구동축(32)에 설치된 드레싱 장치(30)를 도시하는 모식도이다.
도 5에서는, 드레서(31) 대신에 로드셀(145)이 드레서 구동축(32)에 설치되어 있으며, 또한 연마 테이블(11)의 상면에는 연마 패드(10)가 설치되어 있지 않다. 로드셀(145)은, 로드셀(45)과 마찬가지로 제어부(120)에 접속되어 있다. 로드셀(145)은, 로드셀(145)의 연마 테이블(11)에 대한 압박력, 즉 로드셀(145)의 하중을 측정한다. 로드셀(145)은, 하중 측정기(보다 구체적으로는 외부 하중 측정기) 또는 외부 로드셀이라 불려도 된다. 또한, 도 5에 도시한 실시 형태에서는, 스프링(37)은 드레서 구동축(32) 및 로드셀(145)을 포함하는 드레싱 장치(30)의 가동부의 자중을 밸런스한다.
도 6은 캘리브레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도를 도시하는 도면이다. 우선, 도 6의 스텝 1에 나타낸 바와 같이, 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 접촉한 제1 접촉점을 결정한다. 이하, 이 제1 접촉점을 결정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 위치 센서(55)의 하강 거리와 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 나타내는 그래프이다. 횡축(X축)은 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력[Pa]을 나타내고 있으며, 종축(Y축)은 위치 센서(55)의 소정 위치로부터의 하강 거리[mm]를 나타내고 있다.
우선, 에어 실린더(36)에 의해 드레서 구동축(32)과 함께 위치 센서(55)를 하강시키고, 위치 센서(55)의 측정자를 센서 타깃(57)에 접촉시킨다. 상기 소정 위치는, 이 위치 센서(55)의 측정자가 센서 타깃(57)에 접촉한 위치이다. 따라서,이 위치 센서(55)(보다 구체적으로는 측정자)가 소정 위치에 있을 때, 위치 센서(55)의 하강 거리는 제로이다.
이어서, 에어 실린더(36)에 의해, 위치 센서(55)가 센서 타깃(57)에 접촉한 소정 위치로부터 드레서 구동축(32)을 더욱 하강시킨다. 위치 센서(55)의 변위를 측정함으로써, 로드셀(145)의 소정 위치로부터의 하강 거리를 간접적으로 측정할 수 있다.
드레서 구동축(32)을 통해 로드셀(145)을 에어 실린더(36)에 의해 하강시켜, 로드셀(145)을 연마 테이블(11)에 접촉시킨다. 도 7에 도시한 바와 같이, 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 바꾸면서, 로드셀(145)의 소정 위치로부터의 하강 거리를 복수회 측정한다. 로드셀(145)의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 로드셀(145)을 하강시켰을 때에 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력 사이에는 상관 관계가 존재한다. 따라서, 이 관계에 기초하여, 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 접촉한 제1 접촉점을 결정한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 공기의 압력과 위치 센서(55)의 하강 거리의 관계를 나타내는 곡선에는, 곡선의 기울기가 크게 바뀌는 변곡점(변화점)이 존재한다. 그 이유는 다음과 같다. 에어 실린더(36)에 의해 로드셀(145)이 하강하면, 로드셀(145)의 하면은 머지않아 연마 테이블(11)의 상면에 접촉한다. 그러면, 로드셀(145)의 하강 거리, 즉 위치 센서(55)의 하강 거리는 작아지고, 도 7에 도시한 바와 같이 곡선의 기울기가 크게 바뀐다. 본 실시 형태에서는 이 변곡점을 결정함으로써, 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 접촉한 제1 접촉점을 결정할 수 있다.
도 7에 도시된 변곡점을 결정하기 위해, 컴퓨터(90)는 로드셀(145)의 하강 거리와 공기의 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점을 2개의 그룹으로 분할한다. 보다 구체적으로는, 복수의 데이터점은 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 확실하게 접촉하고 있지 않은 비접촉측 그룹과, 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 확실하게 접촉하고 있는 접촉측 그룹으로 나뉜다. 비접촉측 그룹은 측정 개시 직후의 데이터점을 포함하고 있으며, 접촉측 그룹은 측정 종료 직전의 데이터 점을 포함하고 있다. 좌표계는, 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력[Pa]을 X축, 위치 센서(55)의 하강 거리[mm]를 Y축에 갖는 XY 좌표계이다.
컴퓨터(90)는, 비접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여, 일차함수로 표시되는 제1 회귀 직선을 결정한다(도 7의 SL1 참조). 마찬가지로, 컴퓨터(90)는 접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여, 일차함수로 표시되는 제2 회귀 직선을 결정한다(도 7의 SL2 참조). 컴퓨터(90)는, 제1 회귀 직선과 제2 회귀 직선의 교점을 구하여, 이 교점을 제1 접촉점으로 결정한다.
로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 접촉한 접촉점을 결정하는 방법의 일례로서, 로드셀(145)과 연마 테이블(11) 사이의 간극에 종이가 들어가는지 여부에 의해 결정하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법에서는, 작업자에 의해 주관적으로 접촉점이 결정되기 때문에 접촉점에 변동이 발생하여 버려, 접촉점을 정확하면서도 객관적으로 결정할 수 없다. 또한, 이러한 방법에서는, 접촉점을 결정하는 데 시간이 걸려 버린다. 본 실시 형태에 따르면, 접촉점은 상술한 방법에 의해 컴퓨터(90)를 통해 자동으로 결정된다. 따라서, 접촉점을 정확하면서도 빠르게 결정할 수 있다.
실행되는 회귀 분석의 대칭이 되는 데이터점의 수는 임의로 결정되지만, 보다 많은 데이터점에 기초하여 회귀 분석을 실행함으로써, 회귀 분석의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상술한 접촉점을 결정하는 방법은, 톱링(21)과 연마 패드(10)(또는 연마 테이블(11))의 접촉 위치를 결정하는 경우에도 적용할 수 있다. 즉, 톱링(21)의 하강 거리를 측정하는 변위량 측정기(도시 생략)에 의한 측정값과 톱링(21)을 연마 패드(10)(또는 연마 테이블(11))에 압박하는 에어 실린더(도시 생략)에 공급되는 공기의 압력의 측정값의 관계로부터 톱링(21)이 연마 패드(10)에 접촉한 접촉점을 결정할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 이러한 접촉점을 결정하는 방법은 연마 장치의 구성 요소로 한정되지 않는다. 이러한 방법은 접촉점을 결정할 필요가 있는 기기, 즉 접촉점을 직접적으로 검출하는 센서를 설치하는 것이 곤란한 기기에도 적용할 수 있다.
제1 접촉점을 결정한 후, 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정하기 위해, 로드셀(145)의 하중 범위를 결정한다. 이 하중 범위는 컴퓨터(90)에 의해 자동으로 결정된다. 이 하중 범위는, 컴퓨터(90)에 구비된 표시부(96)에 표시되어도 되고(도 4 참조), GUI(125)에 표시되어도 된다(도 3 참조). 표시부(96)에는, GUI(95)와 마찬가지의 정보가 표시되어도 된다. 일 실시 형태에서는, 연마 장치는 표시부(96) 및 GUI(125)의 적어도 하나를 구비해도 된다.
하중 범위는, 드레싱 장치(30)의 조립의 변동이나 드레싱 장치(30)의 사양 등의 요소에 따라 상이한 경우가 있다. 그래서, 이러한 요소를 고려하여 측정해야 하는 하중 범위를 결정하는 것이 바람직하다.
에어 실린더(36)에 의해 로드셀(145)을 하강시켜 로드셀(145)을 제1 접촉점에 배치한다. 이어서, 제1 접촉점에 있는 로드셀(145)을 하강시켜, 하중 범위의 하한에 있어서의 로드셀(145)의 하중과, 이 시점에 있어서의 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 측정한다(도 6의 스텝 2). 이와 같이, 로드셀(145)을 제1 접촉점에 배치한 후에 로드셀(145)을 하강시킴으로써, 로드셀(145)의 가속에 기인하는 영향을 제거할 수 있다.
그 후, 로드셀(145)을 다시 제1 접촉점에 배치한다. 이어서, 제1 접촉점에 있는 로드셀(145)을 하강시켜, 하중 범위의 상한에 있어서의 로드셀(145)의 하중과, 이 시점에 있어서의 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 측정한다(도 6의 스텝 3). 이와 같이 하여, 컴퓨터(90)는 하중 범위의 하한에 있어서의 로드셀(145)의 측정값과 압력 센서(42)의 측정값 및 하중 범위의 상한에 있어서의 로드셀(145)의 측정값과 압력 센서(42)의 측정값을 취득한다.
도 6의 스텝 4에 도시한 바와 같이, 제1 접촉점에 있는 로드셀(145)을 연마 테이블(11)에 가압하여, 로드셀(145)에 작용하는 하중을 소정의 하중 범위 내에서 변화시키면서, 로드셀(145)에 작용하는 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 측정한다. 이들 하중 및 압력의 측정은, 소정의 하중 범위 내에 있어서 복수회 행해진다. 본 실시 형태에서는, 하중 및 압력은 이하와 같이 측정된다.
도 8은 소정의 하중 범위 내에 있어서의 하중과 압력의 측정을 도시하는 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 하중 범위의 하한에 있어서의 하중에 대응하는 공기의 압력 min을 측정하고(제1 측정점(MP1)), 하중 범위의 상한에 있어서의 하중에 대응하는 공기의 압력 max를 측정한다(제2 측정점(MP2)).
그 후, 압력 max와 압력 min과의 차분을 상수 A로 나눈 수치를 압력 min에 더했을 때의 압력과, 이 시점에서의 로드셀(145)의 하중을 측정한다(제3 측정점(MP3)). 제3 측정점(MP3)에 있어서의 압력은, min+((max-min)/A)로 표시된다.
이어서, 압력 max와 압력 min의 차분을 상수 B로 나눈 수치를 제3 측정점(MP3)에 있어서의 압력에 더했을 때의 압력과, 이 시점에서의 로드셀(145)의 하중을 측정한다(제4 측정점(MP4)). 제4 측정점(MP4)에 있어서의 압력은, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)로 표시된다.
이어서, 압력 max와 압력 min의 차분을 상수 C로 나눈 수치를 제4 측정점(MP4)에 있어서의 압력에 더했을 때의 압력과, 이 시점에서의 로드셀(145)의 하중을 측정한다(제5 측정점(MP5)). 제5 측정점(MP5)에 있어서의 압력은, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)+((max-min)/C)로 표시된다.
이어서, 압력 max와 압력 min의 차분을 상수 D로 나눈 수치를 제5 측정점(MP5)에 있어서의 압력에 더했을 때의 압력과, 이 시점에서의 로드셀(145)의 하중을 측정한다(제6 측정점(MP6)). 제6 측정점(MP6)에 있어서의 압력은, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)+((max-min)/C)+((max-min)/D)로 표시된다.
이들 상수 A, B, C, D에는, A≥B≥C≥D의 관계가 성립한다. 또한, 본 실시 형태에서는 4개의 상수(A, B, C, D)가 존재하고 있지만, 상수의 수는 본 실시 형태로 한정되지 않는다.
도 9는 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력과 로드셀(145)의 하중의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 9에 있어서, 횡축(X축)은 로드셀(145)의 하중[N]을 나타내고 있으며, 종축(Y축)은 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력[Pa]을 나타내고 있다. 좌표계는, 로드셀(145)의 하중을 X축, 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 Y축에 갖는 XY 좌표계이다.
컴퓨터(90)는, 측정된 하중과 압력에 기초하여, 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출한다(도 6의 스텝 5). 보다 구체적으로는, 이 관계식을 산출하는 공정은 측정된 하중과 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여, 이차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여, 이 회귀식을 상기 관계식으로 결정한다.
본 실시 형태에 따르면, 미리 하중 범위를 결정함으로써 상기 회귀식의 산출에 불필요한 데이터점을 삭감할 수 있다. 또한, 하중 범위를 결정함으로써, 드레싱 장치(30)의 사양에 관계 없이 이 하중 범위 내에서의 측정이 가능하게 된다.
도 6의 스텝 6에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(90)의 연산부(92)는 관계식(보다 구체적으로는 회귀식)이 소정의 테스트에 합격하는지 여부에 대하여 판정한다. 이 판정 방법은 다음과 같다. 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력과 로드셀(145)의 하중을 실제로 측정한다. 연산부(92)는, 실측값과, 회귀식에 의해 산출되는 수치를 비교하여, 실측값과 회귀식으로부터 산출되는 수치의 거리에 상당하는 잔차가 소정의 범위 내에 있는지 여부를 판단한다. 일 실시 형태에서는, 실측값은 회귀식을 산출할 때에 특정된 데이터점 이외의 수치이다.
회귀식이 소정의 테스트에 불합격인 경우(스텝 6의 아니오), 즉 잔차가 소정의 범위 내에 없는 경우 스텝 1로 되돌아가, 다시 제1 접촉점을 결정하는 공정이 행해진다. 회귀식이 소정의 테스트에 합격인 경우(스텝 6의 예), 즉 잔차가 소정의 범위 내에 있는 경우, 컴퓨터(90)는 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정한다. 잔차가 소정의 범위 내에 있다는 것은, 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계가 정확하고, 고정밀도로 결정되어 있는 것을 의미한다.
도 6의 스텝 7에 도시한 바와 같이, 로드셀(145)을 드레서 구동축(32)으로부터 제거하고, 드레서(31)를 드레서 구동축(32)에 설치하고, 연마 패드(10)를 연마 테이블(11)에 설치하는 작업이 행해진다. 스텝 7이 종료된 후, 관계식(보다 구체적으로는 회귀식)을 보정하는 공정이 행해진다.
본 실시 형태에서는, 도 9의 실선으로 도시한 바와 같이, 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 표시되는 관계식을 산출하여, 회귀 곡선을 결정한다. 도 9의 일점쇄선은, 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여 결정된 회귀 직선이다. 이 회귀 직선은, 본 실시 형태에 대한 비교예이다.
본 실시 형태에 따르면, 회귀 곡선과 데이터점의 거리에 상당하는 잔차는, 회귀 직선과 데이터점의 거리에 상당하는 잔차보다도 작다. 이와 같이, 컴퓨터(90)는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여, 이차함수로 표시되는 관계식을 산출하기 때문에, 회귀 곡선을 데이터점에 적합하게 할 수 있다. 즉, 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 고정밀도로 결정할 수 있다. 따라서, 관계식으로부터 산출되는 수치와 실측값의 잔차를 보다 작게 할 수 있으며, 이 관계식은 소정의 테스트에 합격할 가능성이 높다. 결과로서, 도 6의 스텝 1의 공정을 다시 할 필요는 없어, 캘리브레이션 작업을 단시간이면서도 효율적으로 행할 수 있다.
상수 A, B, C, D에는, A>B>C>D의 관계가 성립하고 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 결정된 하중 범위를 저하중측 그룹과 고하중측 그룹으로 분할했을 때, 저하중측 그룹에 속하는 상수의 차분은 고하중측 그룹에 속하는 상수의 차분보다도 작다. 일 실시 형태에서는, 미리 정해진 분할점을 경계로 하여 하중 범위의 하한에 근접하는 그룹을 저하중측 그룹으로 특정하고, 하중 범위의 상한에 근접하는 그룹을 고하중측 그룹으로 특정한다.
이와 같이 상수 A, B, C, D의 관계를 성립시킴으로써, 복수의 데이터점을 저하중측 그룹에 집중시킬 수 있기 때문에, 회귀 곡선을 데이터점에 보다 적합하게 할 수 있다. 따라서 회귀 곡선과 데이터점의 거리에 상당하는 잔차를 보다 작게 할 수 있다.
도 6의 스텝 7이 종료된 후, 로드셀(145) 대신에 드레서(31)가 드레서 구동축(32)에 설치되고, 또한 연마 패드(10)가 연마 테이블(11)의 상면에 설치된 상태에서 드레서(31)의 하중(즉, 로드셀(45)의 하중)과 에어 실린더(36)에 공급되는 압력의 관계를 결정한다.
도 6의 스텝 8에 도시한 바와 같이, 위치 센서(55)의 변위(즉, 드레서(31)의 하강 거리)와 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계에 기초하여, 드레서(31)가 연마 패드(10)의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정한다. 이 제2 접촉점은, 상술한 방법(즉, 제1 접촉점을 결정하는 방법)과 마찬가지의 방법에 의해 결정된다(도 7 참조).
이하, 본 명세서 중에 있어서, 로드셀(145)이 연마 테이블(11)에 접촉한 제1 접촉점에서의 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 P1로 정의한다. 드레서(31)가 연마 패드(10)의 연마면에 접촉한 제2 접촉점에서의 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력을 P2로 정의한다. 이들 압력 P2, P1의 차분, 즉 보정량을 ΔP(즉, P2-P1)로 정의한다.
도 6의 스텝 9에 도시한 바와 같이, 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 나타내는 관계식을 보정한다. 컴퓨터(90)는, 제1 접촉점에서의 공기의 압력 P1과 제2 접촉점에서의 공기의 압력 P2로부터 보정량 ΔP를 산출하고, 이 산출된 보정량 ΔP에 기초하여 관계식을 보정한다. 이 관계식을 보정하는 방법에 대하여, 도 10을 참조하면서 설명한다.
도 10은 관계식을 보정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 측정된 압력 min에 보정량 ΔP를 가산하고(min+ΔP), 이 보정량 ΔP가 가산된 압력과 보정량 ΔP가 가산된 압력의 공기를 에어 실린더(36)에 공급했을 때에 드레서(31)에 작용하는 하중(즉, 로드셀(45)의 하중)을 측정한다.
마찬가지로, 측정된 압력 min+((max-min)/A)에 보정량 ΔP를 가산하여, 보정량 ΔP가 가산된 압력과 보정량 ΔP가 가산된 압력의 공기를 에어 실린더(36)에 공급했을 때에 드레서(31)에 작용하는 하중을 측정한다. 이 시점에서의 압력은, min+((max-min)/A)+ΔP로 표시된다.
이하, 마찬가지의 방법에 의해 측정된 압력에 보정량 ΔP를 가산하여, 보정량 ΔP가 가산된 압력과 보정량 ΔP가 가산된 압력의 공기를 에어 실린더(36)에 공급했을 때에 드레서(31)에 작용하는 하중을 측정한다. 이들 시점에서의 압력은, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)+ΔP, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)+((max-min)/C)+ΔP, min+((max-min)/A)+((max-min)/B)+((max-min)/C)+((max-min)/D)+ΔP, max+ΔP로 표시된다.
그 후, 컴퓨터(90)는, 보정량 ΔP가 가산된 압력과, 대응하는 하중으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 이루어지는 새로운 관계식을 산출한다. 이 새로운 관계식은, 로드셀(145)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 나타내는 관계식을 보정한 보정 관계식이다.
도 6의 스텝 10에 도시한 바와 같이, 컴퓨터(90)의 연산부(92)는 이 보정 관계식이 소정의 테스트에 합격하는지 여부에 대하여 판정한다. 이 판정은, 상술한 판정 방법과 마찬가지의 방법으로 행해진다. 즉, 컴퓨터(90)의 연산부(92)는, 보정 관계식에 의해 산출되는 수치와 실측값을 비교하여, 보정 관계식으로부터 산출되는 수치와 실측값의 거리에 상당하는 잔차가 소정의 범위 내에 있는지 여부를 판단한다.
보정 관계식이 소정의 테스트에 불합격인 경우(스텝 10의 아니오), 즉 잔차가 소정의 범위 내에 없는 경우, 스텝 1로 되돌아가, 다시 제1 접촉점을 결정하는 공정이 행해진다. 보정 관계식이 소정의 테스트에 합격인 경우(스텝 10의 예), 즉 잔차가 소정의 범위 내에 있는 경우, 컴퓨터(90)는 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정하고, 캘리브레이션 작업이 종료된다. 잔차가 소정의 범위 내에 있다는 것은, 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계가 정확하고, 고정밀도로 결정되어 있는 것을 의미한다.
본 실시 형태에 따르면, 제1 접촉점 및 제2 접촉점을 정확하게 결정할 수 있으며, 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식 및 보정된 관계식을 복수의 데이터점(즉, 실측값)에 보다 적합하게 할 수 있다. 따라서, 단시간이면서도 고정밀도로 드레서(31)의 하중과 에어 실린더(36)에 공급되는 공기의 압력의 관계를 결정할 수 있다.
상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 하여 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은 기재된 실시 형태로 한정되지 않으며, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해야 한다.
10: 연마 패드
11: 연마 테이블
20: 톱링 장치
21: 톱링
22: 톱링 구동축
23: 톱링 요동 암
24: 톱링 구동축
25: 액체 공급 기구
30: 드레싱 장치
31: 드레서
32: 드레서 구동축
33: 드레서 요동 암
34: 드레서 요동축
35: 직동 가이드 기구
36: 에어 실린더
37: 스프링
39: 드레서 회전 모터
40: 전공 레귤레이터
42: 압력 센서
45: 로드셀
55: 위치 센서
56: 지지 부재
57: 센서 타깃
90: 컴퓨터
91: 기억 장치
92: 연산부
92a: CPU
92b: ROM
92c: RAM
93: HMI
95: GUI
96: 표시부
111: A/D 변환부
112: 게이트웨이부
115: 변위량 측정기
116: 증폭기
120: 제어부
121: 전자기 밸브
125: GUI
145: 로드셀

Claims (8)

  1. 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중과, 해당 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 방법이며,
    상하 이동 가능한 드레서 구동축에 설치된 하중 측정기를 상기 에어 실린더에 의해 하강시켜, 해당 하중 측정기를 연마 테이블에 접촉시키고,
    상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 상기 하중 측정기를 하강시켰을 때에 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계에 기초하여, 상기 하중 측정기가 상기 연마 테이블에 접촉한 제1 접촉점을 결정하고,
    상기 제1 접촉점에 있는 상기 하중 측정기를 상기 연마 테이블에 가압하여, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중을 소정의 하중 범위 내에서 변화시키면서, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중과 상기 기체의 압력을 측정하고,
    상기 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출하고,
    상기 하중 측정기 대신에 상기 드레서를 상기 드레서 구동축에 설치하고, 또한 상기 연마 테이블의 상면에 연마 패드를 설치하여, 상기 드레서가 해당 연마 패드의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정하고,
    상기 제1 접촉점에서의 기체의 압력과 상기 제2 접촉점에서의 기체의 압력으로부터 보정량을 산출하고,
    상기 산출된 보정량에 기초하여 상기 관계식을 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 접촉점을 결정하는 공정은,
    상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력을 바꾸면서, 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리를 복수회 측정하고,
    상기 측정된 하중 측정기의 하강 거리와, 대응하는 상기 기체의 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점을, 측정 개시 직후의 데이터점을 포함하는 비접촉측 그룹과, 측정 종료 직전의 데이터점을 포함하는 접촉측 그룹으로 분할하고,
    상기 비접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제1 회귀 직선을 결정하고,
    상기 접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차함수로 표시되는 제2 회귀 직선을 결정하고,
    상기 제1 회귀 직선과 상기 제2 회귀 직선의 교점을 구하여, 상기 교점을 상기 제1 접촉점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관계식을 산출하는 공정은, 상기 측정된 하중과 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여, 해당 회귀식을 상기 관계식으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 관계식을 보정하는 공정은,
    상기 산출된 보정량을 상기 측정된 압력에 가산하고,
    상기 보정량이 가산된 압력과 상기 보정량이 가산된 압력의 기체를 상기 에어 실린더에 공급했을 때에 상기 드레서에 작용하는 하중을 측정하고,
    상기 보정량이 가산된 압력과, 대응하는 상기 측정된 하중으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 이루어지는 새로운 관계식을 산출하고,
    상기 관계식을 상기 새로운 관계식으로 보정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 에어 실린더에 가해지는 드레서의 하중과, 해당 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계를 결정하는 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이며,
    상하 이동 가능한 드레서 구동축에 설치된 하중 측정기를 하강시켜, 해당 하중 측정기를 연마 테이블에 접촉시키는 동작을 상기 에어 실린더에 실행시키고,
    상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 상기 하중 측정기를 하강시켰을 때에 상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력의 관계에 기초하여, 상기 하중 측정기가 상기 연마 테이블에 접촉한 제1 접촉점을 결정하고,
    상기 제1 접촉점에 있는 상기 하중 측정기를 상기 연마 테이블에 가압하여, 상기 하중 측정기에 작용하는 하중을 소정의 하중 범위 내에서 변화시키면서, 측정된 상기 하중 측정기에 작용하는 하중과 상기 기체의 압력에 기초하여, 상기 측정된 하중과 압력의 관계를 나타내는 이차함수로 이루어지는 관계식을 산출하고,
    상기 하중 측정기 대신에 상기 드레서 구동축에 설치된 상기 드레서가 상기 연마 테이블의 상면에 설치된 연마 패드의 연마면에 접촉한 제2 접촉점을 결정하고,
    상기 제1 접촉점에서의 기체의 압력과 상기 제2 접촉점에서의 기체의 압력으로부터 보정량을 산출하고,
    상기 산출된 보정량에 기초하여 상기 관계식을 보정하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 기록한 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 접촉점을 결정하는 공정은,
    상기 에어 실린더에 공급되는 기체의 압력을 바꾸면서, 복수회 측정된 상기 하중 측정기의 소정 위치로부터의 하강 거리와, 대응하는 상기 기체의 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점을, 측정 개시 직후의 데이터점을 포함하는 비접촉측 그룹과, 측정 종료 직전의 데이터점을 포함하는 접촉측 그룹으로 분할하고,
    상기 비접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차 함수로 표시되는 제1 회귀 직선을 결정하고,
    상기 접촉측 그룹에 속하는 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 일차 함수로 표시되는 제2 회귀 직선을 결정하고,
    상기 제1 회귀 직선과 상기 제2 회귀 직선의 교점을 구하여, 상기 교점을 상기 제1 접촉점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 관계식을 산출하는 공정은, 상기 측정된 하중과 압력으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 표시되는 회귀식을 산출하여, 해당 회귀식을 상기 관계식으로 결정하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 관계식을 보정하는 공정은,
    상기 산출된 보정량을 상기 측정된 압력에 가산하고,
    상기 보정량이 가산된 압력과, 상기 보정량이 가산된 압력의 기체를 상기 에어 실린더에 공급했을 때에 상기 드레서에 작용하는 하중으로부터 특정되는 좌표계 상의 복수의 데이터점에 회귀 분석을 실행하여 이차함수로 이루어지는 새로운 관계식을 산출하고,
    상기 관계식을 상기 새로운 관계식으로 보정하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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