专利名称：用于加工扁平工件的方法
技术领域：
本发明涉及一种在双面加工机中加工扁平工件的方法，所述双面加工机具有上部的和下部的工作盘，其中至少一个工作盘受驱动旋转，并且各工作盘分别具有一个环形的工作面，各工作面在这两个工作面之间限定同样是环形的工作间隙，至少一个支承件位于所述工作间隙中，所述支承件在工作间隙中引导至少一个工件，使得所述至少一个工件在工作面之间被双面加工。利用这种双面加工机例如在两侧对半导体片(晶片)进行加工、 例如打磨或抛光。这里具有决定性意义的是，精确地在希望的时刻在达到规定的材料厚度时终止材料去除过程。一方面应以尽可能小的厚度散布/偏差制造大件数的工件。另一方面，特别是在双面抛光时，所加工的工件的质量和工艺的经济性还敏感地与以下情况相关， 即与容纳工件的支承件相比，所加工的工件具有多大的厚度。这里优选的是，当工件比支承件，例如转盘厚几个微米时，终止加工过程。以这种方式避免了对支承件的磨蚀和提前磨损。另一方面优选的是，工件尽可能精确地加工至与支承件厚度相同的厚度。这会导致实现在工件的表面上有利的厚度分布。最后希望的是，加工过程、例如抛光过程仍继续进行并向支承件的表面中进行略微的加工、例如抛光。以这种方式特别是在晶片的边缘区域实现了最佳的局部平面度。但对于后面两种处理方式不利的是，对支承件、例如转盘提高的磨损，因为支承件与工作面的工作覆层发生接触。在三个所述的处理方式之间，通常只存在 5-10 μ m的工件厚度差。在这个背景下必须要求，精确地在正确的时刻终止对工件的加工， 以便能够再现地制造具有希望的质量的工件。
背景技术：
为了测量工件厚度，由现有技术已知多种解决方案。如US 4433510 A记载了利用涡电流传感器对工作盘相互间的间距的测量。为了避免由于工作盘的不平度或各工作盘不完全平行的定向造成的测量错误，这里间距测量只在确定的时刻进行，在所述时刻工作盘相互间处于相同的角度位置。由US 5 969 521 A已知一种装置，所述装置具有至少两个涡电流传感器，其中通过传感器相互之间的布置形式应确保，在其中一个传感器检测到转盘的存在时，另一个传感器恰好能够“自由观察”相对置的工作盘。US 7147 541 A记载了一种用于在双面加工时利用涡电流传感器对工件进行厚度测量的装置，所述涡电流传感器测量工作盘到转盘的表面的距离。工作覆层磨损这里用计算机进行补偿。此外由DE 10 2004 040 429 Al已知一种双面抛光机，所述双面抛光机在抛光间隙的至少两个沿径向间隔开的点处测量抛光盘的间距。基于这种测量，能够检测到工作间隙的不希望的变形并且必要时消除这种变形。由DE 10 2006 037 490 Al也已知一种用于影响工作间隙几何形状的装置， 利用这种装置能够使至少一个工作盘凹入或凸起地变形。已知的用于确定工件间隙的方法通常不能提供需要的精度。特别是由于间隙几何形状的相对于平面平行度的在运行中不可避免的或有目的地引起的偏差会导致测量错误， 并由此不能精确地确定厚度。
发明内容
由上述现有技术出发，本发明的目的是，提供一种开头所述类型的方法，利用所述方法能够较为精确地将工件加工至预先规定的厚度。本发明通过权利要求1的主题来实现所述目的。有利的实施形式在从属权利要求、说明书和附图
中给出。对于所述类型的方法，本发明这样来实现所述目的，S卩，在工作间隙的至少两个沿径向间隔开的测量位置处测量工作盘之间的间距，由所测得的间距确定在工作间隙的代表在工作间隙中被加工的至少一个工件的厚度的位置处的、工作盘的间距，例如在工作间隙的一个与测量位置沿径向间隔开的位置处的间距，并由这样确定的间距推算出在工件间隙中加工的至少一个工件的厚度。工作盘的工作面通过工作盘朝向工作间隙的表面构成。因此，工作盘之间的间距特别是指工作面之间的间距。根据本发明的双面加工例如可以是打磨、磨光、珩磨或抛光。工件例如可以是半导体盘(晶片)。特别是可以在工作间隙中同时加工多个的工件。根据本发明得出的工件厚度是加工中的瞬时工件厚度。特别是由所测得的各间距确定的工作盘的间距可以具体地确定、特别是计算出工件厚度。这样所确定的间距例如可以直接看作是工件厚度、必要时减去工作覆层的厚度。但也可以只是确定加工的停止时刻，而此时不必具体地确定工件厚度。就是说，只有在根据本发明由所测得的各间距确定了间距时才得出这样的结论，即现在存在希望的工件厚度，并终止加工。就是说，根据按本发明对工件厚度的结论，确定加工的停止时刻，从而使工件在加工之后精确地具有预先规定的厚度。根据本发明首先将至少两个间距传感器的测量信号相结合，以便确定在工作间距的确定的、特别是另外的位置处的间距，并由此确定工件厚度或加工的停止时刻。特别是可以由两个沿径向间隔开设置的测量传感器的测量信号计算出工作盘之间在任意径向位置处的间距并将其用于确定加工的停止时刻或用于计算实际的工件厚度。这在下面详细说明，其中在下面使用以下定义Ri 内部的工作盘边缘或工作面边缘的半径Ra 外部的工作盘边缘或工作面边缘的半径Rm =Ri和Ra的平均值(工作盘的平均半径)R1 第一(内部)传感器的径向位置R2 第二(外部)传感器的径向位置Rs 间隙几何形状的改变没有造成间距改变处的半径Di =Ri处在工作盘的工作面之间的间距Da =Ra处在工作盘的工作面之间的间距Dm =Rm处在工作盘的工作面之间的间距D1 在第一间距传感器的位置处在工作盘的工作面之间的间距D2 在第二间距传感器的位置处在工作盘的工作面之间的间距AD1 在第一传感器的位置处在工作盘的工作面之间的间距的改变AD2 在第二传感器的位置处在工作盘的工作面之间的间距的改变D(R)在任意径向位置R处的盘间距半径(Halbmesser)分别基于环形的工作间隙的中心，所述中心通常位于至少一个受驱动旋转的工作盘的旋转轴线上。各半径作为矢量分别给出一个径向的位置。间距测量以及由此还有工作盘的工作面之间的间距这里(间接地)要考虑可能设置的工作覆层， 因为所述工作覆层会影响工作盘的工作面之间的所测量的间距。假设工作盘表面沿径向方向对应于一直线，则可以利用以下等式由两个沿径向间隔开的间距传感器的测量信号计算出两个工作盘在任意的径向位置处的间距
权利要求
1.在双面加工机中加工扁平工件的方法，所述双面加工机具有上部的和下部的工作盘 (16、18)，其中至少一个工作盘(16、18)受驱动旋转，并且各工作盘(16、18)分别具有一个环形的工作面00、22)，各工作面(20、22)在这两个工作面之间限定同样是环形的工作间隙(M)，至少一个支承件位于所述工作间隙中，所述支承件在工作间隙04)中引导至少一个工件，使得所述至少一个工件在工作面(20、22)之间被双面加工，其特征在于，在工作间隙04)的至少两个沿径向间隔开的测量位置处测量各工作盘(16、18)之间的间距，由所测得的间距确定工作盘(16、18)之间的、在工作间隙04)的代表在工作间隙04)中被加工的至少一个工件的厚度的位置处的间距，特别是确定一个也与测量位置沿径向间隔开的位置处的间距，并由这样确定的间距求得在工件间隙04)中加工的所述至少一个工件的厚度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所测得的间距确定在工作间隙04)的内边缘和/或外边缘上的位置处的工作盘(16、18)之间的间距，并由这样确定的间距值求得在工件间隙04)中加工的所述至少一个工件的厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所测得的间距确定工作盘(16、18)之间在这样一个位置处的间距，该位置的半径等于工作间隙04)的内边缘的半径和工作间隙04)的外边缘的半径的平均值，并由这样确定的间距求得在工件间隙04)中加工的所述至少一个工件的厚度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中至少一个工作盘(16、18)的工作面 (20,22)能够调整成凸出或凹入的形状，由所测得的间距确定各工作盘(16、18)之间在这样一个位置处的间距，在该位置处工作盘(16、18)之间的间距在将所述至少一个工作盘 (16,18)调整成凸出或凹入的形状时不发生改变，并由所确定的间距求得在工件间隙04) 中加工的所述至少一个工件的厚度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定在将所述至少一个工作盘(16、18)调整成凸出或凹入的形状时各工作盘(16、18)之间的间距不发生改变的位置，其中，将所述至少一个工作盘(16、18)调整为凹入和/或凸出的形状，此时测量工作盘(16、18)在测量位置的间距的改变，并由所述间距的改变确定在调整所述至少一个工作盘(16、18)时各工作盘(16、18)的间距不发生改变的位置的半径。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所测得的间距确定在多个与测量位置沿径向间隔开的位置处工作盘(16、18)之间的间距，这样确定的间距用这样参数进行加权，所述参数代表在工件在工作间隙04)中的加工过程中工件在与所确定的间距相对应的位置处的径向停留概率，并由经加权的间距的平均值求得工件厚度。
7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，重复执行所述方法，记录工件厚度的时间曲线，并由工件厚度的时间曲线确定工件加工的终止时刻。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述终止时刻确定为这样的时刻，在该时刻所记录的时间曲线的一次数学导数改变大于预先规定的极值。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述终止时刻确定为这样的时刻，该时刻在所记录的时间曲线的第一导数改变大于预先规定的极值的时刻之后一确定的时间段。
10.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在测量位置进行间距测量，其中在所述至少一个受驱动旋转的工作盘(16、18)旋转一周或多周期间多次测量在各测量位置处的间距，由测量曲线确定一特征参数，将所确定的特征参数与基准特征参数相比较。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述特征参数是所测得的间距值的曲线的平均值。
12.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个支承件是至少一个转盘，所述转盘具有至少一个凹口，所述至少一个要加工的工件容纳在所述凹口中，所述转盘通过一个滚动装置置于旋转，由此容纳在转盘中的所述至少一个工件沿摆线的轨道在工作间隙中运动。
13.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，工作盘(16、18)之间的间距利用在工作间隙04)的沿径向间隔开的测量位置处设置在各工作盘(16、18)之一中的至少两个涡电流传感器(26、28)测量。
全文摘要
本发明涉及一种在双面加工机中加工扁平工件的方法，所述双面加工机具有上部的和下部的工作盘，其中至少一个工作盘受驱动旋转，并且各工作盘分别具有一个环形的工作面，各工作面在它们之间限定同样是环形的工作间隙，至少一个支承件位于所述工作间隙中，所述支承件在工作间隙中引导至少一个工件，使得所述至少一个工件在工作面之间被双面加工。本发明设定，在工作间隙的至少两个沿径向间隔开的测量位置处测量工作盘之间的间距，由测得的间距确定工作盘之间的、在工作间隙的代表在工作间隙中被加工的至少一个工件的厚度的位置处的间距，特别是确定与测量位置也沿径向间隔开的位置处的间距，并由这样确定的间距求得在工件间隙中加工的至少一个工件的厚度。
文档编号B24B49/10GK102458763SQ201080032050
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年6月6日
发明者E·古尔格, I·格罗特科普, J·坎措, S·耶森 申请人:彼特沃尔特斯有限公司