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特開2023-168239両面または片面加工機を構成する方法、および両面または片面加工機
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023168239
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】両面または片面加工機を構成する方法、および両面または片面加工機
(51)【国際特許分類】
B24B 37/04 20120101AFI20231116BHJP
B24B 37/08 20120101ALI20231116BHJP
B24B 37/10 20120101ALI20231116BHJP
B24B 37/005 20120101ALI20231116BHJP
B24B 49/10 20060101ALI20231116BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
B24B37/04
B24B37/08
B24B37/10
B24B37/005 B
B24B49/10
H01L21/304 621A
H01L21/304 621D
H01L21/304 622F
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023060776
(22)【出願日】2023-04-04
(31)【優先権主張番号】10 2022 111 924.6
(32)【優先日】2022-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(71)【出願人】
【識別番号】517033148
【氏名又は名称】ラップマスター ヴォルターズ ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100080182
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 三彦
(74)【代理人】
【識別番号】100142572
【弁理士】
【氏名又は名称】水内 龍介
(72)【発明者】
【氏名】メラー ヘルゲ
【テーマコード（参考）】
3C034
3C158
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C034BB92
3C034CA30
3C034CB08
3C158AA07
3C158AA16
3C158CB03
3C158DA17
3C158EA01
3C158EA11
3C158EB01
3C158ED00
5F057AA34
5F057AA42
5F057CA11
5F057CA19
5F057DA02
5F057DA11
5F057GA02
5F057GA07
5F057GA16
5F057GB24
5F057GB30
(57)【要約】 （修正有）
【課題】わずかな時間と材料費でワークピースの加工の構成が可能になる、両面または片面加工機を提供。
【解決手段】第１の作業ディスク１４および対向軸受要素１６は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、前記第１の作業ディスク１４と前記対向軸受要素１６との間に、ウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の作業ギャップｓが形成され、制御装置３４が、第１の作業ディスク１４を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、前記作業ギャップｓの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク１４を変形させる前記手段の目標値を指定するステップとを含む。
【選択図】図１
【解決手段】第１の作業ディスク１４および対向軸受要素１６は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、前記第１の作業ディスク１４と前記対向軸受要素１６との間に、ウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の作業ギャップｓが形成され、制御装置３４が、第１の作業ディスク１４を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、前記作業ギャップｓの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク１４を変形させる前記手段の目標値を指定するステップとを含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
好ましくは環状の第１の作業ディスク（１４）と、好ましくは環状の対向軸受要素（１６）とを備えた両面または片面加工機を構成する方法であって、
前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の１つまたは複数の作業ギャップが形成される方法において、
ａ）制御装置（３４）が、前記第１の作業ディスク（１４）を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、
ｂ）前記第１の作業ディスク（１４）の前記段階的または連続的な変形の間に、前記第１の作業ディスク（１４）の少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅が段階的または連続的に測定され、前記測定値が前記制御装置（３４）に提供されるステップと、
ｃ）前記制御装置（３４）が、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、
ｄ）前記制御装置（３４）が、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の目標値を指定するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の１つまたは複数の作業ギャップが形成される方法において、
ａ）制御装置（３４）が、前記第１の作業ディスク（１４）を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、
ｂ）前記第１の作業ディスク（１４）の前記段階的または連続的な変形の間に、前記第１の作業ディスク（１４）の少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅が段階的または連続的に測定され、前記測定値が前記制御装置（３４）に提供されるステップと、
ｃ）前記制御装置（３４）が、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、
ｄ）前記制御装置（３４）が、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の目標値を指定するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項2】
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置において、前記測定値の平均の前記最小値を形成する前記作業ギャップの幅の前記測定値を識別し、
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の識別した前記測定値に対応する前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の作動値を指定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の識別した前記測定値に対応する前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の作動値を指定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段は、前記第１の作業ディスク（１４）の全体的な変形および／または局所的な変形を発生させることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項4】
前記対向軸受要素（１６）を全体的および／または局所的に変形させる手段がさらに設けられることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記方法の第１の部分では、前記ステップａ）からｄ）は、前記第１の作業ディスク（１４）の全体的な変形を発生させる手段を用いて実行され、前記方法の第２の後続の部分では、前記ステップａ）からｄ）は、前記第１の作業ディスク（１４）または前記対向軸受要素（１６）の局所的な変形を発生させる手段を用いて再び実行され、
前記方法の前記第２の部分の間、前記全体的な変形を発生させる前記手段は、前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動することを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載の方法。
前記方法の前記第２の部分の間、前記全体的な変形を発生させる前記手段は、前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動することを特徴とする、請求項３または４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
前記方法の第１の部分では、前記ステップａ）からｄ）は、前記第１の作業ディスク（１４）の局所的な変形を発生させる手段を用いて実行され、前記方法の第２の後続の部分では、前記ステップａ）からｄ）は、前記第１の作業ディスク（１４）または前記対向軸受要素（１６）の全体的な変形を発生させる手段を用いて再び実行され、
前記方法の前記第２の部分の間、前記局所的な変形を発生させる前記手段は、前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動することを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
前記方法の前記第２の部分の間、前記局所的な変形を発生させる前記手段は、前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動することを特徴とする、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記制御装置（３４）は、前記方法ステップａ）の前に、前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間で軸方向相対運動を発生させる手段を１回または複数回作動させ、前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）とを、前記１つまたは複数の作業ギャップを区画する前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）の表面で互いに対して押圧するようにすることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
請求項９から２１のいずれか一項に記載の両面または片面加工機を用いて実施されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
好ましくは環状の第１の作業ディスク（１４）と、好ましくは環状の対向軸受要素（１６）とを備えた両面または片面加工機であって、
前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の１つまたは複数の作業ギャップが形成される両面または片面加工機において、
・前記第１の作業ディスク（１４）を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるように設計される、制御装置（３４）が設けられ、
・前記第１の作業ディスク（１４）の前記段階的または連続的な変形の間に、前記第１の作業ディスク（１４）の少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅を段階的または連続的に測定し、前記測定値を前記制御装置（３４）に提供するように設計される、測定装置（４２、４４、４６、４８、５０）が設けられ、
・前記制御装置（３４）が、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するように設計され、
・前記制御装置（３４）が、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の目標値を指定するように設計されることを特徴とする、両面または片面加工機。
前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の１つまたは複数の作業ギャップが形成される両面または片面加工機において、
・前記第１の作業ディスク（１４）を凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるように設計される、制御装置（３４）が設けられ、
・前記第１の作業ディスク（１４）の前記段階的または連続的な変形の間に、前記第１の作業ディスク（１４）の少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅を段階的または連続的に測定し、前記測定値を前記制御装置（３４）に提供するように設計される、測定装置（４２、４４、４６、４８、５０）が設けられ、
・前記制御装置（３４）が、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の前記測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するように設計され、
・前記制御装置（３４）が、前記測定値の平均の最小値を決定し、決定した前記最小値に基づいて、前記両面または片面加工機における前記平坦なワークピースの加工の開始値として、前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の目標値を指定するように設計されることを特徴とする、両面または片面加工機。
【請求項10】
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置において、前記測定値の平均の前記最小値を形成する前記作業ギャップの幅の前記測定値を決定するように設計され、
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の識別した前記測定値に対応する前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の作動値を前記目標値として指定するように設計されることを特徴とする、請求項９に記載の両面または片面加工機。
前記制御装置（３４）は、前記少なくとも２つの半径方向に離間した位置における前記作業ギャップの幅の識別した前記測定値に対応する前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段の作動値を前記目標値として指定するように設計されることを特徴とする、請求項９に記載の両面または片面加工機。
【請求項11】
前記第１の作業ディスク（１４）を変形させる前記手段は、前記第１の作業ディスク（１４）の全体的な変形および／または局所的な変形を発生させるように設計されることを特徴とする、請求項９または１０のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項12】
前記第１の作業ディスク（１４）は、第１の支持ディスク（１０）に固定され、
支持リング（２０）が設けられ、前記支持リング（２０）上に、前記第１の支持ディスク（１０）が懸架され、
前記支持リング（２０）と、前記支持リング（２０）から半径方向外側に横たわる前記第１の支持ディスク（１０）のリング部分（１８）との間に、前記制御装置（３４）によって制御可能な手段が配置され、前記手段により、半径方向の力を力発生装置によって前記支持リング（２０）の円周にわたって前記第１の支持ディスク（１０）に加えることができることを特徴とする、請求項１１に記載の両面または片面加工機。
支持リング（２０）が設けられ、前記支持リング（２０）上に、前記第１の支持ディスク（１０）が懸架され、
前記支持リング（２０）と、前記支持リング（２０）から半径方向外側に横たわる前記第１の支持ディスク（１０）のリング部分（１８）との間に、前記制御装置（３４）によって制御可能な手段が配置され、前記手段により、半径方向の力を力発生装置によって前記支持リング（２０）の円周にわたって前記第１の支持ディスク（１０）に加えることができることを特徴とする、請求項１１に記載の両面または片面加工機。
【請求項13】
前記対向軸受要素（１６）を全体的および／または局所的に変形させる手段も設けられることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項14】
前記第１の作業ディスク（１４）の全体的および／または局所的な変形を発生させる前記手段、ならびに／あるいは前記対向軸受要素（１６）の全体的および／または局所的な変形を発生させる前記手段は、油圧手段、および／または空気圧手段、および／または機械的手段であることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項15】
前記第１の作業ディスク（１４）は、前記第１の支持ディスク（１０）に固定され、かつ／あるいは、前記対向軸受要素（１６）は、第２の支持ディスク（１２）に固定され、
前記第１の作業ディスク（１４）および／または前記対向軸受要素（１６）の前記局所的な変形を発生させる前記手段は、前記第１の支持ディスク（１０）と前記第１の作業ディスク（１４）との間、および／または前記第２の支持ディスク（１２）と前記対向軸受要素（１６）との間に設計された環状の圧力容積部（５６）を含み、前記圧力容積部（５６）は、前記圧力容積部（５６）内に圧力が蓄積され、前記第１の作業ディスク（１４）および／または前記対向軸受要素（１６）の所定の局所的な変形を発生させるように、前記制御装置（３４）によって作動可能な流体供給部に接続されることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
前記第１の作業ディスク（１４）および／または前記対向軸受要素（１６）の前記局所的な変形を発生させる前記手段は、前記第１の支持ディスク（１０）と前記第１の作業ディスク（１４）との間、および／または前記第２の支持ディスク（１２）と前記対向軸受要素（１６）との間に設計された環状の圧力容積部（５６）を含み、前記圧力容積部（５６）は、前記圧力容積部（５６）内に圧力が蓄積され、前記第１の作業ディスク（１４）および／または前記対向軸受要素（１６）の所定の局所的な変形を発生させるように、前記制御装置（３４）によって作動可能な流体供給部に接続されることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項16】
前記第１の作業ディスク（１４）は、前記第１の作業ディスク（１４）の外縁の領域および内縁の領域にのみ前記第１の支持ディスク（１０）に固定され、かつ／あるいは、前記対向軸受要素（１６）は、前記対向軸受要素（１６）の外縁の領域および内縁の領域にのみ前記第２の支持ディスク（１２）に固定されることを特徴とする、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項17】
前記対向軸受要素（１６）は、好ましくは環状の第２の作業ディスク（１６）によって形成され、
前記第１および第２の作業ディスク（１４、１６）は、互いに同軸に配置され、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記平坦なワークピースの両面または片面加工のための前記１つまたは複数の作業ギャップは、前記作業ディスク（１４、１６）間に形成されることを特徴とする、請求項９から１６のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
前記第１および第２の作業ディスク（１４、１６）は、互いに同軸に配置され、互いに相対的に回転駆動が可能であり、
前記平坦なワークピースの両面または片面加工のための前記１つまたは複数の作業ギャップは、前記作業ディスク（１４、１６）間に形成されることを特徴とする、請求項９から１６のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項18】
請求項１から８のいずれか一項に記載の前記方法を用いて実施されるように設計されることを特徴とする、請求項９から１７のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項19】
前記制御装置（３４）は、前記方法の第１の部分では、前記方法ステップａ）からｄ）を前記第１の作業ディスク（１４）の全体的な変形を発生させる手段を用いて実行し、前記方法の第２の後続の部分では、前記方法ステップａ）からｄ）を前記第１の作業ディスク（１４）または前記対向軸受要素（１６）の局所的な変形を発生させる手段を用いて再び実行し、前記方法の前記第２の部分の間、前記全体的な変形を発生させる前記手段を前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動させるように設計されることを特徴とする、請求項１８に記載の両面または片面加工機。
【請求項20】
前記制御装置（３４）は、前記方法の第１の部分では、前記方法ステップａ）からｄ）を前記第１の作業ディスク（１４）の局所的な変形を発生させる手段を用いて実行し、前記方法の第２の後続の部分では、前記方法ステップａ）からｄ）を前記第１の作業ディスク（１４）または前記対向軸受要素（１６）の全体的な変形を発生させる手段を用いて再び実行し、前記方法の前記第２の部分の間、前記局所的な変形を発生させる前記手段を前記方法の前記第１の部分を実行した後に指定された前記目標値によって作動させるように設計されることを特徴とする、請求項１８または１９のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【請求項21】
前記制御装置（３４）は、前記方法ステップａ）の前に、前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）との間で軸方向相対運動を発生させる手段を１回または複数回作動させ、前記第１の作業ディスク（１４）と前記対向軸受要素（１６）とを、前記１つまたは複数の作業ギャップを区画する前記第１の作業ディスク（１４）および前記対向軸受要素（１６）の表面で互いに対して押圧するように設計されることを特徴とする、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の両面または片面加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、好ましくは環状の第１の作業ディスクと、好ましくは環状の対向軸受要素とを備えた両面または片面加工機を構成する方法であって、第１の作業ディスクおよび対向軸受要素は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、第１の作業ディスクと対向軸受要素との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の作業ギャップが形成される方法に関する。
【0002】
また、本発明は、好ましくは環状の第１の作業ディスクと、好ましくは環状の対向軸受要素とを備えた両面または片面加工機であって、第１の作業ディスクおよび対向軸受要素は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、第１の作業ディスクと対向軸受要素との間に、平坦なワークピース、好ましくはウエハの両面または片面加工のための好ましくは環状の作業ギャップが形成される両面または片面加工機に関する。
【背景技術】
【0003】
例えば、両面研磨機では、ウエハなど、平坦なワークピースは、好ましくは環状の作業ディスクの間で研磨される。好ましくは環状の作業ギャップは、作業ディスク間に配置され、その中に平坦なワークピース、例えばウエハが加工中に保持される。この目的のために、通常、ロータディスクとして知られているものが作業ギャップに配置され、その中にワークピースが浮遊した状態で取り付けられる凹部がある。加工のために、作業ディスクは、回転駆動装置によって互いに相対的に回転駆動され、ロータディスクも、ピンリングの対応する歯と係合する、ロータディスクの外歯によって作業ギャップ内で回転する。その結果、ワークピースは、加工中、サイクロイド軌道に沿って作業ギャップを通って搬送される。さらに、スラリーとして知られている、研磨剤が、両面研磨中に作業ギャップ内に導入され、確実に研磨加工できるようになる。さらに、両面研磨機では、作業ディスクは、研磨パッドとして知られている、研磨布を、作業ギャップを区画する作業ディスクの表面に一定の間隔で有する。
【0004】
加工の目標は、完全に加工されたワークピースの形状を可能な限り平行平面にすることである。そのためには、作業ギャップの形状が、決定的に重要である。作業ディスクの一方に全体的な変形を発生させる手段を備えた両面加工機が、ドイツ特許第１０２００６０３７４９０Ｂ４号から公知である。具体的には、上部作業ディスクを全体的な凹形状と全体的な凸形状との間で変形させることができる。このような全体的な変形の場合、作業ディスクの凹形状または凸形状はまず、半径方向から見て、作業ディスクの直径全体にわたって生じる。作業ギャップを区画する好ましくは環状の作業ディスクのリング面は、それ自体は平面のままであるが、リング面の対向するリング部分は、全体として凹形状または凸形状が生じるように、互いに対して変形する。
【0005】
作業ディスクの一方の局所的な変形、具体的には局所的な凸形状と局所的な凹形状との間で変形を発生させる手段を備えた両面加工機も、ドイツ特許出願第１０２０１６１０２２２３Ａ１号から公知である。このような局所的な変形の場合、半径方向において、例えば環状の作業ディスクの内縁と外縁との間に、凸形状、またはそれぞれ、凹形状が生じる。したがって、全体的な変形とは異なり、局所的な変形の場合、リング部分はそれ自体、凹状または凸状に変形する。
【0006】
前述の２つの実施形態は、両面加工機で組み合わせ可能である。このようにして、広範囲な作業ギャップ形状を生成できる。したがって、可能な限り平行平面のワークピースの加工、またはそれぞれ、平行であるか否かにかかわらず、例えば、研磨布が部分的に摩耗した場合、または作業ギャップを画定する構成要素の温度が変化した場合に、ワークピースの品質にとって好ましい作業ギャップを常に確実に設定できるようになる。
【0007】
作業ギャップの形状は、加工されたワークピースの形状と均一性とに決定的な影響を与える。最適な加工結果は、狭いパラメータウィンドウ内でしか得られない。製造公差、および例えば、研磨布の様々な形状に起因するだけでなく、研磨ディスクなど、両面加工機の特定の構成要素の材料が修正された場合、あるいは、加工中に焼戻しを行うために作業ディスクに通常設けられる冷却回路が変更された場合にも、このパラメータウィンドウの位置は、特定の両面加工機固有のものではなく、これとは別に、同じタイプの異なる両面加工機間でも変化する。最適な作業ギャップのための適切な加工パラメータは、複雑な方法で、手動で決定しなければならない。通常の方法は、反復型である。これは、実験的加工を繰り返し行い、加工されたワークピースを測定し、適切な作業ギャップ形状が得られるまでパラメータを調整することを意味する。代替方法としては、統計的実験計画法（ＤｏＥ）プロセスがある。両手法は、代数的手法または統計的手法で所望の作業点を十分に正確に決定するためには、かなりの数のデータ点（実験）が必要であるという共通点がある。この手法には多大な時間と材料費がかかることに加え、加工実験に多くのワークピースが製造され、これらのワークピースは、仕様から外れており、それに応じて不良品を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】ドイツ特許第１０２００６０３７４９０Ｂ４号
【特許文献2】ドイツ特許出願第１０２０１６１０２２２３Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
したがって、説明した従来技術から出発して、本発明の課題は、わずかな時間と材料費でワークピースの加工の構成が可能になる、最初に述べたタイプの方法および両面または片面加工機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、独立請求項１および９によってこの課題を解決する。有利な実施形態は、従属請求項、明細書、および図面に見出すことができる。
【0011】
最初に述べたタイプの方法について、本発明は、
ａ）制御装置が、第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、
ｂ）第１の作業ディスクの段階的または連続的な変形の間に、第１の作業ディスクの少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅が段階的または連続的に測定され、測定値が制御装置に提供されるステップと、
ｃ）制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の好ましくは重み付けされた測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、
ｄ）制御装置が、好ましくは重み付けされた測定値の平均の最小値を決定し、決定した最小値に基づいて、両面または片面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として、第１の作業ディスクを変形させる手段の目標値を指定するステップとによって、課題を解決する。
ａ）制御装置が、第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるステップと、
ｂ）第１の作業ディスクの段階的または連続的な変形の間に、第１の作業ディスクの少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅が段階的または連続的に測定され、測定値が制御装置に提供されるステップと、
ｃ）制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の好ましくは重み付けされた測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するステップと、
ｄ）制御装置が、好ましくは重み付けされた測定値の平均の最小値を決定し、決定した最小値に基づいて、両面または片面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として、第１の作業ディスクを変形させる手段の目標値を指定するステップとによって、課題を解決する。
【0012】
最初に述べたタイプの装置について、本発明は、
・第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるように設計される、制御装置が設けられ、
・第１の作業ディスクの段階的または連続的な変形の間に、第１の作業ディスクの少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅を段階的または連続的に測定し、測定値を制御装置に提供するように設計される、測定装置が設けられ、
・制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の好ましくは重み付けされた測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するように設計され、
・制御装置が、好ましくは重み付けされた測定値の平均の最小値を決定し、決定した最小値に基づいて、両面または片面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として、第１の作業ディスクを変形させる手段の目標値を指定するように設計される点において、課題を解決する。
・第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させるように設計される、制御装置が設けられ、
・第１の作業ディスクの段階的または連続的な変形の間に、第１の作業ディスクの少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅を段階的または連続的に測定し、測定値を制御装置に提供するように設計される、測定装置が設けられ、
・制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の好ましくは重み付けされた測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定するように設計され、
・制御装置が、好ましくは重み付けされた測定値の平均の最小値を決定し、決定した最小値に基づいて、両面または片面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として、第１の作業ディスクを変形させる手段の目標値を指定するように設計される点において、課題を解決する。
【0013】
本発明による両面または片面加工機は、特に両面または片面研磨機とすることができる。しかしながら、両面または片面加工機は、両面または片面ラップ盤、あるいは両面または片面研削機とすることもできる。両面または片面加工機は、好ましくは環状の第１の作業ディスクと、好ましくは環状の対向軸受要素とを有する。片面加工機では、対向軸受要素は、例えば、簡単な重量または圧力シリンダとして設計できる。対向軸受要素は、好ましくは環状の第２の作業ディスクとすることができる。第１の作業ディスクおよび対向軸受要素は、互いに相対的に回転駆動が可能であり、第１の作業ディスクと対向軸受要素との間には、ウエハなど、平坦なワークピースを加工するための好ましくは環状の作業ギャップが形成される。特に両面または片面研磨機である場合、少なくとも第１の作業ディスク、好ましくは対向軸受要素、またはそれぞれ、第２の作業ディスクは、作業ギャップを区画するその表面（複数可）に研磨ライニング（研磨パッド）を有することができる。さらに、加工中、それ自体公知の方法で、研磨剤、具体的には研磨液（スラリー）を作業ギャップ内に導入できる。また、作業ディスクに焼戻しチャネルを設けることができ、このチャネルを通して、焼戻し液、例えば、冷却水を導入し、動作中に作業ディスクを焼戻しする。
【0014】
両面または片面加工機は、特に平坦なワークピースの平面平行加工に役立つ。加工のために、ワークピースは、それ自体公知の方法で、作業ギャップに配置されたロータディスクの凹部に泳動する態様で収容可能である。第１の作業ディスクおよび対向軸受要素は、例えば、対応する駆動シャフトと少なくとも１つの駆動モータとによって、動作中、互いに相対的に回転駆動する。第１の作業ディスクおよび対向軸受要素の一方のみが、回転駆動することも可能である。ただし、第１の作業ディスクおよび対向軸受要素の両方が、回転駆動することも可能であり、この場合、通常は反対方向に回転駆動する。例えば、両面加工機の場合、ロータディスクは、第１の作業ディスクと対向軸受要素との間の相対回転の過程で、適切な運動学システムによって作業ギャップ内を回転移動することもでき、これにより、ロータディスクの凹部内に配置されたワークピースは、作業ギャップ内でサイクロイド軌道を描くようになる。例えば、ロータディスクは、ピンリングの対応する歯と係合する歯をそれらの外縁に有することができる。このような機械は、遊星運動システムとして知られているものを形成する。
【0015】
第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素はそれぞれ、支持ディスクによって保持できる。第１の作業ディスクおよび対向軸受要素と同様に、支持ディスクも環状であるか、または少なくとも環状の支持部分を有することができる。
【0016】
本発明によれば、第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させる、制御装置が提供される。第１の作業ディスクの凸形状と凹形状との間における段階的または連続的な変形の間に、作業ギャップの厚さ、またはそれぞれ、幅を、測定装置によって少なくとも２つの半径方向に離間した位置において段階的または連続的に適宜測定する。例えば、第１の作業ディスクを段階的に変形させる場合、作業ギャップの幅は、各変形ステップにおいて少なくとも２つの位置で測定される。作業ギャップの幅は、作業ギャップを区画する第１の作業ディスクの表面と対向軸受要素の表面との間の距離によって画定される。第１の作業ディスクまたは対向軸受要素が研磨布など、作業ライニングを有する場合、距離、ひいては作業ギャップの幅を作業ライニング間で適宜形成できる。作業ギャップの幅は、測定装置、例えば、距離センサによって測定可能である。例えば、光学測定装置、または渦電流測定装置が考えられる。
【0017】
このように、凹形状と凸形状との間における第１の作業ディスクの変形が完了した後、作業ギャップの幅について、即ち少なくとも２つの半径方向に離間した測定位置において、少なくとも２つの一連の測定値が存在する。もちろん、作業ギャップの幅は、本発明に従って、３つ以上の半径方向に離間した測定位置、例えば、３つの半径方向に離間した測定位置で測定および評価することも可能である。
【0018】
また、制御装置は、第１の作業ディスクのそれぞれの変形について記録された、少なくとも２つの半径方向に離間した測定位置における作業ギャップの幅の測定値から、いずれの場合にも平均値を決定する。したがって、第１の作業ディスクの少なくとも２つの半径方向に離間した位置における測定値から、第１の作業ディスクの所定の変形の程度について、いずれの場合にも平均値を形成する。平均値は、例えば、重み付けされた平均値とすることができ、この重み付けされた平均値には、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における測定値が重み係数と共に含まれる。このような重み付けは、例えば、互いに対して非対称に配置された半径方向の測定点の場合に望ましい。このように、作業ギャップの幅の一連の測定値に対応する一連の平均値が得られる。
【0019】
次に、制御装置は、この一連の平均値の最小値も決定する。一連の測定値および一連の平均値は、例えば、個々の測定点に沿った曲線当てはめによって、第１の作業ディスクを段階的に変形させる場合に決定できる。したがって、一連の平均値も、曲線当てはめによって決定できる。これに基づいて、制御装置は、一連の平均値の最小値を簡単な方法で数学的に確立できる。
【0020】
決定した最小値に基づいて、制御装置は、第１の作業ディスクを変形させる手段の目標値を指定する。この目標値は、両面または片面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として機能する。目標値、またはそれぞれ、１つまたは複数の目標値を指定でき、その後、目標値、またはそれぞれ、１つまたは複数の目標値が操作インターフェース上に操作者に対して表示され、次に、操作者が目標値、またはそれぞれ、１つまたは複数の目標値に従って第１の作業ディスクを変形させる手段を作動させることができる。しかしながら、制御装置により、測定値の平均の最小値から決定した目標値に基づいて、第１の作業ディスクを変形させる手段を自動的に作動させることも可能である。この場合、両面または片面加工機は、制御装置によって全自動で本発明に従って構成され得る。また、制御装置は、制御調節装置とすることもできる。
【0021】
いずれの場合にも、両面または片面加工機は、設定として、制御装置によって部分的に自動的に構成される。したがって、両面または片面加工機は、ワークピースの加工とその後の測定とを繰り返すことなく、構成され得る。構成に関連する必要な時間は、従来技術よりもかなり短く、具体的には構成パラメータの反復型決定に必要な１回の加工プロセスよりも短い。また、反復型決定では、複数の加工プロセスを実行し、評価する必要がある。最良の場合、本発明によれば、不良品のワークピースの製造を完全に回避できる。
【0022】
例えば、第１の作業ディスクを変形させる手段によって及ぼされる圧力、またはそれぞれ、力は、第１の作業ディスクを変形させる手段の制御値の目標値とみなすことができる。本発明による構成プロセスの結果は、作業ギャップ形状、具体的には作業ギャップの幅、ならびに第１の作業ディスク、および場合によっては、対向軸受要素の全体的および／または局所的な変形であり、これによって、プロセスの開始時に満足できる加工結果が得られる。もちろん、制御装置によって指定された目標値をさらに処理する、例えば、加工特定のオフセット値または機械特定のオフセット値に目標値を加算することが可能であってもよい。本発明による構成プロセスを複数回行うことにより、両面または片面加工機の構成要素、例えば、研磨布などの作業ライニングの摩耗も監視できる。したがって、作業ライニングの劣化は、作業ギャップの幅の変化につながる。作業ライニングのさらなる摩耗、またはそれぞれ、必要な交換は、対応する監視から推測可能である。
【0023】
一実施形態によれば、本発明は、制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置において、測定値の平均の最小値を形成する、作業ギャップの幅の測定値を識別し、制御装置が、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の識別した測定値に対応する第１の作業ディスクを変形させる手段の作動値を目標値として指定することを提供できる。この実施形態では、制御装置は、測定値の平均の最小値を形成する、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における少なくとも２つの測定値を、予め決定された測定値の平均の最小値に基づいて識別する。次に、第１の作業ディスクを変形させる手段を作動させる、作業ギャップの幅のこれらの識別した測定値に対応する値が、制御装置によって目標値として指定される。このようにして、目標値を特に簡単な方法で指定できる。
【0024】
第１の作業ディスクを変形させる手段は、第１の作業ディスクの全体的な変形を発生させることができる。加えて、または代替的に、第１の作業ディスクを変形させる手段が、第１の作業ディスクの局所的な変形を発生させることも可能である。また、対向軸受要素を全体的および／または局所的に変形させる手段も設けることが可能である。
【0025】
先に説明したように、例えば、ドイツ特許出願第１０２０１６１０２２２３Ａ１号から公知である、局所的な凹状変形または凸状変形は、例えば、ドイツ特許第１０２００６０３７４９０Ｂ４号から公知である、全体的な凹状変形または凸状変形とは区別されなければならない。局所的な変形の場合、凸形状、またはそれぞれ、凹形状、あるいはそれぞれ、変形は、例えば環状の作業ディスク、またはそれぞれ、作業ギャップを区画する作業ディスクの環状の作業面の内縁と外縁との間の半径方向に存在する。第１の作業ディスクが環状ではない場合、凸状変形、またはそれぞれ、凹状変形は、作業ディスクの中心と外縁との間の半径方向に存在する。全体的な変形の場合、凹形状または凸形状は、説明したように、半径方向に見た作業ディスクの直径全体にわたって生じる。しかしながら、専ら全体的な変形の場合には、作業面は、環状の作業ディスクの内縁と外縁との間、またはそれぞれ、非環状の作業ディスクの中心と外縁との間の半径方向において、いずれの場合にも平面である。
【0026】
本発明によれば、第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素を変形させる手段は、全体的な変形を発生させる手段および局所的な変形を発生させる手段の両方とすることができる。両方のタイプの変形を組み合わせた場合、作業ギャップは、特に柔軟かつ正確な方法で、それぞれの要求に合わせて調整可能である。
【0027】
別の構成によれば、本発明は、第１の方法ステップでは、ステップａ）からｄ）が、第１の作業ディスクの全体的な変形を発生させる手段を用いて実行され、第２の後続の方法ステップでは、ステップａ）からｄ）が、第１の作業ディスクまたは対向軸受要素の局所的な変形を発生させる手段を用いて再び実行され、第２の方法ステップの間、全体的な変形を発生させる手段が、第１の方法ステップを実行した後に指定された目標値によって作動することを提供できる。
【0028】
さらに、本発明は、第１の方法ステップでは、ステップａ）からｄ）が、第１の作業ディスクの局所的な変形を発生させる手段を用いて実行され、第２の後続の方法ステップでは、ステップａ）からｄ）が、第１の作業ディスクまたは対向軸受要素の全体的な変形を発生させる手段を用いて再び実行され、第２の方法ステップの間、局所的な変形を発生させる手段が、第１の方法ステップを実行した後に指定された目標値によって作動することを提供できる。
【0029】
これらの実施形態では、ステップａ）からｄ）を有する本発明による方法は、２回連続して実行され、即ち、最初に、第１の作業ディスクを凹形状と凸形状との間で全体的または局所的に変形させ、全体的または局所的な変形を発生させる手段を作動させる目標を確立する。全体的または局所的な変形のそれぞれの他方を発生させる手段は、方法のこの第１の部分の間に、一定に保持される。次に、方法の第２の部分の間、第１の作業ディスク、または好ましくは第２の作業ディスクの形態の対向軸受要素の凹形状と凸形状との間における全体的または局所的な変形の他方において、第１の全体的または局所的な変形を発生させる手段が、方法の第１の部分で予め確立された作動目標値で一定に保持され、その目標値が全体的または局所的な変形のそれぞれの他方を発生させる手段の作動値として確立され、指定される。
【0030】
このようにして、全体的な変形を発生させる手段と局所的な変形を発生させる手段とを加工結果に最適な目標値に順々に設定できる。次に、目標値への設定と、方法のそれぞれの部分の間の保持は、制御装置によって自動的に行われる。もちろん、前述した２つの手順は、場合によっては複数回、順々に実行することもできる。
【0031】
別の実施形態によれば、制御装置は、方法ステップａ）の前に、第１の作業ディスクと対向軸受要素との間で軸方向相対運動を発生させる手段を１回または複数回作動させ、第１の作業ディスクと対向軸受要素とを、作業ギャップを区画するそれらの表面で互いに対して押圧できるようにする。軸方向相対運動を発生させる手段は、具体的には第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素の軸方向駆動を構成できる。作業ギャップを区画するそれらの表面で第１の作業ディスクと対向軸受要素とを一緒に押圧することによって、第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素の作業ライニングを圧縮し、その中に含まれる残留液体を押し出すことができる。その結果、本発明による構成プロセスの開始前に、作業ライニング、例えば、研磨布を含む、同一の開始条件が確保される。
【0032】
別の実施形態によれば、第１の作業ディスクを変形させる手段は、第１の作業ディスクの全体的な変形を発生させるように設計可能である。また、本発明は、第１の作業ディスクが第１の支持ディスクに固定され、支持リングが設けられ、支持リング上に、第１の支持ディスクが懸架され、支持リングと、支持リングから半径方向外側に横たわる第１の支持ディスクのリング部分との間に、制御装置によって制御可能な手段が配置され、その手段により、半径方向の力を力発生装置によって支持リングの円周にわたって第１の支持ディスクに加えることができることを提供できる。全体的な変形を発生させるこのような実施形態は、例えば、ドイツ特許第１０２００６０３７４９０Ｂ４号から公知である。本発明では、その実施形態をこの文献に記載されているように使用できる。
【0033】
原理的に、第１の作業ディスクの全体的な変形、および／または第１の作業ディスクもしくは対向軸受要素の局所的な変形を発生させる手段は、油圧手段、および／または空気圧手段、および／または機械的手段とすることができる。第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素の形状を操作する適切なアクチュエータが、いずれの場合にも設けられる。第１の作業ディスクは、例えば、上部作業ディスクとすることができ、対向軸受要素は、下部対向軸受要素、例えば、下部作業ディスクとすることができる。
【0034】
既に説明したように、第１の作業ディスクを変形させる手段は、第１の作業ディスクの局所的な変形を発生させるように設計可能である。対向軸受要素を変形させる手段も設けることができ、この手段は、対向軸受要素の局所的な変形を発生させるように設計される。
【0035】
さらに、本発明は、第１の作業ディスクが第１の支持ディスクに固定され、かつ／あるいは、対向軸受要素が第２の支持ディスクに固定され、第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素の局所的な変形を発生させる手段が、第１の支持ディスクと第１の作業ディスクとの間、および／または第２の支持ディスクと対向軸受要素との間に設計された環状の圧力容積部を含み、この圧力容積部は、圧力容積部内に圧力が蓄積され、第１の作業ディスクおよび／または対向軸受要素の所定の局所的な変形を発生させるように、制御装置によって作動可能な流体供給部に接続されることを提供できる。さらに、本発明は、第１の作業ディスクが、その外縁の領域およびその内縁の領域にのみ第１の支持ディスクに固定され、かつ／あるいは、対向軸受要素が、その外縁の領域およびその内縁の領域にのみ第２の支持ディスクに固定されることを提供できる。局所的な変形を発生させるこれらの実施形態は、例えば、ドイツ特許出願第１０２０１６１０２２２３Ａ１号から公知である。本発明では、それらの実施形態をその文献に記載されているように使用できる。
【0036】
既に説明したように、本発明は、対向軸受要素が好ましくは環状の第２の作業ディスクによって形成され、第１および第２の作業ディスクが互いに同軸に配置され、互いに相対的に回転駆動が可能であり、平坦なワークピースの両面または片面加工のための作業ギャップが作業ディスク間に形成されることを提供できる。
【0037】
本発明による方法は、本発明による両面または片面加工機を用いて実施できる。したがって、本発明による両面または片面加工機、具体的にはその制御装置および測定装置は、本発明による方法を実行するように設計可能である。
【0038】
本発明の例示的な実施形態は、概略的に示した図面を用いて以下により詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【発明を実施するための形態】
【0040】
図１に示す両面加工機は、例えば、両面研磨機とすることができ、回転駆動装置（図示せず）のシャフトにそれぞれ接続された、上部支持ディスク１０と下部支持ディスク１２とを有する。上部支持ディスク１０には第１の作業ディスク１４が接続され、下部支持ディスク１２には第２の作業ディスク１６が接続される。作業ディスク１４、１６はそれぞれ、支持ディスク１０、１２と同様に環状に設計され、それらの間に作業ギャップｓを形成する。作業ディスク１４、１６はそれぞれ、例えば、作業ギャップｓを区画するそれらの表面に、作業ライニング、例えば、研磨布を有することができる。また、支持ディスク１０、１２は、動作中に、焼戻し液、例えば冷却水を通過させることによって、焼戻し、例えば、冷却を行うために、適切な焼戻しチャネルシステムを備えることができる。
【0041】
上部支持ディスク１０は、その作業面の半径方向延長部のほぼ中央に上方に延びるリング部分１８を有する。星型に配置されたアーム２２を介して回転駆動装置の上部シャフト２４に接続された、支持リング２０が、リング部分１８の内側に配置される。手段（図１に図示せず）を介して、支持ディスク１０は、シャフト２４の回転がひいては作業ディスク１４の回転をも引き起こすように、支持リング上に吊り下げられている。
【0042】
支持リング２０とリング部分１８との間には、リングスロット２６が形成される。リングスロットは封止され、チャネル２８に接続される。チャネルは、増圧器３０と連通しており、増圧器３０には、比例弁３２によって可変圧力が供給される。図は、概略的なものに過ぎない。増圧器３０と比例弁３２とによって、リングスロット２６内に所定の圧力を発生させ、維持することが可能であることを示すように意図する。比例弁３２は、制御装置３４によって作動し、この制御装置３４は、２つの半径方向に離間した測定位置において、第１の作業ディスク１４に埋め込まれた２つのセンサ４２、またはそれぞれ、４４によって測定された、作業ギャップの幅ｓの作業ギャップの幅の測定値を受信する。
【0043】
図２の左図は、リングスロット内に適切な圧力を発生させることによって、上部作業ディスク１４が凸形状になる様子を示す。この図は非常に誇張されていることが理解される。凸形状は、下部作業ディスク１６に対するμ範囲内のギャップ幅の違いである。図２の右図は、上側支持ディスク１０、ひいては上部作業ディスク１４の説明した変形により、凹形状になる様子を示す。
【0044】
両面加工機を構成するために、制御装置３４は、図２の左図に示す全体的な凸形状と図２の右図に示す全体的な凹形状との間で第１の作業ディスク１４を段階的または連続的に変形させるために、第１の作業ディスク１４の全体的な変形を発生させる手段の一部として比例弁３２を制御する。第１の作業ディスク１４の段階的または連続的な変形の間、作業ギャップｓの幅、またはそれぞれ、作業ギャップを区画する作業ディスク１４、１６の表面間の距離は、測定装置４２、４４としてのセンサ４２、４４によって、第１の作業ディスク１４の２つの半径方向に離間した位置で測定され、測定値が制御装置３４に提供される。制御装置３４は、少なくとも２つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅の測定値から、いずれの場合にも測定値の平均を決定する。制御装置は、測定値の平均の最小値も決定し、決定した最小値に基づいて、両面加工機における平坦なワークピースの加工の開始値として、第１の作業ディスク１４を変形させる手段の目標値、本件では、具体的には比例弁３２の第１の目標値を指定する。
【0045】
図３から図５には、別の例示的な実施形態による両面加工機が示される。図３から図５による例示的な実施形態では、下部の第２の作業ディスク１６の局所的な変形を発生させる手段が設けられる。この例示的な実施形態は、両面加工機が、図１および図２に示す第１の作業ディスク１４の全体的な変形を発生させる手段、および図３から図５に示す第２の作業ディスク１６の局所的な変形を発生させる手段の両方を有するように、図１から図２による例示的な実施形態と組み合わせることができる。図３から図５による両面加工機について以下で説明する構成プロセスは、図１および図２を参照して上述した構成プロセスとは独立して実行されるか、あるいは図１および図２を参照して上述した構成プロセスが方法の第１の部分の一部として完了した後に方法の第２の部分において適宜実行できる。後者の場合、制御装置３４は、図１および図２による全体的な変形を発生させる手段を、上述したように決定した目標値に作動させ、以下に説明するように、図３から図５に関連する構成プロセス中、その目標値を一定に保つ。
【0046】
図３から図５では、図１および図２と同じ参照符号の一部が使用される。この点で、これらは原理的に機能的に同一の構成要素であり、したがって、図１および図２による例示的な実施形態に関連して説明したように組み合わせることができる。
【0047】
図１および図２による例示的な実施形態に関連して説明したように、図３および図５に示す本発明による両面加工機も、環状の上部支持ディスク１０と、同様に環状の下部支持ディスク１２とを備える。次に、環状の第１の上部作業ディスク１４が上部支持ディスク１０に固定され、同様に環状の第２の下部作業ディスク１６が下部支持ディスク１２に固定される。次に、環状の作業ディスク１４、１６の間には、同様に環状の作業ギャップｓが形成され、この作業ギャップｓにおいて、平坦なワークピース、例えば、ウエハが、動作中に両面加工される。両面加工機は、例えば、図１および図２のように、研磨機、ラップ盤、または研削機とすることができる。
【0048】
上部支持ディスク１０とそれと共に上部作業ディスク１４、および／または下部支持ディスク１２とそれと共に下部作業ディスク１６は、例えば、上部駆動シャフトおよび／または下部駆動シャフトと、少なくとも１つの駆動モータとを備える、適切な駆動装置によって、互いに相対的に回転駆動が可能である。このような駆動装置はそれ自体公知であり、明確性の理由により詳細には図示しない。それ自体公知の方法において、加工されるワークピースは、ロータディスクにおいて泳動した状態で作業ギャップｓに保持され得る。適切な運動システム、例えば遊星運動システムにより、支持ディスク１０、１２、またはそれぞれ、作業ディスク１４、１６の相対回転の過程で、ロータディスクも作業ギャップｓ内で確実に回転できるようになる。上部作業ディスク１４または上部支持ディスク１０、および場合によっては下部作業ディスク１６または下部支持ディスク１２には、焼戻しチャネルを設計でき、このチャネルを通して、焼戻し流体、例えば、冷却水などの焼戻し液を動作中に流すことができる。これもそれ自体公知であり、より詳細には図示しない。
【0049】
次に、図３から図５に示す両面加工機は、図３に参照符号４６、４８、５０で示すように、複数の、本件では３つの半径方向に離間した位置で作業ギャップｓの幅を測定する測定装置を備える。図１および図２による例示的な実施形態における測定装置４２、４４と同様に、図３から図５の例示的な実施形態による測定装置も、特に作業ギャップｓを区画する作業ディスク１４、１６の表面間の距離を測定する。わかるように、参照符号４６で示した距離測定装置は、作業ギャップｓの半径方向外縁の領域において上部作業ディスク１４と下部作業ディスク１６との間の距離を測定する。参照符号５０で示した距離測定装置は、作業ギャップｓの半径方向内縁の領域において上部作業ディスク１４と下部作業ディスク１６との間の距離を測定する。参照符号４８で示した距離測定装置は、作業ギャップｓの中央において上部作業ディスク１４と下部作業ディスク１６との間の距離を測定する。
【0050】
本件では、下部作業ディスク１６は、図３に参照符号５２および５４で示すように、その外縁の領域および内縁の領域においてのみ下部支持ディスク１２に固定され、例えば、いずれの場合にも円弧に沿ってねじ止めされる。対照的に、下部作業ディスク１６は、これらの締結位置５２と５４との間では下部支持ディスク１２に締結されない。その代わりに、これらの締結位置５２、５４の間には、環状の圧力容積部５６が下部支持ディスク１２と下部作業ディスク１６との間に配置される。圧力容積部５６は、動圧ライン５８を介して、圧力流体リザーバ（詳細には図示せず）、例えば液体リザーバ、具体的には水リザーバに接続される。動圧ライン５８には、ポンプおよび制御弁が配置可能であり、ポンプおよび制御弁は、下部作業ディスク１６の局所的な変形を発生させる手段として、制御装置３４によって作動させることができる。このようにして、下部作業ディスク１６に作用する、所望の圧力を、圧力容積部５６内に導入された流体によって圧力容積部５６内に構築できる。圧力容積部５６内に存在する圧力は、圧力測定装置（より詳細には図示せず）によって測定可能である。圧力測定装置の測定データは、制御装置３４が圧力容積部５６内に所定の圧力を設定できるように、制御装置３４に適用することもできる。
【0051】
締結位置５２、５４の間で自由に移動できることにより、圧力容積部５６内に十分に高い圧力を設定することによって、図４に参照符号６０で点線によって示すように、下部作業ディスク１６を局所的に凸形状にすることができる。下部作業ディスク１６が平面形状を有する、図３の動作状態において、圧力容積部５６内の圧力ｐ0を仮定すると、図４に６０で示す下部作業ディスク１６の凸状変形は、圧力ｐ1＞ｐ0を設定することによって達成できる。一方、下部作業ディスク１６の局所的な凹状変形は、図５に参照符号６２で点線によって示すように、圧力容積部５６内に圧力ｐ2＜ｐ0を設定することによって達成できる。
【0052】
この場合、下部作業ディスク１６は、半径方向から見て、締結位置５２の領域におけるその内縁と締結位置５４の領域におけるその外縁との間で、局所的に凸形状（図４）、またはそれぞれ、局所的に凹形状（図５）になり得ることが分かる。
【0053】
図１および図２に関連して上述したように、図３から図５による例示的な実施形態では、制御装置３４によって自動構成プロセスも実行される。この目的のために、制御装置３４はまず、図４および図５に参照符号６０および６２で示すように、第１の作業ディスクを局所的な凹形状と局所的な凸形状との間で段階的または連続的に変形させる手段を作動させる。第１の作業ディスク１４の段階的または連続的な変形の間に、本件では、第１の作業ディスク１４の３つの半径方向に離間した位置における作業ギャップの幅が段階的または連続的に測定され、測定値が制御装置３４に提供される。これに基づいて、制御装置３４は、本件では、３つの半径方向に離間した位置の各々における測定値の平均を決定する。例えば、３つの異なる半径方向の位置における測定値は、平均値の決定に測定値が対応する重み付け係数と共に含まれるように重み付けされ得る。さらに、制御装置３４は、測定値の平均の最小値を決定し、決定した最小値に基づいて、両面加工機における平坦なワークピースの加工のための開始値として、第２の作業ディスク１６を変形させる手段の目標値を指定する。具体的には、制御装置３４は、この目的のために、決定した目標値に従って動圧ライン５８を介して圧力容積部５６内の圧力を制御する。
【0054】
説明したように、図３から図５について説明した方法は、特に、図１および図２について説明した方法の第１の部分の後に、方法の第２の部分において実行できる。このようにして、制御装置３４によって、いずれの場合にも加工に最適な全体的および局所的な作業ギャップ形状を含む両面加工機の完全な自動構成を指定し、設定できる。しかしながら、図１および図２について説明した方法を用いずに、図３から図５について説明した方法を実行することも考えられ、この場合、図３から図５における下部作業ディスク１６を第１の作業ディスク１６とすることができる。
【0055】
図６に示す図では、図１および図２による構成プロセスがより詳細に説明される。具体的には、作業ギャップの幅（距離）は、第１の作業ディスク１４を全体的な凹形状と全体的な凸形状との間で変形させる間の時間が経時的にそこに示されている。曲線ｄoutsideは、半径方向外側の位置で作業ギャップの幅を測定する測定装置４４の対応する測定値を示し、曲線ｄinsideは、半径方向内側の位置で測定する測定装置４２の対応する測定値を示す。曲線ｄevaluatedは、制御装置３４によって決定された、関連する一連の平均値である。次に、この一連の平均値ｄevaluatedの最小値は、理想値とすることができる。図示の例では、この値は、グループｄinsideとｄoutsideとの間のクロスオーバーポイントにほぼ一致する。最小値は、ドレッシング式、またはそれぞれ、研磨ライニングの摩耗など、様々なパラメータに応じて、クロスオーバーポイントの外側にある可能性もある。
【0056】
図７は、図３から図５による構成プロセスに対応する図を示す。この場合、曲線ｄoutsideは、図３の測定位置４６、つまり半径方向外側の測定位置において、第２の作業ディスク１６を局所的な凹形状と局所的な凸形状との間で局所的に変形させる間の一連の測定値を示す。曲線ｄinsideは、半径方向内側の測定位置５０における一連の測定値を示す。曲線ｄmiddleは、図３の中央領域４８における測定値を示す。曲線ｄevaluatedは、一連の測定値の平均を示す。次に、最小値は、加工プロセスの開始のための最適値として見ることができる。
【符号の説明】
【0057】
ｓ 作業ギャップ
ｄinside 曲線
ｄoutside 曲線
ｄmiddle 曲線
ｄevaluated 曲線
１０ 上部支持ディスク
１２ 下部支持ディスク
１４ 第１の作業ディスク
１６ 第２の作業ディスク
１８ リング部分
２０ 支持リング
２２ アーム
２４ 上部シャフト
２６ リングスロット
２８ チャネル
３０ 増圧器
３２ 比例弁
３４ 制御装置
４２ センサ
４４ センサ
４６ 距離測定装置
４８ 距離測定装置
５０ 距離測定装置
５２ 締結位置
５４ 締結位置
５６ 圧力容積部
５８ 動圧ライン
６０ 凸状変形
６２ 凹状変形
ｄinside 曲線
ｄoutside 曲線
ｄmiddle 曲線
ｄevaluated 曲線
１０ 上部支持ディスク
１２ 下部支持ディスク
１４ 第１の作業ディスク
１６ 第２の作業ディスク
１８ リング部分
２０ 支持リング
２２ アーム
２４ 上部シャフト
２６ リングスロット
２８ チャネル
３０ 増圧器
３２ 比例弁
３４ 制御装置
４２ センサ
４４ センサ
４６ 距離測定装置
４８ 距離測定装置
５０ 距離測定装置
５２ 締結位置
５４ 締結位置
５６ 圧力容積部
５８ 動圧ライン
６０ 凸状変形
６２ 凹状変形
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【外国語明細書】
Method for Configuring a Double- or Single-Sided Processing Machine, and Double- or Single-Sided Processing Machine
The invention relates to a method for configuring a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk and a preferably annular counterbearing element, wherein the first working disk and the counterbearing element can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk and the counterbearing element.
The invention also relates to a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk and a preferably annular counterbearing element, wherein the first working disk and the counterbearing element can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk and the counterbearing element.
For example, in double-sided polishing machines, flat workpieces, such as wafers, are polished between preferably annular working disks. A preferably annular working gap is arranged between the working disks, in which the flat workpieces, for example wafers, are held during processing. For this purpose, what are known as rotor disks are typically arranged in the working gap, with recesses in which the workpieces are mounted in a floating manner. For processing, the working disks are driven rotationally relative to each other by means of a rotary drive and the rotor disks are also rotated in the working gap by external teeth of the rotor disks, which engage with corresponding teeth of pin rings. As a result, the workpieces are conveyed through the working gap along cycloidal paths during processing. In addition, a polishing agent, known as a slurry, is introduced into the working gap during double-sided polishing and ensures abrasive processing. In addition, in double-sided polishing machines, the working disks regularly have polishing cloths, known as polishing pads, on their surfaces delimiting the working gap.
The goal of the processing is a shape of the completely processed workpieces that is as plane-parallel as possible. The working gap geometry is of decisive importance for this. A double-sided processing machine with means for generating a global deformation of one of the working disks is known from DE 10 2006 037 490 B4. In particular, the upper working disk can be deformed between a globally concave and a globally convex shape. In the case of such a global deformation, the concave or convex shape of the working disk first results over the entire diameter of the working disk, viewed in the radial direction. The ring surface of the preferably annular working disk delimiting the working gap remains planar in itself; however, opposite ring portions of the ring surface are deformed in relation to each other so that overall a concave or convex shape results.
A double-sided processing machine with means for generating a local deformation of one of the working disks, in particular between a local convex and a local concave shape, is also known from DE 10 2016 102 223 A1. In the case of such a local deformation, the convex or, respectively, concave shape results, in the radial direction, between the inner and outer edge of the, for example annular, working disk. Unlike with a global deformation, in the case of a local deformation the ring portions are thus themselves deformed concavely or convexly.
The two aforementioned embodiments can be combined in a double-sided processing machine. In this way, a wide range of working gap geometries can be generated. Thus, a processing of the workpieces that is as plane-parallel as possible or, respectively, a setting of the working gap that is preferred for the workpiece quality, whether this is parallel or not, can be ensured at all times, for example, in the case of partial wear of the polishing cloths or in the case of changing temperatures of the components defining the working gap.
The geometry of the working gap has a decisive influence on the shape and the evenness of the processed workpieces. An optimal processing result is only achieved within a narrow parameter window. Due to production tolerances and varying geometries of, for example, polishing cloths, but also in the case of modified materials of specific components of the double-sided processing machine, such as the polishing disks, or a change in the typically provided cooling circuit in the working disks for tempering during processing, the position of this parameter window is not inherent for a specific double-sided processing machine and, apart from this, changes even between different double-sided processing machines of the same type. The right processing parameters for an optimal working gap must be determined manually in a complex manner. Usual methods are iterative. This means that experimental processing is performed repeatedly, the processed workpieces are measured, and the parameters are adjusted until a suitable working gap geometry is present. Alternatives are statistical design of experiments (DoE) processes. Both procedures have in common that they require a considerable number of data points (experiments) in order to determine the desired working point sufficiently exactly with algebraic or statistical methods. In addition to the considerable time and material outlay of this procedure, many workpieces are produced with the processing experiments, which workpieces are outside of the specification and accordingly form rejects.
Starting from the explained prior art, the object of the invention is therefore to provide a method and a double- or single-sided processing machine of the initially mentioned type, with which configuring for the processing of the workpieces is possible with little time and material outlay.
The invention solves this object through independent claims 1 and 9. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims, the description and the figures.
For a method of the initially mentioned type, the invention solves the object through the following steps:
a) a control apparatus actuates means for step-by-step or continuously deforming the first working disk between a concave shape and a convex shape,
b) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk, the working gap width at at least two radially spaced apart locations of the first working disk is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus,
c) the control apparatus determines a measurement value average in each case from the preferably weighted measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
d) the control apparatus determines the minimum of the preferably weighted measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
For a device of the initially mentioned type, the invention solves the object in that
・ a control apparatus is provided, which is designed to actuate means for step-by-step or continuously deforming the first working disk between a concave shape and a convex shape,
・ measuring apparatuses are provided, which are designed to measure the working gap width step-by-step or continuously at at least two radially spaced apart locations of the first working disk during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk and to give the measurement values to the control apparatus,
・ the control apparatus is designed to determine a measurement value average in each case from the preferably weighted measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
・ the control apparatus is designed to determine the minimum of the preferably weighted measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specify a target value for the means for deforming the first working disk as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
The double- or single-sided processing machine according to the invention can be in particular a double- or single-sided polishing machine. However, the double- or single-sided processing machine can also be a double- or single-sided lapping machine or double- or single-sided grinding machine. The double- or single-sided processing machine has a preferably annular first working disk and a preferably annular counterbearing element. In a single-sided processing machine, the counterbearing element can be designed, for example, as a simple weight or pressure cylinder. The counterbearing element can preferably be a preferably annular second working disk. The first working disk and the counterbearing element can be driven rotationally relative to each other, and a preferably annular working gap for processing flat workpieces, such as wafers, is formed between the first working disk and the counterbearing element. In particular when it is a double- or single-sided polishing machine, at least the first working disk, preferably also the counterbearing element or, respectively, the second working disk, can have a polishing lining (polishing pad) on its surface(s) delimiting the working gap. In addition, during processing, a polishing agent, in particular a polishing liquid (slurry), can be introduced into the working gap in a manner known per se. The working disks can also be provided with tempering channels, through which a tempering liquid, for example, cooling water, is conducted to temper the working disk(s) during operation.
The double- or single-sided processing machine serves in particular for plane-parallel processing of flat workpieces. For processing, the workpieces can be accommodated, in a manner known per se, in a swimming manner in recesses of rotor disks arranged in the working gap. The first working disk and the counterbearing element are driven rotationally relative to each other, for example, by a corresponding drive shaft and at least one drive motor, during operation. It is possible that only one of the first working disk and counterbearing element is driven rotationally. However, both the first working disk and the counterbearing element can also be driven rotationally, in this case typically in opposite directions. For example, in the case of a double-sided processing machine, the rotor disks can also be moved rotationally through the working gap by a suitable kinematic system in the course of the relative rotation between the first working disk and the counterbearing element, so that workpieces arranged in the recesses of the rotor disks describe cycloidal paths in the working gap. For example, the rotor disks can have teeth on their outer edges that engage with corresponding teeth of pin rings. Such machines form what is known as a planetary kinematic system.
The first working disk and/or the counterbearing element can each be held by a support disk. Like the first working disk and the counterbearing element, the support disks can also be annular or have at least annular support portions.
According to the invention, a control apparatus is provided, which actuates means for deforming the first working disk between a concave shape and a convex shape step-by-step or continuously to deform the first working disk between the concave shape and the convex shape. During the step-by-step or continuous deformation of the first working disk between the convex shape and the concave shape, the thickness or, respectively, width of the working gap is measured accordingly step-by-step or continuously at at least two radially spaced apart locations by measuring apparatuses. For example, in the case of step-by-step deformation of the first working disk, the working gap width is measured at the at least two locations at each deformation step. The working gap width is defined by the distance between the surfaces of the first working disk and of the counterbearing element delimiting the working gap. If the first working disk or the counterbearing element have a working lining, such as a polishing cloth, the distance and thus the working gap width can be formed accordingly between the working linings. The working gap width can be measured by the measuring apparatuses, for example, by distance sensors. Optical measuring apparatuses or eddy current measuring apparatuses, for example, can be considered.
After the deformation of the first working disk between the concave shape and the convex shape is completed, there are thus at least two series of measurements for the working gap width, namely for the at least two radially spaced apart measurement locations. Of course, the working gap width could also be measured and evaluated according to the invention at more than two radially spaced apart measurement locations, for example, at three radially spaced apart measurement locations.
The control apparatus also determines an average in each case from the measurement values, recorded for the respective deformation of the first working disk, of the working gap width at the at least two radially spaced apart measurement locations. The averages are thus formed in each case for a specific degree of deformation of the first working disk from the measurement values at the at least two radially spaced apart locations of the first working disk. The average can be, for example, a weighted average, in which the measurement values at the at least two radially spaced apart locations are included with a weighting factor. Such a weighting can be desired, for example, in the case of radial measuring points arranged non-symmetrically in relation to each other. There is thus a series of averages corresponding to the series of measurements for the working gap width.
The control apparatus now also determines the minimum of this series of averages. The series of measurements and the series of averages can be determined, for example, in the case of a step-by-step deformation of the first working disk by a curve fit along the individual measuring points. Accordingly, the series of averages can also be determined by a curve fit. On this basis, the control apparatus can establish the minimum of the series of averages mathematically in a simple manner.
On the basis of the determined minimum, the control apparatus specifies a target value for the means for deforming the first working disk. This target value serves as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine. The target value or, respectively, the target values can be specified such that the target value or, respectively, the target values are displayed to an operating person on an operating interface so that the operating person can then actuate the means for deforming the first working disk according to the target value or, respectively, the target values. However, it is also possible for the control apparatus to actuate the means for deforming the first working disk automatically on the basis of the target value determined from the minimum of the measurement value averages. In this case, the double- or single-sided processing machine can be configured according to the invention fully automatically by the control apparatus. The control apparatus can also be a control and regulation apparatus.
In any case, the double- or single-sided processing machine is configured partially automatically by the control apparatus as a setup. The double- or single-sided processing machine can be configured accordingly without iterative processing of workpieces and subsequent measurement. The time outlay associated with the configuration is considerably shorter than in the prior art, in particular also shorter than a single processing process required for an iterative determination of the configuration parameters. With an iterative determination, a plurality of processing processes must also be performed and evaluated. In the best case, according to the invention the production of reject workpieces can be completely avoided.
A pressure or, respectively, a force exerted by the means for deforming the first working disk, for example, can be considered as target values for the control values of the means for deforming the first working disk. The result of the configuration process according to the invention is a working gap geometry, in particular a working gap width and a global and/or local deformation of the first working disk and, if applicable, of the counterbearing element, with which a processing result that is satisfactory at the beginning of the process can be implemented. Of course, it may be possible to process the target value specified by the control apparatus still further, for example, to add it, for example, to a processing-specific or machine-specific offset value. By performing the configuration process according to the invention multiple times, the wear of components of the double- or single-sided processing machine, for example, of working linings such as polishing cloths, can also be monitored. Deterioration of the working linings thus leads to a change in the working gap width. Further wear or, respectively, a necessary replacement of the working linings can be inferred from corresponding monitoring.
According to one embodiment, it can be provided that the control apparatus identifies the measurement values of the working gap width, forming the minimum of the measurement value averages, at the at least two radially spaced apart locations, and that the control apparatus specifies the actuation values of the means for deforming the first working disk corresponding to the identified measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations as the target value. In this embodiment, the control apparatus identifies the at least two measurement values at the at least two radially spaced apart locations, the average of which forms the minimum of the measurement value averages, on the basis of the previously determined minimum of the measurement value averages. The values, corresponding to these identified measurement values of the working gap width, for actuating the means for deforming the first working disk are then specified by the control apparatus as the target value. In this way, the target value can be specified in a particularly simple manner.
The means for deforming the first working disk can generate a global deformation of the first working disk. Additionally or alternatively, it is possible that the means for deforming the first working disk generate a local deformation of the first working disk. It is also possible that means for globally and/or locally deforming the counterbearing element are also provided.
As explained previously, a local concave or convex deformation, as it is known, for example, from DE 10 2016 102 223 A1, must be differentiated from a global concave or convex deformation, as it is known, for example, from DE 10 2006 037 490 B4. In the case of a local deformation, the convex or, respectively, concave shape or, respectively, deformation is present in the radial direction between the inner and outer edge of the, for example annular, working disk or, respectively, the annular working surface of the working disk delimiting the working gap. If the first working disk is not annular, the convex or, respectively, concave deformation is present in the radial direction between the center and the outer edge of the working disk. In the case of a global deformation, the concave or convex shape results, as explained, over the entire diameter of the working disk viewed in the radial direction. However, in the case of an exclusively global deformation, the working surface is planar in each case in the radial direction between the inner and outer edge of an annular working disk or, respectively, between the center and the outer edge of a non-annular working disk.
According to the invention, the means for deforming the first working disk and/or the counterbearing element can be both means for generating a global deformation and means for generating a local deformation. In the case of a combination of both types of deformation, the working gap can be adjusted to the respective requirements in a particularly flexible and precise way.
According to another configuration, it can be provided that, in a first method step, the steps a) to d) are performed with means for generating a global deformation of the first working disk, and in a second, subsequent method step, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a local deformation of the first working disk or of the counterbearing element, wherein during the second method step, the means for generating the global deformation are actuated with the target value specified after performing the first method step.
It can furthermore be provided that, in a first method step, the steps a) to d) are performed with means for generating a local deformation of the first working disk, and in a second, subsequent method step, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a global deformation of the first working disk or of the counterbearing element, wherein during the second method step, the means for generating the local deformation are actuated with the target value specified after performing the first method step.
In these embodiments, the method according to the invention with the steps a) to d) is executed twice in a row, namely first with a global or local deformation of the first working disk between a concave shape and a convex shape and establishing a target for actuating the means for generating the global or local deformation. The means for generating the respective other of global or local deformation are held constant during this first portion of the method. During the second portion of the method, now with the other of global or local deformation of the first working disk, or preferably of the counterbearing element in the form of a second working disk, between a concave shape and a convex shape, the means for generating the first of global or local deformation are held constant at the actuated target value established previously in the first portion of the method, and a target value is established and specified as an actuation value for the means for generating the respective other of global or local deformation.
In this way, the means for generating the global deformation and the means for generating the local deformation can be set one after the other to a target value that is optimal for the processing result. Setting to the target values and holding during the respective portions of the method can in turn take place automatically by the control apparatus. Of course, the aforementioned two procedures can also be performed one after the other, if applicable also multiple times.
According to another embodiment, before method step a), the control apparatus can actuate means for generating an axial relative movement between the first working disk and the counterbearing element once or multiple times so that the first working disk and the counterbearing element are pressed against each other with their surfaces delimiting the working gap. The means for generating the axial relative movement can comprise in particular an axial drive of the first working disk and/or of the counterbearing element. By pressing together the first working disk and the counterbearing element with their surfaces delimiting the working gap, a working lining of the first working disk and/or of the counterbearing element can be compressed and any remaining liquid contained in it can be pressed out. As a result, identical starting conditions, including with regard to the working lining, for example, a polishing cloth, are ensured before the beginning of the configuring process according to the invention.
According to another embodiment, the means for deforming the first working disk can be designed to generate a global deformation of the first working disk. It can also be provided that the first working disk is fastened to a first support disk, and that a support ring is provided, on which the first support disk is suspended, wherein between the support ring and a ring portion of the first support disk lying radially outward from the support ring, means controllable by the control apparatus are arranged, by means of which a radial force can be applied to the first support disk over the circumference of the support ring with the aid of a force generator. Such an embodiment for generating a global deformation is known, for example, from DE 10 2006 037 490 B4. It can be used as described in this document in the present invention.
In principle, the means for generating a global deformation of the first working disk and/or a local deformation of the first working disk or of the counterbearing element can be hydraulic means and/or pneumatic means and/or mechanical means. Suitable actuators for manipulating the geometry of the first working disk and/or of the counterbearing element are provided in each case. The first working disk can be, for example, an upper working disk and the counterbearing element can be a lower counterbearing element, for example, a lower working disk.
As already explained, the means for deforming the first working disk can be designed to generate a local deformation of the first working disk. Means for deforming the counterbearing element can also be provided, which are designed to generate a local deformation of the counterbearing element.
It can then furthermore be provided that the first working disk is fastened to a first support disk and/or that the counterbearing element is fastened to a second support disk, wherein the means for generating the local deformation of the first working disk and/or of the counterbearing element comprise an annular pressure volume designed between the first support disk and the first working disk and/or between the second support disk and the counterbearing element, which pressure volume is connected to a fluid supply that can be actuated by the control apparatus such that a pressure is built up in the pressure volume and generates a specified local deformation of the first working disk and/or of the counterbearing element. Furthermore, it can be provided that the first working disk is fastened to the first support disk only in the region of its outer edge and in the region of the its inner edge and/or that the counterbearing element is fastened to the second support disk only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge. These embodiments for generating the local deformation are known, for example, from DE 10 2016 102 223 A1. They can be used as described there in the present invention.
As already explained, it can be provided that the counterbearing element is formed by a preferably annular second working disk, wherein the first and second working disks are arranged coaxially to each other and can be driven rotationally relative to each other, wherein the working gap for double-sided or single-sided processing of flat workpieces is formed between the working disks.
The method according to the invention can be performed with the double- or single-sided processing machine according to the invention. Accordingly, the double- or single-sided processing machine according to the invention, in particular its control apparatus and its measuring apparatuses, can be designed to perform the method according to the invention.
Exemplary embodiments of the invention are explained below in greater detail using figures. They show schematically:
Figure 1 a double-sided processing machine according to the invention in a partial depiction according to a first exemplary embodiment,
Figure 2 two operating states of the double-sided processing machine shown in Figure 1,
Figure 3 a double-sided processing machine according to the invention in a partial depiction in a sectional view according to another exemplary embodiment,
Figure 4 the double-sided processing machine from Figure 3 in another operating state,
Figure 5 the double-sided processing machine from Figure 3 in another operating state,
Figure 6 a diagram for illustrating the configuring process of the double-sided processing machine shown in Figure 1,
Figure 7 a diagram for illustrating the configuring process of the double-sided processing machine shown in Figure 3.
The double-sided processing machine shown in Figure 1, which can be, for example, a double-sided polishing machine, has an upper support disk 10 and a lower support disk 12, which are each connected to a shaft of a rotary drive, which is not shown. A first working disk 14 is connected to the upper support disk 10, and a second working disk 16 is connected to the lower support disk 12. The working disks 14, 16 are each designed annularly like the support disks 10, 12 and form between them a working gap s. The working disks 14, 16 can each have, for example, a working lining, for example a polishing cloth, on their surfaces delimiting the working gap s. The support disks 10, 12 can also be provided with a suitable tempering channel system in order to effect a tempering, for example, cooling, during operation by passing a tempering liquid, for example cooling water, through it.
The upper support disk 10 has a ring portion 18 extending upwards approximately in the middle of the radial extension of its working surface. A support ring 20, which is connected to the upper shaft 24 of the rotary drive via arms 22 arranged in a star shape, is located inside the ring portion 18. Through means not shown in Figure 1, the support disk 10 is suspended on the support ring so that a rotation of the shaft 24 also causes a rotation of the working disk 14 in this way.
A ring slot 26 is formed between the support ring 20 and the ring portion 18. The ring slot is sealed and connected to the channel 28. The channel is in connection with a pressure intensifier 30, which is supplied with variable pressure by a proportional valve 32. The depiction is only schematic. It is intended to indicate that it is possible with the aid of the pressure intensifier 30 and the proportional valve 32 to generate and maintain a specified pressure in the ring slot 26. The proportional valve 32 is actuated by a control apparatus 34, which receives measurement values of the working gap width of the working gap s, measured with the aid of two sensors 42 or, respectively, 44 embedded in the first working disk 14, at two radially spaced apart measurement locations.
The left depiction in Figure 2 shows how the upper working disk 14 takes on a convex shape by generating a suitable pressure in the ring slow. It is understood that the depiction is highly exaggerated. The convexity is in gap width differences in the μ-range in relation to the lower working disk 16. The right depiction in Figure 2 shows how, due to the described deformation of the upper support disk 10 and thus of the upper working disk 14, it now takes on a concave shape.
To configure the double-sided processing machine, the control apparatus 34 controls the proportional valve 32 as part of the means for generating a global deformation of the first working disk 14 for step-by-step or continuously deforming the first working disk 14 between a global convex shape as shown in the left depiction in Figure 2 and a global concave shape as shown in the right depiction in Figure 2. During the step-by-step or continuous deformation of the first working disk 14, the width of the working gap s or, respectively, the distance between the surfaces of the working disks 14, 16 delimiting the working gap is measured at the two radially spaced apart locations of the first working disk 14 by the sensors 42 and 44 as measuring apparatuses 42, 44 and the measurement values are given to the control apparatus 34. From the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations, the control apparatus 34 determines a measurement value average in each case. The control apparatus also determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk 14 as a starting value for the processing of flat workpieces in the double-sided processing machine, in the present case in particular a first target value for the proportional valve 32.
In Figures 3 to 5, a double-sided processing machine according to another exemplary embodiment is shown. In the exemplary embodiment according to Figures 3 to 5, means for generating a local deformation of the lower, second working disk 16 are provided. This exemplary embodiment can be combined with the exemplary embodiment according to Figures 1 to 2 such that the double-sided processing machine has both the means for generating a global deformation of the first working disk 14 shown in Figures 1 and 2 and the means for generating a local deformation of the second working disk 16 shown in Figures 3 to 5. The configuring process explained in the following for the double-sided processing machine according to Figures 3 to 5 can be performed accordingly independently of the configuring process explained above in reference to Figures 1 and 2 or in a second portion of the method after the configuring process explained above in reference to Figures 1 and 2 is completed as part of a first portion of the method. In the latter case, the control apparatus 34 actuates the means for generating the global deformation according to Figures 1 and 2 to the target value determined as explained above and keeps it constant during the configuring process in relation to Figures 3 to 5, as described below.
In Figures 3 to 5, some of the same reference signs are used as in Figures 1 and 2. In this respect, they are in principle functionally identical components, which can be combined as explained with the exemplary embodiment according to Figures 1 and 2.
As explained in relation to the exemplary embodiment according to Figures 1 and 2, the double-sided processing machine according to the invention shown in Figures 3 and 5 also has an annular upper support disk 10 and a likewise annular lower support disk 12. A first annular upper working disk 14 is in turn fastened to the upper support disk 10 and a second, likewise annular lower working disk 16 is fastened to the lower support disk 12. Between the annular working disks 14, 16, a likewise annular working gap s is in turn formed, in which flat workpieces, for example, wafers, are processed on both sides during operation. The double-sided processing machine can be, for example, a polishing machine, a lapping machine, or a grinding machine, as in Figures 1 and 2.
The upper support disk 10 and with it the upper working disk 14 and/or the lower support disk 12 and with it the lower working disk 16 can be driven rotationally relative to each other by a suitable drive apparatus, comprising, for example, an upper drive shaft and/or a lower drive shaft and at least one drive motor. Such a drive apparatus is known per se and is not shown in more detail for clarity reasons. In a manner that is also known per se, the workpieces to be processed can be held in the working gap s in a swimming manner in rotor disks. With a suitable kinematic system, for example a planetary kinematic system, it can be ensured that the rotor disks also rotate through the working gap s in the course of the relative rotation of the support disks 10, 12 or, respectively, working disks 14, 16. In the upper working disk 14 or the upper support disk 10 and possibly also the lower working disk 16 or the lower support disk 12, tempering channels can be designed, through which a tempering fluid, for example, a tempering liquid such as cooling water, can be conducted during operation. This is also known per se and is not shown in more detail.
The double-sided processing machine shown in Figures 3 to 5 has in turn measuring apparatuses that measure the width of the working gap s at multiple, in the present case three, radially spaced apart locations, as shown in Figure 3 with the reference signs 46, 48, 50. Like the measuring apparatuses 42, 44 in the exemplary embodiment according to Figures 1 and 2, the measuring apparatuses according to the exemplary embodiment of Figures 3 to 5 also measure in particular the distance between the surfaces of the working disks 14, 16 delimiting the working gap s. As can be seen, the distance measuring apparatus illustrated with the reference sign 46 measures the distance between the upper working disk 14 and the lower working disk 16 in the region of the radially outer edge of the working gap s. The distance measuring apparatus illustrated with the reference sign 50 measures the distance between the upper working disk 14 and the lower working disk 16 in the region of the radially inner edge of the working gap s. The distance measuring apparatus illustrated with the reference sign 48 measures the distance between the upper working disk 14 and the lower working disk 16 in the middle of the working gap s. The measurement values of the working gap width obtained by the measuring apparatuses are in turn transmitted to the control apparatus 34.
In the present case, the lower working disk 16 is fastened to the lower support disk 12 only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge, for example, screwed along a partial circle in each case, as illustrated in Figure 1 with the reference signs 52 and 54. In contrast, the lower working disk 16 is not fastened to the lower support disk 12 between these fastening locations 52 and 54. Instead, between these fastening locations 52, 54, an annular pressure volume 56 is located between the lower support disk 12 and the lower working disk 16. The pressure volume 56 is connected to a pressure fluid reservoir not shown in greater detail in the figures, for example a liquid reservoir, in particular a water reservoir, via a dynamic pressure line 58. In the dynamic pressure line 58, a pump and a control valve can be arranged, which can be actuated by the control apparatus 34 as the means for generating a local deformation of the lower working disk 16. In this way, a desired pressure, which acts on the lower working disk 16, can be built up in the pressure volume 56 by fluid introduced into the pressure volume 56. The pressure prevailing in the pressure volume 56 can be measured by a pressure measuring apparatus not shown in greater detail. The measurement data of the pressure measuring apparatus can also be applied to the control apparatus 34 so that the control apparatus 34 can set a specified pressure in the pressure volume 56.
Due to its freedom of movement between the fastening locations 52, 54, the lower working disk 16 can be brought into a convex shape locally, as indicated in Figure 4 by a dotted line at the reference sign 60, by setting a sufficiently high pressure in the pressure volume 56. If one assumes a pressure p0 in the pressure volume 56 in the operating state of Figure 3, in which the lower working disk 16 has a planar shape, the convex deformation of the lower working disk 16 shown in Figure 4 with 60 can be achieved by setting a pressure p1>p0. On the other hand, a local concave deformation of the lower working disk 16 can be achieved by setting a pressure p2<p0 in the pressure volume 56, as illustrated in Figure 5 by a dotted line with the reference sign 62.
In this case, it can be seen that the lower working disk 16 can take on a locally convex shape (Figure 4) or, respectively, a locally concave shape (Figure 5), viewed in the radial direction, between its inner edge, in the region of the fastening location 52, and its outer edge, in the region of the fastening location 54.
As explained above in relation to Figures 1 and 2, an automatic configuring process is also performed by the control apparatus 34 in the exemplary embodiment according to Figures 3 to 5. For this purpose, the control apparatus 34 first actuates the means for step-by-step or continuously deforming the first working disk between a locally concave shape and a locally convex shape, as shown in Figures 4 and 5 with the reference signs 60 and 62. During the step-by-step or continuous deformation of the first working disk 14, the working gap width at, in the present case, three radially spaced apart locations of the first working disk 14 is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus 34. On this basis, the control apparatus 34 determines a measurement value average at each of the, in the present case, three radially spaced apart locations. For example, the measurement values at the three different radial locations can be weighted in that the measurement values are included in the average determination with corresponding weighting factors. The control apparatus 34 furthermore determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the second working disk 16 as a starting value for the processing of flat workpieces in the double-sided processing machine. In particular, the control apparatus 34 controls the pressure in the pressure volume 56 for this purpose via the dynamic pressure line 58 according to the determined target value.
As explained, the method described for Figures 3 to 5 can be performed in particular in a second portion of the method after the first portion of the method described for Figures 1 and 2. In this way, a complete automatic configuration of the double-sided processing machine including the global and local working gap geometry that is optimal in each case for the processing can be specified and set by the control apparatus 34. However, it is also conceivable for the method explained for Figures 3 to 5 to be performed without the method explained for Figures 1 and 2, wherein, in this case, the lower working disk 16 in Figures 3 to 5 can be the first working disk 16.
In the diagram shown in Figure 6, the configuring process according to Figures 1 and 2 is explained in more detail. In particular, the working gap width (distance) is shown there over time (time) during a deformation of the first working disk 14 between a global concave shape and a global convex shape. The curve doutside shows the corresponding measurement values of the measuring apparatus 44 measuring the working gap width at the radially outer location and the curve dinside shows the corresponding measurement values of the measuring apparatus 42 measuring at the radially inner location. The curve devaluated is the associated series of averages, as determined by the control apparatus 34. The minimum of this series of averages devaluated can now be taken as the ideal value. In the example shown, it corresponds largely to the crossover point between the groups dinside and doutside. The minimum can also be outside of the crossover point, depending on various parameters, such as the dressing formula or, respectively, wear of the polishing linings.
Figure 7 shows a corresponding diagram for the configuring process according to Figures 3 to 5. In this case, the curve doutside shows the series of measurements during the local deformation of the second working disk 16 between a locally concave shape and a locally convex shape at the measurement location 46 in Figure 3, meaning at the radially outer measurement location. The curve dinside shows the series of measurements at the radially inner measurement location 50. The curve dmiddle shows the measurement values in the middle region 48 in Figure 3. The curve devaluated in turn shows a series of averages for the series of measurements. The minimum can in turn be seen as an optimal value for the start of the processing process.
List of Reference Signs
S Working gap
dinside Curve
doutside Curve
dmiddle Curve
devaluated Curve
10 Upper support disk
12 Lower support disk
14 First working disk
16 Second working disk
18 Ring portion
20 Support ring
22 Arms
24 Upper shaft
26 Ring slot
28 Channel
30 Pressure intensifier
32 Proportional valve
34 Control apparatus
42 Sensor
44 Sensor
46 Distance measurement
48 Distance measurement
50 Distance measurement
52 Fastening location
54 Fastening location
56 Pressure volume
58 Dynamic pressure line
60 Convex deformation
62 Concave deformation
Claims
1. A method for configuring a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk (14) and a preferably annular counterbearing element (16), wherein the first working disk (14) and the counterbearing element (16) can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk (14) and the counterbearing element (16), characterized by the following steps:
a) a control apparatus (34) actuates means for step-by-step or continuously deforming the first working disk (14) between a concave shape and a convex shape,
b) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk (14), the working gap width at at least two radially spaced apart locations of the first working disk (14) is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus (34),
c) the control apparatus (34) determines a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
d) the control apparatus (34) determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk (14) as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
2. The method according to claim 1, characterized that the control apparatus (34) identifies the measurement values of the working gap width forming the minimum of the measurement value averages at the at least two radially spaced apart locations, and that the control apparatus (34) specifies the actuation values of the means for deforming the first working disk (14) corresponding to the identified measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations.
3. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the means for deforming the first working disk (14) generate a global deformation and/or a local deformation of the first working disk (14).
4. The method according to one of the preceding claims, characterized in that means for globally and/or locally deforming the counterbearing element (16) are furthermore provided.
5. The method according to one of claims 3 or 4, characterized in that, in a first portion of the method, the steps a) to d) are performed with means for generating a global deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a local deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), wherein during the second portion of the method, the means for generating the global deformation are actuated with the target value specified after performing the first portion of the method.
6. The method according to one of claims 3 to 5, characterized in that, in a first portion of the method, the steps a) to d) are performed with means for generating a local deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a global deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), wherein during the second portion of the method, the means for generating the local deformation are actuated with the target value specified after performing the first portion of the method.
7. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that, before method step a), the control apparatus (34) actuates means for generating an axial relative movement between the first working disk (14) and the counterbearing element (16) once or multiple times so that the first working disk (14) and the counterbearing element (16) are pressed against each other with their surfaces delimiting the working gap (s).
8. The method according to one of the preceding claims, characterized in that it is performed with a double- or single-sided processing machine according to one of the following claims.
9. A double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk (14) and a preferably annular counterbearing element (16), wherein the first working disk (14) and the counterbearing element (16) can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk (14) and the counterbearing element (16), characterized in that
・ a control apparatus (34) is provided, which is designed to actuate means for step-by-step or continuously deforming the first working disk (14) between a concave shape and a convex shape,
・ measuring apparatuses (42, 44, 46, 48, 50) are provided, which are designed to measure the working gap width step-by-step or continuously at at least two radially spaced apart locations of the first working disk (14) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk (14) and to give the measurement values to the control apparatus (34),
・ the control apparatus (34) is designed to determine a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
・ the control apparatus (34) is designed to determine the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specify a target value for the means for deforming the first working disk (14) as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
10. The double- or single-sided processing machine according to claim 9, characterized that the control apparatus (34) is designed to determine the measurement values of the working gap width forming the minimum of the measurement value averages at the at least two radially spaced apart locations, and that the control apparatus (34) is designed to specify the actuation values of the means for deforming the first working disk (14) corresponding to the identified measurement values of the working gap width at least two radially spaced apart locations as the target value.
11. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 or 10, characterized in that the means for deforming the first working disk (14) are designed to generate a global deformation and/or a local deformation of the first working disk (14).
12. The double- or single-sided processing machine according to claim 11, characterized in that the first working disk (14) is fastened to a first support disk (10), and that a support ring (20) is provided on which the first support disk (10) is suspended, wherein between the support ring (20) and a ring portion (18) of the first support disk (10) lying radially outward from the support ring (20), means controllable by the control apparatus (34) are arranged, by means of which a radial force can be applied to the first support disk (10) over the circumference of the support ring (20) with the aid of a force generator.
13. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 12, characterized in that means for globally and/or locally deforming the counterbearing element (16) are also provided.
14. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 13, characterized in that the means for generating a global and/or local deformation of the first working disk (14) and/or the means for generating a global and/or local deformation of the counterbearing element (16) are hydraulic means and/or pneumatic means and/or mechanical means.
15. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 14, characterized in that the first working disk (14) is fastened to a first support disk (10) and/or that the counterbearing element (16) is fastened to a second support disk (12), wherein the means for generating the local deformation of the first working disk (14) and/or of the counterbearing element (16) comprise an annular pressure volume (56) designed between the first support disk (10) and the first working disk (14) and/or between the second support disk (12) and the counterbearing element (16), which pressure volume is connected to a fluid supply that can be actuated by the control apparatus (34) such that a pressure is built up in the pressure volume (56) and generates a specified local deformation of the first working disk (14) and/or of the counterbearing element (16).
16. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 15, characterized in that the first working disk (14) is fastened to the first support disk (10) only in the region of its outer edge and in the region of the its inner edge and/or that the counterbearing element (16) is fastened to the second support disk (12) only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge.
17. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 16, characterized in that the counterbearing element (16) is formed by a preferably annular second working disk (16), wherein the first and second working disks (14, 16) are arranged coaxially to each other and can be driven rotationally relative to each other, wherein the working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces is formed between the working disks (14, 16).
18. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 17, characterized in that it is designed to perform the method according to one of claims 1 to 8.
19. The double- or single-sided processing machine according to claim 18, characterized in that the control apparatus (34) is designed, in a first portion of the method, to perform the method steps a) to d) with means for generating a global deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, to once again perform the method steps a) to d) with means for generating a local deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), and during the second portion of the method, to actuate the means for generating the global deformation with the target value specified after performing the first portion of the method.
20. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 18 or 19, characterized in that the control apparatus (34) is designed, in a first portion of the method, to perform the method steps a) to d) with means for generating a local deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, to once again perform the method steps a) to d) with means for generating a global deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), and during the second portion of the method, to actuate the means for generating the local deformation with the target value specified after performing the first portion of the method.
21. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 18 to 20, characterized in that the control apparatus (34) is designed, before method step a), to actuate means for generating an axial relative movement between the first working disk (14) and the counterbearing element (16) once or multiple times so that the first working disk (14) and the counterbearing element (16) are pressed against each other with their surfaces delimiting the working gap (s).
1. A method for configuring a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk (14) and a preferably annular counterbearing element (16), wherein the first working disk (14) and the counterbearing element (16) can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk (14) and the counterbearing element (16), characterized by the following steps:
a) a control apparatus (34) actuates means for step-by-step or continuously deforming the first working disk (14) between a concave shape and a convex shape,
b) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk (14), the working gap width at at least two radially spaced apart locations of the first working disk (14) is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus (34),
c) the control apparatus (34) determines a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
d) the control apparatus (34) determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk (14) as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
2. The method according to claim 1, characterized that the control apparatus (34) identifies the measurement values of the working gap width forming the minimum of the measurement value averages at the at least two radially spaced apart locations, and that the control apparatus (34) specifies the actuation values of the means for deforming the first working disk (14) corresponding to the identified measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations.
3. The method according to one of the preceding claims, characterized in that the means for deforming the first working disk (14) generate a global deformation and/or a local deformation of the first working disk (14).
4. The method according to one of the preceding claims, characterized in that means for globally and/or locally deforming the counterbearing element (16) are furthermore provided.
5. The method according to one of claims 3 or 4, characterized in that, in a first portion of the method, the steps a) to d) are performed with means for generating a global deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a local deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), wherein during the second portion of the method, the means for generating the global deformation are actuated with the target value specified after performing the first portion of the method.
6. The method according to one of claims 3 to 5, characterized in that, in a first portion of the method, the steps a) to d) are performed with means for generating a local deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, the steps a) to d) are performed once again with means for generating a global deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), wherein during the second portion of the method, the means for generating the local deformation are actuated with the target value specified after performing the first portion of the method.
7. The machine according to one of the preceding claims, characterized in that, before method step a), the control apparatus (34) actuates means for generating an axial relative movement between the first working disk (14) and the counterbearing element (16) once or multiple times so that the first working disk (14) and the counterbearing element (16) are pressed against each other with their surfaces delimiting the working gap (s).
8. The method according to one of the preceding claims, characterized in that it is performed with a double- or single-sided processing machine according to one of the following claims.
9. A double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk (14) and a preferably annular counterbearing element (16), wherein the first working disk (14) and the counterbearing element (16) can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk (14) and the counterbearing element (16), characterized in that
・ a control apparatus (34) is provided, which is designed to actuate means for step-by-step or continuously deforming the first working disk (14) between a concave shape and a convex shape,
・ measuring apparatuses (42, 44, 46, 48, 50) are provided, which are designed to measure the working gap width step-by-step or continuously at at least two radially spaced apart locations of the first working disk (14) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk (14) and to give the measurement values to the control apparatus (34),
・ the control apparatus (34) is designed to determine a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
・ the control apparatus (34) is designed to determine the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specify a target value for the means for deforming the first working disk (14) as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
10. The double- or single-sided processing machine according to claim 9, characterized that the control apparatus (34) is designed to determine the measurement values of the working gap width forming the minimum of the measurement value averages at the at least two radially spaced apart locations, and that the control apparatus (34) is designed to specify the actuation values of the means for deforming the first working disk (14) corresponding to the identified measurement values of the working gap width at least two radially spaced apart locations as the target value.
11. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 or 10, characterized in that the means for deforming the first working disk (14) are designed to generate a global deformation and/or a local deformation of the first working disk (14).
12. The double- or single-sided processing machine according to claim 11, characterized in that the first working disk (14) is fastened to a first support disk (10), and that a support ring (20) is provided on which the first support disk (10) is suspended, wherein between the support ring (20) and a ring portion (18) of the first support disk (10) lying radially outward from the support ring (20), means controllable by the control apparatus (34) are arranged, by means of which a radial force can be applied to the first support disk (10) over the circumference of the support ring (20) with the aid of a force generator.
13. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 12, characterized in that means for globally and/or locally deforming the counterbearing element (16) are also provided.
14. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 13, characterized in that the means for generating a global and/or local deformation of the first working disk (14) and/or the means for generating a global and/or local deformation of the counterbearing element (16) are hydraulic means and/or pneumatic means and/or mechanical means.
15. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 14, characterized in that the first working disk (14) is fastened to a first support disk (10) and/or that the counterbearing element (16) is fastened to a second support disk (12), wherein the means for generating the local deformation of the first working disk (14) and/or of the counterbearing element (16) comprise an annular pressure volume (56) designed between the first support disk (10) and the first working disk (14) and/or between the second support disk (12) and the counterbearing element (16), which pressure volume is connected to a fluid supply that can be actuated by the control apparatus (34) such that a pressure is built up in the pressure volume (56) and generates a specified local deformation of the first working disk (14) and/or of the counterbearing element (16).
16. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 11 to 15, characterized in that the first working disk (14) is fastened to the first support disk (10) only in the region of its outer edge and in the region of the its inner edge and/or that the counterbearing element (16) is fastened to the second support disk (12) only in the region of its outer edge and in the region of its inner edge.
17. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 16, characterized in that the counterbearing element (16) is formed by a preferably annular second working disk (16), wherein the first and second working disks (14, 16) are arranged coaxially to each other and can be driven rotationally relative to each other, wherein the working gap (s) for double-sided or single-sided processing of flat workpieces is formed between the working disks (14, 16).
18. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 9 to 17, characterized in that it is designed to perform the method according to one of claims 1 to 8.
19. The double- or single-sided processing machine according to claim 18, characterized in that the control apparatus (34) is designed, in a first portion of the method, to perform the method steps a) to d) with means for generating a global deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, to once again perform the method steps a) to d) with means for generating a local deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), and during the second portion of the method, to actuate the means for generating the global deformation with the target value specified after performing the first portion of the method.
20. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 18 or 19, characterized in that the control apparatus (34) is designed, in a first portion of the method, to perform the method steps a) to d) with means for generating a local deformation of the first working disk (14), and in a second, subsequent portion of the method, to once again perform the method steps a) to d) with means for generating a global deformation of the first working disk (14) or of the counterbearing element (16), and during the second portion of the method, to actuate the means for generating the local deformation with the target value specified after performing the first portion of the method.
21. The double- or single-sided processing machine according to one of claims 18 to 20, characterized in that the control apparatus (34) is designed, before method step a), to actuate means for generating an axial relative movement between the first working disk (14) and the counterbearing element (16) once or multiple times so that the first working disk (14) and the counterbearing element (16) are pressed against each other with their surfaces delimiting the working gap (s).
Abstract
The invention relates to a method for configuring a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk and a preferably annular counterbearing element, wherein the first working disk and the counterbearing element can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk and the counterbearing element, comprising the following steps:
a) a control apparatus actuates means for step-by-step or continuously deforming the first working disk between a concave shape and a convex shape,
b) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk, the working gap width at at least two radially spaced apart locations of the first working disk is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus,
c) the control apparatus determines a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
d) the control apparatus determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
The invention also relates to a double- or single-sided processing machine.
The invention relates to a method for configuring a double- or single-sided processing machine with a preferably annular first working disk and a preferably annular counterbearing element, wherein the first working disk and the counterbearing element can be driven rotationally relative to each other, and wherein a preferably annular working gap for double-sided or single-sided processing of flat workpieces, preferably wafers, is formed between the first working disk and the counterbearing element, comprising the following steps:
a) a control apparatus actuates means for step-by-step or continuously deforming the first working disk between a concave shape and a convex shape,
b) during the step-by-step or continuous deformation of the first working disk, the working gap width at at least two radially spaced apart locations of the first working disk is measured step-by-step or continuously and the measurement values are given to the control apparatus,
c) the control apparatus determines a measurement value average in each case from the measurement values of the working gap width at the at least two radially spaced apart locations,
d) the control apparatus determines the minimum of the measurement value averages and, on the basis of the determined minimum, specifies a target value for the means for deforming the first working disk as a starting value for the processing of flat workpieces in the double- or single-sided processing machine.
The invention also relates to a double- or single-sided processing machine.