DE102004063860A1 - Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle - Google Patents
Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004063860A1 DE102004063860A1 DE200410063860 DE102004063860A DE102004063860A1 DE 102004063860 A1 DE102004063860 A1 DE 102004063860A1 DE 200410063860 DE200410063860 DE 200410063860 DE 102004063860 A DE102004063860 A DE 102004063860A DE 102004063860 A1 DE102004063860 A1 DE 102004063860A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- workpiece
- pressure nozzle
- dynamic pressure
- measuring
- carriage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
- G01B13/02—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness
- G01B13/06—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness for measuring thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
Vorrichtung zum hochgenauen, indirekten, berührungslosen Messen der Dicke von Werkstücken (5), insbesondere von Wafern, während der Dickenbearbeitung des Werkstücks (5) mittels sehr genau nachgeführter Staudruckdüse (3).Device for the high-precision, indirect, non-contact measurement of the thickness of workpieces (5), in particular of wafers, during the thickness processing of the workpiece (5) by means of a precisely controlled dynamic pressure nozzle (3).
Description
Beim Dünnen bzw. Oberflächenbearbeiten flacher Werkstücke, z. B. beim Polieren, Schleifen oder Ätzen, insbesondere von Wafer, ist es für ein genaues und zielgerichtetes Einstellen der Werkstückdicke erforderlich, diese schon während der Bearbeitung berührungslos zu Messen. In der Praxis ist es häufig nicht möglich, dies mit der erforderlichen Genauigkeit durchzuführen, da die Umgebungsbedingungen und Werkstückgegebenheiten dem entgegenstehen. Optische bzw. laseroptische Verfahren entfallen z. B. wegen starkem Verschmutzen durch Partikelabrieb, umhersprühender Chemikalien oder vieler nicht definierbarer optisch relevanter Schichten zwischen Messsystem und Werkstückoberfläche.At the thin or surface finishing flatter Workpieces, z. As polishing, grinding or etching, in particular of wafers, is it for an accurate and targeted adjustment of the workpiece thickness required this already while the machining contactless to eat. In practice, this is often not possible to perform with the required accuracy, given the environmental conditions and workpiece conditions to oppose that. Optical or laser-optical processes are eliminated z. Due to heavy fouling by particle abrasion, spraying chemicals or many non-definable optically relevant layers between Measuring system and workpiece surface.
Messtaster können durch die Reibung in Schwingungen geraten und hinterlassen Schleifspuren, die auf den Werkstücken, insbesondere auf Wafer, häufig unerwünscht sind und nur durch einen anschließenden, messtechnisch nicht kontrollierten Materialabtrag entfernt werden können. Des weiteren verschleißen die Kontaktflächen der Messtaster, was ebenfalls zum Erhöhen der Ungenauigkeit der Messergebnisse führt.probe can get into vibration due to the friction and leave scratches, on the workpieces, especially on wafers, often undesirable are and only by a subsequent, metrologically not controlled removal of material can be removed. Furthermore, the wear out contact surfaces the probe, which also increases the inaccuracy of the measurement results leads.
Auf induktive Wegsysteme reagieren viele Werkstückwerkstoffe nicht. Zu dieser Gruppe von Werkstücken gehören auch die Wafermaterialien.On inductive travel systems do not react to many workpiece materials. To this Group of workpieces belong also the wafer materials.
Kapazitive Messsysteme reagieren stärker auf die Chemikalien und Wasser, als auf das Werkstückmaterial, insbesondere bei Wafermaterialien.capacitive Measuring systems react more strongly the chemicals and water, as on the workpiece material, especially at Wafer materials.
Herkömmliche Ultraschallsensoren sind durch ihre relativ hohe Wellenlänge zu ungenau. Herkömmliche Staudruckdüsen können berührungslos Abstände zwischen Messobjekt und Staudruckdüsen bestimmen, dies zwar mit hoher Genauigkeit, jedoch nur bei sehr kleinen Messbereichen, häufig wesentlich kleiner als 0,1 mm. Mit dem Messen des Abstandes zwischen Messobjekt und Staudruckdüsen läst sich bei bekannter Position der Düsenspitze und der Werkstückaufspanntischoberfläche die Werkstückdicke berechnen.conventional Ultrasonic sensors are too inaccurate due to their relatively high wavelength. conventional Back pressure nozzles can contactless distances between Determine the measuring object and the dynamic pressure nozzles, although with high accuracy, but only for very small measuring ranges, often much smaller than 0.1 mm. With measuring the distance between Measuring object and dynamic pressure nozzles breaks down at a known position of the nozzle tip and the workpiece clamping table surface the Workpiece thickness to calculate.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein hochpräzises System zum Messen der Dicke flacher Werkstücke, insbesondere von Wafer, bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, a high-precision system for measuring the thickness of flat workpieces, in particular of wafers, provide.
Die Erfindung besteht darin, die Dicke von flachen Werkstücken, insbesondere von Wafer, schon während des Bearbeitens, insbesondere beim Polieren, Schleifen oder Ätzen, mit hoher Genauigkeit, berührungslos zu bestimmen.The Invention is the thickness of flat workpieces, in particular from wafers, even while the processing, especially when polishing, grinding or etching, with high accuracy, non-contact to determine.
Dazu wird ein hoch präzises Staudruckdüsenmesssystem verwendet, das auf dem Schlitten einer Führung positioniert ist. Dieser Schlitten wird von einem Aktor angetrieben. Schlitten und Aktor ermöglichen eine hoch präzise Relativbewegung in Richtung der bearbeiteten Werkstückoberfläche so das der Messbereich der Staudruckdüsenmessvorrichtung bis zu mehreren Millimetern oder sogar einigen Zentimetern reichen kann und die erzielte Messunsicherheit im Mikrometerbereich, bzw. Submikrometerbereich, liegt.To becomes a highly precise Back pressure nozzle measuring system used, which is positioned on the carriage of a guide. This Slide is driven by an actuator. Sledge and actuator enable a high precision Relative movement in the direction of the machined workpiece surface so that the Measuring range of the dynamic pressure nozzle measuring device reach up to several millimeters or even a few centimeters can and the achieved measurement uncertainty in the micrometer range, or Submicrometer range, lies.
Die Bereitstellung der Energie für die verwendeten Aktoren kann dabei elektrisch oder fluidisch sein. Ein bevorzugter, hochpräziser, elektrisch angetriebener Aktor ist ein geregelter piezoelektrischer Antrieb.The Providing the energy for the actuators used can be electric or fluidic. A preferred, high-precision, electrically driven actuator is a regulated piezoelectric Drive.
Ein bevorzugter, hochpräziser, fluidisch angetriebener Aktor kann ein mit Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, befüllter Balg sein, bevorzugt ein Metallbalg, dessen Befüllung mit einer entsprechenden Volumenstromsteuerung oder -regelung eingestellt wird. Bei Verwenden eines Balges kann bei gleichbleibender Volumenstromsteuerung oder -regelung die Genauigkeit der Positionierbarkeit relativ einfach erhöht werden, in dem der Durchmesser des Balges größer gewählt wird. Bei einer Vergößerung des Durchmessers des Balges wird bei gleichbleibend kleinstem Füllvolumen der Volumenstromsteuerung eine geringere Längsausdehnung des Balges erreicht. Ein Balg wird deshalb bevorzugt, weil er gegenüber Zylindern reibungsfrei arbeitet und damit kein Slipstickverhalten auftritt. Das Slipstickverhalten ist bei Stellwegen im Mikrometerbereich unbedingt zu vermeiden.One more preferably, high-precision, fluidically driven actuator can be a liquid, preferably water, filled Be bellows, preferably a metal bellows, whose filling with a corresponding Volume flow control or regulation is set. When using a bellows can with constant flow control or Control the accuracy of the positioning relatively simple increase, in which the diameter of the bellows is selected to be larger. At a magnification of the Diameter of the bellows is at the same minimum filling volume the volume flow control reaches a lower longitudinal extent of the bellows. A bellows is preferred because it is frictionless with respect to cylinders works and thus no slipstick behavior occurs. The slipstick behavior is absolutely to be avoided for travel ranges in the micrometer range.
Ein flüssiges Fluid wird bevorzugt, weil es praktisch inkompressibel ist und damit eine Volumenstromsteuerung oder -regelung erfolgreich eingesetzt werden kann. Wenn ein Balg eingesetzt wird, kann die erforderliche hochgenaue Messung der Position der Staudruckdüse durch einen weiteren hochpräzisen Sensor erfolgen, bevorzugt ein Wirbelstromsensor, der außerhalb des Bearbeitungsbereiches fixiert sein kann. Das Messsignal dieses Sensors oder des geregelten piezoelektrischen Antriebes, das Messsignal der Staudruckdüse und die Geometrieverhältnisse erlauben mittels eines Rechners eine Bestimmung der Werkstückdicke, sowie das notwendige Nachführen des Schlittens durch die Aktoransteuerung, um den Abstand zwischen Staudruckdüse und Werkstückoberfläche innerhalb des zulässigen Messbereiches der Staudruckdüse zu halten.One liquid Fluid is preferred because it is virtually incompressible and thus a flow control or regulation can be successfully used can. If a bellows is used, the required highly accurate Measurement of the position of the dynamic pressure nozzle by another high-precision sensor take place, preferably an eddy current sensor outside the machining area can be fixed. The measuring signal of this Sensor or the regulated piezoelectric drive, the measuring signal the dynamic pressure nozzle and the geometry relationships allow by means of a computer a determination of the workpiece thickness, as well as the necessary tracking of the slide by the actuator control to the distance between Staudruckdüse and workpiece surface within the permissible measuring range the dynamic pressure nozzle to keep.
Die Staudruckdüse ist während des Messens über dem nicht von der Bearbeitungsscheibe abgedeckten Werkstückteil positioniert. Für das Kontrollieren der Dicke großer Werkstücke, insbesondere von Wafer, können dabei mehrere Sensoren nebeneinander angeordnet werden oder ein Sensor wird bzw. mehrere Sensoren werden während des Bearbeitens über das Werkstück geführt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn in diesem Fall der oder die Sensoren über Werkstückradius oder Werkstückdiagonale geführt werden.The dynamic pressure nozzle is positioned during measurement above the workpiece part not covered by the machining disk. For checking the thickness of large workpieces, in particular of wafers, several sensors can be arranged next to each other or a sensor or several sensors are guided during the machining on the workpiece. It is particularly advantageous if, in this case, the sensor or sensors are guided over the workpiece radius or workpiece diagonal.
Werden mit zwei oder mehreren Staudruckdüsen gleichzeitig die Position der Oberfläche des Werkstückaufspanntisches und die Oberfläche des Werkstücks ermittelt, kann die Änderung der Höhenposition des Werkstückaufspanntisches, bzw. die Relativbewegung zwischen Werkstückaufspanntisch und Werkzeug, infolge von Wärmedehnung oder Bearbeitungskräften bei der Werkstückdickenberechnung mit berücksichtigt werden.Become with two or more dynamic pressure nozzles simultaneously the position the surface of the workpiece clamping table and the surface of the workpiece determines the change the height position the workpiece clamping table, or the relative movement between workpiece clamping table and tool, due to thermal expansion or machining forces in the work piece thickness calculation taken into account become.
Bei gleichzeitiger Bearbeitung beider Werkstückstirnseiten, z. B. beim Synchrondoppelseitenschleifen oder -polieren, bei dem ein Werkstückaufspanntisch fehlt, kann die Messvorrichtung ebenfalls verwendet werden, wenn auf der messdüsenabgewandten Werkstückstirnseite genau gegenüber der Messdüse auch eine Staudruckdüse bzw. eine gleiche Messvorrichtung vorhanden ist, die den gleichen Fluiddruck erzeugt. Dadurch entstehen keine Kraftdifferenzen, die zu einem Verwinden des dünnen Werkstücks führen können.at simultaneous processing of both workpiece faces, z. In synchronous double-side grinding or polishing, in which a Werkstückaufspanntisch missing, can the measuring device also be used when facing away from the measuring nozzle Workpiece front side exactly opposite the measuring nozzle also a dynamic pressure nozzle or a same measuring device is present, the same fluid pressure generated. As a result, no force differences, resulting in a Can cause twisting of the thin workpiece.
Alternativ kann an Stelle der zweiten Messdüse eine anderweitige Abstützung dafür sorgen, dass das Werkstück durch den Fluidstrahl der Messdüse nicht weggedrückt wird.alternative can replace the second measuring nozzle another support to make sure that the workpiece through the fluid jet of the measuring nozzle not pushed away becomes.
Um die Messunsicherheit des erfindungsgemäßen Staudruckdüsenmesssystems zu verringern, kann der Messpunkt des Werkstückes vor dem Messen durch eine oder mehrere gasführende Reinigungsdüsen von Flüssigkeit und Abrieb freigeblasen werden, so dass die Messung auf der sauberen Werkstückoberfläche erfolgt.Around the measurement uncertainty of the dynamic pressure nozzle measuring system according to the invention To reduce the measuring point of the workpiece before measuring by a or more gas-carrying cleaning nozzles of liquid and abrasion are blown off, so that the measurement is carried out on the clean workpiece surface.
Das erfindungsgemäße Staudruckdüsenmesssystem erreicht eine Messunsicherheit im Mikrometerbereich, bzw. Submikrometerbereich, und erweitert den zulässigen Messbereich von Staudruckdüsen von einigen zehn Mikrometern auf bis zu mehreren Millimetern oder sogar einigen Zentimetern.The Back pressure nozzle measuring system according to the invention achieves a measurement uncertainty in the micrometer range, or submicrometer range, and extends the permissible Measuring range of dynamic pressure nozzles from a few tens of microns up to several millimeters or even a few centimeters.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens können der nachfolgenden Zeichnung entnommen werden.Further Advantages and advantageous embodiments of the device according to the invention and the method of the invention can to be taken from the following drawing.
Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen genannten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the drawing, the description and the claims mentioned Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.
Zeichnungdrawing
Es zeigen:It demonstrate:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
der
Ein
Werkstück
Oberhalb
des Werkstücks
Die
Staudruckdüsen
Durch
den Vergleich der Ausgangssignale der beiden Staudruckdüsen
In
den Ausführungsbeispielen
gemäß den
Anders
als bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Zum
Nachführen
der Staudruckdüse
Der
Balg
Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß
Zu
beiden Seiten des Werkstücks
Vorteilhaft
an diesem symmetrischen Aufbau ist, dass die von den Staudruckdüsen
Die
Lagerung des Werkstücks
ist in
Claims (20)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410063860 DE102004063860A1 (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle |
PCT/EP2005/014143 WO2006072455A1 (en) | 2004-12-30 | 2005-12-30 | Measurement of the thickness of workpieces with a dynamic pressure nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410063860 DE102004063860A1 (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004063860A1 true DE102004063860A1 (en) | 2006-07-13 |
Family
ID=36013600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410063860 Ceased DE102004063860A1 (en) | 2004-12-30 | 2004-12-30 | Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004063860A1 (en) |
WO (1) | WO2006072455A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104515485A (en) * | 2014-12-30 | 2015-04-15 | 苏州龙联仪器科技有限公司 | Novel pressure type pneumatic sensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2609387A1 (en) * | 1975-03-06 | 1976-09-16 | Wavin Bv | Continuously gauging extruded tubing wall thickness - using air jet with pressure system and inductive measuring head (NL080976) |
US5789661A (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-04 | Sigmatech, Inc. | Extended range and ultra-precision non-contact dimensional gauge |
DE10117923A1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-31 | Disco Corp | Semiconductor wafer cutting machine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2014071A1 (en) * | 1970-03-24 | 1971-10-07 | Bayer | Pneumatic layer thickness measurement |
IT1282789B1 (en) * | 1996-06-07 | 1998-03-31 | Electronic Systems Spa | NON-CONTACT THICKNESS MEASURING DEVICE FOR NON-METALLIC MATERIALS IN FILMS, SHEETS, TAPES OR SIMILAR |
US6220080B1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-04-24 | Sigma Tech, Inc. | Extended range and ultra precision non contact dimensional gauge for ultra thin wafers and work pieces |
-
2004
- 2004-12-30 DE DE200410063860 patent/DE102004063860A1/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-12-30 WO PCT/EP2005/014143 patent/WO2006072455A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2609387A1 (en) * | 1975-03-06 | 1976-09-16 | Wavin Bv | Continuously gauging extruded tubing wall thickness - using air jet with pressure system and inductive measuring head (NL080976) |
US5789661A (en) * | 1997-02-14 | 1998-08-04 | Sigmatech, Inc. | Extended range and ultra-precision non-contact dimensional gauge |
DE10117923A1 (en) * | 2000-04-14 | 2001-10-31 | Disco Corp | Semiconductor wafer cutting machine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 2001-221624 A zusammen mit: JP 2001-221624 A in: Patent Abstracts of Japan (2001) JPO * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006072455A1 (en) | 2006-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3906254C2 (en) | ||
EP2807447B1 (en) | Method for determining a correction value for the monitoring of a fluid bearing and machine having at least one fluid bearing | |
DE102007001620B4 (en) | Method for operating a processing machine and tool holder | |
EP0779849A1 (en) | Process and device for detecting and compensating for jointing and wear errors in fine drilling | |
EP1329289B1 (en) | Process for finishing workpieces | |
DE102004063860A1 (en) | Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle | |
EP0603526B1 (en) | Method and apparatus for electric discharge machining | |
DE4317410C2 (en) | Method and device for contactless measurement of workpieces with large diameter differences on machine tools | |
EP1277545B1 (en) | Apparatus for finishing workpieces | |
EP2143525A2 (en) | Method and device for positioning a workpiece opposite to a tool | |
DE102014012344A1 (en) | Method for machining a workpiece with a machine tool | |
WO2006072456A1 (en) | Measurement of the thickness of a workpiece with ultrasound or megasound | |
DE4219423C1 (en) | Three=dimensional workpiece structuring device using particle beam - uses detected pressure of particle beam to control position of jet relative to workpiece | |
EP2523776B1 (en) | Device and method for determining the position of a working surface of a working disc | |
DE102005031796A1 (en) | Workpiece shape sampling procedure determines vertical position of probe tip by addition of vertical heigh of measurement unit support, base, constant and calculated probe arm tip height | |
DE10319711A1 (en) | High accuracy interferometric object measurement procedure uses rotary table and additional adjustment on coordinate measuring machine to align measurement and laser axes | |
WO2017125269A1 (en) | Measuring system, measuring arrangement, and method for determining measuring signals during a penetration movement of a penetration body into a surface of a test body | |
DE19945717A1 (en) | Method for non-contact measurement of position or geometry of large components or assemblies or to position manipulation units or tool machines; involves using moving and fixed laser distance sensors | |
DE3826146A1 (en) | Method and measuring device for three-dimensional measurement | |
WO2013110337A1 (en) | Machine having an improved preloaded fluid bearing | |
DE19944865B4 (en) | Device for workpiece or tool mass control | |
EP1407222A1 (en) | Method for the scanning measurement of a surface contour | |
DE3722650A1 (en) | Method and apparatus for positioning a machine element on the workpiece table of a circular grinding machine | |
EP3230687B1 (en) | Pneumatic plug gauge and measuring method | |
DE102015202470B4 (en) | Method and device for high-precision optical measurement on objects with adhering fluidic layers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SUPFINA GRIESHABER GMBH & CO. KG, 77709 WOLFACH, D |
|
8131 | Rejection |