TWI747872B - 雙面-或單面-加工工具以及用於操作一雙面-或單面-加工工具的方法 - Google Patents

雙面-或單面-加工工具以及用於操作一雙面-或單面-加工工具的方法 Download PDF

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Abstract

本發明係關於一種雙面或單面加工工具，其具有一較佳為環形的底部工作盤及一頂部反向軸承元件，其中該底部工作盤與該頂部反向軸承元件可經驅動以相對於彼此旋轉，其中在該底部工作盤與該頂部反向軸承元件之間，形成一工作間隙以在兩個面或一個面上加工平坦工件，其中提供用於產生該底部工作盤之一局部變形的構件。

Description

雙面-或單面-加工工具以及用於操作一雙面-或單面-加工工具的方法
本發明係關於一種雙面或單面加工工具，其具有較佳為環形的底部工作盤及頂部反向軸承元件，其中底部工作盤與頂部反向軸承元件可經驅動以相對於彼此旋轉，其中在底部工作盤與頂部反向軸承元件之間，形成工作間隙以在兩個面或一個面上加工平坦工件。本發明亦係關於一種用於操作此雙面或單面加工工具之方法，及一種用於設置雙面或單面加工工具中之至少一個底部工作盤的方法。
舉例而言，在雙面加工工具之兩個面上同時加工諸如晶圓之平坦工件。為此目的，雙面加工工具具有頂部工作盤及底部工作盤，在處理期間在其中導引待加工之工件的工作間隙形成於頂部工作盤與底部工作盤之間。頂部工作盤緊固至頂部支撐盤，且底部工作盤緊固至底部支撐盤。為進行加工，藉由可旋轉地驅動工作盤中之至少一者連同其支撐盤來產生工作盤之間的相對旋轉。雙面加工工具為吾人所知，其中導引所謂轉子盤。轉子盤大體上以浮動方式將待加工之工件容納於圓形開口中。藉由適合之運動學，可確保轉子盤亦在工作盤之相對旋轉期間在工作間隙內旋轉。結 果，工件在工作間隙內沿著擺線路徑移動。藉此達成尤其一致之表面加工。
在此處討論之加工工具種類之情況下，工作盤之間的工作間隙由於在加工期間產生之製程熱而發生改變。詳言之，發生工作盤之熱相關變形且因此間隙幾何形狀自所規定形狀發生偏離。此不利地影響加工之結果。此尤其適用於極高加工要求之所謂主晶圓。
自DE 10 2004 040 429 B4已知藉由控制工作盤之溫度來抵消來自產生之製程熱的負面影響。通道形成於支撐盤或工作盤中，經由所述通道傳導諸如冷卻水之對應溫度控制流體。然而，在實踐中，此等溫度控制設備無法始終滿足加工中之最大精確度要求。
此外，自DE 10 2006 037 490 B4已知用於以機械方式使頂部支撐盤及其上所附接之頂部工作盤變形的設備。藉由此設備，可將頂部工作盤之最初平坦的工作表面改變為略微凹面的表面。相反地，可將頂部工作盤之最初略微凸面之工作表面分別改變成平坦或凹面的工作表面。在頂部工作盤也發生此整體變形的情況下，並不可補償由操作期間之製程熱產生的與理想間隙幾何形狀的所有偏離。
自所解釋先前技術開始，本發明之目標為提供一種雙面或單面加工工具以及一種提供最初引用之類型的方法，藉助於該加工工具及該方法可達成最佳加工結果，而不管在操作期間產生的不可避免之製程熱。
本發明藉由獨立申請專利範圍第1項、第16項及第19項達成此目標。可在附屬申請專利範圍、本說明書及圖式中發現有利設計。
對於上文引用之類型的雙面或單面加工工具，本發明達成該 目標之原因在於提供用以產生底部工作盤之局部變形的構件。
對於用以操作此雙面或單面加工工具之方法，本發明達成該目標之原因在於底部工作盤在處理工件時局部地變形以使得其採用目標幾何形狀。
加工工具可例如為拋光機、磨光機或研磨機。工作間隙形成於底部工作盤與反向軸承元件(諸如具有單面加工工具之簡單重量或壓力汽缸或具有雙面加工工具之頂部工作盤)之間，其中在兩個面或一個面上加工待加工之工件(諸如晶圓)。加工工具可為雙面或單面的。在雙面加工工具情況下，可在工作間隙中較佳地同時加工工件之底面及頂面。相對應地，兩個工作盤可具有加工工件表面之工作表面。在單面加工工具情況下，僅對比地加工一個工件面；在當前情況中，由底部工作盤加工底面。在此情況下，僅底部工作盤具有加工工件表面之工作表面。反向軸承元件在此情況下僅用以形成用於由底部工作盤進行加工之對應反向軸承。
工件可以已知浮動方式容納在配置於工作間隙中之轉子盤中的開口中以用於加工。底部工作盤及反向軸承元件在操作期間例如由頂部及/或底部驅動軸及至少一個驅動馬達驅動以相對於彼此旋轉。頂部反向軸承元件以及底部工作盤可經驅動以旋轉，且隨後在相反方向中旋轉。然而，有可能僅可旋轉地僅驅動頂部反向軸承元件及底部工作盤中之一者。舉例而言，在雙面加工工具情況下，轉子盤可藉由適合之運動學移動以在此相對旋轉期間穿過工作間隙旋轉，使得配置於轉子盤中之工件在工作間隙中描述擺線路徑。舉例而言，轉子盤可在其外部邊緣及/或其內部邊緣上具有嚙合於例如底部工作盤之相關聯齒中的齒。具有所謂行星運動學之此 類機器係熟知的。
底部工作盤可經設計為環形。反向軸承元件或頂部工作盤亦可分別經設計為環形。底部工作盤及頂部反向軸承元件(諸如頂部工作盤)接著擁有相對的環形工作表面，環形工作間隙形成於該等工作表面之間。工作表面可藉由諸如拋光布之工作覆蓋物覆蓋。固持工作盤之任何支撐盤亦可經設計為環形，或至少擁有工作盤緊固至之環形支撐區段。亦可每工作盤提供多於一個支撐盤。
根據本發明，提供底部工作盤可藉以局部地變形(詳言之，在局部凹面變形與局部凸面變形之間)的構件。局部凹面或凸面變形必須區別於整體凹面或凸面變形，如例如自DE 10 2006 037 490 B4已知。在局部變形之情況下，凸面或凹面變形分別(或所述形狀分別)在徑向方向中位於例如環形工作盤之內部邊緣與外部邊緣之間。若底部工作盤並非環形的，則凸面或凹面變形分別(或所述形狀分別)在徑向方向中位於工作盤之中心與外部邊緣之間。在整體變形情況下，在徑向方向中所見之凹面或凸面形狀僅在工作盤之整個直徑上方產生。分別在環形工作盤之內部邊緣與外部邊緣之間或非環形工作盤之中心與外部邊緣之間的徑向方向上，除整體變形之外，工作盤對比地為平坦的。將參考圖4至圖6在下文解釋工作盤之局部變形與整體變形之間的差異。
根據本發明，基本上可能將底部工作盤之局部形狀在由安裝、幾何形狀及材料邊緣條件判定之最大凹面與最大凸面形狀之間進行平滑調整。底部工作盤相對應地擁有充分小的厚度以使得其可視其表面面積(詳言之，分別視其環形寬度或其轉向半徑)而定而變形。在其最大變形 區域中(亦即，沿著例如環形工作表面上的中間延行的假想圓)，底部工作盤之最大凹面形狀與最大凸面形狀之間的差異可例如為約200μm。
考慮到可能根據本發明在徑向方向中調整底部工作盤，可藉由在加工時影響溫度來較有效地補償間隙之改變。在加工製程期間，產生工件之最佳加工的許多間隙幾何形狀係可能的。本發明尤其有利於大工件(諸如(例如)擁有450mm或更多之直徑的大晶圓)。在此上下文中，僅一個工件可定位於轉子盤中。另外，本發明使得有可能較有效地在廣泛範圍製程參數(諸如旋轉速度、特定負載及拋光機中之拋光量)上變化且藉此進一步最佳化加工，此是由於可較好地補償產生之製程熱。亦可增大每次加工之沖蝕。根據本發明，可由底部工作盤之變形適應環形寬度之徑向幾何形狀。若例如頂部反向軸承元件或頂部工作盤之徑向幾何形狀分別在加工開始時略微為凹面，則底部工作盤可在凸面方向中變形以便藉此恢復最佳平行工作間隙幾何形狀。若在後續加工製程期間頂部反向軸承元件或頂部工作盤之徑向幾何形狀分別由於產生之製程熱而在凸面方向中改變，則底部工作盤可藉由對應變形而對此作出補償且藉此恢復最佳平行工作間隙幾何形狀。
根據本發明，可設想到在加工之前靜態地調整底部工作盤之局部變形。亦有可能提供用於致動用於產生底部工作盤之局部變形的構件之控制設備。操作者接著可例如在控制設備中挽救所要局部變形。亦可設想到針對接著由控制設備設定以用於加工之某些機器處理參數而指定某些工作盤幾何形狀。
根據一個具體實例，頂部反向軸承元件可由較佳為環形之頂 部工作盤形成，其中工作盤配置為彼此同軸且可經驅動以相對於彼此旋轉，其中工作間隙形成於工作盤之間以加工平坦工件之兩個面或一個面。詳言之，加工工具可為雙面加工工具。
用於產生底部工作盤之局部變形的構件可原則上為液壓構件及/或氣動構件及/或機械構件。
根據一額外具體實例，底部工作盤可緊固至底部支撐盤，其中用於產生底部工作盤中之局部變形的構件可包含形成於底部支撐盤與底部工作盤之間的環形壓力容積，該環形壓力容積連接至可經控制以使得壓力在產生底部工作盤之預定局部變形的壓力容積中積聚之流體供應器。流體可為液體，詳言之水。藉由將流體引入至壓力容積中，可將引起工作盤之變形的壓力施加於工作盤上，工作盤相比於支撐盤為薄的。詳言之，工作盤可藉此藉由在壓力容積中設定低壓來改變成局部凹面形狀、藉由設定中壓來改變成局部平坦形狀及藉由設定高壓來改變成局部凸面形狀。局部凸面或凹面變形分別(或所述形狀分別)(詳言之)在徑向方向中位於環形底部工作盤之內部邊緣與外部邊緣之間。壓力容積為可變壓力容積。底部工作盤形成視由不同壓力產生之壓力容積的容積而定而變形的膜。在壓力容積中積聚以使底部壓力盤局部變形之壓力可例如處於介於0.4至1.5巴之範圍內。
壓力流體供應器包含連接至壓力容積之至少一個壓力管線所連接至的壓力流體儲集器。泵及控制閥可配置於可經致動以例如藉由控制設備在壓力容積內積聚所要壓力的壓力管線中。另外，壓力流體供應器可包含直接或間接地量測壓力容積中之壓力且可亦將量測結果發送至控制 設備的壓力量測設備。藉由適合地致動壓力容積中之壓力流體供應器，可在此基礎上調整所要工作間隙幾何形狀之所需壓力。高度平行工作間隙(亦即，工作盤之間的距離在整個徑向範圍上不變)大體上合乎需要。
根據另一具體實例，可提供底部工作盤僅在其外部邊緣之區域中及其內部邊緣之區域中緊固至底部支撐盤。如已解釋，工作盤可尤其為環形的。環形壓力容積接著形成於底部工作盤與底部支撐盤之間。在前述具體實例中，底部工作盤僅在毗鄰工作盤之其徑向外部及徑向內部邊緣的區域中緊固至底部支撐盤，例如沿著刻度盤旋擰。在此等邊緣區域之間，工作盤對比地並不緊固至支撐盤。詳言之，環形壓力容積可形成於此區域內。以此方式，工作盤擁有所需行動性以便藉由在壓力容積中積聚適合壓力來以所要方式變形。選擇工作盤至支撐盤之附接，以使得在可能時將內部及外部邊緣上之接觸表面保持為儘可能狹窄以便在工作盤之整個表面上方達成特定變形。
根據另一具體實例，可此外提供用以判定工作間隙之厚度及/或工作盤變形的距離量測設備。距離量測設備可包含在工作間隙中之至少一個位置處量測工作間隙厚度及/或工作間隙變形的至少一個距離量測感測器。舉例而言，至少一個距離量測感測器可量測底部工作盤與固持在此情況下用作膜之底部工作盤的支撐盤之間的距離。距離量測感測器接著較佳地佈置於底部工作盤之最大局部變形的半徑上(詳言之，佈置於工作盤的中間)。距離量測感測器亦可分別量測底部工作盤與頂部反向軸承元件之間或工作盤之間的距離，且例如配置於頂部工作盤中。距離量測設備可此外包含在至少兩個徑向地間隔開之位置處量測工作間隙厚度的至少兩個距離 感測器。舉例而言，距離量測感測器可分別量測底部工作盤與反向軸承元件之間的距離或工作盤之間的距離。距離感測器可例如配置於工作間隙之邊緣的區域中及工作間隙之中間。根據另一具體實例，距離量測設備可包含至少三個距離量測感測器，該等感測器在工作間隙之至少三個徑向地間隔開之點處量測工作間隙厚度以達成工作間隙幾何形狀之經改良量測結果。在此情況下，距離感測器可量測工作間隙之內部及外部邊緣處及中間中的距離。所有距離量測感測器有可能分別量測底部工作盤與頂部反向軸承元件之間或工作盤之間的距離，且例如配置於頂部工作盤中。然而，距離量測設備之上文所解釋具體實例的組合亦為可能的，其中例如在內部及外部邊緣上的距離量測感測器分別量測底部工作盤與外部軸承元件之間的距離或工作盤之間的距離，且其中工作盤之中間中的距離量測感測器量測底部工作盤與固持底部工作盤之支撐盤之間的距離。
根據另一具體實例，可提供控制設備，其視自距離量測設備接收之量測結果而定而致動用於產生底部工作盤中之局部變形的構件，使得在底部工作盤中產生預定局部變形。詳言之，控制設備可致動流體供應器以便在壓力容積中產生引起底部工作盤之預定局部變形的壓力。在此具體實例中，底部工作盤之局部變形由控制設備控制，在控制設備之輸入處自距離量測設備供應量測結果。若控制設備基於由距離量測裝置量測之值而辨別到工作間隙幾何形狀自預定幾何形狀之偏離，則其致動用於產生局部變形之構件以使得工作間隙儘可能接近地恢復預定幾何形狀。根據本發明之此控制可尤其在雙面或單面加工工具之生產操作期間為自動化的。
此外，可提供用於產生頂部反向軸承元件(詳言之，頂部工 作盤)之整體變形的構件。控制設備可經設計以亦致動用於使頂部反向軸承元件變形的構件。可此外視自距離量測設備獲得之量測結果而定而執行控制設備之致動。
若提供可在工作間隙中之至少三個徑向地間隔開的點處量測距離的至少三個距離量測感測器，則可經由調和在工作間隙之內部與外部邊緣處所提供的距離量測感測器而藉由對頂部工作盤之整體變形來執行對工作間隙之整體調整。配置於內部與外部距離量測感測器之間的三個中間距離量測感測器監測頂部與底部工作盤在工作盤之內部與外部邊緣之間的徑向方向中的平行性，亦即，局部平行性。此局部平行性亦可最佳地由底部工作盤之適合局部變形調整。目的大體上為藉由適合地使頂部工作盤及/或底部工作盤變形來將由距離量測感測器量測之所有距離值變成相同值。
根據另一具體實例，頂部反向軸承元件為緊固至頂部支撐盤之頂部工作盤，且用於使頂部工作盤變形之構件包含上面懸置頂部支撐盤之支撐環，其中可控制構件配置於支撐環與支撐盤之徑向地處於支撐環外部的環區段之間，藉助於所述可控制構件在力產生器之輔助下在支撐環之周邊上方將徑向力施加至支撐盤，其中控制設備視由距離量測設備量測之距離值而定或藉由由量測設備量測之壓力值來在力產生器處調整力。支撐環可以可旋轉方式連接至頂部工作軸用於以可旋轉方式驅動頂部支撐及工作盤。
此外，可在支撐環與環區段之間提供在周邊方向中延行之小寬度環形通道，且力產生器為連接至環形通道且產生環形通道中之預定壓 力的壓力產生器。
此外，具有活塞之汽缸可配置於支撐環上，活塞可與支撐環中之圓柱形孔互動且經由橫向孔連接至環形通道，且液壓介質容納於環形通道及圓柱形孔中。活塞可由來自液壓源之可控制壓力致動。詳言之，致動可為液壓氣動的。
整體地使頂部工作盤變形之前述具體實例原則上自DE 10 2006 037 490 B4已知，且可以對應方式用於本發明中。
根據另一具體實例，用於傳導溫度控制流體之溫度控制通道可至少形成於底部支撐盤中或底部工作盤中(亦較佳地形成於頂部支撐盤中或頂部工作盤中)。溫度控制通道可經設計如迷宮。可在操作機器以控制溫度(詳言之，冷卻工作盤)時導引溫度控制流體(詳言之溫度控制液體，諸如水)穿過溫度控制通道。在某種程度上，此可抵消工作盤之熱相關變形。
根據具有尤其簡單設計之一具體實例，形成於底部工作盤或底部支撐盤中之溫度控制通道可連接至壓力容積。在此情況下，提供適合之控制閥，可藉助於該控制閥控制在壓力容積中積聚的壓力。詳言之，可藉此在壓力容積中調整例如比溫度控制通道中之壓力小或相等的壓力。控制閥可又由控制設備致動。
本發明亦藉助於一種用於設置根據本發明之雙面或單面加工工具中的至少一個底部工作盤之方法來達成目標，其中設置底部工作盤之至少工作表面(較佳地亦設置頂部工作盤之工作表面)，使得底部工作盤之至少工作表面(較佳地頂部工作盤之工作表面亦)經加工以移除材料(較 佳地經研磨)，其中底部工作盤在經加工以移除材料時局部地變形。
考慮到不可避免之生產及安裝容差，必須在第一次操作工作盤之前(尤其在雙面加工工具中)設置工作盤。此當前藉由所涉及磨光製程來得以實現，其中歷時長時間加工工作盤以移除材料直至其擁有所要形狀以供後續操作為止。因為底部工作盤在根據本發明之前述方法中局部變形(例如成局部凸面形狀)，所以可顯著地縮短此設置程序。詳言之，有可能選擇研磨製程而非磨光。工作盤可藉此顯著較快地成其所要形狀以供稍後操作。在根據本發明之方法中，亦有可能在用於該方法之加工工具中設置用於另一加工工具之工作盤。
10‧‧‧頂部支撐盤
10'‧‧‧頂部支撐盤
12‧‧‧底部支撐盤
12'‧‧‧底部支撐盤
14‧‧‧頂部工作盤
16‧‧‧底部工作盤
18‧‧‧工作間隙
20‧‧‧距離量測感測器
22‧‧‧距離量測感測器
22'‧‧‧距離量測感測器
24‧‧‧距離量測感測器
26‧‧‧控制設備
28‧‧‧緊固位點
30‧‧‧緊固位點
32‧‧‧壓力容積
34‧‧‧動態壓力管線
36‧‧‧凸面形狀
38‧‧‧虛線
40‧‧‧冷卻管線
42‧‧‧冷卻管線
44‧‧‧節流孔
A‧‧‧外部邊緣
A'‧‧‧內部邊緣
B‧‧‧外部邊緣
B'‧‧‧內部邊緣
h‧‧‧距離
h'‧‧‧距離
a)‧‧‧片段
b)‧‧‧片段
c)‧‧‧片段
下文基於圖式更詳細地解釋本發明之例示性具體實例。以高度示意性之方式：圖1展示在第一操作狀態中之根據本發明的雙面加工工具之一部分的截面圖，圖2展示在第二操作狀態中的來自圖1的視圖，圖3展示在第三操作狀態中的來自圖1的視圖，圖4展示根據根據本發明之雙面加工工具的另一例示性具體實例之一部分的截面圖，圖5展示工作盤之說明的平面圖，圖6展示工作盤沿著圖5中之線A-B的整體變形之說明的橫截面圖，且圖7展示工作盤沿著圖5中之線A-B的局部變形之橫截面圖，其中為 形象化起見而僅在片段b)及c)中描繪橫截面圖之一半。
除非另外規定，否則相同參考數字在圖式中指代相同對象。
在圖1至圖3中僅僅作為一實例所描繪的雙面加工工具具有環形頂部支撐盤10及亦為環形的底部支撐盤12。環形頂部工作盤14緊固至頂部支撐盤10，且亦為環形之工作盤16緊固至底部支撐盤12。在環形工作盤14、16之間，形成亦為環形之工作間隙18，在工作間隙18中在操作期間在兩個面上加工諸如晶圓之平坦工件。雙面加工工具可例如為拋光機、磨光機或研磨機。
頂部支撐盤10及其頂部工作盤14及/或底部支撐盤12及其底部工作盤16可由包含例如頂部驅動軸及/或底部驅動軸以及至少一個驅動馬達之適合驅動設備相對於彼此可旋轉地驅動。驅動設備本身已知，且出於清晰之原因將不進一步加以描述。以亦本身已知之方式，可將待加工之工件以在工作間隙18中之旋轉盤中浮動的方式固持。藉由適合之運動學(例如行星運動學)，可確保轉子盤亦分別在支撐盤10、12或工作盤14、16之相對旋轉期間穿過工作間隙18旋轉。溫度控制通道可形成於頂部工作盤14或頂部支撐盤10中且可能亦形成於底部工作盤16或底部支撐盤12中，可在操作期間經由所述通道傳導溫度控制流體(諸如溫度控制液體，如水)。此亦本身已知且不進一步描述。
圖1至圖3中所展示之雙面加工工具此外包含亦本身已知且不進一步加以描述之距離量測設備。其可例如以光學方式或以電磁方式起作用(諸如渦電流感測器)。在所描繪實例中，距離量測設備可例如包含在 工作間隙中之三個徑向地間隔開之位置處量測頂部工作盤14與底部工作盤16之間的距離的三個距離量測感測器。距離量測感測器之配置在圖1中由箭頭20、22及24說明。如可見，以參考數字20指示之距離量測感測器在工作間隙18之徑向外部邊緣之區域中量測頂部工作盤14與底部工作盤16之間的距離。以參考數字24指示之量測感測器在工作間隙18之徑向內部邊緣之區域中量測頂部工作盤14與底部工作盤16之間的距離。以參考數字22指示之距離量測感測器在工作間隙18之中間量測頂部工作盤14與底部工作盤16之間的距離。在圖2中，距離量測感測器以參考數字22'指示，其在工作間隙之中間量測底部工作盤16與底部支撐盤12之間的距離。此距離量測感測器可替代圖1中所展示之距離量測感測器使用，或結合圖1中所展示之距離量測感測器使用。舉例而言，距離量測感測器22'可替換圖1中所展示之距離量測感測器22。出於清晰之原因而並未展示圖3及圖4中之距離量測感測器。分別藉由參考數字20、22及24或22'指示之距離量測感測器的量測結果應用於控制設備26。
底部工作盤16在當前情況中僅在其外部邊緣之區域及其內部邊緣之區域中緊固至底部支撐盤12，例如在各情況下沿著刻度盤旋擰，如在圖1中藉由參考數字28及30所說明。在此等緊固位點28與30之間，底部工作盤16對比地不緊固至支撐盤12。替代地，環形壓力容積32在底部支撐盤12與底部工作盤16之間位於此等緊固位點28、30之間。壓力容積32藉由動態壓力管線34連接至經加壓流體儲集器，諸如液體儲集器，詳言之水儲集器(圖中未示)。在動態壓力管線34中，可配置可由控制設備26致動之泵及控制閥。以此方式，引入至壓力容積32中之流體可在壓力容 積32內積聚至接著作用於底部工作盤16之所要壓力。可藉助於壓力量測設備(未展示)量測在壓力容積32中主導之壓力。來自壓力量測設備之量測結果亦可應用於控制設備26以使得控制設備26可在壓力容積32內設定預定壓力。
由於其在緊固位點28、30之間自由移動，所以可藉由在壓力容積32內設定充分高的壓力來使底部工作盤16局部地成凸面形狀(如圖2中用參考數字36以虛線指示)。若假定壓力容積32中之壓力p0處於圖1中之底部工作盤16具有平坦形狀的操作狀態，則可藉由設定p1>p0之壓力來達成圖2中在36處所展示的底部工作盤16之凸面變形。另一方面，藉由在壓力容積32中設定p2<p0的壓力，可達成如圖3中用參考數字38以虛線所指示的底部工作盤16之局部凹面變形。
在徑向方向中檢視，可見底部工作盤16可在其緊固位點28之區域中的內部邊緣與其緊固位點30之區域中的外部邊緣之間分別採用局部凸面形狀(圖2)或局部凹面形狀(圖3)。
可提供用於除了底部工作盤16之此局部徑向變形以外亦整體地使頂部工作盤14變形之構件。此等構件可分別如上文所解釋或如DE 10 2006 037 490 B4中所描述般設計。頂部支撐盤10及緊固至其之頂部工作盤14整體地變形以使得在頂部工作盤14之整個橫截面上方產生頂部工作盤14之工作表面的整體凹面或凸面形狀。頂部工作盤14可對比地在其徑向內部邊緣與其徑向外部邊緣之間保持平坦。用於調整頂部工作盤14之形狀的構件亦可由控制設備26致動。
當在工作間隙18中加工工件時，距離量測感測器20、22、 24或22'分別(例如)按常規間隔在其各別量測位點處分別量測頂部工作盤14與底部工作盤16之間的距離或底部工作盤16與底部支撐盤12之間的距離，且將此等量測結果遞送至控制設備26。若控制設備26分別辨別出自所指定工作間隙幾何形狀的偏離或工作盤變形(詳言之，自頂部工作盤14之工作表面與底部工作盤16之工作表面之間的最佳平行性的偏離)，則控制設備26控制用於調整頂部工作盤14之形狀之構件及/或用於壓力容積32之壓力流體供應器來以適合方式使底部工作盤16變形以便達成所要最佳工作間隙幾何形狀。
圖4展示根據另一例示性具體實例之雙面加工工具，其原則上經設計為如圖1至圖3中所展示之雙面加工工具。圖4中所展示之實例不同於圖1至圖3中所展示之實例，其差別僅在於圖4中提供兩個頂部支撐盤(亦即，支撐盤10及支撐盤10')以及兩個底部支撐盤(亦即，支撐盤12及12')。頂部工作盤14緊固至又抵靠著頂部支撐盤10固持之頂部支撐盤10'。底部工作盤16以參考圖1至圖3所解釋之方式緊固至底部支撐盤12'，底部支撐盤12'又抵靠著底部支撐盤12固持。圖4中在參考數字40處展示頂部支撐盤10'中之迷宮(Labyrinthine)冷卻管線。在參考數字42處展示形成於底部支撐盤12'中之迷宮冷卻管線。在操作期間，諸如水之冷卻液體經由冷卻管線40、42傳導。底部冷卻管線42此外經由節流孔44連接至壓力容積32。壓力容積32及底部冷卻管線42在所描繪實例中例如經由三分配器由相同壓力流體供應器供應。三分配器可供應由控制壓力控制閥保持在所設定壓力下之底部冷卻管線42。壓力容積32亦藉由來自冷卻管線42之冷卻液體經由節流孔44供應。三分配器之第三連接連接至壓力容積32， 且壓力容積32中之動態壓力可由由控制設備26引導控制之壓力控制閥控制。最大動態壓力對應於冷卻管線42中之壓力。
將參考圖5至圖7進一步解釋根據本發明之工作盤的局部變形與自先前技術已知之工作盤的整體變形之間的差異。圖5展示如可用於根據本發明之雙面或單面加工工具中之環形工作盤的平面圖。工作盤之直徑在圖5中所繪之點A與點B之間延行。環形工作盤之轉向半徑或環寬度分別在點A與點A'之間延行或分別在點B與點B'之間延行。
圖6展示片段a)中之頂部工作盤的整體凹面變形。圖6展示片段c)中之頂部工作盤的整體凸面變形，且圖6展示不具有片段b)中之整體變形的頂部工作盤。在具有圖6中所描繪之專有整體變形的情況下，點A與點A'之間的距離或點B與點B'之間的距離在不同變形狀態中分別發生不可辨別地改變，亦即，工作盤之工作表面在內部邊緣A'與外部邊緣A之間或在內部邊緣B'與外部邊緣B之間分別為平坦的。然而，在圖6中所描繪之不同狀態中，工作盤之軸向方向中的距離h分別在圖6中之內部邊緣A'或B'與外部邊緣A或B之間(亦即，在自上而下之方向中)改變。在無整體變形之情況下，此距離為h=0(片段b))。在凹面變形之情況下，此距離為h>0(片段a))，且在凸面變形之情況下，此距離為h<0(片段c))。
圖7亦出於清晰之原因而展示頂部工作盤的(專有)局部變形。如同圖6中之片段b)，在圖7之片段a)中展示不具有頂部工作盤之任何變形的狀態。圖7之片段b)展示頂部工作盤之局部凹面變形，且圖7之片段c)展示頂部工作盤之局部凸面變形。如在圖7中之片段b)及c)中尤其可見，凹面或凸面形狀分別在內部邊緣A'與外部邊緣A之間的徑向方 向中產生或分別在工作盤之內部邊緣B'與外部邊緣B之間的徑向方向中產生(亦即，分別在轉向半徑或環寬度上方產生)。在如圖7中所展示之局部變形的情況下，工作表面(諸如工作表面之中間)上的任何點與工作表面之內部邊緣A'與外部邊緣A(或分別在內部邊緣B'與外部邊緣B)之間的狹窄連接線之間的距離h'不為零。在如圖7之片段b)中所展示的凹面變形之情況下，h'>0。在如圖7之片段c)中所展示的凸面變形之情況下，h'<0。
10:頂部支撐盤
12:底部支撐盤
14:頂部工作盤
16:底部工作盤
18:工作間隙
22':距離量測感測器
26:控制設備
34:動態壓力管線
36:凸面形狀

Claims (22)

  1. 一種雙面或單面加工工具，其具有一底部工作盤(16)及一頂部反向軸承元件，其中該底部工作盤(16)與該頂部反向軸承元件可經驅動以相對於彼此旋轉，其中在該底部工作盤(16)與該頂部反向軸承元件之間，形成一工作間隙(18)以在兩個面或一個面上加工平坦工件，其特徵在於提供用於產生該底部工作盤(16)之一局部變形的構件，且該構件係在該雙面或單面加工工具的操作期間使該底部工作盤(16)局部地變形。
  2. 如申請專利範圍第1項之雙面或單面加工工具，其特徵在於亦提供一控制設備用於致動用於產生該底部工作盤(16)之一局部變形的該構件。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該頂部反向軸承元件可由一頂部工作盤(14)形成，其中該等工作盤(14、16)配置為彼此同軸且可經驅動以相對於彼此旋轉，其中該工作間隙(18)形成於該等工作盤(14、16)之間以加工平坦工件之兩個面或一個面。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之雙面或單面加工工具，其特徵在於用於產生該底部工作盤(16)之一局部變形的該構件為液壓構件及/或氣動構件及/或機械構件。
  5. 如申請專利範圍第3項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該底部工作盤(16)緊固至一底部支撐盤(12、12')，其中用於產生該底部工作盤(16)中之該局部變形的該構件包含形成於該底部支撐盤(12、12') 與該底部工作盤(16)之間的一環形壓力容積(32)，該環形壓力容積(32)連接至可經控制以使得產生該底部工作盤(16)之一預定局部變形的壓力積聚於該壓力容積(32)中之一流體供應器，以及用於產生該底部工作盤(16)之一局部變形的該構件為液壓構件及/或氣動構件及/或機械構件。
  6. 如申請專利範圍第5項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該底部工作盤(16)僅在其外部邊緣之區域及其內部邊緣之區域中緊固至該底部支撐盤(12、12')。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項之雙面或單面加工工具，其特徵在於提供一距離量測設備以判定該工作間隙之厚度及/或該工作盤變形。
  8. 如申請專利範圍第7項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該距離量測設備包含量測該底部工作盤(16)與一底部支撐盤之間的距離的至少一個距離量測感測器(22')，該底部支撐盤將該底部工作盤(16)固持於該工作間隙(18)中之至少一個位置處。
  9. 如申請專利範圍第7項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該距離量測設備包含在該工作間隙(18)中之至少兩個點處量測該底部工作盤(16)與該頂部反向軸承元件之間的距離之至少兩個距離量測感測器(20、22、24)。
  10. 如申請專利範圍第7項之雙面或單面加工工具，其特徵在於提供一控制設備(26)，該控制設備(26)視自該距離量測設備接收之量測結果而定而致動用於產生該底部工作盤(16)中之一局部變形的該構件，使得在該底部工作盤(16)中產生一預定局部變形。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項之雙面或單面加工工具，其特徵在於亦提供用以在該頂部反向軸承元件中產生一整體變形之構件。
  12. 如申請專利範圍第10項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該控制設備(26)經設計以亦致動用於產生該頂部反向軸承元件之該整體變形的該構件。
  13. 如申請專利範圍第10項之雙面或單面加工工具，其特徵在於該頂部反向軸承元件為緊固至一頂部支撐盤(10、10')之一頂部工作盤(14)，且用於使該頂部工作盤(14)變形之該構件包含上面懸置該頂部支撐盤(10、10')之一支撐環，其中可控制構件配置於該支撐環與該頂部支撐盤(10、10')之徑向地處於該支撐環外部的一環區段之間，藉助於該支撐環在一力產生器之輔助下在該支撐環之周邊上方將一徑向力施加至該頂部支撐盤(10、10')，其中該控制設備(26)根據該距離量測設備量測之該等距離值而定或藉由由量測設備量測之壓力值來在該力產生器處調整該力。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項之雙面或單面加工工具，其特徵在於用於傳導一溫度控制流體之溫度控制通道(42)至少形成於該底部支撐盤(12、12')中或該底部工作盤(16)中。
  15. 如申請專利範圍第5項之雙面或單面加工工具，其特徵在於用於傳導一溫度控制流體之溫度控制通道(42)連接至該壓力容積(32)，以及該溫度控制通道(42)至少形成於該底部支撐盤(12、12')中或該底部工作盤(16)中。
  16. 如申請專利範圍第1項之雙面或單面加工工具，其中該底部工作盤(16) 為環形。
  17. 如申請專利範圍第3項之雙面或單面加工工具，其中該頂部工作盤(14)為環形。
  18. 一種用以操作如申請專利範圍第1項至第17項中任一項之雙面或單面加工工具的方法，其特徵在於該底部工作盤(16)在處理工件時局部地變形以使得其採用一目標幾何形狀。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其特徵在於在該工作間隙(18)中之至少一個位置中量測該等工作盤(14、16)之該距離，其中視該等量測結果而定而產生該局部變形。
  20. 如申請專利範圍第18項或第19項之方法，其特徵在於該頂部工作盤(14)亦在處理工件時整體地變形，使得該工作間隙(18)採用該目標幾何形狀。
  21. 一種用於設置如申請專利範圍第1項至第17項中任一項之雙面或單面加工工具中的至少一個底部工作盤之方法，其特徵在於設置該底部工作盤(16)之至少一工作表面，使得該底部工作盤(16)之至少該工作表面經加工以移除材料，其中該底部工作盤(16)在處理時局部地變形以移除材料。
  22. 如申請專利範圍第21項之方法，其中該底部工作盤(16)之至少該工作表面係經研磨以移除材料。
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