WO2006072455A1 - Measurement of the thickness of workpieces with a dynamic pressure nozzle - Google Patents

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WO2006072455A1
WO2006072455A1 PCT/EP2005/014143 EP2005014143W WO2006072455A1 WO 2006072455 A1 WO2006072455 A1 WO 2006072455A1 EP 2005014143 W EP2005014143 W EP 2005014143W WO 2006072455 A1 WO2006072455 A1 WO 2006072455A1
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WO
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dynamic pressure
workpiece
pressure nozzle
tracking unit
measuring
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Application number
PCT/EP2005/014143
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Inventor
Roy Keipke
Mark Klaas
Original Assignee
Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg
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    • 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

Definitions

  • Touch probes can vibrate as a result of the friction and leave traces of sanding that are often undesirable on the workpieces, in particular on wafers, and can only be removed by a subsequent, metrologically uncontrolled removal of material. Furthermore, wear the contact surfaces of the probes, which also leads to increase the inaccuracy of the measurement results.
  • the wafer materials also belong to this group of workpieces.
  • Capacitive measuring systems react more strongly to the chemicals and water than to the workpiece material, especially wafer materials.
  • Conventional ultrasonic sensors are too imprecise due to their relatively high wavelength.
  • Conventional dynamic pressure nozzles can determine distances between the object to be measured and dynamic pressure nozzles without contact, but with high accuracy, but only for very small measuring ranges, often considerably smaller than 0.1 mm. By measuring the distance between the measurement object and the dynamic pressure nozzles, the workpiece thickness can be calculated with a known position of the nozzle tip and the workpiece mounting surface.
  • the object of the invention is to provide a high-precision system for measuring the thickness of flat workpieces, in particular wafers.
  • a dynamic pressure nozzle is arranged on a tracking unit, with means for moving the tracking unit in the direction of the surface of the workpiece to be measured, and with means for detecting the position of the tracking unit, wherein a signal of the means for detecting the position of the tracking unit and thus also the dynamic pressure nozzle and a measurement signal of the dynamic pressure nozzle are passed to an evaluation device, and wherein this evaluation device with these two signals and taking into account the Geometry ratios of the device determines the thickness of the workpiece, achieved in that the means for moving the tracking unit comprise one or more actuators, and that the actuating movements of the actuator or be converted directly into a movement of the tracking unit.
  • the device according to the invention is distinguished from the state of the art by an uniproced structure. Nevertheless, the achievable measurement accuracy is higher than in the devices known from the prior art. The achievable measurement inaccuracies are in the submicrometer range.
  • a highly accurate dynamic pressure nozzle measuring system is used, which is mounted on a tracking unit.
  • the tracking unit can have a guide, in particular a slide guide.
  • the tracking unit can be moved without play and without a slip-stitch effect. This allows a highly precise relative movement in the direction of the machined workpiece surface so that the measuring range of the device according to the invention can reach up to several millimeters or even a few centimeters and the achieved measurement uncertainty in the micrometer range, or Submikrometer Scheme lies.
  • the provision of energy for the actuators used can be electric, magnetic or fluidic.
  • a preferred, high-precision, electrically driven actuator is a controlled, based on the basis of electrostrictive material actuator such.
  • a preferred, high-precision, magnetically driven actuator is a controlled, based on magnetostrictive material based actuator such.
  • actuator travel is insufficient, several actuators can be connected in series. By individual control of the actuators connected in series, the travel of the adjusting unit of the tracking unit can be further increased.
  • a preferred, high-precision, fluidically driven actuator may be a bellows filled with liquid, preferably water, preferably a metal bellows, the filling of which is adjusted with a corresponding volume flow control or regulation.
  • liquid preferably water
  • metal bellows the filling of which is adjusted with a corresponding volume flow control or regulation.
  • the accuracy of the positionability can be relatively easily increased while maintaining the volume flow control or regulation by the diameter of the bellows is selected to be larger.
  • a bellows is preferred because it operates frictionless with respect to cylinders and thus no slipstick behavior occurs. The slipstick behavior is absolutely to be avoided for travel ranges in the micrometer range and submicrometer range.
  • a preferred embodiment of a bellows used is a bellows made of metal, since with this a high inherent rigidity can be realized without additional guides.
  • a liquid fluid is preferred because it is virtually incompressible and thus volume flow control or regulation can be successfully used.
  • the required highly accurate measurement of the position of the dynamic pressure nozzle can be made by another high-precision sensor which is not subject to the restrictions of ambient and / or boundary conditions, preferably an eddy current sensor which can be arranged outside the processing region.
  • the measurement signal of this sensor or the controlled piezoelectric drive, the measurement signal of the dynamic pressure nozzle and the geometry ratios allow by means of a computer determination of the workpiece thickness, and the necessary tracking of the dynamic pressure nozzle by the Aktoran horrung to the distance between the dynamic pressure nozzle and the workpiece surface within the allowable measuring range of the dynamic pressure nozzle hold.
  • the positioning of the dynamic pressure nozzle can be done manually, in particular by means of a transmission.
  • the position of the dynamic pressure nozzle is advantageously detected by means of a permanently installed position sensor. Alertnativ it is also possible to detect the position of the dynamic pressure nozzle by means of external measuring means, in particular by means of gauge blocks, and to enter the thus determined position by hand in the evaluation.
  • the dynamic pressure nozzle is positioned over the part of the workpiece not covered by the machining wheel during the measurement.
  • several sensors / dynamic pressure nozzles can be arranged side by side or a sensor or several sensors are guided over the workpiece during machining. It is particularly advantageous if, in this case, the sensor or sensors are guided over a radius, a chord or a diagonal of the workpiece.
  • the change in the height position of the workpiece mounting table or the relative movement between the workpiece mounting table and the tool due to thermal expansion or machining forces in the workpiece thickness calculation can be taken into account.
  • Measuring device can also be used if on the measuring nozzle facing away from the workpiece face exactly opposite the
  • Measuring nozzle also a back pressure nozzle or an equal
  • Measuring device which generates the same fluid pressure. This results in no force differences that can lead to a twisting of the thin workpiece.
  • another support can ensure that the workpiece is not pushed away by the fluid jet of the measuring nozzle.
  • the measuring point of the workpiece can be blown free of liquid and abrasion by one or more gas-conducting cleaning nozzles prior to measurement, so that the measurement takes place on the clean workpiece surface.
  • the dynamic 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 micrometers to several millimeters or even a few centimeters.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device according to the invention for non-contact and highly accurate determination of the thickness of flat workpieces, which is integrated into a machine tool, shown schematically.
  • a workpiece 5 is fixed on a workpiece mounting table 6, which in turn is mounted on a drive spindle 8.
  • a tool spindle 1 which serves to drive a grinding wheel 2, is arranged above the workpiece 5, a tool spindle 1, which serves to drive a grinding wheel 2, is arranged.
  • a tracking unit 9 is arranged with one or more dynamic pressure nozzle 3, which contains a distance measuring system.
  • a machine control 10 which also includes an evaluation of the signals of the dynamic pressure nozzles 3, connected to the dynamic pressure nozzles 3 and the tool spindle 1.
  • two dynamic pressure nozzles 3 are provided, one of which is directed to the surface of the workpiece mounting table 6 and the other is directed to the workpiece 5.
  • the dynamic pressure nozzles 3 blow a fluid jet 4, in particular an air jet, against the workpiece 5 or against the surface of the workpiece mounting table 6.
  • the directed onto the workpiece 5 dynamic pressure nozzle 3 is connected via a tracking unit 9 with the stator 7, while directed onto the workpiece clamping table 6 dynamic pressure nozzle 3 is rigidly connected in the embodiment shown in Figure 1 with the stator 7.
  • both dynamic pressure nozzles 3 By comparing the output signals of the two dynamic pressure nozzles 3, taking into account the position of the tracking unit 9, which is transmitted by an internal position measuring system to the evaluation unit integrated in the machine control 10, the thickness of the workpiece 5 can be determined. In addition, it can be ensured by a suitable tracking of the tracking unit 9 or a raising or lowering of the workpiece clamping table 6 means not shown in the figure that both dynamic pressure nozzles 3 always a suitable distance to the workpiece mounting table 6 and the workpiece. 5 to have. This distance must be within the measuring range of the dynamic pressure nozzles.
  • only one dynamic pressure nozzle 3 is present.
  • the dynamic pressure nozzle 3 is directed to the workpiece 5.
  • a reference surface 15 is arranged at the top of the dynamic pressure nozzle 3.
  • a distance sensor 13 is directed to this reference surface 15, so that the travel paths of the dynamic pressure nozzle 3 by means of the distance sensor 13 can be detected easily and reliably.
  • the distance sensor 13 and the reference surface 15 can be changed constructively.
  • the distance sensor 13 is rigidly fixed to the stator 7 while the reference surface 15 is connected to the tip of the dynamic pressure nozzle 3.
  • the tracking unit 9 of the dynamic pressure nozzle 3 is formed as a bellows 12, which can be filled by means of a volume flow control and regulation with more or less fluid. As a result, the bellows 12 performs a change in length, which is used for moving and tracking the dynamic pressure nozzle 3.
  • the bellows 12 is attached to an abutment 14, which in turn is attached to the stator 7.
  • the workpiece 5 is machined on both sides by a grinding wheel 2 at a time. Because of the symmetrical structure, the components located below the workpiece 5 are not provided with reference numerals.
  • a dynamic pressure nozzle 3 is provided, which can be brought to the workpiece 5 via a tracking unit 9 such that the dynamic pressure nozzle 3 is within its measuring range.
  • the distance sensor 13 is directly and rigidly connected to the nozzle, as a reference surface is a part of the

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Abstract

A device for high precision, indirect, contactless measurement of the thickness of workpieces (5), particularly wafers, during machining of the thickness thereof (polishing, grinding, etching, etc.) of the workpiece (5) by means of very precisely tracked dynamic pressure nozzle (3). Proposed for tracking (9) e.g. piezoelectric or magnetostrictive actuators, and actuators with a liquid-filled bellows.

Description

Werkstückendickenmessung mit Staudruckdüse Workpiece thickness measurement with dynamic pressure nozzle
Beschreibungdescription
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 .When thinning or. Surface processing of flat workpieces, z. B. during polishing, grinding or etching, in particular of wafers, it is necessary for an accurate and targeted adjustment of the workpiece thickness to measure them without contact during machining. In practice, it is often not possible to do this with the required accuracy, since the environmental conditions and workpiece conditions preclude this. Optical or laser optical processes account for. B. due to heavy soiling due to particle abrasion, spraying chemicals or many undefinable optically relevant layers between the measuring system and the 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 .Touch probes can vibrate as a result of the friction and leave traces of sanding that are often undesirable on the workpieces, in particular on wafers, and can only be removed by a subsequent, metrologically uncontrolled removal of material. Furthermore, wear the contact surfaces of the probes, which also leads to increase the inaccuracy of the measurement results.
Auf induktive Wegsysteme reagieren viele Werkstückwerkstoffe nicht . Zu dieser Gruppe von Werkstücken gehören auch die Wafermaterialien .Many workpiece materials do not react to inductive path systems. The wafer materials also belong to this group of workpieces.
Kapazitive Messsysteme reagieren stärker auf die Chemikalien und Wasser, als auf das Werkstückmaterial, insbesondere bei Wafermaterialien . 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 last sich bei bekannter Position der Düsenspitze und der Werkstückaufspanntischoberfläche die Werkstückdicke berechnen.Capacitive measuring systems react more strongly to the chemicals and water than to the workpiece material, especially wafer materials. Conventional ultrasonic sensors are too imprecise due to their relatively high wavelength. Conventional dynamic pressure nozzles can determine distances between the object to be measured and dynamic pressure nozzles without contact, but with high accuracy, but only for very small measuring ranges, often considerably smaller than 0.1 mm. By measuring the distance between the measurement object and the dynamic pressure nozzles, the workpiece thickness can be calculated with a known position of the nozzle tip and the workpiece mounting surface.
Aus der DE 101 17 923 Al , der US 5 , 789 , 661 und der JP 2001221624 A sind MesSeinrichtungen bekannt, bei denen eine Staudruckdüse auf einer Nachführeinheit befestigt ist . Diese Nachführeinheit kann mit Hilfe eines Schrittmotors mit Gewindespindel so weit an die zu messende Oberfläche eines Werkstücks herangefahren werden, dass sich die zu messende Oberfläche im Messbereich der Staudruckdüse befindet .DE 101 17 923 A1, US Pat. No. 5,789,661 and JP 2001221624 A disclose measuring devices in which a dynamic pressure nozzle is fastened on a tracking unit. This tracking unit can be moved so far by means of a stepper motor with threaded spindle to the surface of a workpiece to be measured, that the surface to be measured is in the measuring range of the dynamic pressure nozzle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein hochpräzises System zum Messen der Dicke flacher Werkstücke, insbesondere von Wafer, bereitzustellen.The object of the invention is to provide a high-precision system for measuring the thickness of flat workpieces, in particular wafers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung zum berührungslosen, hochgenauen Messen der Dicke flacher Werkstücke, insbesondere von Wafer, schon während des Bearbeitens , insbesondere beim Polieren, Schleifen oder Ätzen, bei der eine Staudruckdüse auf einer Nachführeinheit angeordnet ist, mit Mitteln zum Verfahren der Nachführeinheit in Richtung der zu messenden Oberfläche des Werkstücks , und mit Mitteln zum Erfassen der Position der Nachführeinheit, wobei ein Signal der Mittel zum Erfassen der Position der Nachführeinheit und damit auch der Staudruckdüse sowie ein Messsignal der Staudruckdüse an eine Auswerteeinrichtung geleitet werden, und wobei diese Auswerteeinrichtung mit diesen beiden Signalen und unter Berücksichtigung der Geometrieverhältnisse der Vorrichtung die Dicke des Werkstücks bestimmt , dadurch gelöst , dass die Mittel zum Verfahren der Nachführeinheit einen oder mehrere Aktoren umfassen, und dass die Stellbewegungen des oder der Aktoren direkt in eine Bewegung der Nachführeinheit umgesetzt werden. Vorteile der ErfindungThis object is achieved in a device for non-contact, highly accurate measurement of the thickness of flat workpieces, especially of wafers, already during processing, especially when polishing, grinding or etching, in which a dynamic pressure nozzle is arranged on a tracking unit, with means for moving the tracking unit in the direction of the surface of the workpiece to be measured, and with means for detecting the position of the tracking unit, wherein a signal of the means for detecting the position of the tracking unit and thus also the dynamic pressure nozzle and a measurement signal of the dynamic pressure nozzle are passed to an evaluation device, and wherein this evaluation device with these two signals and taking into account the Geometry ratios of the device determines the thickness of the workpiece, achieved in that the means for moving the tracking unit comprise one or more actuators, and that the actuating movements of the actuator or be converted directly into a movement of the tracking unit. Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch einen un.-ioπvpIizierten Aufbau aus . Trotzdem ist die erzielbare Messgenauigkeit höher als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen. Die erzielbaren Meßungenauigkeiten liegen im Submikrometerbereich.The device according to the invention is distinguished from the state of the art by an uniproced structure. Nevertheless, the achievable measurement accuracy is higher than in the devices known from the prior art. The achievable measurement inaccuracies are in the submicrometer range.
Dazu wird ein hoch präzises StaudruckdüsenmessSystem verwendet , das auf einer Nachführeinheit befestigt ist . Die Nachführeinheit kann eine Führung, insbesondere eine Schlittenführung, aufweisen .For this purpose, a highly accurate dynamic pressure nozzle measuring system is used, which is mounted on a tracking unit. The tracking unit can have a guide, in particular a slide guide.
Da erfindungsgemäß die Stellbewegung des einen oder der mehreren Aktoren direkt auf die Nachführeinheit wirken, kann die Nachführeinheit spielfrei und ohne Slipstickeffekt bewegt werden . Dies ermöglicht eine hoch präzise Relativbewegung in Richtung der bearbeiteten Werkstückoberfläche so das der Messbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung bis zu mehreren Millimetern oder sogar einigen Zentimetern reichen kann und die erzielte Messunsicherheit im Mikrometerbereich, bzw. Submikrometerbereich, liegt .Since, according to the invention, the adjusting movement of the one or more actuators acts directly on the tracking unit, the tracking unit can be moved without play and without a slip-stitch effect. This allows a highly precise relative movement in the direction of the machined workpiece surface so that the measuring range of the device according to the invention can reach up to several millimeters or even a few centimeters and the achieved measurement uncertainty in the micrometer range, or Submikrometerbereich lies.
Die Bereitstellung der Energie für die verwendeten Aktoren kann dabei elektrisch, magnetisch oder fluidisch sein .The provision of energy for the actuators used can be electric, magnetic or fluidic.
Ein bevorzugter, hochpräziser, elektrisch angetriebener Aktor ist ein geregelter, auf der Basis von elektrostriktivem Material beruhender Aktor, wie z . B . ein Piezoaktor . Ein bevorzugter, hochpräziser, magnetisch angetriebener Aktor ist ein geregelter, auf der Basis von magnetostriktivem Material beruhender Aktor, wie z . B . ein Terfenol-D-Aktor .A preferred, high-precision, electrically driven actuator is a controlled, based on the basis of electrostrictive material actuator such. B. a piezoelectric actuator. A preferred, high-precision, magnetically driven actuator is a controlled, based on magnetostrictive material based actuator such. B. a terfenol D actuator.
Wenn der Stellweg eines Aktors nicht ausreicht , können mehrere Aktoren in Reihe geschaltet werden . Durch individuelle Ansteuerung der in Reihe geschalteten Aktoren kann=der Weg der Stellbewegung der Nachführeinheit weiter erhöht werden .If the actuator travel is insufficient, several actuators can be connected in series. By individual control of the actuators connected in series, the travel of the adjusting unit of the tracking unit can be further increased.
Bei der Verwendung von elektrostriktiven und/oder magnetostriktiven Aktoren kann eine gesonderte Führung der Nachführeinheit entfallen, da die eigene Steifigkeit dieser Materialien in der Regel ausreichend ist . Dadurch wird der konstruktive Aufbau vereinfacht und es können besonders kleine und präzise Bewegungen mit der Nachführeinheit ausgeführt werden .When using electrostrictive and / or magnetostrictive actuators, a separate guidance of the tracking unit can be dispensed with, since the inherent rigidity of these materials is generally sufficient. As a result, the structural design is simplified and it can be particularly small and precise movements performed with the tracking unit.
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, indem der Durchmesser des Balges größer gewählt wird . Bei einer Vergrößerung des Durchmessers des Balges wird bei gleichbleibend kleinstem Durchfluss 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 und Submikrometerbereich unbedingt zu vermeiden . Eine bevorzugte Ausführung eines verwendeten Balges ist ein Balg aus Metall, da sich mit diesem eine hohe Eigensteifigkeit ohne zusätzliche Führungen realisieren lässt . 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, der nicht den Restriktionen durch die Umgebungs- und/oder Randbedingungen unterworfen ist, bevorzugt ein Wirbelstromsensor, der außerhalb des Bearbeitungsbereiches angeordnet 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 der Staudruckdüse durch die Aktoransteuerung, um den Abstand zwischen Staudruckdüse und Werkstückoberfläche innerhalb des zulässigen Messbereiches der Staudruckdüse zu halten.A preferred, high-precision, fluidically driven actuator may be a bellows filled with liquid, preferably water, preferably a metal bellows, the filling of which is adjusted with a corresponding volume flow control or regulation. When using a bellows, the accuracy of the positionability can be relatively easily increased while maintaining the volume flow control or regulation by the diameter of the bellows is selected to be larger. With an increase in the diameter of the bellows, a smaller longitudinal expansion of the bellows is achieved with the smallest flow rate of the flow control system remaining constant. A bellows is preferred because it operates frictionless with respect to cylinders and thus no slipstick behavior occurs. The slipstick behavior is absolutely to be avoided for travel ranges in the micrometer range and submicrometer range. A preferred embodiment of a bellows used is a bellows made of metal, since with this a high inherent rigidity can be realized without additional guides. A liquid fluid is preferred because it is virtually incompressible and thus volume flow control or regulation can be successfully used. If a bellows is used, the required highly accurate measurement of the position of the dynamic pressure nozzle can be made by another high-precision sensor which is not subject to the restrictions of ambient and / or boundary conditions, preferably an eddy current sensor which can be arranged outside the processing region. The measurement signal of this sensor or the controlled piezoelectric drive, the measurement signal of the dynamic pressure nozzle and the geometry ratios allow by means of a computer determination of the workpiece thickness, and the necessary tracking of the dynamic pressure nozzle by the Aktoransteuerung to the distance between the dynamic pressure nozzle and the workpiece surface within the allowable measuring range of the dynamic pressure nozzle hold.
Wenn bei einer vereinfachten Bauform auf eine automatische Nachführeinheit verzichtet werden soll , kann die Positionierung der Staudruckdüse manuell , insbesondere mit Hilfe eines Getriebes erfolgen.If it is desired to dispense with an automatic tracking unit in a simplified design, the positioning of the dynamic pressure nozzle can be done manually, in particular by means of a transmission.
Die Position der Staudruckdüse wird vorteilhafter Weise mittels eines fest eingebauten Positionssensors erfasst . Alertnativ ist es auch möglich, die Position der Staudruckdüse mittels externer Messmittel , insbesondere mittels Endmaßen, zu erfassen und die solcherart ermittelte Position von Hand in die Auswerteeinrichtung einzugeben.The position of the dynamic pressure nozzle is advantageously detected by means of a permanently installed position sensor. Alertnativ it is also possible to detect the position of the dynamic pressure nozzle by means of external measuring means, in particular by means of gauge blocks, and to enter the thus determined position by hand in the evaluation.
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/Staudruckdüsen 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 einen Radius , eine Sehne oder eine Diagonale des Werkstücks geführt werden.The dynamic pressure nozzle is positioned over the part of the workpiece not covered by the machining wheel during the measurement. For controlling the thickness of large workpieces, in particular of wafers, several sensors / dynamic pressure nozzles can be arranged side by side or a sensor or several sensors are guided over the workpiece during machining. It is particularly advantageous if, in this case, the sensor or sensors are guided over a radius, a chord or a diagonal of the workpiece.
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.If the position of the surface of the workpiece mounting table and the surface of the workpiece are determined simultaneously with two or more dynamic pressure nozzles, the change in the height position of the workpiece mounting table or the relative movement between the workpiece mounting table and the tool due to thermal expansion or machining forces in the workpiece thickness calculation can be taken into account.
Bei gleichzeitiger Bearbeitung beider Werkstückstirnseiten, z . B . beim Synchrondoppelseitenschleifen oder -polieren, bei dem ein Werkstückaufspanntisch fehlt, kann dieWith simultaneous processing of both workpiece faces, z. B. in synchronous double-side grinding or polishing, in which a Werkstückaufspanntisch missing, the
MessVorrichtung ebenfalls verwendet werden, wenn auf der messdüsenabgewandten Werkstückstirnseite genau gegenüber derMeasuring device can also be used if on the measuring nozzle facing away from the workpiece face exactly opposite the
Messdüse auch eine Staudruckdüse bzw. eine gleicheMeasuring nozzle also a back pressure nozzle or an equal
MessVorrichtung vorhanden ist, die den gleichen Fluiddruck erzeugt . Dadurch entstehen keine Kraftdifferenzen, die zu einem Verwinden des dünnen Werkstücks führen können.Measuring device is present, which generates the same fluid pressure. This results in no force differences that can lead to a 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.Alternatively, instead of the second measuring nozzle, another support can ensure that the workpiece is not pushed away by the fluid jet of the measuring nozzle.
Um während der Oberflächenbearbeitung 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 . 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.In order to reduce the measurement uncertainty of the dynamic pressure nozzle measuring system according to the invention during surface treatment, the measuring point of the workpiece can be blown free of liquid and abrasion by one or more gas-conducting cleaning nozzles prior to measurement, so that the measurement takes place on the clean workpiece surface. The dynamic 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 micrometers 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 of the method according to the invention can 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 may be essential to the invention both individually and in any combination.
Zeichnungendrawings
Es zeigen:Show it:
Figuren 1 , 2 , 3 und 4 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen.Figures 1, 2, 3 and 4 embodiments of inventive devices.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum berührungslosen und hochgenauen Bestimmen der Dicke flacher Werkstücke, die in eine Werkzeugmaschine integriert ist, schematisch dargestellt .1 shows a first embodiment of a device according to the invention for non-contact and highly accurate determination of the thickness of flat workpieces, which is integrated into a machine tool, shown schematically.
Ein Werkstück 5 ist auf einem Werkstückaufspanntisch 6 fixiert, der wiederum auf einer Antriebsspindel 8 montiert ist . Oberhalb des Werkstücks 5 ist eine Werkzeugspindel 1 , welche zum Antrieb einer Schleifscheibe 2 dient, angeordnet . Parallel zur Werkzeugspindel 1 ist eine Nachführeinheit 9 mit einer oder mehreren Staudruckdüse 3 , die ein AbstandsmessSystem enthält, angeordnet . Über Signalkabel und Steuerleitungen 11, die nicht alle mit Bezugszeichen versehen wurden, ist eine Maschinensteuerung 10 , die gleichzeitig auch eine Auswerteeinrichtung für die Signale der Staudruckdüsen 3 umfasst, mit den Staudruckdüsen 3 und der Werkzeugspindel 1 verbunden.A workpiece 5 is fixed on a workpiece mounting table 6, which in turn is mounted on a drive spindle 8. Above the workpiece 5, a tool spindle 1, which serves to drive a grinding wheel 2, is arranged. Parallel to the tool spindle 1, a tracking unit 9 is arranged with one or more dynamic pressure nozzle 3, which contains a distance measuring system. About signal cable and control lines 11, which were not all provided with reference numerals, is a machine control 10, which also includes an evaluation of the signals of the dynamic pressure nozzles 3, connected to the dynamic pressure nozzles 3 and the tool spindle 1.
Im ersten Ausführungsbeispiel sind zwei Staudruckdüsen 3 vorhanden, von denen eine auf die Oberfläche des Werkstückaufspanntisches 6 gerichtet ist und die andere auf das Werkstück 5 gerichtet ist . Die Staudruckdüsen 3 blasen einen Fluidstrahl 4, insbesondere einen Luftstrahl, gegen das Werkstück 5 beziehungsweise gegen die Oberfläche des WerkstückaufSpanntisches 6.In the first embodiment, two dynamic pressure nozzles 3 are provided, one of which is directed to the surface of the workpiece mounting table 6 and the other is directed to the workpiece 5. The dynamic pressure nozzles 3 blow a fluid jet 4, in particular an air jet, against the workpiece 5 or against the surface of the workpiece mounting table 6.
Die auf das Werkstück 5 gerichtete Staudruckdüse 3 ist über eine Nachführeinheit 9 mit dem Ständer 7 verbunden, während die auf den Werkstückaufspanntisch 6 gerichtete Staudruckdüse 3 bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel starr mit dem Ständer 7 verbunden ist .The directed onto the workpiece 5 dynamic pressure nozzle 3 is connected via a tracking unit 9 with the stator 7, while directed onto the workpiece clamping table 6 dynamic pressure nozzle 3 is rigidly connected in the embodiment shown in Figure 1 with the stator 7.
Durch den Vergleich der Ausgangssignale der beiden Staudruckdüsen 3 kann unter Berücksichtigung der Position der Nachführeinheit 9 , die durch ein internes Positionsmesssystem an die in der Maschinensteuerung 10 integrierte Auswerteeinheit übermittelt wird, die Dicke des Werkstücks 5 bestimmt werden. Außerdem kann durch ein geeignetes Nachführen der Nachführeinheit 9 oder ein Anheben beziehungsweise Senken des Werkstückaufspanntisches 6 durch in der Figur nicht dargestellte Mittel gewährleistet werden, dass beide Staudruckdüsen 3 immer einen geeigneten Abstand zum Werkstückaufspanntisch 6 beziehungsweise zum Werkstück 5 haben. Dieser Abstand muss innerhalb des Messbereichs der Staudruckdüsen liegen.By comparing the output signals of the two dynamic pressure nozzles 3, taking into account the position of the tracking unit 9, which is transmitted by an internal position measuring system to the evaluation unit integrated in the machine control 10, the thickness of the workpiece 5 can be determined. In addition, it can be ensured by a suitable tracking of the tracking unit 9 or a raising or lowering of the workpiece clamping table 6 means not shown in the figure that both dynamic pressure nozzles 3 always a suitable distance to the workpiece mounting table 6 and the workpiece. 5 to have. This distance must be within the measuring range of the dynamic pressure nozzles.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 2 , 3 und 4 sind für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden und es gilt das bezüglich Figur 1 Gesagte entsprechend.In the exemplary embodiments according to FIGS. 2, 3 and 4, the same reference numerals have been used for the same components and the statements made regarding FIG. 1 apply correspondingly.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist nur eine Staudruckdüse 3 vorhanden. Die Staudruckdüse 3 ist auf das Werkstück 5 gerichtet . An der Spitze der Staudruckdüse 3 ist eine Referenzfläche 15 angeordnet . Ein Abstandssensor 13 ist auf diese Referenzfläche 15 gerichtet, so dass die Verfahrwege der Staudruckdüse 3 mit Hilfe des Abstandssensors 13 einfach und zuverlässig erfasst werden können. Natürlich können auch der Abstandssensor 13 und die Referenzfläche 15 konstruktiv gewechselt werden. In diesem Fall ist der Abstandssensor 13 starr am Ständer 7 befestigt, während die Referenzfläche 15 mit der Spitze der Staudruckdüse 3 verbunden ist .In the embodiment according to FIG. 2, only one dynamic pressure nozzle 3 is present. The dynamic pressure nozzle 3 is directed to the workpiece 5. At the top of the dynamic pressure nozzle 3, a reference surface 15 is arranged. A distance sensor 13 is directed to this reference surface 15, so that the travel paths of the dynamic pressure nozzle 3 by means of the distance sensor 13 can be detected easily and reliably. Of course, the distance sensor 13 and the reference surface 15 can be changed constructively. In this case, the distance sensor 13 is rigidly fixed to the stator 7 while the reference surface 15 is connected to the tip of the dynamic pressure nozzle 3.
Dabei können verschiedene Bauarten von Abstandssensoren 13 eingesetzt werden, da für das Messprinzip des Abstandssensors 13 nicht die gleichen Beschränkungen bezüglich der Rand- und Umgebungsbedingungen gelten, die für die berührungslose Messung des Werkstücks 5 gelten. Dies liegt zum Einen daran, dass der Abstandssensor das Werkstück nicht berührt und zum Anderen, dass die Bedingungen in der Umgebung des Abstandssensors 13 günstiger sind als die in der Umgebung des Werkstücks während der Bearbeitung. Auch kann das Material der Referenzfläche 15 aus einem Material sein, was den Anforderungen des Abstandssensor 13 bestens angepasst ist, und nicht den Restriktionen des Werkstückmateriales unterworfen ist . Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Nachführeinheit 9 der Staudruckdüse 3 als Faltenbalg 12 ausgebildet, der mit Hilfe einer Volumenstromsteuerung und -regelung mit mehr oder weniger Fluid gefüllt werden kann. Dadurch führt der Balg 12 eine Längenänderung aus , die zum Verfahren und Nachführen der Staudruckdüse 3 genutzt wird.Different types of distance sensors 13 can be used, since the same principle does not apply to the measuring principle of the distance sensor 13 with respect to the boundary and ambient conditions that apply to the non-contact measurement of the workpiece 5. This is partly because the distance sensor does not touch the workpiece and secondly that the conditions in the vicinity of the distance sensor 13 are more favorable than those in the vicinity of the workpiece during processing. Also, the material of the reference surface 15 may be made of a material, which is well adapted to the requirements of the distance sensor 13, and is not subject to the restrictions of the workpiece material. In this embodiment, the tracking unit 9 of the dynamic pressure nozzle 3 is formed as a bellows 12, which can be filled by means of a volume flow control and regulation with more or less fluid. As a result, the bellows 12 performs a change in length, which is used for moving and tracking the dynamic pressure nozzle 3.
Der Balg 12 ist an ein Gegenlager 14 befestigt, das wiederum an dem Ständer 7 angebracht ist .The bellows 12 is attached to an abutment 14, which in turn is attached to the stator 7.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird das Werkstück 5 beidseitig von je einer Schleifscheibe 2 gleichzeitig bearbeitet . Wegen des symmetrischen Aufbaus sind die unterhalb des Werkstücks 5 befindlichen Bauteile nicht mit Bezugszeichen versehen.In the embodiment according to FIG. 3, the workpiece 5 is machined on both sides by a grinding wheel 2 at a time. Because of the symmetrical structure, the components located below the workpiece 5 are not provided with reference numerals.
Zu beiden Seiten des Werkstücks 5 ist j e eine Staudruckdüse 3 vorgesehen, die über eine Nachführeinheit 9 so an das Werkstück 5 herangeführt werden können, dass sich die Staudruckdüse 3 innerhalb ihres Messbereichs befindet .On both sides of the workpiece 5, a dynamic pressure nozzle 3 is provided, which can be brought to the workpiece 5 via a tracking unit 9 such that the dynamic pressure nozzle 3 is within its measuring range.
Vorteilhaft an diesem symmetrischen Aufbau ist, dass die von den Staudruckdüsen 3 auf das Werkstück 5 ausgeübten Kräfte sich gegenseitig aufheben.An advantage of this symmetrical structure is that the force exerted by the dynamic pressure nozzles 3 on the workpiece 5 forces cancel each other.
Die Lagerung des Werkstücks ist in Figur 3 nicht dargestellt .The mounting of the workpiece is not shown in FIG.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird der Abstandssensor 13 direkt und starr mit der Düse verbunden, als Referenzfläche dient ein Teil desIn the embodiment of Figure 4, the distance sensor 13 is directly and rigidly connected to the nozzle, as a reference surface is a part of the
Werkstückaufspanntisches 6 , welcher nicht von dem Werkstück bedeckt wird. Durch diese Konstruktion werden durch fehlende Zwischenbauteile wie Getriebe u. a . , Störgrößen hervorrufende durch Spiel , Reibung, Deformation infolge von Kräften, Slipstick, Maßfehler der Bauteile durch ihrer Fertigung und Längenänderung durch Wärmedehnung eliminiert . Werkstückaufspanntisches 6, which is not covered by the workpiece. Due to this construction are due to missing intermediate components such as gear u. a. , Disturbances caused by play, friction, deformation as a result of forces, Slipstick, dimensional error of the components eliminated by their manufacture and length change due to thermal expansion.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum berührungslosen, hochgenauen Bestimmen der Dicke flacher Werkstücke (5) , insbesondere von Wafer, schon während des Bearbeitens , insbesondere beim Polieren, Schleifen oder Ätzen, das eine Staudruckdüse (3 ) auf einer Nachführeinheit (9 ) angeordnet ist, mit1. An apparatus for non-contact, highly accurate determination of the thickness of flat workpieces (5), in particular of wafers, already during the machining, in particular during polishing, grinding or etching, which is a dynamic pressure nozzle (3) arranged on a tracking unit (9)
Mitteln zum Verfahren der Nachführeinheit (9 ) in Richtung der zu messenden Oberfläche des Werkstücks (5) , und mit Mitteln zum Erfassen der Position der Spitze der Staudruckdüse (3 ) oder Nachführeinheit (9) , wobei ein Signal der Mittel zum Erfassen der Position der Nachführeinheit (9 ) und damit auch der Staudruckdüse (3 ) sowie ein Messsignal der Staudruckdüse (3 ) an eine Auswerteeinrichtung (10) geleitet werden, und wobei diese Auswerteeinrichtung (10) mit diesen beiden Signalen und unter Berücksichtigung der Geometrieverhältnisse der Vorrichtung die Dicke des Werkstücks (5) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verfahren der Nachführeinheit (9 ) und damit auch der Staudruckdüse (3 ) einen oder mehrere Aktoren umfassen, und dass die Stellbewegungen des oder der Aktoren direkt in eine Bewegung der Nachführeinheit (9 ) umgesetzt werden.Means for moving the tracking unit (9) towards the surface of the workpiece (5) to be measured, and means for detecting the position of the tip of the dynamic pressure nozzle (3) or tracking unit (9), wherein a signal of the means for detecting the position of the Tracking unit (9) and thus also the dynamic pressure nozzle (3) and a measurement signal of the dynamic pressure nozzle (3) to an evaluation device (10) are passed, and wherein said evaluation device (10) with these two signals and taking into account the geometric ratios of the device, the thickness of the Workpiece (5), characterized in that the means for moving the tracking unit (9) and thus also the dynamic pressure nozzle (3) comprise one or more actuators, and that the actuating movements of the actuator or actuators directly into a movement of the tracking unit (9) be implemented.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Staudruckdüse (3 ) mit Hilfe des Aktors (9 , 12 ) dem zu vermessenden Werkstück (5) so nachgeführt wird, dass der Abstand zwischen Staudruckdüse (3 ) und Werkstückoberfläche innerhalb des zulässigen Messbereiches der Staudruckdüse (3 ) gehalten wird.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the dynamic pressure nozzle (3) with the aid of the actuator (9, 12) to be measured workpiece (5) is tracked so that the distance between dynamic pressure nozzle (3) and workpiece surface within the allowable measuring range the dynamic pressure nozzle (3) is held.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor ein auf elektrostriktivem Material basierender Aktor, insbesondere ein piezoelektrischer Aktor, ist . 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator is an electrostrictive material-based actuator, in particular a piezoelectric actuator.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor ein auf der Basis von magnetostriktivem Material basierender Aktor, insbesondere ein Terfenol-D-Aktor, ist .4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator is a magnetostrictive material-based actuator, in particular a terfenol D actuator.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor ein mit einem Fluid, bevorzugter Weise eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, befüllter Balg (12 ) ist, dessen Befüllung mit einer entsprechenden Volumenstromsteuerung oder -regelung erfolgt, wobei die erforderliche hochgenaue Messung der Position der Staudruckdüse (3 ) durch einen Abstandsensor (13 ) erfolgt, der außerhalb des Bearbeitungsbereiches fixiert sein kann und die benötigten Signale an die rechnerbasierende Maschinensteuerung (10 ) leitet .5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator with a fluid, preferably a liquid, in particular water, filled bellows (12), the filling of which is carried out with a corresponding volume flow control or regulation, the required high-precision measurement the position of the dynamic pressure nozzle (3) by a distance sensor (13), which may be fixed outside the processing area and the required signals to the computer-based machine control (10) passes.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass der Balg (12 ) ein Metallbalg ist .6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the bellows (12) is a metal bellows.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass im vereinfachten Fall , z . B. wenn sich die Werkstückdicke nur selten so stark ändert das der Messbereich der Staudruckdüse überschritten wird und damit keine Automation notwendig ist, der Schlitten oder sofern kein Schlitten existiert die Staudruckdüse (3 ) der Oberfläche des Werkstücks (5 ) bei Bedarf manuell nachgeführt wird.7. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the simplified case, for. B. if the workpiece thickness rarely changes so much that the measuring range of the dynamic pressure is exceeded and thus no automation is necessary, the slide or if no slide exists the dynamic pressure nozzle (3) of the surface of the workpiece (5) is manually adjusted if necessary.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die manuelle Nachführung mittels eines Getriebes , insbesondere einer Gewindespindel , einer Differentialschraube oder eine Keilverstellung, erfolgt .8. The device according to claim 7, characterized in that the manual tracking by means of a transmission, in particular a threaded spindle, a differential screw or a wedge adjustment takes place.
9. Vorrichtung nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Position des Schlittens oder der Staudruckdüse (3 ) mittels eines Sensors erfolgt . 9. Device according to claim one of the preceding claims, characterized in that the detection of the position of the carriage or the dynamic pressure nozzle (3) by means of a sensor.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Position des Schlittens oder der Staudruckdüse (3 ) mittels externer Messmittel, insbesondere mittels Endmaßen, erfolgt .10. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the detection of the position of the carriage or the dynamic pressure nozzle (3) by means of external measuring means, in particular by means of final dimensions, takes place.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsensor (13 ) ein induktiver Sensor ist .11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance sensor (13) is an inductive sensor.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor ( 13 ) ein WirbelStromsensor ist .12. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the distance sensor (13) is a vortex flow sensor.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13 ) ein optischer oder laseroptischer Sensor ist .13. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the distance sensor (13) is an optical or laser-optical sensor.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13 ) ein kapazitiver Sensor ist .14. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the distance sensor (13) is a capacitive sensor.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (13 ) ein Ultraoder Hyperschallsensor ist .15. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the distance sensor (13) is an ultra or hypersonic sensor.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckdüse (3 ) während des Messens über dem nicht von der Bearbeitungsscheibe (2 ) abgedeckten Werkstückteil positioniert ist .16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic pressure nozzle (3) is positioned during the measurement over the workpiece not covered by the machining disk (2).
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Staudruckdüsen (3 ) nebeneinander angeordnet sind.17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of dynamic pressure nozzles (3) are arranged side by side.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Staudruckdüsen (3 ) während des Bearbeitens über das Werkstück ( 5 ) , insbesondere über Werkstückradius oder Werkstückdiagonale, geführt werden .18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one or more dynamic pressure nozzles (3) during the processing over the Workpiece (5), in particular over workpiece radius or workpiece diagonal, are performed.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine oder mehrere Staudruckdüsen (3 ) so positionierbar sind, dass sie sich nicht über dem Werkstück ( 5 ) befinden .19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one or more dynamic pressure nozzles (3) are positionable so that they are not above the workpiece (5).
20. Vorrichtung nach Anspruch 20 , dadurch gekennzeichnet , dass eine oder mehrere Staudruckdüsen (3 ) mittels Schwenkeinheiten oder Lineareinheiten an der Nachführeinheit (9 , 12 ) befestigt sind.20. The apparatus according to claim 20, characterized in that one or more dynamic pressure nozzles (3) by means of pivoting units or linear units on the tracking unit (9, 12) are attached.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zusätzlich zu der/den Staudruckdüsen (3 ) , welche die Oberfläche des Werkstücks (5 ) detektieren, eine oder mehrere Staudruckdüsen (3 ) vorgesehen sind, die die Position der Oberfläche des Werkstückaufspanntisches ( 6 ) ermittelt/n.21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the / the dynamic pressure nozzles (3) which detect the surface of the workpiece (5), one or more dynamic pressure nozzles (3) are provided which control the position of the surface of the workpiece clamping table (6) determined / n.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass zu beiden Seiten des Werkstücks ( 5 ) eine Nachführeinheit (9 ) und eine oder mehrere Staudruckdüsen (3 ) angeordnet sind. (Figur b) )22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on both sides of the workpiece (5) a tracking unit (9) and one or more dynamic pressure nozzles (3) are arranged. (Figure b))
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass auf der oder den Staudruckdüsen (3 ) abgewandten Stirnseite des Werkstücks (5 ) gegenüber von der oder den Staudruckdüsen (3 ) eine oder mehrere Werkstückabstutzungen vorhanden sind.23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that on the one or more dynamic pressure nozzles (3) facing away from the end face of the workpiece (5) opposite the or the dynamic pressure nozzles (3) one or more workpiece supports are present.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23 , dadurch gekennzeichnet , dass Werkstückabstutzungen eine Rolle, eine Kugel , ein fluidstatisches Lager, eine oder mehrer Staudruckdüsen umfassen .24. The device according to claim 23, characterized in that workpiece supports comprise a roller, a ball, a fluid-static bearing, one or more dynamic pressure nozzles.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24 , dadurch gekennzeichnet, dass die Staudruckdüse (3 ) und das fluidstatische Lager zum Kräfteausgleich den gleichen Fluiddruck auf das Werkstück (5 ) aufbringen.25. The apparatus according to claim 24, characterized in that the dynamic pressure nozzle (3) and the fluid-static bearing to balance the same fluid pressure on the workpiece (5) apply.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messpunkt des Werkstücks (5 ) vor dem Messen durch eine oder mehrere gasführende Reinigungsdüsen von Flüssigkeit und Abrieb freigeblasen wird, so dass die Messung auf der sauberen Werkstückoberfläche erfolgt .26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring point of the workpiece (5) is blown free before measuring by one or more gas-conducting cleaning nozzles of liquid and abrasion, so that the measurement takes place on the clean workpiece surface.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Messanordnung auch für das Messen von dicken Werkstücke ( 5 ) geeignet ist .27. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring arrangement is also suitable for measuring thick workpieces (5).
28. Verfahren zum berührungslosen, hochgenauen Bestimmen der Dicke flacher Werkstücke (5 ) , insbesondere von Wafer, während des Bearbeitens , insbesondere beim Polieren, Schleifen oder Ätzen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :28. A method for non-contact, highly accurate determination of the thickness of flat workpieces (5), in particular of wafers, during the machining, in particular during polishing, grinding or etching, characterized by the following method steps:
Anfahren einer oder mehrerer Staudruckdüsen ( 3 ) , die auf einer oder mehreren Nachführeinheit/en ( 9 , 12 ) montiert ist/sind, an ein zu vermessendes Werkstück (5 ) ,Approaching one or more dynamic pressure nozzles (3) mounted on one or more tracking units (9, 12) to a workpiece (5) to be measured,
Gleichzeitiges Erfassen der Position der Nachführeinheit (9 , 12 ) und damit der Staudruckdüse (3 ) sowie des Messsignals der Staudruckdüse (3 ) ,Simultaneous detection of the position of the tracking unit (9, 12) and thus the dynamic pressure nozzle (3) and the measuring signal of the dynamic pressure nozzle (3),
Ermitteln der Dicke des Werkstücks ( 5 ) unter Berücksichtigung der Position der Nachführeinheit (9 ) , des Messsignals der Staudruckdüse (3 ) und der Geometrie des Meßsystems .Determining the thickness of the workpiece (5) taking into account the position of the tracking unit (9), the measuring signal of the dynamic pressure nozzle (3) and the geometry of the measuring system.
29. Verfahren nach Anspruch 28 , dadurch gekennzeichnet , dass die Staudruckdüse (3 ) dem zu vermessenden Werkstück (5 ) so nachgeführt wird, dass der Abstand zwischen Staudruckdüse (3 ) und Werkstückoberfläche innerhalb des zulässigen Messbereiches der Staudruckdüse (3 ) bleibt . 29. The method according to claim 28, characterized in that the dynamic pressure nozzle (3) the workpiece to be measured (5) is tracked so that the distance between the dynamic pressure nozzle (3) and the workpiece surface within the allowable measuring range of the dynamic pressure nozzle (3) remains.
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