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Dokumentenidentifikation DE3319328C2 22.12.1988
Titel Werkzeugkopf für eine Poliermaschine
Anmelder General Signal Corp., Stamford, Conn., US
Erfinder Day, Lawrence, Mount Prospect, Ill., US
Vertreter ter Meer, N., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Müller, F., Dipl.-Ing., 8000 München; Steinmeister, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 4800 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 27.05.1983
DE-Aktenzeichen 3319328
Offenlegungstag 08.12.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.12.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.12.1988
IPC-Hauptklasse B24B 29/02
Zusammenfassung Bei einer Vorrichtung (Fig. 4) zur Feinbearbeitung scheibchenförmiger Werkstücke (Wafer) ist eine Schwabbelscheibe (32) mit lösbarem Polierkissen (35) leicht und schnell austauschbar mittels Unterdruck-Saugwirkung auf einer drehbaren Werkstück-Aufnahmeplatte (27 positioniert und gehalten.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugkopf für eine Poliermaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Feinbearbeitung von Werkstücken, insbesondere zerbrechlichen Produkten, wie z. B. von in der Elektroindustrie zur Herstellung von integrierten Schaltungen, Transistoren und dergleichen benötigten Siliciumscheiben (Wafern).

Ein derartiger Werkzeugkopf ist bereits aus der DE 26 44 054 A1 bekannt. Er weist gemäß der dortigen Fig. 7 eine zwischen einer Basisplatte und einer Trägerplatte koaxial angeordnete starre Zwischenplatte auf, wobei die Zwischenplatte und die Basisplatte drehfest miteinander gekuppelt sind. Ferner sind eine erste Befestigungseinrichtung zur Verhinderung axialer Bewegungen der Trägerplatte relativ zur Basisplatte und eine zweite Befestigungseinrichtung zum Verhindern von Bewegungen der Trägerplatte gegenüber der Basisplatte quer zu deren Rotationsachse vorhanden.

Soll die ein Polierkissen tragende Trägerplatte abgenommen werden, so muß zunächst die Trägerplatte relativ zur Zwischenplatte verdreht werden, damit ein jeweiliger Zapfen 18 durch eine zugeordnete Erweiterung 21 in der Zwischenplatte 12 hindurchgeführt werden kann, wie die dortige Fig. 8 zeigt. Beim Verbinden der Trägerplatte mit der Zwischenplatte bereitet es ferner Schwierigkeiten, die Zapfen 18 relativ zu den Ausnehmungen 21 zu positionieren, da die Positionen der genannten Elemente 18 und 21 durch die Trägerplatte hindurch nicht beobachtet werden können. Der Austausch einer mit einem Polierkissen versehenen Trägerplatte ist daher relativ umständlich. Außerdem gewährleistet die punktartige Befestigung der Trägerplatte an der Zwischenplatte mittels der Zapfen 18 keine absolut plane Anlage der Trägerplatte an der Zwischenplatte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Werkzeugkopf so weiterzubilden, daß die das Polierkissen tragende Trägerplatte im gesamten Auflagebereich gleichmäßiger gegen die Zwischenplatte gezogen und noch schneller und einfacher ausgetauscht werden kann.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, daß zur Ausbildung der ersten Befestigungseinrichtung die Zwischenplatte, die Trägerplatte und das Polierkissen kreisringförmig ausgebildet sind, daß die Zwischenplatte aus porösem Material besteht, daß die Zwischenplatte über ein in die ihr zugewandte Seite der Basisplatte eingebrachtes und zur Zwischenplatte hin offenes Kanalsystem über eine polierkissenseitig angeordnete und mittels einer die Zwischenplatte, die Trägerplatte und das Polierkissen koaxial durchgreifenden Zentrierplatte an der Basisplatte befestigten Rotoreinheit mit einer Saugleitung verbunden ist, wobei zwischen der Rotoreinheit und der Saugleitung eine Schnelltrennkupplung angeordnet ist, daß am äußeren Umfang der Basisplatte ein koaxialer Außenring angeordnet ist, der bis zur oberen Fläche der Zwischenplatte reicht und auf dem die Trägerplatte aufliegt und mittels in dem Außenring festsitzender und die Trägerplatte durchgreifender stiftartiger Elemente als zweite Befestigungseinrichtung gehalten ist, und daß zwischen dem äußeren Umfang der Zwischenplatte und dem Außenring sowie zwischen der Zentrierplatte und dem Innenumfang der Zwischenplatte Dichtungselemente vorhanden sind.

Aus dem DE-GM 19 82 787 und der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb" 1968, Heft 2, Seite 113 und 114 sind zwar bereits Vakuumspannplatten bekannt, die zum Fixieren von zu schleifenden Werkstücken dienen und eine der porösen Zwischenplatte entsprechend poröse Spannplatte aufweisen, doch handelt es sich dort um stationäre, d. h. nicht rotierende Werkstückspannvorrichtungen, bei denen das Problem der raschen Auswechselbarkeit eines Polierkissens nicht auftritt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung greift ein sich von der Basisplatte zur Zwischenplatte erstreckender Mitnehmerstift zur Drehmomentübertragung in einen Dichtring ein, der innerhalb der Zwischenplatte liegt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch den Werkzeugkopf und

Fig. 2 einen vergrößert dargestellten und im Randbereich des Werkzeugkopfs nach Fig. 1 liegenden Teilschnitt.

Beim Werkzeugkopf 10 trägt eine runde Grundplatte 11 aus Stahl eine elastische Isolierplatte 12 und darüber eine Kühlschlange 13, die durch eine Zentralbohrung 14 mit Kühlmittel versorgt wird.

Oberhalb einer die Kühlschlange 13 überdeckenden Stahlplatte 15 befindet sich eine vorzugsweise aus Leichtmetall wie Aluminium hergestellte Basisplatte 16, in deren Oberseite 17 mehrere radial verlaufende Kanäle 18 und mit diesen Kanälen in Verbindung stehende kreisbogenförmige Nuten 19 eingearbeitet sind. Über eine Mittelbohrung 20 sind die Kanäle 18 über eine Rotoreinheit 24 mit Schnelltrennkupplung 23 und Kniestück 22 mit einer Saugleitung 21 eines Unterdrucksystems verbunden. Die Rotoreinheit 24 ist in eine mittels Schrauben 26 auf der Basisplatte 16 befestigte Zentrierplatte 25 eingeschraubt.

Eine die freie Oberfläche der Basisplatte 16 überdeckende Zwischenplatte 27 aus porösem Keramikmaterial ist außen mit einer Ringdichtung 29 belegt und durch einen die Ringdichtung 29 sowie einen Umfangbereich der Basisplatte 16 überdeckenden Außenring 28 an der Basisplatte 16 befestigt. Alle Fugen zwischen der Zentrierplatte 25 einerseits und der Zwischenplatte 27 bzw. Basisplatte 16 andererseits sind gegen Unterdruckverluste durch geeignete O-Ringe 30 als Dichtungselemente nach außen abgedichtet.

Eine auf die freiliegende Oberfläche der porösen Zwischenplatte 27 aufsetzbare und dort positionierbare Schwabbelscheibe 32, besitzt gemäß Fig. 2 ein oben liegendes, plattenförmiges Polierkissen 35, das mittels einer beidseitig wirksamen Klebefolie 34 auf der Oberseite einer nicht-porösen Trägerplatte 33 bzw. aus Edelstahl befestigt ist.

Während der Polier- bzw. Fertigbearbeitung wird die Trägerplatte 33 auf Grund einer von einem Unterdrucksystem erzeugten Druckdifferenz so gegen die Zwischenplatte 27 gezogen, daß die um ihre Vertikalachse rotierende Schwabbelscheibe 32 sich nicht vertikal von der Zwischenplatte 27 abheben, jedoch in ihrer Ebene verschieben kann.

Um zu verhindern, daß die Schwabbelscheibe 32 sich gegenüber der Zwischenplatte 27 verschiebt, ist die einen größeren Außendurchmesser als die Basisplatte 16 aufweisende Trägerplatte 33 an ihrem über den Umfang der Zwischenplatte 27 hinausragenden freien Umfang 37 mit Hilfe von Stiften 39, welche in mit Umfangsabständen von 45° in den Außenring 28 eingearbeitete Bohrungen 36 eingesetzt sind, am Außenring 28 befestigt.

Gemäß dem in Fig. 2 Dargestellten sind die Stifte 39 in den Außenring 28 an mehreren Stellen senkrecht nach oben aufragend eingesetzt, wobei deren freie Enden den Rand der Trägerplatte 33 durchgreifen und dieselbe so in gewünschter Position festhalten.

Zwecks gemeinsamer Rotation um die in Fig. 1 dargestellte Mittelachse sind die Stahlplatte 15, die Basisplatte 16 und die Zwischenplatte 27 durch einen Mitnehmerstift 40, der mit Preßsitz in Bohrungen 41 und 42 der Platten 15 bzw. 16 eingepaßt ist und in einen in eine Ausnehmung 43 der Zwischenplatte 27 eingesetzten Kunststoffring 44 eingreift, miteinander gekoppelt.


Anspruch[de]
  1. 1. Werkzeugkopf für eine Poliermaschine zur Feinbearbeitung von Werkstücken, mit einer zwischen der Basisplatte (16) und der Trägerplatte (33) koaxial angeordneten starren Zwischenplatte (27), wobei die Zwischenplatte (27) und die Basisplatte (16) drehfest miteinander gekuppelt sind, einer ersten Befestigungseinrichtung zur Verhinderung axialer Bewegungen der Trägerplatte (33) relativ zur Basisplatte (16) und mit einer zweiten Befestigungseinrichtung zum Verhindern von Bewegungen der Trägerplatte (33) gegenüber der Basisplatte (16) quer zu deren Rotationsachse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der ersten Befestigungseinrichtung die Zwischenplatte (27), die Trägerplatte (33) und das Polierkissen (35) kreisringförmig ausgebildet sind, daß die Zwischenplatte (27) aus porösem Material besteht, daß die Zwischenplatte (27) über ein in die ihr zugewandte Seite der Basisplatte (16) eingebrachtes und zur Zwischenplatte (27) hin offenes Kanalsystem (18, 19) über eine polierkissenseitig angeordnete und mittels einer die Zwischenplatte (27), die Trägerplatte (33) und das Polierkissen (35) koaxial durchgreifenden Zentrierplatte (25) an der Basisplatte (16) befestigten Rotoreinheit (24) mit einer Saugleitung (21) verbunden ist, wobei zwischen der Rotoreinheit (24) und der Saugleitung (21) eine Schnelltrennkupplung (23) angeordnet ist, daß am äußeren Umfang der Basisplatte (16) ein koaxialer Außenring (28) angeordnet ist, der bis zur oberen Fläche der Zwischenplatte (27) reicht und auf dem die Trägerplatte (33) aufliegt und mittels in dem Außenring (28) festsitzender und die Trägerplatte (33) durchgreifender stiftartiger Elemente (39) als zweite Befetigungseinrichtung gehalten ist, und daß zwischen dem äußeren Umfang der Zwischenplatte (27) und dem Außenring (28) sowie zwischen der Zentrierplatte (25) und dem Innenumfang der Zwischenplatte (27) Dichtungselemente (30) vorhanden sind.
  2. 2. Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich von der Basisplatte (16) zur Zwischenplatte (27) erstreckender Mitnehmerstift (40) zur Drehmomentübertragung in einen Kunststoffring (44) eingreift, der innerhalb der Zwischenplatte (27) liegt.






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