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Magnetisch gelagerte Schleifwelle - Dokument DE19950905A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19950905A1 26.04.2001
Titel Magnetisch gelagerte Schleifwelle
Anmelder Elektrische Automatisierungs- und Antriebstechnik EAAT GmbH Chemnitz, 09120 Chemnitz, DE
Erfinder Budig, Prof. Dr.sc.techn. Dr.h.c., Peter-Klaus,, 09122 Chemnitz, DE;
Werner, Ralf, Dr.-Ing., 09117 Chemnitz, DE
DE-Anmeldedatum 22.10.1999
DE-Aktenzeichen 19950905
Offenlegungstag 26.04.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.04.2001
IPC-Hauptklasse B24B 41/04
IPC-Nebenklasse B23B 19/02   H01L 21/304   F16C 32/04   
Zusammenfassung Magnetisch gelagerte Schleifspindeln zur Bearbeitung von Waferoberflächen, die in ihrer Neigung einstellbar ist, so daß die Topfschleifscheibe immer parallel zur Waferoberfläche steht. Dabei wird die Wellenposition durch kapazitive oder optische Lagemeßsysteme gemessen. Die Sollwertvorgabe der Wellenneigung kann analog oder digital erfolgen.

Beschreibung[de]

Die Dicke der Wafer für die Mikroelektronik entspricht während der Ätz- und Dotierbehandlung noch nicht dem Wert, den die späteren Chips benötigen. Daher ist es erforderlich, die Wafer vor deren Trennung in die einzelnen Chips auf das endgültige Dickenmaß abzuarbeiten, das erfolgt durch Schleifen. Zu diesem Zweck wird der Wafer auf einen sogenannten Chuck - einer konischen Spannplatte - aufgespannt. Dadurch wird auch dessen Oberfläche konisch. Um zu gewährleisten, daß durch das Schleifen eine einheitliche Dicke gesichert ist, muß die Topfschleifscheibe so geneigt werden, daß sie parallel zu konischen Waferoberfläche steht. Das erfordert die Neigung der die Schleifscheibe tragenden Schleifspindel. Zu diesem Zweck werden z. B. an einem Ende der Schleifspindel lineare Steller so angeordnet, daß sie dieses Spindelende senkrecht zu Wellenachse der Schleifspindel verlagern können. Das erfordert andererseits eine Lagerung des anderen Spindelendes derart, daß sich die Spindel in dieser Lagerung dreidimensional bewegen kann. Damit werden komplizierte Mechanismen erforderlich, die auch in der Lage sein müssen, die nötige radiale und axiale Steifigkeit aufzubringen. Als Linearsteller werden sowohl Piezoelektrische als auch elektromagnetische Linearaktuatoren oder Gewindespindeln verwendet.

Zur Beurteilung der Dickentoleranz, die durch das Schleifen erreicht wurde, wird der TTV- Wert (total thickness variation) verwendet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu überwinden. Der Grundgedanke der Erfindung geht davon aus, daß die Neigung der Schleifscheibe nicht durch Neigung der Schleifspindel, sondern durch Neigung der Welle der Schleifspindel erreicht wird. Das ist möglich, wenn die Lagerung der Schleifspindelwelle in magnetischen Lagern erfolgt. In diesem Fall wird sie in zwei magnetischen Radiallagern (Fig. 1) in x- und y-Richtung und durch Axiallager in z-Richtung geführt.

Magnetische Lager sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre Wellenlage mittels dreier Meßsysteme (1mal z- und 2mal x/y-Richtung) erfaßt wird. Durch die Erregung der magnetischen Lager wird die Welle dann stabil in ihrer Position gehalten. Normalerweise erfolgt das derart, daß der Wellenmittelpunkt aller drei Lager mit dem geometrischen Mittelpunkt kt aller drei Lager übereinstimmt. In diesem Fall stimmen die Mittellinien des Spindelgehäuses und der Spindelwelle überein.

Es ist möglich, die Sollposition der Wellenmittelpunkte in den drei Lagern dem Lageregler des jeweiligen Magnetlagers als elektrischen Sollwert vorzugeben. Das bedeutet, daß es möglich ist, einen stabilen Betrieb der Spindelwelle auch dann zu gewährleisten, wenn die drei genannten Wellenmittelpunkte der Schleifwelle nicht mit den geometrischen Mittelpunkten der jeweiligen Lager übereinstimmen. Es ist also möglich, die Schleifspindelwellen "geneigt" rd betreiben. Zu diesem Zweck muß die Möglichkeit gegeben sein, die Sollposition der Lagermittelpunkte einstellen zu können, das kann einfach durch Vorgabe eines "elektrischen Sollwertes" erfolgen. Das kann im Falle einer analogen Regelung ein Analogwert, im Fall einer digitalen Regelung ein digitaler Wert sein. In jedem Fall kann die Sollwertvorgabe durch die Maschinensteuerung erfolgen.

Die Einstellung der Neigung der Spindelwelle kann dadurch erreicht werden, daß nur ein Radiallager oder auch beide Radiallager verstellt werden. Dabei notwendig werdende Bewegungen in z-Richtung werden durch das Axiallager realisiert. Im einfachsten Fall ist die Verstellung nur in einem Radiallager ausreichend. Die Auflösung der Stellwege liegt dabei kleiner 10 Nanometer. Gleichzeitig ist noch eine ausreichende Dynamik der Meßwerterfassung und -auswertung erforderlich. Daher werdenden hierfür kapazitive oder optische Meßverfahren verwendet.


Anspruch[de]
  1. 1. Magnetisch gelagerte Schleifspindel zu Bearbeitung von Wafern, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Schleifscheibe, die erforderlich ist, um bei Aufspannung des Wafers auf einem konischen Chuck eine oberflächenparallele Bearbeitung zu erreiche, dadurch realisiert wird, daß die Spindelwelle vollständig magnetisch gelagert wird.
  2. 2. Magnetisch gelagerte Schleifspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelwelle derart geneigt wird, daß mittels der magnetischen Lager der oder die Wellemnittelpunkte nicht mit den geometrischen Mittelpunkten des oder der Magnetlager übereinstimmen.
  3. 3. Magnetisch gelagerte Schleifspindel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des oder der Wellenmittelpunkte gegenüber dem oder den geometrischen Mittelpunkten der Lager dadurch erfolgt, das dem oder den Lagereglern des oder der magnetischen Lagers/n elektrische "Sollwertsignale" vorgegeben, die der neuen Sollposition entsprechen.
  4. 4. Magnetisch gelagerte Schleifspindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe des "Sollwertsignals" analog erfolgt.
  5. 5. Magnetisch gelagerte Schleifspindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorgabe des "Sollwertsignals" digital erfolgt.
  6. 6. Magnetisch gelagerte Schleifspindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Lage der Welle in dem axialen bzw. den radialen Lagern mittels hochauflösender kapazitiver Meßsysteme erfolgt.
  7. 7. Magnetisch gelagerte Schleifspindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Lage der Welle in dem axialen bzw. radialen Lagern mittels hochauflösender optischer Meßsysteme erfolgt.






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