DE3319328A1 - Device for fine-working fragile workpieces - Google Patents

Device for fine-working fragile workpieces

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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools

Abstract

In a device (Fig. 4) for fine-working disc-shaped workpieces (wafers), a buffing wheel (32) having a detachable polishing pad (35) is positioned and held by means of negative-pressure suction on a rotatable workpiece-support plate (27), in such a way as to be exchangeable easily and rapidly. <IMAGE>

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur FerLig-bzw. Feinbearbeitung von Werkstücken, insbesondere zerbrechlichen Produkten wie zum Beispiel von in der Elektronikindustrie zur Herstellung von integrierten Schaltungen, Transistoren u.dgl benötigten Siliziumscheibchen (Wafer), mit: einem Aufnahmefutter und einer Schwabbelscheibe.The invention relates to a device for finishing or. Finishing of workpieces, especially fragile products such as in the Electronics industry for the production of integrated circuits, transistors and the like required silicon wafers, with: a chuck and a buffing disk.

Eine bekannte Maschine zur Feinbearbeitung derartiger Werkstücke durch Feinstpolieren muß bei einem Wechsel der abgenutzten oder beschädigten Schwabbelscheibe jedesmal für einen längeren Zeitraum außer Betrieb gesetzt werden, weil die Schwabbelscheibe fest mit dem drehbaren Futter verbunden ist.A known machine for fine machining of such workpieces by Fine polishing is required when changing the worn or damaged buffing wheel be put out of operation for a long period of time each time because the buffing wheel is firmly connected to the rotatable chuck.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, linse bessere Feinbearbeitungsvorrichtuny der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein einfacherer und schnellerer Wechsel dcr 'ichwabbelscheibe möglich ist.The invention is based on the object of providing better precision machining equipment of the type mentioned above, in which a simpler and faster Change of the wobble disc is possible.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kurz gefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.The inventive solution to the problem posed is brief specified in claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the concept of the invention are contained in the subclaims marked.

Der Grundgedanke der Erfindung geht dahin, die Schwabbelscheibe, die ein lösbar mit einer nicht-porösen Trä.gerplatte verbunc!enes Polierkissen aufweist, mittels Unterdruck-Saugwirkung an der als poröses und mit einem Unterdrucksystein verhundene Saugaufnahmefutter ausgebildeten drehbaren Werkstückauf@ahm@ mitdrehbar festzuhalt@n und Planarbewegungen zwischen Schwabbelscheibe einerseits und dem Saugaufnahmefutter andererseiLs durch eine 13egrenzereinrichtung zu verhindern.The basic idea of the invention is the buff, the has a polishing pad releasably bonded to a non-porous carrier plate, by means of negative pressure suction on the as a porous and with a negative pressure system entangled suction chuck designed rotatable workpiece on @ ahm @ rotatable Festzuhalt @ n and planar movements between Buffing wheel on the one hand and to prevent the suction pick-up chuck on the other hand by a limiter device.

Das Saugaufnahmefutter der zur Verwendung an einer Feinbearbeitungsmaschine vorgesehenen Vorrichtung kann, wie z.B. in der US-PS 3 562 964 angegeben, von unten durch eine Kühlschlange gekühlt werden, die sich auf einer mit einer Isolierplatte überdeckten Grundplatte sowie unter einer das Saugaufnahmefutter tragenden Basisplatte befindet.The suction chuck for use on a fine processing machine provided device, for example as disclosed in U.S. Patent 3,562,964, from below be cooled by a cooling coil, which is on top of an insulating plate covered base plate as well as under a base plate carrying the suction holder is located.

Die Schwabbelscheibe umfaßt eine nicht-poröse kreisförmige Trägerplatte, auf deren der Werkstückaufnahme zugekehrter Oberfläche ein kreisförmiges Polierkissen klebend befestigt ist. Die niciit-poröse Trägerplatte wird durch Unterdruck an dem Saugaufnahmefutter festgehalten.The buffing disk comprises a non-porous circular support plate, on the surface facing the workpiece holder a circular polishing pad is adhesively attached. The niciit-porous carrier plate is attached to the Suction chuck held.

Da die Saucjwirkung nur zur Aufrechterhaltung des Flächenkontakts zwischen Saugaufnahmefutter und Schwabbelscheibe ausreicht aber planare Relativbewegungen nicht ausschließt, ist die Planar-Dewegungen verhindernde Begrenzereinrichtung vorgesehen.Since the sauce only serves to maintain surface contact However, planar relative movements are sufficient between the suction pad and the buffing pad does not exclude the planar movement preventing limiter device is provided.

Vorzugsweise umfaßt die Begrenzereinrichtung eine Anzahl Elemenje, welche in einen über den äußeren Rand des Saugaufnahmefuters übers t:eiienden Randabschnitt der nicht-porcsen Trägerplatte, an die das lolic!tkissen angeklebt ist, lösbar eingreifen.The limiter device preferably comprises a number of elements which into an edge section over the outer edge of the suction receptacle the non-porous carrier plate to which the lolic! t pillow is glued to engage releasably.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachstehend unter Pezug auf eine Zeichnung in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen: P'iq. 1 einen Axialschnitt durch das drehbare Futter der erfindungsgemäßen Feinbearbeitungsvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine nicht-poröse Tragplatte für eine Schwabbel scheibe der Vorrichtung, Fig. 3 einen Teilschnitt mit Einzelheiten der randseitigen Befestigung der nicht-porösen Tragplatte an einem Saugluftfutter, und Fig. 4 einen Teilschnitt mit Einzelheiten eines abgewandelten erfindungsgemäßen Saugluftfut: Lers mit zugehöriger Schwabbelscheibe.The invention and advantageous details are described below under Referring to a drawing in an exemplary embodiment explained in more detail. It show: P'iq. 1 shows an axial section through the rotatable chuck of the invention Finishing device, Fig. 2 is a plan view of a non-porous one Support plate for a buffing disk of the device, Fig. 3 is a partial section with details of the peripheral attachment of the non-porous support plate to a Saugluftfutter, and Fig. 4 is a partial section with details of a modified Saugluftfut according to the invention: Lers with associated buffing disk.

Die Erfindung bezieht sich nur auf die nachstehend erläuterte Feinbearbeitungsvorrichtung als Teil einer Fertigbearbeitungsmaschine, keinesfalls jedoch auf die Funktion und Konstruktioii der restlichen Maschine, die hinreichend bekannt ist.The invention relates only to the fine machining device explained below as part of a finishing machine, but never on the function and Konstruktioii of the rest of the machine, which is well known.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Feinbearbeitung trägt eine runde Grundplatte 11 aus Sta}-l] eiì me clast ische Isolierplatte 12 und darüber eine Kühlschlunge 13, die durch cine Zentralbohrung 14 mit Kühlmittel vorsorgt wird und so wie in der oben erwähnten US-PS 3 562 964 ausgebildet sein kann.In the device 10 according to the invention for fine machining carries a round base plate 11 made of steel-elastic insulating plate 12 and above it a cooling tube 13, which provides coolant through a central bore 14 and may be formed as in U.S. Patent 3,562,964 mentioned above.

Oberhalb einer die Kühlschlange 13 Überdeckenden Stahlplatte 15 befindet sich eine vorzugsweise aus Leichtmetall wie Aluminium hergestellte Unterbasisplatte 16, in deren Oberseite 17 mchrere 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 augleitung 21 eines Unterdrucksystems vorbunden. Die Rotoreinheit 24 ist in eine mittels Schrauben 26 auf der unterbasisplatte 16 befestigte Zentrierplatte 25 einqeschranbt:.Located above a steel plate 15 covering the cooling coil 13 a sub-base plate preferably made of light metal such as aluminum 16, in the top 17 of which there are several radially extending channels 18 and with these channels related circular arc-shaped grooves 19 are incorporated. Over a Central bore 20 are the channels 18 via a rotor unit 24 with a quick-release coupling 23 and knee 22 pre-tied with an extension line 21 of a vacuum system. the The rotor unit 24 is fastened to the lower base plate 16 by means of screws 26 Centering plate 25 einqeschranbt :.

Eine die freie Oberfläche der Unterbasispl@tte j10 Überdeckende Saugaufnahmeplatte 27 aus porösem K@@amikm@t@@@@ ist @@ß@@@ mit .Ln(r Ringdichtung 29 belegt und durch einen die Ringdichtung sowie einen Umfangbereich der Platte 16 überdeckenden Außenring 28 an der Unterbasisplatte 16 berestigt. Alle Fugen zwischen der Zentrierplatte 25 einerseits und der Saugaufnahmeplatte 27 bzw. Unterbasisplatte 16 andererseits sind gegen Unterdruckverluste durch geeignete O-Ringe 30 und 31 nach außen abgedichtet.A suction mounting plate covering the free surface of the sub-base plate j10 27 made of porous K @@ amikm @ t @@@@ is @@ ß @@@ with .Ln (r ring seal 29 occupied and by a ring seal and a peripheral area of the plate 16 covering outer ring 28 attached to the sub-base plate 16. All joints between the centering plate 25 on the one hand and the suction receiving plate 27 or sub-base plate 16 on the other hand are against negative pressure losses by means of suitable O-rings 30 and 31 sealed to the outside.

sind auf die freiliegende Oberfläche der porösen Saugaufnahmepl.Ltte 1 t te 27 aufsetzbare und dort positionierbare Schwabbelscheibencinheit :'2, nachstehend kurz als Schwabbelscheibe 32 bezeichnet, besitzt gemäß Fig. 4 ein unten liegendes plattenförmiges Polierkissen 35, das mittels einer beidseitig wirksamen Klebetolie 34 auf der Unterseite einer nicht-porösen Trägerplatte 33 aus Edelstahl oder Mylar befestigt ist.are on the exposed surface of the porous suction mounting plate 27 buffing disc unit that can be attached and positioned there: '2, hereinafter briefly referred to as buffing disk 32, according to FIG. 4, it has a lower one plate-shaped polishing pad 35, which by means of a double-sided adhesive film 34 on the underside of a non-porous support plate 33 made of stainless steel or Mylar is attached.

Während der Polier- bzw. Fertigbearbeitung wird das Polierkissen 35 auf rund einer von dem Unterdrucksystem erzeugten Druckdifferenz so gegen die Aufnahneplatte 27 gedrückt, daß die um ihre Vertikalachse rotierende Schwabbelscheibe 32 sich nicht: vertikal von der Aufnahmeplatte 27 abheben jedoch planar verschieben kann.During the polishing or finishing process, the polishing pad 35 around a pressure difference generated by the vacuum system against the receiving plate 27 pressed so that the buffing disc 32 rotating about its vertical axis does not: can lift vertically from the mounting plate 27 but move in a planar manner.

Um zu verhindern, daß die Schwabbelscheibe 32 sich planar relativ zu der Saugaufnahmeplatte 27 verschiebt, ist erfindungsgemäß (s.riq. 2 und 3) die einen größeren Außendurchmesser als die Unterbas@splatte 16 aufweisende Trägerplatte 33 an ihrem so über den Umfang der Saugaufnahmeplatte 27 hinausragenden freien Umfang 37 mittels spitzer Schrauben 38, welche in mit Umfangsabständen von 45c in den Außenring 28 c-ingearbeitete Gewindebohrungen 36 eingeschraubt werden, am Außenring befestigt.To prevent the buff 32 from becoming relatively planar moves to the suction receiving plate 27, is according to the invention (s.riq. 2 and 3) the a larger outer diameter than the base plate 16 having support plate 33 on their free circumference, which protrudes beyond the circumference of the suction receiving plate 27 37 by means of pointed screws 38 which are inserted into the outer ring at circumferential distances of 45c 28 c-machined threaded holes 36 are screwed in, attached to the outer ring.

Bei dem in Fig. 4 im Teilschnitt dargestellten abgewandclten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Außonring 28 an mehreren Stellen senkrecht nach oben aufragendje Stifie 39 eingesetzt, deren freie Enden den Rand der Trägerplatte 33 durchsetzen und dieselbe so in gewünschter Position festhalten.In the modified embodiment shown in partial section in FIG of the invention are in the outer ring 28 at several points vertically upwards Pins 39 are used, the free ends of which penetrate the edge of the carrier plate 33 and hold it in the desired position.

Zwecks gemeinsamer Rotation um die in Yiq. f dargestcllte Mitte achse sind die Stahlplatte 15, die Unterbasisplatte 16 und die Saugaufnahmeplatte 27 durch einen Mitnchmerstift 4O, der iniL Preßsitz in Bohrungen 41 und 42 der Platten 15 bzw. 16 eingepaßt ist und in einen in eine Àusnehmung 43 der Aufn@hmeplatte 27 eingesetzten Epoxyring 44 eingreift, miteinander gekoppelt.For the purpose of common rotation around those in Yiq. f center axis shown the steel plate 15, the sub-base plate 16 and the suction receiving plate 27 are through a Mitnchmerstift 4O, which iniL press fit in bores 41 and 42 of the plates 15 or 16 is fitted and inserted into a recess 43 of the receiving plate 27 Epoxy ring 44 engages, coupled together.

Die erfindungsgemäße Feinbearbeitungsvorrichtung mit Saugaufnahmeplatte und Schwabbelscheibe hat den Vorteil, daß cine im Gebrauch abgenutzte oder beschädigte Schwabbelsch@ibe schne@@ ersetzt werden kann, indem nach Aufhebung der Saugwirkung durch Unterdruck-Abschaltung das Polierkissen 15 von der Oberseite der Saugaufnahmeplatte 27 gelöst, einfach von der Klebefolie 34 abgezogen und durch ein neues ersetzt wi rcl. Das bedeutet eine gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verkürzte Stillstandzeit für die Feinb@arbeitungsmaschine.The fine machining device according to the invention with a suction receiving plate and buffing wheel has the advantage that it will become worn or damaged in use Schwabbelsch @ ibe schne @@ can be replaced by after the suction has been removed by vacuum shutoff the polishing pad 15 from the top of the suction pad 27 released, simply peeled off the adhesive film 34 and replaced with a new one rcl. This means a significantly shorter downtime compared to the state of the art for the finishing machine.

Claims (8)

Vorrichtung zur Feinb earbeitung zerbrechlicher Werkstücke Priorität: 1. Juni 1982, USA, U.S. Application No. 383 533/1982 PATENTANSPRUCHE 1. Feinbearbeitungsvorrichtung mi Aufnahmefutter und Schwabbelscheibe für eine Maschine zum Feinbearbeiten zerbrec licher scheibchenförmiger Werkstücke, mit einer um eine vertikale Achse drehbaren Basisplatte für das Aufnahmefutter, mit der das Aufnahmefutter durch eine Befestigungseinrichtung verbunden und durch eine Mitnchmereinrichtung mitdrehbar gekoppelt ist, d a d u r c h q e k e n n z e i c h n e t , daß - das Aufnahmefutter ein starres poröses kreisscheibenförmiges und an seinem Umfang du ch eine Ringdichtung (29) abgedichtetes Saugaufnahmefutter (27) ist, - die Schwabbelscheibe (32), welche -- eine nicht-poröse Trägerplatte (33), -- ein Polierkissen (35) und -- eine das Polierkissen mit einer Oberfläche der Trägerplatte lösbar verbindende Befestigungseinrichtung (34) umfaßt, auf der ihr zugekehrten und durch sie überdeckten Oberfläche des Saugaufnahmefutters (27) durch einen an dem Futter mittels Unterdruck erzeugten Dif-Eerenzdruck festgehalten und - eine Planarbewegung der Schwabbelscheibe (32) relativ zu dem Saugaufnahmefutter (27) durch eine Begrenzereinrichtung (38; 39) verhindert wird. Device for finishing fragile workpieces Priority: June 1, 1982, USA, U.S. Application No. 383 533/1982 PATENT CLAIMS 1. Fine machining device with chuck and buffing disc for a machine for fine machining Licher disc-shaped workpieces, with one that can be rotated around a vertical axis Base plate for the receptacle chuck, with which the receptacle chuck is secured by a fastening device is connected and coupled rotatably by a Mitnchmeinrichtung, d a d u r c h q e k e n n n z e i c h n e t that - the receiving chuck is a rigid, porous one circular disk-shaped and on its circumference you ch a ring seal (29) sealed Suction holder (27) is, - the buffing disc (32), which - a non-porous carrier plate (33), - a polishing pad (35) and - a das Fastening device releasably connecting polishing pad to a surface of the carrier plate (34) comprises on the surface of the suction receptacle which faces it and is covered by it (27) held by a differential pressure generated on the chuck by means of negative pressure and - planar movement of the buff (32) relative to the suction receptacle (27) is prevented by a limiter device (38; 39). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für eine ein Unterdrucksystem aufweisende Feinbearbeitungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß - die durch Differenzdruck-Saugwirkung an dem Saugaufnahmefutter (27) festhaltbare Schwabbelscheibe (32) Austauscheigenschaften hat, - das Polierkissen (35) der Schwabbelscheibe im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Saugaufnahmefutter hat, - die TrägerpLatte (33) der Schwabbelscheibe durch den vom Unterdrucksystem erzeugten Differenzdruck auf dem Aufnahme futter festgehalten wird und - das Polierkissen (35) auf der Trägerplatte (33) durch eine die Be festigungseinrichtung bildende Hafteinrichttlng (34) lösbar gehalten ist.2. Apparatus according to claim 1, in particular for a vacuum system having fine processing machine, characterized in that - the differential pressure suction buffing disc (32) which can be retained on the suction receiving liner (27), exchange properties - the polishing pad (35) of the buffing disc has essentially the same diameter as the suction mount has, - the carrier plate (33) of the buffing disk through the differential pressure generated by the vacuum system is recorded on the holding chuck and - the polishing pad (35) on the carrier plate (33) by a fastening device that Be forming Hafteinrichttlng (34) is detachably held. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch crekennzeichnet, daß die nicht-poröse Trägerplatte (33) aus einem Metall hergestellt ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the non-porous support plate (33) is made of a metal. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-poröse Trägerplatte (33) eine kreisförmige Platte oder Lage aus einem nichtmetallischen Material ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the non-porous support plate (33) is a circular plate or sheet of a is non-metallic material. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung zur lösbaren Anbringung des Polierkissens (35) an der Trägerplatte eine zweiseitig wirksame Klebeschicht oder Klebefolie (34) ist.5. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the attachment means for releasably attaching the polishing pad (35) to the The carrier plate is a double-sided adhesive layer or adhesive film (34). 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich von der Basisplatte (16)i zum Saugaufnahmefutter (27) erstreckender Mitnehmerstift (40) zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden Elementen mittels einer Dichtung (z.B. 44) gegenüber dem porösen Saugaufnahmefutter abgedichtet ist.6. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a driving pin extending from the base plate (16) to the suction receptacle (27) (40) for torque transmission between the two elements by means of a seal (e.g. 44) is sealed against the porous suction receptacle liner. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzereinr :iing durch eine Anzahl von außerhalb des Umfangs des SauK,auL.lahmefutters (27) an einem das Futter mit der Basisplc'te (16) verbindenden Element (28) angebrachten Halteelementen (38; 39), die unter Eingriff in Abschnitte der nicht-porösen Trägerplatte (33) die Schwabbelscheibe (32) stabil und planare Bewegungen im wesentlichen verhindernd relativ zu dein Sauqaufnahmefutter (27) festhalten, gebildet wird.7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the limiter : iing by a number of outside the scope of the SauK, auLlahmefutters (27) attached to an element (28) connecting the lining to the base plate (16) Retaining elements (38; 39) engaging portions of the non-porous support plate (33) the buffing disk (32) stable and substantially preventing planar movements hold relative to your Sauqaufnahmefutter (27) is formed. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch in Kontakt mit der Trägerplatte (33) befindliche Halteelemente (z.B. 39) eine planare Bewegung der Schwabbelscheibe (32) relativ zu dem Saugaufnahmefutter (27) verhindert wird.8. Apparatus according to claim 2, characterized in that by holding elements (e.g. 39) in contact with the carrier plate (33) have a planar Prevents movement of the buffing disc (32) relative to the suction receptacle (27) will.
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