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Die Erfindung betrifft einen Haltering
zum Halten von Halbleiterwafern in einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung,
wie sie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 6,251,215 beschrieben
ist.
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Heutzutage werden integrierte Schaltkreise typischerweise
auf Halbleitersubstraten, insbesondere Siliziumwafern, hergestellt,
wobei nacheinander leitende, halbleitende und isolierende Schichten
auf dem Wafer abgeschieden werden. Nachdem jede Schicht abgelagert
ist, wird geätzt,
um die Schaltkreisfunktionen zu realisieren. Nachdem eine Reihe von
Lagen sequenziell gelagert und geätzt wurde, wird die oberste
Oberfläche
des Halbleitersubstrates, d.h. die außenliegende Oberfläche des
Substrates, mehr und mehr uneben. Diese unebene Oberfläche bereitet
in photolitographischen Schritten beim Herstellungsprozess der integrierten
Schaltkreise Probleme. Deshalb besteht die Notwendigkeit immer wieder,
die Oberfläche
des Halbleitersubstrates plan zu machen bzw. einzuebnen.
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Hierfür stellt das sogenannte chemisch-mechanische
Polieren (CMP) eine der anerkannten Methoden dar. Dieses Verfahren
zur Erzielung der Planheit verlangt typischerweise, dass das Substrat,
d.h. der Halbleiterwafer, auf einem Träger oder auch Polierkopf montiert
wird. Die freiliegende Oberfläche des
Substrates wird dann gegen eine rotierende Polierscheibe gedrückt. Über den
Trägerkopf
wird eine geregelte Kraft auf das Substrat ausgeübt, um dieses gegen die Polierscheibe
zu drücken.
Ein Poliermittel, welches mindestens ein chemisch reaktives Agens und
abrasive Partikel enthält,
wird auf die Oberfläche der
Polierscheibe gegeben.
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Ein immer wiederkehrendes Problem
in dem CMP-Verfahren ist der sogenannte Randeffekt, d.h. die Tendenz,
den Rand des Substrates, welches zu polieren ist, mit einer anderen
Geschwindigkeit als die Mitte des Substrates zu polieren. Daraus
resultiert typischerweise ein Zuviel an Polieren am Rand, d.h. hier
wird zuviel Material vom Rand abgetragen, insbesondere bei den äußersten
5 bis 10 mm eines Wafers von 20 mm im Durchmesser.
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Das Zuviel an Polieren reduziert
die Ebenheit des Substrates über
das Gesamte gesehen und macht den Rand des Substrates ungeeignet
für die Herstellung
von integrierten Schaltkreisen und verringert somit die Prozessausbeute.
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Zur Lösung dieses Problemes schlägt die US-Patentschrift
Nr. 6,251,215 vor, den Haltering zweiteilig zu gestalten, wobei
ein Teil aus einem steifen Material hergestellt ist, nämlich einem
Metallteil, und ein zweiter Teil aus einem Kunststoffmaterial, welches
eine geringere Steifigkeit aufweist, so dass es zum Einen abrasiv
belastbar ist und zum Anderen in Kontakt mit dem Halbleiterwafer
dieses nicht beschädigen
kann.
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Auf Grund der Randbedingungen beim
chemisch-mechanischen Polieren schlägt die US-Patentschrift Nr.
6,251,215 vor, den Kunststoffteil des Halteringes und den Metallring
mit einem Epoxykleber miteinander zu verbinden. Alternativ wird
vorgeschlagen, die beiden Teile im Presssitz miteinander zu verbinden.
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In der Praxis erweisen sich beide
Lösungen als
unzureichend.
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Während
bei der Verbindung der beiden Teile miteinander mittels Epoxykleber
das Kunststoffteil sicher an dem Metallteil gehalten wird, bereitet
die Aufarbeitung des Halteringes nach einer gewissen Abrasion des
Kunststoffteiles Probleme. In der derzeitigen Praxis müssen die
kompletten Halteringe an den Hersteller eingeschickt werden, wo
das Kunststoffteil mechanisch entfernt wird und nachfolgend die
Klebereste von dem Metallteil durch Aufheizen auf ca. 200°C thermisch
zersetzt werden. Danach muss das Metallteil sandgestrahlt werden,
um letzte Reste des Klebstoffes zu entfernen, und erst dann kann
wieder ein neuer Kunststoffring aufgeklebt werden.
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Auf Grund dieser zeit- und kostenintensiven Prozedur
werden die Halteringe als solche sehr teuer. Hinzu kommt, dass die
metallischen Halteelemente, die von den Produktionskosten her teurer
sind als die Kunststoffelemente, nur eine geringe Zahl an Zyklen überstehen,
insbesondere wegen der Temperaturbehandlung beim thermischen Abbau
des Klebstoffes und der nachfolgend notwendigen Sandstrahlbehandlung.
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Einfacher ist der Austausch eines
verbrauchten Kunststoffringes bei der Verbindung von Metallteil und
Kunststoffteil über
einen Presssitz, jedoch stellt sich hier heraus, dass der Presssitz
als Verbindung von Kunststoff- und Metallteil ungeeignet ist, um
den beim Polierprozess auftretenden Kräften sicher zu widerstehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
Haltering vorzuschlagen, der kostengünstiger hergestellt und insbesondere
kostengünstiger
mit einem neuen Kunststoffteil versehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Haltering gelöst,
welcher umfasst:
einen Trägerring
aus einem ersten Material, welcher Montageelemente umfasst, mit
denen der Trägerring an
der Poliervorrichtung montierbar ist;
einen konzentrisch am
Trägerring
angeordneten Auflagering aus einem Kunststoffmaterial, welcher mit einer
ersten Stirnseite auf einer Polierfläche der Poliervorrichtung aufliegt
und welcher auf seiner zur ersten Stirnseite axial entgegengesetzten
Seite am Trägerring
klebemittelfrei, lösbar,
drehfest, form- und/oder kraftschlüssig gehalten ist,
wobei
das erste Material eine höhere
Steifigkeit aufweist als das Kunststoffmaterial des Auflageringes.
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Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Haltering
die lösbare,
drehfeste form- und/oder kraftschlüssige Verbindung von Auflagering
und Trägerring
im Bereich einer äußeren Umfangsfläche des Auflagerings
hergestellt. Dies erlaubt optimale Verhältnisse bei dem Aufnehmen der
auf den Trägerring wirkenden
Kräfte
während
des chemisch-mechanischen Poliervorgangs.
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Einen besonders sicheren Sitz des
Auflagerrings an dem Trägerring
erhält
man dann, wenn der Auflagering zur Seite des Trägerrings hin einen dem Umfang
folgenden Rücksprung
aufweist, in welchem der Trägerring
aufgenommen ist. Die Umfangsfläche zur
Herstellung der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung ist dabei
eine Umfangsfläche
des Rücksprunges.
Der Rücksprung
kann dabei rings umlaufend sein oder aus über den Umfang verteilten ringsegmentartigen
Rücksprungsbereichen
bestehen.
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Bevorzugt wird der Trägerring
mit seiner äußeren Umfangsfläche im Wesentlichen
mit der äußeren Umfangsfläche des
Auflagerings fluchten. Dadurch ist der Trägerring zu einem guten Teil
gegenüber
Verschmutzungen und insbesondere auch den nachfolgenden Korrosionsproblemen
geschützt,
da die zur Polierfläche
weisenden Oberflächen
des Trägerrings
durch den Auflagering verdeckt sind.
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Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Halterings
kann es vorgesehen sein, dass der Auflagering einen die Auflagefläche der
Stirnseite dieses Rings vergrößernden,
rings umlaufenden, radial nach außen abstehenden Flansch umfasst.
Dieser nach außen
abstehende Flansch des Auflagerings bietet eine zusätzlichen
Schutz des Trägerrings
vor Verunreinigungen während
des chemisch-mechanischen Poliervorgangs. Damit kommt insbesondere die
Idee in wirtschaftlicher Form zum Tragen, den in der Herstellung
teureren Haltering als möglichst
dauerhaft und wieder verwendbares Teil auszubilden und nur den Auflagering,
je nach Verschleißsituation,
regelmäßig auszutauschen.
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Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Halterings
kann je nach Steifigkeit des Materials des Auflagerings vorgesehen
sein, dass der Haltering ebenfalls einen nach außen abstehenden Flansch umfasst,
der den Flansch des Auflagerings in seiner geometrischen Form stabilisiert.
Der Flansch des Halterings kann je nachdem, welche Steifigkeit das Material
des Auflagerings aufweist, den Flansch des Auflagerings teilweise
oder auch ganzflächig
abstützen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Auflagering
und der Trägerring
in miteinander verbundenem Zustand in vorgegebenen Oberflächenbereichen
flächig
aneinander anliegen und dass der Auflagering und der Trägerring
zueinander komplementäre
Vor- bzw. Rücksprünge aufweisen,
mittels welchen der Auflagering und der Trägerring zentrierbar sind. Dies
hilft insbesondere beim Montieren des Auflagerings am Trägerring,
eine exakte konzentrische Anordnung zu schaffen und erleichtert
damit auch das Auswechseln verschlissener Auflageringe.
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Die Oberflächenbereiche, an denen Auflagering
und Trägerring
aneinander flächig
anliegen, sind bevorzugt radial ausgerichtet und bilden eine plane Auflage
und damit Abstützung
für den
Auflagering an dem Trägerring.
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Alternativ ist auch eine leicht konische
Ausgestaltung dieser Oberflächenbereiche
ohne größere Nachteile
denkbar.
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Die komplementären Vor- und Rücksprünge von
Auflage- und Trägerring,
die den Auflagering gegenüber
dem Trägerring
zentrieren, sind bevorzugt im Bereich der Oberflächenbereiche, an denen Trägerring
und Auflagering flächig
aneinander anliegen, angeordnet.
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Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform
können
die komplementären
Vor- und Rücksprünge von
Auflage- und Trägerring
für die
Herstellung einer Presssitzverbindung verwendet werden.
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Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass der Auflagering an seinem Außenumfang
einen in Axialrichtung von der ersten Stirnseite wegweisenden umlaufenden
Bund umfasst, welcher an der äußeren Umfangsfläche des Trägerrings
anliegt und diesen im Wesentlichen ganzflächig bedeckt.
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Diese Ausführungsform hat den Vorteil,
dass das Material des Trägerrings
noch besser vor Einflüssen
des chemisch-mechanischen Poliervorgangs abgeschirmt ist, so dass
sich dann hier eine größere Auswahlmöglichkeit
für die
Materialien zur Herstellung des Trägerrings ergibt.
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Gleichzeitig kann durch den umlaufenden Bund
des Auflagerings eine exakte Zentrierung sichergestellt werden.
Ferner ist vorstellbar, den Bund so auszugestalten, dass er zu einer
Presssitzverbindung mit dem Trägerring
führt.
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Bei einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Trägerring
an seinem mit dem Auflagering in Kontakt stehenden Oberflächenbereich
eine Ringnut mit einer im Wesentlichen achsparallelen Wandung aufweist,
wobei die achsparallele Wandung einen Gewindeabschnitt umfasst und
wobei der Auflagering an seiner zur ersten Stirnseite axial entgegengesetzten
Seite einen oder mehrere komplementär zur Ringnut angeordnete Vorsprünge aufweist,
welche einen komplementär
zum Gewindeabschnitt der achsparallelen Wandung der Nut ausgebildeten
Gewindeabschnitt aufweisen.
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Damit lässt sich der Trägerring
mit dem Auflagering verschrauben, wobei bei einer Variante der Auflagering
als Vorsprung mit einem Gewindeabschnitt einen rings umlaufenden
Bund aufweist.
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Alternativ kann der Ringbund auch
in mehrere von einander beabstandete Ringsegmente unterteilt sein.
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Eine weitere Alternative zur Verbindung
von Auflagering und Trägerring
liegt darin, diese mit zusammenwirkenden Rastmitteln zu versehen,
welche im montierten Zustand der Ringe eine Rastverbindung bilden
und die Ringe gegen axial wirkende Kräfte im montierten Zustand sichern.
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Bevorzugt wird die Rastverbindung
so ausgeführt,
dass sie gleichzeitig als Verdrehsicherung wirkt. Dies kann beispielsweise
dadurch geschehen, dass mehrere über
den Umfang des Ringes verteilte Schnappverbindungen vorgesehen sind,
wobei Rastnasen in einzelne Rücksprünge eingreifen
und so verhindern, dass im eingerasteten Zustand der Auflagering
gegenüber
dem Trägerring
verdrehbar ist.
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Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Trägerring
und der Auflagering zueinander komplementär ausgebildete Oberflächenbereiche aufweisen, über welche
sie im montierten Zu stand aneinander anliegen, und dass die Oberflächenbereiche
zueinander komplementär
ausgebildete Vor- und Rücksprünge aufweisen,
mit Hilfe welcher die Ringe mittels Ein- oder Aufschrumpfen miteinander
verbindbar sind.
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Auch hier lässt sich durch entsprechende Formgebung
der Vor- und Rücksprünge gleichzeitig eine
Verdrehsicherung der Verbindung zwischen Auflage- und Trägerring
bewerkstelligen.
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Wieder eine andere alternative Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Auflagering an seiner
Umfangsfläche
eine radial sich nach außen öffnende
Ringnut aufweist, und dass der Trägerring aus mehreren Ringsegmenten
zusammengesetzt ist, welche ein im Wesentlichen komplementär zur Ringnut
ausgebildetes Flanschteil umfassen sowie einen oder mehrere Montageabschnitte, welche
in Axialrichtung von der der Auflagefläche des Auflageringes abgewandten
Seite für
eine Montage des Trägerrings
an der Poliervorrichtung zur Verfügung stehen.
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Im einfachsten Fall besteht der Trägerring aus
zwei Ringsegmenten, d.h. quasi aus zwei Ringhälften, die in Radialrichtung
auf den Auflagering aufgeschoben werden. Die Flanschteile bilden
hier gleichzeitig die Verstärkung
des Auflageringes und sorgen so für die Formstabilität desselben.
Gleichzeitig tragen sie mehrere Montageabschnitte, über welche
dann die Gesamtheit von Auflagering und Trägerring an der Vorrichtung
befestigt werden kann. Diese Montageabschnitte können beispielsweise aus einfachen
Buchsen bestehen, welche ein Innengewinde aufweisen.
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Alternativ können die Flanschteile auch
solche Bohrungen aufweisen, welche ein Innengewinde umfassen, in
die Montagebolzen direkt einschraubbar sind.
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Alternativ zu den beiden Ringhälften kann vorgesehen
sein, dass mehrere über
den Umfang verteilte Ringsegmente vorgesehen sind, die den Trägerring
bilden. Diese Ringsegmente müssen
nicht unbedingt direkt aneinander anschließen, sondern können durchaus
voneinander beabstandet sein. Wie groß der Abstand zwischen den
einzelnen Ringsegmenten bzw. deren Flanschteilen in Umfangsrichtung
sein kann hängt
von der Steifigkeit des Materials des Auflagerings ab.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Nut so ausgebildet, dass sie in ihrer der Auflagefläche des
Auflagerings axial abgewandten Nutwandung Ausnehmungen umfasst.
In diese Ausnehmungen, die in Richtung zur Poliervorrichtung weisen, sind
dann radial von außen
Elemente der Montageabschnitte einrückbar. Diese können beispielsweise Buchsen,
die auf die Flanschteile aufgesetzt sind, sein. Die Ausnehmungen
können
aber auch Bohrungen mit Innengewinde, die im Flansch selbst ausgebildet
sind, zugänglich
machen.
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Eine von den vorher beschriebenen
Ausführungsformen
deutlich verschiedene Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Auflagering und der Trägerring
zu einander komplementäre
und im montierten Zustand zueinander ausgerichtete Oberflächen aufweisen,
welche zwischen sich einen Ringkanal bilden, der über ringförmige Dichtelemente
zur Umgebung hin abgedichtet ist und der Trägerring eine von außen zugängliche,
in den Ringkanal führende,
verschließbare Öffnung aufweist, über welche
der Ringkanal evakuierbar ist.
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Alternativ könnte die in den Ringkanal führende,
verschließbare Öffnung selbstverständlich auch
am Auflagering angeordnet sein. Aus Kostengründen wird dies jedoch bevorzugt
am Trägerring vorgenommen
werden.
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Über
das Evakuieren des Ringkanals lässt sich
dann eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen Auflagering und Trägerring herstellen. Durch einfaches
Belüften
des Ringkanals lässt
sich der Auflagering abnehmen und austauschen.
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Bei jeder Art der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen
lässt sich
bevorzugt eine Verdrehsicherung dadurch erzielen, dass an dem Auflagering
und dem Trägerring
an mindestens einem Oberflächenbereich,
an dem diese Ringe aneinander liegen, eine Ausnehmung vorgesehen
wird, welche von Rücksprüngen sowohl
in der Oberfläche
des Auflagerings als auch in der Oberfläche des Trägerrings gebildet wird. Diese
Ausnehmung ist dann mit einer aushärtbaren Masse befüllbar. Sobald
die aushärtbare
Masse hart geworden ist, verhindert diese eine Drehbewegung zwischen
Auflagering und Trägerring.
Durch entsprechende Ausbildung und Anordnung einer solchen Ausnehmung
kann auch eine Sicherung des Trägerrings
am Auflagering und umgekehrt in Axialrichtung erfolgen.
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Alternativ hierzu kann der Auflagering
mit dem Trägerring
mittels eines in beiderseitige Ausnehmungen eingreifenden Bolzens
drehfest miteinander verbunden werden.
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Bevorzugt wird hier ein Gewindebolzen
verwendet, der sich dann gleichzeitig in der Ausnehmung über das
Einschrauben sichern lässt.
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Solche Schraubbolzen lassen sich
sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung in entsprechende Ausnehmungen
einsetzen und in jedem Fall gleichermaßen einer Verdrehsicherung.
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Das Kunststoffmaterial umfasst bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ein Thermoplast, ein Duroplast, ein Elastomer und/oder eine Kunststoffmischung.
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Günstig
ist es, wenn das Kunststoffmaterial ein verstärktes, insbesondere ein faserverstärktes Kunststoffmaterial
ist.
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Zur Verbesserung der tribologischen
Eigenschaften hat es sich als günstig
erwiesen, wenn dem Kunststoffmaterial reib- und/oder verschleißmindernde
Zusatz stoffe beigemischt sind, beispielsweise PTFE, Polyimid, Molybdändisulfid,
Graphit, Bornitrid, Nanopartikel oder dergleichen.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn
der Auflagering aus mindestens zwei Schichten oder Komponenten sandwichartig
aufgebaut ist.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden
im Folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
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1A bis 1D: eine erste Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Halterings;
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2A bis 2D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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3A bis 3D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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4A bis 4D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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5A bis 5D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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6A bis 6D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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7A bis 7D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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8A bis 8D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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9A bis 9D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
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10A bis 10E: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings;
und
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11A bis 11D: eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Halterings.
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1A zeigt
einen erfindungsgemäßen Haltering 10 zur
Montage an einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung für Halbleiterwafer,
von der der Poliervorrichtung zugewandten Seite in Draufsicht.
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Der Haltering 10 besteht
aus einem Trägerring 12,
welcher aus einem ersten Material hergestellt ist, insbesondere
metallischen Werkstoffen und/oder Kunststoffmaterialien, die eine
entsprechende Festigkeit wie metallische Werkstoffe aufweisen, insbesondere
faserverstärkte
Kunststoffe.
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Am Trägerring 12 ist konzentrisch
ein Auflagering 14 aus einem Kunststoffmaterial angeordnet. Das
erste Material weist eine höhere
Steifigkeit auf als dieses Kunststoffmaterial.
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Der Trägerring 12 weist auf
seiner zur Poliervorrichtung hin liegenden Seite in regelmäßigen Winkelabständen Gewindebohrungen 16 auf,
mit Hilfe derer der Haltering an der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung
befestigbar ist.
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Ferner weist der Trägerring 12 auf
seiner zur Poliervorrichtung hin weisenden Seite eine Ausnehmung 18 auf,
in die im montierten Zustand des Halteringes in der Poliervorrichtung
seitens der Poliervorrichtung ein Vorsprung (nicht gezeigt) hineinragt,
so dass immer eine definierte Einbaulage des Halteringes in der
Poliervorrichtung gegeben ist. Dies erleichtert insbesondere die
Ausrichtung der Gewindebohrungen 16 zu entsprechenden Durchbrüchen auf
Seiten der Poliervorrichtung, durch die Gewindebolzen in die Gewindebohrungen 16 eingeschraubt
und damit der Haltering an der Poliervorrichtung befestigt wird.
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1B zeigt
eine Schnittansicht des Halterings 10 der 1A entlang der Linie A-A und verdeutlicht
das Prinzip, mit welchem der Auflagering aus Kunststoffmaterial
an dem Trägerring
klebemittelfrei, lösbar,
drehfest, form- und/oder kraftschlüssig gehalten wird. Hierzu
weist der Auflagering 14 an seiner zum Trägerring 12 hin
weisenden Seite einen vom Außenumfang 20 rückspringenden
Absatz 22 auf, wie dies in der vergrößerten Detaildarstellung der 1C ersichtlich ist. Um den
Trägerring
und den Auflagering kraftschlüssig
lösbar
und drehfest miteinander zu verbinden, wird der Trägerring,
der in dem vorliegenden Beispiel aus Stahl hergestellt ist, auf
den aus Kunststoff hergestellten Auflagering aufgeschrumpft. Das
Kunststoffmaterial des Auflagerings ist vorzugsweise ein Polyphenylensulfidmaterial
(PPS), ein PEEK, PAI, PI, PA, POM, PET oder ein PBT in reiner oder
in modifizierter Form. Zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften
können reib-
und/oder verschleißmindernde
Zusatzstoffe beigemischt sein, beispielsweise PTFE, Polyimid, Molybdändisulfid,
Graphit, Bornitrid, Nanopartikel oder dergleichen.
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Durch die größere Steifigkeit des Stahlmaterials
des Trägerrings 12 wird
dem Haltering 10 insgesamt eine ausgezeichnete Formstabilität verliehen, während das
Kunststoffmaterial des Auflagerings 14 gleitend auf der
Abrasionsfläche
der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung aufliegt und der Halbleiterwafer
innerhalb des vom Auflagering definierten Ringraumes 24 während dem
Poliervorgang gehalten wird. Der Vorteil dieser Ausführungsform
besteht insbesondere darin, dass der Stahlring auf den Kunststoff-Aufnahmering 14 aufgeschrumpft
werden kann, wobei eine kraftschlüssige, lösbare und trotzdem drehfeste
Verbindung erhalten wird. Bei abgenutztem Trägerring 14 kann dieser
sehr einfach von dem Trägerring 12 entfernt
und durch einen neuen Auflagering 14 ersetzt werden. Der
Vorgang des Austausches ist deutlich einfacher, als dies im Stand
der Technik der Fall ist, und es brauchen keine Klebereste etc.
abgetragen werden. Auch muss der Trägerring 12 nicht gesondert
vorbereitet werden, bevor er mit einem neuen Auflagering 14 bestückt werden
kann und unterliegt damit seinerseits einem deutlich geringeren
Verschleiß.
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Die Umfangsfläche 20 des Halteringes 10 ist im
Wesentlichen stufenfrei, d.h. der Außenumfang des Auflageringes 14 fluchtet
mit dem Außenumfang des
Trägerringes 12.
Dadurch, dass sich der Auflagering 14 radial weiter nach
innen erstreckt als der Trägerring 12 und
darüber
hinaus diesen in einem vom Außenumfang 20 rückspringenden
Absatz 22 (1C)
aufnimmt, ist der Ringraum 24 im Wesentlichen ausschließlich durch
den Auflagering 14 begrenzt. Damit kommt die in der chemisch-mechanischen
Poliervorrichtung zu polierende Halbleiterwafer ausschließlich mit
dem vergleichsweise weichen Kunststoffmaterial des Auflageringes 14 in
Kontakt, so dass die Gefahr von Beschädigungen am Rand des Halbleiterwafers
minimiert ist.
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1D zeigt
schließlich
den Haltering 10 nochmals in perspektivischer Darstellung
und verdeutlicht insbesondere, dass der Innenraum des Halteringes 10 hauptsächlich von
dem Auflagering 14 begrenzt wird.
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Die 2A bis 2D zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halteringes 30,
der, ähnlich
wie der Haltering 10 der 1A bis 1D, aus einem Trägerring 32 aus
Stahl und einem Auflagering 34 aus Kunststoffmaterial hergestellt
ist. Der Trägerring 32 weist
in regelmäßigen Winkelabständen Gewin debohrungen 36 auf,
die der Befestigung des Halteringes 30 an der chemischmechanischen
Poliervorrichtung dienen. Eine Ausnehmung 38 sorgt für eine definierte
Einbaulage des Halteringes in der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung,
da im montierten Zustand in diese ein Vorsprung dieser Vorrichtung
eingreift. Damit sind die Gewindebohrungen 36 zu den entsprechenden
Befestigungselementen seitens der Poliervorrichtung ausgerichtet,
und die Montage mittels Schraubbolzen kann in einfacher Weise erfolgen.
Der Außenumfang
des Halteringes 30 ist so gestaltet, dass die Außenumfangsflächen von
Trägerring 32 und
Auflagering 34 miteinander fluchten. Der Auflagering 34 erstreckt
sich in radialer Richtung weiter zur Mitte, als dies bei dem Trägerring 32 der Fall
ist. Vom Außenumfang 40 ist
an dem Auflagering 34 ein rückspringender Absatz 42 vorgesehen,
der den Trägerring 32 aufnimmt
(2C). Damit ist ein von
dem Haltering 30 gebildeter Innenraum 44 wiederum
im Wesentlichen ausschließlich
von dem Auflagering 34 bzw. von dessen relativ weichem
Kunststoffmaterial begrenzt. Dies ist aus der Schnittansicht längs Linie
A-A in 2A wie in 2B dargestellt ersichtlich.
Dies verdeutlicht insbesondere auch 2D.
Im Bereich des Absatzes 42 weist der Auflagering 34 an
seiner mit dem Trägerring 32 in
Kontakt stehenden radialen Fläche
eine ringförmige
Rippe 43 auf, welche in eine hierzu komplementäre Ringnut 45 an
der Unterseite des Trägerringes 32 eingreift.
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Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halteringes
lässt sich
die Verbindung zwischen dem Auflagering 34 und dem Trägerring 32 durch
einen Presssitz schaffen, bei dem die ringförmige Rippe 43 in
die Ringnut 45 eingepresst wird.
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Dadurch kommt ein form- und kraftschlüssiger Verbund
zwischen Trägerring
und Auflagering zustande, der klebemittelfrei zu einer drehfesten
Verbindung führt.
Diese Verbindung ist für
den Fall der abrasiven Abnutzung des Auflageringes 34 lösbar, und
der Trägerring 32 ist
mit einem neuen Auflagering 34 im Presssitz wieder bestückbar, ohne
dass der Trägerring 32 in
größerem Umfang
für das
neue Einsetzen des Auflageringes 34 vorbereitet werden müsste. Insbesondere
entfällt,
wie im Stand der Technik notwendig, das mühevolle Entfernen von Klebemittelresten,
was dort auch zu einem Verschleiß des Trägerringes selbst führt.
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Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
des Halteringes 30 kann im Prinzip eine beliebige Anzahl
von Auflageringen 34 mit einem einzigen Trägerring 32 verwendet
werden. Dadurch lassen sich die Kosten für das chemisch-mechanische Polieren
von Halbleiterwafern drastisch reduzieren, insbesondere auch deshalb,
weil das Verschleißteil des
Auflageringes 34 wesentlich kostengünstiger herstellbar ist als
der vergleichsweise aufwändig
zu fertigende Trägerring 32.
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Auch bei diesem Haltering übernimmt
der Trägerring 32 wieder
die Aufgabe, den Ring mechanisch zu stabilisieren und damit für eine fixierte
Geometrie desselben zu sorgen. Der Auflagering 34 mit seinem
vergleichsweise weichen Material schützt die Halbleiterwafer vor
Kontakt mit dem Trägerring 32 und
vermeidet damit Beschädigungen
am Rand der Halbleiterwafer.
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Eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Halteringes 50 ist
in den 3A bis 3D dargestellt. Auch hier übernimmt
ein Trägerring 52 die
Aufgabe, den Haltering 50 mechanisch zu stabilisieren und
für dessen
exakte Geometrie zu garantieren. Er ist bevorzugt aus Stahl hergestellt.
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Der Trägerring 52 trägt auf seiner
zu der Auflagefläche
der chemisch-mechanischen Poliervorrichtung weisenden Seite einen
Auflagering 54, der wiederum aus Kunststoffmaterial hergestellt
ist.
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Auf seiner zu der Poliervorrichtung
liegenden Seite weist der Trägerring 52 in
regelmäßigen Winkelabständen Gewindebohrungen 56 auf, über die der
Haltering 50 mit der Poliervorrichtung über Gewindebolzen verbunden
werden kann.
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Ferner weist der Trägerring 52 an
seiner der Poliervorrichtung zugewandten Seite eine Ausnehmung 58 auf,
die dem definierten Einsetzen des Halteringes 50 in der
chemisch-mechanischen Poliervorrichtung dient, so dass die Gewindebohrungen 56 mit entsprechenden
Durchlässen
auf Seiten der Poliervorrichtung fluchten und Schraubbolzen hier
einfach eingesetzt und eingeschraubt werden können.
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Die 3B zeigt
einen erfindungsgemäßen Haltering 50 in
Schnittdarstellung längs
Linie A-A der 3A, wobei
hier ersichtlich ist, dass der Außenumfang 60 des Halteringes 50 hier
von einem in Axialrichtung verlaufenden, vom Auflagering 54 getragenen
Bund 66 gebildet wird, welcher die außen liegende Umfangsfläche des
Trägerringes 52 im
Wesentlichen vollständig
bedeckt. Damit ist der Trägerring 52 in
einem Ringkanal 62 des Auflageringes 54 angeordnet
und an seinen in Axialrichtung verlaufenden Oberflächen im
Wesentlichen durch das Kunststoffmaterial des Auflageringes bedeckt.
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Damit eröffnet sich für den Konstrukteur
die Möglichkeit,
ein günstigeres
metallisches Material zu verwenden, was zum einen die gleichen mechanischen
Eigenschaften wie das zuvor angesprochene Stahlmaterial aufweist,
jedoch kostengünstiger,
insbesondere auch für
die Herstellungsvorgänge
des Trägerringes 52,
ist. Das Kunststoffmaterial des Auflageringes 54 schützt dabei
die Oberflächen
des Trägerringes 52 in
den Bereichen, in denen dieser potenziell mit den chemischen Agentien,
die für
den chemisch-mechanischen Poliervorgang verwendet werden, in Berührung kommen
könnten.
Eine Korrosion an der Oberfläche
des Trägerringes
findet deshalb auch bei der Verwendung von kostengünstigeren
Materialien nicht statt.
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Der Trägerring 52 ist bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform
eines Halteringes 50 mit dem Auflagering 54 im
Presssitz verbunden, so dass wiederum eine klebemittelfreie Verbindung
gegeben ist. Der Kraftschluss zwischen dem Trägerring 52 und dem
Auflagering 54 ist normalerweise ausreichend, um hier auch
für eine
drehfeste Verbindung zu sorgen.
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Bei besonderen Beanspruchungen kann
jedoch eine Verdrehsicherung vorgesehen sein, wie sie beispielhaft
in der 3D dargestellt
ist. Zu diesem Zweck werden an einer oder mehreren Stellen des Trägerringes 52 und
des Auflageringes 54 über den
Umfang des Halteringes 50 verteilt Rücksprünge vorgesehen, die zusammen
miteinander einen Hohlraum schaffen, in den ein aushärtbares
organisches oder anorganisches Material einfüllbar ist. Beim Montieren des
Trägerringes 50 am
Auflagering 54 ist das Material noch weich und verformbar
und füllt
deshalb im Wesentlichen die von den Rücksprüngen seitens des Auflageringes 54 und
des Trägerringes 52 gebildeten
Hohlräume
aus. Danach wird das Material in den Rücksprüngen ausgehärtet und stellt damit eine Verdrehsicherung
dar. Gleichzeitig ist somit eine Art Sicherung dafür geschaffen,
dass der Auflagering nicht ohne Weiteres von dem Trägerring 52 abgezogen
werden kann.
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Die Auswahl an in den Hohlraum 68 einzubringenden
aushärtbaren
Materialien, die dann eine Befüllung 69 bilden,
ist sehr groß,
da diese Volumina völlig
von der Umgebung abgeschirmt sind und lediglich den mechanischen
Anforderungen, die die mechanische Beanspruchung beim Poliervorgang
vorgeben, standhalten müssen.
Vorzugsweise werden thermisch aushärtbare Materialien verwendet.
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Auch bei dieser Variante erstreckt
sich der Auflagering 54 in Radialrichtung des Halteringes 50 so
weit nach innen, dass der gebildete Innenraum 64 im Wesentlichen
durch das relativ weiche Material des Auflageringes 54 begrenzt
wird und die darin gehaltenen Halbleiterwafer an ihren Rändern beim
chemisch-mechanischen Poliervorgang nicht beschädigt werden können.
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Die zuvor anhand der 3B beschriebene Verdrehsicherung bei
den erfindungsgemäßen Halteringen
lässt sich
auch auf die bereits zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Halteringe 10 und 30 anwenden,
ebenso wie für
die Mehrzahl der im Nachfolgenden besprochenen Halteringe, auch
wenn dies später
im Einzelnen nicht mehr erwähnt
wird.
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Die 4A bis 4D zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halteringes 70,
welcher im Wesentlichen aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, nämlich einem
Trägerring 72 und
einem Auflagering 74. Der Trägerring 72 weist wieder
in regelmäßigen Winkelabständen angeordnete
Gewindebohrungen 76 sowie eine Ausnehmung 78 auf,
deren Funktion den Gewindebohrungen und Ausnehmungen der zuvor beschriebenen
Halteringe entspricht. Auch hier erstreckt sich der Auflagering 74 wiederum weiter
radial nach innen als der Trägerring 72 und sorgt
dadurch für
einen Innenraum 84, der im Wesentlichen von dem Kunststoffmaterial
des Auflageringes 74 begrenzt wird und damit schonend für die darin
aufgenommene Halbleiterwafer ist. Der Außenumfang 80 des Halteringes 70 wird
hier wiederum von dem Kunststoffmaterial des Auflageringes 74 bzw.
dessen Bund 86 gebildet, so dass das Material des Trägerringes 72 ganz
unter den Gesichtspunkten der hier notwendigen Festigkeit ausgewählt werden kann,
unabhängig
davon, ob dieses ausreichend inert gegenüber den chemischen Agentien
ist, die bei dem chemisch-mechanischen Poliervorgang verwendet werden.
Der Bund 86 schützt
die Außenoberfläche des
Trägerringes 72 gegen
einen eventuellen Angriff dieser Materialien. Außerdem ist der Trägerring 72 in
einem Ringkanal 82 eingepresst, wie dies am besten in der
Detaildarstellung der 4B,
die eine Schnittdarstellung längs
Linie A-A in 4A beinhaltet,
zum Ausdruck kommt, ebenso wie in 4C.
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Aus der Detaildarstellung der 4C ist ferner eine Besonderheit
dieser Variante des Halteringes 70 ersichtlich, der ansonsten ähnlich aufgebaut ist
wie der Haltering 50 der 3A bis 3D.
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An der innen liegenden Umfangswandung des
Ringkanals 82 ist an mindestens einer Stelle, besser jedoch
in regelmäßigen Winkelabständen über den
gesamten Umfang des Ringkanals 82 verteilt, eine Rastverbindung 85 vorgesehen,
welche aus einer federnd am Auflagering 74 gehaltenen Nase 87 und
einem hierzu in der innen liegenden Umfangswand des Trägerringes 72 angeordneten Ausnehmung
besteht.
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Beim Einpressen des Trägerringes 72 in
den Ringkanal 82 des Auflageringes 74 rastet in
der Endstellung die Rastverbindung 85 ein, d.h. die Nase 87 greift
in die hier vorgesehene komplementäre Ausnehmung seitens des Trägerringes 72 ein
und führt so
zu einer Abziehsicherung einerseits und zu einer drehfesten Verbindung
zwischen Trägerring 72 und Auflagering 74 andererseits.
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Üblicherweise
erzielt man bereits mit dem Einpressen des Trägerringes 72 in den
Auflagering 74 eine ausreichende Drehfestigkeit, so dass
die Rastverbindung 85 hier nur noch eine zusätzliche Verdrehsicherung
darstellt.
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Auch hier wiederum ist die Möglichkeit
geschaffen, den Auflagering 74 im Falle des übermäßigen Verschleißes von
dem Trägerring 72 leicht
abzulösen
und durch einen neuen Auflagering 74 zu ersetzen. Auch
hier ist es nicht notwendig, den Trägerring 72 besonders
zu reinigen und vorzubereiten, bevor wieder ein neuer Auflagering 74 montiert
werden kann.
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Die 5A bis 5D zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halteringes 90.
Der Haltering 90 setzt sich aus einem Trägerring 92 und einem
Auflagering 94 zusammen, wobei der Trägerring 92 wiederum
bevorzugt aus Stahl hergestellt ist, und der Auflagering 94 aus
einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus Polyphenylensulfid, PEEK,
PAI, PI, PA, PET oder aus PBT in reiner oder modifizierter Form.
Wiederum können
reib- und/oder verschleißmindernde
Zusatzstoffe zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften beigemischt
sein, zum Beispiel PTFE, Polyimid, Molybdändisulfid, Graphit, Bornitrid,
Nanopartikel oder dergleichen.
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Der Außenumfang 100 des
Halteringes 90 wird hier von den fluchtenden Außenoberflächen von Trägerring 92 und
Auflagering 94 gebildet.
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Anders als bei den bisher vorgestellten
Varianten ist bei dem Auflagering 94 kein rückspringender
Absatz vorgesehen, sondern eine Radialfläche 102, die dem Trägerring 92 gegenüberliegt.
Diese Radialfläche 102 beinhaltet
eine oder mehrere, im vorliegenden Fall fünf, konzentrische ringförmige Rippen 103,
die in Axialrichtung von der Radialfläche 102 abstehen.
Die zur Radialfläche 102 komplementäre Fläche des
Trägerringes 92 weist
entsprechende konzentrische Hinterschneidungen 104 auf,
in die die Rippen 103 aufgenommen werden können.
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Die Aufnahme der Rippen 103 in
den Hinterschneidungen 104 erfolgt vorzugsweise durch Auf- oder
Einschrumpfen, wobei entweder zuerst das metallische Material des
Trägerringes
erwärmt
wird, so dass die Hinterschneidungen 104 sich erweitern, dann
der Auflagering 94 mit seinen Rippen 103 auf den
Trägerring 92 aufgesetzt
und die Rippen in die Hinterschneidungen eingeführt werden, worauf dann bei
einem Abkühlen
des Trägerringes 92 eine
Verengung der Hinterschneidungen erfolgt, so dass diese dann in
Form- und Kraftschluss die Rippen 103 fassen. Alternativ
kann das Kunststoffmaterial abgekühlt und die Rippen 103 in
die Hinterschneidungen 104 eingeführt werden.
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Auf diese Art lässt sich bei dieser Variante ein
form- und kraftschlüssiger
Verbund zwischen dem Trägerring 92 und
dem Auflagering 94 schaffen.
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Auch hier ist wiederum durch den
Form- und Kraftschluss eine Verdrehsicherheit gegeben, die man jedoch,
wie bei den vorhergehenden Varianten gezeigt, bei spielsweise durch
das Vorsehen weiterer Verdrehsicherungen zusätzlich verbessern kann.
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Der Aufbau des Halteringes 90 ist
insbesondere in der 5B,
welche eine Schnittdarstellung längs
Linie A-A der 5A darstellt,
sowie in der Detaildarstellung der 5C zu
sehen.
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Die 6A bis 6D zeigen eine weitere Variante
des erfindungsgemäßen Halteringes 110 mit
einem Trägerring 112 und
einem Auflagering 114.
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Die Besonderheit bei dieser Ausführungsform
besteht darin, dass der Trägerring 112 segmentiert,
d.h. nicht mehr einstöckig
ausgebildet, ist, wie dies im Falle der bislang besprochenen Halteringe 10, 30, 50, 70 und 90 der
Fall war.
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Der Aufnahmering 114 weist
an seinem Außenumfang
einen radial rückspringenden
Absatz 116 auf, welcher an seiner radial außen liegenden
Umfangswandung eine sich radial nach innen erstreckende Ringnut 118 aufweist.
Der Trägerring 112 weist
an seinem dem Auflagering 114 zugewandten Ende einen radial
nach innen vorspringenden Flansch 120 auf, welcher beim
Zusammenbau des Halteringes 110 in die Ringnut 118 des
Aufnahmeringes 114 eingepresst wird. Die 6B zeigt dies im Einzelnen mit ihrer
Schnittdarstellung längs
Linie A-A der 6A. Im übrigen ist
dies auch noch einmal der vergrößernden
Detaildarstellung der 6C zu
entnehmen.
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Die 6D schließlich zeigt
die Segmentierung des Trägerringes 112 in
zwei Halbkreissegmente 122, die zusammen den Trägerring 112 bilden.
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In den Trägerringsegmenten 122 sind
wiederum Gewindebohrungen 124 vorgesehen, über die der
Trägerring
mit der Poliervorrichtung verschraubbar ist. Eine Ausnehmung 126 an
der Oberseite des Trägerringes 124 sorgt
wieder für
eine richtige Einbaulage des Halteringes in der Poliervorrichtung.
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Bei dieser Variante kann der Trägerring 112 besonders
einfach von dem Auflagering 114 getrennt werden und wiederum
sind keine weiteren Vorbereitungsarbeiten notwendig, bevor man einen
neuen Auflagering 114 mit dem Trägerring 112 verbindet.
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Die 7A bis 7D zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halterings 130 mit
einem Trägerring 132 und
einem Auflagering 134.
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Bei dieser Variante ist der Gedanke
der Segmentierung des Trägerrings 132,
wie bereits in der Ausführungsform
der 6A bis 6D zum Ausdruck kommt, weitergeführt und
hier sind insgesamt 12 Segmente 133 vorhanden (vgl. insbesondere
die räumliche
Darstellung in der 7D zusammen
mit dem Trägerring 132).
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Der Aufnahmering 134 ist
einstöckig
ausgebildet und weist an seinem Außenumfang 136 einen rings
umlaufenden Schlitz 137 (vgl. Schnittansicht längs Linie
A-A der 7A wie in 7B dargestellt) auf sowie
auf der zur Poliervorrichtung hinweisenden Seite in regelmäßigen Winkelabständen vom
Außenumfang
und in Axialrichtung zur Poliervorrichtung durchgehende Rücksprünge 138 auf.
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Die Trägerringsegmente 133 sind
aus einem Flanschteil 139, welches beispielsweise aus Flachmaterial
hergestellt sein kann. An seiner zur Poliervorrichtung hinweisenden
Oberfläche
trägt das Flanschteil 139 eine
Gewindebuchse 140, die beim Einsetzen des Flanschteils 139 in
den Ringschlitz 137 in die Ausnehmungen 138 einrückt und
so von Seiten der Poliervorrichtung für ein Verschrauben des Halterings 130 zugänglich ist
(7C).
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Beim Einführen der Flanschteile 139 in
den Ringschlitz 137 am Außenumfang 136 des
Auflagerings 134 werden die Flanschteile 139 eingepresst, so
dass diese im Presssitz in dem Auflagering 134 gehalten
sind.
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Eine Verdrehsicherung ergibt sich
hier automatisch durch das Einrücken
der Gewindebuchsen 140 in die Ausnehmungen 138,
so dass weiter Maßnahmen
zur Verdrehsicherung hier nicht notwendig sind.
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Um eine gezielte Positionierung des
Halterings 130 in der Poliervorrichtung zu gewährleisten, weist
dieses Mal der Auflagering 134 eine Ausnehmung 142 auf,
in die ein Vorsprung auf Seiten der Poliervorrichtung (nicht gezeigt)
eingreift und so für
eine eindeutige Positionierung des Halterings 130 in der Poliervorrichtung
sorgt.
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Eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Halterings 150 mit
segmentiertem Trägerring 152 ist
in den 8a bis 8d dargestellt.
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Wiederum weist der Auflagering 154 im
Bereich eines Absatzes 156 eine radial nach außen sich öffnende
Ringnut 158 auf, während
der Trägerring 152,
der aus Ringsegmenten 153 gebildet wird, an seinem zur
Auflagefläche
weisenden Ende einen Segmentflansch, der radial nach innen weist,
trägt. Dieser
Ringsegmentflansch 160 greift im montierten Zustand in
die Ringnut 158 ein und ist dort eingepresst.
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Anders als bei den in den 7A bis 7D beschriebenen Variante sind die Gewindebohrungen 162 in
den Ringsegmentteilen 163 eingebracht ebenso wie eine entsprechende
Ausnehmung 164 von den Ringsegmenten 153 gebildet
werden.
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Die 9A bis 9D zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halterings 170 mit
einem einteiligen Trägerring 172 und
einem einteiligen Auf nahmering 174. Bei dieser Variante
ist der Trägerring 172 mit
einer konzentrischen Ringnut 176 versehen, mit einer im
Wesentlichen achsparallelen Wandung 178, die dies am Besten
in der Schnittdarstellung der 9B (Schnittdarstellung
längs Linie
A-A der 9A) sowie der
Detaildarstellung der 9C ersichtlich
ist.
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In die achsparallele Wandung 178 ist
ein Gewindeabschnitt 179 eingearbeitet.
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Der Auflagering 174 weist
an seiner zur Trägerringseite
hinweisenden Seite eine ringförmige Rippe 180 auf,
welche auch aus Ringsegmenten bestehen kann. Das bedeutet, die Rippe 180 braucht nicht über den
gesamten Umfang von 360° vorhanden
sein, sondern kann auch nur in Abschnitten ausgebildet sein.
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Diese Rippe 180 weist an
ihrer innen liegenden achsparallelen Wandung einen Innengewindeabschnitt
auf, mit dem der Auflagering 174 mit dem Trägerring 172 verschraubt
werden kann.
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Auch auf diese Weise lassen sich
Trägerring 172 und
Auflagering 174 kraft- und formschlüssig miteinander verbinden,
wobei in der Regel auch eine drehfeste Verbindung erzielt werden
kann, indem die Kraft bzw. das Drehmoment mit dem die Gewindeverbindung
am Ende angezogen wird, entsprechend gewählt werden. Darüber hinaus
lässt sich
die drehfeste Verbindung zwischen Trägerring 172 und Auflagering 174 zusätzlich dadurch
noch sichern, dass man zu Sicherungsmitteln greift, wie sie im Rahmen
der 3D beschrieben wurden.
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Auf Seiten des Trägerrings 172 sind
wieder Gewindebohrungen 182 in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet, über die
der Haltering 170 insgesamt in der Poliervorrichtung montierbar
ist. Für eine
korrekte Orientierung des Halterings bei der Montage in der Poliervorrichtung
dient wiederum eine Ausnehmung 184, in die ein entsprechender Vorsprung
seitens der Poliervorrichtung eingreift.
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Die 10A bis 10F zeigen eine weitere Variante
eines erfindungsgemäßen Halterings 190,
bei dem ebenfalls die form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen einem
Trägerring 192 und
einem Auflagering 194 mittels einer Verschraubung hergestellt wird.
Der Haltering ist in einem von dem Außenumfang 196 rückspringenden
Absatz 198 aufgenommen, welcher eine achsparallele Wandung 199 mit einem
darin integrierten Gewindeabschnitt 200 aufweist. Der Trägerring 192 weist
an seiner innenliegenden achsparallelen Oberfläche ebenfalls einen Gewindeabschnitt
auf, mit dem dieser dann mit dem Auflagering 194 verschraubbar
ist. Wiederum lässt sich über die
Verschraubung eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem
Trägerring 192 und
dem Auflagering 194 herstellen, wobei diese Verbindung
in der Regel ausreichend drehfest ist.
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Um zusätzlich zu einer Drehsicherung
zu kommen, kann entweder wie in 3D dargestellt
in Ausnehmungen fließfähiges aushärtbares
Material eingebracht werden, und dieses nach fertiger Montage ausgehärtet werden
oder aber, wie in den Varianten der 10A und 10E gezeigt, mit einem Sicherungsstift
oder Sicherungsbolzen das Verdrehen von Auflagering 184 gegenüber dem
Trägerring 192 verhindert
werden. Dort ist zum einen in der 7D ein radial
eingesetzter Bolzen 202 vorgesehen, der in Radialrichtung
sowohl den Trägerring 192 durchsetzt als
auch in den Auflagering 194 eingreift.
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Eine alternative Variante für diese
Art der Sicherung ist in 10E dargestellt,
wo in achsparalleler Anordnung ein Sicherungsbolzen 204 eine
gemeinsam von einer Ausnehmung seitens des Trägerrings 192 und seitens
des Auflagerings 194 gebildeten Bohrung eingesetzt wird.
Am Trägerring 192 sind wiederum
Gewindebohrungen 206 angeordnet, mittels denen Halteringe 190 in
der Poliervorrichtung befestigt werden können.
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Eine Ausnehmung 208 sorgt
für den
korrekten Einbau des Halterings 190 in der Poliervorrichtung.
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Schließlich zeigen die 11A bis 11D eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Halterings 210,
welcher aus einem Trägerring 212 und
einem Auflagering 214 gebildet wird. Der Trägerring weist
wieder mit regelmäßigen Winkelabständen angeordnete
Gewindebuchsen 216 an seiner zur Poliervorrichtung weisenden
Oberfläche
auf sowie eine Ausnehmung 218, über die ein korrekter Sitz
des Halterings 210 in der Poliervorrichtung gewährleistet wird.
Hier liegen der Trägerring 212 und
der Auflagering 214 mit zwei im Wesentlichen parallelen
Oberflächen
einander gegenüber,
wobei in die Oberfläche des
Trägerrings 212 ein
oder mehrere, im vorliegenden Fall drei, konzentrische Ringkanäle 220, 221, 222 eingearbeitet
sind (vgl. vergrößerte Detaildarstellung
der 11C). Benachbart
zu den radial jeweils außen
liegenden Bereichen des Trägerrings 212 sind
Muten 224, 225 angeordnet, die ringförmig und
konzentrisch angeordnet sind und Dichtungselemente 226, 227 aufnehmen.
Die Ringkanäle 221, 222, 223 stehen
miteinander in Fließverbindung
(im Einzelnen nicht gezeigt).
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An mindestens einer Stelle weist
der Trägerring 212 eine
Radialbohrung 228 auf, die auf eine Axialbohrung 230 trifft,
welche von der abgewandten Oberfläche des Trägerrings 212 bis in
mindestens einen der Ringkanäle 221, 222 oder 223 führt.
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In die Radialbohrung 230 lässt sich
ein Verschlussstopfen 232 einschrauben, der zunächst in nur
wenig eingeschraubtem Zustand in der Bohrung 130 gehalten
wird. Sobald der Auflagering 214 mit dem Trägerring 212 zusammengefügt ist kann über die
Radialbohrung 228 ein Vakuum angelegt werden und damit
das Volumen der Ringkanäle 221, 222, 223 evakuiert
werden. Aufgrund des in den Ringkanälen entstehenden Vakuums wird
dann ohne weiteres der Auflagering 214 an dem Trägerring 212 gehalten.
Danach lässt
sich der Verschlussbolzen 232 weiter in die Bohrung 230 einschrauben,
so dass die Radialbohrung 228 verschlossen wird. Damit
bleibt das Vakuum in den Ringkanälen 221, 222, 223 erhalten,
ohne dass weiter über
die Radialbohrung 228 evakuiert werden muss.
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Damit hat man eine sehr einfache
lösbare Verbindung
zwischen dem Trägerring 212 und
dem Auflagering 214 geschaffen, welche kraftschlüssig für eine drehfeste
Verbindung zwischen diesen beiden Teilen des Halterings 210 sorgt.
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Beim Austausch des verschlissenen
Auflagerings 214 braucht dann nur noch der Verschlussbolzen 238 herausgedreht
werden, bis über
die Radialbohrung 228 eine Belüftung der Ringkanäle 221, 222, 223 möglich ist.
Dann lässt
sich der Auflagering 214 ohne Kraftaufwand von dem Trägerring 212 entfernen
und ein neuer Auflagering 214 in der zuvor beschriebenen
Weise auf dem Trägerring 212 montieren.