DE102022203968A1

DE102022203968A1 - Bearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102022203968A1
Application number: DE102022203968.8A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Suzuki
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN115246084A; KR20220147016A; TW202242988A; US20220339753A1; JP2022168720A

Abstract

Eine zu polierende Oberfläche eines Werkstücks wird durch eine Polieroberfläche eines Polierpads poliert, indem ein Punkt an einem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an vorgegebenen Koordinaten, d.h. ersten Koordinaten, die in einer Koordinatenebene parallel zu der Polieroberfläche enthalten sind, außer Kontakt mit der Polieroberfläche gehalten wird und ein Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an anderen Koordinaten, d.h. dritten Koordinaten, in der Koordinatenebene in Kontakt mit einem äußeren Umfangsrand der Polieroberfläche gehalten wird. Auf diese Weise wird die zu polierende Oberfläche des Werkstücks in ihrer Gesamtheit poliert, und ein Bereich der Polieroberfläche des Polierpads in der Nähe des äußeren Umfangsrands desselben kann in gleichem Maße abgenutzt werden wie ein Bereich der Polieroberfläche, der innerhalb des genannten Bereichs angeordnet ist. Dadurch wird verhindert, dass die Polieroberfläche des Polierpads durch das Polieren der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks ein Stufenprofil ausbildet. Auch nachdem das Polierpad das Werkstück poliert hat, bleibt das Polierpad in Form, um die zu polierende Oberfläche eines anderen Werkstücks zu eben auszugestalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren eines Polierens eines Werkstücks mit einer zu polierenden kreisförmigen Oberfläche unter Verwendung eines Polierpads mit einer kreisförmigen Polieroberfläche.
Beschreibung des Standes der Technik
Chips aus elektronischen Bauelementen wie beispielsweise Halbleiterbauelementen, optischen Bauelementen usw. werden aus Werkstücken wie Halbleiterwafern aus Silizium (Si), Siliziumkarbid (SiC) oder dergleichen oder isolierenden Wafern, beispielsweise aus Saphir, d.h. Aluminiumoxid (Al2O₃) oder dergleichen hergestellt. Insbesondere werden Chips hergestellt, indem ein Werkstück, das eine Anzahl an Bauelementen aufweist, die in entsprechenden Bereichen auf seiner Vorderseite ausgebildet sind, dünn ausgestaltet wird und dann die Bereiche am Werkstück in die Chips geteilt werden.
Eine Möglichkeit, ein Werkstück dünner auszugestalten, besteht darin, eine Rückseite des Werkstücks zu schleifen, die einer Vorderseite gegenüber angeordnet ist, an der Bauelemente ausgebildet sind. Wenn die Rückseite des Werkstücks geschliffen wird, könnte sich jedoch an der Rückseite eine Schicht, d.h. eine Bruchschicht, ausbilden, in welcher der kristalline Aufbau des Materials des Werkstücks gestört ist, und/oder es könnten Schleifspuren zurückbleiben, und an der Rückseite könnten feine Risse ausgebildet werden. Wenn das Werkstück dann in Bauelementchips geteilt wird, könnte die Biegefestigkeit der erhaltenen Chips möglicherweise verringert werden.
Es ist in der Technik üblich, die geschliffene Oberfläche des Werkstücks zu polieren, um eine Bruchschicht, Schleifspuren und/oder Risse von der geschliffenen Oberfläche zu entfernen (siehe beispielsweise JP2003-243345A ). Insbesondere wird das Werkstück poliert, indem ein Polierpad, das beispielsweise aus einem Kunststoff wie beispielsweise geschäumtem Polyurethan oder einem Vliesstoff wie Filz und in dem Kunststoff oder dem Vliesstoff verteilten abrasiven Körnern ausgestaltet ist, und das Werkstück jeweils um ihre Drehachsen gedreht werden, während die Polieroberfläche des Polierpads in Kontakt mit der Rückseite, d.h. der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks, gehalten wird.
DARTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Polieroberfläche eines Polierpads wird beim Polieren der zu polierenden Oberfläche eines Werkstücks abgenutzt. Wird zum Polieren mehrerer Werkstücke, deren zu polierende Oberflächen die gleiche Größe aufweisen, nur ein Teilbereich der Polieroberfläche eines Polierpads verwendet, dann könnte die Polieroberfläche des Polierpads ein Stufenprofil entwickeln. Beispielsweise könnte ein Bereich der Polieroberfläche in der Nähe ihres äußeren Umfangsrandes nach unten unter einen anderen Bereich der Polieroberfläche, der radial innen liegt, vorstehen.
Wenn das Polierpad, dessen Polieroberfläche ein derartiges Stufenprofil aufweist, zum Polieren der zu polierenden Oberfläche eines Werkstücks verwendet wird, könnte dies dazu führen, dass es schwierig wird, die zu polierende Oberfläche des Werkstücks eben auszugestalten. Da das Polierpad im Wesentlichen biegsam ist, neigt die Oberfläche des Polierpads dazu, verformt werden, wenn es die zu polierende Oberfläche des Werkstücks poliert.
Beispielsweise könnte, wenn das Polierpad Werkstück poliert, das Polierpad aufgrund des Stufenprofils an der Oberfläche des Polierpads eine größere Last auf das Werkstück in der Nähe seines äußeren Umfangsrands ausüben. Wenn das Polierpad ein Werkstück poliert, dessen zu polierende Oberfläche die gleiche Größe aufweist wie die oben genannte Anzahl von Werkstücken, neigt ein Bereich des Werkstücks in der Nähe seines äußeren Umfangsrands dazu, übermäßig poliert zu werden und sich bis zum Randabwurf zu verdünnen.
In Anbetracht der vorgenannten Schwierigkeiten ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Polierpad zum ebenen Ausgestalten der zu polierenden Oberfläche eines Werkstücks auch nach einem Polieren der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks in Form zu halten, indem verhindert wird, dass eine Polieroberfläche des Polierpads aufgrund des Polierens ein Stufenprofil entwickelt.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bearbeitungsverfahren zum Polieren eines Werkstücks mit einer zu polierenden kreisförmigen Oberfläche unter Verwendung eines Polierpads mit einer kreisförmigen Polieroberfläche bereitgestellt. Das Bearbeitungsverfahren umfasst: einen Halteschritt eines Haltens des Werkstücks an einem Einspanntisch, der eine konische Halteoberfläche mit einer vorstehenden Mitte aufweist, einen Einstellschritt eines Einstellens eines zwischen einer Drehachse des Einspanntisches und einer Drehachse des Polierpads ausgebildeten Winkels, um ein Liniensegment auszubilden, das einen Punkt an einem äußeren Umfangsrand der Halteoberfläche, dessen Distanz zu der Polieroberfläche in einer Richtung senkrecht dazu am kürzesten ist, und der Mitte der Halteoberfläche parallel zu der Polieroberfläche miteinander verbindet, einen Positionierschritt eines horizontalen Bewegens des Polierpads und des Einspanntisches relativ zueinander, um das Polierpad derart oberhalb des Einspanntisches zu positionieren, dass erste Koordinaten, an denen ein Punkt an einem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche in Ausrichtung mit dem Liniensegment positioniert ist, das Polierpad nicht überlappen, und zweite Koordinaten, an denen die Mitte der zu polierenden Oberfläche positioniert ist, das Polierpad in einer Koordinatenebene parallel zu der Polieroberfläche überlappen, und einen Polierschritt eines Polierens des Werkstücks, indem der Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an den ersten Koordinaten außer Kontakt mit der Polieroberfläche gehalten wird und ein Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an dritten Koordinaten in der Koordinatenebene, die sich von den ersten Koordinaten unterscheiden, in Kontakt mit einem äußeren Umfangsrand der Polieroberfläche gehalten wird, während das Polierpad und der Einspanntisch um jeweilige Drehachsen davon gedreht werden.
Bevorzugt umfasst das Bearbeitungsverfahren ferner: einen Abrichtschritt eines Abrichtens des Polierpads vor dem Positionierschritt, wobei in dem Abrichtschritt eine Vertiefung in einem kreisförmigen zentralen Bereich der Polieroberfläche ausgebildet wird, und wobei ein Abschnitt einer Grenze einer Grenzfläche, an der die Polieroberfläche und die zu polierende Oberfläche im Polierschritt in Kontakt miteinander gehalten werden, entlang eines äußeren Umfangsrandes der Vertiefung eine bogenförmige Form aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine zu polierende Oberfläche eines Werkstücks durch eine Polieroberfläche eines Polierpads poliert, indem ein Punkt an einem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an vorgegebenen Koordinaten, d.h. ersten Koordinaten, die in einer Koordinatenebene parallel zur Polieroberfläche enthalten sind, außer Kontakt mit der Polieroberfläche gehalten wird und ein Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an anderen Koordinaten, d.h. dritten Koordinaten, in der Koordinatenebene in Kontakt mit einem äußeren Umfangsrand der Polieroberfläche gehalten wird. Auf diese Weise wird die zu polierende Oberfläche des Werkstücks in ihrer Gesamtheit poliert, und ein Bereich der Polieroberfläche des Polierpads in der Nähe des äußeren Umfangsrands davon kann in gleichem Maße abgenutzt werden wie ein Bereich der Polieroberfläche, der innerhalb des genannten Bereichs angeordnet ist.
Dadurch wird verhindert, dass die Oberfläche des Polierpads aufgrund des Polierens der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks ein Stufenprofil ausbildet. Auch nachdem das Polierpad das Werkstück poliert hat, bleibt das Polierpad in Form, um die zu polierende Oberfläche eines anderen Werkstücks eben auszugestalten.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, sowie die Weise ihrer Umsetzung werden am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Bearbeitungsvorrichtung beispielhaft darstellt;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Werkstück beispielhaft darstellt;
3 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, die schematisch einen Einspanntisch der Bearbeitungsvorrichtung beispielhaft darstellt;
4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten des Werkstücks beispielhaft darstellt;
5A ist eine Draufsicht, die schematisch den an einer Polierposition positionierten Einspanntisch und ein hinsichtlich einer Position eingestelltes Polierpad darstellt;
5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A₁-B₁ von 5A;
6A ist eine Draufsicht, die schematisch die Art und Weise darstellt, in der das Polierpad das Werkstück poliert;
6B ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A₂-B₂ von 6A;
7 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einer Modifikation darstellt;
8 ist eine Seitenansicht, die schematisch eine in einer Polierposition positionierte Abrichteinheit und ein hinsichtlich einer Position eingestelltes Polierpad darstellt;
9A ist eine Draufsicht, die schematisch die Art und Weise darstellt, in der ein Polierpad, das abgerichtet wurde, ein Werkstück poliert; und
9B ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A₃-B₃ von 9A.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 stellt schematisch in einer Perspektivansicht eine Bearbeitungsvorrichtung dar, mit der ein Werkstück geschliffen und poliert werden kann. In 1 erstrecken sich X-Achsen-Richtungen, d.h. Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen, horizontal, und die Y-Achsen-Richtungen, d.h. Links- und Rechtsrichtungen, erstrecken sich horizontal. Die X-Achsen-Richtungen und die Y-Achsen-Richtungen erstrecken sich senkrecht zueinander in einer horizontalen Ebene. Z-Achsen-Richtungen, d.h. Aufwärts- und Abwärtsrichtungen, erstrecken sich vertikal und senkrecht zu den X-Achsen-Richtungen und den Y-Achsen-Richtungen.
Die Bearbeitungsvorrichtung 2 in 1 weist eine Basis 4 auf, die verschiedene Komponenten daran trägt. Die Basis 4 weist eine Öffnung 4a auf, die in einem vorderen Abschnitt einer oberen Oberfläche davon ausgebildet ist und in der ein Zuführmechanismus 6 zum Zuführen plattenförmiger Werkstücke untergebracht wird. 2 stellt beispielhaft schematisch in einer Perspektivansicht ein Werkstück 11 dar, das durch den Zuführmechanismus 6 zugeführt werden soll.
Wie in 2 dargestellt, ist das Werkstück 11 ein kreisförmiger Wafer, der aus einem Halbleitermaterial wie beispielsweise Silizium (Si) hergestellt ist, und weist eine kreisförmige Vorderseite 11a und eine kreisförmige Rückseite 11b auf. Die Vorderseite 11a des Werkstücks 11 weist mehrere Bereiche auf, die durch mehrere sich kreuzende vorgesehene Teilungslinien 13 abgegrenzt sind und in denen jeweilige Bauelemente 15 wie beispielsweise integrierte Schaltungen (ICs) ausgebildet sind.
Ein folienartiges Band, das im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Werkstück 11 aufweist, könnte an der Vorderseite 11a des Werkstücks 11 befestigt werden. Das Band ist beispielsweise aus einem Kunststoff ausgebildet und schützt die Bauelemente 15, indem Stöße abgeschwächt werden, die auf die Vorderseite 11a aufgebracht werden, wenn die Rückseite 11b des Werkstücks 11 geschliffen wird.
Das Werkstück 11 ist nicht auf bestimmte Materialien, Formen, Strukturen, Größen usw. beschränkt. Beispielsweise könnte das Werkstück 11 ein Substrat aus anderen Halbleitermaterialien, Keramiken, Kunststoffen, Metallen oder ähnlichem sein. Ebenso sind die Bauelemente 15 nicht auf bestimmte Arten, Mengen, Formen, Strukturen, Größen, Anordnungen usw. beschränkt. Das Werkstück 11 könnte frei von Bauelementen 15 sein.
Wie in 1 dargestellt, weist die Bearbeitungsvorrichtung 2 ein Paar an einem vorderen Ende der Basis 4 vor der Öffnung 4a angebrachter Kassettentische 8a und 8b auf. Die Kassettentische 8a und 8b tragen daran jeweilige Kassetten 10a und 10b, die mehrere Werkstücke 11 unterbringen können. An der Basis 4 ist schräg hinter der Öffnung 4a ein Positionseinstellmechanismus 12 zum Einstellen der Position eines Werkstücks 11 angeordnet.
Der Positionseinstellmechanismus 12 weist beispielsweise einen Tisch 12a zum Tragen eines mittleren Abschnitts eines Werkstücks 11 und mehrere Stifte 12b auf, die um den Tisch 12a herum in winkelmäßig beabstandeten Intervallen positioniert und radial zum Tisch 12a hin und von ihm weg bewegbar sind. Wenn ein durch den Zuführmechanismus 6 aus der Kassette 10a entnommenes Werkstück 11 beispielsweise auf dem Tisch 12a platziert wird, werden die Stifte 12b radial in Kontakt mit einem äußeren Umfangsrand des Werkstücks 11 bewegt, wobei das Werkstück 11 auf dem Tisch 12a zentriert wird, d.h. die Mitte des Werkstücks 11 wird mit der Mitte des Tisches 12a ausgerichtet.
Ein Lademechanismus 14, der gedreht werden kann, während er ein Werkstück 11 hält, ist in der Nähe des Positionseinstellmechanismus 12 angeordnet. Der Lademechanismus 14 weist ein Ansaugpad auf, um eine obere Oberfläche eines Werkstücks 11 unter Ansaugen anzuziehen. Der Lademechanismus 14 befördert ein Werkstück 11, das durch den Positionseinstellmechanismus 12 hinsichtlich einer Position eingestellt wurde, vom Positionseinstellmechanismus 12 nach hinten zu einer Position über einen scheibenförmigen Drehtisch 16, der an der Basis 4 hinter dem Lademechanismus 14 angebracht ist.
Der Drehtisch 16 ist mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt und um eine Drehachse drehbar, die sich gerade parallel zu den Z-Achsen-Richtungen erstreckt. Der Drehtisch 16 weist vier Einspanntische 18 auf, die an seiner oberen Oberfläche angebracht sind, um daran die jeweiligen Werkstücke 11 zu tragen, während die Werkstücke 11 bearbeitet werden. Die Einspanntische 18 sind im Wesentlichen in gleichen Winkelabständen entlang von Umfangsrichtungen des Drehtisches 16 positioniert. Die Anzahl usw. der am Drehtisch 16 angebrachten Einspanntische 18 ist nicht begrenzt.
Der Lademechanismus 14 zieht ein Werkstück 11 an den Positionseinstellmechanismus 12 unter Ansaugen mit dem Ansaugpad an, hebt das Werkstück 11 vom Positionseinstellmechanismus 12 ab und lädt das Werkstück 11 an einen der Einspanntische 18, der an einer Lade-/Entladeposition nahe dem Lademechanismus 14 angeordnet ist. Der Drehtisch 16 wird um seine Mittelachse in der in 1 durch den Pfeil angegebenen Richtung gedreht, um beispielsweise jeden der Einspanntische 18 nacheinander durch die Lade-/Entladeposition, eine Grobschleifposition, eine Feinschleifposition und eine Polierposition zu bewegen.
3 stellt schematisch einen der Einspanntische 18 in einer Seitenansicht und teilweise im Querschnitt dar. Da die Einspanntische 18 strukturell identisch zueinander sind, wird im Folgenden nur einer von ihnen näher beschrieben. Der Einspanntisch 18 weist einen Rahmen 20 auf, der aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Edelstahl oder Keramik ausgestaltet ist. Der Rahmen 20 weist eine scheibenförmige Bodenwand und eine ringförmige Seitenwand auf, die sich von einem äußeren Umfangsabschnitt der Bodenwand nach oben erstreckt. Die Bodenwand und die Seitenwand definieren gemeinsam einen nach oben offenen Hohlraum in dem Rahmen 20.
Die Bodenwand des Rahmens 20 weist einen darin definierten Ansaugkanal auf, der nicht dargestellt ist. Der Ansaugkanal weist ein freiliegendes Ende an der unteren Oberfläche des Hohlraums und ein anderes Ende auf, das mit einer nicht dargestellten Ansaugquelle, wie beispielsweise einem Ejektor, verbunden ist. Der Einspanntisch 18 weist auch eine poröse Platte 22 auf, die fest in dem Hohlraum angeordnet ist. Die poröse Platte 22 weist eine im Wesentlichen ebene untere Oberfläche und eine nach oben vorstehende konische obere Oberfläche auf, deren Mitte sich an ihrem Scheitelpunkt befindet.
Wenn die Ansaugquelle betätigt wird, erzeugt und transmittiert sie einen Unterdruck durch den Ansaugkanal zu einem Raum in der Nähe der oberen Oberfläche der porösen Platte 22. Daher fungiert die obere Oberfläche der porösen Platte 22 als eine Halteoberfläche 18a des Einspanntisches 18 zum Halten eines Werkstücks 11 unter Ansaugen daran. Insbesondere wird das Werkstück 11 am Einspanntisch 18 unter Ansaugen gehalten, wenn die Ansaugquelle mit einem Werkstück 11 an der oberen Oberfläche der porösen Platte 22, d.h. der Halteoberfläche 18a des Einspanntisches 18, betätigt wird.
Eine zylindrische Spindel 24 weist einen oberen Abschnitt auf, der mit einem unteren Abschnitt des Einspanntisches 18 verbunden ist. Der Einspanntisch 18 ist abnehmbar mit der Spindel 24 verbunden. Die Spindel 24 weist einen unteren Abschnitt auf, der mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, verbunden ist. Wenn der Drehantrieb mit Energie versorgt wird, dreht er die Spindel 24 um ihre Mittelachse, wodurch der Einspanntisch 18 um eine Drehachse 26 gedreht wird, die sich durch die Mitte der Halteoberfläche 18a erstreckt.
Der Einspanntisch 18 wird von einem ringförmigen Lager 28, das unterhalb des Einspanntisches 18 angeordnet ist, drehbar getragen. Das Lager 28 ist an einer ringförmigen Tragplatte 30 befestigt, die unterhalb des Lagers 28 angeordnet ist. Die Tragplatte 30 ist an einer ringförmigen Tischbasis 32 angebracht, die darunter angeordnet ist. Die Spindel 24 ist in Öffnungen angeordnet, die zentral in dem Lager 28, der Tragplatte 30 bzw. der Tischbasis 32 ausgebildet sind.
Die Tischbasis 32 weist eine untere Oberfläche auf, die an drei Tragmechanismen angeordnet ist, d.h. einen festen Tragmechanismus 36a, einen ersten bewegbaren Tragmechanismus 36b und einen zweiten bewegbaren Tragmechanismus 36c, die im Wesentlichen in gleichen Winkelabständen entlang von Umfangsrichtungen der Tischbasis 32 angeordnet sind. Die drei Tragmechanismen 36a, 36b und 36c werden im Folgenden auch gemeinsam als eine Neigungseinstelleinheit 36 bezeichnet.
Die Tischbasis 32 wird an dem festen Tragmechanismus 36a, dem ersten bewegbaren Tragmechanismus 36b und dem zweiten bewegbaren Tragmechanismus 36c getragen. Der feste Tragmechanismus 36a weist einen Tragschaft, d.h. einen festen Schaft, mit einer vorgegebenen Länge auf. Der Stützpfosten weist einen oberen Abschnitt, der mit einem oberen Tragkörper verbunden ist, der an der unteren Oberfläche der Tischbasis 32 befestigt ist, und einen unteren Abschnitt auf, der an einer Tragbasis befestigt ist.
Der erste bewegbare Tragmechanismus 36b und der zweite bewegbare Tragmechanismus 36c weisen jeweils eine Tragsäule, d.h. einen bewegbaren Schaft, 38 auf, die einen oberen distalen Endabschnitt mit einem Außengewinde aufweist. Der obere distale Endabschnitt mit einem Außengewinde der Tragsäule 38 ist drehbar mit einem oberen Tragkörper 40 verbunden, der an der unteren Oberfläche der Tischbasis 32 befestigt ist. Insbesondere ist der obere Tragkörper 40 ein säulenartiges Tragelement aus Metall mit einem Innengewinde, wie beispielsweise eine Stange mit einem Innengewinde. Der obere distale Endabschnitt der Tragsäule 38 mit einem Außengewinde wird im Betrieb in das säulenartige Tragelement mit Innengewinde des oberen Tragkörpers 40 eingeschraubt.
Ein ringförmiges Lager 42 mit einem vorgegebenen Außendurchmesser ist fest an einer äußeren Umfangsoberfläche der Tragsäule 38 des ersten bewegbaren Tragmechanismus 36b und des zweiten bewegbaren Tragmechanismus 36c angebracht. Das Lager 42 weist einen Abschnitt auf, der an einer gestuften Tragplatte 44 getragen wird. Mit anderen Worten werden, der erste bewegbare Tragmechanismus 36b und der zweite bewegbare Tragmechanismus 36c an jeweiligen gestuften Tragplatten 44 getragen.
Jede der Tragsäulen 38 weist einen unteren Abschnitt auf, der mit einem Elektromotor 46 gekoppelt ist, der die Tragsäule 38 um ihre Mittelachse dreht. Wenn der Elektromotor 46 mit Energie versorgt wird, dreht er die Tragsäule 38 in eine Richtung, wobei der obere Tragkörper 40 angehoben wird. Wenn der Elektromotor 46 umgedreht betrieben wird, dreht er die Tragsäule 38 in die andere Richtung, wobei der obere Tragkörper 40 abgesenkt wird. Die oberen Tragkörper 40 des ersten bewegbaren Tragmechanismus 36b und des zweiten bewegbaren Tragmechanismus 36c werden wahlweise angehoben oder abgesenkt, die Neigungseinstelleinheit 36 stellt die Neigung der Tischbasis 32, d.h. des Einspanntisches 18, ein.
Weitere Komponenten der Bearbeitungsvorrichtung 2 werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine Abrichteinheit 48 zum Abrichten eines später zu beschreibenden Polierpads 110 ist an dem Drehtisch 16 an einer Position zwischen zwei benachbarten Einspanntischen 18 angeordnet, die entlang der Umfangsrichtungen des Drehtischs 16 positioniert sind. Die Abrichteinheit 48 weist ein zylindrisches Tragelement 50 auf, das ein unteres Ende aufweist, das an der oberen Oberfläche des Drehtisches 16 befestigt ist. Das Tragelement 50 weist ein oberes Ende auf, an dem ein Abrichtwerkzeug 52 angebracht ist.
Das Abrichtwerkzeug 52 weist einen Aufbau, bei dem abrasive Körner in einem Verbindungsmaterial wie beispielsweise einem Kunststoff verteilt sind, oder einen Aufbau auf, bei dem eine plattierte Schicht mit darin verteilten abrasiven Körnern an der Oberfläche des oberen Endes des Tragelements 50 angeordnet ist. Die abrasiven Körner sind aus Siliziumkarbid (SiC), kubischem Bornitrid (cBN) oder Diamant hergestellt oder weisen feine Metalloxidpartikel oder ähnliches auf. Bei den feinen Metalloxidpartikeln könnte es sich um feine Partikel aus Silica, d.h. Siliziumoxid, Ceria, d.h. Ceroxid, Zirkonia, d.h. Zirkoniumoxid, Aluminia, d.h. Aluminiumoxid oder ähnliches handeln.
Ein Paar säulenartiger Tragstrukturen 54 ist an der Basis 4 jeweils hinter der Grobschleifposition und der Feinschleifposition, d.h. hinter dem Drehtisch 16, angebracht. An jeweiligen vorderen Oberflächen der Tragstrukturen 54, die dem Drehtisch 16 zugewandt sind, sind Z-Achsen-Bewegungsmechanismen 56 angeordnet. Die Z-Achsen-Bewegungsmechanismen 56 weisen jeweils Paare von Führungsschienen 58 auf, die an den vorderen Oberflächen der Tragstrukturen 54 befestigt sind und sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstrecken.
Ein Paar beweglicher Platten 60 ist zur Gleitbewegung entlang der Führungsschienen 58 verschiebbar an den jeweiligen Paaren von Führungsschienen 58 angebracht. Gewindeschäfte 62, die sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstrecken, sind zwischen den Führungsschienen 58 der jeweiligen Paare angeordnet. Elektromotoren 64 zum Drehen der Gewindeschäfte 62 um ihre Mittelachsen sind mit jeweiligen oberen Enden der Gewindeschäfte 62 verbunden.
An den Gewindeschäften 62 sind nicht dargestellte Muttern angebracht, die darin nicht dargestellte Kugeln unterbringen, die bei Drehung der Gewindeschäfte 62 in deren helikalen Nuten abrollen. Die Gewindeschäfte 62, die Muttern und die Kugeln bilden zusammen die Kugelgewindespindeln aus. Wenn die Gewindeschäfte 62 von den Elektromotoren 64 um ihre Mittelachsen gedreht werden, werden die Kugeln in den Muttern gedreht, wobei die Muttern veranlasst werden, sich entlang einer der Z-Achsen-Richtungen zu bewegen.
Die Muttern sind an hinteren Oberflächen, d.h. umgekehrten Seitenoberflächen, der bewegbaren Platten 60 befestigt, die den Tragstrukturen 54 zugewandt sind. Daher werden die Muttern und damit die bewegbaren Platten 60 veranlasst, sich entlang einer der Z-Achsen-Richtungen zu bewegen, wenn die Gewindeschäfte 62 von den Elektromotoren 64 gedreht werden. Befestigungseinrichtungen 66 sind an jeweiligen vorderen Oberflächen, d.h. den Flächenseitenoberflächen, der bewegbaren Platten 60 angebracht, die dem Drehtisch 16 zugewandt sind.
Die Befestigungseinrichtungen 66 tragen jeweilige Schleifeinheiten 68 zum Schleifen jeweiliger Werkstücke 11. Die Schleifeinheiten 68 weisen jeweils Spindelgehäuse 70 auf, die an den Befestigungseinrichtungen 66 befestigt sind. Spindeln 72, die sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstrecken, werden jeweils drehbar in den Spindelgehäusen 70 untergebracht.
Die Spindeln 72 weisen jeweils obere Enden auf, die mit entsprechenden nicht dargestellten Drehantrieben, wie beispielsweise Elektromotoren, gekoppelt sind. Die Spindeln 72 sind durch die Drehantriebe um ihre zentralen Achsen drehbar. Die Spindeln 72 weisen jeweilige untere Enden auf, die von jeweiligen unteren Oberflächen der Spindelgehäuse 70 freiliegen und mit jeweiligen scheibenförmigen Anbringungen 74 gekoppelt sind.
Eine Schleifscheibe 76a zum Grobschleifen ist an einer unteren Oberfläche der Anbringung 74 der Schleifeinheit 68 in der Grobschleifposition angebracht. Die Schleifscheibe 76a zum Grobschleifen weist eine Scheibenbasis auf, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie die Anbringung 74. Die Scheibenbasis ist aus einem metallischen Material wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Aluminium hergestellt.
Mehrere Schleifsteine, die jeweils für ein Grobschleifen geeignete abrasive Körner aufweisen, sind an einer unteren Oberfläche der Scheibenbasis befestigt. Jeder der Schleifsteine weist eine untere Oberfläche, d.h. eine Schleiffläche, auf, die im Wesentlichen senkrecht zu den Z-Achsen-Richtungen liegt. Die Schleifsteine an der Schleifscheibe 76a zum Grobschleifen führen ein Grobschleifen eines Werkstücks 11 durch, das am in der Grobschleifposition positionierten Einspanntisch 18 unter Ansaugen gehalten ist.
In ähnlicher Weise ist eine Schleifscheibe 76b zum Feinschleifen an einer unteren Oberfläche der Anbringung 74 der Schleifeinheit 68 in der Feinschleifposition angebracht. Die Schleifscheibe 76b zum Feinschleifen weist eine Scheibenbasis auf, die im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist wie die Anbringung 74. Die Scheibenbasis ist aus einem metallischen Material wie beispielsweise Edelstahl oder Aluminium hergestellt.
An einer unteren Oberfläche der Scheibenbasis sind mehrere Schleifsteine befestigt, die jeweils für ein Feinschleifen geeignete abrasive Körner aufweisen. Jeder der Schleifsteine weist eine untere Oberfläche, d.h. eine Schleiffläche, auf, die im Wesentlichen senkrecht zu den Z-Achsen-Richtungen liegt. Die Schleifsteine an der Schleifscheibe 76b zum Feinschleifen führen das Feinschleifen eines Werkstücks 11 durch, das am Einspanntisch 18, der in der Feinschleifposition positioniert ist, unter Ansaugen gehalten wird. Die Durchmesser der abrasiven Körner, welche die Schleifsteine zum Feinschleifen aufweisen, sind im Wesentlichen kleiner als die Durchmesser der abrasiven Körner, welche die Schleifsteine zum Grobschleifen aufweisen.
In der Nähe der jeweiligen Schleifscheiben 76a und 76b sind nicht dargestellte Flüssigkeitszufuhrdüsen zum Zuführen eines Fluids, d.h. einer Schleifflüssigkeit, wie beispielsweise Reinwasser, zu Bereichen angeordnet, in denen die Werkstücke 11 mit den Schleifsteinen in Kontakt kommen, d.h. zu den Bearbeitungspunkten. Anstelle oder zusätzlich zu den Flüssigkeitszufuhrdüsen könnten in den jeweiligen Schleifscheiben 76a und 76b Öffnungen zum Zuführen eines Schleiffluids vorgesehen sein, und das Schleiffluid könnte durch die Öffnungen zu den Bearbeitungspunkten zugeführt werden.
An der Basis 4 ist seitlich der Polierposition, d.h. seitlich des Drehtisches 16, eine Tragstruktur 78 angebracht. An einer dem Drehtisch 16 zugewandten Seitenoberfläche der Tragstruktur 78 ist ein X-Achsen-Bewegungsmechanismus 80 angeordnet. Der X-Achsen-Bewegungsmechanismus 80 weist ein Paar Führungsschienen 82 auf, die an der dem Drehtisch 16 zugewandten Seitenoberfläche der Tragstruktur 78 befestigt sind und sich entlang der X-Achsen-Richtungen erstrecken.
Eine bewegbare Platte 84 ist verschiebbar an dem Paar Führungsschienen 82 zur Gleitbewegung entlang der Führungsschienen 82 angebracht. Zwischen den Führungsschienen 82 ist ein sich entlang der X-Achsen-Richtungen erstreckender Gewindeschaft 86 angeordnet. Ein Elektromotor 88 zum Drehen des Gewindeschafts 86 um seine Mittelachse ist mit einem vorderen Ende des Gewindeschafts 86 verbunden.
An dem Gewindeschaft 86 ist eine nicht dargestellte Mutter angebracht, die darin nicht dargestellte Kugeln unterbringt, die in helixförmigen Nuten, die in der Oberfläche der Gewindespindel 86 definiert sind, bei einer Drehung davon abrollen. Der Gewindeschaft 86, die Mutter und die Kugeln bilden zusammen eine Kugelgewindespindel aus. Wenn der Gewindeschaft 86 durch den Elektromotor 88 um seine Mittelachse gedreht wird, werden die Kugeln in der Mutter umgewälzt, was veranlasst, dass sich die Mutter entlang einer der X-Achsen-Richtungen bewegt.
Die Mutter ist an einer Oberfläche, d.h. an einer hinteren Seitenoberfläche, der bewegbaren Platte 84 befestigt, die der Tragstruktur 78 zugewandt ist. Wenn der Gewindeschaft 86 durch den Elektromotor 88 gedreht wird, wird daher die Mutter und damit die bewegbare Platte 84 veranlasst, sich entlang einer der X-Achsen-Richtungen zu bewegen. Ein Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 90 ist an einer Oberfläche, d.h. einer Flächen-Seitenoberfläche, der bewegbaren Platte 84 angebracht, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist.
Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 90 weist ein Paar Führungsschienen 92 auf, die an der Flächen-Seitenoberfläche der bewegbaren Platte 84 befestigt sind und sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstrecken. Eine bewegbare Platte 94 ist zur Gleitbewegung entlang der Führungsschienen 92 verschiebbar an dem Paar Führungsschienen 92 angebracht.
Zwischen den Führungsschienen 92 ist ein sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstreckender Schraubenschaft 96 angeordnet. Ein Elektromotor 98 zum Drehen des Gewindeschafts 96 um seine Mittelachse ist mit einem oberen Ende des Gewindeschafts 96 verbunden. An dem Gewindeschaft 96 ist eine nicht dargestellte Mutter angebracht, die darin nicht dargestellte Kugeln unterbringt, die in in der Oberfläche des Gewindeschafts 96 definierten helixförmigen Rillen bei einer Drehung davon abrollen. Der Gewindeschaft 96, die Mutter und die Kugeln bilden zusammen eine Kugelgewindespindel aus.
Wenn der Gewindeschaft 96 durch den Elektromotor 98 um seine Mittelachse gedreht wird, werden die Kugeln in der Mutter umgewälzt, was veranlasst, dass sich die Mutter entlang einer der Z-Achsen-Richtungen bewegt. Die Mutter ist an einer hinteren Oberfläche, d.h. einer Rückseitenoberfläche, der bewegbaren Platte 94 befestigt, die der bewegbaren Platte 84 zugewandt ist. Wenn also der Gewindeschaft 96 durch den Elektromotor 98 gedreht wird, wird die Mutter und damit die bewegbare Platte 94 veranlasst, sich entlang einer der Z-Achsen-Richtungen zu bewegen.
Eine Befestigungseinrichtung 100 ist an einer Oberfläche, d.h. einer Flächen-Seitenoberfläche, der bewegbaren Platte 94 angebracht, die dem Drehtisch 16 zugewandt ist. Die Befestigungseinrichtung 100 trägt eine Poliereinheit 102 zum Polieren eines Werkstücks 11. Die Poliereinheit 102 weist ein Spindelgehäuse 104 auf, das an der Befestigungseinrichtung 100 befestigt ist.
Eine Spindel 106, die sich entlang der Z-Achsen-Richtungen erstreckt, ist drehbar im Spindelgehäuse 104 untergebracht. Die Spindel 106 weist ein oberes Ende auf, das mit einem nicht dargestellten Drehantrieb, wie beispielsweise einem Elektromotor, gekoppelt ist. Die Spindel 106 ist durch den Drehantrieb um ihre Mittelachse drehbar.
Die Spindel 106 weist ein unteres Ende auf, das von einer unteren Oberfläche des Spindelgehäuses 104 freiliegt und mit einer scheibenförmigen Anbringung 108 verbunden ist. An einer unteren Oberfläche der Anbringung 108 ist ein scheibenförmiges Polierpad 110 angebracht. Das Polierpad 110 ist ein Polierpad mit befestigten abrasiven Körnern, das einen größeren Durchmesser aufweist als ein Werkstück 11, das am Einspanntisch 18 in der Polierposition unter Ansaugen zu halten ist, und abrasive Körner aufweist, die darin verteilt sind.
Das Polierpad 110 weist eine kreisförmige untere Oberfläche, d.h. eine Polieroberfläche, auf, die in einer im Wesentlichen zu den Z-Achsen-Richtungen senkrechten Ebene liegt. Das Polierpad 110 poliert ein am Einspanntisch 18 unter Ansaugen gehaltenes Werkstück 11 in der Polierposition in einer trockenen Umgebung. Die Herstellung des Polierpads 110 erfolgt beispielsweise durch ein Imprägnieren eines Polyestervlieses mit einer Urethanlösung, in der abrasive Körner mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 20 µm oder weniger verteilt sind, und dann ein Trocknen des Vlieses.
Die im Polierpad 110 verteilten abrasiven Körner sind aus SiC, cBN, Diamant oder ähnlichem hergestellt, oder sind feine Metalloxidpartikel oder ähnliches. Bei den feinen Metalloxidpartikeln könnte es sich um feine Partikel aus Siliziumdioxid, Ceroxid, Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid oder ähnlichem handeln. Das Polierpad 110 ist biegsam und biegt sich leicht unter einer darauf aufgebrachten Last, wenn es das Werkstück 11 poliert.
Ein Entlademechanismus 112 zum Entladen eines Werkstücks 11, das von der Poliereinheit 102 poliert wurde, ist seitlich des Lademechanismus 14 angeordnet. Der Entlademechanismus 112 kann gedreht werden, während das polierte Werkstück 11 gehalten wird. Vor dem Entlademechanismus 112 und hinter der Öffnung 4a ist ein Reinigungsmechanismus 114 zum Reinigen eines Werkstücks 11 angeordnet, das durch den Entlademechanismus 112 entladen wurde. Das Werkstück 11, das durch den Reinigungsmechanismus 114 gereinigt wurde, wird durch den Zuführmechanismus 6 zugeführt und beispielsweise in die Kassette 10b gelegt.
4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks 11 an der Bearbeitungsvorrichtung 2 beispielhaft darstellt. Gemäß dem Bearbeitungsverfahren wird ein Werkstück 11 am Einspanntisch 18 gehalten (Halteschritt: S1). Konkret wird ein Werkstück 11, das durch den Positionseinstellmechanismus 12 auf eine vorgegebene Position eingestellt wurde, von dem Positionseinstellmechanismus 12 an den Einspanntisch 18 in der Lade-/Entladeposition durch den Lademechanismus 14 geliefert, woraufhin das Werkstück 11 unter Ansaugen am Einspanntisch 18 gehalten wird.
Dann wird die Neigung des Einspanntisches 18 in der Lade-/Entladeposition eingestellt (Neigungseinstellungsschritt: S2). Konkret stellt die Neigungseinstelleinheit 36 die Neigung des Einspanntisches 18 so ein, dass ein Liniensegment, das einen höchsten Punkt am äußeren Umfangsrand der Halteoberfläche 18a des Einspanntisches 18 und die Mitte der Halteoberfläche 18a verbindet, senkrecht zu den Z-Achsen-Richtungen verläuft. Mit anderen Worten stellt die Neigungseinstelleinheit 36 die Neigung des Einspanntisches 18 so ein, dass das Liniensegment parallel zu den unteren Oberflächen, d.h. Schleifoberflächen, der Schleifsteine für das Grobschleifen, den unteren Oberflächen, d.h. Schleifoberflächen, der Schleifsteine für das Feinschleifen, und der unteren Oberfläche, d.h. der Polieroberfläche, des Polierpads 110 verläuft.
Dann wird der Einspanntisch 18 in die Position zum Grobschleifen gebracht (erster Positionierschritt: S3). Konkret wird der Drehtisch 16 um seine Mittelachse in der in 1 durch den Pfeil dargestellten Richtung so gedreht, dass der Pfad, dem die Schleifsteine der Schleifscheibe 76a zum Grobschleifen folgen, bei einer Drehung der Schleifscheibe 76a das eine und das andere Ende des oben genannten Linienabschnitts in einer Draufsicht überlappt.
Dann wird das Werkstück 11 grob geschliffen (Grobschleifschritt: S4). Insbesondere wird, während der Einspanntisch 18 und die Schleifscheibe 76a zum Grobschleifen um ihre jeweiligen Drehachsen gedreht werden, die Schleifscheibe 76a abgesenkt, um die Schleifoberflächen der Schleifsteine mit einer oberen Oberfläche, z.B. der Rückseite 11b, des Werkstücks 11 in Kontakt zu bringen. Der Bereich, in dem das Werkstück 11 mit den Schleifsteinen in Berührung kommt, d.h. der Bearbeitungspunkt, wird mit dem Schleiffluid aus der Fluidzufuhrdüse oder dergleichen versorgt.
Dann wird der Einspanntisch 18 von der Grobschleifposition in die Feinschleifposition gebracht (zweiter Positionierschritt: S5). Insbesondere wird der Drehtisch 16 um seine Mittelachse in der in 1 durch den Pfeil dargestellten Richtung so gedreht, dass der Pfad, dem die Schleifsteine der Schleifscheibe 76b zum Feinschleifen bei einer Drehung der Schleifscheibe 76b folgen, in einer Draufsicht das eine und das andere Ende des oben erwähnten Linienabschnitts überlappt.
Dann wird das Werkstück 11 feingeschliffen (Feinschleifschritt: S6). Insbesondere wird, während der Einspanntisch 18 und die Schleifscheibe 76b zum Feinschleifen um ihre jeweiligen Drehachsen gedreht werden, die Schleifscheibe 76b abgesenkt, um die Schleifoberflächen der Schleifsteine mit einer oberen Oberfläche, z.B. der Rückseite 11b, des Werkstücks 11 in Kontakt zu bringen. Der Bereich, in dem das Werkstück 11 mit den Schleifsteinen in Berührung kommt, d.h. der Bearbeitungspunkt, wird mit dem Schleiffluid aus der Flüssigkeitszufuhrdüse oder dergleichen versorgt.
Dann wird der Einspanntisch 18 von der Feinschleifposition zur Polierposition gebracht und das Polierpad 110 wird hinsichtlich seiner Position eingestellt (dritter Positionierschritt: S7). 5A stellt schematisch in einer Draufsicht dar, wie der Einspanntisch 18 in der Polierposition positioniert ist und das Polierpad 110 hinsichtlich seiner Position eingestellt ist. 5B stellt den Einspanntisch 18 und das Polierpad 110 im Querschnitt entlang der Linie A₁-B₁ von 5A schematisch dar.
5A stellt auch eine Koordinatenebene parallel zur Polieroberfläche des Polierpads 110 dar, d.h. eine Koordinatenebene parallel zu den X-Achsen-Richtungen und den Y-Achsen-Richtungen, die als „XY-Koordinatenebene“ bezeichnet werden könnte. Im dritten Positionierschritt S7 wird ein am äußeren Umfangsrand der oberen Oberfläche, d.h. der Rückseite 11b als eine zu polierende Oberfläche, des Werkstücks 11 in Ausrichtung mit einem Liniensegment L, welches das oben genannte Liniensegment darstellt, angeordneter Punkt P1 an ersten Koordinaten (X1, Y1) positioniert, und die mit P2 bezeichnete Mitte der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11, die ebenfalls mit dem Liniensegment L ausgerichtet ist, wird an zweiten Koordinaten (X2, Y2) positioniert.
Der Punkt P1, d.h. die ersten Koordinaten (X1, Y1), ist etwas außerhalb des äußeren Umfangsrandes des Polierpads 110 positioniert und überlappt das Polierpad 110 nicht. Der Punkt P2, d.h. die zweiten Koordinaten (X2, Y2), überlappt das Polierpad 110. Im dritten Positionierschritt S7 wird daher der Drehtisch 16 in der in 1 durch den Pfeil angegebenen Richtung gedreht und die Position der Poliereinheit 102 entlang der X-Achsen-Richtungen wird so eingestellt, dass der größte Teil der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 mit Ausnahme eines extrem kleinen Bereichs davon, beinhaltend den Punkt P1, das Polierpad 110 überlappt.
Dann wird das Werkstück 11 poliert (Polierschritt: S8). 6A stellt in einer Draufsicht schematisch die Weise dar, wie das Polierpad 110 das Werkstück 11 poliert. 6B stellt schematisch den Einspanntisch 18 und das Polierpad 110 im Querschnitt entlang der Linie A₂-B₂ von 6A dar. In 6A ist auch eine XY-Koordinatenebene dargestellt.
Im Polierschritt S8 wird, während der Einspanntisch 18 um die Drehachse 26 gedreht wird und das Polierpad 110 um eine Drehachse 116 gedreht wird, das Polierpad 110 abgesenkt, um die untere Oberfläche, d.h. die Polieroberfläche, des Polierpads 110 in Kontakt mit der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt biegt sich das Polierpad 110 unter einer darauf aufgebrachten Last leicht durch, wenn es das Werkstück 11 poliert.
Anders ausgedrückt beißt ein Abschnitt des Werkstücks 11 in das Polierpad 110 ein (siehe 6B). Daher wird nicht nur ein Bereich des Werkstücks 11, der in den Z-Achsen-Richtungen am höchsten positioniert ist, d.h. ein Bereich, der das in 5A dargestellte Liniensegment L überlappt, sondern auch ein Bereich, d.h. ein polierter Bereich, R1 des Werkstücks 11, der etwas unterhalb des oben genannten Bereichs positioniert ist, mit dem Polierpad 110 in Kontakt gehalten.
Der polierte Bereich R1 weist zwar nicht den an den ersten Koordinaten (X1, Y1) positionierten Punkt P1 auf, jedoch weist der Bereich R1 die Punkte P3a und P3b am äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 auf, die jeweils an dritten Koordinaten (X3a, Y3a), (X3b, Y3b) positioniert sind, die sich von den ersten Koordinaten in der XY-Koordinatenebene unterscheiden.
Der polierte Bereich R1 variiert in Abhängigkeit von den relativen Positionen des Einspanntisches 18 und des Polierpads 110, die im dritten Positionierschritt S7 eingestellt werden. In dem dritten Positionierschritt S7 werden die relativen Positionen des Einspanntisches 18 und des Polierpads 110 so eingestellt, dass der polierte Bereich R1 nicht den Punkt P1 aufweist, sondern die Punkte P3a und P3b.
Gemäß dem in 4 dargestellten Bearbeitungsverfahren wird beim Polieren des Werkstücks 11 der Punkt, der am äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 an den ersten Koordinaten (X1, Y1), die in der XY-Koordinatenebene enthalten sind, positioniert ist, nicht in Kontakt mit der Polieroberfläche des Polierpads 110 gehalten, und die Punkte, die an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 an den dritten Koordinaten (X3a, Y3a) und (X3b, Y3b), die in der XY-Koordinatenebene enthalten sind, positioniert sind, werden in Kontakt mit dem äußeren Umfangsrand der Polieroberfläche des Polierpads 110 gehalten. Auf diese Weise kann die zu polierende Oberfläche des Werkstücks 11 in ihrer Gesamtheit poliert werden, und ein Bereich der Polieroberfläche des Polierpads 110 in der Nähe des äußeren Umfangsrands davon kann in gleichem Maße abgenutzt werden wie ein Bereich der Polieroberfläche, der sich innerhalb des oben genannten Bereichs befindet.
Folglich wird verhindert, dass die Polieroberfläche des Polierpads 110 aufgrund des Polierens der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 ein Stufenprofil ausbildet. Auch nachdem das Polierpad 110 das Werkstück 11 poliert hat, bleibt das Polierpad 110 zum ebenen Ausgestalten der zu polierenden Oberfläche eines anderen Werkstücks 11 in Form.
Gemäß dem Bearbeitungsverfahren könnte darüber hinaus beim Schleifen der zu schleifenden Oberfläche des Werkstücks 11 ein Abschnitt, d.h. ein unbenutzter Bereich R2 (siehe 6A) in der Nähe der Mitte der Polieroberfläche des Polierpads 110, nicht in Kontakt mit der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 gehalten werden. Bliebe der unbenutzte Bereich R2 unentfernt, würde er dazu neigen, von einem äußeren Bereich darum herum nach unten vorzustehen, d.h. ein Stufenprofil an der Polieroberfläche des Polierpads 110 zu entwickeln, wenn das Polierpad 110 die zu polierende Oberfläche des Werkstücks 11 poliert.
Wenn das Polierpad 110 mit dem vorstehenden unbenutzten Bereich R2 zum Polieren der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 verwendet wird, wäre es möglicherweise schwierig, die zu polierende Oberfläche des Werkstücks 11 eben auszugestalten. Insbesondere würde der vorstehende unbenutzte Bereich R2 des Polierpads 110 dazu neigen, eine kreisförmige Vertiefung in der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 einer konzentrischen Beziehung dazu auszubilden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es daher vorteilhaft, vor dem dritten Positionierschritt S7 eine Vertiefung in einem kreisförmigen zentralen Bereich der Polieroberfläche des Polierpads 110 auszubilden, die den unbenutzten Bereich R2 aufweist. 7 ist ein Flussdiagramm, das schematisch ein Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks darstellt, um eine solche Vertiefung in der Polieroberfläche des Polierpads 110 gemäß einer Modifikation auszubilden. Das in 7 dargestellte Bearbeitungsverfahren beginnt mit dem Halteschritt S1 und dem Neigungseinstellungsschritt S2.
Dann wird die Abrichteinheit 48 in eine Polierposition gebracht, und das Polierpad 110 wird hinsichtlich einer Position eingestellt (vierter Positionierschritt: S9). 8 stellt schematisch in einer Seitenansicht die Abrichteinheit 48 in der Polierposition und das hinsichtlich einer Position eingestellte Polierpad 110 dar.
Insbesondere wird der Drehtisch 16 um seine Mittelachse in der in 1 durch den Pfeil angezeigten Richtung gedreht und die Position der Poliereinheit 102 wird entlang der X-Achsen-Richtungen so eingestellt, dass die Abrichteinheit 48 einen zentralen Bereich, d.h. einen Bereich, der den in 6A dargestellten unbenutzten Bereich R2 der Polieroberfläche des Polierpads 110 aufweist, in einer Draufsicht überlappt.
Dann richtet die Abrichteinheit 48 das Polierpad 110 ab (Abrichtschritt: S10). Insbesondere wird das Polierpad 110, während das Polierpad 10 um die Drehachse 116 gedreht wird, abgesenkt, um seine untere Oberfläche, d.h. die Polieroberfläche, mit einer oberen Oberfläche des Abrichtwerkzeugs 52 der Abrichteinheit 48 zu verbinden. Das Abrichtwerkzeug 52 bildet nun eine Vertiefung in der Polieroberfläche des Polierpads 110 aus. Darüber hinaus könnte, falls erforderlich, um eine Vertiefung im zentralen Bereich der Polieroberfläche des Polierpads 110 auszubilden, die Poliereinheit 102 entlang der X-Achsen-Richtungen bewegt werden, während das Polierpad 110 um die Drehachse 116 gedreht wird.
Dann werden der dritte Positionierschritt S7 und der Polierschritt S8 ausgeführt. 9A stellt in der Draufsicht schematisch die Weise dar, wie das abgerichtete Polierpad 110 ein Werkstück 11 poliert. 9B stellt schematisch den Einspanntisch 18 und das Polierpad 110 im Querschnitt entlang der Linie A₃-B₃ von 9A dar. 9A stellt auch eine XY-Koordinatenebene dar.
Wie in 9A und 9B dargestellt, weist die Polieroberfläche des Polierpads 110 eine in einem kreisförmigen zentralen Bereich davon im Abrichtschritt S10 ausgebildete kreisförmige Vertiefung 118 auf. Die Vertiefung 118 definiert einen Abschnitt der Grenze einer durch den polierten Bereich R1 dargestellten Grenzfläche, an der die Polieroberfläche des Polierpads 110 und die zu polierende Oberfläche des Werkstücks 11 in Kontakt miteinander gehalten werden. Der Abschnitt der Grenze der Grenzfläche weist entlang eines äußeren Umfangsrandes der Vertiefung 118 eine bogenförmige Form auf.
Da die Vertiefung 118 im zentralen Bereich der Polieroberfläche des Polierpads 110 definiert ist, wird verhindert, dass der zentrale Bereich der Polieroberfläche des Polierpads 110 nach dem Polierschritt S8 von einem äußeren Bereich darum herum nach unten vorsteht, d.h. ein Stufenprofil entwickelt. Folglich ist das Polierpad 110 in der Lage, die gesamte zu polierende Oberfläche des Werkstücks 11 zu polieren, ohne eine kreisförmige Vertiefung in der zu polierenden Oberfläche des Werkstücks 11 in konzentrischer Beziehung dazu auszubilden.
Die Bearbeitungsverfahren gemäß der obigen Ausführungsform und Modifikation sind nur beispielhaft dargestellt, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Details beschränkt. Beispielsweise sind die Grundsätze der vorliegenden Erfindung auch auf ein Bearbeitungsverfahren anwendbar, das einige der Schritte des in 4 dargestellten Bearbeitungsverfahrens aufweist, die den Halteschritt S1, den Neigungseinstellungsschritt S2, den dritten Positionierschritt S7 und den Polierschritt S8 beinhalten, jedoch die Schritte ausschließen, die das Grobschleifen und das Feinschleifen des Werkstücks 11 beinhalten, d.h. den ersten Positionierschritt S3, den Grobschleifschritt S4, den zweiten Positionierschritt S5 und den Feinschleifschritt S6.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Einspanntische 18 und die Poliereinheit 102 nicht an bestimmte Bewegungsrichtungen gebunden. Beispielsweise könnten die Einspanntische 18 entlang der Z-Achsen-Richtungen bewegbar sein und die Poliereinheit 102 könnte entlang der Y-Achsen-Richtungen bewegbar sein. Die Einspanntische 18 könnten nicht an der oberen Oberfläche des Drehtisches 16 vorgesehen sein, sondern mit einem X-Achsen-Bewegungsmechanismus und/oder einem Y-Achsen-Bewegungsmechanismus, beinhaltend eine Kugelgewindespindel usw., gekoppelt sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung könnte die Bearbeitungsvorrichtung 2 darüber hinaus eine Neigungseinstelleinheit zum Einstellen der Neigung der Poliereinheit 102 aufweisen. In dem Neigungseinstellungsschritt S2 könnte die Neigung des Einspanntisches 18 nicht eingestellt werden, aber die Neigung der Poliereinheit 102 könnte durch die Neigungseinstellungseinheit eingestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung könnte insbesondere der zwischen der Drehachse 26 des Einspanntisches 18 und der Drehachse 116 des Polierpads 110 ausgebildete Winkel so einstellbar sein, dass ein Liniensegment ausgebildet wird, das einen Punkt am äußeren Umfangsrand der Halteoberfläche 18a des Einspanntisches 18, dessen Abstand zur Polieroberfläche des Polierpads 110 in einer dazu senkrechten Richtung am geringsten ist, und die Mitte der Halteoberfläche 18a parallel zur Polieroberfläche verbindet.
Die Details des Aufbaus und des Verfahrens gemäß der obigen Ausführungsform und Modifikation können geändert und modifiziert werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Die vorliegende ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003243345 A [0004]

Claims

Bearbeitungsverfahren zum Polieren eines Werkstücks mit einer zu polierenden kreisförmigen Oberfläche unter Verwendung eines Polierpads mit einer kreisförmigen Polieroberfläche, wobei das Bearbeitungsverfahren umfasst: einen Halteschritt eines Haltens des Werkstücks an einem Einspanntisch, der eine konische Halteoberfläche mit einer vorstehenden Mitte aufweist; einen Einstellschritt eines Einstellens eines zwischen einer Drehachse des Einspanntisches und einer Drehachse des Polierpads ausgebildeten Winkels, um ein Liniensegment auszubilden, das einen Punkt an einem äußeren Umfangsrand der Halteoberfläche, dessen Distanz zu der Polieroberfläche in einer Richtung senkrecht dazu am kürzesten ist, und eine Mitte der Halteoberfläche parallel zu der Polieroberfläche miteinander verbindet; einen Positionierschritt eines horizontalen Bewegens des Polierpads und des Einspanntisches relativ zueinander, um das Polierpad derart oberhalb des Einspanntisches zu positionieren, dass erste Koordinaten, an denen ein Punkt an einem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche in Ausrichtung mit dem Liniensegment positioniert ist, das Polierpad nicht überlappen, und zweite Koordinaten, an denen eine Mitte der zu polierenden Oberfläche positioniert ist, das Polierpad in einer Koordinatenebene parallel zu der Polieroberfläche überlappen; und einen Polierschritt eines Polierens des Werkstücks, indem der Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an den ersten Koordinaten außer Kontakt mit der Polieroberfläche gehalten wird und ein Punkt an dem äußeren Umfangsrand der zu polierenden Oberfläche an dritten Koordinaten in der Koordinatenebene, die sich von den ersten Koordinaten unterscheiden, in Kontakt mit einem äußeren Umfangsrand der Polieroberfläche gehalten wird, während das Polierpad und der Einspanntisch um jeweilige Drehachsen davon gedreht werden.
Bearbeitungsverfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: einen Abrichtschritt eines Abrichtens des Polierpads vor dem Positionierschritt, wobei in dem Abrichtschritt eine Vertiefung in einem kreisförmigen zentralen Bereich der Polieroberfläche ausgebildet wird, und ein Abschnitt einer Grenze einer Grenzfläche, an der die Polieroberfläche und die zu polierende Oberfläche im Polierschritt in Kontakt miteinander gehalten werden, entlang eines äußeren Umfangsrandes der Vertiefung eine bogenförmige Form aufweist.