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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks auf eine vorgegebene Enddicke.
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BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
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Bauelementchips, die Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltkreise (ICs) oder großflächige Integrationsschaltungen (LSI), beinhalten, sind unverzichtbare Komponenten in verschiedenen elektronischen Geräten, wie zum Beispiel in Mobiltelefonen oder Personalcomputern. Solche Bauelementchips werden hergestellt, indem eine Anzahl von Bauelementen in jeweiligen abgegrenzten Bereichen an der Stirnseite eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines Wafers ausgebildet und dann die Bereiche, welche die einzelnen Bauelemente aufweisen, voneinander getrennt werden.
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Werkstücke, aus denen Bauelementchips hergestellt werden sollen, werden häufig geschliffen, bevor sie geteilt werden, um die herzustellenden Bauelementchips dünner zu machen oder Metallelektroden zu exponieren, die als Komponenten der Bauelemente an den Bauelementchips enthalten sind. Es ist üblich, ein Werkstück zu schleifen, indem man eine Schleifscheibe mit einer darauf angebrachten ringförmigen Anordnung von Schleifsteinen dreht und die Schleifsteine mit dem Werkstück, das auf einem Spanntisch gehalten wird, in Schleifkontakt bringt (siehe zum Beispiel
JP 2009-90389A ).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zu schleifende Werkstücke beinhalten verschiedene Materialien. Wenn ein Werkstück einen Wafer einschließt, der aus Silizium (Si) aufgebaut ist, das heißt einen Silizium-Wafer, dann kann auf einer Fläche des Silizium-Wafers ein Film aus Siliziumoxid (Si02) angeordnet sein. Bei einigen Werkstücken sind Metallelektroden, die als Bauelementkomponenten in Bauelementchips eingebaut sind, in Siliziumwafern eingebettet.
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Die Schwierigkeit beim Schleifen von Materialien variiert je nach Art der zu schleifenden Materialien. Wenn Schleifsteine zum Beispiel ein Werkstück aus Siliziumoxid schleifen, neigen die in den Schleifsteinen enthaltenen Schleifkörner dazu, sich zu lösen oder herauszufallen. Daher ist Siliziumoxid schwieriger zu schleifen als Silizium. Da ein als Elektroden verwendetes Metall weniger hart ist als Silizium, ist es wahrscheinlich, dass das Schleifen von Metallelektroden eine große Menge an winzigen Schleifrückständen oder Spänen. Die Schleifkörner, die auf den unteren Flächen der für das Schleifen der Metallelektroden verwendeten Schleifsteine exponiert sind, neigen daher dazu, mit den Schleifspänen bedeckt oder beladen zu werden. Daher sind Metallelektroden schwieriger zu schleifen als Silizium.
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Angesichts der oben beschriebenen Schwierigkeiten werden die Werkstücke je nach Art der zu schleifenden Materialien unter unterschiedlichen Bedingungen geschliffen. Zum Beispiel wird für das Schleifen einer Schicht, die ein schwer zu schleifendes Material enthält, eine Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung verwendet, das heißt eine Schleifscheibe mit einer ringförmigen Anordnung von Schleifsteinen, die große Schleifkörner enthalten, oder eine Geschwindigkeit, mit der ein Werkstück geschliffen wird, das heißt die Geschwindigkeit, mit der die Schleifscheibe und der Spanntisch aufeinander zu bewegt werden, wird verringert.
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Wenn jedoch eine Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung zum Schleifen einer Schicht verwendet wird, die ein schwer zu schleifendes Material enthält, muss die vorhandene Schleifscheibe durch eine solche Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung gewechselt werden, oder es muss eine Schleifvorrichtung verwendet werden, die zwei oder mehr selektiv betätigbare Schleifscheiben beinhaltet, die eine Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung einschließen. Dieser Ansatz führt zu einer geringeren Produktivität bei Bauelementchips oder zu einer größeren Stellfläche der Schleifvorrichtung. Auch die Verringerung der Geschwindigkeit, mit der ein Werkstück geschliffen wird, um eine Schicht zu schleifen, die ein schwer zu schleifendes Material enthält, kann zu einer Verringerung der Produktivität bei Bauelementchips führen.
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Angesichts der oben genannten Probleme ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks bereitzustellen, wobei dagegen vorgebeugt wird, dass die Produktivität für Bauelementchips gesenkt wird, und auch dagegen vorgebeugt wird, dass die Stellfläche einer verwendeten Schleifvorrichtung vergrößert wird.
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks auf eine vorbestimmte Enddicke bereitgestellt, wobei das Werkstück eine erste Schicht, die ein erstes Material beinhaltet, und eine zweite Schicht, die ein zweites Material beinhaltet, das härter zu schleifen ist als das erste Material und auf der ersten Schicht aufgeschichtet ist, aufweist. Das Verfahren beinhaltet einen ersten Schleifschritt, bei dem die erste Schicht des Werkstücks, das auf einem Spanntisch gehalten wird, mit mehreren Schleifsteinen geschliffen wird, die in einer Schleifscheibe enthalten und in einer ringförmigen Anordnung angeordnet sind, während die Schleifscheibe mit einer ersten Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird, und einen zweiten Schleifschritt, bei dem die zweite Schicht des Werkstücks, das auf dem Spanntisch gehalten wird, mit den mehreren Schleifsteinen geschliffen wird, während die Schleifscheibe mit einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit gedreht wird, die niedriger ist als die erste Rotationsgeschwindigkeit.
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Vorzugsweise beinhaltet das Verfahren ferner zwischen dem ersten Schleifschritt und dem zweiten Schleifschritt einen Beabstandungsschritt, in dem die mehreren Schleifsteine und das Werkstück voneinander beabstandet werden.
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Vorzugsweise ist das erste Material Silizium, das zweite Material ist Siliziumoxid, und der erste Schleifschritt wird nach dem zweiten Schleifschritt durchgeführt, um die zweite Schicht zu entfernen.
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Wenn die zweite Schicht, die Siliziumoxid, zum Beispiel einen Siliziumoxidfilm, beinhaltet, in dem zweiten Schleifschritt geschliffen wird, endet der zweite Schleifschritt vorzugsweise nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, nachdem das Schleifen der zweiten Schicht begonnen hat, während die Schleifscheibe und der Spanntisch mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit relativ zueinander bewegt werden, um die Schleifscheibe und den Spanntisch einander anzunähern.
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Alternativ dazu endet der zweite Schleifschritt vorzugsweise, wenn eine Dicke des Werkstücks, die gemessen wird, eine vorbestimmte Dicke erreicht.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe zum Schleifen der zweiten Schicht, die das zweite Material beinhaltet, das härter zu schleifen ist als das erste Material, niedriger als die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe zum Schleifen der ersten Schicht, die das erste Material beinhaltet.
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Solange die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe zum Schleifen des Werkstücks niedrig ist, wirken auf jeden der Schleifsteine aufgrund des Schleifkontakts mit dem Werkstück starke Reibkräfte, die dazu neigen, die Schleifsteine abzuschaben. Mit anderen Worten, die Selbstschärfung jedes Schleifsteins wird beschleunigt. Die zweite Schicht kann so problemlos geschliffen werden.
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Da die zweite Schicht auf die oben beschriebene Weise geschliffen wird, ist es nicht notwendig, eine Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung zu verwenden oder die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück geschliffen wird, zu verringern. Folglich kann dagegen vorgebeugt werden, dass die Produktivität für Bauelementchips, die durch Teilen des Werkstücks hergestellt werden, sinkt und auch dagegen vorgebeugt werden, dass die Stellfläche der Schleifvorrichtung zunimmt.
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Der obige und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Art und Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schleifvorrichtung schematisch und beispielhaft veranschaulicht;
- 2A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Werkstück schematisch und beispielhaft veranschaulicht, bevor es geschliffen wird;
- 2B ist eine Schnittansicht, die das Werkstück schematisch und beispielhaft veranschaulicht, bevor es geschliffen wird;
- 3 ist eine Seitenansicht, die einige Komponenten einer Schleifeinheit der Schleifvorrichtung schematisch veranschaulicht;
- 4 ist ein Flussdiagramm, das eine Abfolge eines Verfahrens zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Verdünnen des Werkstücks auf eine vorbestimmte Enddicke schematisch veranschaulicht;
- 5 ist ein Flussdiagramm, das eine Abfolge eines spezifischen Beispiels eines Grobschleifschritts des Verfahrens schematisch veranschaulicht;
- 6A ist eine seitliche Teilschnittansicht, die schematisch veranschaulicht, wie der Grobschleifschritt durchgeführt wird;
- 6B ist eine seitliche Teilschnittansicht, die schematisch veranschaulicht, wie der Grobschleifschritt ausgeführt wird; und
- 6C ist eine seitliche Teilschnittansicht, die schematisch veranschaulicht, wie der Grobschleifschritt ausgeführt wird.
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AUSFÜHRLICHER ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 veranschaulicht schematisch und perspektivisch eine Schleifvorrichtung 2 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform. In 1 ist die Schleifvorrichtung 2 in Bezug auf ein dreidimensionales Koordinatensystem veranschaulicht, dessen X-, Y- und Z-Achsen jeweils durch die Pfeile X, Y und Z gekennzeichnet sind. X-Achsenrichtungen, das heißt Richtungen nach links und rechts, die sich horizontal parallel zu der X-Achse erstrecken, und Y-Achsenrichtungen, das heißt Richtungen nach vorne und nach hinten, die sich horizontal parallel zu der Y-Achse erstrecken, stehen in einer horizontalen Ebene senkrecht zueinander. Die Z-Achsenrichtungen, das heißt die Aufwärts- und Abwärtsrichtungen, die sich vertikal parallel zu der Z-Achse erstrecken, stehen senkrecht zu den X-Achsenrichtungen und den Y-Achsenrichtungen.
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Wie in 1 veranschaulicht, schließt die Schleifvorrichtung 2 eine Basis 4 ein, die an sich verschiedene Komponenten der Schleifvorrichtung 2 unterstützt und darin aufnimmt. Die Basis 4 weist eine Öffnung 4a auf, die in einer oberen Fläche an einem vorderen Endabschnitt der Basis 4 ausgebildet ist. Die Schleifvorrichtung 2 weist eine Zuführeinheit 6 auf, die in der Öffnung 4a angeordnet ist. Die Zuführeinheit 6 weist einen Saugteller auf, um beispielsweise ein weiter unten beschriebenes Werkstück 11 unter Saugwirkung anzuziehen.
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An dem vorderen Endabschnitt der Basis 4 befinden sich jeweils links und rechts schräg vor der Zuführeinheit 6 zwei Kassettenaufstellbereiche 8a und 8b. In den Kassettenaufstellbereichen 8a und 8b sind respektive zwei Kassetten 10a und 10b angeordnet, die jeweils imstande sind, mehrere Werkstücke aufzunehmen.
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Die Kassette 10a lagert in sich zum Beispiel mehrere zu schleifende Werkstücke, das heißt mehrere Werkstücke, bevor sie durch die Schleifvorrichtung 2 geschliffen werden. Die Kassette 10b lagert in sich zum Beispiel mehrere geschliffene Werkstücke, das heißt mehrere Werkstücke, nachdem sie von der Schleifvorrichtung 2 geschliffen worden sind.
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2A veranschaulicht schematisch in der Perspektive ein Werkstück 11, bevor es beispielhaft geschliffen wird, und 2B veranschaulicht schematisch im Querschnitt das Werkstück 11, bevor es beispielhaft geschliffen wird. Wie in den 2A und 2B veranschaulicht, beinhaltet das Werkstück 11 auf einer Stirnseite 11a einen kreisförmigen Wafer, das heißt eine erste Schicht 13, die aus Silizium, das heißt einem ersten Material, aufgebaut ist.
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Der Siliziumwafer 13 weist mehrere Bereiche auf, die durch ein Raster von Straßen oder projizierten Trennlinien 15 abgegrenzt sind, die daran eingerichtet sind. Bauelemente 17 wie zum Beispiel ICs oder LSI-Schaltungen werden in den jeweiligen abgegrenzten Bereichen bereitgestellt. Ein kreisförmiger dünner Film, das heißt eine zweite Schicht 19, die aus Siliziumoxid aufgebaut ist, das heißt aus einem zweiten Material, das härter zu schleifen ist als Silizium, ist in einer aufgeschichteten Beziehung zu dem Siliziumwafer an einer Rückseite 11b des Werkstücks 11 angeordnet.
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Der Siliziumoxidfilm 19 wird auf der Rückseite 11b in einem Prozess, zum Beispiel einem Erwärmungsvorgang, abgeschieden, der an dem Werkstück 11 zu dem Zeitpunkt ausgeführt wird, zu dem daran die Bauelemente 17 aufgebaut werden. Das Werkstück 11 kann Metallelektroden beinhalten, die aus einem härteren Material als Silizium aufgebaut sind und als Komponenten der Bauelemente 17 in dem Siliziumwafer 13 bereitgestellt werden.
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An der Stirnseite 11a des Werkstücks 11 kann ein folienartiges Band zum Schutz der Bauelemente 17 befestigt werden. Das Band weist zum Beispiel eine kreisförmige, folienartige Basis und eine Haftmittelschicht, das heißt eine Klebeschicht, auf, die an der Basis angeordnet ist.
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Die Basis des Bandes beinhaltet zum Beispiel ein Harz wie Polyolefin, Polyvinylchlorid oder Polyethylenterephthalat. Die Haftmittelschicht des Bandes beinhaltet zum Beispiel einen Klebstoff auf Epoxid- oder Acrylbasis. Alternativ kann die Haftmittelschicht ein ultraviolett härtbares Harz beinhalten, das ausgehärtet werden kann, wenn es ultravioletten Strahlen ausgesetzt wird.
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Das Werkstück 11 ist nicht auf bestimmte Materialien, Formen, Strukturen, Größen, usw. beschränkt. Das Werkstück 11 kann beispielsweise einen Wafer beinhalten, der andere Halbleitermaterialien aufweist, oder ein Substrat, das ein Material wie zum Beispiel Keramik, Harz oder Metall aufweist. Auch die Bauelemente 17 sind nicht auf bestimmte Typen, Zahlen, Formen, Strukturen, Größen, Layouts usw. beschränkt.
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In der in 1 veranschaulichten Kassette 10a wird eine vertikale Anordnung von Werkstücken 11 so gelagert, dass ihre Rückseiten 11b mit den darauf befindlichen Siliziumoxidfilmen 19 nach oben gerichtet sind. Die Zuführeinheit 6 zieht die obere Fläche, das heißt die Rückseite 11b, eines der Werkstücke 11 in der Kassette 10a durch Saugwirkung mit dem Saugteller an und führt das von dem Saugteller gehaltene Werkstück 11 aus der Kassette 10a.
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Die Schleifvorrichtung 2 schließt auch einen Positionierungsmechanismus 12 ein, der auf der Basis 4 an einer Position auf einer linken Seite schräg hinter der Zuführeinheit 6 angeordnet ist, zu der das aus der Kassette 10a entnommene Werkstück 11 von der Zuführeinheit 6 zugeführt werden kann. Wenn das aus der Kassette 10a entnommene Werkstück 11 von der Zuführeinheit 6 zu dem Positionierungsmechanismus 12 geführt wird, dient der Positionierungsmechanismus 12 dazu, das Werkstück 11 an einer vorbestimmten Position zu greifen und zu plazieren.
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Hinter der Zuführeinheit 6 und auf der rechten Seite des Positionierungsmechanismus 12 ist eine Zuführeinheit 14 angeordnet, um das Werkstück 11, das durch den Positionierungsmechanismus 12 positioniert wurde, von dem Positionierungsmechanismus 12 zuzuführen. Die Zuführeinheit 14 weist einen Saugteller auf, um zum Beispiel die obere Fläche, das heißt die Rückseite 11b, des Werkstücks 11 unter Saugwirkung anzuziehen.
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Wenn das durch den Positionierungsmechanismus 12 positionierte Werkstück 11 durch den Saugteller der Zuführeinheit 14 unter Saugwirkung angezogen und somit von der Zuführeinheit 14 gehalten wird, arbeitet die Zuführeinheit 14, um den Saugteller zu drehen und das Werkstück 11 nach hinten zuzuführen.
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Hinter der Zuführeinheit 14 ist ein scheibenförmiger Drehtisch 16 angeordnet. Der Drehtisch 16 ist mit einem nicht veranschaulichten Rotationsaktuator, wie zum Beispiel einem Elektromotor, gekoppelt, um den Drehtisch 16 um eine Rotationsachse zu drehen, die sich im Allgemeinen parallel zu der Z-Achse erstreckt.
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Der Drehtisch 16 unterstützt daran mehrere Spanntische 18, die jeweils imstande sind, die untere Fläche, das heißt die Stirnseite 11a, eines Werkstücks 11 unter Saugwirkung zu halten. In 1 sind drei Spanntische 18 veranschaulicht, die in allgemein gleichen Abständen in Umfangsrichtung an dem Drehtisch 16 angeordnet sind.
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Jeder der Spanntische 18 weist eine kreisförmige obere Fläche auf, die im Allgemeinen parallel zu einer horizontalen Ebene, das heißt einer XY-Ebene, entlang der X-Achse und der Y-Achse verläuft, und hält ein Werkstück 11 an der oberen Fläche. Die kreisförmige obere Fläche von jedem der Spanntische 18 dient als Haltefläche zum daran Halten des Werkstücks 11.
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Der Drehtisch 16 ist in der Draufsicht im Uhrzeigersinn um die Rotationsachse drehbar, um zum Beispiel jeden der Spanntische 18 nacheinander an einer Zuführposition A, einer ersten Schleifposition, das heißt einer Grobschleifposition B, einer zweiten Schleifposition, das heißt einer Fertigschleifposition C, und dann wieder an der Zuführposition A zu positionieren. Ein durch den Zuführmechanismus 12 durch die Zuführeinheit 14 zugeführtes Werkstück 11 wird auf den in der Zuführposition A positionierten Spanntisch 18 geladen.
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Die Haltefläche von jedem der Spanntische 18 ist über einen nicht veranschaulichten Fluidkanal, der in dem Spanntisch 18 definiert ist, oder über ein nicht veranschaulichtes Ventil mit einer Saugquelle, wie zum Beispiel einem Ejektor, verbunden. Wenn die Saugquelle betätigt und das Ventil geöffnet wird, während das Werkstück 11 auf dem Spanntisch 18 platziert wird, wird die untere Fläche, das heißt die Stirnseite 11a, des Werkstücks 11 unter Saugwirkung an den Spanntisch 18 angezogen. Das Werkstück 11 wird nun an der Haltefläche des Spanntisches 18 gehalten.
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Jeder der Spanntische 18 ist mit einem nicht veranschaulichten Rotationsaktuator, wie zum Beispiel einem Elektromotor, gekoppelt, um den Spanntisch 18 um eine Rotationsachse zu drehen, die sich im Allgemeinen parallel zu der Z-Achse erstreckt. Die mit den jeweiligen Spanntischen 18 gekoppelten Rotationsaktuatoren drehen die Spanntische 18 zum Schleifen der Werkstücke 11 an den Spanntischen 18 mit mehreren Schleifsteinen 48 (siehe 3) von jedem von zwei später beschriebenen Schleifscheiben 44a und 44b.
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Dickenmessinstrumente 20a und 20b zur Messung der Dicken der Werkstücke 11 an den Spanntischen 18 sind jeweils in der Nähe der ersten Schleifposition B und der zweiten Schleifposition C angeordnet. Die Dickenmessinstrumente 20a und 20b messen die zeitlichen Veränderungen der Dicken der Werkstücke 11 an den Spanntischen 18 während die Werkstücke 11 geschliffen werden.
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Insbesondere weist jedes der Dickenmessinstrumente 20a und 20b ein Paar Höhenmessgeräte auf. Eines der Höhenmessgeräte weist ein Messelement für den Kontakt mit der oberen Fläche, das heißt der Rückseite 11b, des Werkstücks 11 auf, die exponiert ist, ohne von einer der Schleifscheiben 44a und 44b bedeckt zu sein, wenn das Werkstück 11 geschliffen wird. Das andere der Höhenmessgeräte weist ein Messelement für den Kontakt mit der Haltefläche des Spanntisches 18 auf, die exponiert ist, ohne von dem Werkstück 11 und eine der Schleifscheiben 44a und 44b bedeckt zu sein, wenn das Werkstück 11 geschliffen wird.
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Daher werden beim Schleifen des Werkstücks 11 an jedem der Spanntische 18 in der ersten Schleifposition B und der zweiten Schleifposition C die Höhe der oberen Fläche, das heißt der Rückseite 11b, des Werkstücks 11 und die Höhe der Haltefläche des Spanntischs 18 von den jeweiligen Höhenmessgeräten gemessen. Jedes der Dickenmessinstrumente 20a und 20b misst die Differenz zwischen diesen gemessenen Höhen als die Dicke des Werkstücks 11.
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Die Schleifvorrichtung 2 schließt ferner eine säulenförmige Stützstruktur 22a, die an einem hinteren Endabschnitt der Basis 4 hinter der ersten Schleifposition B angeordnet ist, und eine säulenförmige Stützstruktur 22b ein, die an einem hinteren Endabschnitt der Basis 4 hinter der zweiten Schleifposition C angeordnet ist. Bewegungsmechanismen 24a und 24b zum vertikalen Bewegen, das heißt Heben und Senken, der jeweiligen beweglichen Platten 28a und 28b entlang der Z-Achse sind an den jeweiligen vorderen Flächen, das heißt den Stirnseiten, der Stützstrukturen 22a und 22b angebracht.
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Jeder der Bewegungsmechanismen 24a und 24b weist ein Paar vertikaler Führungsschienen 26 auf, die sich entlang der Z-Achse erstrecken und voneinander beabstandet sind. Die beweglichen Platten 28a und 28b sind vertikal verschiebbar an den Führungsschienen 26 der Bewegungsmechanismen 24a und 24b angebracht. Eine vertikale Schraubenwelle 30, die sich entlang der Z-Achse erstreckt, ist zwischen den Führungsschienen 26 jedes der Bewegungsmechanismen 24a und 24b angeordnet.
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Ein Elektromotor 32 zum Drehen der Schraubenwelle 30 um ihre vertikale Achse ist an ein oberes Ende der Schraubenwelle 30 gekoppelt. Die Schraubenwelle 30 weist eine mit einem Außengewinde versehene äußere Umfangsfläche auf, die durch eine nicht veranschaulichte Mutter geschraubt ist, welche eine Reihe von Kugeln enthält, die beim Drehen der Schraubenwelle 30 umlaufen. Die Schraubenwelle 30, die Mutter und die Kugeln gehören gemeinsam zu einer Kugelspindel.
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Die Mutter ist an einer hinteren Fläche, das heißt einer Rückseite, von jeder der beweglichen Platten 28a und 28b befestigt. Wenn der Elektromotor 32 aktiviert wird, dreht er die Schraubenwelle 30 um ihre vertikale Achse, wodurch die Mutter jede der beweglichen Platten 28a und 28b entlang der Z-Achse bewegt, das heißt anhebt und absenkt.
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Eine Schleifeinheit 34a zum Grobschleifen des Werkstücks 11 an dem Spanntisch 18 in der Grobschleifposition B ist an einer vorderen Fläche, das heißt einer Stirnseite, der beweglichen Platte 28a fest angebracht. Andererseits ist eine Schleifeinheit 34b zum Fertigschleifen des Werkstücks 11 an dem Spanntisch 18 in der Fertigschleifposition C an einer vorderen Fläche, das heißt einer Stirnseite, der beweglichen Platte 28b fest angebracht.
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Wenn die bewegliche Platte 28a angehoben wird, wird auch die Schleifeinheit 34a angehoben. Wenn die bewegliche Platte 28b angehoben wird, wird auch die Schleifeinheit 34b angehoben. Jede der Schleifeinheiten 34a und 34b weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 36 auf, dessen Längsachse sich entlang der Z-Achse erstreckt.
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Das Gehäuse 36 unterstützt an seinem oberen Ende einen Elektromotor 38, der mit einem proximalen Ende, das heißt einem oberen Ende, einer Spindel 40 (siehe 3) gekoppelt ist, die drehbar in dem Gehäuse 36 untergebracht ist. Die Spindel 40 erstreckt sich entlang der Z-Achse und weist einen distalen Endabschnitt, das heißt einen unteren Endabschnitt, auf, der aus einem unteren Ende des Gehäuses 36 nach unten hervorsteht und exponiert ist.
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3 veranschaulicht in Seitenansicht schematisch die aus dem Gehäuse 36 exponierten Komponenten von jeder der Schleifeinheiten 34a und 34b. Wie in 3 veranschaulicht, weist der untere Endabschnitt der Spindel 40, der aus dem Gehäuse 36 exponiert ist, ein distales Ende auf, an dem eine scheibenförmige Halterung 42 aus Metall oder Ähnlichem befestigt ist.
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Die Schleifscheibe 44a zum Grobschleifen des Werkstücks 11 ist an einer unteren Fläche der Halterung 42 der Schleifeinheit 34a angebracht, und die Schleifscheibe 44b zum Fertigschleifen des Werkstücks 11 ist an einer unteren Fläche der Halterung 42 der Schleifeinheit 34b angebracht. Jede der Schleifscheiben 44a und 44b ist durch die von dem Elektromotor 38a über die Spindel 40 und die Halterung 42 übertragene Leistung um eine vertikale Achse drehbar, die im Allgemeinen parallel zu der Z-Achse ist.
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Jede der Schleifscheiben 44a und 44b weist eine ringförmige Scheibenbasis 46 mit einem Außendurchmesser auf, der im Allgemeinen dem Durchmesser der Halterung 42 gleicht. Die Scheibenbasis 46 ist aus einem metallischen Material wie zum Beispiel Aluminium oder rostfreiem Stahl aufgebaut. Jede der Schleifscheiben 44a und 44b beinhaltet auch die bereits erwähnten Schleifsteine 48, die an einer unteren Fläche der Scheibenbasis 46 befestigt sind.
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Jeder der Schleifsteine 48 hat zum Beispiel die Form eines rechteckigen Quaders. Die Schleifsteine 48 sind in einer ringförmigen Anordnung in allgemein gleichen Abständen in Umfangsrichtung um die Scheibenbasis 46 herum angeordnet. Jeder der Schleifsteine 48 beinhaltet Schleifkörner aus Diamant, kubischem Bornitrid (cBN) oder Ähnlichem, die durch ein Bindemittel wie eine Metallbindung, eine Harzbindung oder eine verglaste Bindung miteinander verbunden sind.
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Die Schleifsteine 48 der Schleifscheibe 44a beinhalten Schleifsteine, die für den Grobschleifvorgang geeignet sind, wohingegen die Schleifsteine 48 der Schleifscheibe 44b Schleifsteine beinhalten, die für den Fertigschleifvorgang geeignet sind. Daher weisen die Schleifkörner der Schleifsteine 48 der Schleifscheibe 44b zum Beispiel eine durchschnittliche Korngröße auf, die kleiner ist als die durchschnittliche Korngröße der Schleifkörner der Schleifsteine 48 der Schleifscheibe 44a.
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Jede der Schleifeinheiten 34a und 34b weist einen darin definierten, nicht veranschaulichten Schleiffluid-Zuführkanal auf, um ein Schleiffluid, wie zum Beispiel Reinwasser, zuzuführen. Anstelle des Schleiffluid-Zuführkanals oder zusätzlich zu diesem kann in der Nähe jeder der Schleifeinheiten 34a und 34b eine Düse zum Zuführen eines Schleiffluids bereitgestellt werden.
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Wenn die Werkstücke 11 durch die Schleifsteine 48 der Schleifscheiben 44a und 44b geschliffen werden, wird das Schleiffluid den Schnittstellen, das heißt den Bearbeitungspunkten zugeführt, an denen die Werkstücke 11 und die Schleifsteine 48 miteinander in Schleifkontakt gehalten werden. Das zugeführte Schleiffluid kühlt die Werkstücke 11 und die Schleifsteine 48 effektiv und wäscht die von den Werkstücken 11 und den Schleifsteinen 48 beim Schleifen der Werkstücke 11 mit den Schleifsteinen 48 erzeugten Rückstände oder Späne ab.
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Die Komponenten der Schleifeinheit 34a und des Spanntischs 18, die an der ersten Schleifposition B positioniert sind, sind so angeordnet, dass die Schleifsteine 48 der Schleifeinheit 34a einer Bahn quer durch den Mittelpunkt der Haltefläche des Spanntischs 18 folgen, wenn die Schleifscheibe 44a um ihre vertikale Achse gedreht wird.
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Auf ähnliche Weise sind die Komponenten der Schleifeinheit 34b und des an der zweiten Schleifposition C positionierten Spanntischs 18 so angeordnet, dass die Schleifsteine 48 der Schleifeinheit 34b einer Bahn quer durch den Mittelpunkt der Haltefläche des Spanntischs 18 folgen, wenn die Schleifscheibe 44b um ihre vertikale Achse gedreht wird.
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Eine Zuführeinheit 50 zum Entladen eines Werkstücks 11 von dem an der Zuführposition A positionierten Spanntisch 18 ist entlang der X-Achse an einer Position neben der Zuführeinheit 14 angeordnet. Die Zuführeinheit 50 weist einen Saugteller auf, um beispielsweise die obere Fläche, das heißt die Rückseite 11b, des Werkstücks 11 unter Saugwirkung anzuziehen.
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Wenn der Saugteller der Zuführeinheit 50 ein Werkstück 11 unter Saugwirkung von dem Spanntisch 18 an der Position A anzieht, arbeitet die Zuführeinheit 50 zum Drehen des Saugtellers, um das Werkstück 11 von dem Spanntisch 18 weg nach vorne zu bewegen.
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Die Schleifvorrichtung 2 beinhaltet auch eine Reinigungseinheit 52, die auf der Basis 4 an einer Position auf einer rechten Seite schräg vor der Zuführeinheit 50 angeordnet ist, zu der das durch den Spanntisch 18 in der Zuführposition A entnommene Werkstück 11 von der Zuführeinheit 50 zugeführt werden kann. Wenn das geschliffene Werkstück 11, das von dem Spanntisch 18 in der Zuführposition A entfernt wurde, von der Zuführeinheit 50 an die Reinigungseinheit 52 abgegeben wird, arbeitet die Reinigungseinheit 52, um das Werkstück 11 zu reinigen.
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4 ist ein Flussdiagramm, das schematisch eine Abfolge eines Verfahrens zum Schleifen eines Werkstücks 11 an der Schleifvorrichtung 2 veranschaulicht, um das Werkstück 11 in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine vorbestimmte Enddicke zu verdünnen. In Übereinstimmung mit dem Verfahren wird als erstes ein Werkstück 11, dessen Rückseite 11b nach oben gewandt ist, auf dem Spanntisch 18 gehalten, der an der Zuführposition A positioniert ist (Halteschritt S1).
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Dann wird der Drehtisch 16 gedreht, um den Spanntisch 18 an der ersten Schleifposition B zu positionieren (erster Drehschritt S2). Während die Schleifscheibe 44a für den Grobschleifvorgang um ihre vertikale Achse gedreht wird, wird das an dem Spanntisch 18 gehaltene Werkstück 11 als Nächstes von den Schleifsteinen 48 der Schleifscheiben 44a geschliffen (Grobschleifschritt S3).
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5 ist ein Flussdiagramm, das schematisch die Abfolge eines spezifischen Beispiels eines Grobschleifschritts S3 veranschaulicht. Die 6A, 6B und 6C veranschaulichen schematisch die Art und Weise, mit welcher der Grobschleifschritt S3 durchgeführt wird.
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In dem Grobschleifschritt S3 wird als erstes, während die Schleifscheibe 44a für den Grobschleifvorgang mit niedriger Geschwindigkeit um ihre vertikale Achse gedreht wird, der Siliziumoxidfilm 19 des an dem Spanntisch 18 gehaltenen Werkstücks 11 von den Schleifsteinen 48 der Schleifscheibe 44a geschliffen (erster Schleifschritt S31).
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Insbesondere wird der Elektromotor 38 der Schleifeinheit 34a aktiviert, um die Spindel 40 und die Halterung 42 und damit die Schleifscheibe 44a mit einer Rotationsgeschwindigkeit, das heißt einer zweiten Rotationsgeschwindigkeit, in einem Bereich von 700 U/min oder mehr bis weniger als 1500 U/min zu drehen. Darüber hinaus wird der mit dem Spanntisch 18 gekoppelte Rotationsaktuator aktiviert, um den Spanntisch 18 mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 100 oder mehr bis weniger als 300 U/min zu drehen.
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Während sowohl die Schleifscheibe 44a als auch der Spanntisch 18 gedreht werden, senkt der Bewegungsmechanismus 24a die bewegliche Platte 28a und die Schleifeinheit 34a mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ab, um die Schleifscheibe 44a und den Spanntisch 18 einander anzunähern.
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Die Schleifsteine 48 werden nun mit dem Siliziumoxidfilm 19 des Werkstücks 11 in Schleifkontakt gebracht und schleifen den Siliziumoxidfilm 19 (siehe 6A). Der erste Schleifschritt S31 wird fortgesetzt, bis der Siliziumoxidfilm 19 entfernt ist.
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Zum Beispiel endet der erste Schleifschritt S31 nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, nachdem damit begonnen worden ist, den Siliziumoxidfilm 19 zu schleifen, oder insbesondere nach Ablauf einer Zeit, die gleich oder länger ist als eine Zeit, die berechnet wird, indem die Dicke des Siliziumoxidfilms 19 durch die Geschwindigkeit, mit der die Schleifeinheit 34a abgesenkt wird, geteilt wird.
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Alternativ kann der erste Schleifschritt S31 beendet werden, wenn die mit dem Dickenmessinstrument 20a gemessene Dicke des Werkstücks 11 eine vorgegebene Dicke erreicht hat, oder insbesondere, wenn die gemessene Dicke des Werkstücks 11 eine Dicke erreicht hat, die gleich oder kleiner ist als eine Dicke, die durch Subtraktion der Dicke des Siliziumoxidfilms 19 von der ursprünglichen Dicke des Werkstücks 11 berechnet wurde.
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Dann werden die Schleifsteine 48 und das Werkstück 11 voneinander beabstandet (Beabstandungsschritt S32). Insbesondere hebt der Bewegungsmechanismus 24a die bewegliche Platte 28a und die Schleifeinheit 34a an, während sowohl die Schleifscheibe 44a als auch der Spanntisch 18 gedreht werden, um die Schleifsteine 48 und das Werkstück 11 voneinander zu beabstanden (siehe 6B).
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Während die Schleifscheibe 44a für den Grobschleifvorgang mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wird anschließend der Siliziumwafer 13 des an dem Spanntisch 18 gehaltenen Werkstücks 11 durch die Schleifsteine 48 geschliffen (zweiter Schleifschritt S33).
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Insbesondere wird der Elektromotor 38 aktiviert, um die Spindel 40 und die Halterung 42 und damit die Schleifscheibe 44a mit einer Rotationsgeschwindigkeit zu drehen, das heißt einer ersten Rotationsgeschwindigkeit, die zwischen 1500 U/min oder mehr bis mehr als 6000 U/min liegt.
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Dann, während sowohl die Schleifscheibe 44a als auch der Spanntisch 18 gedreht werden, senkt der Bewegungsmechanismus 24a die bewegliche Platte 28a und die Schleifeinheit 34a mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit ab, zum Beispiel einer Geschwindigkeit, die der Geschwindigkeit gleicht, mit der die bewegliche Platte 28a und die Schleifeinheit 34a in dem ersten Schleifschritt S31 abgesenkt wurden, um die Schleifscheibe 44a und den Spanntisch 18 einander näher zu bringen.
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Die Schleifsteine 48 werden nun mit dem Siliziumwafer 13 des Werkstücks 11 in Schleifkontakt gebracht und schleifen den Siliziumwafer 13 (siehe 6C). Der zweite Schleifschritt S33 kann nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, nachdem damit begonnen worden ist, den Siliziumwafer 13 zu schleifen, oder wenn die Dicke des Werkstücks 11 eine vorgegebene Dicke aufweist, beendet werden.
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Dann werden der Elektromotor 38 und der mit dem Spanntisch 18 gekoppelte Rotationsaktuator abgeschaltet, um das Drehen sowohl der Schleifscheibe 44a als auch des Spanntischs 18 zu stoppen. Außerdem hebt der Bewegungsmechanismus 24a die bewegliche Platte 28a und die Schleifeinheit 34a an, um die Schleifsteine 48 und das Werkstück 11 voneinander zu beabstanden.
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Dann wird der Drehtisch 16 gedreht, um den Spanntisch 18 an der zweiten Schleifposition C zu positionieren (zweiter Drehschritt S4). Während die Schleifscheibe 44b für den Fertigschleifvorgang um ihre vertikale Achse gedreht wird, wird das an dem Spanntisch 18 gehaltene Werkstück 11 von den Schleifsteinen 48 geschliffen (Fertigschleifschritt S5).
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Insbesondere wird der Elektromotor 38 aktiviert, um die Spindel 40 und die Halterung 42 und damit die Schleifscheibe 44b mit einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit zu drehen. Darüber hinaus wird der mit dem Spanntisch 18 gekoppelte Rotationsaktuator aktiviert, um den Spanntisch 18 mit einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit zu drehen.
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Während sowohl die Schleifscheibe 44b als auch der Spanntisch 18 gedreht werden, senkt der Bewegungsmechanismus 24b die bewegliche Platte 28b und die Schleifeinheit 34b mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ab, um die Schleifscheibe 44b und den Spanntisch 18 einander anzunähern.
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Die Schleifsteine 48 werden nun mit dem Siliziumwafer 13 des Werkstücks 11 in Schleifkontakt gebracht und schleifen den Siliziumwafer 13. Der Fertigschleifschritt S5 wird fortgesetzt, bis die Dicke des Werkstücks 11, die von dem Dickenmessinstrument 20b gemessen wird, eine vorgegebene Dicke erreicht hat. Das in 4 veranschaulichte Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks ist nun abgeschlossen.
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In dem oben beschriebenen Grobschleifschritt S3 ist die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 44a zum Schleifen des dünnen Films, das heißt des Siliziumoxidfilms 19, der aus Siliziumoxid besteht, das schwieriger zu schleifen ist als Silizium, niedriger als die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 44a zum Schleifen des Wafers, das heißt des Siliziumwafers 13, der aus Silizium aufgebaut ist.
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Solange die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 44a zum Schleifen des Werkstücks 11 niedrig ist, wirken auf jeden der Schleifsteine 48 aufgrund des Schleifkontakts mit dem Werkstück 11 starke Reibungskräfte, die dazu neigen, die Schleifsteine 48 abzuschaben. Mit anderen Worten wird der Vorgang der Selbstschärfung jedes der Schleifsteine 48 beschleunigt. Der Siliziumoxidfilm 19 kann so problemlos geschliffen werden.
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Da der Siliziumoxidfilm 19 auf die oben beschriebene Weise geschliffen wird, ist es nicht erforderlich, eine Schleifscheibe mit hoher Schleifleistung zu verwenden oder die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück 11 geschliffen wird, das heißt die Geschwindigkeit, mit der die Schleifscheibe 44a abgesenkt wird, zu verringern. Folglich ist es möglich, dagegen vorzubeugen, dass die Produktivität für Bauelementchips, die durch Teilen des Werkstücks 11 hergestellt werden, gesenkt wird und auch dagegen vorzubeugen, dass sich eine Stellfläche der Schleifvorrichtung 2 vergrößert.
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Das oben beschriebene Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks ist in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf das obige Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks beschränkt. Das Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann durchgeführt werden, um Metallelektroden, die aus einem schwieriger zu schleifenden Material als Silizium aufgebaut und als Komponenten der Bauelemente 17 vorgesehen sind, auf der Rückseite 11b des Werkstücks 11 zu exponieren.
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Bei einer solchen Anwendung wird als erstes die Rückseite 11b des Werkstücks 11 von den Schleifsteinen 48 bis zu einer Tiefe nahe der Metallelektroden geschliffen, während die Schleifscheibe 44a in dem Grobschleifschritt S3 mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird. Dann wird die Rückseite 11b des Werkstücks 11 mit den Schleifsteinen 48 weiter geschliffen, während die Schleifscheibe 44a mit niedriger Geschwindigkeit gedreht wird, bis ein Teil der Schicht, die die Metallelektroden beinhaltet, geschliffen ist.
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In dem Grobschleifschritt S3 ist es möglich, die Schicht zu schleifen, die Metallelektroden beinhaltet, die wie oben beschrieben schwieriger zu schleifen sind als Silizium. Außerdem ist es möglich, dagegen vorzubeugen, dass die Produktivität für Bauelementchips, die durch Teilen des Werkstücks 11 hergestellt werden, sinkt, und auch dagegen vorzubeugen, dass die Stellfläche der Schleifvorrichtung 2 größer wird.
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Bei dem Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der Fertigschleifschritt S5 entfallen. Mit anderen Worten kann das Werkstück 11 bei dem Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in dem zweiten Schleifschritt S3 auf eine vorgegebene Enddicke geschliffen werden.
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Ferner kann bei dem Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung der Beabstandungsschritt S32 entfallen. Mit anderen Worten kann die Rotationsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 44a bei dem Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geändert werden, während die Schleifsteine 48 und das Werkstück 11 miteinander in Schleifkontakt gehalten werden.
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Bei dem Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann das Werkstück 11 außerdem geschliffen werden, während der Spanntisch 18, der das Werkstück 11 hält, angehoben wird. Mit anderen Worten kann die Schleifvorrichtung 2 eine Struktur beinhalten, die imstande ist, die Schleifscheiben 44a und 44b und die Spanntische 18 relativ zueinander zu bewegen, und es gibt keine Beschränkung auf eine solche Struktur.
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Die Struktur, das Verfahren usw. in Übereinstimmung mit der obigen Ausführungsform können in geeigneter Weise geändert oder abgewandelt werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die vorliegende Erfindung 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 daher von der Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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