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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schneidmaschine zum
Schneiden eines Werkstücks
und, insbesondere, zum Schneiden eines Halbleiterwafers bzw. -plättchens
bzw. -scheibe bzw. -chips mit einer benötigten Tiefe des Schneidens.
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In
der
US 6,254,454 B1 wird
eine Dickenkontrolle für
eine Poliermaschine beschrieben. Dabei erfolgt eine Abstandsmessung über verschiedene
Verfahren wie Laser, Profilometer und andere.
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Die
US 5,628,673 A offenbart
eine Wafersägemaschine,
bei der eine Tiefe eines Schneidevorgangs bestimmt wird. Die Messung
der Tiefe erfolgt optisch.
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Auch
die
US 5,718,615 A offenbart
eine Wafersägemaschine.
Bei dieser Maschine wird die Abnutzung des Sägeblatts bzw. der Abstand zu
einem Haltetisch bestimmt, um damit eine Tiefenbewegung der Säge zu kontrollieren
bzw. zu stoppen. Die Messung erfolgt piezoelektrisch.
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In
der Herstellung von Halbleiterchips, wie es wohl bekannt ist unter
den Fachleuten auf diesem Gebiet, wird eine Anzahl von rechteckigen
Regionen in Abschnitte aufgeteilt an der Oberfläche eines Halbleiterwafers
durch Straßen
bzw. Linien, welche in einer Raster- bzw. Gitterform angeordnet
sind, und eine Halbleiterschaltung bzw. -schaltkreis ist angeordnet
in jeder der rechteckigen Regionen. Der Halbleiterwafer wird entlang
der Straßen
bzw. Linien in einzelne rechteckige Regionen getrennt, um Halbleiterchips
zu erhalten. Eine Schneidmaschine, welche verwendet wird zum Trennen
des Halbleiterwafers entlang der Straßen, beinhaltet eine Aufspanneinrichtung
zum Halten des Halbleiterwafers, der geschnitten werden soll, eine
Schneideinrichtung zum Schneiden des an der Aufspanneinrichtung
gehaltenen Halbleiterwafers, eine erste Bewegungseinrichtung zum
Bewegen der Aufspanneinrichtung relativ zu der Schneideinrichtung
in einer Bewegungsrichtung senkrecht auf die Mittelachse der Aufspanneinrichtung,
und eine zweite Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Schneideinrichtung
relativ zu der Aufspanneinrichtung in einer Richtung der Tiefe des Schneidens,
welche die Richtung der Mittelachse der Aufspanneinrichtung ist.
In dieser Schneidmaschine ist eine Position der Schneideinrichtung
in der Richtung der Tiefe des Schneidens relativ zu der Aufspanneinrichtung
gesetzt durch die zweite Bewegungseinrichtung, und die Aufspanneinrichtung
wird relativ zu der Schneideinrichtung bewegt durch die erste Bewegungseinrichtung,
um den Halbleiterwafer zu schneiden. Die Tiefe des Schneidens des
Halbleiterwafers ist definiert durch die Position der Schneideinrichtung
in der Richtung des Schneidens relativ zu der Aufspanneinrichtung
und durch die Dicke des an der Aufspannvorrichtung bzw. dem Futter
gehaltenen Wafers.
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Im
allgemeinen ist die Dicke des Halbleiterwafers fast die gleiche
in jeder Charge bzw. Serie, und somit wird nur ein Teil des Halbleiterwafers
in jeder Charge manuell für
seine Dicke gemessen, um die Dicke des zu schneidenden Halbleiterwafers
zu erkennen. Beim Schneiden des Halbleiterwafers durch die Schneidmaschine
wird die Tiefe des Schneidens des Halbleiterwafers gesetzt durch
Setzen der Position der Schneideinrichtung in der Richtung des Schneidens
relativ zu der Aufspanneinrichtung an einer vorbestimmten Position,
ohne die Dicke des einzelnen zu schneidenden Halbleiterwafers zu erfassen.
Jedoch fluktuieren die einzelnen Halbleiterwafer in jeder Charge
ein wenig in der Dicke, und somit variiert die Dicke des Schneidens
bzw. Schnittiefe des Halbleiterwafers ebenfalls bei den einzelnen Halbleiterwafern,
obwohl es nur ein minimaler Betrag ist.
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Währenddessen
ist es wichtig, die Dicke des Schneidens des Halbleiterwafers sehr
präzise
zu setzen, und es ist erwünscht,
eine Veränderung
in der Tiefe des Schneidens des Halbleiterwafers zu vermeiden, welcher
eine Veränderung
in der Dicke der einzelnen Halbleiterwafer zugeschrieben wird. Zum Beispiel
wurde es durchgeführt,
eine Nut bzw. Rille von einer V-Form im Querschnitt entlang der
Straßen in
der Oberfläche
des Halbleiters auszubilden, um die vier Seitenkanten bzw. Ränder der
Oberfläche
der einzelnen rechteckigen Regionen zu schrägen bzw. zu phasen vor dem
vollständigen
Schneiden des Halbleiterwafers entlang der Straßen, um ihn in die individuellen
rechteckigen Regionen zu trennen. Auch mit dem Ausbilden der V-förmigen Rillen
ist es jedoch wichtig, ausreichend präzise die Tiefe des Schneidens
zu setzen, um ausreichend präzise
die Größe des Abschrägens festzusetzen.
In vergangenen Jahren wurde des weiteren eine Art des Trennens in
rechteckige Regionen oder ein sogenanntes Vorschneiden (englisch:
predicing) in die Praxis umgesetzt. In dieser Art ist es ebenfalls
wichtig, sehr präzise
die Tiefe des Schneidens des Halbleiterwafers zu setzen bzw. einzustellen.
In der Art der Trennung in rechteckige Regionen, welche Schneiden
vor dem Schleifen (englisch: dicing-before-grinding) genannt wird,
wird der Halbleiterwafer geschnitten, um Nuten bzw. Rillen einer
vorbestimmten Tiefe von der Oberfläche entlang der in einer Rasterform
angeordneten Straßen
auszubilden. Dann wird die hintere Oberfläche bzw. Fläche des Halbleiterwafers geschliffen,
um die Dicke des Halbleiterwafers zu vermindern bis zu einer Dicke,
welche gleich ist zu der Tiefe der Rillen, um dabei den Halbleiterwafer
in die einzelnen rechteckigen Regionen zu trennen.
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Die
Japanische Offengelegte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 261907/1987
(JP 62-261907A) offenbart eine Weise, bei welcher ein Spalt bzw.
Abstand zwischen einem Mikroskopsystem und der Oberfläche der
Aufspanneinrichtung und ein Spalt bzw. Abstand zwischen dem Mikroskopsystem
und der Oberfläche
eines an der Aufspanneinrichtung gehaltenen Halbleiterwafers gemessen
werden durch eine automatische Fokussiertechnologie, welche das
Mikroskopsystem, welches über
der Aufspanneinrichtung, welche an einer vorbestimmten Position
angeordnet ist, angeordnet ist, verwendet, und die Dicke des Halbleiterwafers
wird berechnet aus den gemessenen Werten. Gemäß dieses Stands der Technik
wird weiter die Position der Schneideinrichtung in der Richtung
des Schneidens relativ zu der Aufspanneinrichtung gesetzt, basierend
auf der berechneten Dicke des Halbleiterwafers, um dabei die Tiefe
des Schneidens des Halbleiterwafers zu setzen. Wenn ein transparenter
oder semitransparenter Film, wie ein glasartiger bzw. glasiger bzw. durchsichtiger
Film, an der Oberfläche
des Halbleiterwafers ausgebildet ist, ist es jedoch nicht möglich, die
Dicke des Halbleiterwafers präzise
durch die oben beschriebene automatische Fokussiertechnologie zu
bestimmen, was ein ernsthaftes Problem ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schneidmaschine
bereitzustellen, welche insbesondere geeignet ist zum Schneiden
eines Halbleiterwafers, welche fähig
ist, die Dicke eines auf einer Aufspanneinrichtung gehaltenen Werkstücks zu erfassen
mit einem ausreichenden Maß an
Präzision,
auch wenn ein transparenter oder semitransparenter Film an der Oberfläche des Werkstücks existiert,
und welche die Tiefe des Werkstücks
mit einem ausreichenden Maß an
Präzision festsetzen
kann, basierend auf der erfaßten
Dicke des Werkstücks,
ohne die Notwendigkeit des Inkontaktbringens eines Tastkopfes mit
der Oberfläche
des Werkstücks
wie dem Halbleiterwafer und deshalb ohne Möglichkeit des Beschädigens der
Oberfläche des
Werkstücks.
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Um
die oben beschriebene Hauptaufgabe gemäß der Erfindung zu lösen, wird
eine Schneidmaschine bereitgestellt umfassend eine Aufspanneinrichtung
zum Halten eines Halbleiterwafers, welcher geschnitten werden soll;
eine Schneideinrichtung zum Schneiden des an der Aufspanneinrchtung
gehaltenen Halbleiterwafers; eine erste Bewegungseinrichtung zum
Bewegen der Aufspanneinrichtung relativ zu der Schneideinrichtung
in einer Bewegungsrichtung senkrecht zu der Mittelachse der Aufspanneinrichtung;
eine zweite Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Schneideinrichtung
relativ zu der Aufspanneinrichtung in einer Richtung der Tiefe des Schneidens
bzw. Schnittiefe, welche die Richtung der Mittelachse der Aufspanneinrichtung
ist; eine Dickenerfassungseinrichtung zum Erfassen der Dicke des
an der Aufspanneinrichtung gehaltenen Werkstücks; und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung
zum Regeln bzw. Steuern der Bewegung der zweiten Bewegungseinrichtung,
abhängig
von der Dicke des Werkstücks,
welche durch die Dickenerfassungseinrichtung erfaßt wurde
und zum Setzen der Position der Schneideinrichtung in der Richtung
der Tiefe des Schneidens relativ zu der Aufspanneinrichtung, um dabei
die Tiefe des Schneidens des Werkstücks durch die Schneideinrichtung
zu setzen;
wobei die Dickenerfassungseinrichtung einen Nichtkontaktgegen-
bzw. -rück-
bzw. -staudrucksensor beinhaltet, welcher eine Düse bzw. Ausguß zum Ausströmen eines
Gases in Richtung der Oberfläche
des an der Aufspanneinrichtung gehaltenen Werkstücks aufweist.
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Bevorzugt
ist die Düse
des Nichtkontaktgegendrucksensors montiert, um sich frei in der
Richtung der Tiefe des Schneidens zu bewegen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
weist die Aufspanneinrichtung eine Adsorbieroberfläche zum
Vakuumadsorbieren bzw. -ansaugen des Werkstücks auf; und die Dickenerfassungseinrichtung
beinhaltet eine Düsenpositionserfassungseinrichtung
zum Erfassen eines Spalts bzw. Abstands von einer ursprünglichen Position
der Düse,
in welcher ein Ende der Düse
in Kontakt kommt mit der Adsorptionsoberfläche der Aufspanneinrichtung
zu der gegenwärtigen
Position der Düse,
und eine Dickenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Dicke des
Werkstücks
von dem Spalt bzw. Abstand zwischen dem Ende der Düse und der
Oberfläche
des Werkstücks
an der Aufspanneinrichtung, welcher durch den Nichtkontaktgegendrucksensor
erfaßt
wurde, und von dem Spalt bzw. Abstand zwischen der ursprünglichen
Position der Düse
und der gegenwärtigen
Position der Düse,
welche erfaßt
wurde durch die Düsenpositionserfassungseinrichtung.
Des weiteren ist das Werkstück
ein Halbleiterwafer.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, welche eine bevorzugte
Ausführungsform einer
Schneidmaschine, welche gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist, zeigt;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen Halbleiterwafer zeigt,
welcher als ein Werkstück
zu der Schneidmaschine von 1 zugeführt wird,
welcher an einen Rahmen über
ein Montierband montiert ist;
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche auf eine vereinfachte Weise einen
Bereich einer Dickenerfassungseinrichtung darstellt, welche die
Dicke des an der Aufspanneinrichtung gehaltenen Werkstücks erfaßt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Schneideinrichtung und
eine Aufspanneinrichtung in der Schneidmaschine von 1 zeigt;
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5 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Regel- bzw. Steuereinrichtung, welche
in der Schneidmaschine von 1 angeordnet
ist, und dazugehörige
Elemente zeigt; und
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6 ist
ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen der Ausgabespannung
eines Voltmeters und dem Spalt bzw. Abstand von einem Ende einer
Düse zu
einem Werkstück
in der Dickenerfassungseinrichtung von 3 zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 ist
eine Ansicht, welche eine bevorzugte Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Schneidmaschine zeigt. Die dargestellte
Schneidmaschine weist ein Gehäuse 2 auf,
an welchem spezifiziert sind ein Ladebereich 4, ein Wartebereich 6,
ein Aufspannbereich 8, ein Dickenerfassungsbereich 10,
ein Ausrichtbereich 12, ein Schneidbereich 14 und
ein Wasch-/Trockenbereich 16. Ein Hub- bzw. Hebetisch 18 ist
in dem Ladebereich 4 angeordnet. Der Hubtisch 18 ist
mit einer Kassette 22 beladen, welche eine Vielzahl von
Teilen von Halbleiterwafern bzw. -plättchen bzw. -scheiben bzw.
-chips 20 (2) aufnimmt, wobei ein Freiraum
in der Hoch- und Tief-Richtung beibehalten wird.
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Wie
deutlich in 2 gezeigt, ist der in der Kassette 22 aufgenommene
Halbleiterwafer 20 an einen Rahmen 26 über ein
Montierband 24 montiert. Der Rahmen 26, welcher
aus einer dünnen
Metallplatte oder einem Kunstharz ausgebildet sein kann, weist eine
relativ große
kreisförmige Öffnung 28 an dem
mittleren Teil davon auf, und das Montierband 24, welches
an der hinteren Fläche
bzw. Oberfläche des
Rahmens 26 haftet, erstreckt sich über die kreisförmige Öffnung 28.
Der Halbleiterwafer 20 ist in der kreisförmigen Öffnung 28 angeordnet
und seine hintere Oberfläche
haftet an dem Montierband 24. Straßen bzw. Linien 30 sind
in einer Gitter- bzw. Rasterform an der Oberfläche des Halbleiterwafers 20 angeordnet,
und eine Anzahl von rechteckigen Regionen 32 ist durch
die Straßen 30 in
Abschnitte aufgeteilt. Eine Halbleiterschaltung bzw. -schaltkreis
ist an jeder der rechteckigen Regionen 32 angeordnet.
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Weiter
beschrieben mit Bezug auf 1, ist eine
erste Beförderungseinrichtung 34 in
Relation zu dem Ladebereich 4 und dem Wartebereich 6 angeordnet.
Die erste Beförderungseinrichtung 34 wird
in Antwort zu der Hoch- und Tief-Bewegung des Hubtisches 18 angetrieben
bzw. betätigt,
um nacheinander die Rahmen 26, welche den zu schneidenden Halbleiterwafer 20 montieren
bzw. tragen, auszuliefern von der Kassette 22 in den Wartebereich 6 (und wie
später
beschrieben wird, um die Rahmen 26, welche den Halbleiterwafer 20,
welcher geschnitten, gewaschen und getrocknet worden ist, montieren
bzw. tragen in die Kassette 22 von dem Wartebereich 6). Eine
zweite Beförderungseinrichtung 36 ist
in Relation zu dem Wartebereich 6, dem Aufspannbereich 8 und
dem Wasch-/Trockenbereich 16 angeordnet. Der von der Kassette 22 zu
dem Wartebereich 6 gelieferte Rahmen 26 wird durch
die zweite Beförderungseinrichtung 36 zu
dem Aufspannbereich 8 befördert. In dem Aufspannbereich 8 werden
der Rahmen 26 und der daran montierte Halbleiterwafer 20 durch eine
Aufspanneinrichtung 38 gehalten. Wie in weiterem Detail
beschrieben, beinhaltet die Aufspanneinrichtung 38 eine
Aufspannplatte 40 mit einer im wesentlichen horizontalen
Adsorptions- bzw. Ansaugoberfläche
bzw. -fläche.
Eine Vielzahl von Ansauglöchern
oder -nuten bzw. -rillen sind in der Aufspannplatte 40 ausgebildet.
Der an den Rahmen 26 montierte Halbleiterwafer 20 wird
an der Aufspannplatte 40 angeordnet und wird vakuumadsorbiert
durch die Aufspannplatte 40. Die Aufspanneinrichtung 38 beinhaltet
weiter ein Paar von Greifeinrichtungen 42, und der Rahmen 26 wird
durch das Paar von Greifeinrichtungen 42 gegriffen.
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Wie
später
beschrieben wird, kann die Aufspanneinrichtung 38 sich
frei in einer im wesentlichen horizontalen Richtung der X-Achse
(Bewegungsrichtung rechtwinklig zu der Mittelachse, welche sich
im wesentlichen vertikal zu der Aufspanneinrichtung 38 erstreckt)
bewegen. Der durch die Aufspanneinrichtung 38 gehaltene
Halbleiterwafer 20 wird mit der Bewegung der Aufspanneinrichtung 38 bewegt
und wird zu dem Dickenerfassungsbereich 10, dem Ausrichtbereich 12 und
dem Schneidbereich 14 nacheinander befördert. In der dargestellten
Ausführungsform sind
Balg- bzw. Wellrohreinrichtungen 48 an beiden Seiten (stromabwärtige Seite
und stromaufwärtige Seite)
der Aufspanneinrichtung 38, wie in der Richtung der X-Achse
gesehen, angeordnet, um ausgedehnt und zusammengezogen zu werden
mit der Bewegung der Aufspanneinrichtung 38. Der Dickenerfassungsbereich 10 erfaßt die Dicke
des Werkstücks (oder
genauer, die gesamte Dicke der Dicke des Halbleiterwafers 20 und
der Dicke des an die hintere Oberfläche davon haftenden Montierbands 24 in
der dargestellten Ausführungsform),
welches an der Aufspannplatte 40 gehalten wird, wie in
größerem Detail später beschrieben
werden wird. Eine Bildsynthese- bzw. Bildverarbeitungseinrichtung 50 ist
in dem Ausrichtbereich 12 angeordnet, die Oberfläche des
Halbleiterwafers 20 wird durch die Bildsyntheseeinrichtung 50 abgebildet,
und die Positionen der an der Oberfläche des Halbleiterwafers 20 angeordneten Straßen 30 werden
präzise
erkannt nach dem Analysieren des abgebildeten Bildes. Das Bild der
Oberfläche
des Halbleiterwafers 20, welcher durch die Bildsyntheseeinrichtung 50 abgebildet
wurde, kann an einem Monitor 52 angezeigt werden. Eine
Schneideinrichtung 54 mit drehbaren Schneidklingen bzw. -kanten 56 ist
an dem Schneidbereich 14 angeordnet, um den Halbleiterwafer 20 zu
schneiden. Die Aufspannplatte 40 ist so an der Aufspanneinrichtung 38 montiert,
um frei um die Mittelachse zu rotieren, welche sich im wesentlichen
vertikal erstreckt. Indem die Aufspannplatte 40 angemessen
bzw. geeignet gedreht wird, werden die sich in einer vorbestimmten Richtung
erstreckenden Straßen 30 parallel
mit der Bewegungsrichtung der Aufspanneinrichtung 38 angeordnet,
d.h. parallel zu der Richtung der X-Achse mit einem ausreichenden
Maß an
Präzision.
Eine der Straßen 30 ist
mit der drehbaren Schneidklinge 56 ausgerichtet, wie in
einer im wesentlichen horizontalen Richtung der Y-Achse (Indizierungsrichtung)
gesehen, und die drehbare Schneidklinge 56 wird in einer
vorbestimmten Schneidtiefe in einer Richtung der Z-Achse (Richtung
der Tiefe des Schneidens) angeordnet, welche im wesentlichen vertikal
ist. Danach wird die Aufspanneinrichtung 38 bewegt zum
Ausführen
des Schneidens in Richtung der stromabwärtigen Seite in die Richtung
der X-Achse, d.h. in die durch einen Pfeil 44 angedeutete
Richtung, wobei der Halbleiterwafer 20 entlang einer Straße 30 geschnitten wird.
Dann wird die drehbare Schneidklinge 56 angehoben zu ihrer
zurückgezogenen
Position, und die Aufspanneinrichtung 38 wird zurückbewegt
in Richtung der stromaufwärtigen
Seite in der Richtung der X-Achse, d.h. in der durch einen Pfeil 46 angedeuteten
Richtung. Danach wird die drehbare Schneidklinge 46 index
bzw. schaltend bzw. schrittweise bewegt in die Richtung der Y-Achse,
und die drehbare Schneidklinge 56 wird wieder abgesenkt
zu einer Position der vorbestimmten Tiefe des Schneidens. Die Aufspanneinrichtung 38 wird
bewegt zum Ausführen des
Schneidens in die durch den Pfeil 44 angedeutete Richtung,
und der Halbleiterwafer 20 wird entlang der nächsten Straße 30 geschnitten.
Somit, nachdem der Halbleiterwafer 20 entlang aller sich
in der vorbestimmten Richtung erstreckender Straßen 30 geschnitten
worden ist, wird die Aufspannplatte 40 an der Aufspanneinrichtung 38 um
90 Grad gedreht. Dann wird der Halbleiterwafer 20 entlang
der verbleibenden Straßen 30 geschnitten
in rechten Winkeln zu den Straßen 30,
welche geschnitten worden sind. Obwohl der Halbleiterwafer 20 entlang
der Straßen 30 in
einzelne rechteckige Regionen 32 geschnitten wird, wird
das Montierband 24 nicht geschnitten, und die einzelnen
rechteckigen Regionen 32, welche geschnitten worden sind,
verbleiben an den Rahmen über
das Montierband 24 montiert. Der Aufbau der Schneideinrichtung 54 und
das Schneiden des Halbleiterwafers 20 durch die Schneideinrichtung 54 wird nachfolgend
in größerem Detail
beschrieben.
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Nachdem
der Halbleiterwafer 20 wie gewünscht in dem Schneidbereich 14 geschnitten
worden ist, wird die Aufspanneinrichtung 38 zurück zu dem
Aufspannbereich 8 geführt.
Eine dritte Beförderungseinrichtung 66 ist
in Relation zu dem Aufspannbereich 8 und dem Wasch-/Trockenbereich 16 angeordnet,
um den Rahmen 26 und den daran montierten Halbleiterwafer 20 zu
dem Wasch-/Trockenbereich 16 zu
tragen. In dem Wasch-/Trockenbereich 16 wird der Halbleiterwafer 20,
welcher geschnitten worden ist, gewaschen und getrocknet durch die Wasch-/Trockeneinrichtung
(nicht gezeigt). Danach werden der Rahmen 26 und der daran
montierte Halbleiterwafer 20 (getrennt in einzelne rechteckige Regionen 32)
zurückgeführt durch
die zweite Beförderungseinrichtung 36 zurück zu dem
Wartebereich 4 und werden durch die erste Beförderungseinrichtung 34 in
die Kassette 22 zurückgeführt.
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In
der dargestellten Schneidmaschine liegt ein neues und verbessertes
Merkmal der vorliegenden Erfindung in dem Aufbau bezüglich des
Erfassens der Dicke des Halbleiterwafers 20 und Steuerns bzw.
Regelns der Tiefe des Schneidens bzw. Schnittiefe darauf basierend.
In anderen Aspekten kann der Aufbau einer sein, welcher wohlbekannt
ist unter den Fachleuten und wird deshalb nicht im Detail in dieser Beschreibung
beschrieben.
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Wenn
bezugnehmend auf 1 als auch 3 und 5 beschrieben,
ist es in der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Schneidmaschine wichtig, eine Dickenerfassungseinrichtung 68 zum
Erfassen der Dicke des Werkstücks,
d.h. die gesamte Dicke T des Halbleiterwafers 20 und des
an der hinteren Oberfläche
davon haftenden Montierbands 24, in dem Dickenerfassungsbereich 10 anzuordnen.
Es ist wichtig, daß die
Dickenerfassungseinrichtung 68 einen Nichtkontaktgegendruck- bzw. -rückdrucksensor
bzw. berührungslosen
Nichtkontaktgegendruck- bzw. rückdrucksensor 70 beinhaltet. Wie
deutlich in 3 gezeigt, beinhaltet der Nichtkontaktgegendrucksensor 70,
auch ein pneumatisches Micrometer genannt, eine Düse bzw.
Ausguß 72,
welche in dem Dickenerfassungsbereich 10 angeordnet ist.
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Wenn
weiter im Detail beschrieben, wie in 1 gezeigt,
weist das Gehäuse 2 der
Schneidmaschine einen vorspringenden Bereich 73 auf, welcher nach
oben an einer Seitenregion davon vorspringt, und ein Sensorgehäuse bzw.
-verkleidung bzw. -behälter 74 ist
an der inneren hochstehenden Wandoberfläche des vorspringenden Bereichs 73 gesichert. Das
Gehäuse 74 weist
einen hohlen oberen Bereich 76 und einen hängenden
Bereich 78 auf, welcher nach unten hängt von einer Seitenregion
des hohlen oberen Bereichs 76. Ein Hub- bzw. Hebeblock 80 ist so
montiert, um sich nach oben und unten an der Oberfläche des
hängenden
Bereichs 78 zu bewegen, welcher sich im wesentlichen vertikal
erstreckt. Eine Führungsrille
bzw. -nut (nicht gezeigt), welche sich im wesentlichen vertikal
erstreckt, ist in der Oberfläche des
hängenden
Bereichs 78 ausgebildet und eine Erhebung bzw. ein Vorsprung,
welcher geführt
werden soll (nicht gezeigt), ist an dem Hubblock 80 ausgebildet.
Nach dem Eingreifen des zu führenden
Vorsprungs mit der Führungsrille,
wird der Hubblock 80 so an dem hängenden Bereich 78 montiert,
um sich frei nach oben und unten zu bewegen. Ein Puls- bzw. Schrittmotor 82 ist
in dem hohlen oberen Bereich 76 in dem Gehäuse 74 angeordnet
und ein mit einem Gewinde versehener Schaft 84, welcher
im wesentlichen vertikal nach unten hängt, ist an den Ausgangsschaft
des Schrittmotors 82 gekoppelt. Ein Innengewindeloch, welches
durch den Hubblock im wesentlichen vertikal hindurchgeht, ist in
dem Hubblock 80 ausgebildet, und der mit einem Gewinde
versehene Schaft 84 wird in das Innengewindeloch geschraubt.
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Wenn
der mit einem Gewinde versehene Schaft 84 vorwärts und
rückwärts gedreht
wird durch den Schrittmotor 82, bewegt sich deshalb der Hubblock 80 hoch
und runter. Die vorstehend erwähnte
Düse 72 ist
an dem Hubblock 80 gesichert. Die Düse 72, welche sich
im wesentlichen vertikal erstreckt, weist eine Ausstoßöffnung auf,
welche an einem unteren Ende davon ausgebildet ist. Der Schrittmotor 82 ist
versehen mit einer Düsenpositionserfassungseinrichtung 86 (5)
zum Erfassen des Betrags der Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung, d.h. zum Erfassen
des Betrags, um welchen sich die an dem Hubblock 80 gesicherte
Düse 72 nach
oben oder unten bewegt hat.
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Wie
in 3 schematisch dargestellt, ist eine pneumatische
Druckbrückenschaltung 88 mit der
Düse 72 verbunden.
Die pneumatische Druckbrückenschaltung 88,
welche an sich bekannt war, beinhaltet eine Quelle von Druckluft 89,
einen Durchflußkanal
bzw. Durchfluß 92 mit
einer fixierten bzw. festen Verengungs- bzw. Quetscheinrichtung 90 und einen
Durchflußkanal
bzw. Durchfluß 98 mit
einer fixierten bzw. festen Verengungs- bzw. Quetscheinrichtung 94 und
einer variablen Verengungs- bzw. Quetscheinrichtung 96.
Der Durchfluß 92 erlaubt
es der Quelle von Druckluft 89, mit der Düse 72 verbunden
zu sein, und der Durchfluß 98 erlaubt
es der Quelle von Druckluft, mit der offenen Luft verbunden zu sein.
Die pneumatische Brückenschaltung 88 beinhaltet
weiter einen Differenz- bzw. Differentialdruckmesser bzw. -druckmeßgerät bzw. -manometer 104, welches
mit dem Durchfluß 92 durch
einen Durchfluß 100 verbunden
ist, und mit dem Durchfluß 98 über einen
Durchfluß 102 verbunden
ist, und ein Voltmeter 106, welches mit dem Differenzdruckmeßgerät 104 verbunden
ist. Die Druckluft, welche zu der Düse 72 durch den Durchfluß 92 zugeführt wurde,
kann herausfließen
in Richtung des Halbleiterwafers 20 an der Aufspannplatte 40 von
der Auslaßöffnung der
Düse 72.
Der Ausflußwiderstand
aus der Düse 72 variiert abhängig von
einem Spalt bzw. Abstand zwischen dem Ende der Düse 72 und der Oberfläche des
Halbleiterwafers 20. Deshalb variiert die Druckdifferenz zwischen
dem Druck des Durchflusses 92 und dem Druck des Durchflusses 98 abhängig von
dem Spalt zwischen dem Ende der Düse 72 und der Oberfläche des
Halbleiterwafers 20. Das Differenzdruckmeßgerät 104 erzeugt
eine Spannung, welche sich verändert
abhängig
von der Druckdifferenz zwischen dem Druck des Durchflusses 92 und
dem Druck des Durchflusses 98. Entsprechend variiert die
durch das Voltmeter 106 angezeigte Spannung abhängig von dem
Spalt zwischen dem Ende der Düse 72 und
der Oberfläche
des Halbleiterwafers 20. Bezüglich der Details des Nichtkontaktgegendrucksensors 70,
welcher mit der pneumatischen Druckbrückenschaltung 88 ausgestattet
ist, sollte Bezug genommen werden auf z.B. die Japanische geprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung
(Kokoku) Nr. 29446/1995 (JP 7-29446 Y2).
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Der
Nichtkontaktgegendrucksensor 70 ist versehen mit einer
Referenztabelle 108, welche Daten einer Beziehung zwischen
der durch das Voltmeter 106 angezeigten Spannung und dem
Abstand von dem vorderen Ende der Düse 72 zu der Oberfläche des
Halbleiterwafers 20 speichert. Die in der Referenztabelle 108 gespeicherten
Daten können
z.B. auf solch eine Weise wie unten stehend beschrieben erhalten
werden. In einem Zustand, in welchem weder der Rahmen 26 nach
der daran montierte Halbleiterwafer 20 durch die Aufspanneinrichtung 38 gehalten wird,
wird die Düse 72 abgesenkt,
und ein Ende davon wird in Kontakt gebracht mit der Oberfläche der Aufspannplatte 40.
Diese Position der Düse 72 wird betrachtet
als eine ursprüngliche
Position der Düse. Dann
wird die Düse 72 schrittweise
jedes Mal um einen vorbestimmten Abstand angehoben, die Beträge, um welche
die Düse 72 sich
nach oben bewegt hat von der ursprünglichen Position der Düse, werden
gespeichert, und Spannungen des Voltmeters 106 an den entsprechenden
Positionen der Düse 72 werden
ebenfalls gespeichert. Der Betrag, um welchen die Düse 72 sich
nach oben bewegt hat, kann präzise
durch die Düsenpositionserfassungseinrichtung 86 gemessen
werden. 6 ist ein Diagramm, welches
Daten zeigt, die in der Referenztabelle 108 gespeichert
sind.
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Um
die Dicke des Werkstücks,
welches an der Aufspannplatte 40 der Aufspanneinrichtung 38 gehalten
wird, zu messen, d.h. die gesamte Dicke T des Halbleiterwafers 20 und
des an der hinteren Oberfläche
davon haftenden Montierbands 24, wird die Druckluft ausgeströmt in Richtung
der Oberfläche des
Halbleiterwafers 20 von der Düse 72, welche an einer
vorbestimmten Position über
dem Halbleiterwafer 20 angeordnet ist, und eine Spannung,
welche in diesem Moment durch das Voltmeter 106 angezeigt wird,
wird gemessen. Dann, indem Bezug genommen wird auf die in der Referenztabelle 108 gespeicherten
Daten, wird ein Abstand D1 zwischen dem Ende der Düse 72 und
der Oberfläche
des Halbleiterwafers 20 erhalten aus der gemessenen Spannung. Dann
berechnet eine Berechnungseinrichtung 110 die gesamte Dicke
T (T = D2 – D1)
des Halbleiterwafers 20 und des an der hinteren Oberfläche davon haftenden
Montierbands 24 durch Subtrahieren des Abstands D1 von
einem Abstand D2 zwischen der Düsenposition,
welche angezeigt wurde durch die Düsenpositionserfassungseinrichtung 86,
d.h. zwischen der ursprünglichen
Position der Düse
und der gegenwärtigen
Position der Düse
(d.h. ein Abstand von der Oberfläche
der Aufspannplatte 40 zu dem Ende der gegenwärtigen bzw.
anwesenden Düse 72).
Die folgende Tatsache beim Erfassen der Dicke des Werkstücks (gesamte
Dicke T des Halbleiterwafers 20 und des an der hinteren
Seite davon haftenden Montierbands 24) durch die Dickenerfassungseinrichtung 68,
welche den Nichtkontaktgegendrucksensor 70 beinhaltet,
sollte beachtet werden. Das heißt,
es ist nicht notwendig, ein Kontaktteil oder ähnliches in physikalischen
Kontakt mit dem Werkstück zu
bringen, und deshalb besteht überhaupt
keine Möglichkeit,
daß das
Werkstück
beschädigt
werden könnte.
Auch wenn ein transparenter oder semitransparenter Film an der Oberfläche des
Werkstücks
vorhanden ist, kann die Dicke des Werkstücks mit einem ausreichenden
Maß an
Präzision
ohne Beeinflussung durch solch einen Film erfaßt werden.
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4 zeigt
Elemente in der Hauptausbildung in dem Schneidbereich 14 (4 zeigt
weder die obere Wand des Gehäuses 2,
noch die Balgeinrichtung 48 an beiden Seiten der Aufspanneinrichtung 38,
aber zeigt darunter angeordnete Elemente). Ein Stütz- bzw.
Tragebrett bzw. -platte 112 ist in dem Gehäuse 2 angeordnet.
Ein Paar von Führungsschienen 114 ist
an dem Tragebrett 112 gesichert, um sich in einer Richtung
der X-Achse zu erstrecken, und ein Gleit- bzw. Rutschblock 116 ist
so an dem Paar der Führungsschienen 114 montiert,
um sich frei in der Richtung der X-Achse zu bewegen. Ein Gewindeschaft 118 ist
drehbar vorgesehen zwischen dem Paar der Führungsschienen 114 und
erstreckt sich in der Richtung der X-Achse. Der Ausgangsschaft bzw.
die Ausgangswelle eines Schritt- bzw. Pulsmotors 120 ist
an den Gewindeschaft 118 gekoppelt. Der Gleitblock 116 weist
einen hängenden
Bereich auf (nicht gezeigt), welcher nach unten hängt, wobei
ein Innengewindeloch, welches durch den hängenden Bereich in der Richtung
der X-Achse hindurchgeht, in dem hängenden Bereich ausgebildet ist,
und der Gewindeschaft 118 in das Innengewindeloch geschraubt
ist. Die Aufspanneinrichtung 38 ist an dem Gleitblock 116 über ein
zylindrisches Glied 122 montiert. Wenn der Schrittmotor 120 vorwärts gedreht
wird, bewegt sich deshalb die Aufspanneinrichtung 38 in
der Schneidrichtung, welche durch einen Pfeil 44 bezeichnet
bzw. angedeutet wird. Wenn der Schrittmotor 120 rückwärts gedreht
wird, bewegt sich die Aufspanneinrichtung 38 in der umgekehrten Richtung,
welche durch einen Pfeil 46 bezeichnet bzw. angedeutet
wird. Deshalb bildet der Schrittmotor 120 eine erste Bewegungseinrichtung
aus zum Bewegen der Aufspanneinrichtung 38 in der Richtung
der X-Achse. Die Aufspannplatte 40 ist so an die Aufspanneinrichtung 38 montiert,
um sich frei an der Mittelachse, welche sich im wesentlichen vertikal
erstreckt, zu drehen, und ein Schritt- bzw. Pulsmotor (nicht gezeigt)
ist in dem zylindrischen Glied 122 angeordnet, um die Aufspannplatte 40 zu
drehen.
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Ein
Paar von Führungsschienen 124 sind ebenfalls
an dem Tragebrett 112 gesichert, um sich in der Richtung
der Y-Achse zu erstrecken, und ein Gleit- bzw. Rutschblock 126 ist
an dem Paar der Führungsschienen 124 montiert,
um sich der Richtung der Y-Achse zu bewegen. Ein Gewindeschaft bzw. Gewindewelle 128 ist
drehbar vorgesehen zwischen dem Paar der Führungsschienen 124 und
erstreckt sich in der Richtung der Y-Achse, und der Ausgangsschaft
bzw. -welle eines Schritt- bzw. Pulsmotors 130 ist an den
Gewindeschaft 128 gekoppelt. Der Gleitblock 126 ist
fast von L-Form und weist einen horizontalen Basisbereich 132 und
einen hochstehenden Bereich 134 auf, welcher sich nach
oben erstreckt von dem horizontalen Basisbereich 132. Der
horizontale Bereich 132 weist einen hängenden Bereich auf (nicht
gezeigt), welcher nach unten hängt,
und wobei ein Innengewindeloch, welches durch den hängenden
Bereich in der Richtung der Y-Achse
hindurchgeht, in dem hängenden
Bereich ausgebildet ist, und der Gewindeschaft 128 in das
Innengewindeloch geschraubt ist. Ein Paar von Führungsschienen 136 (4 zeigt
nur ein oberes Ende einer Führungsschiene 136)
ist an dem hochstehenden Bereich des Gleitblocks 126 ausgebildet,
um sich in der Richtung der Z-Achse zu erstrecken. Ein Kopplungsblock 138 ist
an dem Paar der Führungsschienen 136 montiert, um
sich in der Richtung der Z-Achse zu bewegen.
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Ein
Gewindeschaft bzw. -welle (nicht gezeigt) ist drehbar vorgesehen
in dem hochstehenden Bereich 134 des Gleitblocks 126,
um sich in der Richtung der Z-Achse
zu erstrecken und der Ausgangsschaft eines Schritt- bzw. Pulsmotors 140 ist
an den Gewindeschaft gekoppelt. Der Kopplungsblock 138 weist
einen vorspringenden Bereich auf (nicht gezeigt), welcher in Richtung
des hochstehenden Bereichs 134 des Gleitblocks 126 vorspringt,
ein Innengewindeloch, welches durch den vorspringenden Bereich in
der Richtung der Z-Achse durchgeht, ist in dem vorspringenden Bereich
ausgebildet, und der Gewindeschaft, welcher sich in der Richtung
der Z-Achse erstreckt, ist in das Innengewindeloch geschraubt. Die
oben beschriebene Schneideinrichtung 54 ist an dem Kopplungsblock 138 montiert.
Die Schneideinrichtung 54 weist ein Gehäuse bzw. Ummantelung 142 auf,
welche an den Kopplungsblock 138 gesichert ist, und ein
drehbarer Schaft bzw. Welle (nicht gezeigt) ist drehbar in dem Gehäuse 142 montiert,
um sich in der Richtung der Y-Achse
zu erstrecken. Die oben beschriebene drehbare Schneidklinge 56 ist
an dem drehbaren Schaft gesichert. Ein Motor (nicht gezeigt) ist
in dem Gehäuse 142 angeordnet,
um den drehbaren Schaft mit einer hohen Geschwindigkeit zu drehen.
Wünschenswerterweise
ist die Schneidklinge 56 von einer dünnen scheibenartigen Form,
welche erhalten wird durch Verteilen von Diamantpartikeln in einem
elektrochemisch bzw. elektrolytisch abgeschiedenen bzw. galvanisierten Metall.
Eine Kühlwasserauswurf-
bzw. -ausstoßeinrichtung 146 ist
an einem Ende des Gehäuses 142 angeordnet,
um eine Kühlflüssigkeit
auszustoßen bzw.
auszuwerfen, welche reines Wasser sein kann.
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Wenn
der Schrittmotor 130 vorwärts gedreht wird, wird der
Gleitblock 126 nach vorwärts index bzw. schrittweise
bewegt in der Richtung der Y-Achse, und zusammen mit dieser Bewegung
wird die drehbare Schneidklinge 56 vorwärts index bzw. schrittweise
bewegt in der Richtung der Y-Achse. Wenn der Schrittmotor 130 rückwärts gedreht
wird, wird der Gleitblock 126 rückwärts index bzw. schrittweise
bewegt in der Richtung der Y-Achse, und die drehbare Schneidklinge 56 ist
rückwärts index
bzw. schrittweise bewegt in der Richtung der Y-Achse. Wenn der Schrittmotor 140 vorwärts bewegt
wird, wird der Kopplungsblock 138 in der Richtung der Z-Achse
abgesenkt, d.h. wird in der Richtung der Tiefe des Schneidens abgesenkt,
wobei die drehbare Schneidklinge 56 in der Richtung der
Tiefe des Schneidens abgesenkt wird. Wenn der Schrittmotor 140 rückwärts gedreht
wird, wird der Kopplungsblock 138 in der Richtung der Z-Achse
angehoben, d.h. wird angehoben in der Richtung der Tiefe des Schneidens,
wobei die drehbare Schneidklinge 56 in der Richtung der
Tiefe des Schneidens angehoben wird. Deshalb bildet der Schrittmotor 140 eine
zweite Bewegungseinrichtung aus zum Bewegen der Schneideinrichtung 54,
welche ausgestattet ist mit der drehbaren Schneidklinge 56,
in der Richtung der Tiefe des Schneidens. Wie verstanden wird aus 5,
regelt bzw. steuert eine Regel- bzw. Steuereinrichtung 148,
welche ausgebildet wird durch eine zentrale Verarbeitungseinheit
(CPU), den Betrieb des Schrittmotors 120, welcher die Aufspanneinrichtung 38 bewegt,
des Schrittmotors 130, welcher die Schneideinrichtung 54 index
bzw. schrittweise bewegt, und des Schrittmotors 140, welcher
die Schneideinrichtung 54 in der Richtung der Tiefe des Schneidens
bewegt. In der gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgebildeten Schneidmaschine wird der Betrieb des Schrittmotors 140 gesteuert
bzw. geregelt, d.h. die Hoch- und Tief-Bewegung der Schneideinrichtung 54 wird
mit Präzision
gesteuert durch die Dicke des Werkstücks (d.h. gesamte Dicke T des Halbleiterwafers 20 und
des an der hinteren Oberfläche
davon haftenden Montierbands 24), welche erfaßt wurde
durch die Dickenerfassungseinrichtung 68.
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Wenn
der Halbleiterwafer nicht bis zu der gesamten Dicke davon geschnitten
werden soll, aber nur bis zu einer vorbestimmten Dicke bzw. Tiefe,
wird die Position der Schneideinrichtung 54 in der Richtung
der Z-Achse so gesetzt bzw. eingestellt, d.h. die Position der Schneideinrichtung 54 in
der Richtung der Tiefe des Schneidens wird so gesetzt, daß das unterste
Ende der drehbaren Schneidklinge 56 an einer Position angeordnet
ist, welche nur um eine vorbestimmte Tiefe von der Oberfläche des
Halbleiterwafers 20 abgesenkt ist. Die Position des untersten Endes
der drehbaren Schneidklinge 56 kann ausgewählt werden
mit einem ausreichenden Maß an
Präzision
durch z.B. Inkontaktbringen des untersten Endes der drehbaren Schneidklinge 56 mit
der Oberfläche
der Aufspannplatte 40, um die ursprüngliche Position der drehbaren
Schneidklinge 56 in einem Zustand zu erkennen, in welchem
kein Werkstück
an der Aufspanneinrichtung 38 vorhanden ist, und Berechnen
des Betrags, um welchen die drehbare Schneidklinge 56 angestiegen
ist bzw. angehoben wurde von der ursprünglichen Position, basierend
auf dem Betrag der Drehung des durch den Schrittmotor 140 angetriebenen
Gewindeschafts.
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Vorstehend
wurde im Detail eine bevorzugte Ausführungsform der gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildeten Schneidmaschine, bezugnehmend auf die begleitenden
Zeichnungen, beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Erfindung
in keinster Weise nur auf die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt
ist, aber verändert oder
modifiziert werden kann auf eine Vielzahl von anderen Arten, ohne
von dem Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.