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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung, die einen Haltetisch, der ein Werkstück hält, und eine Schleifeinheit (Schleifmittel) beinhaltet, die eine Schleifscheibe zum Schleifen des vom Haltetisch gehaltenen Werkstücks aufweist.
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Beschreibung von verwandter Technik
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Ein plattenförmiges Werkstück wie beispielsweise ein Halbleiterwafer wird von einer Schleifvorrichtung geschliffen (siehe, beispielsweise, die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2001-284303 ), um auf eine vorgegebene Dicke dünn ausgestaltet zu werden, und danach durch eine Schneidvorrichtung oder dergleichen in individuelle Bauelementchips, die für verschiedene elektronische Apparate und dergleichen benutzt werden, geteilt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Im Fall, dass der Wafer aus einem schwierig zu schleifenden Material wie beispielsweise Galliumnitrid (GaN), Siliciumcarbid (SiC) oder Galliumarsenid (GaAs) ausgebildet ist, besteht ein Problem, dass die Abnutzungsmenge eines Schleifsteins einer Schleifscheibe groß ist und dadurch Produktionskosten gesteigert sind. Zusätzlich besteht im Fall eines Schleifens eines aus einem Metall ausgebildeten Wafers oder eines Wafers, in dem metallische Elektroden teilweise an einer zu schleifenden Oberfläche des Wafers freiliegen, ein Problem, dass es die Duktilität des Metalls schwierig macht, Schleifen durchzuführen.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, im Fall des Schleifens eines Wafers, der aus einem schwierig zu schleifenden Material hergestellt ist, oder eines Wafers, der ein Metall beinhaltet, exzessives Abnutzen eines Schleifsteins zu hemmen und glattes Schleifen zu ermöglichen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schleifvorrichtung bereitgestellt, die einen Haltetisch, der ein Werkstück hält und eine Schleifeinheit beinhaltet, die eine Spindel und eine Schleifscheibe beinhaltet, die an der Spindel angebracht ist und das vom Haltetisch gehaltene Werkstück schleift. Die Schleifscheibe weist einen Schleifstein, der durch Binden von abrasiven Körnern mit einem Bindemittel ausgebildet ist, auf. Die Schleifvorrichtung beinhaltet ferner: eine Schleifwasserzufuhreinheit, die Schleifwasser zumindest zu dem Schleifstein zuführt, wenn das vom Haltetisch gehaltene Werkstück durch die Schleifeinheit geschliffen wird; eine Lichtaufbringeinheit, die benachbart zum Haltetisch angeordnet ist und die Licht zu einer Schleifoberfläche des Schleifsteins, der das vom Haltetisch gehaltene Werkstück schleift, aufbringt und einen Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitt, durch den die Lichtaufbringeinheit im Fall, dass die Schleifscheibe einen ersten Durchmesser hat, an einer ersten Position an einer Rotationstrajektorie der Schleifscheibe, die an der Spindel angebracht ist, und im Fall, dass die Schleifscheibe einen zweiten Durchmesser hat, an einer zweiten Position an einer Rotationstrajektorie der Schleifscheibe positioniert werden kann.
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Bevorzugt weist der Schleifstein die abrasiven Körner und photokatalytische Körner, die durch das Bindemittel gebunden sind, auf und die Lichtaufbringeinheit bringt Licht, das die photokatalytischen Körner anregt, auf.
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Zusätzlich ist das Bindemittel bevorzugt eine keramische Bindung.
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In der Schleifvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schleifscheibe den Schleifstein auf, der durch Binden abrasiver Körner mit dem Bindemittel ausgebildet ist, und die Schleifvorrichtung beinhaltet: die Schleifwasserzufuhreinheit, die Schleifwasser zumindest zu dem Schleifstein zuführt, wenn das vom Haltetisch gehaltene Werkstück von der Schleifeinheit geschliffen wird; die Lichtaufbringeinheit, die benachbart zum Haltetisch angeordnet ist und die Licht auf die Schleifoberfläche des Schleifsteins aufbringt, der das vom Haltetisch gehaltene Werkstück schleift, und den Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitt, durch den die Lichtaufbringeinheit im Fall, dass die Schleifscheibe den ersten Durchmesser aufweist, an der ersten Position an der Rotationstrajektorie der Schleifscheibe, die an der Spindel angebracht ist, und im Fall, dass die Schleifscheibe den zweiten Durchmesser aufweist, an der zweiten Position der Rotationstrajektorie der Schleifscheibe positioniert werden kann. Daher ist es möglich, die Lichtaufbringeinheit gemäß dem Durchmesser der Schleifscheibe, welche die Schleifeinheit besitzt, an einer geeigneten Position anzuordnen, um den Schleifstein, der in das Werkstück schneidet, effizient hydrophil oder dergleichen auszubilden und dadurch einen Kühleffekt des Schleifwassers zu verbessern, um Abnutzen des Schleifsteins zu hemmen und um eine Spanausbringeigenschaft zu verbessern. Ferner wird mit dem hydrophil oder dergleichen ausgebildeten Schleifstein Schleifwasser effektiv in die Bearbeitungsregion zugeführt, in welcher der Schleifstein das Werkstück schleift, und daher wird eine Bearbeitungsqualität nicht aufgrund von Bearbeitungswärme verringert und glattes Schleifen kann selbst im Fall, in dem das Werkstück ein Wafer ist, der aus einem schwierig zu schleifenden Material ausgebildet ist, erreicht werden.
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Zusätzlich wird, wenn der Schleifstein durch Binden der abrasiven Körner und der photokatalytischen Körner mit dem Bindemittel ausgebildet ist, und die Lichtaufbringeinheit Licht aufbringt, das die photokatalytischen Körner anregt, sichergestellt, dass das Schleifwasser, das zugeführt wird, eine Oxidationskraft aufgrund von Hydroxyl-Radikalen aufweist. Daher ist es, selbst, wenn das Werkstück ein, beispielsweise aus einem schwierig zu schleifenden Material ausgebildeter, Wafer ist, möglich, die zu schleifende Oberfläche des Werkstücks durch die starke Oxidationskraft der so erzeugten Hydroxyl-Radikale zu oxidieren, um ein Schleifen durchzuführen, während die Oberfläche durch die Oxidation versprödet wird, und das Werkstück glatt zu schleifen. Ähnlich kann ein Schleifen, selbst wenn das Werkstück ein aus einem Metall ausgebildeter Wafer oder ein Wafer, in dem metallische Elektroden teilweise an der zu schleifenden Oberfläche des Wafers freiliegen, ist, durchgeführt werden, während das Metall durch Oxidation durch die starke Oxidationskraft der Hydroxyl-Radikale versprödet wird, und dadurch kann das Werkstück glatt geschliffen werden.
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Mit der keramischen Bindung, die als das Bindemittel im Schleifstein benutzt wird, kann die Eigenschaft, dass die Schleifoberfläche des Schleifsteins durch darauf Aufbringen von Licht hydrophil oder dergleichen ausgestaltet wird, weiter verbessert werden.
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Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden klarer und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Perspektivenansicht, die ein Beispiel einer Schleifvorrichtung darstellt;
- 2 ist eine Perspektivenansicht, die ein Beispiel einer Schleifscheibe darstellt;
- 3 ist eine Frontansicht, die einen Teil eines Schleifsteins in einer vergrößerten Form darstellt;
- 4 ist eine Perspektivenansicht, die ein Beispiel einer Positionsbeziehung einer Schleifeinheit, eines Haltetischs und einer Lichtaufbringeinheit darstellt;
- 5 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel des Aufbaus eines Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitts darstellt;
- 6 ist eine Endansicht, die einen Zustand, in dem ein von einem Haltetisch gehaltenes Werkstück vom Schleifstein geschliffen wird, darstellt;
- 7A ist eine von oben betrachtete Darstellung einer Anordnungsbeziehung einer Rotationstrajektorie einer Schleifscheibe, eines Bearbeitungsbereichs, in dem das Werkstücks durch den Schleifstein bearbeitet wird, und der Lichtaufbringeinheit während des Schleifens;
- 7B ist eine von einer lateralen Seite betrachtete Darstellung eines Zustands, in dem der Schleifstein unmittelbar nach Aufbringung von Licht auf eine Schleifoberfläche in das Werkstück schneidet; und
- 8 ist eine Endansicht, die teilweise einen Zustand zeigt, in dem Reinigungswasser während des Schleifens über einen Lichtemissionsabschnitt zu einer Abdeckung zugeführt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine in 1 gezeigte Schleifvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die ein auf einem Haltetisch 30 gehaltenes Werkstück W durch eine Schleifeinheit (Schleifmittel) 7 schleift, die mit einer Schleifscheibe 74 versehen ist. Eine vordere Seite (-Y-Richtung-Seite) auf einer Basis 10 der Schleifvorrichtung 1 ist ein Anbring-/Abnehmbereich A, in dem das Werkstück W am Haltetisch 30 angebracht wird und davon abgenommen wird und eine Rückseite der Basis 10 ist eine Schleifregion B, in der ein Schleifen des Werkstücks W durch die Schleifeinheit 7 durchgeführt wird. Ein Eingabemittel 12, durch das ein Bediener Bearbeitungsbedingungen und dergleichen in die Schleifvorrichtung 1 eingibt, ist an der Vorderseite der Basis 10 angeordnet.
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Der Haltetisch 30 ist, beispielsweise, in äußerer Form kreisförmig und beinhaltet einen Ansaughalteabschnitt 300, der das Werkstück W durch Ansaugen hält, und einen Rahmenkörper 301, der den Ansaughalteabschnitt 300 trägt. Der Ansaughalteabschnitt 300 steht in Verbindung mit einer Saugquelle (nicht dargestellt) und das Werkstück W ist an einer Halteoberfläche 300a, die eine freiliegende Oberfläche des Ansaughalteabschnitts 300 ist, durch Ansaugen festgehalten. Die Halteoberfläche 300a des Haltetischs 30 ist in der Form einer konischen Oberfläche ausgebildet, die eine extrem sanfte Neigung mit einer Drehmitte des Haltetischs 30 als einen höchsten Punkt aufweist. Der Haltetisch 30 ist mit einer Abdeckung 31 von der Umgebung umgeben, ist um eine Achse, die in der vertikalen Richtung liegt, drehbar und kann in der Y-Achsen-Richtung zwischen dem Anbring-/Abnehmbereich A und dem Schleibereich B durch ein Y-Achsenrichtung-ZufuhrMittel (nicht dargestellt) hin und her bewegt werden, das an der Unterseite der Abdeckung 31 und einer Balgabdeckung 31a, die mit Abdeckung 31 verbunden ist, angebracht ist. Der Haltetisch 30 ist, beispielsweise, ein 8-Zoll-Haltetisch zur Benutzung im Fall des Schleifens eines Werkstücks W, das einen Durchmesser von 8 Zoll hat. Im Fall des Schleifens eines Werkstücks W, das einen Durchmesser von 6 Zoll hat (siehe 7A), weist die Schleifvorrichtung 1 einen 6-Zoll-Haltetisch 30a auf (siehe 7A), der den 8-Zoll-Haltetisch 30 ersetzt, wodurch Werkstücke von unterschiedlichen Wafergrößen geeignet geschliffen werden können.
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Eine Säule 11 ist aufrecht im Schleifbereich B vorgesehen und die Schleifzufuhrvorrichtung 5 zum Versetzen der Schleifeinheit 7 in eine Schleifzufuhr in einer Z-Achsen-Richtung ist an einer lateralen Seite der Säule 11 angeordnet. Die Schleifzufuhrvorrichtung 5 beinhaltet eine Kugelumlaufspindel 50, die eine Achse in der Z-Achsen-Richtung aufweist, ein Paar Leitschienen 51, die parallel zur Kugelumlaufspindel 50 angeordnet sind, einen Motor 52, der mit einem oberen Ende der Kugelumlaufspindel 50 verbunden ist und die Kugelumlaufspindel 50 dreht, eine Anhebeplatte 53, in deren Innerem eine Mutter in Schraubeingriff mit der Kugelumlaufspindel 50 steht und von der Seitenbereiche Gleitkontakt mit den Leitschienen 51 aufnehmen, und einen Halter 54, der mit der Anhebeplatte 53 verbunden ist und die Schleifeinheit 7 hält. Wenn der Motor 52 die Kugelumlaufspindel 50 dreht, wird die Anhebeplatte 53 in der Z-Achsen-Richtung hin- und herbewegt, während sie an den Leitschienen 51 angebracht geleitet wird, und die Schleifeinheit 7, die vom Halter 54 gehalten wird, wird in der Z-Achsen-Richtung in Schleifzufuhr versetzt.
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Die Schleifeinheit 7 beinhaltet eine Spindel 70, die eine Axialrichtung in der Z-Achsen-Richtung aufweist, ein Gehäuse 71, das die Spindel 70 in einer drehbaren Weise trägt, einen Motor 72, der die Spindel 70 drehbar antreibt, eine Halterung 73, die mit einer Spitze der Spindel 70 verbunden ist, und eine Schleifscheibe 74, die abnehmbar an einer unteren Oberfläche der Halterung 73 angebracht ist.
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Die in 2 dargestellte Schleifscheibe 74 beinhaltet eine ringförmige Scheibenbasis 74b und mehrere im Wesentlichen rechtwinklige parallelepipedförmige Schleifsteine 74a, die in einem ringförmigen Muster an einer Bodenoberfläche (freier Endabschnitt) der Scheibenbasis 74b angeordnet sind. Eine obere Oberfläche der Scheibenbasis 74b ist mit Gewindelöchern 74c und Strahlöffnungen 74d, durch die Schleifwasser zu den Schleifsteinen 74a ausgestoßen wird, versehen. Wie in 3 gezeigt, ist der Schleifstein 74a in der vorliegenden Ausführungsform durch Mischen von Diamantschleifkörnern P1 mit photokatalytischen Körnern P2 wie beispielsweise Titanoxid (TiO2)-Körnern und Binden der Mischung durch einen keramischen Binder B1, der ein keramisches oder gesintertes Bindemittel ist, ausgebildet. Die Schleifscheibe 74 ist an einer unteren Oberfläche der Halterung 73 durch Anbringen von in 1 gezeigten Schrauben 73a in Schraubeingriff mit den Gewindelöchern 74c in der Scheibenbasis 74b durch Löcher, die in der Halterung 73 vorgesehen sind, angebracht.
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Die Form des Schleifsteins 74a kann eine integrale ringförmige Form sein und die photokatalytischen Körner P2 können Zinnoxidkörner, Zinkoxidkörner, Ceroxidkörner oder dergleichen sein. Beachte, dass es sein kann, dass der Schleifstein 74a die photokatalytischen Körner P2 nicht enthält und dass ein anderes Bindemittel als der Keramikbinder darin als das Bindemittel genutzt werden kann.
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Die Schleifscheibe 74 ist beispielsweise eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 8 Zoll, die im Fall des Schleifens eines Werkstücks W mit einem Durchmesser von 8 Zoll benutzt wird. Im Fall, dass ein Werkstück W1 mit einem Durchmesser von 6 Zoll von der Schleifvorrichtung 1 geschliffen wird, wird die Schleifscheibe 74 mit einem Durchmesser von 8 Zoll mit der Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 6 Zoll ersetzt, wodurch ein geeignetes Schleifen von Werkstücken von verschiedenen Größen erfolgen kann.
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Ein Verfahren zum Herstellen der Schleifscheibe 74 ist wie folgt. Zuerst wird der keramische Binder B1 mit Diamantschleifkörnern P1 mit einer Korngröße von #1000 gemischt und die resultierende Mischung wird weiter mit den photokatalytischen Körnern P2 gemischt, gefolgt von Rühren. Als keramischer Binder B1 wird beispielsweise Silikondioxid (SiO2) als ein Hauptbestandteil benutzt, zu dem eine winzige Menge Additiv zugemischt werden kann, um den Schmelzpunkt zu steuern. Als nächstes wird diese Mischung auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, weiter gefolgt von Pressen, um die Mischung in eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepiped-Form zu formen. Danach wird ein Sintern weiter bei einer hohen Temperatur für einige Stunden durchgeführt, um einen Schleifstein 74a herzustellen. Der Gehalt der photokatalytischen Körner P2 im Schleifstein 74a beträgt beispielsweise 15 Gewichtsprozent. Mehrere der Schleifsteine 74a, die so hergestellt werden, werden in einer ringförmigen Form angeordnet und an einer Bodenoberfläche der Scheibenbasis 74b befestigt, um die Schleifscheibe 74 herzustellen. Beachte, dass die Korngröße der Diamantschleifkörner P1 nicht auf das Beispiel der vorliegenden Ausführungsform beschränkt ist und gemäß der Art und dem Gehalt der photokatalytischen Körner P2 und ähnlichen Faktoren angemessen modifiziert werden kann.
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Im Inneren der in 1 dargestellten Spindel 70 ist ein Kanal 70a, der mit einer Schleifwasserzufuhreinheit (Schleifwasserzufuhrmittel) 8 zum Zuführen von Schleifwasser zu den Schleifsteinen 74a verbunden ist und der als ein Durchgang des Schleifwassers dient, vorgesehen, der in der Axialrichtung (Z-Achsen-Richtung) der Spindel 70 durchtritt, sodass das Schleifwasser, das durch den Kanal 70a durchgetreten ist, durch die Halterung 73 treten kann und von der Scheibenbasis 74b zu den Schleifsteinen 74a ausgestoßen werden kann.
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Die Schleifwasserzufuhreinheit 8 beinhaltet eine Schleifwasserquelle 80, die Wasser (beispielsweise reines Wasser) vorhält, eine Rohrleitung 81, die mit der Schleifwasserquelle 80 verbunden ist und mit dem Kanal 70a in Verbindung steht, und ein Steuerungsventil 82, das an einer beliebigen Position an der Rohrleitung 81 angeordnet ist, um die Menge des zugeführten Schleifwassers zu regeln und Schleifwasser mindestens zu den Schleifsteinen 74a zuzuführen.
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Wie in 1 und 4 dargestellt ist, beinhaltet die Schleifvorrichtung 1 eine Lichtaufbringeinheit (Lichtaufbringmittel) 9, die angrenzend an den Haltetisch 30 angeordnet ist und die Licht auf Schleifoberflächen (untere Oberflächen) der Schleifsteine 74a aufbringt, die das vom Haltetisch 30 gehaltene Werkstück W schleifen. Wie in 4 dargestellt, beinhaltet die Lichtaufbringeinheit 9 beispielsweise einen Basisabschnitt 90, der eine im Wesentlichen bogenförmige äußere Form aufweist, mehrere (im dargestellten Beispiel vier) Lichtemissionsabschnitte 91, die auf eine obere Oberfläche des Basisabschnitts 90 ausgerichtet angeordnet sind, einen Reinigungswasserzufuhrabschnitt 92, der Reinigungswasser (zum Beispiel reines Wasser) in Richtung der Lichtemissionsabschnitte 91 zuführt, und eine Abdeckung 93, die Schmutz daran hindert, an den Lichtemissionsabschnitten 91 anzuhaften.
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Zum Beispiel sind die Lichtemissionsabschnitte 91, die in Einbuchtungen, die in der oberen Oberfläche des Basisabschnitts 90 ausgebildet sind, lichtemittierende Dioden (LED), die Licht einer vorgegebenen Wellenlänge emittieren können und durch eine Stromquelle (nicht dargestellt) zwischen einem AN-Zustand und einem AUS-Zustand geschaltet werden können. Beachte, dass im Fall, in dem die photokatalytischen Körner P2, die in den Schleifsteinen 74a enthalten sind, wie in der vorliegenden Ausführungsform Titanoxidkörner sind, die Wellenlänge des Lichts (ultraviolettes (UV)-Licht), das von den Lichtemissionsabschnitten 91 abgegeben wird, beispielsweise bevorzugt 201 bis 400 nm beträgt und weiter bevorzugt 201 bis 365 nm beträgt.
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Beachte, dass im Fall, in dem der Schleifstein 74a die photokatalytischen Körner P2 nicht enthält, der Lichtemissionsabschnitt 91 bevorzugt eine Niedrigdruck-Quecksilber-Lampe oder eine Zwei-Wellenlängen-LED ist, die Licht in zwei Wellenlängen emittieren kann und bevorzugt in der Lage ist, Licht einer Wellenlänge von 80 bis 200 nm (beispielsweise einer Wellenlänge von 185 nm) und Licht einer Wellenlänge von 240 bis 280 nm (beispielsweise einer Wellenlänge von 254 nm) zu emittieren. Es versteht sich, dass im Fall, in dem der Schleifstein 74a die photokatalytischen Körner P2 nicht enthält, Licht einer Wellenlänge von 201 bis 365 nm darauf aufgebracht werden kann.
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Die plattenförmige Abdeckung 93 besteht beispielsweise aus einem transparenten Bauteil wie beispielsweise Glas und ist an der oberen Oberfläche des Basisabschnitts 90 in einer solchen Weise befestigt, dass sie die Lichtemissionsabschnitte 91 abdeckt. Beispielsweise ist der Basisabschnitt 90 in der vertikalen Richtung beweglich, sodass, wenn Schleifen durchgeführt wird, die Höhenposition einer oberen Oberfläche der Abdeckung 93 auf eine gewünschte Höhenposition gesetzt werden kann, was eine Schleifzufuhrposition der Schleifsteine 74a berücksichtigt.
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Der Reinigungswasserzufuhrabschnitt 92 beinhaltet beispielsweise eine Reinigungswasserquelle (nicht dargestellt) in der Wasser vorgehalten wird und eine Reinigungswasserdüse 920, die mit der Reinigungswasserquelle in Verbindung steht. Die Reinigungswasserdüse 920 ist beispielsweise an einer Seitenoberfläche des Basisabschnitts 90 in einer solchen Weise befestigt, dass sie entlang des Basisabschnitts 90 liegt, und mehrere flache schlitzförmige Strahlöffnungen 920a zum Ausstoßen von Reinigungswasser in Richtung der Abdeckung 93, welche die Lichtemissionsabschnitte 91 bedeckt, sind in der Längsrichtung der Reinigungswasserdüse 920 ausgerichtet. Die Strahlöffnungen 920a weisen eine Form, eine Größe, einen Winkel relativ zum Lichtemissionsabschnitt 91 etc. auf, die in einer solchen Weise gewählt sind, dass der Fluss des Reinigungswassers, das ausgestoßen wird, auf die obere Oberfläche der Abdeckung 93 gerichtet werden kann.
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Die Schleifvorrichtung 1 ist mit einem Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitt (Lichtaufbringmittelbewegungsabschnitt) 2 versehen, durch den die Lichtaufbringeinheit 9 im Fall, in dem die Schleifscheibe 74 einen ersten Durchmesser (zum Beispiel 8 Zoll) aufweist, an einer ersten Position an einer Rotationstrajektorie E (siehe 7A) der Schleifscheibe 74 und im Fall, in dem die Schleifscheibe einen zweiten Durchmesser (zum Beispiel 6 Zoll) aufweist, an einer zweiten Position an einer Rotationstrajektorie e (siehe 7A) der Schleifscheibe angeordnet werden kann.
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Der in 4 und 5 Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitt 2 beinhaltet beispielsweise ein Paar Leitschienen 20, an die der Basisabschnitt 90 der Lichtaufbringeinheit 9 in einer solchen Weise angepasst ist, dass er gleitfähig in Richtung der Seite der Richtung von Pfeil R1 oder der Seite der Richtung des Pfeils R2 ist, und einen Positionsbefestigungsmechanismus 21 (in 4 nicht dargestellt), der gemeinsam mit dem Basisabschnitt 90 bewegt wird und den Basisabschnitt 90 an einer vorgegebenen Position in der Erstreckungsrichtung der Leitschienen 20 befestigen kann.
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Der in 5 dargestellte Positionsbefestigungsmechanismus 21 beinhaltet beispielsweise: ein Gehäuse 210, das an einer Seitenoberfläche des Basisabschnitts 90 der Lichtaufbringeinheit 9 befestigt ist; ein bewegliches Bauteil 211, das mit einem Vorsprung 211a versehen ist und in der vertikalen Richtung innerhalb des Gehäuses 210 bewegt wird; eine Kompressionsschraubenfeder 212, die innerhalb des Gehäuses 210 angeordnet ist und die durch Kompression eine Vorspannkraft zum Zurückdrücken des beweglichen Bauteils 211 nach oben speichert, und einen Kolben 213, der an der inneren Umfangsseite der Kompressionsschraubenfeder 212 eingeführt ist, ein oberes Ende aufweist, das am beweglichen Bauteil 211 befestigt ist, und integral mit einem Knauf 213a an einem unteren Ende davon ausgebildet ist.
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Beispielsweise ist eine untere Oberfläche von jedem des Paars von Leitschienen 20 mit einer vertieften Positionierungsrille 200 und einer vertieften Positionierungsrille 201 in einem vorgegebenen Abstand (beispielsweise 2 Zoll) in der Erstreckungsrichtung der Leitschienen 20 ausgebildet. Eine obere Oberfläche des Gehäuses 210 ist, in einer durchdringenden Weise, mit einem Vorsprungsloch, durch das der Vorsprung 211a in das Äußere vorsteht, ausgebildet. Wenn der Basisabschnitt 90 entlang der Leitschienen 20 verschoben wird und der Vorsprung 211a unter einer der vertieften Positionierungsrillen 200 oder der vertieften Positionierungsrillen 201 angeordnet ist, wird das bewegliche Bauteil 211 durch die Rückstellkraft der Kompressionsspiralfeder 212 nach oben gedrückt und der Vorsprung 211a, der vom Gehäuse 210 vorspringt, wird entweder in die vertiefte Positionierungsrille 200 oder die vertiefte Positionierungsrille 201 eingepasst. Dann ist die Lichtaufbringeinheit 9 an einer vorgegebenen Position in der Erstreckungsrichtung der Leitschienen 20 befestigt.
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Eine in 1 dargestellte Bedienung der Schleifvorrichtung 1 im Fall des Schleifens des Werkstücks W durch Benutzung der Schleifvorrichtung 1 wird nun unten beschrieben.
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Das kreisförmige scheibenförmige Werkstück W mit einem Durchmesser von 8 Zoll, das in 1 dargestellt ist, ist beispielsweise ein Halbleiterwafer, der aus SiC hergestellt ist, das schwierig zu schleifen ist. Mehrere Bauelemente sind in Bereichen ausgebildet, die durch Straßen (Teilungslinienlinien) an einer vorderen Oberfläche Wa des Werkstücks W, die zu der unteren Seite in 1 gerichtet ist, in einem Gittermuster aufgeteilt sind, und ein Schutzband T zum Schützen der vordere Oberfläche Wa ist daran angebracht. Eine Rückoberfläche Wb des Werkstücks W ist eine Oberfläche, die von der Schleifscheibe 74 zu schleifen ist. Beachte, dass die Form und Art des Werkstücks W nicht besonders beschränkt sind, aber im Verhältnis zur Schleifscheibe 74 geeignet modifiziert werden können; Beispiele der anwendbaren Werkstücke W beinhalten aus GaAs, GaN oder dergleichen ausgebildeten Wafer, einen aus Metall ausgebildeten Wafer und einen Wafer, in dem metallische Elektroden teilweise an der Rückoberflächenseite des Wafers freiliegen.
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Zuerst wird das Werkstück W mit seiner Rückoberfläche Wb auf der Oberseite im Anbring-/Abnahmbereich A auf der Halteoberfläche 300a des Haltetischs 30 platziert. Dann wird eine Saugkraft, die von einer Saugquelle (nicht dargestellt) erzeugt wird, zur Halteoberfläche 300a übertragen, wodurch der Haltetisch 30 das Werkstück W durch Saugen an der Halteoberfläche 300a hält. Das Werkstück W ist in dem Zustand, in dem es durch Ansaugen an der Halteoberfläche 300a gehalten ist, die eine sanft geneigte konische Oberfläche ist.
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Der Haltetisch 30 wird durch das Y-Achsenrichtung-Zufuhrmittel (nicht dargestellt) in einer +Y-Richtung zu einer Position unter der Schleifeinheit 7 bewegt, wodurch ein Ausrichten der Schleifscheibe 74 und des vom Haltetisch 30 gehaltenen Werkstücks W ausgeführt wird. Das Ausrichten wird beispielsweise in einer solchen Weise durchgeführt, dass das Drehzentrum der Schleifscheibe 74 um einen vorgegebenen Abstand in der +Y-Richtung vom Drehzentrum des Werkstücks W versetzt wird und die Drehtrajektorie der Schleifsteine 74a das Drehzentrum des Werkstücks W passiert. Zusätzlich wird die Neigung des Haltetischs 30 so eingestellt, dass die Halteoberfläche 300a, die eine sanft geneigte konische Oberfläche ist, parallel zu den Schleifoberflächen ist, die untere Oberflächen der Schleifsteine 74a sind, wodurch die Rückoberfläche Wb des Werkstücks W dazu gebracht wird, parallel zu den Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a sein.
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Nachdem das Ausrichten der Schleifscheibe 74 und des Werkstücks W ausgeführt worden ist, wird die Spindel 70 drehbar vom Motor 72 angetrieben und gleichzeitig wird die Schleifscheibe 74, aus der +Z-Richtungsseite betrachtet, gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wie in 6 dargestellt. Zusätzlich wird die Schleifeinheit 7 in der -Z-Richtung durch das Schleifzufuhrmittel 5 zugeführt und die Schleifscheibe 74 wird graduell in der -Z-Richtung abgesenkt und die Schleifsteine 74a kommen in Kontakt mit der Rückoberfläche Wb des Werkstücks W, wodurch Schleifen ausgeführt wird. Ferner wird, während des Schleifens das Werkstück W auch zusammen mit der Rotation des Haltetischs 30, in der aus der +Z-Richtungsseite betrachteten Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht, sodass die Schleifsteine 74a den gesamten Bereich der Rücküberfläche Wb des Werkstücks W schleifen.
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Während des Schleifens führt die Schleifwasserzufuhreinheit Schleifwasser in den Kanal 70a in der Spindel 70 zu. Wie in 6 dargestellt, läuft das Schleifwasser, das in den Kanal 70a zugeführt wird, durch die Kanäle 73b, die innerhalb der Anbringung 73 in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung der Anbringung 73 ausgebildet sind, und wird ferner durch die Strahlöffnungen 74d der Scheibenbasis 74b in Richtung der Schleifsteine 74a ausgestoßen.
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Da das Werkstück W an der Halteoberfläche 300a des Haltetischs 30 entlang der Halteoberfläche 300a, die eine sanft geneigte konische Oberfläche ist, sauggehalten wird, nehmen die Schleifsteine 74a in einem Bereich E1 (im Folgenden als Bearbeitungsbereich E1 bezeichnet) in der Rotationstrajektorie E der Schleifscheibe 74, die durch eine strichpunktierte Linie in 7A dargestellt ist, Kontakt mit dem Werkstück W auf und schleifen dieses.
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Beispielsweise ist in einem Zustand, in dem das Ausrichten der Schleifscheibe 74 und des Haltetischs 30 durchgeführt worden ist, die Lichtaufbringeinheit 9, die angrenzend an den Haltetisch 30 angeordnet ist, auf der unmittelbar stromaufwärts gelegenen Position einer Stelle, an der die Schleifsteine 74 in den Bearbeitungsbereich E1 eintreten, angeordnet, wie in 7A dargestellt. Zusätzlich ist in der vorliegenden Ausführungsform die Lichtaufbringeinheit 9 an der ersten Position der Rotationstrajektorie E der Schleifscheibe 74 positioniert, da die Schleifscheibe 74, die an der Spindel 70 angebracht ist, den ersten Durchmesser (8 Zoll) aufweist. Die erste Position ist beispielsweise eine solche Position, dass die Lichtemissionsabschnitte 91 der Lichtaufbringeinheit 9 unterhalb der Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a positioniert sind. Der Knauf 213a des Positionsbefestigungsmechanismus' 21, der in 5 dargestellt ist, wird gegen die Druckspiralfeder 212 nach unten gezogen und der Vorsprung 211a wird aus den vertieften Positionierungsrillen 201 der Leitschienen 20 freigegeben, was in einem Zustand resultiert, in dem der Positionsbefestigungsmechanismus 21 und die Lichtaufbringeinheit 9, an welcher der Positionsbefestigungsmechanismus 21 befestigt ist, entlang der Leitschienen 20 bewegbar sind. Beachte, dass die vertieften Positionierungsrillen 201 vertiefte Rillen sind, die im Fall, in dem die Schleifscheibe den zweiten Durchmesser (6 Zoll) hat, zum Positionierungszeitpunkt der Lichtaufbringeinheit 9 an der zweiten Position an der Rotationstrajektorie e der Schleifscheibe benutzt werden. Die zweite Position ist beispielsweise eine solche Position, in der die Lichtemissionsabschnitte 91 der Lichtaufbringeinheit 9 unterhalb der Schleifoberflächen der Schleifsteine der 6-Zoll-Schleifscheibe positioniert sind.
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Wenn der Positionsbefestigungsmechanismus 21 in der Richtung des Pfeils R1 in Richtung der vertieften Positionierungsrillen 200 bewegt wird, die zum Positionierungszeitpunkt der Lichtaufbringeinheit 9 an der ersten Position an der Rotationstrajektorie E der Schleifscheibe 74 benutzt werden, wird der Vorsprung 211a durch die Vorspannkraft der Druckspiralfeder 21 in die vertieften Positionierungsrillen 200 der Leitschienen 20 eingepasst und die Lichtaufbringeinheit 9 kann in einem Zustand, in dem die Lichtaufbringeinheit 9 in der ersten Position an der Rotationstrajektorie E der Schleifscheibe 74 positioniert ist, an den Leitschienen 20 befestigt werden. Beachte, dass, da der Vorsprung 211a des beweglichen Bauteils 211 während einer Bewegung des Positionsbefestigungsmechanismus 21 in Kontakt mit den unteren Oberflächen der Leitschienen 20 steht, ein freigegebener Zustand des Positionsbefestigungsmechanismus 21, selbst wenn der Drücker 213a während der Bewegung nicht nach unten gezogen gehalten wird, aufrechtgehalten wird, und der Vorsprung 211a, wenn er eine Position unterhalb der vertieften Positionierungsrillen 200 erreicht, automatisch durch die Vorspannkraft der Druckspiralfeder 212 in die vertieften Positionierungsrillen 200 eingepasst wird, und der Positionsbefestigungsmechanismus 21 auch in einen Befestigungszustand versetzt wird.
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Mit Beginn des Schleifens werden die Lichtemissionsabschnitte 91 der Lichtaufbringeinheit 9, die an der ersten Position positioniert sind, in einen AN-Zustand versetzt, und die Lichtemissionsabschnitte 91 emittieren Licht (UV-Licht) einer Wellenlänge von beispielsweise ungefähr 365 nm. Dann wird dieses Licht von direkt unterhalb auf die Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a der Schleifscheibe 74, die gedreht wird, aufgebracht.
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Durch das Aufbringen des Lichts werden die photokatalytischen Körner P2, die in den Schleifsteinen 74a gemischt vorhanden sind, angeregt, das heißt, Elektronen in einem Valenzband der photokatalytischen Körner P2 werden angeregt, wodurch zwei Arten von Trägern, nämlich Elektronen und Löcher, erzeugt werden. Die Löcher, die in den photokatalytischen Körnern P2, die in den Schleifsteinen 74a gemischt vorhanden sind, erzeugt werden, oxidieren das Schleifwasser, das in Kontakt mit den Oberflächen der photokatalytischen Körner P2 kommt, und produzieren dadurch Hydroxyl-Radikale, die eine hohe Oxidationskraft besitzen. Daher wird dem Schleifwasser, das die Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a berührt hat, die Oxidationskraft aufgrund der Hydroxyl-Radikale mindestens auf der Rückoberfläche Wb des Werkstücks W gegeben.
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Da das aus SiC ausgebildete Werkstück W durch Oxidation durch die so produzierten Hydroxyl-Radikale versprödet wird, wird es einfach, das Werkstück W mit der Schleifscheibe 74 zu schleifen. Zusätzlich ist die Anwesenheitszeit der Hydroxyl-Radikale, die so produziert werden, sehr kurz und daher wird keine andere Oxidation als diejenige der Rückoberfläche Wb des Werkstücks W durch das Schleifwasser verursacht. Zusätzlich wirkt das ausgestoßene Schleifwasser auch, um den Teil des Kontakts zwischen den Schleifsteinen 74a und der Rückoberfläche Wb des Werkstücks W zu kühlen und um Schleifabrieb, der an der Rückoberfläche Wb des Werkstücks W erzeugt wird, zu entfernen.
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Beachte, dass selbst dort, wo beispielsweise das Werkstück W ein Wafer, der aus einem Metall ausgebildet ist, oder ein Wafer ist, in dem metallische Elektroden teilweise an der Rückoberflächenseite des Wafers freiliegen, Schleifen durchgeführt werden kann, während das Metall durch Oxidation durch die starke Oxidationskraft der Hydroxyl-Radikale versprödet wird, sodass ein gleichmäßiges Schleifen des Werkstücks erreicht werden kann.
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Zusätzlich wird die Hydrophilie der Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a, die ausgebildet werden, indem die keramische Bindung B1 als ein Bindemittel benutzt wird, beispielsweise durch Bilden von hochgradig polaren hydrophilen Gruppen durch Aufbringen von Licht verbessert, sodass das Schleifwasser weniger dazu neigt, Tröpfchen an den Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a auszubilden, und das Schleifwasser dazu neigt, sich in einer Wasserfilmform über die gesamten Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a auszubreiten. Daher treten die so hydrophil ausgebildeten Schleifsteine 74a in den Bearbeitungsbereich E1 ein, während sie von viel Schleifwasser begleitet werden, und schleifen die Rückoberflächen Wb des Werkstücks W. Wenn mehr Schleifwasser in den Kontaktbereich zwischen Rückoberflächen Wb der Werkstücke W und der Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a eintritt, wird eine Erzeugung von Reibungswärme im Kotaktbereich gehemmt. Als Konsequenz kann exzessives Abnutzen der Schleifsteine 74a gehemmt werden und eine Spanausbringeigenschaft kann verbessert werden. Ferner wird mit den hydrophil ausgebildeten Schleifsteinen 74a das Schleifwasser effektiv in den Bearbeitungsbereich E1 zugeführt, in dem die Schleifsteine 74a das Werkstück W schleifen, und demgemäß kann verhindert werden, dass die Bearbeitungsqualität durch die Bearbeitungswärme verringert wird.
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Beachte, dass im Fall, in dem der Schleifstein 74a die photokatalytischen Körner P2 nicht enthält, die Lichtemissionsabschnitte 91 beispielsweise UV-Licht mit einer Wellenlänge von 185 nm und UV-Licht mit einer Wellenlänge von 254 nm in Richtung der Schleifsteine 74a aufbringen können. Wenn das UV-Licht mit der Wellenlänge von 185 nm auf die Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a aufgebracht wird, absorbieren Sauerstoffmoleküle in der Luft, die sich zwischen den unteren Oberflächen der Schleifsteine 74a und den Lichtemissionsabschnitten 91 befinden, das UV-Licht, wodurch Sauerstoffatome in einem Grundzustand erzeugt werden. Die so erzeugten Sauerstoffatome verbinden sich mit Sauerstoffmolekülen in der Umgebung, um Ozon zu erzeugen. Ferner absorbiert das hergestellte Ozon UV-Licht mit der Wellenlänge von 254 nm, wodurch aktiver Sauerstoff in einem angerengten Zustand hergestellt wird. Da aktiver Sauerstoff und Ozon eine hohe Oxidationskraft aufweisen, verbinden sie sich mit an den Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a gebildetem Kohlenstoff, Wasserstoff oder dergleichen, die an den Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a generiert werden, um allmählich hochgradig polare hydrophile Gruppen an den Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a zu bilden, was darin resultiert, dass die Schleifsteine 74 hydrophil ausgebildet werden.
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Zusätzlich führt, wie in 8 gezeigt, der Reinigungswasserzufuhrabschnitt 92 während des Schleifens Reinigungswasser über die Lichtemissionsabschnitte 91 zur Abdeckung 93 zu. Besonders entfernt das Reinigungswasser, das aus der Reinigungswasserdüse 920 auf die Abdeckung 93 ausgestoßen wird, dessen Fluss angemessen begradigt wird, graduell Schmutz wie beispielsweise Schleifabrieb, der an der Abdeckung 93 abgelagert ist, wodurch das von den Lichtemissionsabschnitten 91 während des Schleifens erzeugte Licht immer geeignet auf die Bearbeitungsoberflächen der Schleifsteine 74a aufgebracht werden kann.
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Gemäß einem Beispiel experimenteller Ergebnisse, die in Bezug auf Schleifen erreicht wurden, benötigte Schleifen eines aus SiC ausgebildeten Werkstücks W von 50 µm durch Benutzung einer gewöhnlichen Schleifvorrichtung 110 Sekunden, wohingegen das Schleifen durch Nutzen der Schleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nur 90 Sekunden benötigte, sodass eine Verkürzung der Schleifzeit realisiert werden konnte. Zusätzlich wurden beim Schleifen einer Si-Oberfläche eines Werkstücks W 83% des Gesamtteils des Schleifsteins C einer gewöhnlichen Schleifvorrichtung abgenutzt, wobei die Schleifmenge 100 betrug, wohingegen die Abnutzung der Schleifsteine 74a der Schleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nur 57% des Gesamtteils betrug, wobei die Schleifmenge 100 war. Ferner wurden beim Schleifen einer C-Oberfläche eines Werkstücks W 60% des Gesamtteils des Schleifsteins einer gewöhnlichen Schleifvorrichtung abgenutzt, wobei die Schleifmenge 100 betrug, wohingegen die Abnutzung der Schleifsteine 74a der Schleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nur 39% des Gesamtteils war, wobei die Schleifmenge 100 war.
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Beachte, dass die Schleifvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diejenige in der vorliegenden Ausführungsform beschränkt ist und dass der Aufbau der Schleifvorrichtung 1, die in den angehängten Zeichnungen illustriert ist, und dergleichen nicht beschränkt ist und Modifikationen innerhalb solcher Bereiche geeignet gemacht werden können, dass der Effekt der vorliegenden Erfindung erzeugt werden kann.
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Beispielsweise ist im Fall des Schleifens eines Werkstücks W1 mit einem Durchmesser von 6 Zoll in der Schleifvorrichtung 1 der 8-Zoll-Haltetisch 30 durch einen 6-Zoll-Haltetisch 30a ersetzt und die Schleifscheibe 74 mit einem Durchmesser von 8 Zoll ist durch eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 6 Zoll ersetzt. Ferner ist in einem Zustand, in dem Ausrichten der 6-Zoll-Schleifscheibe und des 6-Zoll-Haltetischs 30a während des Schleifens durchgeführt worden ist, die Lichtaufbringeinheit 9 an der zweiten Position an der Rotationstrajektorie e der 6-Zoll-Schleifscheibe positioniert, die durch eine gepunktete Linie in 7A dargestellt ist. Besonders wird der Vorsprung 211a von den vertieften Positionierungsrillen 200 der Leitschienen 20 freigegeben, was in einem Zustand resultiert, in dem die Lichtaufbringeinheit 9 entlang der Leitschienen 20 bewegbar ist. Dann wird der Positionsbefestigungsmechanismus 21 in der Richtung von Pfeil R2 in Richtung der vertieften Positionierungsrillen 201 bewegt und der Vorsprung 211a wird in die vertieften Positionierungsrillen 201 der Leitschienen 20 eingepasst, wodurch die Lichtaufbringeinheit 9 an den Leitschienen 20 in einem Zustand befestigt wird, in dem die Lichtaufbringeinheit 9 an der zweiten Position an der Rotationstrajektorie e der Schleifsteine der 6-Zoll-Schleifscheibe positioniert ist. In diesem Zustand wird Schleifen des 6-Zoll-Werkstücks W1 durchgeführt, während Licht einer vorgegebenen Wellenlänge von der Lichtaufbringeinheit 9 auf die Schleifoberflächen der Schleifsteine 74a aufgebracht wird.
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Der Aufbau des Positionsbefestigungsmechanismus 21 des Lichtaufbringeinheitsbewegungsabschnitts 2 ist nicht auf das Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform beschränkt und der Teil, an dem der Positionsbefestigungsmechanismus 21 anzuordnen ist, ist nicht auf die Seitenoberfläche des Basisabschnitts 90 der Lichtaufbringeinheit 9 beschränkt. Zusätzlich kann beispielsweise eine andere vertiefte Positionierungsrille als die vertiefte Positionierungsrille 200 und die vertiefte Positionierungsrille 201 an einer vorgegebenen Position, die von der vertieften Positionierungsrille 201 in den unteren Oberflächen der Leitschienen 20 um 2 Zoll weiter in Richtung der Seite von Pfeil R2 versetzt ist, ausgebildet sein, sodass im Fall, dass ein Werkstück mit einem Durchmesser von 4 Zoll geschliffen wird, die Lichtaufbringeinheit 9 in einer dritten Position an einer Rotationstrajektorie einer 4-Zoll-Schleifscheibe positioniert sein kann.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Details der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Schutzbereichs 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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