DE102022210063A1

DE102022210063A1 - Schleifvorrichtung

Info

Publication number: DE102022210063A1
Application number: DE102022210063.8A
Authority: DE
Inventors: Takenobu Mori; Mai Haneda
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-04-06
Also published as: KR20230047894A; US20230106649A1; JP2023053560A; TW202330186A; CN115922469A

Abstract

Eine Schleifvorrichtung erfasst eine Abtragsmenge eines Wafers, der geschliffen wird, durch Subtraktion einer vertikalen Länge |(H0 - H1)|, um die Schleifsteine abgenutzt werden, die durch ein Oberflächen-Höhenmessinstrument erfasst wird, das selektiv in Übereinstimmung mit einem Schleifmechanismus angehoben und abgesenkt wird, von einem Abstand | (Z0 - Z1) |, um den der Schleifmechanismus abgesenkt wird, der durch einen mit dem Schleifmechanismus gekoppelten Z-Achsen-Encoder erfasst wird. Da die Abtragsmenge des Wafers unter Verwendung des Oberflächen-Höhenmessinstruments und des Z-Achsen-Encoders erfasst wird, ist es nicht notwendig, die Abtragsmenge des Wafers nur mit einem auf einer Basis angeordneten Oberflächen-Höhenmessinstrument zu bestimmen, wie es bisher üblich war.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schleifvorrichtung.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Wie in den japanischen Patentoffenlegungen Nr. 2008-073785 und 2019-130607 offenbart, messen Schleifvorrichtungen zum Schleifen eines Werkstücks, das auf einer Haltefläche eines Einspanntisches gehalten wird, unter Verwendung von Schleifsteinen, eine Höhe der Haltefläche und eine Höhe einer Oberfläche des Werkstücks, berechnen eine Differenz zwischen der Höhe der Haltefläche und der Höhe der Oberfläche des Werkstücks und schleifen das Werkstück, bis die berechnete Differenz einen vorbestimmten Wert erreicht, der eine gewünschte Dicke des Werkstücks darstellt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der offengelegten Technologie ist es in einem Fall, in dem die Dicke eines zu schleifenden Werkstücks groß ist, notwendig, ein Messinstrument mit einem großen Messbereich zum Messen einer Höhe einer Oberfläche des Werkstücks zu verwenden. Da das Messinstrument mit dem großen Messbereich jedoch teuer ist, werden Schleifvorrichtungen teuer, wenn sie das teure Messinstrument enthalten.
Wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-020269 offenbart, wird in einem Fall, in dem eine Oberfläche eines aufrechtstehenden zylindrischen Ingots als Werkstück geschliffen wird, das Schleifen durchgeführt, während Abnahmen der Höhe der Oberfläche des Werkstücks gemessen werden. Insofern als die Schleifsteine das Werkstück schleifen, während sie auf das Werkstück drücken, ist es wünschenswert, die Höhe der Oberfläche des Werkstücks in der Nähe einer von den Schleifsteinen beschriebenen Bahn zu messen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schleifvorrichtung zum Schleifen eines auf einem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks während eine Höhe einer Oberfläche des Werkstücks unter Verwendung eines Oberflächen-Höhenmessinstruments gemessen wird, selbst wenn die Dicke des Werkstücks vor dem Schleifen einen Messbereich des Oberflächen-Höhenmessinstruments überschreitet, bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schleifvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: einen Einspanntisch mit einer Haltefläche zum Halten eines Werkstücks darauf, einen Schleifmechanismus mit Schleifsteinen zum Schleifen einer Oberfläche des auf der Haltefläche gehaltenen Werkstücks, einen Schleifvorschubmechanismus zum selektiven Anheben und Absenken des Schleifmechanismus in Richtungen senkrecht zu der Haltefläche, eine Höhenerkennungseinheit zum Erkennen einer Höhe des Schleifmechanismus, der durch den Schleifvorschubmechanismus angehoben oder abgesenkt wird, ein Oberflächen-Höhenmessinstrument zum Messen einer Höhe der Oberfläche des auf der Haltefläche gehaltenen Werkstücks, und eine Steuereinheit. Das Oberflächen-Höhenmessinstrument wird in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus durch den Schleifvorschubmechanismus in den Richtungen senkrecht zu der Haltefläche selektiv angehoben und abgesenkt. Die Steuereinheit enthält einen Berechnungsabschnitt, zum Berechnen, während die Schleifsteine die Oberfläche des Werkstücks schleifen, eines ersten Berechnungswerts gemäß der folgenden Gleichung: $| (Z 0 - Z1) | - | (H0 - H1) | = der erste Berechnungswert,$
wobei H0 einen Wert darstellt, der von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument als eine Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine darstellend gemessen wird, Z0 einen Wert darstellt, der von der Höhenerkennungseinheit als die Höhe des Schleifmechanismus darstellend erkannt wird, wenn die unteren Flächen der Schleifsteine das Werkstück berühren, Z1 einen Wert darstellt, der von der Höhenerkennungseinheit als die Höhe des Schleifmechanismus darstellend erkannt wird, wobei der Wert in einer Abwärtsrichtung variiert, wenn der Schleifmechanismus abgesenkt wird, um das Werkstück zu schleifen, und H1 einen Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments darstellt, der variiert, wenn die Schleifsteine abgenutzt werden, während die Schleifsteine das Werkstück schleifen. Die Steuereinheit steuert den Schleifvorschubmechanismus, um den Schleifmechanismus abzusenken, um das Werkstück zu schleifen, bis der von dem Berechnungsabschnitt berechnete erste Berechnungswert eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht.
Vorzugsweise enthält die Steuereinheit einen Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt zum Speichern des Wertes (H0), der von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine darstellend gemessen wird, und die Steuereinheit bestimmt, dass die unteren Flächen der Schleifsteine die Oberfläche des Werkstücks berühren, wenn ein Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments mit dem in dem Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt gespeicherten Wert (H0) übereinstimmt.
Vorzugsweise enthält die Schleifvorrichtung ferner eine Basis, an der der Einspanntisch und der Schleifmechanismus angeordnet sind, und ein Halteflächen-Höhenmessinstrument, das an der Basis angeordnet ist, zum Messen einer Höhe der Haltefläche. In diesem Fall enthält die Steuereinheit einen Halteflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt zum Speichern eines Wertes (P0), der von dem Halteflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der Haltefläche darstellend gemessen wird, wenn keine vertikale Last auf die Haltefläche ausgeübt wird. Der Berechnungsabschnitt berechnet einen zweiten Berechnungswert gemäß der folgenden Gleichung: $| (Z 0 - Z1) | - | (H0 - H1) | - | (P1 - P0) | = der zweite Berechnungswert,$
wobei P1 einen Wert darstellt, der von dem Halteflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der Haltefläche darstellend gemessen wird, wobei der Wert in einer Abwärtsrichtung variiert, wenn der Einspanntisch sinkt, während die Schleifsteine das Werkstück schleifen. Die Steuereinheit steuert den Schleifvorschubmechanismus, um den Schleifmechanismus abzusenken, um das Werkstück zu schleifen, bis der von dem Berechnungsabschnitt berechnete zweite Berechnungswert eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht.
Die Schleifvorrichtung nach dem Aspekt der vorliegenden Erfindung erfasst die Abtragsmenge des Werkstücks durch Subtraktion der vertikalen Länge |(H0 - H1)|, um die die Schleifsteine abgenutzt sind, die von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument erfasst wird, das selektiv in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus angehoben und abgesenkt wird, von dem Abstand |(Z0 - Z1)|, um den der Schleifmechanismus abgesenkt ist, der von der Höhenerkennungseinheit erfasst wird, während die Schleifsteine das Werkstück schleifen.
Die Schleifvorrichtung erfasst die Abtragsmenge des Werkstücks unter Verwendung der Höhenerkennungseinheit und des Oberflächen-Höhenmessinstruments, das in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus selektiv angehoben und abgesenkt wird. Folglich ist es nicht notwendig, die Abtragsmenge des Werkstücks nur unter Verwendung des Oberflächen-Höhenmessinstruments zu bestimmen, das an einer Basis angeordnet ist, auf der z.B. der Einspanntisch und dergleichen angeordnet sind, wie es bisher üblich war. Dementsprechend kann selbst wenn die Dicke des Werkstücks vor dem Schleifen und die Abtragsmenge des Werkstücks den Messbereich des Oberflächen-Höhenmessinstruments überschreiten, das Werkstück geschliffen werden während die Abtragsmenge des auf dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks gemessen wird.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Abtragsmenge eines dicken Werkstücks, wie z. B. eines Ingots, zu messen und auch die Abtragsmenge eines dünnen Werkstücks zu messen, selbst wenn der Messbereich des Oberflächen-Höhenmessinstruments nicht groß ist. Die Schleifvorrichtung braucht also kein teures Messinstrument mit einem großen Messbereich zum Schleifen eines dicken Werkstücks und bleibt somit kostengünstiger.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher aus, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden durch, ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Figurenliste

1 ist eine seitliche Draufsicht, teilweise im Querschnitt, einer Schleifvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Oberflächen-Höhenmessinstruments, das in der Schleifvorrichtung enthalten ist;
3 ist eine Schnittansicht des in 2 dargestellten Oberflächen-Höhenmessinstruments;
4 ist eine seitliche Draufsicht, teilweise im Querschnitt, der Schleifvorrichtung, die eine Abtragsmenge eines Wafers darstellt, der von der Schleifvorrichtung geschliffen wird;
5 ist eine seitliche Draufsicht, teilweise im Querschnitt, auf die Schleifvorrichtung, die eine Art und Weise darstellt, in der ein Einrichtungsblock verwendet wird; und
6 ist eine seitliche Draufsicht, teilweise im Querschnitt, der Schleifvorrichtung, die eine Abtragsmenge eines Wafers darstellt, der von der Schleifvorrichtung geschliffen wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie in 1 dargestellt, ist eine Schleifvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Schleifen eines Wafers 5 als Werkstück. Die Schleifvorrichtung 1 wird unter Bezugnahme auf ein dreidimensionales Koordinatensystem mit einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse beschrieben, die senkrecht zueinander sind. Die entgegengesetzten Richtungen entlang der X-Achse werden als „+X-Richtung“ und „-X-Richtung“ bezeichnet, die sich horizontal erstrecken, die entgegengesetzten Richtungen entlang der Y-Achse als „+Y-Richtung“ und „-Y-Richtung“, die sich horizontal erstrecken, und die entgegengesetzten Richtungen entlang der Z-Achse als „+Z-Richtung“ und „-Z-Richtung“, die sich vertikal erstrecken.
Die Schleifvorrichtung 1 enthält einen Einspanntisch 20 mit einer Haltefläche 22, um den Wafer 5 unter einem Saugen darauf zu halten. Der Einspanntisch 20 ist um seine vertikale Mittelachse drehbar. Der Einspanntisch 20 enthält ein poröses Element 21 und einen Rahmen 23, der das poröse Element 21, dessen Oberfläche nach oben frei liegt, aufnimmt. Die Oberfläche des porösen Elements 21 dient als Haltefläche 22. Die Haltefläche 22 ist mit einer später zu beschreibenden Saugquelle verbunden, um Saugkräfte zu erzeugen, die aufgebracht werden, um den Wafer 5 unter einem Saugen an der Haltefläche 22 zu halten. Der Rahmen 23 hat eine radial äußere Oberfläche als Rahmenfläche 24, die bündig mit der Haltefläche 22 ist.
Der Einspanntisch 20 ist fest auf einer Tischbasis 55 abgestützt, die unterhalb des Einspanntisches 20 angeordnet ist. Die Tischbasis 55 ist drehbar auf einem Tischdrehmechanismus 50 gelagert, der unterhalb der Tischbasis 55 angeordnet ist. Der Tischdrehmechanismus 50 dreht die Tischbasis 55 um ihre vertikale Mittelachse, die mit der vertikalen Mittelachse des Einspanntisches 20 ausgerichtet ist.
Der Tischdrehmechanismus 50 enthält einen Elektromotor 521, eine Antriebsscheibe 522, die auf einer Abtriebswelle des Elektromotors 521 montiert ist, eine angetriebene Scheibe 524, die über einen Endlosriemen 523, der um die Antriebs- und die angetriebene Scheibe 522 und 524 geführt ist, mit der Antriebsscheibe 522 verbunden ist, und eine Drehverbindung 525, die unterhalb der angetriebenen Scheibe 524 angeordnet ist. Die Tischbasis 55 hat einen unteren Abschnitt mit verringertem Durchmesser, der die angetriebene Scheibe 524 fest daran lagert und dessen unteres Ende drehbar mit der Drehverbindung 525 verbunden ist.
Der Tischdrehmechanismus 50 arbeitet wie folgt. Wenn der Elektromotor 521 aktiviert wird, dreht er die Antriebsscheibe 522, wodurch der Endlosriemen 523 die angetriebene Scheibe 524 in Drehung versetzt. Dadurch werden die Tischbasis 55 und der Einspanntisch 20 um ihre vertikalen Mittelachsen zum Beispiel in der durch einen Pfeil 502 angegebenen Richtung gedreht.
Um die Tischbasis 55 herum ist ein Neigungseinstellmechanismus 40 zum Einstellen einer Neigung des Einspanntisches 20 angeordnet.
Der Neigungseinstellmechanismus 40 enthält eine innere Basis 41, die unterhalb des Einspanntisches 20 angeordnet ist, eine Neigungseinstellwelle 42, eine feststehende Welle 43, die mit der inneren Basis 41 verbunden ist, und ein ringförmiges Element 45.
Das ringförmige Element 45 ist um die Tischbasis 55 herum angeordnet. Die Tischbasis 55 ist durch einen Kupplungsmechanismus 46, der Lager enthält, drehbar in dem ringförmigen Element 45 gelagert.
Die feststehende Welle 43 hat ein oberes Ende, das mit einer unteren Fläche des ringförmigen Elements 45 verbunden ist, und ein unteres Ende, das mit einer Oberfläche der inneren Basis 41 verbunden ist.
Die Neigungseinstellwelle 42 ist zwischen der inneren Basis 41 und dem ringförmigen Element 45 angeordnet. Die Neigungseinstellwelle 42 kann einen Abschnitt des ringförmigen Elements 45 in der +Z-Richtung oder der -Z-Richtung anheben oder absenken, wodurch die Neigung des Einspanntischs 20 eingestellt wird.
Obwohl nicht dargestellt, gibt es eine weitere feststehende Welle, die mit der inneren Basis 41 und dem ringförmigen Element 45 verbunden ist. Somit ist das ringförmige Element 45 über die drei Wellen, von denen eine die Neigungseinstellwelle 42 ist, an der inneren Basis 41 gelagert. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf die feststehenden Wellen verzichtet werden, und alle drei Wellen können Neigungseinstellwellen sein.
Ein Fluidkanal 243 erstreckt sich durch den Rahmen 23 des Einspanntisches 20, die Tischbasis 55 und die Drehverbindung 525. Der Fluidkanal 243 hat ein oberes Ende, das mit dem porösen Element 21 verbunden ist, und ein unteres Ende, das jeweils über ein Saugventil 270, ein Luftventil 271 und ein Wasserventil 272 mit einer Saugquelle 240, einer Luftquelle 241 und einer Wasserquelle 242 verbunden ist.
Folglich kann das poröse Element 21 des Einspanntisches 20 mit Luft von der Luftquelle 241 und mit Wasser von der Wasserquelle 242 versorgt werden, und Saugkräfte von der Saugquelle 240 können durch das poröse Element 21 auf dessen Haltefläche 22 aufgebracht werden.
An einer von dem Einspanntisch 20 in +Y-Richtung beabstandeten Position ist eine vertikale Säule 11 aufgerichtet. Die Säule 11 stützt einen Schleifmechanismus 70 zum Schleifen des Wafers 5 und einen Schleifvorschubmechanismus 60 zum vertikalen Bewegen des Schleifmechanismus 70.
Der Schleifvorschubmechanismus 60 hebt und senkt den Schleifmechanismus 70 in der +Z-Richtung und der -Z-Richtung, die senkrecht zur Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 verlaufen. Der Schleifvorschubmechanismus 60 enthält eine Z-Achsen-Führungsschiene 61, die sich parallel zur Z-Achse erstreckt, einen auf und entlang der Z-Achsen-Führungsschiene 61 verschiebbaren, in Z-Achse bewegbaren Tisch 63, eine Z-Achsen-Kugelspindel 62, die sich parallel zur Z-Achsen-Führungsschiene 61 erstreckt, einen Z-Achsen-Elektromotor 64 und einen Z-Achsen-Encoder 65 zum Erfassen eines Drehwinkels des Z-Achsen-Elektromotors 64. Der Schleifmechanismus 70 ist auf dem in der Z-Achse bewegbaren Tisch 63 montiert.
Der in der Z-Achse bewegbare Tisch 63 ist mit Hilfe von Gleitern 67 verschiebbar auf der Z-Achsen-Führungsschiene 61 montiert. Eine Mutter 68 ist an dem in der Z-Achse bewegbaren Tisch 63 befestigt und betriebswirksam auf die Z-Achsen-Kugelspindel 62 geschraubt. Der Z-Achsen-Elektromotor 64 ist mit dem oberen Ende der Z-Achsen-Kugelspindel 62 verbunden.
Der Schleifvorschubmechanismus 60 arbeitet wie folgt. Wenn der Z-Achsen-Elektromotor 64 aktiviert wird, dreht er die Z-Achsen-Kugelspindel 62 um ihre Mittelachse, wodurch die Mutter 68 den in der Z-Achse bewegbaren Tisch 63 entlang der Z-Achsen-Führungsschiene 61 in die +Z-Richtung oder die -Z-Richtung bewegt. Der an dem in der Z-Achse bewegbaren Tisch 63 montierte Schleifmechanismus 70 wird ebenfalls in der +Z-Richtung oder der -Z-Richtung bewegt.
Der Z-Achsen-Encoder 65 fungiert als Höhen- bzw. Vertikalpositionserkennungseinheit. Durch Erfassen eines Drehwinkels des Z-Achsen-Elektromotors 64 erkennt der Z-Achsen-Encoder 65 die Höhe oder vertikale Position des Schleifmechanismus 70, der durch den Schleifvorschubmechanismus 60 angehoben oder abgesenkt wird. Insbesondere bestimmt der Z-Achsen-Encoder 65 beispielsweise eine Höhe der Mutter 68 des Schleifvorschubmechanismus 60, der sich in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 in der +Z-Richtung oder der -Z-Richtung bewegt, als eine Höhe des Schleifmechanismus 70.
Der Schleifmechanismus 70 schleift eine Oberfläche 6 des auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehaltenen Wafers 5 unter Verwendung von Schleifsteinen 77. Der Schleifmechanismus 70 enthält eine Halterung 79, die an dem in der Z-Achse bewegbaren Tisch 63 befestigt ist, ein Spindelgehäuse 71, das an der Halterung 79 gehalten wird, eine Spindel 72, die drehbar an dem Spindelgehäuse 71 gehalten wird, einen Spindelmotor 73 zum Drehen der Spindel 72 um ihre vertikale Mittelachse, eine Scheibenhalterung 74, die an einem unteren Ende der Spindel 72 angebracht ist, und eine Schleifscheibe 75, die an der Scheibenhalterung 74 gestützt wird.
Die Spindel 72 erstreckt sich entlang der Z-Achse rechtwinklig zu der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20. Die Spindel 72 ist drehbar an dem Spindelgehäuse 71 zum Drehen um ihre Mittelachse entlang der Z-Achse gelagert. Der Spindelmotor 73 ist mit einem oberen Ende der Spindel 72 gekoppelt, um die Spindel 72 zu drehen.
Die Scheibenhalterung 74 ist als kreisförmige Platte geformt und an einem unteren Ende, d.h. einem distalen Ende, der Spindel 72 befestigt. Die Scheibenhalterung 74 stützt die Schleifscheibe 75.
Die Schleifscheibe 75 ist kreisförmig und hat einen Außendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Scheibenhalterung 74 entspricht. Die Schleifscheibe 75 enthält eine ringförmige Scheibenbasis 76 aus einem metallischen Werkstoff. Die Scheibenbasis 76 weist einen darin definierten Bearbeitungswasserdurchgang 761 zum Zuführen von Bearbeitungswasser aus einer nicht dargestellten Wasserquelle zu den Schleifsteinen 77 auf.
Die Schleifsteine 77 sind in einer ringförmigen Anordnung vollumfänglich auf einer unteren Fläche der Scheibenbasis 76 angeordnet und daran befestigt. Wenn die Spindel 72 durch den Spindelmotor 73 gedreht wird, werden auch die Schleifsteine 77 in Übereinstimmung mit der Spindel 72 gedreht und schleifen die Oberfläche 6 des auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehaltenen Wafers 5.
Die Schleifvorrichtung 1 hat ein Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 zum Messen einer Höhe der Oberfläche 6 des auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehaltenen Wafers 5. Das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 ist mit einer Haltevorrichtung 81 an der Halterung 79 des Schleifmechanismus 70 befestigt und somit an dem Schleifmechanismus 70 montiert. Somit wird, wenn der Schleifmechanismus 70 angehoben oder abgesenkt wird, das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 in Übereinstimmung damit ebenfalls in +Z-Richtung oder - Z-Richtung senkrecht zur Haltefläche 22 angehoben oder abgesenkt.
Das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 sollte nur in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 in der +Z-Richtung oder der -Z-Richtung angehoben oder abgesenkt werden. Daher kann das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 an einem Abschnitt des Schleifvorschubmechanismus 60 angebracht werden, der in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 angehoben oder abgesenkt wird.
Die Schleifvorrichtung 1 hat außerdem ein Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 zum Messen einer Höhe der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20. Das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 ist auf einer Basis 3 angeordnet, auf der der Einspanntisch 20 und der Schleifmechanismus 70 angeordnet sind.
Strukturelle Details des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 werden im Folgenden beschrieben. Das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 ist strukturell identisch mit dem Oberflächen-Höhenmessinstrument 80, so dass seine Struktur im Folgenden nicht näher beschrieben wird. Wie in den 2 und 3 dargestellt, enthält das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 einen Sensor 110 mit einer Sensorspitze 108 zum Kontaktieren der Oberfläche 6 des Wafers 5, ein Gehäuse 112, in dem der Sensor 110 derart vertikal bewegbar gelagert ist, dass der Sensor 110 unter seinem eigenen Gewicht abgesenkt werden kann, und eine Skala 114 zum Ablesen der Höhe oder vertikalen Position des Sensors 110.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 auch einen Bewegungsmechanismus 113 zum Bewegen des Sensors 110 entlang der Z-Achse, einen Erfassungsmechanismus 115 zum Ablesen der Teilstriche 140 der Skala 114, eine Abgabeöffnung 116 zum Abgeben von Luft, ein variables Drosselventil 117, das mit der Abgabeöffnung 116 verbunden ist, und einen Behälter 101 als Gehäuse, das den Sensor 110, das Gehäuse 112, den Bewegungsmechanismus 113, die Skala 114 und den Erfassungsmechanismus 115 aufnimmt.
Der Sensor 100 hat die Sensorspitze 108 an seinem unteren distalen Ende und erstreckt sich entlang der Z-Achse rechtwinklig zur Haltefläche 22. Der Sensor 100 hat ein oberes Ende, das mit einem Verbindungselement 103 verbunden ist.
Der Behälter 101 wird an der Halterung 79 durch die Haltevorrichtung 81 gestützt, die an einer Oberfläche des Behälters 101 befestigt ist, wie in 1 dargestellt. Wie in 2 und 3 dargestellt, hat der Sensor 100 die Form eines viereckigen Prismas und erstreckt sich vertikal durch den Behälter 101, wobei die Sensorspitze 108 von einer unteren Fläche des Behälters 101 nach unten vorsteht.
Das Gehäuse 112 umgibt die Seitenflächen 111 des Sensors 110 und stützt den Sensor 110 außer Kontakt damit, um es dem Sensor 110 zu ermöglichen, sich entlang der Z-Achse rechtwinklig zur Haltefläche 22 zu bewegen. Insbesondere hat das Gehäuse 112 ein Rohr 120, das den Sensor 100 aufnimmt und an einer inneren Stützfläche 102 des Behälters 101 angeordnet ist. Das Rohr 120 hat ein oberes Loch mit quadratischem Querschnitt, das in einer oberen Wand davon definiert ist, und ein unteres Loch mit quadratischem Querschnitt, das in einer unteren Wand davon definiert ist. Das obere und das untere Loch sind im Querschnitt komplementär zu dem Sensor 100. Der Sensor 100 erstreckt sich beweglich durch das obere und das untere Loch außer Kontakt mit dem Gehäuse 112.
Das Rohr 120 hat auch innere vertikale Stützflächen 121 und eine Vielzahl von Ausstoßöffnungen 122, die in den inneren vertikalen Stützflächen 121 definiert sind. Die inneren vertikalen Stützflächen 121 sind den Seitenflächen 111 des Sensors 100 zugewandt und von diesen in gleichen Abständen beabstandet.
Wie in 3 dargestellt, enthält das Rohr 120 eine Einlassöffnung 123, die mit einer nicht dargestellten Luftquelle fluidverbunden ist, und einen Durchgang 124, der die Einlassöffnung 123 und die Ausstoßöffnungen 122 verbindet.
Luft, die von der Luftquelle zur Einlassöffnung 123 geleitet wird, wird durch den Durchgang 124 und die Ausstoßöffnungen 122 zu den Seitenflächen 111 des Sensors 100 ausgestoßen. Daher stützt das Gehäuse 112 den Sensor 100 mit einem Luftfilm, der sich zwischen den Seitenflächen 111 und den Stützflächen 121 befindet.
Die von der Einlassöffnung 123 in das Rohr 120 eingeleitete Luft wird aus dem Rohr 120 durch eine obere Abgabeöffnung 125, die in der oberen Öffnung in dem Rohr 120 zwischen dem Sensor 110 und dem Rohr 120 definiert ist, und eine untere Abgabeöffnung 126, die in der unteren Öffnung in dem Rohr 120 zwischen dem Sensor 110 und dem Rohr 120 definiert ist, abgegeben. Der Sensor 100 wird somit durch das Gehäuse 112 außer Kontakt mit diesem gehalten, während er entlang der Z-Achse bewegbar ist.
Die Abgabeöffnung 116 gibt die Luft, die von dem Gehäuse 112 in den Behälter 101 abgegeben wurde, aus dem Behälter 101 ab. Das variable Drosselventil 117, das mit der Abgabeöffnung 116 verbunden ist, stellt die Menge der von der Abgabeöffnung 116 abgegebenen Luft ein, um den Luftdruck in dem Behälter 101 zu regulieren, wodurch ein Druck eingestellt wird, mit dem die Sensorspitze 108 gegen die Oberfläche 6 des Wafers 5 gedrückt wird.
Der Bewegungsmechanismus 113 ist an der inneren Stützfläche 102 des Behälters 101 in der Nähe des Sensors 100 angeordnet. Der Bewegungsmechanismus 113 enthält einen Zylinder 130, der an der inneren Stützfläche 102 angebracht ist, und einen Kolben 134, der gleitend in den Zylinder 130 eingesetzt ist, zur Bewegung entlang der Z-Achse parallel zur vertikalen Achse des Sensors 100. Der Kolben 134 ist mit einer Kolbenstange 131 verbunden, die sich nach oben aus dem Zylinder 130 erstreckt und ein oberes Spitzenende für Kontakt mit dem Verbindungselement 103 aufweist.
Der Bewegungsmechanismus 113 hat auch ein Paar Einlassöffnungen 132 und 133, die mit dem Zylinder 130 und einer nicht dargestellten Luftquelle verbunden sind. Die Einlassöffnung 132 mündet in eine stangenlose Kavität des Zylinders 130, und die Einlassöffnung 133 mündet in eine Stangenkavität des Zylinders 130. Wenn der Bewegungsmechanismus 113 in Betrieb ist, wird der Kolben 134 entlang der Z-Achse bewegt, wodurch der Sensor 100 entlang der Z-Achse bewegt wird.
Insbesondere wird zum Anheben des Sensors 100 in der +Z-Richtung Luft aus der Luftquelle durch die Einlassöffnung 132 in die stangenlose Kavität des Zylinders 130 eingeleitet. Der Druckaufbau in der stangenlosen Kavität bewirkt, dass sich der Kolben 134 in dem Zylinder 130 in +Z-Richtung nach oben bewegt, wodurch die Kolbenstange 131 veranlasst wird, das Verbindungselement 103 zu kontaktieren und zu drücken und somit den Sensor 100 in +Z-Richtung nach oben zu drücken.
Zum Absenken des Sensors 100 in -Z-Richtung wird Luft aus der Luftquelle durch die Einlassöffnung 133 in die Stangenkavität des Zylinders 130 eingeleitet. Durch den Luftdruckaufbau in der Stangenkavität wird der Kolben 134 in dem Zylinder 130 in -Z-Richtung nach unten bewegt, wodurch es dem Sensor 100 und dem Verbindungselement 103 ermöglicht wird, sich unter ihrem eigenen Gewicht in -Z-Richtung nach unten zu bewegen.
Der Bewegungsmechanismus 113 kann die Geschwindigkeit einstellen, mit der der Kolben 134 abgesenkt wird, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Sensor 100 abgesenkt wird, begrenzt wird, indem die Menge der Luft eingestellt wird, die von der Einlassöffnung 133 in die Stangenkavität des Zylinders 130 eingeleitet wird. Der Bewegungsmechanismus 113 kann den Sensor 100 kontinuierlich absenken, bis die Sensorspitze 108 des Sensors 100 eine Fläche unterhalb des Sensors 100 berührt, z. B. die Oberfläche 6 des Wafers 5, der auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehalten wird.
Wie in 2 und 3 dargestellt, hängt die Skala 114 von einem Ende des Verbindungselements 103 parallel zur Z-Achse, entlang der sich der Sensor 100 erstreckt. Die Skala 114 ist durch das Verbindungselement 103 mit dem Sensor 110 verbunden und ist in Übereinstimmung mit dem Sensor 110 entlang der Z-Achse bewegbar.
Der Erfassungsmechanismus 115 ist in dem Behälter 101 angeordnet und an einer Endwand des Behälters 101 befestigt. Der Erfassungsmechanismus 115 enthält eine Trägerplatte 150, die sich entlang der Z-Achse erstreckt, und einen Detektor 151, der an einem oberen Ende der Trägerplatte 150 angeordnet ist. Der Detektor 151 ist den Teilstrichen 140 der Skala 114 zugewandt, um die Teilstriche 140 zu lesen. Der Detektor 151 liest die Teilstriche 140 der Skala 114 ab, wenn sich die Skala 114 entlang der Z-Achse in Übereinstimmung mit dem Sensor 110 bewegt, und somit kann, wenn die Sensorspitze 108 eine Fläche unterhalb des Sensors 110, z. B. die Oberfläche 6 des Wafers 5, berührt, eine Höhe der Sensorspitze 108 erfasst werden.
Wie in 1 dargestellt, enthält die Schleifvorrichtung 1 ferner eine Steuereinheit 90 mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Speicher und dergleichen zum Steuern verschiedener Komponenten der Schleifvorrichtung 1, um den Wafer 5 auf dem Einspanntisch 20 zu schleifen. Die Steuereinheit 90 enthält einen Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt 91, einen Berechnungsabschnitt 92 und einen Halteflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt 93. Der Berechnungsabschnitt 92 wird funktionell durch die CPU realisiert. Ein Verfahren zum Schleifen des Wafers 5 auf der Schleifvorrichtung 1 unter der Steuerung der Steuereinheit 90 wird im Folgenden beschrieben. Das Verfahren enthält eine Abfolge von Schritten.
Halteschritt:
Ein Bediener der Schleifvorrichtung 1 platziert den Wafer 5 auf der in 1 dargestellten Haltefläche 22 des Einspanntisches 20, so dass der Wafer 5 auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehalten wird.
Messschritt:
Anschließend stellt die Steuereinheit 90 unter Verwendung eines nicht dargestellten Bewegungsmechanismus die Position des Einspanntisches 20 so ein, dass sich eine von den Schleifsteinen 77 beschriebene Bahn über das Drehzentrum des Wafers 5 auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20, d.h. die vertikale Mittelachse des Einspanntisches 20, erstreckt.
Danach steuert die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60 zum Absenken des Schleifmechanismus 70, um die unteren Flächen der Schleifsteine 77 in Kontakt mit der Oberfläche 6 des Wafers 5 zu bringen. Zu diesem Zeitpunkt lässt die Steuereinheit 90 den Sensor 100 des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 unter seinem eigenen Gewicht von dem Behälter 101 hängen.
Die Sensorspitze 108 des Sensors 100 kontaktiert die Oberfläche 6 des Wafers 5 früher als die unteren Flächen der Schleifsteine 77. Bis die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 kontaktieren, steigt der Sensor 100 beim weiteren Absenken des Schleifmechanismus 70 relativ zu dem Behälter 101 an, während zu dieser Zeit die von dem Detektor 151 erfasste Höhe der Sensorspitze 108, d.h. der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80, variiert.
Wenn die Steuereinheit 90 erkennt, dass der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 nicht mehr variiert, stellt die Steuereinheit 90 fest, dass die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 berührt haben. Zu diesem Zeitpunkt erfasst die Steuereinheit 90 den von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 gemessenen Wert als die Höhe der Oberfläche 6 des Wafers 5 darstellend, d. h. den von dem Detektor 151 als die Höhe der Sensorspitze 108, die die Oberfläche 6 des Wafers 5 berührt, darstellend erfassten Wert, als H0. Danach steuert die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 anzuheben.
Die Steuereinheit 90 kann den Wert H0 auch unmittelbar vor dem Beginn des Schleifens des Wafers 5 durch die Schleifsteine 77 in einem weiter unten zu beschreibenden Schleifschritt erfassen, d.h. wenn die unteren Flächen der abgesenkten Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 in dem Schleifschritt berühren.
Schleifschritt:
Dann steuert die Steuereinheit 90 den Spindelmotor 73 des Schleifmechanismus 70, um die Schleifsteine 77 mit der Spindel 72 zu drehen. Die Steuereinheit 90 steuert auch den Tischdrehmechanismus 50, um die Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 zu drehen, auf dem der Wafer 5 gehalten wird.
Dann steuert die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 in Richtung des Einspanntisches 20 abzusenken, bis die rotierenden Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 berühren, der gerade gedreht wird.
Wenn die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 berühren, erfasst die Steuereinheit 90 den Wert der Höhe des Schleifmechanismus 70, der vom Z-Achsen-Encoder 65 erkannt wird, als Z0. 1 stellt eine hypothetische Skala 200 zum Anzeigen der von dem Z-Achsen-Encoder 65 erkannten Höhe der Schleifvorrichtung 70 dar. Die Steuereinheit 90 kann alternativ den Wert Z0 zu dem Zeitpunkt erfassen, zu dem das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 den Wert H0 in dem Messschritt erfasst.
Danach steuert die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 weiter abzusenken, um die Schleifsteine 77 zum Schleifen der Oberfläche 6 des Wafers 5 zu veranlassen. Während die Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 schleifen, lässt die Steuereinheit 90 den Sensor 100 des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 unter seinem Eigengewicht an dem Behälter 101 hängen, wodurch die Sensorspitze 108 in Kontakt mit der Oberfläche 6 des Wafers 5 gehalten wird, die sich in der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine 77 befindet.
Dann erfasst die Steuereinheit 90, wie in 4 dargestellt, den Wert der Höhe des Schleifmechanismus 70, der von dem Z-Achsen-Encoder 65 erkannt wird, wobei dieser Wert in einer Abwärtsrichtung oder der -Z-Richtung, in der der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, variiert, d.h. kleiner wird, wenn der Schleifmechanismus 70 zum Schleifen des Wafers 5 abgesenkt wird, als Z1.
Wenn die Schleifsteine 77 den Wafer 5 abschleifen, werden die Schleifsteine 77 abgenutzt und ihre vertikale Länge verkürzt sich. Folglich nähert sich die Sensorspitze 108 des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80, die in Kontakt mit der Oberfläche 6 des Wafers 5, der geschliffen wird, gehalten wird, entlang der Z-Achse zu dem Detektor 151 des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 um einen Abstand, der der vertikalen Länge entspricht, um die die Schleifsteine 77 abgenutzt sind. Infolgedessen variiert der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80, d.h. der Wert der vom Detektor 151 erfassten Höhe der Sensorspitze 108, in einer Aufwärtsrichtung, d.h. wird um einen Wert größer, der der vertikalen Länge entspricht, um die die Schleifsteine 77 abgenutzt sind.
Dann erfasst die Steuereinheit 90 den Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80, der in der Aufwärtsrichtung aufgrund der Abnutzung der Schleifsteine 77 während des Schleifens des Wafers 5 variiert, als H1 wie in 4 dargestellt.
Während die Schleifsteine 77 den Wafer 5 schleifen, berechnet der Berechnungsabschnitt 92 der Steuereinheit 90 einen ersten Berechnungswert C1 gemäß der folgenden Gleichung: $| (Z0 - Z 1) | - | (H0 - H1) | = C1$
Der erste Berechnungswert C1 stellt einen Wert dar, der durch Subtraktion der vertikalen Länge | (H0 - H1) |, um die die Schleifsteine 77 in dem Schleifschritt abgenutzt werden, von dem Abstand |(Z0 - Z1) | , um den der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, erhalten wird, und entspricht einer Abtragsmenge, d.h. einer Abtragsdicke, des Wafers 5. Ein Zusammenhang zwischen |(Z0 - Z1)|, |(H0 - H1)| und C1 ist in der Nähe der Skala 200 in 4 dargestellt.
Die Steuereinheit 90 steuert den Schleifmechanismus 70 um die Schleifsteine 77 zum Schleifen des Wafers 5 zu veranlassen, bis der von dem Berechnungsabschnitt 92 berechnete erste Berechnungswert C1 eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht. Wenn der erste Berechnungswert C1 die voreingestellte Abtragsmenge erreicht hat, bestimmt die Steuereinheit 90, dass der Wafer 5 eine vorbestimmte Dicke erreicht hat, und steuert den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 anzuheben, wodurch der Schleifschritt beendet wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, die Abtragsmenge des Wafers 5 ermittelt, indem die vertikale Länge | (H0 - H1) |, um die die Schleifsteine 77 abgenutzt sind, die von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 erfasst wird, das in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 angehoben und abgesenkt wird, von dem Abstand |(Z0 - Z1)| subtrahiert wird, um den der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, der von dem Z-Achsen-Encoder 65 erfasst wird, während der Wafer 5 geschliffen wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Abtragsmenge des Wafers 5 unter Verwendung des Z-Achsen-Encoders 65 und des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 gemessen, das in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 angehoben und abgesenkt wird. Folglich ist es nicht notwendig, die Abtragsmenge des Wafers 5 nur unter Verwendung eines Oberflächen-Höhenmessinstruments auf der Basis 3 der Schleifvorrichtung 1 zu bestimmen. Selbst wenn die Dicke des Wafers 5 vor dem Schleifen und die Abtragsmenge des Wafers 5 einen Messbereich des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 überschreiten, kann der Wafer 5 geschliffen werden, während die Abtragsmenge des auf dem Einspanntisch 20 gehaltenen Wafers 5 gemessen wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, auch wenn der Messbereich des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 nicht groß ist, die Abtragsmenge eines dicken Werkstücks wie z. B. eines Ingots zu messen und auch die Abtragsmenge eines dünnen Werkstücks zu messen. Daher braucht die Schleifvorrichtung 1 kein teures Messinstrument mit einem großen Messbereich zum Schleifen eines dicken Werkstücks und bleibt somit kostengünstiger.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist außerdem das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 durch die Haltevorrichtung 81 an dem Schleifmechanismus 70 angebracht. Daher kann das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 die Höhe der Oberfläche 6 des Wafers 5 in der Nähe der von den Schleifsteinen 77 beschriebenen Bahn messen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die unteren Flächen der Schleifsteine 77 in Kontakt mit der Oberfläche 6 des Wafers 5 gehalten, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Wert H0, der von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 gemessen wird, als eine Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine 77 darstellend erfasst wird. Alternativ kann, wie in 5 dargestellt, ein Einrichtungsblock 7 mit einer vorbestimmten Dicke auf der Oberfläche 6 des Wafers 5 gehalten werden, um den Wert H0 zu erfassen. Insbesondere erfasst die Steuereinheit 90 bei Verwendung des Einrichtungsblocks 7 den von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 gemessenen Wert als eine Höhe einer Oberfläche 8 des Einrichtungsblocks 7 in der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine 77 darstellend, als H0. Der so ermittelte Wert H0 entspricht der vertikalen Länge der Schleifsteine 77 vor der Abnutzung durch den Schleifvorgang, wie es der Fall bei dem Wert H0 der Höhe der Sensorspitze 108 ist, die gemessen wird, während die unteren Flächen der Schleifsteine 77 in Kontakt mit der Oberfläche 6 des Wafers 5 gehalten werden. Daher kann wie bei der obigen Ausführungsform die vertikale Länge | (H0 - H1) | , um die die Schleifsteine 77 abgenutzt sind, gut gemessen werden.
Der Einrichtungsblocks 7 kann auf der Haltefläche 22 platziert werden.
Die Dicke des Einrichtungsblocks 7 wird von der Steuereinheit 90 akkurat erkannt. Folglich kann die Steuereinheit 90 eine Distanz erkennen, um die der Schleifmechanismus 70 abgesenkt werden soll, d.h. eine Schleifvorschubdistanz, zum Schleifen des Wafer 5 auf eine vorbestimmte Dicke, auf der Basis der Höhe des Schleifmechanismus 70 zu dem Zeitpunkt, bei dem die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 8 des Einrichtungsblocks 7 berührt haben, und die Dicke des Einrichtungsblocks 7.
Nachdem die Steuereinheit 90 den Wert H0, der durch das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 als die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine 77, z.B. der Oberfläche 6 des Wafers 5 oder der Oberfläche 8 des Einrichtungsblocks 7, darstellend gemessen wird, erfasst hat, kann sie den erfassten Wert H0 in dem Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt 91 speichern. Die Steuereinheit 90 kann somit den Wert H0 wiederholt als repräsentative Daten für die vertikale Länge der Schleifsteine 77 verwenden, bevor diese abgenutzt werden.
Ferner steuert, wenn der Schleifmechanismus 70 den auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 gehaltenen Wafer 5 schleifen soll, die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 nach unten in Richtung des Wafers 5 abzusenken. Wenn der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 mit dem im Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt 91 gespeicherten Wert H0 übereinstimmt, kann die Steuereinheit 90 bestimmen, dass die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 kontaktiert haben.
Insbesondere kontaktiert, wie oben beschrieben, beim Absenken des Schleifmechanismus 70 zum Schleifen des Wafers 5 die Sensorspitze 108 des Sensors 100, der unter seinem Eigengewicht von dem Behälter 101 hängt, die Oberfläche 6 des Wafers 5 früher als die unteren Flächen der Schleifsteine 77. Bis die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 kontaktieren, steigt der Sensor 100 beim weiteren Absenken des Schleifmechanismus 70 relativ zu dem Behälter 101 an, während zu dieser Zeit die von dem Detektor 151 erfasste Höhe der Sensorspitze 108, d.h. der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80, sich dem Wert H0 nähert. Daher kann die Steuereinheit 90 bestimmen, dass die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 berührt haben, indem sie erkennt, dass der Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments 80 den Wert H0 erreicht hat.
Mit dieser Anordnung kann die Steuereinheit 90 auf einfache Weise den Zeitpunkt erfassen, zu dem die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 kontaktieren. Folglich ist die Steuereinheit 90 beispielsweise in der Lage, den Wert Z0 auf einfache Weise zu erfassen, der von dem Z-Achsen-Encoder 65 als die Höhe der Schleifsteine 77 repräsentierend zu dem Zeitpunkt erkannt wird, zu dem die unteren Flächen der Schleifsteine 77 die Oberfläche 6 des Wafers 5 kontaktieren.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Abtragsmenge des Wafers 5 unter Verwendung einer Distanz, die der Einspanntisch 20 absinkt, zusätzlich zu der Distanz, um die der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, und der vertikalen Länge, um die die Schleifsteine 77 abgenutzt werden, erfasst werden. Die Distanz, um die der Einspanntisch 20 absinkt, wird durch das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 gemessen. Das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 misst eine Höhe der Rahmenfläche 24 des Rahmens 23 des Einspanntisches 20, wodurch die Höhe der Haltefläche 22, die bündig mit der Rahmenfläche 24 liegt, gemessen wird.
Wie in 6 dargestellt, wenn keine vertikale Last auf die Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 ausgeübt wird, steuert die Steuereinheit 90 das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83, um die Höhe der Haltefläche 22 zu messen, erfasst den Messwert als P0 und speichert den Messwert P0 in dem Halteflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt 93, beispielsweise nach dem Halteschritt zum Halten des Wafers 5 auf der Haltefläche 22 des Einspanntisches 20 und bevor die Schleifsteine 77 den Wafer 5 im Schleifschritt kontaktieren.
Danach, wenn die Steuereinheit 90 den Schleifvorschubmechanismus 60 steuert, um den Schleifmechanismus 70 abzusenken, um die Schleifsteine 77 zu veranlassen, die Oberfläche 6 des Wafers 5 zu schleifen, steuert die Steuereinheit 90 auch das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83, um die Sensorspitze 108 des Sensors 100 davon in Kontakt mit der Rahmenfläche 24 zu halten.
Wenn die Schleifsteine 77 den Wafer 5 schleifen, sinkt der Einspanntisch 20 ab, weil die Schleifsteine 77 die Haltefläche 22 nach unten drücken. Daher wird die Höhe der Haltefläche 22, die durch das Halteflächen-Höhenmessinstrument 83 gemessen wird, verringert. Wenn die Schleifsteine 77 den Wafer 5 schleifen, erfasst die Steuereinheit 90 die oben beschriebenen Werte H1 und Z1 und erfasst auch den Messwert des Halteflächen-Höhenmessinstruments 83, der in einer Abwärtsrichtung variiert, d.h. kleinerwird, aufgrund des Absenkens des Einspanntischs 20, als P1.
Der Berechnungsabschnitt 92 der Steuereinheit 90 berechnet einen zweiten Berechnungswert C2 gemäß der folgenden Gleichung: $| (Z0 - Z 1) | - | (H0 - H1) | - | (P1 - P0) | = C2$
Der zweite Berechnungswert C2 stellt einen Wert dar, der durch Subtraktion der vertikalen Länge |(H0 - H1)|, um die die Schleifsteine 77 in dem Schleifschritt abgenutzt werden, und des Abstands |(P1 - P0)|, um den der Einspanntisch 20 absinkt, von dem Abstand |(Z0 - Z1)|, um den der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, erhalten wird, und entspricht einer Abtragsmenge, d.h. einer Abtragsdicke, des Wafers 5. Eine Beziehung zwischen |(Z0 - Z1)|, |(H0 - H1)|, |(P1 - P0)| und C2 ist in der Nähe der Skala 200 in 6 dargestellt.
Die Steuereinheit 90 steuert den Schleifmechanismus 70, um die Schleifsteine 77 zum Schleifen des Wafers 5 zu veranlassen, bis der von der Berechnungseinheit 92 berechnete zweite Berechnungswert C2 eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht. Wenn der zweite Berechnungswert C2 die voreingestellte Abtragsmenge erreicht hat, stellt die Steuereinheit 90 fest, dass der Wafer 5 eine vorbestimmte Dicke erreicht hat, und steuert den Schleifvorschubmechanismus 60, um den Schleifmechanismus 70 anzuheben, wodurch der Schleifschritt beendet wird.
Bei der in 6 dargestellten Anordnung wird die Abtragsmenge des Wafers 5 unter Verwendung der Distanz, um die der Einspanntisch 20 sinkt, zusätzlich zu der Distanz, um die der Schleifmechanismus 70 abgesenkt wird, und der vertikalen Länge, um die die Schleifsteine 77 abgenutzt werden, gemessen. Dadurch ist es möglich, die Abtragsmenge des Wafers 5 akkurater zu messen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 an der Schleifvorrichtung 70 angebracht und misst unter Verwendung des Sensors 100 die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die Schleifsteine 77. Solange das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 jedoch in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus 70 angehoben und abgesenkt werden kann und die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die Schleifsteine 77 messen kann, wobei der Messwert variabel ist, wenn die Schleifsteine 77 abgenutzt werden, kann das Oberflächen-Höhenmessinstrument eine Struktur ohne den Sensor 100 sein. Beispielsweise kann das Oberflächen-Höhenmessinstrument 80 ein Laserstrahl- oder Schallwellen-Distanzmessinstrument sein, das mit dem Schleifmechanismus 70 kombiniert ist, um die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die Schleifsteine 77 außer Kontakt mit einem Werkstück zu messen. Das Laserstrahl- oder Schallwellen-Distanzmessinstrument bringt einen Laserstrahl oder eine Schallwelle auf eine Werkstückfläche in der gleichen horizontalen Ebene wie die Schleifsteine 77 auf und misst die Höhe der Fläche auf der Basis des Laserstrahls oder der von der Werkstückfläche reflektierten Schallwelle.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert, und alle Änderungen und Modifikationen, die in den Äquivalenzbereich des Umfangs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.

Claims

Schleifvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch mit einer Haltefläche zum Halten eines Werkstücks darauf; einen Schleifmechanismus mit Schleifsteinen zum Schleifen einer Oberfläche des auf der Haltefläche gehaltenen Werkstücks; einen Schleifvorschubmechanismus zum selektiven Anheben und Absenken des Schleifmechanismus in Richtungen senkrecht zu der Haltefläche; eine Höhenerkennungseinheit zum Erkennen einer Höhe des Schleifmechanismus, der durch den Schleifvorschubmechanismus angehoben oder abgesenkt wird; ein Oberflächen-Höhenmessinstrument zum Messen einer Höhe der Oberfläche des auf der Haltefläche gehaltenen Werkstücks; und eine Steuereinheit, wobei das Oberflächen-Höhenmessinstrument in Übereinstimmung mit dem Schleifmechanismus durch den Schleifvorschubmechanismus in den Richtungen senkrecht zu der Haltefläche selektiv angehoben und abgesenkt wird, wobei die Steuereinheit einen Berechnungsabschnitt enthält, zum Berechnen, während die Schleifsteine die Oberfläche des Werkstücks schleifen, eines ersten Berechnungswerts gemäß der folgenden Gleichung: $| (Z 0 - Z1) | - | (H0 - H1) | = der erste Berechnungswert,$
wobei H0 einen Wert darstellt, der von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument als eine Höhe einer gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine darstellend gemessen wird, Z0 einen Wert darstellt, der von der Höhenerkennungseinheit als die Höhe des Schleifmechanismus darstellend erkannt wird, wenn die unteren Flächen der Schleifsteine das Werkstück berühren, Z1 einen Wert darstellt, der von der Höhenerkennungseinheit als die Höhe des Schleifmechanismus darstellend erkannt wird, wobei der Wert in einer Abwärtsrichtung variiert, wenn der Schleifmechanismus abgesenkt wird, um das Werkstück zu schleifen, und H1 einen Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments darstellt, der variiert, wenn die Schleifsteine abgenutzt werden, während die Schleifsteine das Werkstück schleifen, und wobei die Steuereinheit den Schleifvorschubmechanismus steuert, um den Schleifmechanismus abzusenken, um das Werkstück zu schleifen, bis der von dem Berechnungsabschnitt berechnete erste Berechnungswert eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt zum Speichern des Wertes (H0) enthält, der von dem Oberflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der gleichen horizontalen Ebene wie die unteren Flächen der Schleifsteine darstellend gemessen wird, und wobei die Steuereinheit bestimmt, dass die unteren Flächen der Schleifsteine die Oberfläche des Werkstücks berühren, wenn ein Messwert des Oberflächen-Höhenmessinstruments mit dem in dem Oberflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt gespeicherten Wert (H0) übereinstimmt.
Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Basis, an der der Einspanntisch und der Schleifmechanismus angeordnet sind; und ein Halteflächen-Höhenmessinstrument, das an der Basis angeordnet ist, zum Messen einer Höhe der Haltefläche, wobei die Steuereinheit einen Halteflächen-Höhenmessinstrument-Ausgangspositionsspeicherabschnitt zum Speichern eines Wertes (P0) enthält, der von dem Halteflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der Haltefläche darstellend gemessen wird, wenn keine vertikale Last auf die Haltefläche ausgeübt wird, wobei der Berechnungsabschnitt einen zweiten Berechnungswert gemäß der folgenden Gleichung berechnet: $| (Z 0 - Z1) | - | (H0 - H1) | - | (P1 - P0) | = der zweite Berechnungswert,$
wobei P1 einen Wert darstellt, der von dem Halteflächen-Höhenmessinstrument als die Höhe der Haltefläche darstellend gemessen wird, wobei der Wert in einer Abwärtsrichtung variiert, wenn der Einspanntisch sinkt, während die Schleifsteine das Werkstück schleifen, und wobei die Steuereinheit den Schleifvorschubmechanismus steuert, um den Schleifmechanismus abzusenken, um das Werkstück zu schleifen, bis der von dem Berechnungsabschnitt berechnete zweite Berechnungswert eine voreingestellte Abtragsmenge erreicht..