DE102023207251A1

DE102023207251A1 - Werkstück-Schleifverfahren

Info

Publication number: DE102023207251A1
Application number: DE102023207251.3A
Authority: DE
Inventors: Keishi SHINTANI; Yoshikazu Suzuki
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2023-07-28
Publication date: 2024-02-15
Also published as: CN117506563A; TW202407794A; KR20240019729A; JP2024021601A; US20240042575A1

Abstract

Ein Werkstück-Schleifverfahren umfasst einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt, bei dem eine hintere Oberfläche eines Werkstücks geschliffen wird, indem eine Schleifscheibe und ein Einspanntisch, der eine vordere Oberfläche des Werkstücks hält, relativ zueinander entlang einer Achse eines Drehschafts des Einspanntisches bewegt werden, wobei die Schleifscheibe mehrere Schleifsteine umfasst, die äußere Umfangsoberflächen aufweisen, die einen Kreis mit einem Durchmesser definieren, der nicht größer als ein Radius des Werkstücks ist, und einen radial gerichteten Schleifschritt, bei dem die hintere Oberfläche des Werkstücks geschliffen wird, indem die Schleifscheibe und der Einspanntisch in einer radialen Richtung des Einspanntisches relativ zueinander bewegt werden. Der radial gerichtete Schleifschritt umfasst einen nach innen gerichteten Schleifschritt, bei dem die Schleifscheibe und der Einspanntisch relativ zueinander bewegt werden, und einen nach außen gerichteten Schleifschritt, bei dem die Schleifscheibe und der Einspanntisch relativ zueinander bewegt werden, oder beide.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück-Schleifverfahren zum Schleifen einer hinteren Oberfläche eines Werkstücks, das an einer vorderen Oberfläche davon einen Bauelementbereich und einen den Bauelementbereich umgebenden äußeren Umfangsüberschussbereich aufweist, um einen vertieften Abschnitt in der hinteren Oberfläche auszubilden, wodurch ein kreisförmiger dünner Plattenabschnitt und ein den kreisförmigen dünnen Plattenabschnitt umgebender ringförmiger Vorsprungsabschnitt gebildet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Im Zusammenhang mit der Verbreitung von „Systems in Package“ (SiPs), bei denen mehrere integrierte Schaltkreise (ICs) in einem einzigen Gehäuse versiegelt sind, besteht ein großer Bedarf an einer Schleiftechnologie, die in der Lage ist, scheibenförmige Werkstücke, wie z. B. Wafer, die jeweils mehrere daran ausgebildete ICs enthalten, mit einer guten Produktausbeute zu dünnen. Als eine dieser Schleiftechnologien zum Ausdünnen von Werkstücken ist eine Schleiftechnologie namens TAIKO (eingetragenes Warenzeichen in Japan) (im Folgenden der Einfachheit halber als „TAIKO-Verfahren“ abgekürzt) bekannt. Gemäß dem TAIKO-Verfahren wird ein Werkstück verwendet, das an seiner vorderen Oberfläche einen Bauelementbereich aufweist, in dem Bauelemente wie ICs gebildet sind, und ein kreisförmiger Bereich an einer hinteren Oberfläche des Werkstücks, der dem Bauelementbereich entspricht, wird geschliffen.
Insbesondere bildet das Schleifen des kreisförmigen Bereichs einen scheibenförmigen vertieften Abschnitt an der hinteren Oberfläche aus und hinterlässt auch einen ringförmigen Vorsprungsabschnitt, der einen äußeren Umfangsabschnitt des vertieften Abschnitts umgibt (siehe z. B. JP 2007-19461A ). Mit dem verbleibenden ringförmigen Vorsprungsabschnitt kann das Werkstück eine höhere Festigkeit beibehalten als ein Werkstück, dessen gesamte hintere Oberfläche gleichmäßig ausgedünnt ist. Daher ist es möglich, ein Verziehen des ausgedünnten Werkstücks, eine Rissbildung des ausgedünnten Werkstücks während seines Transports und Ähnliches zu unterdrücken.
Wenn ein Werkstück mit dem TAIKO-Verfahren geschliffen werden soll, wird die vordere Oberfläche des Werkstücks zunächst mit einem Einspanntisch unter Ansaugung gehalten. Der Einspanntisch wird dann mit einer vorgegebenen Drehgeschwindigkeit gedreht, und eine ringförmige Schleifscheibe wird ebenfalls gedreht, während eine Schleifeinheit mit einer Spindel, an der die Schleifscheibe montiert ist, nach unten zum Einspanntisch bewegt wird. Die Schleifscheibe weist eine ringförmige Basis auf. An einer unteren Oberfläche der Basis sind mehrere Schleifsteine in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang einer Umfangsrichtung der Basis angeordnet. Eine obere Oberfläche der Basis ist an einer scheibenförmigen Anbringeinrichtung befestigt, wobei die Schleifscheibe über die Anbringeinrichtung auf der Spindel montiert ist.
Um das Werkstück nach dem TAIKO-Verfahren zu schleifen, wird eine Schleifscheibe mit einem vorgegebenen Durchmesser im Allgemeinen so ausgewählt, dass eine Schleifoberfläche, die durch einen Bewegungspfad von unteren Oberflächen der Schleifsteine definiert ist, genau über einem Drehpunkt des Einspanntisches verläuft und dass eine äußere Umfangskante der Schleifoberfläche an einem inneren Umfang des ringförmigen Vorsprungsteils liegt. Jedes Mal, wenn die Breite (d. h. die Ringbreite) des ringförmigen Vorsprungsteils geändert wird oder jedes Mal, wenn ein Werkstück mit einem anderen Durchmesser durch das TAIKO-Verfahren geschliffen werden soll, wird daher eine Schleifscheibe mit einem vorgegebenen Durchmesser, welcher der Ringbreite oder dem Durchmesser des Werkstücks entspricht, an der Anbringeinrichtung platziert.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Das Auswechseln einer Schleifscheibe erfolgt jedoch in der Regel in Handarbeit durch einen Arbeiter. Wird der Schleifscheibenwechsel durchgeführt, so ergibt sich das Problem, dass der Arbeitsaufwand beim Schleifen eines Werkstücks nach dem TAIKO-Verfahren zunimmt und die Effizienz der Arbeit sinkt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des vorstehenden Problems gemacht, und ein Ziel davon ist es, ein Schleifverfahren bereitzustellen, das die Ringbreite ändern oder Werkstücke mit unterschiedlichen Durchmessern schleifen kann, ohne Austausch einer Schleifscheibe beim Schleifen des Werkstücks nach dem TAIKO-Verfahren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Werkstück-Schleifverfahren zum Schleifen einer hinteren Oberfläche eines Werkstücks bereitgestellt, das an einer vorderen Oberfläche davon einen Bauelementbereich und einen den Bauelementbereich umgebenden äußeren Umfangsüberschussbereich aufweist, um einen vertieften Abschnitt in der hinteren Oberfläche auszubilden, wodurch ein kreisförmiger dünner Plattenabschnitt und ein den kreisförmigen dünnen Plattenabschnitt umgebender ringförmiger Vorsprungsabschnitt ausgebildet werden. Das Schleifverfahren umfasst: einen Halteschritt eines Haltens der vorderen Oberfläche des Werkstücks mit einer Halteoberfläche eines Einspanntisches, der um eine Achse eines Drehschafts drehbar ist, einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt eines Schleifens der hinteren Oberfläche des Werkstücks durch ein relatives Bewegen einer Schleifeinheit und des Einspanntisches aufeinander zu entlang der Achse des Drehschafts des Einspanntisches, wobei die Schleifeinheit eine Spindel mit einem distalen Endabschnitt aufweist, an dem eine Schleifscheibe angebracht ist, wobei die Schleifscheibe eine ringförmige Basis und mehrere Schleifsteine aufweist, die in einem ringförmigen Muster an einer Oberfläche der Basis angeordnet sind und die äußere Umfangsoberflächen aufweisen, die einen Kreis mit einem Durchmesser definieren, der nicht größer als ein Radius des Werkstücks ist, und einen radial gerichteten Schleifschritt eines Schleifens der hinteren Oberfläche des Werkstücks durch ein relatives Bewegen der Schleifeinheit und des Einspanntisches in einer radialen Richtung des Einspanntisches, wobei die radiale Richtung orthogonal zu der Achse ist. Der radial gerichtete Schleifschritt umfasst einen nach innen gerichteten Schleifschritt eines Schleifens des Werkstücks, während die Schleifeinheit und der Einspanntisch von einer Position, in der sich ein Bewegungspfad von unteren Oberflächen der Schleifsteine, der zusammen mit einer Drehung der Spindel ausgebildet wird, und die Achse des Einspanntisches nicht überlappen, zu einer Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse des Einspanntisches überlappen, relativ bewegt werden, und/oder einen nach außen gerichteten Schleifschritt eines Schleifens des Werkstücks, während die Schleifeinheit und der Einspanntisch von der Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse überlappen, zu der Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse nicht überlappen, relativ bewegt werden.
Bevorzugt könnten in dem radial gerichteten Schleifschritt der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt abwechselnd wiederholt werden, um das Werkstück zu schleifen.
Bevorzugt könnten der Drehschaftrichtung-Schleifschritt und der radial gerichtete Schleifschritt gleichzeitig durchgeführt werden, um das Werkstück zu schleifen, und könnte der radial gerichtete Schleifschritt sowohl den nach innen gerichteten Schleifschritt als auch den nach außen gerichteten Schleifschritt umfassen.
Bevorzugt könnte im Halteschritt das Werkstück mit der Halteoberfläche mit einer Ebenheit von weniger als 10 µm in Bezug auf die Rauheit gehalten werden, und könnte in dem Drehschaftrichtung-Schleifschritt und dem radial gerichteten Schleifschritt das mit der Halteoberfläche mit der Ebenheit gehaltene Werkstück geschliffen werden.
Bevorzugt könnte im Drehschaftrichtung-Schleifschritt und im radial gerichteten Schleifschritt das Werkstück geschliffen werden, wobei eine Achse der Spindel der Schleifeinheit nicht parallel zur Achse des Einspanntisches angeordnet ist.
Das Werkstück-Schleifverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst den Drehschaftrichtung-Schleifschritt, bei dem die Schleifeinheit und der Einspanntisch entlang der Achse des Drehschafts des Einspanntisches relativ zueinander bewegt werden, und den radial gerichteten Schleifschritt, bei dem die Schleifeinheit und der Einspanntisch in der radialen Richtung des Einspanntisches relativ bewegt werden. Der radial gerichtete Schleifschritt umfasst den nach innen gerichteten Schleifschritt und/oder den nach außen gerichteten Schleifschritt. In dem nach innen gerichteten Schleifschritt werden die Schleifeinheit und der Einspanntisch relativ von der Position, in der sich der Bewegungspfad der unteren Oberflächen der Schleifsteine und die Achse des Drehschafts des Einspanntisches nicht überschneiden, zu der Position bewegt, in der sich der Bewegungspfad und die Achse überschneiden. Im nach außen gerichteten Schleifschritt hingegen werden die Schleifeinheit und der Einspanntisch von der Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse überschneiden, relativ zu der Position bewegt, in der sich der Bewegungspfad und die Achse nicht überschneiden. Durch das Schleifen des Werkstücks, während die Schleifeinheit und der Einspanntische in der radialen Richtung des Einspanntisches bewegt werden in dem nach innen gerichteten Schleifschritt und/oder dem nach außen gerichteten Schleifschritt, wie oben beschrieben, kann das Schleifverfahren nach dem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Ringbreite ändern oder ein anderes Werkstück mit einem anderen Durchmesser schleifen, ohne dass eine Schleifscheibe gewechselt werden muss.
Die obigen und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, sowie die Weise ihrer Umsetzung werden am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Flussdiagramm eines Werkstück-Schleifverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Werkstück und ein Schutzelement zeigt, das mit dem Werkstück verbunden werden soll;
3A ist eine geschnittene Querschnitts-Seitenansicht, die einen Halteschritt in dem Schleifverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3B ist eine perspektivische Ansicht, die den Halteschritt veranschaulicht;
4 ist eine Querschnittsansicht eines Einspanntisches, der im Allgemeinen im TAIKO-Verfahren verwendet wird;
5 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt bei dem Schleifverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6A ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen nach innen gerichteten Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6B ist eine perspektivische Ansicht, die den nach innen gerichteten Schleifschritt veranschaulicht;
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht des Werkstücks, das dem Schleifen durch das Schleifverfahren gemäß der ersten Ausführungsform unterzogen wurde;
8 ist ein Flussdiagramm eines Werkstück-Schleifverfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine teilweise Querschnitts-Seitenansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
10A ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen nach außen gerichteten Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
10B ist eine geschnittene perspektivische Ansicht, die den nach außen gerichteten Schleifschritt veranschaulicht;
11 ist ein Flussdiagramm eines Werkstück-Schleifverfahrens gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen nach innen gerichteten Schleifschritt und einen nach außen gerichteten Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
13 ist ein Flussdiagramm eines Werkstück-Schleifverfahrens gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
14 ist eine partielle Querschnitts-Seitenansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt und einen radial gerichteten Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der vierten Ausführungsform zeigt;
15A ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt und einen radial gerichteten Schleifschritt in einem Werkstück-Schleifverfahren gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
15B ist eine Draufsicht, die den Drehschaftrichtung-Schleifschritt und den radial gerichteten Schleifschritt in dem Schleifverfahren gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden im Folgenden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schleifen eines Werkstücks 11 (siehe 2, etc.) in einer ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Werkstück 11 gemäß den in 1 dargestellten Einzelschritten geschliffen. Unter Bezugnahme auf 2 wird nun zunächst das Werkstück 11 beschrieben. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die das Werkstück 11 und ein Schutzelement 19 zeigt, das mit einer vorderen Oberfläche 13a eines scheibenförmigen Wafers 13 als Werkstück 11 verbunden werden soll.
Wie in 2 dargestellt, ist das Werkstück 11 aus dem scheibenförmigen Wafer 13 ausgebildet, der aus einkristallinem Silizium gebildet ist. An der vorderen Oberfläche 13a des Wafers 13 sind mehrere Teilungslinien (Straßen) 15 in einem Gittermuster angeordnet. In den jeweiligen rechteckigen Bereichen, die durch die Teilungslinien 15 definiert sind, sind Bauelemente 17 wie z. B. ICs ausgebildet. Ein kreisförmiger Bereich an der vorderen Oberfläche 13a, in dem die Bauelemente 17 ausgebildet sind, wird als „Bauelementbereich 13a₁“ bezeichnet. Es ist zu beachten, dass es keine Einschränkungen hinsichtlich der Art, Anzahl, Form, Struktur, Größe, Anordnung und dergleichen der Bauelemente 17 an dem Werkstück 11 gibt.
Ein Bereich an der vorderen Oberfläche 13a, der einen Umfang des Bauelementbereichs 13a₁ umgibt, wird als „äußerer Umfangsüberschussbereich 13a₂“ bezeichnet. Es ist zu beachten, dass die vordere Oberfläche 13a des Wafers 13 als eine vordere Oberfläche des Werkstücks 11 und eine hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 als eine hintere Oberfläche des Werkstücks 11 beschrieben werden kann. In einigen Fällen kann eine Funktionsschicht (nicht abgebildet) mit einer Metallverbindungsschicht, einer dielektrischen Zwischenschicht und dergleichen so angeordnet werden, dass sie die vordere Oberfläche 13a und die Bauelemente 17 an dem Wafer 13 bedeckt.
Wenn das Werkstück 11 geschliffen wird, wird ein kreisförmiger Bereich an der hinteren Oberfläche 13b, der dem Bauelementbereich 13a₁ entspricht, geschliffen, wodurch ein Teil des Wafers 13 ausgedünnt wird. Dieser kreisförmige Bereich hat einen kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser des Wafers 13 und ist konzentrisch zum Wafer 13. Vor dem Schleifen des Wafers 13 wird das Schutzelement 19, das aus Kunststoff besteht und im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Wafer 13 hat, an die vordere Oberfläche13a angehaftet.
Bei dem Schutzelement 19 handelt es sich beispielsweise um ein kreisförmiges Band mit einer Grundmaterialschicht und einer Haftschicht, wobei die Haftschicht des Bandes an die vordere Oberfläche 13a gehaftet wird. Durch das mit der vorderen Oberfläche 13a verbundene Schutzelement 19 können Stöße auf die Bauelemente 17 beim Schleifen abgeschwächt werden. Es ist zu beachten, dass das Schutzelement 19 nur die Grundmaterialschicht ohne die Haftschicht aufweisen kann. In diesem Fall wird das Schutzelement 19 durch Thermokompression mit der vorderen Oberfläche 13a verbunden. Die Thermokompressionsverbindung des Schutzelements 19 mit der vorderen Oberfläche 13a kann verhindern, dass die Haftschicht teilweise an der vorderen Oberfläche 13a verbleibt, wenn das Schutzelement 19 von der vorderen Oberfläche 13a abgezogen wird. Nachdem das Schutzelement 19 an die vordere Oberfläche 13a gehaftet wurde, wird die vordere Oberfläche 13a des Wafers 13 mit einem Einspanntisch 4 einer Schleifmaschine 2 (siehe 3A) unter Ansaugung gehalten (Halteschritt S10).
3A ist eine geschnittene Querschnitts-Seitenansicht, die den Halteschritt S10 illustriert, und 3B ist eine perspektivische Ansicht, die den Halteschritt S10 illustriert. Die in 3A und 3B dargestellte Z-Achsen-Richtung verläuft parallel zur Höhenrichtung der Schleifmaschine 2 (d. h. in vertikaler Richtung). Der Einspanntisch 4 hat einen scheibenförmigen Rahmenkörper 6, der aus nicht poröser Keramik besteht. An einer oberen Oberfläche des Rahmenkörpers 6 ist ein kreisförmiger vertiefter Abschnitt ausgebildet. In diesem vertieften Abschnitt ist eine scheibenförmige poröse Platte 8 aus poröser Keramik befestigt. Die obere Oberfläche des Rahmenkörpers 6 und eine obere Oberfläche der porösen Platte 8 sind im Wesentlichen bündig miteinander, wodurch eine im Wesentlichen ebene Halteoberfläche 4a gebildet wird. Die Halteoberfläche 4a weist eine höhere Ebenheit auf als eine Halteoberfläche 12a eines Einspanntisches 12 (siehe 4), der im Allgemeinen im TAIKO-Verfahren verwendet wird.
4 ist eine Querschnittsansicht des Einspanntisches 12, der im Allgemeinen im TAIKO-Verfahren verwendet wird. 4 zeigt einen Querschnitt des Einspanntisches 12 in einer Ebene, die durch einen zentralen Abschnitt 12a₁ in radialer Richtung des Einspanntisches 12 verläuft und die orthogonal zu einer unteren Oberfläche des Einspanntisches 12 ist. Der Einspanntisch 12 weist auch einen Rahmenkörper 14 und eine poröse Platte 16 auf. Eine obere Oberfläche des Rahmenkörpers 14 und eine obere Oberfläche der porösen Platte 16 schließen im Wesentlichen bündig miteinander ab und bilden so die Halteoberfläche 12a, mit der das Werkstück 11 angesaugt wird.
An der Halteoberfläche 12a sind jedoch der zentrale Abschnitt 12a₁ und ein äußerer Umfangsabschnitt 12a₂ in radialer Richtung des Einspanntisches 12 im Vergleich zu anderen Bereichen nach oben vorstehend, so dass die Halteoberfläche 12a im Querschnitt gesehen eine so genannte doppelt vertiefte Form aufweist. Der zentrale Abschnitt 12a₁ und der äußere Umfangsabschnitt 12a₂ ragen um eine vorgegebene Höhe 12b von 10 µm oder mehr, aber 30 µm oder weniger in Dickenrichtung des Einspanntisches 12 aus den am meisten vertieften Bodenabschnitten 12a₃ heraus.
Andererseits ist die Halteoberfläche 4a des Einspanntisches 4 in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 3A dargestellt, im Wesentlichen eben und ihre Rauheit ist kleiner als 10 µm. Es ist eines der charakteristischen Merkmale der vorliegenden Erfindung, dass das Werkstück 11 im TAIKO-Verfahren mit der im Wesentlichen ebenen Halteoberfläche 4a angesaugt wird. Die Rauheit der Halteoberfläche 4a wird beispielsweise anhand eines arithmetischen Mittelwertes der Rauheit (Ra) eines Profils in einem Querschnitt des Einspanntisches 4 in einer Ebene ermittelt, die durch einen Mittelpunkt in radialer Richtung 4b (siehe 6A) des Einspanntisches 4 verläuft und orthogonal zur unteren Oberfläche des Einspanntisches 12 ist. Der arithmetische Mittelwert der Rauheit (Ra) ist z. B. in den Japanischen Industrienormen (Japanese Industrial Standards) (JIS) B 0601:2013 angegeben. Der Ra der Halteoberfläche 4a in der vorliegenden Ausführungsform beträgt 2,99 µm (d. h. kleiner als 10 um).
Wie in 3A dargestellt, sind an einem unteren Teil des vertieften Abschnitts des Rahmenkörpers 6 radial Strömungspfade 6b ausgebildet, und ein zylindrischer Strömungskanal 6c ist ebenfalls so ausgebildet, dass er sich durch einen zentralen Abschnitt in einer radialen Richtung des Rahmenkörpers 6 erstreckt. An den Strömungskanal 6c ist eine Ansaugquelle (nicht dargestellt), z. B. eine Vakuumpumpe, über ein Ventil (nicht dargestellt), z. B. ein Magnetventil, angeschlossen. Wird das Ventil in eine geöffnete Stellung gebracht und die Ansaugquelle in Betrieb gehalten, wird ein Unterdruck an die Halteoberfläche 4a übertragen, so dass das Werkstück 11 mit der Halteoberfläche 4a unter Ansaugung gehalten wird. Genauer gesagt wird das mit der vorderen Oberfläche 13a des Wafers 13 verbundene Schutzelement 19 an der Halteoberfläche 4a unter Unterdruck gehalten, wobei die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 freiliegt. An einer unteren Oberfläche des Rahmenkörpers 6 ist ein zylindrischer Drehschaft (Drehschaft) 10 befestigt. Der Drehschaft 10 erstreckt sich in einer Längsrichtung, die im Wesentlichen parallel zur Z-Achsen-Richtung und im Wesentlichen orthogonal zur Halteoberfläche 4a ist.
In der Nähe eines unteren Endabschnitts des Drehschafts 10 ist eine angetriebene Riemenscheibe (nicht dargestellt) befestigt. Ferner ist unterhalb des Einspanntisches 4 eine Drehantriebsquelle (nicht dargestellt), wie z. B. ein Motor, angeordnet. An einer Ausgangswelle der Drehantriebsquelle ist eine Antriebsscheibe (nicht abgebildet) befestigt. Ein endloser Zahnriemen (nicht abgebildet) ist um die Antriebsscheibe und die angetriebene Scheibe gewickelt. Wenn die Leistung der Drehantriebsquelle auf den Drehschaft 10 übertragen wird, dreht sich der Einspanntisch 4 um eine Achse des Drehschafts 10.
Nach dem Halteschritt S10 wird die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13, der mit der Halteoberfläche 4a angesaugt wird, von einer Schleifeinheit 20 geschliffen (siehe 5). 5 ist eine partielle Querschnitts-Seitenansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Die Schleifeinheit 20 hat ein zylindrisches Spindelgehäuse (nicht dargestellt). Mit dem Spindelgehäuse ist ein kugelspindelartiger Z-Achsen-Bewegungsmechanismus (nicht dargestellt) verbunden, und die Schleifeinheit 20 wird somit durch den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus entlang der Z-Achsen-Richtung bewegt. Im Inneren des Spindelgehäuses ist ein Teil einer zylindrischen Spindel 22 drehbar gelagert.
Die Längsrichtungen des Spindelgehäuses und der Spindel 22 sind entlang der Z-Achsen-Richtung angeordnet. Zusätzlich zu der Spindel 22 zeigt 5 auch eine Achse 22b, die sich durch ein Rotationszentrum der Spindel 22 erstreckt (z. B. ein Figurenmittelpunkt in einem Querschnitt orthogonal zur Längsrichtung der Spindel 22) und die im Wesentlichen parallel zur Z-Achsen-Richtung verläuft. An einem oberen Abschnitt der Spindel 22 ist eine Drehantriebsquelle (nicht dargestellt), wie z. B. ein Motor, angeordnet. Die Spindel 22 hat einen unteren Endabschnitt (distaler Endabschnitt) 22a, der nach unten über ein unteres Ende des Spindelgehäuses hinausragt. Am unteren Endabschnitt 22a der Spindel 22 ist eine scheibenförmige Anbringeinrichtung 24 befestigt, deren Durchmesser kleiner als der der Halteoberfläche 4a ist.
An einer unteren Oberfläche der Anbringeinrichtung 24 ist eine ringförmige Schleifscheibe 26 montiert. Mit anderen Worten: Die Schleifscheibe 26 ist über die Anbringeinrichtung 24 am unteren Endabschnitt 22a der Spindel 22 befestigt. Die Schleifscheibe 26 hat einen ringförmigen Schleifscheibensockel (Basis) 26a, der aus einem Metall wie einer Aluminiumlegierung hergestellt ist. An einer unteren Oberfläche (einer Oberfläche) 26a₁ der Scheibenbasis 26a sind mehrere Schleifsteine 26b in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang einer Umfangsrichtung der Scheibenbasis 26a angeordnet.
Jeder Schleifstein 26b hat Schleifkörner aus kubischem Bornitrid (cBN), Diamant oder ähnlichem und ein Bindematerial wie eine keramische Bindung oder eine Kunststoffbindung, welche die Schleifkörner fixiert. Ein ringförmiger Bereich, der durch einen Bewegungspfad der unteren Oberfläche 26b₁ der Schleifsteine 26b definiert ist, wenn die Spindel 22 gedreht wird, dient als Schleifoberfläche 26b₂ zum Schleifen der hinteren Oberfläche 13b des Wafers 13. Es ist zu beachten, dass in 5 eine Position der Schleifoberfläche 26b₂ in Z-Achsen-Richtung dargestellt ist. Die Schleifoberfläche 26b₂ hat einen Durchmesser (Außendurchmesser), der dem Durchmesser 26b₃ eines Kreises entspricht, der durch die äußeren Umfangsseitenoberflächen der Schleifsteine 26b in einer Ebene orthogonal zur Achse 22b definiert ist. Der Durchmesser 26b₃ der Schleifsteine 26b ist nicht größer als ein Radius 11a des Werkstücks 11.
An der unteren Oberfläche 26a₁ der Scheibenbasis 26a sind in im Wesentlichen gleichen Abständen entlang der Umfangsrichtung der Scheibenbasis 26a an einer radial inneren Seite der Schleifsteine 26b mehrere Öffnungen (nicht dargestellt) ausgebildet, durch die den Schleifsteinen 26b Schleifwasser, z. B. reines Wasser, zugeführt werden kann. Während des Schleifens wird das Schleifwasser zur Kühlung und zum Abtransport von Schleifrückständen verwendet. Die Schleifeinheit 20 und der Einspanntisch 4 werden entlang einer Achse 10a des Drehschafts 10 des Einspanntisches 4 durch den Bewegungsmechanismus in Z-Achsen-Richtung relativ zueinander bewegt, so dass die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 geschliffen wird (Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20) .
In 5 und den folgenden Figuren ist der Drehschaft 10 des Einspanntisches 4 vereinfacht als Achse 10a dargestellt. Es ist zu beachten, dass die Achse 10a eine Gerade ist, die durch einen Drehpunkt des Drehschafts 10 (z. B. ein Figurenmittelpunkt in einem Querschnitt orthogonal zu einer Längsrichtung des Drehschafts 10) verläuft und die im Wesentlichen parallel zur Z-Achsen-Richtung ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schleifscheibe 26 mit 4.000 U/min gedreht, der Einspanntisch 4 wird mit 300 U/min gedreht, und ferner wird die Schleifeinheit 20 mit 0,6 pm/s entlang der Z-Achsen-Richtung nach unten bewegt (d. h. zum Schleifen zugeführt). Es ist zu beachten, dass die Durchflussmenge des Schleifwassers z. B. auf 4,0 L/min eingestellt ist.
Wie bereits erwähnt, ist der Durchmesser 26b₃ der Schleifsteine 26b nicht größer als der Radius 11a des Werkstücks 11. Wenn die Schleifeinheit 20 zum Schleifen zugeführt wird, wird die Position des Einspanntisches 4 so eingestellt, dass sich, wie in 5 dargestellt, die Schleifoberfläche 26b₂ der Schleifscheibe 26 an einer Position P_A befindet, an der die Schleifoberfläche 26b₂ der Schleifscheibe 26 die Achse 10a des Einspanntischs 4 nicht überlappt. 6A ist eine partielle Querschnitts-Seitenansicht, die einen nach innen gerichteten Schleifschritt zeigt. Wie in 6A dargestellt, wird ein zylindrischer Vorsprungsabschnitt 11c (d. h. ein ungeschliffener Bereich) in einem zentralen Bereich an der hinteren Oberfläche 13b gebildet, wenn die Schleifoberfläche 26b₂ zum Schleifen von der hinteren Oberfläche 13b auf eine vorgegebene Zieltiefe 11b zugeführt wird.
Nachdem der Vorsprungsabschnitt 11c gebildet wurde, wird der Schleifvorschub der Schleifeinheit 20 gestoppt. Die Schleifeinheit 20 und der Einspanntisch 4 werden dann in der radialen Richtung 4b des Einspanntisches 4 relativ zueinander bewegt, so dass der Vorsprungsabschnitt 11c an der Seite der hinteren Oberfläche 13b geschliffen und entfernt wird (radial gerichteter Schleifschritt S30).
Wie in 6A dargestellt, ist die radiale Richtung 4b des Einspanntisches 4 orthogonal zur Achse 10a des Drehschafts 10. Es ist zu beachten, dass die in 6A gezeigte radiale Richtung 4b im Wesentlichen parallel zu einer X-Achsen-Richtung (nicht dargestellt) orthogonal zur Z-Achsen-Richtung in der Schleifmaschine 2 verläuft. In dem radial gerichteten Schleifschritt S30 wird die Schleifscheibe 26 in der radialen Richtung 4b nach innen bewegt, beispielsweise durch Bewegen des Einspanntisches 4 nach außen in der in 6A gezeigten radialen Richtung 4b, während sowohl der Einspanntisch 4 als auch die Schleifscheibe 26 gedreht werden.
Infolgedessen wird der Vorsprungsabschnitt 11c durch die äußeren Umfangsseitenoberflächen der Schleifsteine 26b entfernt (d. h. die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 wird geschliffen), während die Schleifscheibe 26 in Richtung eines Zentrums der Halteoberfläche 4a bewegt wird, d. h. von der oben erwähnten Position P_A zu einer Position P_B bewegt wird, in der die Schleifoberfläche 26b₂ und die Achse 10a einander überlappen (nach innen gerichteter Schleifschritt). 6B ist eine perspektivische Ansicht, die den nach innen gerichteten Schleifschritt veranschaulicht. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 26, wenn die Schleifscheibe 26 von der Position P_A in die Position P_B bewegt wird, ist z. B. auf 1,0 µm/s eingestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden der Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 und der radial gerichtete Schleifschritt (nach innen gerichteter Schleifschritt) S30 nacheinander durchgeführt, um den Wafer 13 auf eine vorgegebene Dicke zu schleifen („JA“ in S40), und das Schleifen wird dann beendet (siehe 1). Wenn der Betrag des ersten Schleifvorschubs geringer ist als die vorgegebene Zieltiefe 11b („NEIN“ in S40), werden andererseits der Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 und der radial gerichtete Schleifschritt (nach innen gerichteter Schleifschritt) S30 wiederholt (siehe 1).
7 ist eine seitliche Querschnittsansicht des geschliffenen Werkstücks 11. Mit einem vertieften Abschnitt 13b₁, der an der hinteren Oberfläche 13b ausgebildet ist, werden ein kreisförmiger dünner Plattenabschnitt 11d, der den Bauelementbereich 13a₁ enthält, und ein ringförmiger Vorsprungsabschnitt 11e, der einen äußeren Umfangsabschnitt des kreisförmigen dünnen Plattenabschnitts 11d umgibt, in dem Werkstück 11 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Schleifeinheit 20 und der Einspanntisch 4 in dem nach innen gerichteten Schleifschritt relativ in radialer Richtung des Einspanntisches 4 bewegt. Obwohl also der Durchmesser 26b₃ der Schleifsteine 26b nicht größer ist als der Radius 11a des Werkstücks 11, kann das Schleifen des Werkstücks 11 ohne Austausch der Schleifscheibe 26 durchgeführt werden. Es ist zu beachten, dass es mit dem Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich ist, die Ringbreite des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e zu ändern oder ein anderes Werkstück 11 mit einem anderen Durchmesser als dem des oben beschriebenen Werkstücks 11 zu schleifen, indem die Position der Schleifscheibe 26 relativ zu dem oben beschriebenen Werkstück 11 im Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 geändert wird.
(Zweite Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf die 8, 9, 10A und 10B wird als nächstes eine zweite Ausführungsform beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schleifen des Werkstücks 11 in der zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform wird nach dem Halteschritt S10 auch ein Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 durchgeführt.
9 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die den Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 in der zweiten Ausführungsform zeigt. Beim Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 in der vorliegenden Ausführungsform wird die Schleifeinheit 20 jedoch zum Schleifen zugeführt, nachdem die Position des Einspanntisches 4 so eingestellt wurde, dass sich, wie in 9 dargestellt, die Schleifoberfläche 26b₂ der Schleifscheibe 26 an der Position P_B befindet, wo die Schleifoberfläche 26b₂ die Achse 10a des Einspanntisches 4 überlappt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schleifscheibe 26 mit 4.000 U/min und der Einspanntisch 4 mit 300 U/min gedreht, und außerdem wird die Schleifeinheit 20 zum Schleifen mit 0,6 pm/s entlang der Z-Achsen-Richtung zugeführt. Es ist zu beachten, dass die Durchflussmenge des Schleifwassers z. B. auf 4,0 l/min eingestellt ist. 10A ist eine partielle Querschnitts-Seitenansicht, die einen nach außen gerichteten Schleifschritt zeigt. Nachdem die Schleifoberfläche 26b2 (siehe 9), wie in 10A dargestellt, von der hinteren Oberfläche 13b bis zur vorgegebenen Zieltiefe 11b zum Schleifen zugeführt wurde, wird die Schleifzufuhr der Schleifeinheit 20 gestoppt. Nach dem Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 wird dann ein radial gerichteter Schleifschritt S32 durchgeführt.
In dem radial gerichteten Schleifschritt S32 wird die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 geschliffen, während die Schleifscheibe 26 relativ nach außen von der Halteoberfläche 4a aus der oben erwähnten Position P_B in die Position P_A bewegt wird, in der die Schleifoberfläche 26b₂ und die Achse 10a einander nicht überlappen (nach außen gerichteter Schleifschritt). Während sowohl der Einspanntisch 4 als auch die Schleifscheibe 26 gedreht werden, wird der Einspanntisch 4 beispielsweise in der radialen Richtung 4b in 10A nach innen bewegt, so dass die Schleifscheibe 26 in der radialen Richtung 4b in 10A nach außen bewegt wird.
Die Bewegungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe 26, wenn die Schleifscheibe 26 von der Position P_B in die Position P_A bewegt wird, ist z. B. auf 1,0 pm/s eingestellt. 10B ist eine perspektivische Teilansicht, die den nach außen gerichteten Schleifschritt zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Schleifen des Werkstücks 11 auch ohne Auswechseln der Schleifscheibe 26 durchgeführt werden. Ferner ist es mit dem Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Ringbreite des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e (siehe 7) zu ändern oder ein anderes Werkstück 11 mit einem anderen Durchmesser als dem des oben beschriebenen Werkstücks 11 zu schleifen.
(Dritte Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf die 11 und 12 wird nun eine dritte Ausführungsform beschrieben. 11 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schleifen des Werkstücks 11 in der dritten Ausführungsform. 12 ist eine partielle Querschnitts-Seitenansicht, die einen nach innen gerichteten Schleifschritt und einen nach außen gerichteten Schleifschritt im radial gerichteten Schleifschritt S34 zeigt. In der dritten Ausführungsform wird nach dem Halteschritt S10 auch ein Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 durchgeführt. Beim Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 wird die Schleifeinheit 20 in der vorliegenden Ausführungsform jedoch zum Schleifen zugeführt, nachdem die Position des Einspanntisches 4 so eingestellt wurde, dass sich die Schleifeinheit 20, wie in 12 dargestellt, zwischen der Position P_A und der Position P_B befindet.
Nachdem die Schleifoberfläche 26b₂ (siehe 9) zum Schleifen auf eine Tiefe 11b₁ zugeführt wurde, die geringer ist als die vorgegebene Zieltiefe 11b, wird die Schleifzufuhr der Schleifeinheit 20 gestoppt. In einem anschließenden radial gerichteten Schleifschritt S34 wird die Schleifeinheit 20 relativ entlang der radialen Richtung 4b des Einspanntisches 4 bewegt. Beispielsweise wird die Schleifeinheit 20 in 12 zunächst relativ nach innen in die radiale Richtung 4b zur Position P_B (nach innen gerichteter Schleifschritt) bewegt.
Anschließend wird die Schleifeinheit 20 in der radialen Richtung 4b in 12 von der Position P_B zur Position P_A (nach außen gerichteter Schleifschritt) relativ nach außen bewegt.
Es ist zu beachten, dass in dem radial gerichteten Schleifschritt S34 der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt jeweils einmal oder mehrmals durchgeführt werden können. Bei mehrmaliger Durchführung werden der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt abwechselnd wiederholt. Bei einer abwechselnden Wiederholung kann entweder der nach innen gerichtete Schleifschritt oder der nach außen gerichtete Schleifschritt zuerst durchgeführt werden. Wie oben beschrieben, werden der kreisförmige dünne Plattenabschnitt 11d und der ringförmige Vorsprungsabschnitt 11e im Werkstück 11 durch Schleifen der hinteren Oberfläche 13b des Wafers 13 bis zur vorgegebenen Zieltiefe 11b (d. h. bis „JA“ in S40) ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Schleifen des Werkstücks 11 auch ohne Austausch der Schleifscheibe 26 durchgeführt werden. Ferner ist es mit dem Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Ringbreite des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e (siehe 7) zu ändern oder ein anderes Werkstück 11 mit einem anderen Durchmesser als dem des oben beschriebenen Werkstücks 11 zu schleifen. Es ist zu beachten, dass der kreisförmige dünne Plattenabschnitt 11d und der ringförmige Vorsprungsabschnitt 11e durch Ausführen des radial gerichteten Schleifschritts S34 gebildet werden können, nachdem die Schleifoberfläche 26b₂ (siehe 9) zum Schleifen auf die vorgegebene Zieltiefe 11b im Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 zugeführt wurde.
(Vierte Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf die 13 und 14 wird als nächstes eine vierte Ausführungsform beschrieben. 13 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schleifen des Werkstücks 11 in der vierten Ausführungsform. 14 ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt und einen radial gerichteten Schleifschritt S22 zeigt. In der vierten Ausführungsform wird der Drehschaftrichtung-Schleifschritt und des radial gerichtete Schleifschritt S22 nach dem Halteschritt S10 durchgeführt. Mit anderen Worten, nach dem Halteschritt S10 werden der Drehschaftrichtung-Schleifschritt und der radial gerichtete Schleifschritt gleichzeitig durchgeführt, um die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 zu schleifen. Im Einzelnen werden sowohl ein nach innen gerichteter Schleifschritt als auch ein nach außen gerichteter Schleifschritt durch Hin- und Herbewegen des Einspanntisches 4 entlang der radialen Richtung 4b in 14 durchgeführt, während die Schleifeinheit 20 zum Schleifen durch den Bewegungsmechanismus in Z-Achsen-Richtung zugeführt wird.
Es ist zu beachten, dass bei dem radial gerichteten Schleifschritt der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt jeweils einmal oder mehrmals durchgeführt werden können. Bei mehrmaliger Durchführung werden der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt abwechselnd wiederholt. Wie oben beschrieben, werden der kreisförmige dünne Plattenabschnitt 11d und der ringförmige Vorsprungsabschnitt 11e (siehe 7) in dem Werkstück 11 durch Schleifen der hinteren Oberfläche 13b des Wafers 13 bis zur vorgegebenen Zieltiefe 11b (d. h. bis „JA“ in S40) gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Schleifen des Werkstücks 11 auch ohne Austausch der Schleifscheibe 26 durchgeführt werden. Ferner ist es mit dem Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Ringbreite des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e (siehe 7) zu ändern oder ein anderes Werkstück 11 mit einem anderen Durchmesser als dem des oben beschriebenen Werkstücks 11 zu schleifen.
(Fünfte Ausführungsform)
Unter Bezugnahme auf die 15A und 15B wird als nächstes eine fünfte Ausführungsform beschrieben. In der fünften Ausführungsform wird der Drehschaftrichtung-Schleifschritt und der radial gerichtete Schleifschritt S22 nach dem Halteschritt S10 wie in der vierten Ausführungsform durchgeführt (siehe 13). Bei der fünften Ausführungsform wird jedoch die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 mit der Achse 22b der Spindel 22 (d. h. der Längsrichtung der Spindel 22) geschliffen, die nicht parallel zur Achse 10a des Drehschafts 10 des Einspanntisches 4 angeordnet ist. Der Schleifvorschub der Schleifeinheit 20 und das Hin- und Herbewegen des Einspanntisches 4 erfolgen beispielsweise mit der Achse 22b der Spindel 22, die um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Achse 10a des Drehschafts 10 geneigt gehalten wird.
15A ist eine seitliche Teilquerschnittsansicht, die den Drehschaftrichtung-Schleifschritt und den radial gerichteten Schleifschritt S22 in der fünften Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass in 15A eine gerade Linie 10a₁ parallel zur Achse 10a in der Nähe der Spindel 22 eingezeichnet ist, um die Neigung der Spindel 22 deutlich anzuzeigen. Im Drehschaftrichtung-Schleifschritt und im radial gerichteten Schleifschritt S22 wird der Einspanntisch 4 entlang der radialen Richtung 4b in 15A hin- und herbewegt, während die Schleifscheibe 26 zum Schleifen nach unten zugeführt wird, wodurch die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 geschliffen wird. Es ist zu beachten, dass im Drehschaftrichtung-Schleifschritt und im radial gerichteten Schleifschritt S22 sowohl der nach innen gerichtete Schleifschritt als auch der nach außen gerichtete Schleifschritt mehrmals abwechselnd durchgeführt werden.
Insbesondere wird die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 mit einer bogenförmigen äußeren Umfangskante 26b₄ der unteren Oberfläche 26b₁ jedes Schleifsteins 26b anstelle der Schleifoberfläche 26b₂ der Schleifsteine 26b in der fünften Ausführungsform geschliffen. Wie in 15B dargestellt, wird die bogenförmige äußere Umfangskante 26b₄ der unteren Oberfläche 26b₁ (siehe 15A) jedes Schleifsteins 26b zwischen einem Zentrum P_C der hinteren Oberfläche 13b und einem Punkt P_D an einem äußeren Umfang des kreisförmigen dünnen Plattenabschnitts 11d hin- und herbewegt, wobei der äußere Umfang einem inneren Umfangsrand des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e entspricht.
Mit fortschreitendem Schleifen bewegt sich das Zentrum P_C der hinteren Oberfläche 13b allmählich auf die vordere Oberfläche 13a zu. In ähnlicher Weise bewegt sich der Punkt P_D an dem äußeren Umfang des kreisförmigen dünnen Plattenabschnitts 11d ebenfalls allmählich in Richtung der vorderen Oberfläche 13a, wenn das Schleifen fortschreitet. Der Punkt P_D am Außenumfang befindet sich an einer Grenze zwischen dem kreisförmigen dünnen Plattenabschnitt 11d und dem ringförmigen Vorsprungabschnitt 11e in einer Ebene, die durch die Achse 22b der Spindel 22 und die Achse 10a des Drehschafts 10 definiert ist.
15B ist eine Draufsicht, die den Drehschaftrichtung-Schleifschritt und den radial gerichteten Schleifschritt S22 in der fünften Ausführungsform zeigt. In 15B ist die bogenförmige äußere Umfangskante 26b₄ der unteren Oberfläche 26b₁ eines der Schleifsteine 26b durch eine dicke Kurve dargestellt. Die bogenförmige äußere Umfangskante 26b₄ entspricht beispielsweise einem äußeren Umfangsbereich der unteren Oberfläche 26b₁ des entsprechenden Schleifsteins 26b, trägt aber nicht unbedingt in ihrer Gesamtheit zum Schleifen bei. Beispielsweise könnte nur der Bereich eines Teils der bogenförmigen äußeren Umfangskante 26b₄, der sich an einem untersten Ende (d. h. einem Bearbeitungspunkt) befindet, zum Schleifen beitragen. Die Schleifscheibe 26 rotiert während des Schleifens, so dass die einzelnen Schleifsteine 26b im Laufe der Zeit nacheinander zum Schleifen beitragen.
Das Hin- und Herbewegen der äußeren Umfangskante 26b₄ erfolgt beispielsweise durch Hin- und Herbewegen des Einspanntisches 4 entlang der radialen Richtung 4b in 15A. Unter Berücksichtigung einer möglichen Fehlausrichtung zwischen dem Zentrum der Halteoberfläche 4a und dem Zentrum P_C der hinteren Oberfläche 13b kann die bogenförmige äußere Umfangskante 26b₄ in eine äußere Position bewegt werden, die dem Zentrum P_C in Bezug auf den Punkt P_D an dem äußeren Umfang entgegengesetzt ist. Unabhängig davon, ob die bogenförmige äußere Umfangskante 26b₄ zum Punkt P_D am Außenumfang bewegt wird oder über den Punkt P_D hinaus nach außen bewegt wird, wird die hintere Oberfläche 13b des Wafers 13 geschliffen, bis die vorgegebene Zieltiefe 11b erreicht ist (d. h. bis „JA“ in S40), so dass der kreisförmige dünne Plattenabschnitt 11d und der ringförmige Vorsprungsabschnitt 11e (siehe 7) im Werkstück 11 gebildet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Schleifen des Werkstücks 11 auch ohne Austausch der Schleifscheibe 26 durchgeführt werden. Ferner ist es mit dem Schleifverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Ringbreite des ringförmigen Vorsprungsabschnitts 11e (siehe 7) zu ändern oder ein anderes Werkstück 11 mit einem anderen Durchmesser als dem des oben beschriebenen Werkstücks 11 zu schleifen. Es ist zu beachten, dass die Drehgeschwindigkeit des Einspanntisches 4, die Drehgeschwindigkeit der Spindel 22 und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit in der radialen Richtung 4b des Einspanntisches 4 entsprechend der Position der äußeren Umfangskante 26b₄ eingestellt werden kann, um das Volumen des zu schleifenden Werkstücks 11 pro Zeiteinheit im Wesentlichen gleichmäßig zu gestalten.
Wenn sich der Bearbeitungspunkt beispielsweise in dem Zentrum P_C befindet, werden die Drehgeschwindigkeit des Einspanntisches 4, die Drehgeschwindigkeit der Spindel 22 und die Bewegungsgeschwindigkeit in radialer Richtung 4b des Einspanntisches 4 auf 300 U/min, 4.000 U/min bzw. 1,0 mm/s eingestellt. Befindet sich der Bearbeitungspunkt an dem Punkt P_D an dem Außenumfang, werden die Drehzahl des Einspanntisches 4, die Drehzahl der Spindel 22 und die Bewegungsgeschwindigkeit in radialer Richtung 4b des Einspanntisches 4 auf 100 U/min, 6.000 U/min bzw. 0,1 mm/s eingestellt.
Befindet sich der Bearbeitungspunkt zwischen dem Zentrum P_C und dem Punkt P_D am Außenumfang, können je nach Position der äußeren Umfangskante 26b₄ die Drehzahl des Einspanntisches 4, die Drehzahl der Spindel 22 und die Bewegungsgeschwindigkeit in radialer Richtung 4b des Einspanntisches 4 in einem Bereich von 100 U/min oder mehr, aber 300 U/min oder weniger, in einem Bereich von 4.000 U/min oder mehr, aber 6.000 U/min oder weniger, bzw. in einem Bereich von 0,1 mm/s oder mehr, aber 1,0 mm/s oder weniger verändert werden. Dadurch kann das pro Zeiteinheit zu schleifende Volumen im Wesentlichen konstant gehalten werden, so dass der geschliffene kreisförmige dünne Plattenabschnitt 11d im Vergleich zu einem Fall, in dem die Drehgeschwindigkeiten des Einspanntisches 4 und der Spindel 22 sowie die Bewegungsgeschwindigkeit in radialer Richtung 4b des Einspanntisches 4 unabhängig von der Position der äußeren Umfangskante 26b₄ konstant gehalten werden, eine verbesserte Ebenheit aufweist. Mit anderen Worten, die Gesamtdickenschwankungen (TTV) können verbessert werden.
Darüber hinaus können die Konstruktionen, Verfahren und dergleichen gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen mit geeigneten Änderungen oder Modifikationen innerhalb des Geltungsbereichs durchgeführt werden, die nicht von dem Ziel der vorliegenden Erfindung abweichen. In den ersten bis vierten Ausführungsformen (mit Ausnahme der fünften Ausführungsform) kann der Wafer 13 beispielsweise auch unter Verwendung des in 4 dargestellten Einspanntisches 12 geschliffen werden, der die Halteoberfläche 12a in Form einer doppelten Vertiefung aufweist. Bei Verwendung des Einspanntisches 12 mit der doppelt vertieften Halteoberfläche 12a ist jedoch mindestens eine der Spindel 22 (Achse 22b) oder des Drehschafts 10 (Achse 10a) des Einspanntisches 4 so geneigt, dass ein Bearbeitungsbereich (insbesondere ein Kontaktbereich zwischen den Schleifsteinen 26b und der hinteren Oberfläche 13b des Wafers 13) eine Bogenform aufweist. Ferner können in der fünften Ausführungsform der Drehschaftrichtung-Schleifschritt S20 und der radial gerichtete Schleifschritt S30 (S32, S34) separat wie in der ersten Ausführungsform (1), der zweiten Ausführungsform (8) und der dritten Ausführungsform (11) durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007019461 A [0003]

Claims

Werkstück-Schleifverfahren zum Schleifen einer hinteren Oberfläche eines Werkstücks, das an einer vorderen Oberfläche davon einen Bauelementbereich und einen den Bauelementbereich umgebenden äußeren Umfangsüberschussbereich aufweist, um einen vertieften Abschnitt in der hinteren Oberfläche auszubilden, wodurch ein kreisförmiger dünner Plattenabschnitt und ein den kreisförmigen dünnen Plattenabschnitt umgebender ringförmiger Vorsprungsabschnitt ausgebildet werden, wobei das Verfahren umfasst: einen Halteschritt eines Haltens der vorderen Oberfläche des Werkstücks mit einer Halteoberfläche eines Einspanntisches, der um eine Achse eines Drehschafts drehbar ist; einen Drehschaftrichtung-Schleifschritt eines Schleifens der hinteren Oberfläche des Werkstücks durch ein relatives Bewegen einer Schleifeinheit und des Einspanntisches aufeinander zu entlang der Achse des Drehschafts des Einspanntisches, wobei die Schleifeinheit eine Spindel mit einem distalen Endabschnitt aufweist, an dem eine Schleifscheibe angebracht ist, wobei die Schleifscheibe eine ringförmige Basis und mehrere Schleifsteine aufweist, die in einem ringförmigen Muster an einer Oberfläche der Basis angeordnet sind und die äußere Umfangsoberflächen aufweisen, die einen Kreis mit einem Durchmesser definieren, der nicht größer als ein Radius des Werkstücks ist; und einen radial gerichteten Schleifschritt eines Schleifens der hinteren Oberfläche des Werkstücks durch ein relatives Bewegen der Schleifeinheit und des Einspanntisches in einer radialen Richtung des Einspanntisches, wobei die radiale Richtung orthogonal zu der Achse ist, wobei der radial gerichtete Schleifschritt einen oder beide der folgenden Schritte umfasst: einen nach innen gerichteten Schleifschritt eines Schleifens des Werkstücks, während die Schleifeinheit und der Einspanntisch von einer Position, in der sich ein Bewegungspfad von unteren Oberflächen der Schleifsteine, der zusammen mit einer Drehung der Spindel ausgebildet wird, und die Achse des Einspanntisches nicht überlappen, zu einer Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse des Einspanntisches überlappen, relativ bewegt werden, und einen nach außen gerichteten Schleifschritt eines Schleifens des Werkstücks, während die Schleifeinheit und der Einspanntisch von der Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse überlappen, zu der Position, in der sich der Bewegungspfad und die Achse nicht überlappen, relativ bewegt werden.
Werkstück-Schleifverfahren nach Anspruch 1, wobei in dem radial gerichteten Schleifschritt der nach innen gerichtete Schleifschritt und der nach außen gerichtete Schleifschritt abwechselnd wiederholt werden, um das Werkstück zu schleifen.
Werkstück-Schleifverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drehschaftrichtung-Schleifschritt und der radial gerichtete Schleifschritt gleichzeitig durchgeführt werden, um das Werkstück zu schleifen, und der radial gerichtete Schleifschritt sowohl den nach innen gerichteten Schleifschritt als auch den nach außen gerichteten Schleifschritt umfasst.
Werkstück-Schleifverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Halteschritt das Werkstück mit der Halteoberfläche mit einer Ebenheit von weniger als 10 µm in Bezug auf die Rauheit gehalten wird, und in dem Drehschaftrichtung-Schleifschritt und dem radial gerichteten Schleifschritt das mit der Halteoberfläche mit der Ebenheit gehaltene Werkstück geschliffen wird.
Werkstück-Schleifverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Drehschaftrichtung-Schleifschritt und im radial gerichteten Schleifschritt das Werkstück geschliffen wird, wobei eine Achse der Spindel der Schleifeinheit nicht parallel zur Achse des Einspanntisches angeordnet ist.