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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Polierverfahren und eine Vorrichtung
zum Entfernen des Eckmaterials, welches in eine Ecke eingedrungen
ist, das durch eine Seitenwand eines Isolierfilms an einem Halbleiterwafer
und an einer Frontfläche
des Wafers ausgebildet wird.
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2. HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1A bis
E sind darstellende Zeichnungen, welche ein Teil einer Bearbeitung
einer Halbleiterwaferoberfläche
darstellen. Ein Halbleiterwafer W ist als kreisförmige Platte mit einer ebenen
Frontfläche 2p,
einer hinteren Frontfläche 2q,
einer vorderen geneigten Fläche 2a,
einer hinteren geneigten Fläche 2b und
einer Seitenfläche 3 aufgebaut.
Ein Isolierfilm I, der aus Silikonoxidfilm hergestellt ist, ist
an der ebenen Frontfläche 2p des
Halbleiterwafers W ausgebildet (1A). Als
nächstes
werden Gräben oder
Nuten T zur Bildung eines Leiters bzw. von Leiterbahnen an dem Isolierungsfilm
I ausgebildet (1B), und ferner wird ein Metallfilm
M an einem Oxidfilm I ausgebildet (1C). Zu
dieser Zeit dringt das Metall in die Gräben bzw. Nuten ein. Der Film
M wird derart entfernt, dass das Metall in den Gräben bzw.
Nuten T verbleibt (1E). Das Metall, welches in
den Nuten T verbleibt, bildet die Leiterbahnen bzw. Leitungen der
Halbleitervorrichtung.
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Gemäß der Natur
des Metallfilmbildungsverfahrens werden unnötige Metallfilmabschnitte M1, M2,
M3 an der externen Fläche
der Isolierungsfilmfläche
ausgebildet, nämlich
an einem Teil der ebenen Frontfläche 2p und
an den Oberfläche 2a, 3 und 2b.
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Um
den Metallfilm M an dem Oxidfilm I zu entfernen, so dass die Leiterbahnen
gebildet werden, wird ein chemischer, mechanischer Polierungsprozess
bzw. Polierprozess (CPM) ausgeführt.
Wenn ein Teil des Metallfilms M abblättert bzw. abpellt und das abgeblätterte Fragment
zwischen dem Oxidfilm und einem Polierungswerkzeug bzw. Polierwerkzeug
im Eingriff ist, wird bei diesem CMP-Prozess die Oxidfilmfläche zerkratzt.
Die Kratzer vermindern den Ertrag der Herstellung der Halbleitervorrichtung,
und darüber
hinaus können
die Metallfilmabschnitte M1, M2, M3 leicht abgeschält werden
bzw. leicht abblättern.
Daher werden diese Metallfilmabschnitte M1, M, M3 entfernt, bevor
der CMP-Prozess durchgeführt wird
(1D).
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Es
ist ersichtlich, dass eine Wölbung,
welche "Rest (rebound)" genannt wird, manchmal
an dem Oxidfilm verbleibt bzw. übrigbleibt,
wenn der CMP-Prozess durchgeführt
worden ist, ohne dass die Metallfilmabschnitte M1, M2, M3 entfernt
worden sind. Wenn der Rest durch einen separaten Prozess entfernt
worden ist, tendiert der notwendige Abschnitt dazu, dass dieser
entfernt wird, und daher wird die Gleichförmigkeit der Filmdicke zerstört. In dieser
Hinsicht ist es ebenso äußerst schwierig,
den CMP-Prozess durchzuführen,
wobei die Metallfilme M1, M2, M3 angebracht bzw. angeordnet sind.
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Die
japanische veröffentlichte
Patentanmeldung Nr. 2000-068273
offenbart eine Technologie zur Entfernung des Metallfilms der Peripherie
des Isolierungsfilms I, nachdem der Metallfilm an der Oberfläche des
Isolierungsfilms I durch den CMP-Prozess entfernt worden ist. Diese
Technologie zieht die Tatsache in Betracht, dass der Metallfilm
der Peripherie in dem folgenden Prozess leicht beschädigt bzw.
verunreinigt werden kann, und wobei der verunreinigte Film dazu
tendiert, dass er abblättert
bzw. abpellt, und dadurch gekennzeichnet ist, dass dies nach dem CMP-Prozess
durchgeführt
wird. Daher wird dadurch nicht das Problem gelöst, dass der Metallfilm der
Peripherie während
des CMP-Prozesses abblättert
bzw. abpellt, wie die vorliegende Erfindung.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. Hei Nr. 10-312981 (Patent-Nr. 3111928)
offenbart das Entfernen eines Metallfilms der Peripherie davon,
bevor der Metallfilm M an dem Isolierungsfilm I durch den CMP-Prozess
entfernt worden ist. Die Entfernung des Metallfilms an der Peripherie
wird durch Untertauchen des gesamten Wafers in eine Oxidationslösung in
einem Ätzbehälter oder
durch Drücken
des Wafers auf ein Polierungselement bzw. Polierungspad durchgeführt, so
dass die Waferperipherie unter Druck in das Pad eindringt.
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In
dem vorherigen Fall wird vorgeschlagen, dass ein Metallfilm einer
angemessenen Dicke von einer derartigen Größenordnung, welche die Durchführung des
CMP-Prozesses ermöglicht,
auf dem Isolierungsfilm verbleibt, wenn der periphere Metallfilm
entfernt wird. Da das Verfahren von der Ätzgeschwindigkeit abhängt, ist
es jedoch nicht verlässlich, und
darüber
hinaus wird das folgende Problem verursacht, dass eine optimale Ätzlösung bzw.
eine optimale Art für
die Ätzlösung ausgewählt werden
muss.
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Das
Problem der Abhängigkeit
von der Ätzgeschwindigkeit
kann dadurch gelöst
werden, dass der Metallfilm an dem Isolierungsfilm von dem Ätzen durch
eine Maske geschützt
wird, wobei jedoch dadurch ein weiteres Problem der Implementierung
des Maskierungsprozesses oder eines Prozesses zur Entfernung derselben
verursacht wird. Da es in jedem Fall unmöglich ist, den peripheren Metallfilm senkrecht
zu dem Halbleiterwaferbasiselement von dem Isolierungsfilm zu entfernen,
verbleibt ein Teil des Metallfilms M' an dem Eckabschnitt des Isolierungsfilms
(1D) und an dem Halbleiterwaferbasiselement. Dies
wird in dem folgenden CMP-Prozess abblättern, wodurch
ein Zerkratzen verursacht wird.
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In
dem letzteren Fall (dem Entfernungsverfahren zum Drücken der
Waferperipherie zu dem Polishingpad, so dass es unter Druck in das
Pad eindringt), kann diese Stelle in Abhängigkeit von der Verformung
des Polierungspads poliert werden, und wobei der Polierungseffekt
nicht ausreichend bis in den Eckabschnitt ausgeführt wird, wodurch ein Teil des
Metallfilms M' in
einfacher Art und Weise verbleibt (1D). Wie
in dem ersteren Fall, wird in dem folgenden CMP-Prozess dieses Abblättern bzw.
Abpellen Kratzer verursachen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung bereitzustellen, welche im Wesentlichen vollständig die
Metallfilmabschnitte M1, M2 und M3 des Metallfilms M der Halbleiterwaferperipherie
entfernt, bevor ein chemisch mechanisches Polieren des Metallfilms
an der Isolierungsfilmoberfläche
durchgeführt
wird. Darüber hinaus
ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Abschälfragmente
daran zu hindern, dass diese zwischen dem Oxidfilm und dem Polierungswerkzeug
während
des CMP-Prozesses im Eingriff sind, und wobei dadurch der Ertrag
der Halbleitervorrichtungsherstellung verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird bei einem Halbleiterwafer, wo ein Metallfilm an der
Oberfläche
des Isolierungsfilms und der Oberfläche einer Peripherie davon
ausgebildet ist, wo der Isolierungsfilm nicht ausgebildet ist, der
Metallfilm der Peripherie davon vor der chemisch mechanischen Polierung des
Metallfilms an der Isolierungsfilmoberfläche entfernt. Der Metallabschnitt,
welcher in den Eckabschnitt eindringt, der durch die Seitenwand
des Isolierungsfilms und der Oberfläche des Halbleiterbasiselements
ausgebildet ist, welcher extrem schwer durch den herkömmlichen
Entfernungsprozess entfernt werden kann, kann im Wesentlichen vollständig durch
den Effekt eines drehbar angetriebenen Polierungselements entfernt
werden, und wobei ein Schlamm bzw. eine Schlacke zu einem Polierungsabschnitt
zugeführt
wird. Der Halbleiterwafer, von dem der Umfangsfilm einschließlich des
Metallabschnitts des Eckabschnitts entfernt ist, wird mit reinem
Wasser abgewaschen und zu dem CMP-Prozess übergeben, um den Metallfilm
an der Isolierungsfilmfläche
zu entfernen. Da kein Metallabschnitt in dem Eckabschnitt vorliegt,
wird der Metallabschnitt keinesfalls während des CMP-Prozesses abblättern bzw.
abpellen. Daher können
keine Abblätterfragmente
bzw. Peelfragmente, welche zwischen dem Polierungselement und dem
Isolierungsfilm im Eingriff stehen, einen Kratzer an der Isolierungsfilmfläche verursachen.
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Bei
der Polierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ein Dreheckpolierungselement
positioniert, um dessen Ecke bzw. Kante mit der Kante des Isolierungsfilms
auszurichten, und wobei Presseinrichtungen das Eckpolierungselement
zu dem Metallfilm der Peripherie davon aufbringen. Der Metallfilm
der Peripherie davon einschließlich
der Metallabschnitte der Eckabschnitte wird im Wesentlichen vollständig durch
das drehbar angetriebene Polierungselement entfernt, und wobei Schlamm
zu dem Polierungsabschnitt zugeführt
wird.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile neben den vorstehend erwähnten werden für den Fachmann aus
der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich,
welche im Folgenden dargestellt ist. In der Beschreibung wird Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen genommen, welche ein Teil der Beschreibung bilden und
welche ein Beispiel der Erfindung darstellen. Jedoch ist ein derartiges
Beispiel nicht so zu verstehen, dass verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung ausgeschlossen sind, und daher wird auf die Ansprüche Bezug
genommen, welche der Beschreibung folgen, um den Umfang der Erfindung
bzw. den Rahmen der Erfindung zu bestimmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1A bis
E zeigen Figuren zur Darstellung eines Teils der Bearbeitung der
Halbleiterwaferoberfläche;
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2 ist
eine Draufsicht, welche schematisch eine Polierungsvorrichtung,
eine Arbeitseinbringungsvorrichtung und eine Arbeitsausbringungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
darstellt;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang A-A von 2, welche
ein Paar von Polierungselementen für geneigte Oberflächen und
entsprechende Kompositionen davon darstellt;
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4 ist
eine Schnittansicht entlang B-B von 2, welche
ein Polierungselement zur Polierung einer Seitenfläche eines
Werkstücks
W und entsprechende Kompositionen davon darstellt;
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5 ist
eine Schnittansicht entlang C-C von 2, welche
ein Eckpolierungselement zum Polieren des Eckabschnitts des Werkstücks und
entsprechende Kompositionen davon darstellt; und
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6 ist
eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels, wobei die Struktur
modifiziert ist, so dass die Drehachse des Eckpolierungselements
rechtwinklig zur Drehachse des Werkstücks W wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung werden Metallfilme
M1, M2, M3 der Peripherie davon entfernt, bevor ein Halbleiterwafer,
wobei ein Metallfilm M an der Oberfläche des Isolierungsfilms ausgebildet
wird, und wobei die Oberfläche
der Peripherie davon zu dem CMP-Prozess übertragen wird, entsprechend
versandt bzw. weiter transportiert wird. Zu dieser Zeit wird ebenso ein
Metall M' an Eckabschnitten
vollständig
entfernt. Der Halbleiterwafer, von dem der Metallfilm der Peripherie
davon entfernt wird, wird durch pures Wasser abgewaschen und zu
dem folgenden CMP-Prozess übertragen
bzw. zugeführt.
Nun wird das Verfahren der Erfindung und Ausführungsformen des Polierungsapparates
davon beschrieben. 2 ist eine Draufsicht, welche
schematisch eine Poliervorrichtung 10, eine Arbeitsstückeinbringungsvorrichtung 4 und
eine Arbeitsstückausbringungsvorrichtung 6 gemäß der Erfindung
darstellt.
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Ein
Halbleiterwafer, wie in 1 gezeigt,
wobei ein Isolierungsfilm I und ein Metallfilm M daran ausgebildet
werden (im Folgenden als Arbeits- bzw. Arbeitsstück bezeichnet), wird stromaufwärts davon transferiert
und auf einen Ruhetisch 41 platziert. Die armförmige Arbeitsstückeinbringungsvorrichtung 4 nimmt
das Werkstück
W von dem Ruhetisch 41 auf und dreht sich, um das gleiche
durch Spannfuttereinrichtungen 12 zu einer Polierungsvorrichtung 10 zu übertragen.
Wie weiter unten beschrieben, poliert die Polierungsvorrichtung 10 und
entfernt unnötige Metallabschnitte
von dem äußeren Umfang
des Werkstücks
durch Rotieren des Halbleiterwafers bzw. des Werkstücks W um
einen vorbestimmten Betrag oder während einer vorbestimmten Zeit.
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Die
Arbeitsstückausbringungsvorrichtung 6, welche
im Wesentlichen ähnlich
zu der Arbeitsstückeinbringungsvorrichtung 4 ist,
nimmt das Werkstück W
von dem Einspanneinrichtungen 12 auf, nachdem das Polieren
des äußeren Umfangs
des Werkstücks W
vervollständigt
ist, dreht sich und platziert das gleiche auf dem Ruhetisch 62.
Das Werkstück
W, welches auf dem Ruhetisch 62 platziert ist, wird ferner stromabwärts durch
weitere Übertragungseinrichtungen übertragen,
abgewaschen und zu einem CMP-Prozess zugeführt. Die Leiter bzw. Leiterbahnen
werden durch Entfernen des Metallfilms M an dem Isolierungsfilm
I in dem CMP-Prozess ausgeführt
bzw. ausgebildet.
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Die
Poliervorrichtung 10 der Ausführungsform weist Einspanneinrichtungen 12 zum
Einspannen eines scheibenförmigen
Werkstücks
W auf und zum Rotieren desselben um die Achse davon, ferner weist
die Poliervorrichtung 10 ein Paar von Polierelementen 13a, 13b für geneigte
Oberflächen
zum Polieren der geneigten Oberflächen 2a, 2b des
Werkstücks
W, welches durch die Einspanneinrichtungen 12 gehalten
wird, ein Seitenpolierelement 14a zum Polieren der Seitenfläche 3 des
Werkstücks
W und ein Eckpolierelement 74a zum Polieren des zuvor erwähnten Eckabschnitts
auf.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang A-A von 2, welche
ein Paar von Neigungspolierelementen 13a, 13b und
eine entsprechende Komposition davon aufweist. Die Einspanneinrichtung 12 weist
einen Einspanntisch 16 auf, der eine Scheibenform hat,
die einen Durchmesser aufweist, welcher geringfügig kleiner als das Werkstück W ist,
und wobei das Werkstück
W horizontal auf dem Einspanntisch 16 in einem Zustand
gehalten werden kann, wo sich die äußere Kante seitlich von dem
Einspanntisch 16 durch Vakuumabsorption hervorragt. Daher
sind eine Vielzahl von Absorptionsöffnungen an der oberen Fläche des
Einspanntisches 16 vorgesehen, wobei diese Absorptionsöffnungen
mit einer nicht geneigten Vakuumpumpe durch eine Passage in einer
Lagerwelle 17 durch einen Verbindungsanschluss 18 verbunden
sind.
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Zusätzlich ist
die Lagerwelle 17 durch ein Lagerelement 19 um
die rechtwinklige Achse an einem Maschinenkörper 11 drehbar gelagert
und derart konfiguriert, dass diese in einer normalen Richtung drehbar
angetrieben ist und ebenso in einer rückwärtigen Richtung durch einen
Elektromotor 20 mit einer gewünschten Geschwindigkeit in
den notwendigen Richtungen drehbar angetrieben wird. Eine Schlammversorgungsdüse N zum
Versorgen der Werkstückoberfläche W mit
Schlamm ist oberhalb des Einspanntisches 16 installiert.
Es ist ersichtlich, dass die Einspanneinrichtungen des Werkstücks W an
dem Einspanntisch 16 nicht auf die vorstehend erwähnte Vakuumabsorption
limitiert sind, sondern dass auch elektrostatische Einspanneinrichtungen, die
eine elektrostatische Adhäsion
verwenden, oder andere herkömmliche
Verfahren verwendet werden können.
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Das
Neigungspolierelement 13a, 13b ist dasjenige,
wobei bogenförmige
Aussparungen in einem festen Basiskörper ausgeformt sind, die aus
Metall, synthetischem Harz bzw. Kunstharz oder Keramiken oder ähnlichem
aufgebaut sind, und wobei ein konkaver Bogen der Arbeitsfläche mit
dem äußeren Umfang
des Werkstücks
W in einem Linienkontakt ist, wobei ein flexibles Polierpad 23 auf
die innere Fläche
der Aussparung aufgebracht wird. Eine konkave Poliernut für den Eingriff
mit dem Werkstück
befindet sich nicht an der Oberfläche des Polierpads 23. Jedoch
ist es möglich,
eine Schlammnut vorzusehen, um den Schlammfluss zu verbessern.
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Wie
aus 3 ersichtlich, sind zwei Neigungspolierelemente 13a, 13b mit
im Wesentlichen derselben Konfiguration und mit deren entsprechenden
Achsen zur Achse des Werkstücks
W geneigt angeordnet, wobei gegenüberliegende Positionen an beiden
Enden der geometrischen Richtung des Werkstücks W durch die Einspanneinrichtungen 12 gehalten
werden. Die Arbeitsfläche
des geneigten Polierelements 13a ist im Wesentlichen mit
der gesamten Breite der Front der geneigten Fläche 2a des Werkstücks W in
Kontakt, wobei die Arbeitsfläche des
geneigten Polierelements 13b im Wesentlichen mit der gesamten
Breite der rückwärtigen geneigten Oberfläche 2b des
Werkstücks
W in Kontakt ist.
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Es
ist bevorzugt, dass die Länge
des Bogens der Arbeitsfläche
des Polierelements 13a, 13b gleich oder kleiner
wie ein Viertel der Länge
des Umfangs des Werkstücks
W ist, wobei die Kurvenform der Arbeitsfläche gleich oder geringfügig kleiner
wie die Kurvenform des Umfangs des Werkstücks W ist.
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Darüber hinaus
ist die Poliervorrichtung 10 durch einen Versetzungsmechanismus 26 gelagert, um
die Neigungspolierelemente 13a, 13b in einer Richtung
im Wesentlichen entlang der Neigung der geneigten Fläche 2a, 2b des
Werkstücks
W zu bewegen, und wobei entsprechende lineare Führungsmechanismen 7 vorgesehen
sind, so dass die Versetzung in einer Richtung (wobei die Richtung
in Kontakt mit der geneigten Fläche 2a, 2b des
Werkstücks
ist und von der geneigten Fläche 2a, 2b des
Werkstücks W
getrennt ist) rechtwinklig zu der Versetzungsrichtung möglich ist.
Jeder lineare Führungsmechanismus 7 ist
mit einer Presseinrichtung 28 vorgesehen, um einen Polierdruck
zur Vorspannung jedes geneigten Polierelements 13a, 13b in
einer Richtung aufzubringen, wobei dieses mit der geneigten Oberfläche 2a, 2b in
Kontakt ist.
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Der
Versetzungsmechanismus 26 bewegt das Polierelement 13a, 13b zu
Beginn und am Ende des Poliervorgangs oder andere, um mit dem Werkstück W in
Kontakt zu kommen oder von dem Werkstück W getrennt zu sein, und
wobei zur selben Zeit die Kontaktposition des Polierelements im
Hinblick auf das Werkstück
W während
des Polierens geändert
wird. Die entsprechenden Versetzungsmechanismen 26 weisen
eine Kugelumlaufspindel 31, die parallel mit der axialen
Linie des Polierelements 13a, 13b an einem Halter 13 installiert
ist, der an einem Maschinenkörper 11 vorgesehen
ist, einen Elektromotor 33 zur Drehung der Umlaufspindel 31 über ein Band
bzw. einen Keilriemen 32, ein Schraubenmutterelement 34,
welches durch eine Schraubenverbindung mit der Kugelumlaufspindel 31 verbunden
ist und sich oberhalb und rückwärtig durch
die Drehung der Kugelumlaufspindel 31 bewegt, einen bewegbaren
Tisch 3, der mit dem Schraubenmutterelement 34 gekoppelt
ist und dadurch bewegt wird, und einen Gleitmechanismus 36,
der von dem bewegbaren Tisch 35 bewegbar gelagert wird.
An den entsprechenden bewegbaren Tischen 35 wird das Polierelement 13a, 13b durch
entsprechende lineare Führungsmechanismen 7 gestützt bzw.
gelagert. Der Gleitmechanismus 36 besteht aus einer Schiene 36a,
die parallel mit der Kugelumlaufspindel 31 angeordnet ist,
und einem Gleitelement 36b, welches an dem bewegbaren Tisch 35 vorgesehen
ist und auf der Schiene 36a gleitet.
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Die
entsprechenden linearen Führungsmechanismen 27 weisen
eine Schiene 27a auf, die an einem Halter 39 zum
Halten der Polierelemente 13a, 13b vorgesehen
sind und sich in einer Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung
der Polierelemente 13a, 13b erstrecken, und wobei
der lineare Führungsmechanismus 27 ferner
ein Gleitelement 27b aufweist, das an dem bewegbaren Tisch 35 angebracht
ist, wobei dieses auf der Schiene 27a bewegbar ist. Ferner
ist es möglich,
deren Beziehung bzw. Verhältnis
zueinander umzukehren.
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Die
Presseinrichtung für
das geneigte Polierelement 13a ist wie folgt konfiguriert
bzw. aufgebaut. Ein Ende eines Kabels 57 ist mit einem
Halter 39 gekoppelt, welcher das geneigte Polierelement 13a stützt bzw.
lagert, wobei sich das andere Ende des Kabels 57 nach unten
in eine Neigung parallel zu der Schiene 27a des linearen
Führungsmechanismus 27 erstreckt
und um eine Rolle 58 gewickelt ist, die an dem Halter 30 angebracht
ist und sich hinsichtlich der rechtwinkligen Richtung ändert, und
wobei ein Gewicht 59 an einem unteren Ende davon aufgehängt ist.
Die Schwerkraft des Gewichts 59 spannt das Neigungspolierelement 13a nach
unten entlang der Schiene 27a, wodurch ein Polierdruck
auf das Neigungspolierelement 13a aufgebracht wird.
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Auf
der anderen Seite ist für
das Neigungspolierelement 13b das Kabel 57, wobei
ein Ende davon mit einem Halter 39 gekoppelt ist, nach
oben geneigt parallel zu der Schiene 27a des linearen Führungsmechanismus 27 ausgerichtet,
um eine Rolle 58 gewickelt, die durch einen Halter 61 an
dem Maschinenkörper 11 gelagert
ist, und wobei sich die Richtung nach unten ändert, wobei ein Gewicht 59 an dem
unteren Ende davon aufgehängt
ist. Die Schwerkraft des Gewichts 59 spannt das Neigungspolierelement 13b geneigt
nach oben vor, wodurch ein notwendiger Polierdruck erzeugt wird.
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Es
ist ersichtlich, dass ein entsprechender Zuführmechanismus hinsichtlich
der rückwärtig gerichteten
Richtung mit entsprechenden Haltern 39 vorgesehen ist,
welche durch einen fixierten Abstand vorgesehen sind und gegen das
Gewicht des entsprechenden Gewichts 59 gestoppt werden,
so dass die entsprechenden Polierelemente 13a, 13b an
einer Position gehalten werden können,
welche von dem Werkstück
W getrennt ist, wenn das Polieren nicht durchgeführt wird.
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Die
Kontaktposition der geneigten Polierelemente 13a, 13b und
des Werkstücks
W kann in einfacher Art und Weise durch Bewegen der Polierelemente 13a, 13b hinsichtlich
der Richtung nach rechts und links entlang der axialen Linie davon
durch die Drehung der Kugelumlaufspindel 31 des Versetzungsmechanismus 26 verändert werden.
Der Polierdruck der Polierelemente 13a, 13b und
des Werkstücks
W kann in einfacher Art und weise durch das Gewicht des Gewichts 59 justiert
bzw. eingestellt werden. Zusätzlich
wird zu Beginn und am Ende des Poliervorgangs das geneigte Polierelement 13a nach rechts
bewegt, wobei das geneigte Polierelement 13b nach links
bewegt wird (3). Somit werden diese Polierelemente 13a, 13b von
dem Werkstück W
getrennt, wobei das Werkstück
W gelagert oder wegbewegt werden kann.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang B-B von 2, welche
ein Seitenpolierelement 14a zum Polieren der Seitenfläche 3 eines
Werkstücks
W und eine entsprechende Komposition davon darstellt. Das Seitenpolierelement 14a weist
eine konkave, bogenförmige
Arbeitsfläche 42 mit
einer Konfiguration auf, die im Wesentlichen ähnlich zu denjenigen der Neigungspoliereelemente 13a, 13b ist.
Daher ist es möglich,
eine Schlammnut vorzusehen, um den Schlammfluss auf die Arbeitsfläche 42 zu
verbessern, wobei doch eine konkave Nut zum Polieren nicht vorgesehen
werden kann, in welche das Werkstück eingepasst werden kann.
Das Seitenpolierelement 14a ist mit seiner axialen Linie
parallel zu der axialen Linie des Werkstücks W in einer Position angeordnet,
welche sich um 90° von
den Neigungspolierelementen 13a, 13b unterscheidet.
Die Seitenfläche 3 (siehe 1) wird durch Aufbringung der Arbeitsfläche 42 rechtwinklig
zu dem Werkstück
W poliert.
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Es
ist bevorzugt, dass die Länge
des Bogens der Arbeitsfläche 42 gleich
oder kleiner wie ein Viertel der Länge des Umfangs des Werkstücks W ist,
wobei die Kurvenform des Bogens gleich oder geringfügig kleiner
wie die Kurvenform des Umfangs des Werkstücks W ist.
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Ein
Versetzungsmechanismus zur Bewegung des Seitenpolierelements 14a ist
parallel mit der axialen Linie des Werkstücks W, ein linearer Führungsmechanismus 44 zur
bewegbaren Lagerung in einer Richtung, welche rechtwinklig zu der
axialen Linie verläuft,
und eine Druckeinrichtung 45 ist vorgesehen, um den Polierdruck
aufzubringen.
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Der
Versetzungsmechanismus 43 weist eine Kugelumlaufspindel 47,
die sich parallel mit der axialen Linie des Seitenpolierungselements 14a erstreckt,
einen Elektromotor 48 zur Drehung der Kugelumlaufspindel 47,
einen bewegbaren Tisch 49, um diese Kugelumlaufspindel 47 und
den Elektromotor 48 zu lagern bzw. zu stützen, ein
Schraubenmutterelement 50, welches durch eine Verschraubung
mit der Kugelumlaufspindel 47 gekoppelt ist und nach oben
und unten durch die Drehung der Kugelumlaufspindel 47 bewegt
wird, und ein Stützelement 51 auf, welches
mit dem Schraubenmutterelement 50 gekoppelt ist und dadurch
bewegt wird, und wobei ein Gleitmechanismus 52 die Versetzung
des Lagerelements 51 führt
bzw. leitet. Das Seitenpolierelement 14a ist an dem Lagerelement 51 durch
einen Halter 53 angebracht. Der Gleitmechanismus 52 besteht aus
einer Schiene 52a, welche parallel zu der Kugelumlaufspindel 47 an
dem bewegbaren Tisch 59 angebracht ist, und aus einem Gleitelement 52b,
welches an dem Lagerelement 51 angebracht ist und auf der
Schiene 52a gleitet.
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Der
lineare Gleitmechanismus 44 weist eine Schiene 44a,
die an dem Maschinenkörper 11 vorgesehen
ist und sich in eine Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung
des Seitenpolierelements 14a erstreckt, sowie ein Gleitelement 44b auf,
welches an dem bewegbaren Tisch 49 angebracht ist und auf
der Schiene 44a bewegbar angebracht ist.
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Das
Kabel 57, welches mit dem bewegbaren Tisch 49 gekoppelt
ist, wird um eine Rolle 58 an dem Maschinenkörper 11 gewickelt
und ändert
die Richtung nach unten, wobei ein Gewicht 59 über das
untere Ende davon gehängt
wird. Die Schwerkraft des Gewichts 59 spannt den bewegbaren
Tisch 49 in Richtung des Werkstücks W vor, wodurch ein notwendiger
Polierdruck aufgebracht wird.
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Während des
Polierens kann die Position der Arbeitsfläche 42, welche mit
dem Werkstück
W in Kontakt ist, durch Bewegen der Seitenpolierelemente 14a nach
oben und unten geändert
werden, wobei der Versetzungsmechanismus 43 betätigt wird.
Zusätzlich
sind nicht gezeigte Zuführeinrichtungen
zum Trennen der Seitenpolierelemente 14a von dem Werkstück W gegen
die Schwerkraft des Gewichts 59 vorgesehen.
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5 ist
eine Schnittansicht entlang C-C von 2, welche
ein Eckpolierelement 47a zum Polieren des Eckabschnitts
des Werkstücks
W und entsprechende Kompositionen davon darstellt. Das Eckpolierelement 47a weist
ein scheibenförmiges
Polierelement auf, das durch einen Spindelmotor sm drehbar angetrieben
wird.
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An
dem Maschinenkörper 11 erstreckt
sich eine Schiene 76a in einer Richtung orthogonal zu der axialen
Linie des Werkstücks
W, und wobei ein bewegbarer Tisch 75a durch ein Gleitelement 76b gleitbar
angeordnet ist, welches darauf platziert ist. Ferner erstreckt sich
auf dem bewegbaren Tisch 75 eine Schiene 77a in
der axialen Richtung des Werkstücks W,
und wobei ein Haltetisch 79 gleitbar durch ein Gleitelement 77b darauf
platziert ist.
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Ein
Zuführmotor 78C zum
Antreiben einer Zuführschraube 78r ist
an dem Maschinenkörper 11 fixiert,
und wobei die Zuführschraube 78r mit
der weiblichen Schraube des weiblichen Schraubenelements 75b in
Eingriff ist, welche an dem unteren Teil des bewegbaren Tisches 75 fixiert
ist. Wenn sich der Zuführmotor 78C dreht,
dreht sich die Zuführschraube 78r,
wobei der bewegbare Tisch 75 nach rechts und links in der
Zeichnung bewegt wird, genauer gesagt, in einer Richtung, welche
sich von der axialen Linie des Werkstücks W unterscheidet oder sich
dieser annähert,
wobei das weibliche Schraubenelement 75b damit im Eingriff
ist. Die relative Position der Kante des Eckpolierelements 74a hinsichtlich des
Werkstücks
W wird durch Steuerung des Betrags der Drehung des Zuführmotors 78C gesteuert.
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Ein
Kontaktelement 79b ist an dem Haltertisch 79 fixiert.
Ein Kolbenzylindermechanismus 79C ist an dem bewegbaren
Tisch 75 installiert, und wenn der Kolbenzylindermechanismus 79C verlängert ist, drückt eine
Kolbenstange 79r davon das Kontaktelement 79b nach
oben. Dadurch bewegt sich das Eckpolierelement 74a nach
oben, d.h. in einer Richtung weg von dem Werkstück W.
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Ein
Ende des Kabels 57 ist an dem Kontaktelement 79b fixiert,
wobei das Kabel 57 zwischen zwei Rollen 58 im
Eingriff ist, die durch den bewegbaren Tisch 75 drehbar
gelagert und an dem Gewicht 59 angebracht sind. Das Gewicht 59 wird
durch den Polierdruck auf das Werkstück W kompensiert, d.h. dass
das Gewicht des Haltertisches 79, des Spindelmotors sm,
des Eckpolierelements 74a und andere Elemente reguliert
werden, so dass ein herkömmlicher
Polierdruck erhalten werden kann.
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Für den Poliervorgang
wird als erstes der Kolbenzylindermechanismus 79C verlängert, wobei der
Haltertisch 79 durch die Kolbenstange 79r nach oben
gedrückt
wird. Dadurch wird ebenso das Eckpolierelement 74a angehoben.
Als nächstes
wird der Motor 78C angetrieben, um das Eckpolierelement 74a nach
rechts zu bewegen (die zurückgezogene Position).
Zu dieser Zeit werden die anderen Polierelemente bewegt, d.h. das
Neigungspolierelement 13a, 13b und das Seitenpolierelement 14a werden
zu deren entsprechenden Rückzugspositionen
bewegt. Die Arbeitsaufbringungsvorrichtung 6 nimmt von
der Einspanneinrichtung 12 ein poliertes Werkstück heraus,
wobei die Arbeitseinbringungsvorrichtung 4 ein neues Werkstück W auf
einer Einspanneinrichtung 12 platziert. Als nächstes hält die Einspanneinrichtung 12 das
Werkstück
W und beginnt zu rotieren. Wie vorstehend erwähnt, wird der Zuführmotor 78C gesteuert,
und die Kante des Eckpolierelements 74a wird mit der Kante
des Isolierungsfilms I ausgerichtet. Als nächstes wird der Spindelmotor
sm angetrieben, um die Drehung des Eckpolierelements 74a zu
beginnen. Die anderen Polierelemente (die geneigten Polierelemente 13a, 13b und
die Seitenpolierelemente 14a) werden ebenso hinsichtlich
deren Polierpositionen bewegt, um mit dem Polieren zu beginnen.
Der Kolbenzylindermechanismus 79C zieht sich zusammen,
wobei sich das Eckpolierelement 74a absenkt, und wobei
das Eckpolierelement 74a und das Werkstück W miteinander in Kontakt
geraten, um mit dem Polieren zu beginnen.
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Somit
werden die Metallfilme M1, M2, M3 durch die Neigungsflächenpolierelemente 13a, 13b, das
Seitenpolierelement 14a und das Eckpolierelement 74a poliert.
Der Metallfilm M' des
Eckabschnitts, welcher bei dem herkömmlichen Verfahren schwierig
zu entfernen war, kann ebenso entfernt werden, da die Position der
Kante des Eckpolierelements 74a mit der Position der Kante
des Isolierfilms I übereinstimmt,
und darüber
hinaus wird ausreichend Schlamm durch die Drehung des Eckpolierelements 74a zugeführt, wie
vorstehend erwähnt.
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Des
Weiteren führt
nicht immer eine gleiche Stelle eines Polierelements den Poliereffekt
durch, wie bei der Verwendung eines nicht drehbaren Polierelements,
sondern das Eckpolierelement 74 dreht sich dementsprechend,
wodurch die Polierlast verteilt wird, welche auf eine einheitliche
Länge der
Kante davon aufgebracht wird. Somit verformt sich die Kante des
Eckpolierelements 74 geringer, wodurch sich die Frequenz
der Endbearbeitung vermindert (Formrektifikation).
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Vorstehend
sind Beispiele eines Falls beschrieben worden, in welchem das Eckpolierelement 74a mit
einer Achse parallel zu der Achse des Werkstücks W vorgesehen ist. Die Struktur
kann jedoch derart modifiziert werden, dass die Drehachse des Eckpolierelements 74a rechtwinklig
zu der Drehachse des Werkstücks
W ist. Wie in 6 gezeigt, kann bei einer Variation
dies derart konfiguriert werden, dass der Spindelmotor sm und folglich
die Achse des Eckpolierelements 74a, welches an demselben
angebracht ist, horizontal oder orthogonal zu der axialen Linie
des Werkstücks
W ist. Der Abschnitt, welcher durch gestrichelte Linien in 5 und 6 umgeben
ist, repräsentiert
den Abschnitt entsprechend der Modifikation. Eine wiederholte Beschreibung
dieser anderen Struktur, des Vorgangs und der Polierfunktion sowie
die Effekte davon werden daher weggelassen.
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Obwohl
nicht lediglich bevorzugte Ausführungsformen
speziell dargestellt und hier beschrieben worden sind, ist es ersichtlich,
dass viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im
Licht der vorstehenden technischen Lehre und innerhalb des Rahmens
der beigefügten
Ansprüche möglich sind,
ohne den Rahmen und den Umfang der Erfindung zu verlassen.