DE112016002162T5

DE112016002162T5 - Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks

Info

Publication number: DE112016002162T5
Application number: DE112016002162.3T
Authority: DE
Inventors: Taichi Yasuda; Masanao Sasaki
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2018-02-15
Also published as: CN107614199A; KR102291381B1; US20180117729A1; CN107614199B; WO2016199333A1; SG11201709412PA; TWI682832B; US10335918B2; KR20180017004A; JP2017001151A; JP6304132B2; TW201710027A

Abstract

Die vorliegende Erfindung ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend: eine Mitteltrommel, die um eine Drehachse drehbar ist und mindestens eine erste Nut aufweist, die in axialer Richtung auf der Umfangfläche ausgebildet ist, einen Träger, der ein Halteloch aufweist, in das ein zu bearbeitendes Werkstück eingeführt und dort festgehalten wird, einen oberen Drehtisch und einen unteren Drehtisch, die um die Drehachse in einem Zustand drehbar sind, in dem der das Werkstück festhaltende Träger dazwischen liegt, mindestens einen Haken, der in den inneren Umfang des oberen Drehtisch eingepasst ist, wobei die Spitze in die erste Nut eingeführt wird und entlang der ersten Nut bewegbar ist; wobei die Mitteltrommel mindestens eine zweite Nut aufweist, die in axialer Richtung auf der Umfangfläche ausgebildet ist, und die zweite Nut eine Länge aufweist, die sich von der der ersten Nut unterscheidet, und eine tragende Oberfläche aufweist, um den Haken von unten in einer Position zu tragen, die über einer Position liegt, in der der obere Drehtisch das Werkstück bearbeitet. Dies ermöglicht, dass der obere Drehtisch unter der Einwirkung von Kraft in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs waagrecht gehalten wird, wenn der obere Drehtisch in einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit der ein Plattenwerkstück wie ein Silicium-Wafer eingeführt und im Halteloch des Trägers festgehalten wird, und mit der beide Oberflächen des Werkstücks gleichzeitig bearbeitet werden, die eine doppelseitige Poliervorrichtung und eine doppelseitige Läppvorrichtung umfasst.
STAND DER TECHNIK
Beim Abflachen eines Plattenwerkstücks wie einem Silicium-Wafers wurden bereits zuvor doppelseitige Poliervorrichtungen und doppelseitig Läppvorrichtungen verwendet.
In der doppelseitigen Poliervorrichtung ist beispielsweise ein scheibenförmiger Träger mit einem Planetenrad an der Peripherie zwischen oberen und unteren Drehtischen angeordnet, von denen jeder mit einer aus Urethanschaum oder Faservliesstoff gefertigten Polierscheibe beklebt ist. Dieser Träger wird dazu gebracht, sich zu drehen und ein Sonnenrad zu umlaufen, indem das Sonnenrad und das Hohlrad, die in das Planetenrad eingreifen, beiderseitig gedreht werden, während der Träger in seinem Halteloch ein Werkstück festhält. Die Drehung und der Umlauf des Trägers und die Drehungen des oberen und des unteren Drehtischs bewirken, dass das Werkstück an dem oberen und unteren Drehtisch reibt, um die obere und die untere Oberfläche des Werkstücks gleichzeitig zu polieren. Während des Polierens wird ein Polierschlamm aus mehreren Löchern bereitgestellt, die in oberen Drehtisch vorgesehen sind, um das Polieren wirksam auszuführen.
Der obere Drehtisch ist mit einem Bewegungsmechanismus nach oben und unten vorgesehen, der ermöglicht, dass sich der obere Drehtisch nach oben und unten bewegt (z. B. Patentschrift 1). Während sich der obere Drehtisch in der angehobenen Position befindet, in die er nach oben bewegt wurde, ist der Träger auf dem unteren Drehtisch angeordnet, und vom Träger wird ein Werkstück festgehalten. Der obere Drehtisch kann auch aus der angehobenen Position nach unten in eine Position einer Zwischenhöhe bewegt werden, wenn die Bewegung des oberen Drehtischs nach unten angehalten wird, um einen angemessenen Zwischenraum zwischen dem oberen Drehtisch und dem unteren Drehtisch zu ergeben, und zwischen dem oberen Drehtisch und dem unteren Drehtisch wird eine Reinigungsdüse eingeführt, um die Polierflächen der Polierscheiben zu reinigen. In der Position der Zwischenhöhe können die Polierflächen der Polierscheiben abgerichtet werden, indem ein Abrichtkopf zwischen dem oberen Drehtisch und dem unteren Drehtisch eingeführt wird, um den Oberflächenzustand der Polierscheiben zu regeln.
Bei einem solchen Reinigen und Abrichten der Polierfläche der Polierscheibe weisen die Reinigungsdüsen und der Abrichtkopf häufig einem Bereich auf, der offenbar kleiner als der der Polierfläche der auf den Drehtisch geklebten Polierscheibe ist. Ein solcher Kopf ist an einem Arm befestigt, und dieser Arm kann den Kopf durch die lineare Bewegung oder die Drehbewegung desselben von der äußersten Peripherie des Drehtischs zum innersten Umfang bewegen. Diese Bewegung ermöglicht zusammen mit der gleichzeitigen Drehung des oberen und des unteren Drehtischs, dass diese Köpfe die gesamte Polierfläche reinigen oder abrichten.
Mit der hohen Integration von Halbleitervorrichtungen in den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Ebenheit und Oberflächenqualität von Silicium-Wafern strenger geworden. Um solche Anforderungen an Qualität erfüllen zu können, ist es wichtig die Polierfläche einer doppelseitigen Poliervorrichtung und einer doppelseitigen Läppvorrichtung ständig in einem geeigneten Zustand zu erhalten.
Beim tatsächlichen Bearbeiten können jedoch auf den Arbeitsablauf Restsubstanzen, die beispielsweide beim Läppen auf der Polierfläche verblieben, die den Fluss des Schlamms behindern; beispielsweise Verstopfen der Oberfläche der Polierscheibe beim doppelseitigen Polieren; sowie Verschlechterung und Verformung des Oberflächenharzes der Polierscheibe selbst folgen. Diese Veränderungen der Bearbeitungsbedingungen bewirken eine Verschlechterung und Schwankungen der Wafer-Qualität.
Um solche Verschlechterungen und Schwankungen der Wafer-Qualität zu verhindern, ist es wichtig, die Polierfläche in einheitlichem und gutem Zustand zu halten. Dementsprechend wird gewöhnlich ein regelmäßiges Reinigen der Polierfläche und Abrichten der Polierscheibe vorgenommen, die im Stand der Technik beschrieben werden.
Die Vorrichtungen sind jedoch aufgrund zunehmender Wafer-Durchmesser größer geworden, wodurch es schwieriger wird, die Polierfläche mit einem großen Bereich einheitlich zu halten.
In vielen Fällen ist der obere Drehtisch einer doppelseitigen Poliervorrichtung oder einer doppelseitigen Läppvorrichtung mit einer Zylinderwelle, die am oberen Teil der Vorrichtung vorgesehen ist, über ein Kreuzgelenk oder ein Gelenklager verbunden, um den Winkel wahlweise zu ändern. Damit wird beabsichtigt, das Polieren eines Werkstücks vorzunehmen, bei dem ein einheitliches Belasten kontinuierlich vom oberen Drehtisch angewendet werden kann, wenn das Werkstück oder der Träger, der das Werkstück hält, Stärkenvariationen aufweisen.
LISTE DER BEZUGSVERWEISE
PATENTLITERATUR

Patentschrift 1: Nicht geprüfte japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. H10-230452

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE PROBLEMSTELLUNG
Der obere Drehtisch mit diesem Mechanismus ist jedoch aufgrund dieses beweglichen Kreuzgelenks oder Gelenklagers in der Neigung instabil, wenn der obere Drehtisch an der Position der Zwischenhöhe angehalten wird. Der obere Drehtisch dafür anfällig, die Neigung durch leichte von außen einwirkende Kraft zu ändern. Diese Neigungsänderung bedeutet, dass der Zwischenraum zwischen dem oberen Drehtisch und dem unteren Drehtisch abhängig vom Zeitpunkt und der Stelle unterschiedlich ist.
Dementsprechend schwankt der Zwischenraum zwischen dem oberen Drehtisch und dem unteren Drehtisch, wenn ein Reinigungs- oder Abrichtkopf zum Reinigen oder Abrichten der Polierfläche der Polierscheibe in den vorgenannten Zwischenraum eingeführt wird, und die Wirkungen des Reinigens oder Abrichtens der Polierfläche ändern sich von Stelle zu Stelle, wodurch kein einheitlicher Zustand der Polierfläche erzielt werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Problemstellung gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen einer Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, die den oberen Drehtisch unter Krafteinwirkung in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs waagrecht halten kann, wenn der obere Poliertisch an einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird.
PROBLEMLÖSUNG
Zur Lösung des oben beschriebenen Problems stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks bereit, umfassend:
eine Mitteltrommel, die um eine Drehachse drehbar ist und mindestens eine erste Nut auf der Umfangfläche aufweist, wobei jede erste Nut in axialer Richtung ausgebildet ist;
einen Träger, der ein Halteloch aufweist, in das ein zu bearbeitendes Werkstück eingeführt und dort festgehalten wird;
einen oberen Drehtisch und einen unteren Drehtisch, die um die Drehachse in einem Zustand drehbar sind, in dem der das Werkstück festhaltende Träger dazwischen liegt;
mindestens einen Haken, wobei jeder Haken in den inneren Umfang des oberen Drehtisch eingepasst ist, wobei die Spitze von jedem Haken in die erste Nut eingeführt wird und entlang der ersten Nut bewegbar ist; wobei
die Mitteltrommel mindestens eine zweite Nut auf der Umfangfläche aufweist, wobei jede zweite Nut in axialer Richtung ausgebildet ist; und
die zweite Nut eine Länge aufweist, die sich von der der ersten Nut unterscheidet, und eine tragende Oberfläche aufweist, um den Haken von unten in einer Position zu tragen, die über einer Position liegt, in der der obere Drehtisch das Werkstück bearbeitet.
In einer solchen Vorrichtung unterstützt (unterstützen) die tragende Oberfläche(n) der zweiten Nut(en) den (die) Haken, wodurch es möglich ist, den oberen Drehtisch unter Krafteinwirkung in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs waagrecht zu halten, wenn der obere Drehtisch an einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird. Dadurch ist es möglich, Reinigen und Abrichten der auf den oberen und unteren Drehtisch geklebten Polierscheiben einheitlich vorzunehmen, während der obere Drehtisch waagrecht gehalten wird.
Vorzugsweise weist die tragende Oberfläche der zweiten Nut einen Oberflächenbereich auf, der über den Haken mindestens die gesamte Last des oberen Drehtisch trägt.
In einer solchen Vorrichtung kann über den Haken die gesamte Last des oberen Drehtisch von der tragenden Oberfläche getragen werden, wodurch ermöglicht wird, dass der obere Drehtisch unter Krafteinwirkung in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs waagrecht gehalten wird.
Vorzugsweise bilden der mindestens eine Haken, die mindestens eine erste Nut und die mindestens eine zweite Nut jeweils ein Paar, im entsprechenden Paar in Winkelabständen von 180° angeordnet.
In einer solchen Vorrichtung kann der obere Drehtisch über den Haken stabil von der tragenden Oberfläche getragen werden.
Vorzugsweise ist das Paar aus der mindestens einen ersten Nut und das Paar aus der mindestens einen zweiten Nut auf der Mitteltrommel in Winkelabständen von 90° angeordnet.
In einer solchen Vorrichtung können die erste Nut und die zweite Nut nach Bedarf vertauscht werden.
Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks kann eine doppelseitige Poliervorrichtung oder eine doppelseitig Läppvorrichtung sein.
Eine solche Vorrichtung kann vorteilhaft auf ein Herstellungsverfahren eines Werkstücks wie eines Silicium-Wafers angewendet werden, für den gefordert wird, dass er eine besonders hohe Ebenheit aufweist.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
In der erfinderischen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks kann der oberen Drehtisch waagrecht gehalten werden, während er in einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird, selbst wenn sich der obere Drehtisch dreht oder auf den oberen Drehtisch in senkrechter Richtung zu dessen Polierfläche eine Kraft einwirkt. Entsprechend können Behandlungen wie das Abrichten der Polierscheibe des oberen Drehtischs einheitlich ausgeführt werden, was das Bearbeiten eines Werkstücks zum Erreichen hoher Qualität ermöglicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die eine doppelseitig Poliervorrichtung als Beispiel für die erfinderische Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks darstellt;
2 eine schematische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der obere Drehtisch nach unten in eine Position bewegt wurde, in der ein Werkstück in der erfinderischen doppelseitigen Poliervorrichtung bearbeitet wird;
3 eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für die Mitteltrommel in der erfinderischen doppelseitigen Poliervorrichtung zeigt;
4 eine schematische Ansicht, in der die in 3 gezeigte Mitteltrommel in der erfinderischen doppelseitigen Poliervorrichtung in axialer Richtung um 90° gedreht ist;
5 eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Anwenden von Kraft in vertikaler Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtisch unter Verwendung eines Luftkissens in Beispiel 1 zeigt;
6 ein Schaubild, das die Änderung der Höhenposition des oberen Drehtischs zeigt, wenn Kraft in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtisch angewendet wird, indem in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 ein Luftkissen verwendet wird;
7 eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zum Anwenden von Kraft in vertikaler Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs unter Verwendung eines Luftkissens in Vergleichsbeispiel 1 zeigt;
8 eine schematische Ansicht, die eine Art des Abrichtens von auf den oberen und unteren Drehtisch geklebten Polierscheiben in Beispiel 2 zeigt.
9 ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf zum Ausführen doppelseitigen Polierens sowie Reinigens und Abrichtens der Polierfläche in Beispiel 2 zeigt;
10 eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen der Polierrate und Chargen in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
11 eine schematische Ansicht, die eine Art des Abrichtens von auf den oberen und unteren Drehtisch geklebten Polierscheiben in Vergleichsbeispiel 2 zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
Wie oben beschrieben kann der obere Drehtisch unter der Einwirkung von Kraft in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs nicht waagrecht gehalten werden, wenn der obere Drehtisch in einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der ein Werkstück bearbeitet wird.
Die betreffenden Erfinder haben sorgfältig geforscht, um das vorstehende Problem zu lösen. Infolgedessen fanden die Erfinder eine Mitteltrommel, die mindestens eine erste Nut aufweist, die in axialer Richtung auf der Umfangfläche angeordnet ist, und ferner mindestens eine zweite Nut umfasst, die in axialer Richtung auf der Umfangfläche angeordnet ist, wobei die zweite Nut eine Länge aufweist, die sich von der der ersten Nut unterscheidet, und eine tragende Oberfläche aufweist, um einen Haken zu tragen, der von unten und an einer Position in den inneren Umfang des oberen Drehtischs und in einer Position eingepasst ist, die über einer Position liegt, in der der obere Drehtisch das Werkstück bearbeitet.
Die Erfinder fanden heraus, dass die zweite Nut zum Tragen des Hakens ermöglicht, den oberen Drehtisch unter Krafteinwirkung in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs waagrecht zu halten, wenn der obere Drehtisch in einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird. Die Erfinder untersuchten sie die beste Weise zum Ausführen dieser, wodurch die vorliegende Erfindung zum Abschluss gebracht wurde.
Die erfinderische Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks wird im Einzelnen beschrieben. Darstellende Beispiele der erfinderischen Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks umfassen eine doppelseitige Poliervorrichtung oder eine doppelseitig Läppvorrichtung.
Eine solche Vorrichtung kann vorteilhaft auf ein Herstellungsverfahren eines Werkstücks wie eines Silicium-Wafers angewendet werden, für den gefordert wird, dass er eine besonders hohe Ebenheit aufweist.
Nachstehend wird die erfinderische Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks durch das Darstellen einer doppelseitigen Poliervorrichtung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die erfinderische doppelseitige Poliervorrichtung 1 mit dem oberen Drehtisch 2 und dem unteren Drehtisch 3 vorgesehen, die nach oben und unten einander gegenüberliegend angeordnet sind. Sowohl der obere Drehtisch 2 als auch der untere Drehtisch 3 sind mit der Polierscheibe 4 beklebt. Zwischen dem oberen Drehtisch 2 und dem unteren Drehtisch 3 ist am Mittelteil ein Sonnenrad (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen, und am peripheren Teil ist ein Hohlrad (in der Figur nicht gezeigt) vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt, ist der Träger 5 mit dem Halteloch 6 vorgesehen, um das Werkstück W festzuhalten. Beim doppelseitigen Polieren ist der Träger 5 zwischen dem oberen Drehtisch 2 und dem unteren Drehtisch 3 angeordnet, wobei das Werkstück W im Halteloch 6 festgehalten wird.
Der obere Drehtisch 2 ist mit einer Zylinderwelle (in der Figur nicht gezeigt), die am oberen Teil der Vorrichtung vorgesehen ist, über das Kreuzgelenk 7 oder ein Gelenklager verbunden, um den Winkel wahlweise zu ändern. Dies ermöglicht ein einheitliches Belasten vom oberen Drehtisch 2 kontinuierlich beim Polieren, selbst wenn die Dicke des Werkstücks W oder des Trägers 5, der das Werkstück W festhält, variiert. In dieser Ausführungsform wird das Kreuzgelenk 7 verwendet.
Die Mitteltrommel 8 ist drehbar um die Drehachse angeordnet. Die Mitteltrommel 8 weist mindestens eine erste Nut 9 auf, die in der axialen Richtung auf der Umfangfläche ausgebildet ist.
Der obere Drehtisch 2 weist mindestens einen Haken 11 auf, der in den inneren Umfang desselben eingepasst ist. Jeder Haken 11, dessen Spitze in die erste Nut 9 eingeführt wird, ist entlang der ersten Nut 9 bewegbar.
Wenn der obere Drehtisch 2 nach unten in eine Position bewegt wird, in der das Werkstück W bearbeitet wird, wird der in den oberen Drehtisch 2 eingepasste Haken 11 in die erste Nut 9 eingeführt, die auf der Mitteltrommel 8 vorgesehen ist, und in diese eingepasst. Diese Situation ermöglicht, dass das Antriebsdrehmoment der Mitteltrommel 8 an den oberen Drehtisch 2 übertragen wird, um den oberen Drehtisch 2 zu drehen.
Die beiden Seiten des Werkstücks W können gleichzeitig poliert werden, indem der Träger 5, der das Werkstück W hält, gedreht und zum Umlaufen gebracht wird, wobei die oberen und unteren Polierscheiben 4 gegen sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite des Werkstücks W gedrückt werden, während sowohl der obere Drehtisch 2 als auch der untere Drehtisch 3 um die Drehachse gedreht werden.
Die Mitteltrommel 8 ist ferner mit mindestens einer zweiten Nut 10 vorgesehen, die in axialer Richtung auf der Umfangfläche ausgebildet ist. Die zweite Nut 10 weist eine Länge auf, die sich von der der ersten Nut 9 unterscheidet, und weist eine tragende Oberfläche 10a auf, um den Haken 11 von unten in einer Position zu tragen, die über einer Position liegt, in der der obere Drehtisch 2 das Werkstück W bearbeitet.
Wie in 3 and 4 gezeigt, ist die Länge der zweiten Nut 10 kürzer als die der ersten Nut 9. Andererseits weist die erste Nut 9 eine ausreichende Länge auf, um den oberen Drehtisch 2 in Kontakt mit dem Werkstück W, dem Träger 5 oder dem unteren Drehtisch 3 zu bringen.
Wenn der obere Drehtisch 2 nach unten bewegt wird, wobei der Haken 11 in die zweite Nut 10 eingeführt und darin eingepasst wird, kommt der Haken 11 mit der tragenden Oberfläche 10a am unteren Ende der zweiten Nut 10 in Kontakt, was den oberen Drehtisch 2 davon abhält, sich nach unten zu bewegen. Dementsprechend hält der obere Drehtisch 2 in der Position der Zwischenhöhe an, wo der Haken 11 in Kontakt mit der tragenden Oberfläche 10a in Kontakt gekommen ist. In dieser Position der Zwischenhöhe kann das Reinigen und Abrichten an den Polierflächen des oberen und des unteren Drehtischs 2 und 3 durchgeführt werden.
Die Länge der zweiten Nut 10 ist vorzugsweise so eingestellt, dass der obere Drehtisch 2 daran gehindert werden kann, sich in der gewünschten Position der Zwischenhöhe nach unten zu bewegen.
Wie in 3 gezeigt, weist die tragende Oberfläche 10a der zweiten Nut 10 vorzugsweise einen Oberflächenbereich auf, der über den Haken 11 mindestens die gesamte Last des oberen Drehtischs 2 tragen kann.
In einer solchen Vorrichtung kann über den Haken 11 die gesamte Last des oberen Drehtischs 2 von der tragenden Oberfläche getragen werden, wodurch ermöglicht wird, dass der obere Drehtisch 2 unter Krafteinwirkung in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs 2 waagrecht gehalten wird.
Die zweite Nut 10 kann beispielsweise, jedoch nicht darauf begrenzt, die Form einer Aussparung annehmen, wobei die tragende Oberfläche 10a eine ebene Form aufweisen kann.
Jeder der Haken 11, der ersten Nuten 9 und der zweiten Nuten 10 bilden vorzugsweise ein Paar und sind im entsprechenden Paar in Winkelabständen von 180° angeordnet.
In einer solchen Vorrichtung kann der obere Drehtisch 2 über die Haken 11 von den tragenden Oberflächen 10a der beiden zweiten Nuten 10 getragen werden, die einander bei 180° gegenüberliegen. Die Last des oberen Drehtischs 2, der in der Position der Zwischenhöhe angehalten wurde, wird vollständig oder teilweise wie oben beschrieben von den beiden Punkten getragen. Dementsprechend kann der obere Drehtisch 2 stabil getragen werden, und die Höhenposition in der der obere Drehtisch 2 angehalten wird, und dessen Neigung können mit bemerkenswert verbesserter Stabilität gehalten werden.
In diesem Fall ist ein Paar der ersten Nuten 9 und ein Paar der zweiten Nuten 10 auf der Mitteltrommel 8 vorzugsweise in Winkelabständen von 90° angeordnet, wie in 3 und 4 gezeigt.
In einer solchen Vorrichtung können die erste Nut 9 und die zweite Nut 10 zweckmäßig vertauscht werden.
Beim Vertauschen von beispielsweise den ersten Nuten 9 zu den zweite Nuten 10 wird der obere Drehtisch 2 nach oben an die erste Stelle bewegt und die Haken 11 werden vollständig aus den ersten Nuten 9 gezogen. Zu diesem Zeitpunkt bleiben die Haken 11 in den unveränderten Positionen, da sich der obere Drehtisch 2 nicht dreht. Die Mitteltrommel 8 wird in dieser Situation um 90° gedreht, und dann wird der obere Drehtisch 2 nach unten bewegt, um die Haken 11 in die zweiten Nuten 10 einzuführen. Auf diese Weise kann das Vertauschen von den ersten Nuten 9 zu den zweiten Nuten 10 vorgenommen werden.
In der vorgenannten Ausführungsform sind zwei Sätze der ersten Nut 9 und der zweiten Nut 10, die insgesamt vier Nuten mit zwei Arten von Länge bilden, auf der Mitteltrommel 8 in Winkelabständen von 90° angeordnet. Es können jedoch auch insgesamt sechs Nuten angeordnet sein, die jeweils drei Stück der ersten Nuten 9 und der zweiten Nuten 10 in Winkelabständen von 60° umfassen. Dadurch ist es möglich, die Stabilität beim Beibehalten der Höhe und der Neigung des Drehtischs 2 weiter zu verbessern, wenn der obere Drehtisch 2 in der Position der Zwischenhöhe angehalten wird. Wenn zwei Arten der zweiten Nuten 10 vorgesehen sind, kann der Drehtisch 2 in zwei Positionen der Zwischenhöhe angehalten werden.
In einer solchen doppelseitigen Poliervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann der obere Drehtisch waagrecht gehalten werden, während er in einer Position angehalten wird, die über einer Position liegt, in der das Werkstück bearbeitet wird, selbst wenn sich der obere Drehtisch dreht oder auf den oberen Drehtisch in senkrechter Richtung zu dessen Polierfläche eine Kraft einwirkt. Dadurch ist es möglich, einheitliches Reinigen und Abrichten der auf den oberen und unteren Drehtisch geklebten Polierscheiben vorzunehmen, während der obere Drehtisch waagrecht gehalten wird. Entsprechend kann qualitativ hochwertiges Polieren eines Werkstücks vorgenommen werden, indem eine doppelseitige Poliervorrichtung verwendet wird, in der das Abrichten und Reinigen wie oben beschrieben einheitlich vorgenommen wurden.
Die erfinderische Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks wurde unter Darstellung einer doppelseitigen Poliervorrichtung beschrieben, die erfinderische Vorrichtung kann jedoch auf eine doppelseitige Läppvorrichtung angewendet werden, um die gleichen oben beschriebenen Auswirkungen zu erzielen.
BEISPIEL
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung ausführlicher beschrieben, indem Beispiele und Vergleichsbeispiele angeführt werden, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
(Beispiel 1)
Die in 1 gezeigte erfinderische doppelseitige Poliervorrichtung 1 wurde verwendet, um die Stabilität des oberen Drehtischs 2 zu untersuchen, der Kraft in senkrechter Richtung zur Polierfläche des oberen Drehtischs 2 unterworfen wurde, wenn der obere Drehtisch 2 in der Position der Zwischenhöhe angehalten wurde.
Der obere Drehtisch 2 wurde in der Position der Zwischenhöhe angehalten und das Luftkissen 12 wurde zwischen den oberen Drehtisch 2 und den unteren Drehtisch 3 eingeführt, wie in 5 beschrieben. Dann wurde der Druck des Luftkissens 12 erhöht, um die Kraft zum Heraufdrücken des oberen Drehtischs 2 zu erhöhen.
Zu diesem Zeitpunkt wurden die Änderungen der Höhenposition des oberen Drehtischs 2 mit der Messuhr 13 auf der Seite des oberen Drehtischs 2 beobachtet, die der Stelle entgegengesetzt ist, an der das Luftkissen 12 eingeführt wurde. Mit andern Worten sollte die Höhenposition des oberen Drehtischs 2 auf der entgegengesetzten Seite gesenkt sein, wenn der obere Drehtisch 2 durch den Druck des Luftkissens 12 geneigt wird. Die mit der Messuhr 13 gemessenen Ergebnisse sind in 6 gezeigt. 6 zeigt auch die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 1, das später beschrieben wird.
Wie in 6 gezeigt, könnte infolgedessen Beispiel 1, in dem die Last des oberen Drehtischs von den Unterseiten der kürzeren Nuten getragen wurde, die Höhenänderungen des oberen Drehtischs auf der dem Luftkissen entgegengesetzten Seite im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 um ungefähr 1/10 herabsetzen.
Da die Haken 11 Kontakt mit den tragenden Oberflächen 10a der zweiten Nuten 10 hatten, um, wie in 5 gezeigt, den oberen Drehtisch 2 durch die tragenden Oberflächen 10a zu tragen, neigt sich der obere Drehtisch 2 nicht, selbst wenn versucht wird, den oberen Drehtisch 2 mithilfe des Luftkissens 12 nach oben zu drücken. Als Ergebnis änderte sich die Höhe des oberen Drehtischs 2, die auf der entgegengesetzten Seite gemessen wurde, kaum.
(Vergleichsbeispiel 1)
Wie in 7 gezeigt, wurde die doppelseitige Poliervorrichtung 101 mit dem oberen Drehtisch 102 und dem unteren Drehtisch 103 ausgerüstet, die nach oben und unten einander gegenüberliegend vorgesehen sind, und der Drehtisch 102 und 103 wurden jeweils mit der Polierscheibe 104 beklebt. Der obere Drehtisch 102 wurde mit dem Kreuzgelenk 107 verbunden, um den Winkel wahlweise zu ändern.
Die am oberen Drehtisch 102 vorgesehenen Haken 111 wurden in die ersten Nuten 109 eingeführt, die auf der Mitteltrommel 108 vorgesehen sind. Der obere Drehtisch 102 wurde nach unten bewegt und in der Position der Zwischenhöhe angehalten. Dann wurde das Luftkissen 12 zwischen dem oberen Drehtisch 102 und dem unteren Drehtisch 103 eingeführt. Der Druck des Luftkissens 12 wurde erhöht, um den gleichen Messwert wie in Beispiel 1 zu erreichen. Die Ergebnisse werden in 6 wie oben beschrieben gezeigt.
Als Ergebnis zeigte Vergleichsbeispiel 1, wie in 6 gezeigt, auf der dem Luftkissen 12 entgegengesetzten Seite eine im Vergleich zu Beispiel 1 um ungefähr das 10-fache größere Schwankung der Höhenposition des oberen Drehtischs 102.
Wenn Abrichten durchgeführt wurde, während der obere Drehtisch 2, der nach unten in die Position der Zwischenhöhe gebracht worden war, angehalten wurde, wurde der Abrichtkopf gegen die Polierfläche gedrückt. Mit anderen Worten wurde ein Teil des oberen Drehtischs vom Abrichtkopf nach oben gedrückt und nach oben bewegt, wenn das Abrichten in der Position der Zwischenhöhe unter Verwendung der ersten Nut 9 vorgenommen wurde, wie aus den Ergebnissen des Vergleichsbeispiels 1 ersichtlich ist. Dies bewirkte ein Verringern des Drucks zum Pressen, wodurch keine ausreichende Abrichtwirkung erzielt werden konnte.
Andererseits änderte sich die Neigung des oberen Drehtischs 2 kaum, wenn das Abrichten in der Position der Zwischenhöhe unter Verwendung der zweiten Nut(en) 10 vorgenommen wurde, wie aus den Ergebnissen des Beispiels 1 ersichtlich ist, was darauf hinweist, dass das Abrichten bei einem gewünschten Druck vorgenommen werden konnte.
(Beispiel 2)
Das Werkstück W wurde doppelseitigem Polieren unterworfen, wobei die Haken 11, wie in 2 gezeigt, in die ersten Nuten 9 eingeführt wurden. Dann wurde das Werkstück W aufgenommen und das Reinigen und Abrichten wurde an der Polierfläche der auf den oberen und den unteren Drehtisch 2 und 3 aufgeklebten Polierscheiben 4 vorgenommen. Das Abrichten wurde wie in 8 gezeigt durchgeführt, wobei die Haken in die zweiten Nuten 10 einführt wurden, und der Abrichtkopf 14 zwischen den oberen Drehtisch 2 und den unteren Drehtisch 3 eingeführt wurde.
Insbesondere wurde gemäß dem in 9 gezeigten Ablaufdiagramm die folgende Reihenfolge durchgeführt: Einsetzen eines Werkstücks (SP1), Bewegen des oberen Drehtischs nach unten (mittels längerer Nuten) (SP2), Polieren (SP3), Bewegen des oberen Drehtischs nach oben (SP4), Entnehmen des Werkstücks (SP5), Drehen der Mitteltrommel um 90° (SP6), Bewegen des oberen Drehtischs nach unten (mittels kürzerer Nuten, um an der Zwischenposition anzuhalten) (SP7), Reinigen und Abrichten der Polierflächen (SP8), Bewegen des oberen Drehtischs nach oben (SP9) und Drehen der Mitteltrommel um 90° (SP10). Dies wurde für 30 Chargen ausgeführt, wobei die Reihenfolge zu SP1 bis SP10 zurückging.
In SP4 und SP9 wurden zum Bewegen des oberen Drehtischs nach oben die Haken 11 vollständig aus den ersten Nuten 9 oder den zweiten Nuten 10 gezogen. Zu diesem Zeitpunkt blieben die Haken 11 in den unveränderten Positionen, da sich der obere Drehtisch 2 nicht drehte. In dieser Situation wurde die Mitteltrommel 8 sowohl in SP6 als auch SP10 um 90° gedreht. Dann wurde der obere Drehtisch 2 in Schritt SP7 oder SP2 nach unten bewegt, um die Nuten zu vertauschen, in die die Haken 11 eingeführt wurden.
Das Verhältnis zwischen der Chargennummer und der Polierrate ist in 10 gezeigt. 10 zeigt auch die Ergebnisse des Vergleichsbeispiels 2, das später beschrieben wird. Als Ebenheit des doppelseitig polierten Werkstücks W wurden der GBIR (Global Backsurface-referenced Ideal plane/Range) und der SFQRmax (Site Frontsurface referenced least sQuares/Range) gemessen.
Wie in 10 gezeigt wurde als Ergebnis die Polierrate nach 30 Chargen in Beispiel 2 von der Polierrate direkt nach dem Angeben des kontinuierlichen Polierens, die als 100 definiert ist, um den Betrag von nur ungefähr 2% gesenkt. In Beispiel 2 wurden der GBIR und der SFQRmax, die die Ebenheit des Werkstücks nach dem doppelseitigen Polieren zeigen, im Vergleich zu denen in Vergleichsbeispiel 2 um 4,2% bzw. 6,0% verbessert.
(Vergleichsbeispiel 2)
Doppelseitiges Polieren des Werkstücks W wurde zusammen mit Reinigen und Abrichten der Polierfläche der Polierscheibe 104 wie in Beispiel 2 wiederholt, es wurde jedoch die in 11 gezeigte doppelseitig Poliervorrichtung 101 verwendet und das Abrichten wurde in der Position der Zwischenhöhe unter Verwendung der ersten Nuten 109 vorgenommen. Das heißt, dass SP6 und SP10 in 9 nicht ausgeführt wurden.
Die Verhältnisse zwischen der Chargennummer und der Polierrate wurden wie in Beispiel 2 gemessen und in 10 wie oben beschrieben gezeigt. Als Ebenheit des doppelseitig polierten Werkstücks W wurden der GBIR und der SFQRmax gemessen.
Als Ergebnis zeigte die Polierrate in Vergleichsbeispiel 2 nach 30 Chargen eine Abnahme von ungefähr 5%, wie in 10 gezeigt. In Vergleichsbeispiel 2 verschlechterten sich der GBIR und der SFQRmax des Werkstücks nach dem doppelseitigen Polieren um 4,2% bzw. 6,0% im Vergleich zu denen in Beispiel 2.
Wie oben beschrieben wurde festgestellt, dass das Reinigen und Abrichten durchgeführt werden konnte, während die Höhe und die Neigung des oberen Drehtischs stabilisiert wurden, indem die Mitteltrommel so geändert wurde, dass sie die erste Nut und die zweite Nut mit unterschiedlichen Nutarten aufweist, und nur die Vorgänge von Schritt SP6 und SP10 hinzugefügt wurden.
Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Die Ausführungsform ist lediglich eine Veranschaulichung und alle Beispiele, die im Wesentlichen die gleichen Merkmale aufweisen und die gleichen Funktionen und Wirkungen wie die in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung beschriebenen technischen Konzepte zeigen, sind in den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung einbezogen.

Claims

Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend: eine Mitteltrommel, die um eine Drehachse drehbar ist und mindestens eine erste Nut auf der Umfangfläche aufweist, wobei jede erste Nut in axialer Richtung ausgebildet ist; einen Träger, der ein Halteloch aufweist, in das ein zu bearbeitendes Werkstück eingeführt und dort festgehalten wird; einen oberen Drehtisch und einen unteren Drehtisch, die um die Drehachse in einem Zustand drehbar sind, in dem der das Werkstück festhaltende Träger dazwischen liegt; mindestens einen Haken, wobei jeder Haken in den inneren Umfang des oberen Drehtisch eingepasst ist, wobei die Spitze von jedem Haken in die erste Nut eingeführt wird und entlang der ersten Nut bewegbar ist; wobei die Mitteltrommel mindestens eine zweite Nut auf der Umfangfläche aufweist, wobei jede zweite Nut in axialer Richtung ausgebildet ist; und die zweite Nut eine Länge aufweist, die sich von der der ersten Nut unterscheidet, und eine tragende Oberfläche aufweist, um den Haken von unten in einer Position zu tragen, die über einer Position liegt, in der der obere Drehtisch das Werkstück bearbeitet.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 1, wobei die tragende Oberfläche der zweiten Nut einen Oberflächenbereich aufweist, der über den Haken mindestens die gesamte Last des oberen Drehtisch trägt.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Haken, die mindestens eine erste Nut und die mindestens eine zweite Nut jeweils ein Paar bilden, angeordnet in Winkelabständen von 180° im entsprechenden Paar.
Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 3, wobei das Paar aus der mindestens einen ersten Nut und das Paar aus der mindestens einen zweiten Nut auf der Mitteltrommel in Winkelabständen von 90° angeordnet sind.
Die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks eine doppelseitige Poliervorrichtung oder eine doppelseitig Läppvorrichtung ist.