DE19649216A1

DE19649216A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung

Info

Publication number: DE19649216A1
Application number: DE19649216A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Honda
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 1997-06-12
Also published as: JP3664188B2; KR100425937B1; US5791976A; TW346429B; US6030278A; JPH09155705A; US6042459A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von spröden Materialien wie zum Beispiel Halbleitermaterialien, Keramik, Glas oder derglei chen.

Ein loses Schleifmittel zum Läppen oder Polieren wird hauptsäch lich beim Spiegelschleifen von spröden Materialien verwendet, wie zum Beispiel Halbleitermaterialien und Keramik. Das lose Schleifmittel eignet sich zum Erhalt einer ebenen und glatten Oberfläche, es ist jedoch nicht geeignet, wenn beim Schleifen ein großer Durchsatz und eine hohe Formgenauigkeit erreicht werden soll. Da viele Platten (Wafer) gleichzeitig geschliffen werden, um einen großen Durchsatz zu erhalten, müssen die Vor richtungen groß sein. Da ferner der Durchmesser der Platten zugenommen hat, entsteht ein Nachteil hinsichtlich der Genauig keit der Läpp-Scheibe, wenn ein Wafer mit großem Durchmesser bearbeitet werden soll. Der Wafer kann mit losen Schleifmitteln daher nicht effizient bearbeitet werden.

Um die obigen Nachteile zu vermeiden, ist eine Bearbeitungsvor richtung für loses Schleifmittel erwünscht (zum Beispiel eine Läpp-Maschine und eine Poliermaschine), die eine Bearbeitung eines einzelnen Wafers erlaubt. Ferner ist ein Übergang vom losen Schleifmittel zur Bearbeitung mit gebundenem Schleifmittel erwünscht.

Bei der konventionellen Bearbeitung von gebundenem Schleifmittel wird das Zentrum des Werkstückes nur durch die Schleifmit telkörner auf dem Radius der Schleifscheibe bearbeitet, die durch das Rotationszentrum des Werkstückes läuft. Hierdurch entstehen Nachteile, da die Breite der Schleifscheibe schmal ist. Wenn die Arbeitsgeschwindigkeit gesteigert wird, wird der Schleifwiderstand, der auf jedes Schleifmittelkorn wirkt, grö ßer. Ferner entstehen Nachteile, da die Genauigkeit stark vom Zustand der Schleifscheibe abhängt (der Form und des Zurich tungszustandes), weshalb die Bearbeitung mit gebundenem Schleif mittel zum Spiegelschleifen nicht geeignet ist.

Da ferner die Schleifkörner sich auf derselben Bahn bewegen, kann die Bewegung der Schleifkörner nicht stark verändert wer den, selbst wenn die Bedingungen, wie zum Beispiel die Zahl der Drehungen, verändert werden. Die Schleifkörner sind auf dem Drehzentrum des Werkstückes konzentriert, und die Schleifkörner im anderen Bereich laufen nicht durch das Drehzentrum des Werk stückes. Es können daher Verformungen gestreut auf der Oberflä che des Werkstückes auftreten.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung anzugeben, bei welchen im wesentlichen alle Schleifkörner an der Schleifscheibe auf die ganze Oberfläche des Werkstückes einwirken können.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch eine Oberflächen bearbeitungsmethode, bei welcher ein Werkstück gegen eine rotie rende Scheibe angepreßt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbeiten, wobei das Werkstück um ein Rotationszentrum ro tiert wird, das gegen ein Rotationszentrum der Scheibe versetzt ist, wobei ferner das Werkstück oder die Scheibe um ein Umdre hungszentrum gedreht wird, das gegen das Drehzentrum des Werk stückes und das Drehzentrum der Scheibe versetzt ist, wodurch die Oberfläche des Werkstückes durch die zwei Rotationen und eine Umlaufbewegung bearbeitet wird.

Nach der Erfindung wird eines aus den beiden Teilen rotierendes Werkstück und rotierende Scheibe gedreht, so daß die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet werden kann durch die zwei Rotationen und eine Umlaufbewegung.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfol gend an Hand der Zeichnung erläutert, in der dieselben oder ähnliche Teile in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Oberflächenbearbeitungsvor richtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 1;

Fig. 5 ein analytisches Modell von Schleifspuren von Schleif körnern;

Fig. 6 die Schleifspuren eines Schleifkornes während der Oberflächenbearbeitungsmethode nach der Erfindung;

Fig. 7 die Schleifspur eines Schleifkornes während der Arbeit nach einer Oberflächenbearbeitungsmethode der Erfin dung;

Fig. 8 die Schleifspur eines Schleifkornes während der Be arbeitung gemäß einer Oberflächenbearbeitungsmethode nach der Erfindung;

Fig. 9 die Schleifspur eines Schleifkornes während der Be arbeitung nach einer Oberflächenbearbeitungsmethode nach der Erfindung;

Fig. 10 die Schleifspur eines Schleifkornes während der Be arbeitung nach einer Oberflächenbearbeitungsmethode nach der Erfindung;

Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) die Schleifspuren von Schleifkörnern bei der Bearbeitung nach der konventionellen Schleif methode; und

Fig. 12 ein analytisches Modell der Schleifscheibenbedingun gen.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt einer Ausführungsform einer Ober flächenbearbeitungsmaschine nach der Erfindung. Die Oberflächen bearbeitungsvorrichtung 10 besteht hauptsächlich aus einem Schleifscheibenantriebsabschnitt 12 zum Drehen einer Schleif scheibe 18 und einem Waferantriebsabschnitt 14 zum Drehen eines Wafers 20. (In der Beschreibung wird an Stelle von "Platte" oder "Platine" die international übliche Bezeichnung "Wafer" be nutzt.)

Der Antriebsteil 12 für die Schleifscheibe ist oberhalb des Antriebsteiles 14 für den Wafer angeordnet, und der Abschnitt 12 hat einen Schleifscheibentisch 16, der durch einen nicht gezeig ten Motor angetrieben und in Drehung versetzt wird. Der Schleif scheibentisch 16 ist scheibenförmig und ist in einer Hubeinrich tung (nicht gezeigt) angeordnet. Wenn die Hubeinrichtung ange trieben wird, bewegt sich der Tisch 16 aufwärts und abwärts in der Zeichnung.

Die Schleifscheibe 18 ist tassenförmig und sie ist auf einer Achse O₃ befestigt, die koaxial zum Schleifscheibentisch 16 angeordnet ist. Eine toroidale Diamantschleifscheibe wird als Schleifscheibe 18 verwendet, und die toroidförmige Bodenstirn fläche liegt gegen den Wafer 20 an, so daß die Oberfläche des Wafers 20 geschliffen werden kann.

Wenn bei dieser Anordnung der nicht gezeigt Motor angetrieben wird, rotiert die Schleifscheibe 18 um die Achse O₃, und wenn die Hubeinrichtung angetrieben wird, bewegt sich die Schleifscheibe 18 aufwärts und abwärts, bezogen auf die Zeichnung.

Andererseits ist der Antriebsabschnitt 14 für den Wafer unter halb dem Antriebsabschnitt 12 für die Schleifscheibe angeordnet, und der Antriebsabschnitt 14 hat einen Wafertisch 22, welcher den Wafer 20 als Werkstück trägt. Der Wafertisch 22 ist schei benförmig und der Wafer 20 ist oben auf dem Wafertisch 22 mit tels Vakuum gehalten, so daß der Wafer 20 dort fixiert werden kann.

Eine Spindel 24 verbindet den Boden des Wafertisches 22 auf einer Achse O₁ koaxial mit dem Wafertisch 22: Die Spindel 24 ist drehbar an einem inneren Umfang eines zylindrischen Lagers 26 abgestützt.

Das Lager 26 ist mittels Schrauben 30 und über einen Flansch 26A, der am oberen Ende des Lagers 26 ausgebildet ist, an einem Drehtisch 28 angeschraubt. Wie Fig. 2 zeigt, verläuft die Achse O₂ des Lagers 26 nicht koaxial mit der Achse O₁ des Drehtisches 28. Die Achse O₂ ist um den Betrag r gegen die Achse O₁ des Drehtisches 28 versetzt.

Der Drehtisch 28 ist scheibenförmig und, wie Fig. 1 zeigt, ist ein zylindrischer Steg 32 koaxial mit dem Drehtisch 28 an dessen Boden ausgebildet. Der Steg 32 greift in eine Bohrung 34A, deren Durchmesser im wesentlich gleich einem Durchmesser des Steges 32 ist. Die Bohrung 34A ist in einem Gehäuserahmen 10A der Vorrich tung 10 ausgebildet. Andererseits ist der Drehtisch 28 mittels eines ringförmigen Elementes 35 verankert, welches ein Abheben des Drehtisches 28 verhindert. Das Element 35 ist am oberen Ende des Rahmens 10A angeordnet. Die vertikalen und horizontalen Bewegungen des Drehtisches 28 werden geregelt. So kann der Dreh tisch 28 nur relativ zum Rahmen 10A rotieren. Mit 31 ist ein Deckel bezeichnet, der verhindert, daß Späne etc. in das Gehäuse der Vorrichtung eindringen, und der Deckel 31 ist auf dem Dreh tisch 28 angeordnet. Eine Dichtung 33 ist vorgesehen, um zu verhindern, daß Späne und dergleichen in das Gehäuse der Vor richtung eindringen in derselben Weise, wie dies auch der Deckel 31 tut.

Am unteren Ende des Drehtisches 28 ist ein Zahnrad 34 koaxial mit dem Steg 32 mittels Schrauben 36 befestigt. Ein Steuerriemen 38, der zum nicht gezeigten Drehantrieb führt, ist um die Rie menscheibe 34 gelegt (Fig. 3). Wenn somit der Antrieb in Dre hung versetzt wird, wird diese Drehung über den Riemen 28 über tragen, so daß der Drehtisch 28 rotieren kann.

Das Lager 26 ist am Drehtisch 28 befestigt, und wenn der Dreh tisch 28 rotiert, rotiert auch das Lager 26 in Verbindung mit dem Drehtisch 28.

Wie Fig. 2 zeigt, ist jedoch die Achse O₁ des Lagers 26 nicht koinzident mit der Achse O₂ des Drehtisches 28. Das Lager 26 rotiert daher nicht koaxial mit dem Drehtisch 28, sondern es rotiert auf einem Kreis C um die Achse O₂ des Drehtisches 28. Das heißt, das Lager 26 läuft auf dem Kreis C mit dem Umlaufradius r um. Ein Zentrum des Kreises C ist die Achse O₂ des Drehtisches 28.

Die Spindel 24 (die Achse O₁), die vom Lager 26 gehalten ist, läuft auf dem Kreis C um, in welchem ihr Zentrum die Achse O₂ des Drehtisches 28 ist, der den Umlaufradius r hat.

Die Spindel 24 läuft nicht nur um, sondern rotiert auch um ihre eigene Achse. Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Zahnrad 40 am Boden der Spindel 24 koaxial zur Spindel 24 angeordnet. Das Zahnrad 40 steht in Eingriff mit einem innenverzahnten Zahnrad 42, und das letztere steht in Verbindung mit einer Rotor-Welle 48 eines Motors 46, der über ein tassenförmiges Verbindungselement 44 am Gehäuserahmen 10A der Vorrichtung 10 angeordnet ist.

Eine Achse des Zahnrades 42 ist auf der Achse O₂ vorgesehen, koaxial zum Drehtisch 28. Wie Fig. 4 zeigt, bewegt sich das Zentrum O₁ des Zahnrades 40 auf dem Kreis C konzentrisch mit dem Zahnrad 42. Das Zahnrad 40 wird dadurch in Eingriff mit dem Zahnrad 42 gehalten.

Wenn der Motor 46 angetrieben wird, wird die Drehung des Motors 46 über die Zahnräder 42 und 40 übertragen, so daß die Spindel 24 rotieren kann.

Wenn bei dieser Anordnung der Motor 46 angetrieben wird, rotiert der Wafer 20 um seine eigene Achse, und wenn ein nicht gezeigter Drehabschnitt angetrieben ist, läuft der Wafer 20 um.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsvorrichtung erläutert, die in der oben beschriebenen Weise ausgeführt ist.

Zuerst wird die Mitte des Wafers 20 an die des Wafertisches 22 angepaßt bzw. auf diese ausgerichtet, worauf der Wafer 20 im Vakuum befestigt und fixiert wird.

Dann wird der Schleifscheibentisch 16 um die Achse O₃ rotiert, um die Schleifscheibe 18 anzutreiben. Gleichzeitig wird der Wafer tisch 22 rotiert, um dadurch den Wafer 20 um die Achse O₁ zu drehen, und der Drehtisch 28 wird in Drehung versetzt, um da durch dem Wafer 20 eine Umlaufbewegung um die Achse O₂ zu geben.

Dann wird der Schleifscheibentisch 16 abwärts bewegt, während die Schleifscheibe 18 rotiert, und der Wafer 20 rotiert und umläuft. Dann wird der Boden der Schleifscheibe 18 gegen die Oberfläche des Wafers 20 angelegt. Dadurch wird die Oberfläche des Wafers 20 durch die Schleifscheibe 18 geschliffen.

Nachfolgend wird erläutert, wie die Schleifkörner eine polierte Oberfläche auf dem Wafer 20 bilden, und wie viele Schleifkörner in den Schleifprozeß involviert sind.

Wie Fig. 5 zeigt, wird eine Winkelgeschwindigkeit dem Schleif korn M in einem Koordinatensystem O₃-X₃Y₃, das mit der Schleif scheibe 18 fixiert ist, als ω₃ bezeichnet. Eine Position auf dem Umlaufzentrum O₂ des Wafers 20 wird als (-a,O) bezeichnet. Eine Winkelgeschwindigkeit des Rotationszentrums O₁ des Wafers 20 im Koordinatensystem O₂-X₂Y₂, das mit dem Umlaufzentrum O₂ des Wafers 20 fixiert ist, wird als ω₂ bezeichnet. Eine Winkelgeschwindig keit des Koordinatensystems O₁-X₀Y₀ des Wafers 20 am Rotations zentrum O₁ wird als ω₁ bezeichnet. In Polarkoordinaten wird eine Position eines willkürlichen Schleifkornes M zu einer Zeit t = 0 bezeichnet als (r, θ), und eine Position des Drehzentrums O₁ des Wafers 20 wird bezeichnet als (r, ε). Die Bewegungsgleichun gen der Schleifspuren im Koordinatensystem O₁-X₀Y₀ des Wafers 20 sind wie folgt:

X = R · cos {θ-ε-(ω₁+ω₂-ω₃) · t} - r · cos(ω₁ · t)
+ a · cos {ε+(ω₁+ω₂) · t} (1)

Y = R · sin {θ-ε-(ω₁+ω₂-ω₃) · t} - r · sin(ω₁ · t)
- a · sin {ε+(ω₁+ω₂) · t}

Die Fig. 6, 7, 8, 9 und 10 zeigen Schleifbahnen der Schleif körner während des Bearbeitungsprozesses der verwendungsgemäßen Oberflächenbearbeitungsmethode. In der Zeichnung ist ω₁ die Zahl der Drehungen des Wafers 20, ω₂ ist die Zahl der Umläufe des Wafers 20, ω₃ ist die Zahl der Drehungen der Schleifscheibe 18 und R ist ein Abstand zwischen untersuchtem Schleifkorn und der Mitte O₃ der Schleifscheibe 18.

Fig. 7 und 8 zeigen die Schleifbahnen von Schleifkanten des Schleifkornes. Die Drehgeschwindigkeit ω₁ und die Umlaufgeschwin digkeit ω₂ des Wafers 20 in Fig. 7 sind gleich denjenigen in Fig. 8 entsprechend, während nur die Winkelgeschwindigkeit ω₃ verschieden ist. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, nimmt die Zahl der Schlieren in den Schleifbahnen des Schleifkornes zu, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω₃ der Schleifscheibe 18 zunimmt. Ferner wenn sich die Winkelgeschwindigkeit der Rotation oder des Umlaufes ändert, ändert sich auch die Krümmung der Schleif schlieren oder Schleifstriche.

Aus den oben erläuterten Gründen, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω₃ der Schleifscheibe erhöht wird, und die Winkelumlaufgeschwin digkeit ω₂ des Wafers 20 verändert wird, kann die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche reduziert werden.

Fig. 8, 9 und 10 zeigen die Schleifbahnen von Schleifkörnern mit unterschiedlichem Radius an der Schleifscheibe 18. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, bewegen sich alle Schleifkörner an der Schleifscheibe über die gesamte Oberfläche des Wafers ein schließlich der Mitte O₁ und die Schleifbahnen sind nicht auf die Mitte O₁ konzentriert.

Aus den oben erläuterten Gründen können die Schleifkörner die Ebenheit der bearbeiteten Oberfläche aufrechterhalten, wenn immer sie an der Schleifscheibe liegen bzw. angeordnet sind. Der Wafer kann in solch einem Zustand bearbeitet werden, daß die Schleifscheibe eben gehalten werden kann. Der große Bereich für die Schleifscheibe ist daher gesichert und der Schleifwiderstand je Schleifkante ist reduziert. Hierdurch kann eine hohe Produk tivität erzielt werden, und es können Wafer ohne Verziehung oder Verwerfung bearbeitet bzw. hergestellt werden.

Die Fig. 11(a), 11(b) und 11(c) zeigen die Schleifbahnen bei einer konventionellen Schleifmethode (einer Methode, bei der Wafer 20 nur rotiert, aber nicht umläuft). Wie sich aus der Zeichnung ergibt, laufen bei der konventionellen Schleifmethode die Schleifkörner, außer solchen in Punkten von r=a, nicht durch die Mitte O₁ des Wafers 20, weshalb eine Stufe im Zentrum O₁ erzeugt wird, wenn die Schleifkörner unter schlechten Bedingun gen in Positionen liegen mit r<a und r<a. Der Rand oder die Kante kann daher nicht breit sein. Die Bahnen der Schleifkörner bei r=a sind auf dem Zentrum O₁ konzentriert, und der Wafer 20 kann sich während der Bearbeitung verziehen.

Nachfolgend werden die Bedingungen erläutert, wenn alle Schleifkörner an der Schleifscheibe 18 sich über den Wafer 20 bewegen.

Der Radius des Wafers 20 wird als R_w bezeichnet; der Umwälzradius des Wafers 20 wird als r₀ bezeichnet; der Radius des Außendurch messers der Schleifscheibe 18 wird als R_H bezeichnet, der Radius des Innendurchmessers wird als r_H bezeichnet, und der Abstand zwischen dem Umlaufzentrum O₂ des Wafers 20 und dem Drehzentrum O₃ der Schleifscheibe 18 wird als a bezeichnet.

Wenn, wie Fig. 12 zeigt, R_H<(a+r₀), das heißt, wenn der Radius R_H höher ist als die Summe (a+r₀) des Abstandes (a) und des Radius r₀ des Umlaufes (der in der Zeichnung mit einer strich punktierten Linie L₁ dargestellte Zustand), dann laufen die Schleifkörner auf dem Radius R_H des Außendurchmessers der Schleifscheibe 18 nicht durch den Bereich in einer Nähe zum Zentrum. Aus diesem Grunde entsteht ein Kreis, in der Nähe des Zentrums, der nicht geschliffen worden ist. Wenn r_H<(a-r₀), das heißt, wenn der Radius r_H kleiner ist als die Differenz (a-r₀) zwischen dem Abstand (a) und dem Umlaufradius r₀ (dem in der Zeichnung mit der gestrichelten Linie L₂ dargestellten Zustand), dann laufen die Schleifkörner auf dem Radius r_H des Innendurch messers der Schleifscheibe 18 nicht durch den Bereich in der Nähe des Zentrums. Aus diesem Grunde entsteht ein Kreis in der Nähe des Zentrums, der nicht geschliffen worden ist, wie oben beschrieben wurde.

Die folgenden Ungleichungen zeigen die Bedingungen, wenn alle Schleifkörner an der Schleifscheibe 18 sich über den Wafer 20 bewegen.

(a-r₀)≦r_H
R_W-(a+r₀)≦r_H (2)

Wie sich aus den vorstehenden Ungleichungen ergibt, kann die maximale Breite der Schleifscheibe das Zweifache des Umlaufra dius r₀ sein. Somit sind der Abstand (a) zwischen dem Umlauf zentrum O₂ des Wafers 20 und dem Drehzentrum O₃ der Schleifschei be 18, sowie der Umlaufradius r₀ des Wafers 20 bestimmt, wobei die Breite der nutzbaren Schleifscheibe 18 automatisch bestimmt werden kann. Das heißt, die Breite der Schleifscheibe 18 kann in einem Bereich des Umlaufradius ±r₀ des Wafers 20 vom Umlaufzen trum O₂ des Wafers 20 liegen.

Wenn beispielsweise der Radius R_W des Wafers 20 150 mm beträgt, so ist der Umlaufradius r₀ des Wafers 20 gleich 20 mm und der Abstand (a) ist 100 mm. Der Wafer kann stabil und effizient geschliffen werden, wenn der Radius R_H des Außendurchmessers der Schleifscheibe 20 gleich 120 mm, und der Radius r_H des Innen durchmessers der Schleifscheibe 18 gleich 80 mm ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen verfahren kann die Schleifscheibe 18 breit sein und die Anzahl der arbeitenden Schleifkörner in der Schleifscheibe 18 kann groß sein. Dadurch wird sowohl die Schleifgüte und der Durchsatz verbessert. Da die Schleifscheibe 18 breit ist, wird die Bela stung je Schleifkorn erniedrigt, so daß die Verformung des Wa fers reduziert werden kann. Dies ist besonders wirksam bei der Bearbeitung von dünnen Platinen.

Alle Schleifkörner an der Schleifscheibe 18 bewegen sich über die Oberfläche des Wafers 20, wodurch die Ebenheit der bearbei teten Oberfläche und die Oberfläche der Schleifscheibe verbes sert werden können. Die Genauigkeit der geschliffenen Oberfläche kann damit stabil gehalten werden.

Da ferner die Anzahl der Drehungen in einer der drei Rotationen (die Drehung und der Umlauf des Wafers 20 und die Drehung der Schleifscheibe 18) verändert wird, kann eine Vielzahl von Schnittbahnen gebildet werden. Die Oberfläche der Schleifscheibe kann daher eben sein, und das Zurichten und Abziehen der Schleifscheibe kann leicht durchgeführt werden. Ferner wird die Krümmung der Bahnen (Schleifstriche) der Schleifkörner auf dem Wafer 20 reduziert, wodurch die Festigkeit des Wafers 20 gestei gert wird. Dies ist besonders wirksam bei der Bearbeitung dünner Platinen.

Die Schleifkörner bewegen sich in einer Vielzahl von Richtungen, weshalb die bearbeitete Oberfläche eben ist und die Rauhigkeit reduziert werden kann. Ferner kann die große Fläche für die Schleifscheibe gesichert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann somit angewendet werden zum Schleifen mit fixiertem Anpreßdruck zum Beispiel bei einer Be arbeitung unter Verwendung eines elastischen Läpp-Bandes (zum Beispiel ein Papierschleifer) und bei der Bearbeitung mittels loser Schleifkörner. In diesem Fall wird bei der Vorrichtung 10 nach Fig. 1 eine Läpp-Scheibe an Stelle der Schleifscheibe 18 verwendet, und am Schleiftisch 16 befestigt. Der Wafer 20 ro tiert und läuft um während das lose Schleifmittel in dem Raum zwischen der Läpp-Scheibe und dem Wafer 20 eingeführt wird. Gleichzeitig wird die Läpp-Scheibe gedreht und gegen die Ober fläche des Wafers 20 mittels einer konstanten Kraft angedrückt, so daß das Läppen ausgeführt werden kann.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 kann ein Poliertuch an Stelle der Schleifscheibe 18 auf dem Schleiftisch 16 angebracht sein, und, wie oben erläutert, rotiert der Wafer 20 und läuft um, während das lose Schleifmittel in den Raum zwischen dem Polier tuch und dem Wafer 20 eingeführt wird. Gleichzeitig wird das Poliertuch rotiert und gegen die Oberfläche des Wafers 20 durch eine konstante Kraft angedrückt, so daß die Oberflächenbearbei tungsvorrichtung nach der Erfindung eine Polierung oder eine chemisch-mechanische Polierung durchführen kann.

In dieser Ausführung dreht sich der Wafer 20 und läuft um, es kann jedoch auch die Schleifscheibe 18 gedreht werden und einen Umlauf ausführen in der Vorrichtung nach Fig. 1, wodurch der selbe Effekt erreicht werden kann. Das heißt, der Wafer 20 ro tiert um seine Achse O₁ und die Schleifscheibe 18 rotiert um ihre Achse O₃. Ferner führt die Schleifscheibe 18 Umläufe aus um das Rotationszentrum, das versetzt ist bezüglich der Drehachse O₃ der Schleifscheibe 18 und der Drehachse O₁ des Wafers 20. Dies ist daßelbe, wie wenn die Läpp-Scheibe oder das Poliertuch an Stel le der Schleifscheibe 18 rotieren und Umlaufbewegungen ausführen in der oben beschriebenen Läpp-Vorrichtung oder Poliervorrich tung.

Alle Schleifkörner an der Oberfläche der Schleifscheibe bewegen sich über die Oberfläche des Werkstückes. Deshalb kann die Brei te der Schleifscheibe groß sein, und die Anzahl der arbeitenden Schleifkörner kann erhöht werden. Die Schleifgüte und der Durch satz können dadurch verbessert werden. Da die Breite der Schleifscheibe groß sein kann, kann die Schleifbelastung je Schleifkorn reduziert werden und die Tiefe etwaiger Verwerfungen des Werkstückes können reduziert werden.

Da nach der Erfindung alle Schleifkörner an der Oberfläche der Schleifscheibe sich über die Oberfläche des Werkstückes bewegen, kann die Ebenheit der bearbeiteten Oberfläche und der Oberfläche der Schleifscheibe verbessert werden.

Da ferner die Anzahl der Rotationen von einer der oben erwähnten drei Rotationen veränderbar ist, kann eine Vielzahl von Schleif bahnen gebildet werden. Die Oberfläche kann daher Flach bzw. eben sein, und das Zurichten und Abziehen der Schleifscheibe kann leicht durchgeführt werden. Die Genauigkeit der geschliffe nen Oberfläche kann sehr stabil gehalten werden. Ferner kann die Krümmung der Schleifspuren oder Schleifstriche der Schleifkörner auf der Oberfläche des Werkstückes reduziert werden, wodurch die Festigkeit des Werkstückes gesteigert wird.

Schließlich kann die Fläche für die Schleifscheibe groß sein, so daß das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifen unter einem festen Anpreßdruck verwendet werden kann, zum Beispiel unter Verwendung elastischer Läpp-Bänder (zum Beispiel Papierschleif scheiben), ebenso unter Verwendung von losen Schleifmitteln.

Claims

1. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem ein Werkstück gegen eine rotierende Scheibe angedrückt wird, um eine Oberfläche dieses Werkstückes zu bearbeiten, dadurch ge kennzeichnet, daß das Werkstück um ein Drehzentrum gedreht wird, das versetzt ist gegen ein Drehzentrum der Scheibe, daß ferner das Werkstück oder die Scheibe eine Umlaufbewe gung um ein Umlaufzentrum ausführt, das gegen das Drehzen trum des Werkstückes und das Drehzentrum der Scheibe ver setzt ist, wodurch die Oberfläche des Werkstückes durch zwei Rotationen und einen Umlauf bearbeitet wird.

2. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Tisch zum Halten und Drehen einer Scheibe, einen Werkstücktisch zum Halten eines Werkstückes und Dre hen des Werkstückes um ein Drehzentrum, das versetzt ist gegen ein Drehzentrum der Scheibe, einen Drehtisch, um dem Werkstück oder der Scheibe eine Umlaufbewegung um ein Um laufzentrum zu geben, das gegen das Drehzentrum der Scheibe und das Drehzentrum des Werkstücktisches versetzt ist, und daß die Scheibe oder das Werkstück rotiert und umläuft, während das jeweils andere Teil rotiert, und daß die Schei be gegen das Werkstück angedrückt wird, so daß eine Ober fläche des Werkstückes durch zwei Rotationsbewegungen und eine Umlaufbewegung bearbeitet wird.

3. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem ein Werkstück gegen eine rotierende tassenförmige Schleifscheibe ange drückt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbei ten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um ein Dreh zentrum gedreht wird, das versetzt ist gegen ein Drehzen trum der Schleifscheibe, daß ferner dem Werkstück eine Umlaufbewegung um ein Umlaufzentrum erteilt wird, das gegen das Drehzentrum des Werkstückes und gegen das Drehzentrum der Schleifscheibe versetzt ist, wodurch die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.

4. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Schleifscheibentisch zum Halten und Drehen einer tassenförmigen Schleifscheibe, einen Werkstücktisch zum Halten eines Werkstückes und Drehen des Werkstückes um ein Drehzentrum, das versetzt ist gegen ein Drehzentrum des Schleifscheibentisches, einen Drehtisch, um dem Werkstück tisch eine Umlaufbewegung zu geben um ein Umlaufzentrum, das versetzt ist gegen das Drehzentrum des Schleifscheiben tisches und das Drehzentrum des Werkstücktisches, daß fer ner der Drehtisch mit dem Werkstücktisch am Drehzentrum des Werkstücktisches verbunden ist, und daß während das Werk stück durch den Werkstücktisch gedreht und durch den Dreh tisch in Umlauf versetzt wird, das Werkstück gegen die rotierende Schleifscheibe angedrückt wird, so daß eine Oberfläche des Werkstückes durch die Schleifscheibe bear beitet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite der Schleifscheibe im Bereich eines Umlaufradi us ±r₀ des Werkstückes vom Drehzentrum des Drehtisches aus liegt.

6. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem ein Werkstück gegen eine rotierende tassenförmige Schleifscheibe ange drückt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbei ten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um ein Dreh zentrum gedreht wird, das versetzt ist gegen ein Drehzen trum der Schleifscheibe, daß ferner die Schleifscheibe um ein Umlaufzentrum in Umlauf gebracht wird, das versetzt ist gegen das Drehzentrum der Schleifscheibe und gegen das Drehzentrum des Werkstückes, wodurch die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.

7. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Werkstücktisch zum Abstützen und Drehen eines Werkstückes, einen Schleifscheibentisch zum Abstützen einer tassenförmigen Schleifscheibe und zum Drehen dieser Schleifscheibe um ein Drehzentrum, das versetzt ist gegen ein Drehzentrum des Werkstücktisches, einen Drehtisch, um dem Schleifscheibentisch eine Umlaufbewegung um ein Umlauf zentrum zu gegeben, das versetzt ist gegen das Drehzentrum des Werkstücktisches und das Drehzentrum des Schleifschei bentisches, daß ferner der Drehtisch mit dem Schleifschei bentisch am Drehzentrum des letzteren verbunden ist, und daß während die Schleifscheibe durch den Schleifscheiben tisch rotiert wird und durch den Drehtisch in Umlauf ge setzt wird, die Schleifscheibe gegen das rotierende Werk stück angedrückt wird, so daß eine Oberfläche des Werk stückes durch die Schleifscheibe maschinell bearbeitet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite der Schleifscheibe im Bereich eines Umlaufradi us ±r₀ der Schleifscheibe vom Drehzentrum des Drehtisches aus liegt.

9. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei welchem ein Werk stück gegen eine rotierende toroidförmige Läpp-Scheibe angedrückt wird, während loses Schleifmittel in einen Raum zwischen der Läpp-Scheibe und dem Werkstück eingeführt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um ein Drehzen trum in Drehung versetzt wird, das versetzt ist gegen ein Drehzentrum der Läpp-Scheibe, daß ferner das Werkstück um ein Umlaufzentrum in Umlauf gesetzt wird, das versetzt ist gegen das Drehzentrum des Werkstückes und das Drehzentrum der Läpp-Scheibe, wodurch die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.

10. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Läppscheibentisch zum Halten und Drehen einer toroidförmigen Läpp-Scheibe, einen Werkstücktisch zum Hal ten eines Werkstückes und Drehen des Werkstückes um eine Drehachse, die gegen eine Drehachse des Läppscheibentisches versetzt ist, einen Drehtisch zum Umlaufen des Werk stücktisches um eine Umlaufachse, die versetzt ist gegen die Drehachse des Läppscheibentisches und gegen die Dreh achse des Werkstücktisches, daß ferner der Drehtisch mit dem Werkstücktisch an der Drehachse des letzteren verbunden ist, und daß während das Werkstück durch den Werkstücktisch gedreht wird und durch den Drehtisch in Umlauf gesetzt wird, daß das Werkstück gegen die rotierende Läpp-Scheibe angepreßt wird und loses Schleifmittel in einen Raum zwi schen der Läpp-Scheibe und dem Werkstück eingefüllt wird, so daß eine Oberfläche des Werkstückes durch die Läpp- Scheibe bearbeitet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite der Läpp-Scheibe im Bereich eines Umlaufradius ±r₀ des Werkstückes von der Drehachse des Drehtisches aus liegt.

12. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei dem ein Werkstück gegen eine rotierende toroidale Läpp-Scheibe angepreßt wird, während loses Schleifmittel in einen Raum zwischen der Läpp-Scheibe und das Werkstück eingeführt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbeiten, dadurch gekenn zeichnet, daß das Werkstück um eine Drehachse gedreht wird, die versetzt ist gegen eine Drehachse der Läpp-Scheibe, daß ferner die Läpp-Scheibe um eine Umlaufachse in Umlauf gesetzt wird, die versetzt ist gegen die Drehachse der Läpp-Scheibe und gegen die Drehachse des Werkstückes, wo durch die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.

13. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Werkstücktisch zum Halten und Drehen eines Werkstückes, einen Läppscheibentisch zum Halten einer to roidförmigen Läpp-Scheibe und Drehen dieser Läpp-Scheibe um eine Drehachse, die versetzt ist gegen eine Drehachse des Werkstücktisches, einen Drehtisch für eine Umlaufbewegung des Läppscheibentisches um eine Umlaufachse, die versetzt ist gegen die Drehachse des Werkstücktisches und die Dreh achse des Läppscheibentisches, daß ferner der Drehtisch mit dem Läppscheibentisch an der Drehachse des Läppscheiben tisches verbunden ist, und daß währen die Läpp-Scheibe durch den Läppscheibentisch gedreht wird und durch den Drehtisch in Umlauf gesetzt wird, die Läpp-Scheibe gegen das rotierende Werkstück angepreßt wird und loses Schleif mittel in einen Raum zugeführt wird zwischen der Läpp- Scheibe und dem Werkstück, so daß eine Oberfläche des Werk stückes durch die Läpp-Scheibe bearbeitet wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite der Läpp-Scheibe im Bereich eines Umlaufradius ±r₀ der Läpp-Scheibe vom Drehzentrum des Drehtisches aus liegt.

15. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei welchem ein Werk stück gegen ein rotierendes toroidales Poliertuch ange drückt wird, während loses Schleifmittel in einen Raum zwischen dem Poliertuch und dem Werkstück eingefüllt wird, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um eine Drehachse gedreht wird, die versetzt ist gegen eine Drehachse des Poliertu ches, und daß das Werkstück um eine Umlaufachse umgewälzt wird, die versetzt ist gegen die Drehachse des Werkstückes und gegen die Drehachse des Poliertuches, wodurch die Ober fläche des Werkstückes bearbeitet wird.

16. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Poliertuchtisch zum Halten und Drehen eines toroidalen Poliertuches, einen Werkstücktisch zum Halten eines Werkstückes und Drehen dieses Werkstückes um eine Drehachse, die versetzt ist gegen eine Drehachse des Po liertuchtisches, einen Drehtisch, um dem Werkstücktisch eine Umlaufbewegung um eine Umlaufachse zu geben, die ver setzt ist gegen die Drehachse des Poliertuchtisches und gegen die Drehachse des Werkstücktisches, daß ferner der Drehtisch mit dem Werkstücktisch am Drehzentrum des letzte ren verbunden ist, und daß während das Werkstück durch den Werkstücktisch gedreht wird und durch den Drehtisch in Umlauf gesetzt wird, dieses Werkstück gegen das rotierende Poliertuch angedrückt wird und loses Schleifmittel in einen Raum zugeführt wird zwischen dem Poliertuch und dem Werk stück, so daß eine Oberfläche des Werkstückes durch das Poliertuch bearbeitet wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite des Poliertuches im Bereich eines Umlaufradius ±r₀ des Werkstückes vom Drehzentrum des Drehtisches aus liegt.

18. Verfahren zur Oberflächenbearbeitung, bei welchem ein Werk stück gegen ein rotierendes toroidförmiges Poliertuch ange drückt wird, während loses Schleifmittel in einen Raum zugeführt wird zwischen dem Poliertuch und dem Werkstück, um eine Oberfläche des Werkstückes zu bearbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück um eine Drehachse gedreht wird, die versetzt ist gegen eine Drehachse des Poliertu ches, und daß das Poliertuch um eine Umlaufachse in Umlauf gesetzt wird, die versetzt ist gegen die Drehachse des Poliertuches und gegen die Drehachse des Werkstückes, wo durch die Oberfläche des Werkstückes bearbeitet wird.

19. Vorrichtung zur Oberflächenbearbeitung, gekennzeichnet durch einen Werkstücktisch zum Halten und Drehen eines Werkstückes, einen Poliertuchtisch zum Halten eines toroid förmigen Poliertuches und zum Drehen dieses Poliertuches um eine Drehachse, die versetzt ist gegen eine Drehachse des Werkstücktisches, einen Drehtisch zum Umlaufenlassen des Poliertuchtisches um eine Umlaufachse, die versetzt ist gegen die Drehachse des Werkstücktisches und gegen die Drehachse des Poliertuchtisches, daß ferner der Drehtisch verbunden ist mit dem Poliertuchtisch an der Drehachse des Poliertuchtisches, und daß während das Poliertuch durch den Poliertuchtisch gedreht wird und durch den Drehtisch in Umlauf gesetzt wird, das Poliertuch gegen das rotierende Werkstück angedrückt wird und loses Schleifmittel in einen Raum zwischen dem Poliertuch und dem Werkstück eingefüllt wird, so daß eine Oberfläche des Werkstückes durch das Poliertuch bearbeitet wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Breite des Poliertuches im Bereich eines Umlaufradius ±r₀ des Poliertuches von der Drehachse des Drehtisches aus liegt.