DE19928950A1

DE19928950A1 - Verfahren zum Schleifen der Oberfläche eines Werkstücks

Info

Publication number: DE19928950A1
Application number: DE1999128950
Authority: DE
Inventors: Michael Simon; Simon Ehrenschwendtner; Bert Ripper
Original assignee: Wacker Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2000-12-07
Also published as: KR20010049611A; JP2001030149A

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen der Oberfläche eines rotierenden Werkstücks, wobei das Werkstück durch eine Vorschubbewegung mit einem rotierenden Schleifwerkzeug in Kontakt gebracht wird, indem das Werkstück und/oder das Schleifwerkzeug auf einer Achse bewegt wird. Erfindungsgemäß wird zusätzlich eine oszillierende lineare Bewegung veranlaßt, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausgeführt wird, wobei diese erste oszillierende lineare Bewegung auf einer Achse erfolgt, die senkrecht zur Achse der Vorschubbewegung liegt.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen der Oberfläche eines rotierenden Werkstücks, wobei das Werkstück durch eine Vorschubbewegung mit einem rotierenden Schleif werkzeug in Kontakt gebracht wird, indem das Werkstück und/oder das Schleifwerkzeug auf einer Achse bewegt wird.

Das Verfahren eignet sich für alle gattungsgemäßen Schleif verfahren, durch deren Einsatz ein Werkstück, insbesondere eine Halbleiterscheibe mit einem Profil oder einer glatten Oberflä che versehen wird.

Beim Schleifen entstehen wegen der Rotation des Schleifwerk zeugs und des Werkstücks typische Schleifspuren auf der Ober fläche des Werkstücks, die mit bloßem Auge zu erkennen sind. Bei genauerer Untersuchung der Schleifspuren stellt man fest, daß es sich um langgezogene, gerichtete Berg und Tal Strukturen (Riefen) handelt, die durch den Eingriff der Schleifkörner des Schleifwerkzeugs erzeugt werden. Kunden von Halbleiterscheiben meinen bisweilen in der Sichtbarkeit der Schleifspuren einen Beleg für eine unzulässige Rauhigkeit der Oberfläche zu erken nen. Obwohl dies ein Irrtum ist, bevorzugen sie deshalb auf an dere Weise geglättete Halbleiterscheiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Sichtbarkeit der Schleifspu ren einzuschränken.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Schleifen der Oberfläche eines rotierenden Werkstücks, wobei das Werkstück durch eine Vorschubbewegung mit einem rotierenden Schleif werkzeug in Kontakt gebracht wird, indem das Werkstück und/oder das Schleifwerkzeug auf einer Achse bewegt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine oszillierende lineare Bewegung veranlaßt wird, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausgeführt wird, wobei diese erste oszillierende lineare Bewe gung auf einer Achse erfolgt, die senkrecht zur Achse der Vor schubbewegung liegt.

Unter einer oszillierenden linearen Bewegung ist eine gerad linige Translationsbewegung entlang einer bestimmten Wegstrecke zu verstehen, deren Richtung sich mit einer bestimmten Frequenz periodisch umkehrt.

Die oszillierende lineare Bewegung des Schleifwerkzeugs und/oder des Werkstücks führt zu einem veränderten Schleifmu ster, bei dem langgezogene Riefen als solche nicht mehr auftre ten. Diesem Schleifmuster fehlt eine für die Sichtbarkeit mit dem menschlichen Auge notwendige Regelmäßigkeit, so daß die ge schliffene Oberfläche als strukturlos erscheint.

Die oszillierende lineare Bewegung senkrecht zur Vorschub richtung hat darüber hinaus zur Folge, daß der Höhenunterschied zwischen einer lokalen Erhebung und einer dazu benachbarten Senke (peak to valley distance) kleiner ist, als bei den übli chen Schleifspuren. Dadurch ist die Qualität der geschliffenen Oberfläche erhöht, so daß gegebenenfalls auf ein Nachschleifen der Oberfläche mit feinerem Schleifkorn verzichtet werden kann und nachfolgende Prozeßschritte, die der weiteren Glättung der Oberfläche dienen, insbesondere Ätzschritte und Polierschritte, vereinfacht durchgeführt oder im Umfang reduziert werden kön nen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zu sätzlich zur Vorschubbewegung und zur oszillierenden linearen Bewegung, die senkrecht zur Richtung der Vorschubbewegung er folgt (nachfolgend erste oszillierende lineare Bewegung ge nannt), eine zweite oszillierende lineare Bewegung veranlaßt, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausgeführt wird, wobei diese Bewegung auf einer Achse erfolgt, die senkrecht zur Achse der ersten oszillierenden linearen Bewegung liegt. Diese zweite oszillierende lineare Bewegung kann daher auf der Achse der Vorschubbewegung oder senkrecht dazu erfolgen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zusätzlich zur ersten oszillierenden linearen Bewegung eine zweite und eine dritte oszillierende lineare Bewegung ver anlaßt, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausge führt werden. Diese Bewegungen erfolgen auf drei orthogonal zu einander liegenden Achsen, wobei die Vorschubbewegung ebenfalls auf einer dieser Achsen erfolgt.

Besonders bevorzugt ist es, zwei oder drei der oszillierenden linearen Bewegungen derart zu kombinieren, daß eine Kreisbewe gung des Schleifwerkzeugs und/oder des Werkstücks resultiert. Andere Kombinationen, beispielsweise eine resultierende Super position aus einer Kreis- und einer Sinusbewegung oder aus ei ner kreisförmigen und einer zykloidischen Bewegungsbahn können ebenfalls gewählt werden.

Die Parameter der oszillierenden linearen Bewegungen wie Weg strecke und Frequenz werden vorzugsweise unabhängig voneinander eingestellt. Sie können auf andere Prozeßparameter, beispiels weise die Drehzahl des Schleifwerkzeugs, die Drehzahl des Werk stücks und die Vorschubgeschwindigkeit abgestimmt werden.

Zur Ausführung der oszillierenden linearen Bewegungen wird vor geschlagen, für jede Bewegungsrichtung einen piezoelektrisch betriebenen, geregelten oder ungeregelten Linearantrieb bereit zustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Figuren näher erläutert. Gleichartige Merkmale sind mit denselben Bezugszahlen versehen.

Fig. 1 zeigt schematisch die Oberfläche eines nach dem Stand der Technik geschliffenen Werkstücks in einer Auflösung im Nanometerbereich;

in Fig. 2 ist eine erfindungsgemäß geschliffene Oberfläche in einer der Fig. 1 entsprechenden Auflösung dargestellt;

Fig. 3 zeigt schematisch die Situation beim schleifenden Ver runden der Kante einer Halbleiterscheibe während eines gemäß dem Stand der Technik durchgeführten Verfahrens;

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung der Ver hältnisse beim Verrunden der Kante einer Halbleiterscheibe ge mäß der Erfindung;

Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der Verhältnisse beim Verrunden der Kante einer Halbleiterscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 6 zeigt schematisch die Situation beim Schleifen einer Seite einer Halbleiterscheibe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 7 ist eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung der Ver hältnisse beim Schleifen der Seite einer Halbleiterscheibe ge mäß der Erfindung; und

Fig. 8 zeigt eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung der Verhältnisse beim Schleifen der Seite einer Halbleiterscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Besonderes Resultat des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Bildung von üblichen, langgezogenen Schleifspuren unter bunden wird. In Fig. 1 sind derartige Schleifspuren darge stellt. Ihre Regelmäßigkeit und ihre Struktur führt dazu, daß sie auch für das menschliche Auge erkennbar sind. Durch das vorgeschlagene Verfahren wird erreicht, daß die Schleifkörner des Schleifwerkzeugs keine derartigen Schleifspuren hinter lassen können. Es wird stattdessen ein Schleifmuster wie bei spielsweise das in Fig. 2 dargestellte erzeugt, dessen Struk turen im Vergleich mit den üblichen Schleifspuren eine wesent lich geringere Längenausdehnung und einen deutlich geringeren Ordnungsgrad besitzen. Dieses unregelmäßigere Schleifmuster ist für das menschliche Auge nicht erkennbar und die geschliffene Oberfläche erscheint als gleichmäßig matt.

Fig. 3 zeigt die Situation beim Verrunden der Kante einer Halbleiterscheibe 3 mit einem Schleifwerkzeug 1. Das Schleif werkzeug ist eine Profilschleifscheibe, die die gewünschte Kan tenform abbildet. Ein Ausschnitt der Profilschleifscheibe ist vergrößert dargestellt. Gemäß dieser, dem Stand der Technik entsprechenden Anordnung wird das rotierende Schleifwerkzeug 1 in Vorschubrichtung 4 gegen die Kante der auf einer gegenläufig oder gleichläufig rotierenden Auflage 2 liegenden Halbleiter scheibe bewegt. Beim Schleifen der Kante entsteht ein in der Fig. 1 dargestelltes Schleifmuster, das sichtbare Schleif spuren hinterläßt. Fig. 4 zeigt eine mit der Fig. 3 überein stimmende Anordnung von Schleifwerkzeug und Halbleiterscheibe mit dem Unterschied, daß angedeutet ist, daß das Schleifwerk zeug 1 zusätzlich zur Vorschubbewegung 4 zu einer oszillieren den linearen Bewegung 5 auf einer Achse veranlaßt wird, die senkrecht zur Achse der Vorschubbewegung liegt. Des weiteren kann vorgesehen sein, entsprechende oszillierende lineare Bewe gungen des Schleifwerkzeugs auf zwei weiteren Achsen zuzulas sen, wobei die insgesamt drei Achsen jeweils orthogonal zuein ander liegen.

Die durch das Verfahren erreichbaren, vergleichsweise geringen peak to valley Abstände ermöglichen den Verzicht auf ein übli cherweise mit dem Ziel der Reduktion dieser Abstände durchge führtes Nachschleifen der Kante mit feinkörnigem Schleifkorn (Feinschleifen).

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung, die in Fig. 5 dargestellt ist, werden drei oszillierende lineare Bewegungen derart kombiniert, daß eine Kreisbewegung 6 des Schleifwerkzeugs resultiert.

Fig. 6 zeigt die Situation beim Schleifen einer Seite einer Halbleiterscheibe nach einem dem Stand der Technik entsprechen den Verfahren. Gemäß der dargestellten Anordnung wird das ro tierende Schleifwerkzeug 1, beispielsweise eine Topfschleif scheibe, in Vorschubrichtung 4 von oben gegen die Seite der auf einer gegenläufig rotierenden Auflage 2 liegenden Halbleiter scheibe 3 bewegt. Beim Schleifen der Seite entsteht ein charak teristisches Schleifmuster, dessen Struktur in Fig. 1 darge stellt ist. Dem menschlichen Auge präsentiert sich das Schleif muster in Form von kreisförmig gebogenen Schleifspuren, die sich von der Mitte der Halbleiterscheibe bis zum Rand der Halb leiterscheibe erstrecken.

Fig. 7 zeigt eine mit der Fig. 6 übereinstimmende Anordnung von Schleifwerkzeug und Halbleiterscheibe mit dem Unterschied, daß angedeutet ist, daß das Schleifwerkzeug 1 zusätzlich zur Vorschubbewegung 4 zu einer oszillierenden linearenen Bewegung 7 auf einer Achse veranlaßt wird, die senkrecht zur Achse der Vorschubbewegung liegt. Des weiteren kann vorgesehen sein, ent sprechende oszillierende lineare Bewegungen des Schleif werkzeugs auf zwei weiteren Achsen zuzulassen, wobei die insge samt drei Achsen jeweils orthogonal zueinander liegen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung, die in Fig. 8 dargestellt ist, werden zwei oszillierende lineare Bewegungen derart kombiniert, daß eine Kreisbewegung 8 des Schleifwerkzeugs resultiert.

Die Erfindung kann abweichend von den Darstellungen in den Fig. 3 bis 8 in äquivalenter Weise ausgeführt werden, indem das Werkstück statt des Schleifwerkzeugs entsprechend bewegt wird oder auch indem das Schleifwerkzeug und das Werkstück ge meinsam entsprechend bewegt werden.

Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf das Schleifen von Halbleiterscheiben beschränkt. Es können beispielsweise auch Werkstücke aus Glas oder Keramik auf die beschriebene Weise ge schliffen werden.

Claims

1. Verfahren zum Schleifen der Oberfläche eines rotierenden Werkstücks, wobei das Werkstück durch eine Vorschubbewegung mit einem rotierenden Schleifwerkzeug in Kontakt gebracht wird, in dem das Werkstück und/oder das Schleifwerkzeug auf einer Achse bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine oszillierende li neare Bewegung veranlaßt wird, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausgeführt wird, wobei diese erste oszillierende lineare Bewegung auf einer Achse erfolgt, die senkrecht zur Achse der Vorschubbewegung liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite oszillierende lineare Bewegung veranlaßt wird, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausgeführt wird, wobei diese Bewegung auf einer Achse erfolgt, die senkrecht zur Achse liegt, auf der die erste oszillierende lineare Bewegung er folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite und eine dritte oszillierende lineare Bewegung veranlaßt werden, die vom Schleifwerkzeug und/oder vom Werkstück ausge führt werden, wobei diese Bewegungen auf Achsen erfolgen, die jeweils senkrecht zur Achse liegen, auf der die erste oszillie rende lineare Bewegung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß mit den oszillierenden linearen Bewegungen be wirkt wird, daß das Schleifwerkzeug und/oder das Werkstück eine Kreisbewegung ausführen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß jeweils ein piezoelektrischer Antrieb bereitge stellt wird, um die oszillierenden linearen Bewegungen zu be wirken.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß als Werkstück eine Halbleiterscheibe verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kante der Halbleiterscheibe geschliffen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Seite der Halbleiterscheibe geschliffen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Werkstück aus Halbleitermaterial, Glas oder Keramik geschliffen wird.