DE10020347B4

DE10020347B4 - Vorrichtung zum Schlafen von kugelförmigen Objekten

Info

Publication number: DE10020347B4
Application number: DE10020347A
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Arai; Toru Takazawa
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP4101971B2; US6358132B1; SG87099A1; DE10020347B8; DE10020347A1; JP2000308958A

Abstract

Vorrichtung (10) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform mit mindestens einem Schleifteil (11), der mit einer Einrichtung (18) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausgerüstet ist, einem Einlassteil (12), einem Auslassteil (13), der mit einer Einrichtung (30) zum Entnehmen von umgeformten kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgerüstet ist, und eine Transporteinrichtung (14) zum Transportieren der kugelförmigen Objekte von dem Einlassteil (12) über das Schleifteil (11) zu dem Auslassteil (13); wobei
die Transporteinrichtung ein Endlostransportband (25) mit einer Serie von Löchern (24) zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb (27) zum Antreiben des Endlostransportbandes (25) aufweist;
wobei der Einlaßteil einer Einbringeinrichtung zum Einlegen von kugelförmigen Objekten in jedes einzelne Loch des Endlostransportbandes (25) aufweist;
die Einrichtung (18) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten aufweist: ein Endlosschleifband (15), das separat und unterhalb von dem Endlostransportband (25) angeordnet ist, das Endlosschleifband (15) parallel mit dem Endlostransportband (26) in...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform.
Halbleiterscheiben werden einer Serie von Verfahren unterzogen, um ihren Oberflächen Schaltkreismuster aufzuprägen, und dann wird jede Halbleiterscheibe zerschnitten, um viele IC- oder LSI-Chips zur Verwendung in vielen verschiedenen elektronischen Vorrichtungen bereitzustellen.
Bei der Herstellung solcher IC- oder LSI-Chips können jedoch folgende Probleme auftreten: Halbleiterscheiben sind sehr dünn und zerbrechlich, und werden aus Siliciumstäben geschnitten, um Schleif-, Polier-, Vereinzelungs- und anderen Bearbeitungsprozessen unterzogen zu werden. Fast alle derartig bereitgestellten Enderzeugnisse werden als mangelhaft befunden, und nur ein Prozent der Enderzeugnisse werden als zulässig befunden. Somit ist die Ertragsrate, bezogen auf das Rohmaterial überraschend niedrig.
Außerdem werden Scheibenschneidmaschinen, Poliervorrichtungen, Diffusionsöfen, Schleifvorrichtungen, Schrittmotoren, Chipschneidmaschinen und andere Maschinen und Vorrichtungen in jedem Herstellungsschritt verwendet. Diese Maschinen und Vorrichtungen können jedoch ausschließlich für eine bestimmte Größe von Scheiben verwendet werden und müssen zur Bearbeitung verschiedener Größen von Scheiben gewechselt werden. Der Austausch ist jedoch unvermeidlich teuer.
DE-C2-4219874 beschreibt eine Maschine zum Schleifen, Läppen oder Polieren von Stahlkugeln mit einer Bearbeitungseinheit, einem Behälter, einem Zuführkanal, der zwischen der Bearbeitungseinheit und dem Behälter zum Zuführen von Stahlkugeln aus dem Behälter ausgebildet ist, und einem Endkanal zum Entladen der Stahlkugeln in den Behälter. Der Zuführkanal und/oder der Entladekanal ist mindestens abschnittsweise von in deren Längsrichtung verlaufenden und parallel zueinander angeordneten Stangen gebildet.
US-3 999 330 betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Kugeln, umfassend die Schritte Anordnen der Kugeln zwischen zwei gegenüberliegenden Arbeitsflächen, Drehen eines der Körper um eine Achse und Anbringen des anderen Körpers auf der gleichen Ebene abgewinkelt und tangential zu den Kugeln, um das Einrollen der Kugeln zu ermöglichen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Kraft von zwei unabhängigen Komponentenachsen durch die Interaktion von zwei Körpern entsteht.
JP-A-61270071 beschreibt ein Verfahren zum Polieren von Kugeln. Dabei wird eine Polierkugelschraube drehbar in einen Polierzylinder eingefügt und einem Überführungsmechanismus bereitgestellt, welcher die zu transportierende Kugel durch eine Reihe von Nute bzw. Rille der Polierkugelschraube transportiert und aus dem Polierzylinder hinausbefördert und danach wieder in den Polierzylinder einbringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten bereitzustellen, welche dadurch auch den Herstellungsprozess von Halbleitermaterial verbessert.
Diese Aufgabe wird anhand des Gegenstands gemäß der vorliegenden Patentansprüche gelöst.
Es ist vorgeschlagen worden, daß Blöcke aus Halbleitermaterial so bear arbeitet werden, daß eine Charge von kugelförmigen Körpern entsteht und daß der Oberfläche jedes kugelförmigen Halbleiterkörpers Schaltkreismuster aufgeprägt werden; die Kugelform ist physisch stabil und ist gegen Deformation, Zerbrechen oder Beschädigung wirksam widerstandsfähig.
Die Praxis des vorgeschlagenen Verfahrens erfordert die Verwendung einer Vorrichtung zum Nachwälzen von kugelförmigen Halbleiterkörpern zu einer genauen Kugelform.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform mit mindestens einem Schleifteil, der mit einer Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausgerüstet ist, einem Einlassteil, einem Auslassteil, der mit einer Einrichtung zum Entnehmen von umgeformten kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgerüstet ist, und eine Transporteinrichtung zum Transportieren der kugelförmigen Objeke von dem Einlassteil über das Schleifteil zu dem Auslassteil auf. Die Transporteinrichtung weist ein Endlostransportband mit einer Serie von Löchern zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb zum Antreiben des Endlostransportbandes auf. Der Einlaßteil weist eine Einbringeinrichtung zum Einlegen von kugelförmigen Objekten in jedes einzelne Loch des Endlostransportbandes auf. Die Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten weist ferner auf: ein Endlosschleifband, das separat und unterhalb von dem Endlostransportband angeordnet ist, wobei das Endlosschleifband parallel mit dem Endlostransportband in der gleichen oder Gegenrichtung relativ zum Endlostransportband läuft, eine unterhalb von dem Endlosschleifband angeordnete flache Auflage zum gleitfähigen Lagern des Schleifbandes und eine über dem Endlostransportband angeordnete Zufallsbewegungseinrichtung, die in der Lage ist, sich quer über das Endlostransport- und das Endlosschleifband hin- und herzubewegen, um kugelförmige Objekte sandwichartig zwischen der Zufallsbewegungseinrichtung und dem Endlosschleifband einzuschließen.
Gewählte Löcher des Endlostransportbandes werden einzeln mit kugelförmigen Objekten beschickt, und das Endlosschleifband kann eine in Längsrichtung verlaufende Kugelwiederform- bzw. -nachwälzrille an seiner Mittellinie haben, wobei der Querschnitt der Längsrille die genaue Bogenform der genauen Kugelform aufweist, wodurch die kugelförmigen Objekte, die teilweise in der Längsrille angeordnet sind, die genaue Kugelform erhalten.
Der Einlaßteil kann eine Einrichtung zum Ablegen kugelförmiger Objekte in jedem einzelnen Loch des Endlostransportbandes aufweisen, und der Auslaßteil kann eine Einrichtung zum Absaugen und Entnehmen von kugelförmigen Objekten aus jedem einzelnen Loch des Endlostransportbandes aufweisen.
Das Endlosschleifband und die Zufallsbewegungseinrichtung können feinpulverisierte Schleifkörper haben, die an ihren Oberflächen befestigt sind bzw. festkleben. Der Schleifteil kann eine Einrichtung zum Einbringen von feinpulverisierten Schleifkörpern in die Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten aufweisen.
Die kugelförmigen Objekte können kugelförmige Stücke aus Halbleitermaterial sein.
Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung einer Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist.
1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kugelnachwälzvorrichtung.
2 ist ein Blockschaltbild einer Kugelnachwälzvorrichtung; und
3 stellt dar, wie ein kugelförmiger Halbleiterkörper im Schleifteil geschliffen wird.
Gemäß 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer gewünschten Kugelform auf: einen Schleifteil 11, der mit einer Einrichtung 18 zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausgerüstet ist, einen Einlaßteil 12, der mit einer Einrichtung 28 zum Einbringen von kugelförmigen Objekten in den Schleifteil 11 ausgerüstet ist, und einen Auslaßteil 13, der mit einer Einrichtung 30 zum Entnehmen von kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil 11 ausgestattet ist. Der Einlaßteil 12, der Schleifteil 11 und der Auslaßteil 13 stehen über eine Transporteinrichtung 14 in Verbindung.
Gemäß 1 weist die Transporteinrichtung 14 auf: ein Endlostransportband 25 mit einer Serie von Löchern 24 zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb 27 mit mehreren Rollen zum Antreiben des Endlosransportbandes 25, während dieses straff gespannt ist.
Im Schleifteil 11 weist die Schleifeinrichtung 18 auf: ein Endlosschleifband 15 zum Reiben von kugelförmigen Objekten an seiner Schleiffläche, eine flache Auflage 16 zum gleitfähigen Lagern des Endlosschleifbandes 15 und eine bewegliche Zufallsbewegungseinrichtung 17, die das Endlostransportband 25 und das Endlosschleifband 5 kreuzt, wobei kugelförmige Objekte zwischen der Zufallsbewegungseinrichtung 17 und dem Endlosschleifband 15 sandwichartig eingeschlossen sind.
Das Schleifband 15 hat feinpulverisierte Schleifkörper, die auf seiner Oberfläche festkleben, und es hat eine in Längsrichtung verlaufende Kugelnachwälzrille 19 an seiner Mittellinie. Die Längsrille 19 hat im Querschnitt genau die gleiche Bogenform wie ein gewähltes kreisförmiges Teil der gewünschten genauen Kugelform, wodurch die kugelförmigen Objekte, die teilweise in der Kugelnachwälzrille 19 angeordnet sind, die gewünschte genaue Kugelform erhalten. Während sie von der darunter liegenden flachen Fläche 16 gehalten werden, wird das Schleifband 15 mit Hilfe von motorgetriebenen Rollen 20 angetrieben.
Die bewegliche Zufallsbewegungseinrichtung 17 hat die Funktion, die kugelförmigen Objekte ständig zu drehen, wodurch bewirkt wird, daß ihre Schleifabschnitte kontinuierlich wechseln, wodurch bewirkt wird, daß die Gesamtfläche jedes kugelförmigen Objekts gleichmäßig geschliffen wird. Somit ist das abweichungsfreie Schleifen von kugelförmigen Objekten sichergestellt. Die Zufallsbewegungseinrichtung 17 weist einen Drehantrieb 21, einen Zufallsbewegungsblock 22 und eine Drucksteuerung 23 auf. Der Drehantrieb 21 bewirkt, daß sich der Zu fallsbewegungsblock 22 in einer horizontalen Ebene hin- und herbewegt, während er auf den kugelförmigen Körpern aufliegt, um sie gegen das Schleifband 15 zu drücken. Als Alternative kann der Zufallsbewegungsblock 22 in Drehung versetzt werden.
Der flache Boden des Zufallsbewegungsblock 22 hat eine Reibungskoeffizienten, der größer ist als der des Schleifbandes 15. Am flachen Boden des Zufallsbewegungsblocks 22 können pulverisierte Schleifkörper festgeklebt sein, wodurch ein noch effektiveres Schleifen im Zusammenwirken mit dem Schleifband 15 erreicht wird.
Im Einlaßteil 12 werden kugelförmige Objekte aus der Einbring- bzw. Beschickungseinrichtung 28 an das Endlostransportband 25 abgegeben, um nacheinander in seinen Löchern 24 abgelegt zu werden. Im Auslaßteil 13 weist die Entnahmeeinrichtung 30 eine Absaugquelle 29 auf, die einen negativen Druck an jedes einzelne kugelförmige Objekt anlegt, um umgeformte kugelförmige Objekte nacheinander abzuziehen.
Nachstehend wird beschrieben, wie die Kugelnachwälzvorrichtung beim Schleifen von kugelförmigen Halbleiterkörpern verwendet wird.
Die Beschickungseinrichtung 28 speichert kugelförmige Halbleiterkörper 40, die in den Löchern 24 des Transportbandes 25 abgelegt werden, um zum Schleifteil 11 befördert zu werden. Im Schleifteil 11 läuft das Schleifband 15 in einer Richtung mit einer anderen Geschwindigkeit relativ zum Transportband 25, das parallel zum darunter liegenden Schleifband 15 läuft. Somit ermöglicht es die resultierende Geschwindigkeitsdifferenz, daß das Schleifband 15 die kugelförmigen Halbleiterkörper 40 reibt, die in den Löchern 24 des Transportbandes 25 angeordnet sind. Beispielsweise werden das Schleifband 15 und das Transportband 25 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben, um eine solche relative Geschwindigkeitsdifferenz zu bewirken, wie sie beim Reiben von kugelförmigen Halbleiterkörpern erforderlich ist, wie mit Pfeilen in 3 angezeigt.
Wie in 3 zu sehen ist, ist das Schleifband 15 auf einer flachen Fläche 16 gleitfähig gelagert, so daß das Schleifband 15 horizontal in einer festen Ebene stabil laufen kann. Die kugelförmigen Halbleiterkörper 40, die in Löchern 24 des Trägerbandes 25 angeordnet sind, werden sandwichartig drehbar zwischen dem darüberliegenden Zufallsbewegungsblock 22 und der flachen Fläche 16 eingeschlossen, wodurch es möglich ist, daß sich die kugelförmigen Halbleiterkörper 40 drehen und am Schleifband 15 reiben. Das Schleifband 15 hat eine in Längsrichtung verlaufende Kugelnachwälzrille 19 an seiner Mittellinie. Der Querschnitt der Längsrille 19 hat die gleiche Form wie ein gewählter Bogen der genauen Kugelform, wodurch die kugelförmigen Halbleiterkörper 40, die teilweise in der Kugelnachwälzrille 19 angeordnet sind, die genaue Kugelform erhalten, indem die Bogenform der Rille 19 genau auf die kugelförmigen Halbleiterkörper übertragen wird.
Der Reibungskoeffizient der unteren Fläche des Zufallsbewegungsblocks 22 ist größer als der des Schleifbandes 15, wodurch bewirkt wird, daß eine Drehkraft auf jeden kugelförmigen Halbleiterkörper 40 aufgebracht wird, wenn sich der Zufallsbewegungsblock 22 über das Schleifband 15 hin- und herbewegt. Die Drehkraft und das Laufen des Endlostransportbandes 25 bewirken, daß jeder kugelförmiger Halbleiterkörper 40 sich im Loch 24 dreht, während er seine Drehachse ständig ändert, wodurch sichergestellt wird, daß der kugelförmige Halbleiterkörper gleichmäßig geschliffen wird. Auf der unteren Fläche des Zufallsbewegungsblocks 22 sind feinpulverisierte Schleifkörper festgeklebt, so daß sich der Zufallsbewegungsblock 22 am Schleifen der kugelförmigen Halbleiterkörper 40 beteiligen kann. Anstatt feinpulverisierte Schleifkörper am Zufallsbewegungsblock 22 und/oder am Schleifband 26 festzukleben, können feinpulverisierte Schleifkörper in den Schleifteil 11 eingebracht werden. Zusätzliches Einbringen von feinpulverisierten Schleifkörpern in den Schleifteil 11 kann das Schleifen von kugelförmigen Halbleiterkörpern beschleunigen.
Um das gleichmäßige Schleifen von kugelförmigen Halbleiterkörpern 40 sicherzustellen, kann ein gesteuerter Druck, der auf die Zufallsbewegungseinrichtung 22 aufzubringen ist, durch die Drucksteuerung 23 angepaßt werden. Ansonsten kann das Anheben der flachen Fläche 16 gegen die darüberliegende Zufallsbewegungseinrichtung 22 zu diesen Zweck gesteuert werden.
Alle derartig gleichmäßig geschliffenen kugelförmigen Halbleiterkörper 40 werden vom Endlostransportband 25 transportiert, um den Schleifteil 11 zu verlassen, um zum Auslaßteil 13 zu gelangen, wo die Entnahmeeinrichtung 30 kugelförmige Halbleiterkörper 40 absaugt, um sie ausbringen zu lassen.
Wie man aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen kann, können kugelförmige Objekte effektiv genau mit einer erhöhten Effizienz geschliffen werden. Insbesondere können kugelförmige Halbleiterkörper mit einer solchen Genauigkeit geschliffen werden, daß Schaltkreismuster, die auf ihre kugelförmigen Oberflächen aufgeprägt werden, garantiert frei von Mängel sind.

Claims

Vorrichtung (10) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform mit mindestens einem Schleifteil (11), der mit einer Einrichtung (18) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausgerüstet ist, einem Einlassteil (12), einem Auslassteil (13), der mit einer Einrichtung (30) zum Entnehmen von umgeformten kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgerüstet ist, und eine Transporteinrichtung (14) zum Transportieren der kugelförmigen Objekte von dem Einlassteil (12) über das Schleifteil (11) zu dem Auslassteil (13); wobei die Transporteinrichtung ein Endlostransportband (25) mit einer Serie von Löchern (24) zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb (27) zum Antreiben des Endlostransportbandes (25) aufweist; wobei der Einlaßteil einer Einbringeinrichtung zum Einlegen von kugelförmigen Objekten in jedes einzelne Loch des Endlostransportbandes (25) aufweist; die Einrichtung (18) zum Schleifen von kugelförmigen Objekten aufweist: ein Endlosschleifband (15), das separat und unterhalb von dem Endlostransportband (25) angeordnet ist, das Endlosschleifband (15) parallel mit dem Endlostransportband (26) in der gleichen oder Gegenrichtung relativ zum Endlostransportband (25) läuft, eine unterhalb von dem Endlosschleifband (15) angeordnete flache Auflage (16) zum gleitfähigen Lagern des Schleifbandes und eine über dem Endlostransportband angeordnete Zufallsbewegungseinrichtung (17), die in der Lage ist, sich quer über das Endlostransport- und das Endlosschleifband (15, 25) hin- und herzubewegen, um kugelförmige Objekte sandwichartig zwischen der Zufallsbewegungseinrichtung (17) und dem Endlosschleifband (15) einzuschließen.
Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 1, wobei gewählte Löcher (24) des Endlostransportbandes (25) einzeln mit kugelförmigen Objekten beschickt werden; und das Endlosschleifband (15) eine in Längsrichtung verlaufende Kugelwiederformnut (19) an seiner Mittellinie hat, wobei der Querschnitt der Längsnut (19) die Bogenform der genauen Kugelform aufweist, wodurch die kugelförmigen Objekte, die teilweise in der Längsnut angeordnet sind, die genaue Kugelform erhalten.
Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 2, wobei das Auslaßteil eine Einrichtung zum Absaugen und Entnehmen von kugelförmigen Objekten aus jedem einzelnen Loch des Endlostransportbandes aufweist.
Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 1, wobei das Endlosschleifband (15) und die Zufallsbewegungseinrichtung (17) feinpulverisierte Schleifkörper aufweisen, die auf ihren Oberflächen festkleben.
Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die kugelförmigen Objekte kugelförmige Stücke aus Halbleitermaterial sind.