DE10020347A1

DE10020347A1 - Vorrichtung zum Schlafen von kugelförmigen Objekten

Info

Publication number: DE10020347A1
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: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP4101971B2; US6358132B1; DE10020347B4; JP2000308958A; DE10020347B8; SG87099A1

Abstract

Offenbart wird eine Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform. Die Kugelnachwälzvorrichtung weist auf: einen Schleifteil, der mit einer Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausgestattet ist, einen Einlaßteil, der mit einer Einrichtung zum Einbringen von kugelförmigen Objekten in das Schleifteil ausgestattet ist, und einen Auslaßteil, der mit einer Einrichtung zum Entnehmen von umgeformten kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgestattet ist. Der Einlaßteil, der Schleifteil und der Auslaßteil stehen über eine Transporteinrichtung in Verbindung. Die Transporteinrichtung weist ein Endlostransportband mit einer Serie von Löchern zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb zum Antreiben des Endlostransportbandes auf. Im Schleifteil läuft ein Endlosschleifband parallel mit dem Endlostransportband in der gleichen oder Gegenrichtung relativ zum Endlostransportband in einer solchen Geschwindigkeit, die bewirkt, daß sich kugelförmige Objekte am Schleifband reiben. Eine Zufallsbewegungseinrichtung bewegt sich quer über das Transport- und das Schleifband hin und her, um kugelförmige Objekte zwischen der Zufallsbewegungseinrichtung und dem Schleifband sandwichartigeinzuschließen, wodurch ein abweichungsfreies Schleifen von kugelförmigen Objekten sichergestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform.

Halbleiterscheiben werden einer Serie von Verfahren un terzogen, 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:

1. Scheiben werden aus Siliciumstäben geschnitten, um Schleif-, Polier-, Vereinzelungs- und anderen Bearbeitungspro zessen unterzogen zu werden. Fast alle derartig bereitgestell ten 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.
2. Transport und Bearbeitung von Halbleiterscheiben muß unter vollkommen staubfreien Bedingungen durchgeführt werden. Die Einrichtung von Clean-Rooms (Reinsträumen) ist jedoch sehr teuer.
3. Scheibenschneidmaschinen, Poliervorrichtungen, Diffusion söfen, Schleifvorrichtungen, Schrittmotoren, Chipschneidma schinen und andere Maschinen und Vorrichtungen werden in jedem Herstellungsschritt verwendet. Diese Maschinen und Vorrichtun gen können jedoch ausschließlich für eine bestimmte Größe von Scheiben verwendet werden und müssen zur Bearbeitung verschie dener Größen von Scheiben gewechselt werden. Der Austausch ist jedoch unvermeidlich teuer;
4. Halbleiterscheiben sind sehr dünn und zerbrechlich.

In der Hoffnung alle diese Probleme zu mildern, ist vorgeschlagen worden, daß Blöcke aus Halbleitermaterial so be arbeitet werden, daß eine Charge von kugelförmigen Körpern entsteht und daß der Oberfläche jedes kugelförmigen Halblei terkörpers 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 erfin dungsgemäße Vorrichtung zum Nachwälzen von kugelförmigen Ob jekten zu einer genauen Kugelform mindestens auf: einen Schleifteil, der mit einer Einrichtung zum Schleifen von ku gelförmigen Objekten ausgerüstet ist, einen Einlaßteil, der mit einer Einrichtung zum Zuführen bzw. Einbringen von kugel förmigen Objekten in den Schleifteil ausgerüstet ist, und ei nen Auslaßteil, der mit einer Einrichtung zum Entnehmen von kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgerüstet ist, wobei der Einlaßteil, der Schleifteil und der Auslaßteil über eine Transporteinrichtung in Verbindung stehen.

Die Transporteinrichtung kann ein Endlostransportband mit einer Serie von Aussparungen bzw. Löchern zum Aufnehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb zum Antreiben des Endlostransportbandes aufweisen, und die Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten kann aufweisen: ein End losschleifband, das parallel mit dem Endlostransportband in der gleichen oder Gegenrichtung relativ zum Endlostransport band mit einer solcher Geschwindigkeit läuft, die bewirkt, daß sich kugelförmige Objekte aufgrund der relativen Geschwindig keitsdifferenz zwischen dem Schleif- und Transportband am End losschleifband reiben, eine flache Auflage zum gleitfähigen Lagern des Schleifbandes und eine 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, wodurch ein abwei chungsfreies Schleifen von kugelförmigen Objekten sicherge stellt wird.

Gewählte Löcher des Endlostransportbandes werden ein zeln mit kugelförmigen Objekten beschickt, und das Endlos schleifband kann eine in Längsrichtung verlaufende Kugelwie derform- bwz. -nachwälzrille an seiner Mittellinie haben, wo bei 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 kugel förmiger Objekte in jedem einzelnen Loch des Endlostransport bandes 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 Zufallsbewegungseinrich tung können feinpulverisierte Schleifkörper haben, die an ih ren Oberflächen befestigt sind bzw. festkleben. Der Schleif teil kann eine Einrichtung zum Einbringen von feinpulverisier ten Schleifkörpern in die Einrichtung zum Schleifen von kugel förmigen 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.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfin dungsgemäßen Kugelnachwälzvorrichtung.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Kugelnachwälzvor richtung; und

Fig. 3 stellt dar, wie ein kugelförmiger Halbleiterkör per im Schleifteil geschliffen wird.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist eine erfindungsgemäße Vorrich tung 10 zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer ge wünschten Kugelform auf: einen Schleifteil 11, der mit einer Einrichtung 18 zum Schleifen von kugelförmigen Objekten ausge rüstet 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 Trans porteinrichtung 14 in Verbindung.

Gemäß Fig. 1 weist die Transporteinrichtung 14 auf: ein Endlostransportband 25 mit einer Serie von Löchern 24 zum Auf nehmen von kugelförmigen Objekten und einen Antrieb 27 mit mehreren Rollen zum Antreiben des Endlostransportbandes 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 gleitfähi gen Lagern des Endlosschleifbandes 15 und eine bewegliche Zu fallsbewegungseinrichtung 17, die das Endlostransportband 25 und das Endlosschleifband 5 kreuzt, wobei kugelförmige Objekte zwischen der Zufallsbewegungseinrichtung 17 und dem Endlos schleifband 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 Mit tellinie. Die Längsrille 19 hat im Querschnitt genau die glei che Bogenform wie ein gewähltes kreisförmiges Teil der ge wünschten genauen Kugelform, wodurch die kugelförmigen Objek te, 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 wech seln, wodurch bewirkt wird, daß die Gesamtfläche jedes kugel förmigen Objekts gleichmäßig geschliffen wird. Somit ist das abweichungsfreie Schleifen von kugelförmigen Objekten sicher gestellt. Die Zufallsbewegungseinrichtung 17 weist einen Drehantrieb 21, einen Zufallsbewegungsblock 22 und eine Druck steuerung 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 Schleifban des 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 Endlostrans portband 25 abgegeben, um nacheinander in seinen Löchern 24 abgelegt zu werden. Im Auslaßteil 13 weist die Entnahmeein richtung 30 eine Absaugquelle 29 auf, die einen negativen Druck an jedes einzelne kugelförmige Objekt anlegt, um umge formte kugelförmige Objekte nacheinander abzuziehen.

Nachstehend wird beschrieben, wie die Kugelnachwälzvor richtung 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 Geschwindigkeitsdiffe renz, daß das Schleifband 15 die kugelförmigen Halbleiterkör per 40 reibt, die in den Löchern 24 des Transportbandes 25 an geordnet sind. Beispielsweise werden das Schleifband 15 und das Transportband 25 in entgegengesetzten Richtungen angetrie ben, um eine solche relative Geschwindigkeitsdifferenz zu be wirken, wie sie beim Reiben von kugelförmigen Halbleiterkör pern erforderlich ist, wie mit Pfeilen in Fig. 3 angezeigt.

Wie in Fig. 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 Mit tellinie. 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 ku gelförmigen Halbleiterkörper übertragen wird.

Der Reibungskoeffizient der unteren Fläche des Zufalls bewegungsblocks 22 ist größer als der des Schleifbandes 15, wodurch bewirkt wird, daß eine Drehkraft auf jeden kugelförmi gen Halbleiterkörper 40 aufgebracht wird, wenn sich der Zu fallsbewegungsblock 22 über das Schleifband 15 hin- und herbe wegt. 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 Halbleiter körper gleichmäßig geschliffen wird. Auf der unteren Fläche des Zufallsbewegungsblocks 22 sind feinpulverisierte Schleif körper festgeklebt, so daß sich der Zufallsbewegungsblock 22 am Schleifen der kugelförmigen Halbleiterkörper 40 beteiligen kann. Anstatt feinpulverisierte Schleifkörper am Zufallsbewe gungsblock 22 und/oder am Schleifband 26 festzukleben, können feinpulverisierte Schleifkörper in den Schleifteil 11 einge bracht werden. Zusätzliches Einbringen von feinpulverisierten Schleifkörpern in den Schleifteil 11 kann das Schleifen von kugelförmigen Halbleiterkörpern beschleunigen.

Um das gleichmäßige Schleifen von kugelförmigen Halb leiterkörpern 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 diesem Zweck gesteuert wer den.

Alle derartig gleichmäßig geschliffenen kugelförmigen Halbleiterkörper 40 werden vom Endlostransportband 25 trans portiert, um den Schleifteil 11 zu verlassen, um zum Aus laßteil 13 zu gelangen, wo die Entnahmeeinrichtung 30 kugel förmige Halbleiterkörper 40 absaugt, um sie ausbringen zu las sen.

Wie man aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen kann, können kugelförmige Objekte effektiv genau mit einer er höhten Effizienz geschliffen werden. Insbesondere können ku gelförmige Halbleiterkörper mit einer solchen Genauigkeit ge schliffen werden, daß Schaltkreismuster, die auf ihre kugel förmigen Oberflächen aufgeprägt werden, garantiert frei von Mängel sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform mit mindestens einem Schleifteil, der mit einer Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Ob jekten ausgerüstet ist, einem Einlaßteil, der mit einer Ein richtung zum Einbringen von kugelförmigen Objekten in den Schleifteil ausgerüstet ist, und einem Auslaßteil, der mit ei ner Einrichtung zum Entnehmen von umgeformten kugelförmigen Objekten aus dem Schleifteil ausgerüstet ist, wobei der Ein laßteil, der Schleifteil und der Auslaßteil über eine Trans porteinrichtung in Verbindung stehen.

2. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 1, wobei
die Transporteinrichtung ein Endlostransportband mit einer Serie von Löchern zum Aufnehmen von kugelförmigen Objek ten und einen Antrieb zum Antreiben des Endlostransportbandes aufweist;
die Einrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objek ten aufweist: ein Endlosschleifband, das parallel mit dem End lostransportband in der gleichen oder Gegenrichtung relativ zum Endlostransportband mit einer solcher Geschwindigkeit läuft, die bewirkt, daß sich kugelförmige Objekte aufgrund der relativen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Endlostrans port- und dem Endlosschleifband am Endlosschleifband reiben, eine flache Auflage zum gleitfähigen Lagern des Schleifbandes und eine 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 Endlos schleifband einzuschließen, wodurch ein abweichungsfreies Schleifen von kugelförmigen Objekten sichergestellt wird.

3. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 2, wobei gewählte Lö cher des Endlostransportbandes einzeln mit kugelförmigen Ob jekten beschickt werden; und das Endlosschleifband eine in Längsrichtung verlaufende Kugelwiederformrille an seiner Mit tellinie hat, wobei der Querschnitt der Längsrille die Bogen form der genauen Kugelform aufweist, wodurch die kugelförmigen Objekte, die teilweise in der Längsrille angeordnet sind, die genaue Kugelform erhalten.

4. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 3, wobei der Ein laßteil einer Einrichtung zum Einlegen von kugelförmigen Ob jekten in jedes einzelne Loch des Endlostransportbandes auf weist; und das Auslaßteil eine Einrichtung zum Absaugen und Entnehmen von kugelförmigen Objekten aus jedem einzelnen Loch des Endlostransportbandes aufweist.

5. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 2, wobei das Endlos schleifband und die Zufallsbewegungseinrichtung feinpulveri sierte Schleifkörper aufweisen, die auf ihren Oberflächen festkleben.

6. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach Anspruch 5, wobei der Schleif teil eine Einrichtung zum Einbringen von feinpulverisierten Schleifkörpern in die Einrichtung zum Schleifen von kugelför migen Objekten aufweist.

7. Vorrichtung zum Schleifen von kugelförmigen Objekten zu einer genauen Kugelform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die kugelförmigen Objekte kugelförmige Stücke aus Halb leitermaterial sind.