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JP2782404B2 - Swing type polishing machine - Google Patents

Swing type polishing machine

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Publication number
JP2782404B2
JP2782404B2 JP35011692A JP35011692A JP2782404B2 JP 2782404 B2 JP2782404 B2 JP 2782404B2 JP 35011692 A JP35011692 A JP 35011692A JP 35011692 A JP35011692 A JP 35011692A JP 2782404 B2 JP2782404 B2 JP 2782404B2
Authority
JP
Japan
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top ring
wafer
polishing
cylinder
rotating
Prior art date
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JP35011692A
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JPH06170724A (en
Inventor
好一 田中
浩昌 橋本
安雄 稲田
誠 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Publication date
Application filed by FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD., Shin Etsu Handotai Co Ltd filed Critical FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
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  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン半導体等のウ
ェーハのポリッシング加工を行う、揺動式ポリッシング
装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oscillating polishing apparatus for polishing a wafer such as a silicon semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ウェーハのポリッシング加工を行
うには、通常トップリングの下面にウェーハ(ワーク)
を保持し、研磨面に研磨布を貼った回転定盤にトップリ
ングにてウェーハを押圧し、回転定盤面にスラリーを供
給しながら回転定盤及びトップリングを回転させて行う
ようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to perform a polishing process on a wafer, a wafer (work) is usually placed on a lower surface of a top ring.
Is held, the wafer is pressed by a top ring on a rotating platen on which a polishing cloth is stuck on a polishing surface, and the rotating platen and the top ring are rotated while supplying slurry to the rotating platen surface. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記のようなポリッシ
ング加工によると、トップリングの位置及び回転定盤の
回転中心は常に一定であるため、研磨布におけるウェー
ハの接触軌跡がウェーハに転写されてリング状の凹凸が
ウェーハの研磨面に生じて加工精度が低下する。又、回
転定盤の研磨布はウェーハが擦れた部分だけ急激に偏摩
耗して更に加工不良が拡大されることがあった。そのた
めに、研磨布の貼り替え作業を頻繁に行わねばならなか
った。
According to the above-mentioned polishing process, the position of the top ring and the center of rotation of the rotary platen are always constant. Irregularities occur on the polished surface of the wafer, and the processing accuracy is reduced. In addition, the polishing cloth of the rotary platen may be unevenly worn only in a portion where the wafer is rubbed, and the processing defect may be further enlarged. Therefore, the work of replacing the polishing cloth has to be performed frequently.

【0004】本発明は、上記従来の事態に鑑みなされた
もので、回転定盤の研磨布の偏摩耗を防止してウェーハ
の加工精度を向上させると共に、研磨布の貼り替え作業
の回数を減らせるようにした、揺動式のポリッシング装
置を提供することを課題としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and prevents uneven wear of a polishing pad of a rotary platen to improve the processing accuracy of a wafer and reduce the number of times of polishing pad replacement work. It is an object of the present invention to provide an oscillating polishing apparatus.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記の課題を技術的に解
決するための手段として、本発明は、研磨面に研磨布を
貼った回転定盤に、トップリングにてウェーハを押圧し
ながら回転させるポリッシング装置であって、前記トッ
プリングを保持するスライド及び揺動可能なトップリン
グ保持部と、このトップリング保持部を駆動する駆動源
と、前記回転定盤を保持する揺動テーブルと、この揺動
テーブルを駆動する駆動源を有し、前記トップリングと
回転定盤とを互いに直交方向に同時に揺動させることを
要旨とするものである。
Means for Solving the Problems As a means for technically solving the above-mentioned problems, the present invention is directed to a rotating platen having a polishing surface stuck on a polishing cloth while rotating a wafer by pressing a wafer with a top ring. A polishing device that slides and swings a top ring holding unit that holds the top ring, a driving source that drives the top ring holding unit, a swing table that holds the rotary platen, The invention has a drive source for driving a swing table, and the gist is to swing the top ring and the rotary platen simultaneously in directions orthogonal to each other.

【0006】[0006]

【作用】ウェーハを保持するトップリングと、研磨布を
貼った回転定盤は互いに直交方向に同時に揺動するの
で、回転定盤の研磨布に接触するウェーハの軌跡は常に
変化し、研磨布のほぼ全面に亙って平均的に接触するこ
とにより偏摩耗を防止することができる。
The top ring for holding the wafer and the rotating platen on which the polishing cloth is attached simultaneously swing in the direction perpendicular to each other, so that the trajectory of the wafer in contact with the polishing cloth on the rotating plate constantly changes, The uneven contact can be prevented by the average contact over almost the entire surface.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面により詳説
する。図1はポリッシング装置の概略平面図であって、
1は門型のトップリング保持部であり、両方の脚1aの
下端部がガイドレール2に摺動自在に係合し、脚1aの
一方に固定されたボールネジホルダー3がガイドレール
2と平行に設けられたボールネジ4に螺合しており、こ
のボールネジ4を正逆回転させることによりトップリン
グ保持部1をガイドレール2に沿って自在にスライド及
び揺動できるようにしてある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic plan view of a polishing apparatus,
Reference numeral 1 denotes a gate-shaped top ring holding portion. Lower ends of both legs 1a are slidably engaged with the guide rails 2, and a ball screw holder 3 fixed to one of the legs 1a is parallel to the guide rails 2. The top ring holding portion 1 is freely slidable and swingable along the guide rail 2 by rotating the ball screw 4 forward and reverse.

【0008】前記トップリング保持部1の水平梁1bの
下面には、図2に示すように2個のトップリング5が下
向きに並設されており、これらのトップリング5はいず
れも水平梁1bの上部に取り付けられた駆動モーター6
と垂直シリンダー7とにより軸回転可能で且つ上下動可
能に形成されている。
As shown in FIG. 2, two top rings 5 are juxtaposed downward on the lower surface of the horizontal beam 1b of the top ring holder 1, and each of these top rings 5 is a horizontal beam 1b. Drive motor 6 mounted on top of
And a vertical cylinder 7 so as to be axially rotatable and vertically movable.

【0009】即ち、図3に示すように円筒型ハウジング
8の台座8aが前記トップリング保持部1の水平梁1b
に固定され、この円筒型ハウジング8内には回転筒9が
挿着されると共に、この回転筒9に対して支持筒10が
軸線方向にスライド可能に係合されており、台座8aに
取り付けた前記駆動モーター6の回転を歯車列11を介
して回転筒9に伝達して前記支持筒10と共に軸回転さ
せる。一方、台座8aに取り付けた前記垂直シリンダー
7のロッドの上下動をステー12を介して支持筒10に
伝達することにより、この支持筒10を回転筒9に対し
て上下動させる。支持筒10は、水平梁1bの孔1cを
貫通して下方に突出し、その下端のフランジ部10aに
前記トップリング5が取り付けられている。
That is, as shown in FIG. 3, the pedestal 8a of the cylindrical housing 8 is connected to the horizontal beam 1b of the top ring holder 1.
The rotary cylinder 9 is inserted into the cylindrical housing 8, and the support cylinder 10 is engaged with the rotary cylinder 9 so as to be slidable in the axial direction, and is attached to the pedestal 8a. The rotation of the drive motor 6 is transmitted to the rotating cylinder 9 via the gear train 11 to rotate the shaft together with the supporting cylinder 10. On the other hand, the vertical movement of the rod of the vertical cylinder 7 attached to the pedestal 8 a is transmitted to the support cylinder 10 via the stay 12 to move the support cylinder 10 up and down with respect to the rotary cylinder 9. The support tube 10 projects downward through the hole 1c of the horizontal beam 1b, and the top ring 5 is attached to a flange portion 10a at a lower end thereof.

【0010】トップリング5は、図4に示すように下端
の開口部に吸着盤5aが弾性材5bを介してフローティ
ング状態に取り付けられ、その吸着盤5aによりウェー
ハWを吸着保持できるようにしてある。
As shown in FIG. 4, the top ring 5 has a suction plate 5a mounted in a floating state through an elastic member 5b at an opening at the lower end thereof, so that the wafer W can be suction-held by the suction plate 5a. .

【0011】13は回転定盤であり、図5に示すように
揺動テーブル14の上に回転可能に保持されている。即
ち、揺動テーブル14の上には円筒状の受け台15が固
定され、この受け台にベアリング16及び定盤受け17
を介して回転定盤13が取り付けられ、揺動テーブル1
4に設置された駆動モーター18の回転を減速機19で
減速して定盤受け17の駆動軸17aを軸回転するよう
になっている。
A rotary platen 13 is rotatably held on a swing table 14 as shown in FIG. That is, a cylindrical pedestal 15 is fixed on the swinging table 14, and the bearing 16 and the surface plate
The turntable 13 is attached via the
The rotation of the drive motor 18 installed in the motor 4 is reduced by the speed reducer 19 so that the drive shaft 17a of the platen support 17 is rotated.

【0012】前記揺動テーブル14は、その下面側にガ
イド片14aが取り付けられてガイドレール20に摺動
自在に係合しており、このガイドレール20は図1、図
2に示すように前記ガイドレール2に対して直角方向に
設けられているため、トップリング保持部1の移動方向
とは直角方向に揺動される。従って、前記回転定盤13
も揺動テーブル14と共に、トップリング保持部1の揺
動方向に対して直角方向に揺動することになる。
The swing table 14 has a guide piece 14a attached to the lower surface thereof and slidably engages with a guide rail 20. As shown in FIGS. Since it is provided in a direction perpendicular to the guide rail 2, it swings in a direction perpendicular to the moving direction of the top ring holding unit 1. Therefore, the rotating platen 13
Also swings in a direction perpendicular to the swinging direction of the top ring holder 1 together with the swinging table 14.

【0013】図6は揺動テーブル14の揺動機構の一例
を示すもので、要所に固定台21を介して揺動用シリン
ダー22が取り付けられ、そのロッド22aの先端部を
揺動テーブル14側にフローティングジョイント23を
介して固定し、揺動用シリンダー22によって揺動テー
ブル14を前記ガイドレール20と平行方向に比較的短
いストロークで揺動させる。
FIG. 6 shows an example of a swinging mechanism of the swinging table 14. A swinging cylinder 22 is attached to a key point via a fixed base 21, and the tip of a rod 22a is attached to the swinging table 14 side. The swing table 14 is swung by a swing cylinder 22 with a relatively short stroke in a direction parallel to the guide rail 20.

【0014】24はワーク移載装置であり、図1に示す
ように水平シリンダー(図略)によりガイドバー24a
に沿って前記ガイドレール2と平行方向に移動する水平
移動体24bと、この水平移動体に取り付けられて垂直
シリンダー(図略)により上下方向に移動する垂直移動
体24cとを有し、垂直移動体24cには一対の受けア
ーム24dがそれぞれ取り付けられており、この受けア
ーム24dにてウェーハ収納部25からウェーハを1枚
ずつ取り出すようにしてある。
Reference numeral 24 denotes a work transfer device, which is a guide bar 24a formed by a horizontal cylinder (not shown) as shown in FIG.
And a vertical moving body 24c attached to the horizontal moving body and moved vertically by a vertical cylinder (not shown). A pair of receiving arms 24d are attached to the body 24c, and the receiving arms 24d take out wafers one by one from the wafer storage unit 25.

【0015】26は前記ワーク移載装置24と向き合う
反対側の端部に設置された位置決め装置であり、中央部
にウェーハよりやや小径で吸着機構を備えたワーク載置
テーブル26aが軸回転可能に設けられ、その周囲には
出入り可能なロッドを備えたシリンダー状のセンタリン
グ治具26bが求心方向に複数個配設され、且つウェー
ハのオリフラ部検出センサー26cがワーク載置テーブ
ル26aより下方の所定位置に設けられており、ワーク
載置テーブル26a上に載置したウェーハWの位置決め
ができるようにしてある。
Numeral 26 designates a positioning device installed at the end opposite to the work transfer device 24. The work mounting table 26a having a slightly smaller diameter than the wafer and having a suction mechanism at the center thereof is rotatable. A plurality of cylindrical centering jigs 26b having rods which can be moved in and out are provided around the jigs 26b in a centripetal direction, and a wafer orientation flat detection sensor 26c is provided at a predetermined position below the work placement table 26a. , So that the wafer W placed on the work placing table 26a can be positioned.

【0016】このように構成された本発明に係る揺動式
ポリッシング装置は、前記ワーク移載装置24によりウ
ェーハ収納部25からウェーハWを取り出して所定の位
置に待機させ、トップリング保持部1を移動させてトッ
プリング5をワーク移載装置24のウェーハWの真上に
位置合わせし、トップリング5を下降させてウェーハW
を吸着盤5aで吸着し、吸着後に元の位置まで上昇させ
る。
In the oscillating polishing apparatus according to the present invention thus constructed, the wafer W is taken out of the wafer accommodating section 25 by the work transfer apparatus 24 and is made to stand by at a predetermined position. The top ring 5 is moved to position it directly above the wafer W of the work transfer device 24, and the top ring 5 is lowered to move the wafer W
Is adsorbed by the adsorption disk 5a, and is raised to the original position after the adsorption.

【0017】この状態を保持しながらトップリング保持
部1を位置決め装置26迄移動させ、吸着盤5aの吸着
を解除してウェーハWをワーク載置テーブル26a上に
載置すると共に、ウェーハWのオリフラ部Wa(オリエ
ンテーションフラット部)を検出して位置決めする。
While maintaining this state, the top ring holding unit 1 is moved to the positioning device 26 to release the suction of the suction disk 5a to mount the wafer W on the work mounting table 26a. The section Wa (orientation flat section) is detected and positioned.

【0018】この後、トップリング5を再び降ろして吸
着盤5aにてウェーハWを吸着した後、トップリング保
持部1を移動させてトップリング5を回転定盤13に位
置合わせし、この回転定盤13の研磨面に貼った研磨布
CにウェーハWを適圧で押し当て、スラリーを供給しな
がらウェーハWをポリッシングする。
Thereafter, the top ring 5 is lowered again, and the wafer W is sucked by the suction disk 5a. Then, the top ring holding unit 1 is moved to position the top ring 5 on the rotary platen 13, and this rotation fixed The wafer W is pressed against the polishing cloth C stuck on the polishing surface of the board 13 with an appropriate pressure, and the wafer W is polished while supplying the slurry.

【0019】このポリッシング工程において、トップリ
ング5は軸回転されると共にトップリング保持部1を適
宜のストロークで図1の左右方向に動かすことができ、
且つ回転定盤13は揺動テーブル14により図1の上下
方向に揺動させることができるため、研磨布Cのほぼ全
面に亙って平均的にウェーハWが接触する。従って、研
磨布Cの部分的な偏摩耗を防止すると共に、ウェーハW
の研磨加工を高精度に行うことができる。この際、トッ
プリング5が2個あるため1回で2枚のウェーハを鏡面
加工することができる。
In this polishing step, the top ring 5 is rotated about the axis, and the top ring holding portion 1 can be moved in the left-right direction in FIG.
In addition, since the rotating platen 13 can be swung up and down in FIG. 1 by the swinging table 14, the wafer W comes into contact with the polishing pad C over substantially the entire surface on average. Accordingly, partial uneven wear of the polishing cloth C is prevented and the wafer W
Polishing can be performed with high precision. At this time, since there are two top rings 5, it is possible to mirror-process two wafers at one time.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
研磨面に研磨布を貼った回転定盤に、トップリングにて
ウェーハを押圧しながら回転させるポリッシング装置に
おいて、トップリングと回転定盤とを互いに直交方向に
同時に揺動させたので、研磨布のほぼ全面に亙ってウェ
ーハが平均的に接触することとなり、研磨布の偏摩耗を
未然に防止してウェーハの加工精度を向上させると共
に、研磨布の貼り替え作業の回数を減らせる等の優れた
効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
In a polishing machine that rotates a wafer while pressing a wafer with a top ring on a rotating surface plate with a polishing cloth adhered to the polishing surface, the top ring and the rotating surface plate were simultaneously swung in directions perpendicular to each other, so that the polishing cloth The wafers are in average contact over almost the entire surface, preventing uneven wear of the polishing cloth, improving the processing accuracy of the wafer, and reducing the number of times of polishing cloth replacement work. It has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例を示す揺動式ポリッシング
装置の概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of an oscillating polishing apparatus showing one embodiment of the present invention.

【図2】 同、トップリングの取付位置及び回転定盤の
揺動機構を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing a mounting position of a top ring and a swing mechanism of a rotary platen.

【図3】 図1におけるA−A線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.

【図4】 トップリングの破断面図である。FIG. 4 is a cutaway view of the top ring.

【図5】 回転定盤及びその揺動機構の縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a rotary platen and a swing mechanism thereof.

【図6】 同、揺動機構の駆動部の一例を示す説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a drive unit of the swing mechanism.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…トップリング保持部 1a…脚 1b…水平梁
1c…孔 2…ガイドレール 3…ボールネジ
ホルダー 4…ボールネジ 5…トップリング
5a…吸着盤 5b…弾性材 6…駆動モーター
7…垂直シリンダー 8…円筒型ハウジング 8
a…台座 9…回転筒 10…支持筒 10a…
フランジ部 11…歯車列 12…ステー 13
…回転定盤 14…揺動テーブル 14a…ガイド
片 15…受け台 16…ベアリング 17…定
盤受け 17a…駆動軸 18…駆動モーター
19…減速機 20…ガイドレール 21…固定台
22…揺動用シリンダー 22a…ロッド 2
3…フローティングジョイント 24…ワーク移載装
置 24a…ガイドバー 24b…水平移動体
24c…垂直移動体 24d…受けアーム 25…ウェーハ収納部 26
…位置決め装置 26a…ワーク載置テーブル 26b…センタリング
治具 26c…オリフラ部検出センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Top ring holding part 1a ... Leg 1b ... Horizontal beam 1c ... Hole 2 ... Guide rail 3 ... Ball screw holder 4 ... Ball screw 5 ... Top ring
5a: suction disk 5b: elastic material 6: drive motor
7 Vertical cylinder 8 Cylindrical housing 8
a ... pedestal 9 ... rotating cylinder 10 ... support cylinder 10a ...
Flange part 11 ... gear train 12 ... stay 13
... Rotating surface plate 14 ... Swinging table 14a ... Guide piece 15 ... Receiving base 16 ... Bearing 17 ... Surface plate receiving 17a ... Drive shaft 18 ... Drive motor
19: reducer 20: guide rail 21: fixed base 22: swing cylinder 22a: rod 2
3 Floating joint 24 Work transfer device 24a Guide bar 24b Horizontal moving body
24c: vertical moving body 24d: receiving arm 25: wafer storage unit 26
... Positioning device 26a ... Work placement table 26b ... Centering jig 26c ... Orientation flat part detection sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 安雄 長野県長野市松代町清野1650番地 不二 越機械工業株式会社内 (72)発明者 中島 誠 長野県長野市松代町清野1650番地 不二 越機械工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−210369(JP,A) 特開 昭50−77994(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B24B 37/04──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuo Inada 1650, Kiyono, Matsushiro-machi, Nagano, Nagano Prefecture Inside Fuji Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Nakajima 1650, Kiyono, Matsushiro-cho, Nagano, Nagano Prefecture (56) References JP-A-4-210369 (JP, A) JP-A-50-77994 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B24B 37 / 04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】研磨面に研磨布を貼った回転定盤に、トッ
プリングにてウェーハを押圧しながら回転させるポリッ
シング装置であって、前記トップリングを保持するスラ
イド及び揺動可能なトップリング保持部と、このトップ
リング保持部を駆動する駆動源と、前記回転定盤を保持
する揺動テーブルと、この揺動テーブルを駆動する駆動
源を有し、前記トップリングと回転定盤とを互いに直交
方向に同時に揺動させることを特徴とする、揺動式ポリ
ッシング装置。
1. A polishing apparatus for rotating a wafer while pressing a wafer with a top ring on a rotary platen having a polishing cloth adhered to a polishing surface, comprising a slide for holding the top ring and a swingable top ring holding. Unit, a drive source for driving the top ring holding unit, a swing table for holding the rotary platen, and a drive source for driving the swing table, and the top ring and the rotary platen are mutually connected. Orthogonal
An oscillating polishing apparatus characterized by simultaneously oscillating in directions .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04210369A (en) * 1990-11-30 1992-07-31 Toshiba Ceramics Co Ltd Polishing device for thin plate like member

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