DE19961106C2 - Haltevorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer ebenen Platte, Verwendung der Haltevorrichtung und ebene Platte - Google Patents
Haltevorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer ebenen Platte, Verwendung der Haltevorrichtung und ebene PlatteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum mechanischen
Bearbeiten mindestens einer ebenen Platte mit einem bestimm
ten Plattendurchmesser und einer bestimmten Plattendicke, wo
bei ein Anlagekörper mit einer ebenen Anlagefläche für die
Platte und ein Haltering zum Halten der Platte an der Anlage
fläche vorhanden sind und der Haltering und der Anlagekörper
derart einen Formschluß bilden, daß der Haltering die Anlage
fläche um eine Höhe überragt, die im wesentlichen die Plat
tendicke der Plätte ist. Neben der Haltevorrichtung werden
eine Verwendung der Haltevorrichtung und eine bestimmte ebene
Platte angegeben.
Eine Haltevorrichtung der genannten Art geht aus EP 0 787 562 A1
und EP 09 40 221 A2 hervor. Die Haltevorrichtung wird zum
beiseitigen Polieren der Oberflächen der ebenen Platte be
nutzt. Der Haltering weist einen Innendurchmesser auf, der
dem Plattendurchmesser der ebenen Platte entspricht. Zum Po
lieren wird die Platte in den Haltering eingelegt und der
Haltering mit der Platte und die Anlagefläche lateral gegen
einander bewegt. Die Anlagefläche weist einen Flächendurch
messer auf, der wesentlich größer ist, als der Plattendurch
messer der ebene Platte und der Innendurchmesser des Halte
rings.
Eine Haltevorrichtung für eine ebene Platte ist auch aus EP 0 660 377 A1
bekannt. Bei dieser Haltevorrichtung erfolgt ein
Halten der Platte durch Ansaugen einer ebenen Haltefläche der
Platte an die Anlagefläche des Anlagekörpers. Dazu weist der
Anlagekörper in der Anlagefläche mindestens eine Ansaugöff
nung auf. Durch die Ansaugöffnung wird ein Ansaugdruck auf
die Haltefläche der Platte ausgeübt. Die Haltevorrichtung
wird zum Halten einer Platte in Form eines Siliziumwafers
verwendet.
Die Haltevorrichtung eignet sich zum Aufnehmen und Transpor
tieren einer Platte, die stabil genug sind, um dem Ansaug
druck durch die Ansaugöffnung standzuhalten. Bei einem mecha
nischen Bearbeiten der Platte während des Haltens, beispiels
weise einem Abschleifen oder Polieren einer der Haltefläche
der Platte abgekehrten Bearbeitungsfläche der Platte, wirkt
auf die Platte zum Ansaugdruck eine zusätzliche Kraft. Dieser
zusätzlichen Kraft muß die Platte ebenfalls standhalten. Die
Platte soll während des mechanischen Bearbeitens keinen Bruch
erleiden, also heil bleiben. Dies gelingt beispielsweise da
durch, daß die Platte selbst eine dafür notwendige Bruchsta
bilität aufweist. Die Bruchstabilität ist beispielsweise
durch ein Material der Platte, eine Form und/oder eine Abmes
sung der Platte bestimmt.
Das Material der Platte zeichnet sich beispielsweise durch
eine bestimmte Duktilität aus. Die Duktilität ist ein Maß für
eine Fähigkeit des Materials, ohne Bruch plastisch verformt
zu werden. Ein duktiles Material wie Silizium weist eine hohe
Duktilität auf, dagegen weist ein sprödes Material wie ein
keramischer Werkstoff eine niedrige Duktilität auf. Die Ab
messung der Platte ist beispielsweise die Plattendicke oder
der Plattendurchmesser. Je höher die Duktilität des Materials
der Platte ist, desto größer kann der Plattendurchmesser und
desto kleiner die Plattendicke gewählt werden, um die Platte
ohne Bruch halten und mechanisch bearbeiten zu können.
Aus EP 0 660 377 A1 geht neben dem Halten und Transportieren
eines Siliziumwafers mit Hilfe der Haltevorrichtung das Po
lieren einer Bearbeitungsfläche eines Siliziumwafers hervor.
Dazu wird der Siliziumwafer auf einen Untergrund geklebt. Der
Kleber sorgt dafür, daß der Siliziumwafer während des Polie
rens auf dem Untergrund gehalten wird. Dieses Verfahren eig
net sich für solche Platten, die selbst eine hohe Bruchstabilität
aufweisen. Darüber hinaus muß, um einen beidseitig po
lierten Siliziumwafer zu erhalten, der Siliziumwafer mit Hil
fe eines organischen Lösungsmittels vom Untergrund entfernt
werden. Danach wird der Siliziumwafer mit der schon polierten
Fläche auf den Untergrund geklebt und die bisher unpolierte
Fläche des Siliziumwafers poliert. Sowohl das Halten einer
Platte mit der bekannten Haltevorrichtung als auch das be
kannte Verfahren zum mechanischen Bearbeiten einer Bearbei
tungsfläche einer Platte sind kompliziert und stellen eine
hohe Anforderung an die Bruchstabilität der Platte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Haltevorrichtung an
zugeben, mit der ein Halten einer Platte und ein mechanisches
Bearbeiten einer Bearbeitungsfläche einer Platte einfach und
nahezu unabhängig von einer Bruchstabilität der Platte durch
geführt werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Haltevorrichtung zum mecha
nischen Bearbeiten mindestens einer ebenen Platte mit einem
bestimmten Plattendurchmesser und einer bestimmten Plattendi
cke angegeben, wobei ein Anlagekörper mit einer ebenen Anla
gefläche für die Platte und ein Haltering zum Halten der
Platte an der Anlagefläche vorhanden sind und der Haltering
und der Anlagekörper derart einen Formschluß bilden, daß der
Haltering die Anlagefläche um eine Höhe überragt, die im we
sentlichen die Plattendicke der Platte ist. Die Haltevorrich
tung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche einen
Flächendurchmesser aufweist, der im wesentlichen der Platten
durchmesser der Platte ist und
der Haltering die Anlagefläche umgrenzt, wobei der Haltering
einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen der Flä
chendurchmesser der Anlagefläche ist.
Die Platte ist ein großflächiges Werkstück. Sie zeichnet sich
durch eine geringe Plattendicke im Vergleich zum
Plattendurchmesser aus. Mehrere Plattendurchmesser der Platte
bestimmen eine Form bzw. eine Grundfläche der Platte. Die
Form der Platte ist beliebig. Sie kann eckig (rechteckig,
quadratisch, vieleckig) und/oder rund (kreisrund, elliptisch)
sein. Eine ebene Platte zeichnet sich dadurch aus, daß sie
zwei nahezu planparallele Flächen aufweist. Diese Flächen
sind durch die Plattendicke voneinander getrennt. Die Flä
chennormalen der planparallelen Flächen sind im wesentlichen
zueinander parallel, aber einander entgegengerichtet. Eine
Abweichung von einer Planparallelität ist möglich. Eine Plat
te aus einem keramischen Werkstoff oder aus Glas kann her
stellungsbedingt eine bestimmte Welligkeit aufweisen. Ein
Ausmaß der Welligkeit ist aber so gering, daß von planparal
lelen Flächen gesprochen werden kann.
Eine Platte zeichnet sich neben den genannten Flächen durch
eine Seitenfläche aus. Die Seitenfläche und die planparalle
len Flächen sind über eine Kante miteinander verbunden und
bilden die Oberfläche der Platte.
Beispielsweise stehen die Flächennormalen der planparallelen
Flächen und eine Flächennormale der Seitenfläche im
wesentlichen zueinander senkrecht. Eine Abweichung einer
senkrechten Anordnung ist ebenso denkbar.
Zum Halten der Platte ist eine ebene Anlagefläche mit einem
Flächendurchmesser vorhanden, der im wesentlichen der
Flächendurchmesser der Platte ist. Dies bedeutet
insbesondere, daß die Anlagefläche die gleiche Form wie die
Platte aufweist. Die Anlagefläche hat die gleiche Form einer
Grundfläche der Platte. Die Grundfläche ist bevorzugt eine
Haltefläche der Platte, die mit der Anlagefläche des
Anlagekörpers in Kontakt gebracht wird. Die Grund- bzw.
Haltefläche ist durch den Plattendurchmesser bestimmt. Der
Plattendurchmesser ist beispielsweise eine Kantenlänge einer
rechteckigen Platte.
Die Anlagefläche ist eben. Dadurch wird ein besonders
günstiger Kontakt zwischen der Anlagefläche und der
Haltefläche der Platte hergestellt. Beispielsweise erfolgt
das Halten durch Ausüben eines Drucks auf die Platte in
Richtung der Anlagefläche. Ebenso wird beim Polieren oder
Läppen der Bearbeitungsfläche der Platte ein Druck auf die
Platte ausgeübt. Durch den Druck wird die Platte gegen die
Anlagefläche gedrückt. Dadurch, daß die Platte und die
Anlagefläche eben sind, verteilt sich die beim Halten
und/oder Polieren auf die Platte auswirkende Kraft auf die
gesamte Platte. In der Platte kommt es zu nahezu keiner
mechanischen Spannung, die zu einem Bruch der Platte führen
könnte.
Der Haltering weist einen Innendurchmesser auf, der dem
Flächendurchmesser der Anlagefläche entspricht. Der Haltering
weist somit nahezu eine inverse Form der Form der
Anlagefläche bzw. der Platte auf. Der Haltering und der
Anlagekörper bilden darüber hinaus einen Formschluß. Dies
bedeutet beispielsweise, daß der Haltering in eine Ebene, die
durch die Anlagefläche bestimmt ist, in dem Anlagekörper
versenkt ist. Haltering und Anlagekörper sind quasi
ineinander gesteckt. Denkbar ist auch, daß der Haltering den
Anlagekörper formschlüssig umgibt.
Der Haltering überragt die Anlagefläche um etwa die
Plattendicke. Durch diese Anordnung entsteht ein Halteraum,
der durch die Anlagefläche und eine Innenfläche des
Halterings mit der Höhe der Plattendicke begrenzt ist. In
diesen Raum kann die Platte paßgenau eingesetzt werden. Die
Platte und die Haltevorrichtung mit Anlagefläche und
Haltering bilden einen Formschluß. Der Formschluß ist dabei
eine Passung. Dies bedeutet, daß eine bestimmte, tolerierbare
Abweichung (Toleranz) von einem exakten Formschluß zulässig
ist.
Bei der vorliegenden Haltevorrichtung ist es nicht nötig, daß
die Platte selbst eine bestimmte Bruchstabilität aufweist, um
gehalten und/oder mechanische bearbeitet werden zu können.
Die Haltevorrichtung unterstützt die Bruchstabilität der
Platte.
In einer besonderen Ausgestaltung sind der Haltering und der
Anlagekörper nicht nur formschlüssig, sondern auch
reibschlüssig miteinander verbunden. Dies gelingt
beispielsweise dadurch, daß der Haltering und der
Anlagekörper durch mindestens eine Schraube oder ein anderes
damit vergleichbares Befestigungsmittel miteinander verbunden
sind. Beispielsweise kann nach dem Halten und/oder
mechanischen Bearbeiten der Platte die Schraube gelöst
werden. Haltering und Anlagekörper werden voneinander
getrennt und die Platte kann sehr leicht von der Anlagefläche
entfernt werden. Denkbar ist aber auch, daß Haltering und
Anlagekörper mit Hilfe eines Klebers reibschlüssig verbunden
sind.
In einer besonderen Ausgestaltung weist die Platte einen
Stoff auf, der aus der Gruppe glasartiger und/oder
keramischer Werkstoffe ausgewählt ist. Ein derartiger
Werkstoff zeichnet sich durch eine geringe Duktilität
und/oder hohe Sprödigkeit aus. Unter mechanischer Belastung
kann es leicht zu einem Sprödbruch der Platte kommen. Ein
Sprödbruch ist insbesondere dann möglich, wenn die Platte
eine Kante und/oder Ecke aufweist. Beispielsweise kann eine
Kante oder eine Ecke der Platte leicht unter mechanischer
Belastung abbrechen. Dadurch, daß die Platte und die
Haltevorrichtung einen Formschluß bzw. eine Passung bilden,
wird die Platte insbesondere an Ecken und Kanten
stabilisiert.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der Plattendurchmesser
aus einem Bereich von einschließlich 100 mm bis
einschließlich 1000 mm ausgewählt. Beispielsweise ist der
Plattendurchmesser eine Kantenlänge einer quadratischen
Platte mit einer Grundfläche von 200 × 200 mm2 oder die
Kantenlänge einer rechteckigen Platte mit einer Grundfläche
von 200 × 500 mm2. In einer weiteren Ausgestaltung ist die
Plattendicke aus einem Bereich von einschließlich 0,3 mm bis
einschließlich 2 mm ausgewählt. Dies trifft insbesondere auch
auf Platten aus einem keramischen und/oder glasartigen
Werkstoff zu.
In einer weiteren Ausgestaltung weichen der
Plattendurchmesser und/oder der Flächendurchmesser und/oder
der Innendurchmesser höchstens durch eine Toleranz
voneinander ab, die aus dem Bereich von einschließlich 0,1 mm
bis einschließlich 1 mm ausgewählt ist. Es ist ein nicht
exakt formschlüssiger Kontakt der Platte mit der Anlagefläche
bzw. mit dem Haltering vorhanden. Platte, Anlagefläche und
Haltering bilden eine Passung. Die Passung erleichtert
beispielsweise das Einpassen und/oder Entfernen der Platte
aus dem Halteraum.
Bezüglich der Anlagefläche ist ebenfalls eine Toleranz
zulässig. Die Anlagefläche kann herstellungsbedingt eine
gewisse Rauheit aufweisen. Insbesondere weist die
Anlagefläche eine maximale Rauhtiefe von 2 µm auf. Die
Rauhtiefe ist definiert als Abstand entlang einer
Flächennormalen der Anlagefläche zwischen einem höchsten und
einem niedrigsten Punkt der Anlagefläche.
In einer besonderen Ausgestaltung weist die Anlagefläche
und/oder eine Innenfläche des Halterings eine Beschichtung
auf. Durch die Beschichtung wird verhindert, daß durch ein
Einsetzen in und Herausnehmen der Platte aus der
Haltevorrichtung die Platte und/oder die Haltevorrichtung
mechanisch beschädigt wird. Beispielsweise könnte die
Oberfläche der Platte oder die Anlagefläche des Anlagekörpers
zerkratzt werden. Bei einer Anlagefläche aus Metall könnte es
zu einem Metallabrieb kommen. Die Rauhtiefe der Anlagefläche
würde sich dabei erhöhen.
In einer besonderen Ausgestaltung weist die Anlagefläche
und/oder die Innenfläche des Halterings und/oder die
Beschichtung einen Stoff auf, der aus der Gruppe Kunststoff,
Nitridverbindung und/oder Oxidverbindung ausgewählt ist. Die
Nitridverbindung und die Oxidverbindung können sehr hart
sein. Dadurch kann die Anlagefläche nur schwer zerkratzt
werden. Die Rauhtiefe der Anlagefläche ändert sich nicht, sie
bleibt erhalten.
Der Kunststoff kann, wie eine der genannten Verbindungen,
hart sein. Der Kunststoff kann aber auch derart elastisch
sein, daß in Folge einer Kraft, die mittelbar über die Platte
auf den Kunststoff wirkt, der Kunststoff reversibel
(elastisch) verformt wird. Die Rauhtiefe der Anlagefläche
ändert sich nicht und bleibt erhalten.
Insbesondere ist der Kunststoff gegenüber einem organischen
Lösungsmittel beständig. Dadurch ist es möglich, daß mit
Hilfe der Haltevorrichtung die Platte bzw. eine
Bearbeitungsfläche der Platte unter Verwendung des
organischen Lösungsmittels bearbeitet wird. Beim Polieren
und/oder Läppen ist beispielsweise ein festes Poliermittel in
einem Lösungsmittel oder einem Lösungsmittelgemisch
dispergiert. Die Anlagefläche des Anlagekörpers oder die
Innenfläche des Halterings werden von dem Lösungsmittel nicht
angegriffen. Sie bleiben erhalten. Ein besonders geeigneter
Kunststoff ist Polytetrafluorethylen.
Im übrigen ist es auch denkbar, daß der Anlagekörper und/oder
der Haltering gänzlich aus einem der für die Beschichtung
genannten Stoffe besteht. Beispielsweise ist der Haltering
ein Ring aus Polytetrafluorethylen.
In einer besonderen Ausgestaltung weist der Haltering
mindestens zwei Teile auf. Die zwei Teile können zwei Ringe
sein, die ineinandergesteckt werden. Beispielsweise besteht
der Haltering aus einem Innenring und einem den Innenring
formschlüssig umgebenden Außenring. Der Innenring besteht
beispielsweise aus Kunststoff und der Außenring aus einem die
Stabilität des Halterings erhöhenden Werkstoff.
Denkbar ist auch, daß der Ring aus zwei Halbringen besteht.
Die Halbringe können miteinander in Kontakt stehen. Sie
können aber auch durch einen Spalt voneinander getrennt sein.
Dadurch ist die Innenfläche des Halterings aus zwei
voneinander getrennten Innenflächen der Halbringe aufgebaut.
Insbesondere besteht der Ring aus mindestens zwei
übereinander zu einem Stapel anzuordnenden Einzelringen. Ein
Einzelring ist beispielsweise ein Zwischenring des
Halteringes. Mit Hilfe des Zwischenrings ist es möglich, die
Höhe, um die der Haltering die Anlagefläche überragt, an die
Plattendicke der Platte anzupassen.
Möglich ist auch, daß der Haltering und/oder der Anlagekörper
mindestens einen Steg aufweist, der den Halteraum in
mindestens zwei Teilräume aufteilt. In jedem der Teilräume
kann eine Platte angeordnet werden. Dadurch ist es möglich,
gleichzeitig mehrere Platten zu halten und mechanisch zu
bearbeiten. Der Steg ist vorteilhaft so ausgestaltet, daß er
eine ähnliche Stabilität aufweist, wie der Haltering. Dazu
kann der Steg in der Auflagefläche versenkt sein. Er bildet
genauso wie der Haltering selbst mit dem Anlagekörper einen
Formschluß. Der Steg kann ein Teil des Halterings sein, der
mit einem anderen Teil des Halterings zum Halten der Platte
in Kontakt steht. Denkbar ist auch, daß der Steg ein Teil des
Anlagekörpers ist, der aus der Anlagefläche herausragt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die
Anlagefläche eine Vielzahl von Einzelanlageflächen auf. Die
Einzelanlageflächen sind voneinander getrennt und über die
gesamte Anlagefläche des Anlagekörpers verteilt. Insbesondere
sind die Einzelanlageflächen gleichmäßig verteilt. Dadurch
wird ein ähnlicher Effekt erreicht, wie bei einer ebenen
Anlagefläche. Eine mechanische Kraft, die auf die Platte
ausgeübt wird, verteilt sich über die gesamte Platte und
wirkt überall nahezu gleich.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die
Vorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer
Bearbeitungsfläche einer Platte verwendet. Dabei wird vor dem
mechanischen Bearbeiten der Bearbeitungsfläche ein Kontakt
zwischen einer der Bearbeitungsfläche abgekehrten Haltefläche
der Platte und der Anlagefläche des Anlagekörpers
hergestellt.
Die Platte wird in dem Halteraum angeordnet, der durch die
Anlagefläche des Anlagekörpers und die Innenfläche des
Halterings bestimmt ist. Dadurch, daß der Plattendurchmesser
der Platte, der Flächendurchmesser der Anlagefläche und der
Innendurchmesser des Halterings ungefähr gleich sind, ist ein
paßgenaues Einsetzen der Platte in den Halteraum möglich.
Dabei bilden Anlagekörper, Haltering und Platte zusammen eine
Passung. Wie oben angedeutet ist eine Abweichung (Toleranz)
von einem formschlüssigen Kontakt in gewissen Grenzen
möglich.
In einer besonderen Ausgestaltung wird zum Herstellen des
Kontaktes mit Hilfe eines Stoffes ein Stoffschluß zwischen
der Haltefläche der Platte und der Anlagefläche des
Anlagekörpers hergestellt. Unter Stoffschluß wird ein durch
einen Stoff mittelbar hergestellter Kontakt zwischen der
Haltefläche der Platte und der Anlagefläche des Anlagekörpers
verstanden. Insbesondere wird für den Stoffschluß ein Stoff
verwendet, der aus der Gruppe Wasser und/oder organische
Verbindung ausgewählt ist. Die organische Verbindung ist
beispielsweise ein Kleber oder ein organisches Lösungsmittel.
Ein Stoffschluß durch Wasser erfolgt durch eine adhäsive
Kraft des Wassers auf die Haltefläche und die Anlagefläche.
Beispielsweise wird vor einem Anordnen der Platte auf die
Haltefläche und/oder Anlagefläche Wasser gegeben. Nach dem
Auflegen der Platte auf die Anlagefläche bildet sich ein
Wasserfilm. Der Wasserfilm führt zu dem Stoffschluß. Der
Stoffschluß mit Wasser ist besonders vorteilhaft, da er zum
Halten der Platte genügend stark ist. Der Stoffschluß ist
aber nicht dauerhaft und kann leicht gelöst werden. Die
adhäsiven Kräfte können leicht überwunden werden.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird als
mechanischen Bearbeiten Polieren und/oder Läppen
durchgeführt. Beim Polieren bzw. Läppen wird das Poliermittel
beispielsweise in einem Lösungsmittel dispergiert. Das
Lösungsmittel ist beispielsweise Wasser. Denkbar ist auch ein
organisches Lösungsmittel wie ein Alkohol oder ein
Lösungsmittelgemisch. Durch einen eventuell vorhandenen Spalt
zwischen der Seitenfläche der Platte und der Innenfläche des
Halterings (Passung) kann das Lösungsmittel zwischen die
Anlagefläche und die Haltefläche gelangen. Dadurch wird der
Stoffschluß zwischen Platte und Anlagefläche bzw. Platte und
Haltering erzeugt und/oder verstärkt. Die Platte wird
gehalten.
Beim Polieren und Läppen wird eine Kraft bzw. ein Druck auf
die Platte ausgeübt. Diese Kraft wirkt nahezu senkrecht zur
Bearbeitungsfläche und damit senkrecht zur Haltefläche. Beim
Polieren weist die Kraft aber auch eine Komponente auf, die
senkrecht zur Flächennormale der Bearbeitungsfläche in
Richtung der Innenfläche des Halterings wirkt. Beim Polieren
kann dadurch die Platte gegen den Haltering gedrückt werden.
Dadurch, daß die Platte nahezu formschlüssig mit dem
Haltering verbunden ist, kommt es zu nahezu keiner
mechanischen Spannung in der Platte. Dieser Effekt wird durch
eine geeignete Beschichtung der Innenfläche des Halterings
verstärkt. Es besteht kaum die Gefahr, daß eine Ecke und/oder
Kante der Platte beim Polieren bricht.
Dadurch, daß der Haltering in dem Anlagekörper versenkt ist
(Formschluß), verfügt der Haltering über eine größere Höhe
als die Platte. Die größere Höhe und eine damit verbundene
größere Masse des Halterings tragen zur Stabilität des
Halterings bei. Der Haltering ist in der Lage, einer beim
Polieren auftretenden Kraft in Richtung des Halterings
standzuhalten.
Beim Polieren oder Läppen wird das Ziel verfolgt, eine
Rauhtiefe der Bearbeitungsfläche der Platte zu verringern.
Dazu verfügt der Halteraum über eine Höhe, die ungefähr der
Plattendicke der Platte entspricht. Denkbar ist auch, daß die
Plattendicke etwas größer ist, als die Höhe des Halteraums.
Die Platte steht nach dem Einsetzen in den Halteraum
geringfügig über den Haltering hinaus, wobei die
Bruchstabilität der Platte groß genug ist, so daß es beim
Polieren zu keinem Bruch insbesondere an den Ecken und Kanten
der Platte kommt.
Die Platte kann aber nicht nur eine unerwünscht hohe Rauhtie
fe aufweisen. Bei Platten insbesondere aus keramischem
und/oder glasartigem Werkstoff ist es möglich, daß die Flä
chen der Platte herstellungsbedingt eine unerwünschte Wellig
keit aufweisen. Die Welligkeit kann zu einer Schwankung der
Plattendicke führen. Deshalb kann es notwendig sein, die Be
arbeitungsfläche der Platte abzuschleifen, um auf diese Weise
nahezu planparallele Flächen herzustellen. Auch dazu ist die
beschriebene Haltevorrichtung geeignet. Die Welligkeit der
Platte tritt dabei in einem solchen Maße auf, daß die Bruch
stabilität der Platte mit Hilfe der Haltevorrichtung gewähr
leistet ist (unter einem Druck, der beim Schleifen auf die
Platte wirkt).
Mit Hilfe der Haltevorrichtung können sehr leicht beide Flä
chen einer Platte mechanisch bearbeitet werden. Dazu dient
eine der Flächen der Platte als Haltefläche. Mit dieser Flä
che wird die Platte auf die Anlagefläche des Anlagekörpers
gelegt. Die andere Fläche fungiert als Bearbeitungsfläche und
wird mechanisch bearbeitet. Danach wird die Platte aus dem
Halteraum entfernt und umgedreht in den Halteraum mit der zu
vor bearbeiteten Fläche auf die Anlagefläche gelegt. Die Flä
che, die zunächst als Haltefläche diente, kann nun mechanisch
bearbeitet werden. Mit Hilfe der Haltevorrichtung können bei
de Flächen leicht und schonend bearbeitet werden. Ein Kleben
und Lösen des Klebers ist nicht nötig. Ein schonendes Bear
beiten erfolgt insbesondere mit Hilfe der Beschichtung der
Auflagefläche. Dadurch kann eine schon polierte Fläche der
Platte als Haltefläche dienen, ohne daß die Gefahr besteht,
daß die Haltefläche zerkratzt wird und somit eine durch das
Polieren erzielte Rauhtiefe wieder erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Platte
mit einem keramischen und/oder glasartigen Werkstoff, herge
stellt mit einer zuvor beschriebenen Haltevorrichtung, ange
geben mit einem Plattendurchmesser, der aus einem Bereich
ausgewählt ist von einschließlich 100 mm bis einschließlich
angegeben mit einem Plattendurchmesser, der aus einem Bereich
ausgewählt ist von einschließlich 100 mm bis einschließlich
1000 mm, einer Plattendicke, die aus einem Bereich ausgewählt
ist von einschließlich 0,3 mm bis einschließlich 2 mm und
einer Rauhtiefe einer Fläche der Platte, die aus dem Bereich
ausgewählt ist zwischen einschließlich 2 nm bis
einschließlich 20 nm. Diese Platte wird insbesondere unter
Zuhilfenahme der zuvor beschriebenen Haltevorrichtung
hergestellt. Das keramische Material ist beispielsweise
Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid.
Zusammengefaßt ergeben sich mit der Erfindung folgende
Vorteile:
- - Die Haltevorrichtung für eine ebene Platte führt zu einer Erhöhung der Bruchstabilität der Platte. Dadurch können Platten mit beliebiger Form aus einem spröden Material sicher gehalten werden.
- - Die Platte kann eine Fläche von bis zu 1000 × 1000 mm2 aufweisen bei einer Plattendicke von 0,3 mm bis 2 mm. Ecken und Kanten sind beim Halten und mechanischen Bearbeiten kein Problem. Sie sind mit Hilfe der Haltevorrichtung gegenüber Bruch stabilisiert.
- - Die Haltevorrichtung ermöglicht ein einfaches und schonendes mechanisches Bearbeiten beider planparaller Flächen einer Platte. Es müssen dabei keine organischen Lösungsmittel zum Entfernen eines Klebers verwendet werden.
- - Zum mechanischen Bearbeiten der Platte braucht eine Eigenschaft eines Klebers, beispielsweise eine Lösungsmittelbeständigkeit, nicht berücksichtigt werden.
- - Die Haltevorrichtung kann leicht verändert werden, um Platten unterschiedlicher Größe und Form halten und bearbeiten zu können.
- - Es können mehrere Platten gleichzeitig gehalten und mechanisch bearbeitet werden.
Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen
Figuren wird im folgenden eine Haltevorrichtung einer ebenen
Platte vorgestellt. Die Figuren sind schematisch und stellen
keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.
Fig. 1 zeigt eine Haltevorrichtung im Querschnitt mit
einer Platte.
Fig. 2 zeigt eine Haltevorrichtung von oben.
Fig. 3a und 3b zeigen eine Platte im Querschnitt und
in Aufsicht.
Fig. 4, 5 und 6 zeigen jeweils eine Haltevorrichtung mit
einem mehrteiligem Haltering in unterschiedlichen
Perspektiven.
Fig. 7 zeigt eine Haltevorrichtung mit zwei Halteräumen,
die durch einen Steg des Halterings voneinander
getrennt sind.
Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt der Haltevorrichtung mit
Platte im Querschnitt.
Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt einer Anlagefläche mit einer
Vielzahl von Einzelanlageflächen in Aufsicht.
Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt einer Anlagefläche im
Querschnitt
Die Haltevorrichtung 1 ist geeignet zum Polieren einer
Bearbeitungsfläche einer ebenen Platte 2 mit einer
quadratischen Grundfläche. Die Platte 2 weist eine
Plattendicke 21 von 0,3 mm auf. Der Plattendurchmesser 22 ist
eine Kantenlänge der Platte 2 mit 200 mm. Die Platte 2
besteht aus Zirkoniumoxid.
Die Haltevorrichtung 1 besteht aus einem Anlagekörper 3 mit
einer Anlagefläche 31 und einem Haltering 4 mit Innenfläche
41 (Fig. 1). Anlagefläche 31 und Innenfläche 41 weisen eine
Beschichtung 35 und 45 aus Polytetrafluorethylen auf (Fig.
8). Die Beschichtung 35 und 45 verfügt über eine Rauhtiefe 10
von 2 µm (Fig. 10). Der Anlagekörper 3 ist auf einem
Metallteller 5 angebracht. Der Metallteller 5 dient einer
Führung der Haltevorrichtung 1 in einem Abrichtring einer
Polieranlage.
Der Flächendurchmesser 32 der Anlagefläche 31 und der
Plattendurchmesser 22 der Platte 2 sind im wesentlichen
gleich. Das bedeutet, daß die Anlagefläche 31 ebenfalls eine
quadratische Grundfläche aufweist mit einer Kantenlänge von
etwa 200 mm. Die Anlagefläche 31 ist vom Haltering 4
umgrenzt. Der Haltering 4 verfügt über einen Innendurchmesser
42, der im wesentlichen dem Flächendurchmesser 32 der
Anlagefläche 31 entspricht. Anlagekörper 3 und Haltering 4
bilden eine Formschluß 8. Der Formschluß ist eine Passung 81
mit einer Toleranz 82 von 0,5 mm. Darüber hinaus sind
Anlagekörper 3 und Haltering 4 mit Hilfe von Schrauben 9
reibschlüssig und miteinander verbunden. Durch Lösen der
Schrauben 9 können Anlagekörper 3 und Haltering 4 leicht
voneinander getrennt werden.
Die Innenfläche 41 des Halterings 4 und die Anlagefläche 31
des Anlagekörpers 3 umgrenzen einen Halteraum 6 mit einer
quadratischen Grundfläche, die eine Kantenlänge von 200 mm
aufweist. In diesen Halteraum 6 wird die Platte 2 paßgenau
angeordnet. Platte 2 und die Haltevorrichtung 1 bestehend aus
dem Anlagekörper 3 und dem Haltering 4 bilden einen
Formschluß 8 bzw. eine Passung 81. Die Toleranz 82 beträgt
0,5 mm. Zum Halten wird zwischen der Haltefläche 23 der
Platte 2 und der Anlagefläche 31 des Anlagekörpers 3 ein
Wasserfilm 7 erzeugt. Durch Adhäsion entsteht ein
reibschlüssiger Kontakt zwischen der Platte 2 und der
Anlagefläche 31. Durch diesen Kontakt wird die Platte
gehalten (vgl. Fig. 8).
Die Haltevorrichtung 1 mit der Platte 2 wird in eine
Polieranlage eingeführt. Dabei wird die zur Haltefläche 23
parallele Bearbeitungsfläche 24 der Platte 2 mechanisch
poliert, wobei eine Rauhtiefe 10 der Platte 2 von 5 nm
erreicht wird.
Nach Beendigung des Polierens werden die Schrauben 9 gelöst
und der Haltering 4 vom Anlagekörper 3 und von der Platte 2
getrennt. Nun kann die Platte 2 einfach von der Anlagefläche
31 entfernt werden. Im nächsten Schritt wird die Platte 2
umgedreht und mit der polierten Fläche 24 auf der
Anlagefläche 31 gehalten. Es kann die Fläche 23 der Platte 2,
die zunächst als Haltefläche diente, mechanisch poliert
werden.
Im Gegensatz zum vorhergehenden Beispiel übernimmt der
Anlagekörper 3 zusätzlich die Aufgabe des Metalltellers 5.
Der Anlagekörper dient neben dem Halten der Platte 2 der
Führung der Haltevorrichtung in einem Abrichtring einer
Polieranlage (vergleiche Fig. 4 und 5).
Im Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen besteht der
Haltering 4 aus zwei Teilen 43 und 44.
In einer Ausführungsform sind beiden Teile zwei übereinander
gestapelte formschlüssig miteinander verbundene Ringe 43 und
44 (Fig. 4). Der Ring 44 dient als Zwischenring einer
Einstellung der Höhe 61 des Halteraums 6. Nur der Ring 43
weist die Innenfläche 41 des Halterings 4 auf.
In einer anderen Ausführungsform sind die Teile ein Innenring
43 und ein den Innenring 43 formschlüssig umschließender
Außenring 44 (Fig. 5). Der Innenring 43 weist die
Innenfläche 42 des Halterings 4 auf.
In einer nächsten Ausführungsform sind die Teile zwei
Halbringe 43 und 44, die zusammengesetzt den Haltering 4
ergeben (Fig. 6). In diesem Fall weisen beide Halbringe 43
und 44 zusammen die Innenfläche 41 auf.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich dadurch, daß der
Haltering 4 aus mehr als zwei Teilen besteht.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Beispielen bzw.
Ausführungsformen weist der Haltering 4 einen Steg 46 auf.
Durch den Steg 46 verfügt die Haltevorrichtung 1 über zwei
Halteräume 62 und 63. Der Steg 46 weist die Innenfläche 41
auf. Dadurch können zwei Platten 2 mit einer entsprechenden
Abmessung gehalten und poliert werden.
Die hier ausgewählte Ausführungsform unterscheidet sich von
der vorangegangenen durch die Form der Anlagefläche 31. Sie
besteht aus einer Vielzahl von einander getrennter
Einzelanlageflächen 33 (Fig. 9).
Weitere Beispiele und Ausführungsformen ergeben sich dadurch,
daß als keramischer Werkstoff der Platte 2 Aluminiumoxid
verwendet wird. Die Platte 2 verfügt über eine Grundfläche
von 200 × 500 mm2. Nach dem Polieren beträgt die Rauhtiefe 5 nm.
Claims (17)
1. Haltevorrichtung zum mechanischen Bearbeiten mindestens
einer ebenen Platte (2) mit einem bestimmten Platten
durchmesser (22) und einer bestimmten Plattendicke (21),
wobei
ein Anlagekörper (3) mit einer ebenen Anlagefläche (31) für die Platte (2) und
ein Haltering (4) zum Halten der Platte (2) an der Anla gefläche (31) vorhanden sind und
der Haltering (4) und der Anlagekörper (3) derart einen Formschluß (8, 81) bilden, daß der Haltering (4) die An lagefläche (31) um eine Höhe (61) überragt, die im we sentlichen die Plattendicke (21) der Platte (2) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anlagefläche (31) einen Flächendurchmesser (32) auf weist, der im wesentlichen der Plattendurchmesser (22) der Platte (2) ist und
der Haltering (4) die Anlagefläche (31) umgrenzt, wobei
der Haltering (4) einen Innendurchmesser (42) aufweist, der im wesentlichen der Flächendurchmesser (32) der An lagefläche (3) ist.
ein Anlagekörper (3) mit einer ebenen Anlagefläche (31) für die Platte (2) und
ein Haltering (4) zum Halten der Platte (2) an der Anla gefläche (31) vorhanden sind und
der Haltering (4) und der Anlagekörper (3) derart einen Formschluß (8, 81) bilden, daß der Haltering (4) die An lagefläche (31) um eine Höhe (61) überragt, die im we sentlichen die Plattendicke (21) der Platte (2) ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anlagefläche (31) einen Flächendurchmesser (32) auf weist, der im wesentlichen der Plattendurchmesser (22) der Platte (2) ist und
der Haltering (4) die Anlagefläche (31) umgrenzt, wobei
der Haltering (4) einen Innendurchmesser (42) aufweist, der im wesentlichen der Flächendurchmesser (32) der An lagefläche (3) ist.
2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Haltering
(4) und der Anlagekörper (3) reibschlüssig miteinander
verbunden sind.
3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Plat
te (2) einen Stoff aufweist, der aus der Gruppe glasar
tiger und/oder keramischer Werkstoff ausgewählt ist.
4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
der Plattendurchmesser (22) ausgewählt ist aus einem Be
reich von einschließlich 100 bis einschließlich 1000 mm.
5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
die Plattendicke (21) ausgewählt ist aus dem Bereich von
einschließlich 0,3 bis einschließlich 2 mm.
6. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
der Plattendurchmesser (22) und/oder der Flächendurch
messer (32) und/oder der Innendurchmesser (42) höchstens
durch eine Toleranz (82) voneinander abweichen, die aus
dem Bereich von 0,1 bis einschließlich 1 mm ausgewählt
ist.
7. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
die Anlagefläche (31) eine maximale Rauhtiefe (10) von 2 µm
aufweist.
8. Haltevorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wo
bei die Anlagefläche (31) und/oder eine Innenfläche (41)
des Halterings eine Beschichtung (35, 45) aufweisen.
9. Haltevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Anlagefläche
(31) und/oder die Innenfläche (41) und/oder die Be
schichtung (35, 45) einen Stoff aufweisen, der aus der
Gruppe Kunststoff, Nitridverbindung und/oder Oxidverbin
dung ausgewählt ist.
10. Haltevorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Kunststoff
Polytetrafluoethylen ist.
11. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wo
bei der Haltering (4) mindestens zwei Teile (43, 44)
aufweist.
12. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wo
bei die Anlagefläche (31) eine Vielzahl von Einzelanla
geflächen (33) aufweist.
13. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis 12 zum mechanischen Bearbeiten einer Bearbeitungs
fläche (24) mindestens einer Platte (2), wobei vor dem
mechanischen Bearbeiten der Bearbeitungsfläche (23) ein
Kontakt zwischen einer der Bearbeitungsfläche (23) abge
kehrten Haltefläche (24) der Platte (2) und der Anlage
fläche (31) des Anlagekörpers (3) hergestellt wird.
14. Verwendung nach Anspruch 13, wobei zum Herstellen des
Kontakts mit Hilfe eines Stoffs ein Stoffschluß (7) zwi
schen der Haltefläche (24) der Platte (2) und der Anla
gefläche (31) des Anlagekörpers (3) hergestellt wird.
15. Verwendung nach Anspruch 14, wobei für den Stoffschluß
(7) ein Stoff verwendet wird, der aus der Gruppe Wasser
und/oder organische Verbindung ausgewählt ist.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei als
mechanisches Bearbeiten Polieren und/oder Läppen durch
geführt wird.
17. Platte (2) mit einem keramischen und/oder glasartigen
Werkstoff, hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 1 bis 12, mit
einem Plattendurchmesser (22), der aus einem Bereich ausgewählt ist von einschließlich 100 mm bis einschließ lich 1000 mm
einer Plattendicke (21), die aus einem Bereich ausge wählt ist von einschließlich 0,3 mm bis einschließlich 2 mm und
einer Rauhtiefe (10) einer Fläche (23, 24) der Platte (2), die aus dem Bereich ausgewählt ist zwischen ein schließlich 2 nm bis einschließlich 20 nm.
einem Plattendurchmesser (22), der aus einem Bereich ausgewählt ist von einschließlich 100 mm bis einschließ lich 1000 mm
einer Plattendicke (21), die aus einem Bereich ausge wählt ist von einschließlich 0,3 mm bis einschließlich 2 mm und
einer Rauhtiefe (10) einer Fläche (23, 24) der Platte (2), die aus dem Bereich ausgewählt ist zwischen ein schließlich 2 nm bis einschließlich 20 nm.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999161106 DE19961106C2 (de) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Haltevorrichtung zum mechanischen Bearbeiten einer ebenen Platte, Verwendung der Haltevorrichtung und ebene Platte |
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Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112605800A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-04-06 | 成都九芝明科技有限公司 | 一种基于提升机的陶瓷片打磨机 |
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1999
- 1999-12-17 DE DE1999161106 patent/DE19961106C2/de not_active Expired - Fee Related
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