JP2006198701A - Double-disc plane polishing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両面平面研磨装置、特に、被研磨体を挟む上下両側に各別に配備された各砥石ユニットのうちの上側砥石ユニットを研磨工程終了後に浮き上がらせるときに、被研磨体がその上側砥石ユニットに貼り付いたまま持ち上げられてしまうという事態を防ぐ対策を講じた両面平面研磨装置に関する。 The present invention relates to a double-sided planar polishing apparatus, and in particular, when the upper grindstone unit of each grindstone unit separately provided on both upper and lower sides sandwiching the object to be polished is lifted after completion of the polishing process, The present invention relates to a double-sided planar polishing apparatus that has taken measures to prevent a situation where it is lifted while stuck to a unit.
固形砥石をラッピング定盤に保持させてなる砥石ユニットを被研磨体を挟む上下両側に各別に配備させることにより、被研磨体の上面と下面とに各砥石ユニットの固定砥石の表面を接触させて水などの研磨液を給送しながらそれらを相対回転させることによって研削又は研磨を行う両面平面研磨装置は従来より知られており、そのような両面平面研磨装置に用いられる砥石ユニットを図4に平面図で示してある。
図4の砥石ユニットは、円形又は環形のラッピング定盤1に円形又は環形の固形砥石2を保持させてなり、その固形砥石2は、等角度おきの複数箇所に形成された放射方向に延びる第1溝部31によって同一形状の複数の砥石セグメント21…に分割されている。さらに具体的には、図5に斜視図で示したように、各砥石セグメント21がそれと略同一形状を有する取付板22に接着剤などを用いて装着保持されていて、その取付板22が上記ラッピング定盤1に重ね合わされてボルト止めされている。図4及び図5において、23は、取付板22をラッピング定盤1に締結するためのボルトが挿入される孔を示している。
By placing the grindstone unit that holds the solid grindstone on the lapping surface plate separately on the upper and lower sides sandwiching the object to be polished, the surface of the fixed grindstone of each grindstone unit is brought into contact with the upper and lower surfaces of the object to be polished A double-sided flat polishing apparatus that performs grinding or polishing by relatively rotating them while feeding a polishing liquid such as water has been conventionally known. A grindstone unit used in such a double-sided flat polishing apparatus is shown in FIG. It is shown in plan view.
The grindstone unit of FIG. 4 has a circular or ring-shaped
図4を参照して説明した砥石ユニットを用いて両面平面研磨工程を行うときには、アルミメモリーディスク用のサブストレート、シリコンウェハー、ガラスウェハーといった高度の表面平坦度や表裏両面に高度の平行度が要求される所要数の被研磨体Wを図6に示したキャリア9の複数箇所に保持させて上向きに設置した下側砥石ユニット(不図示)の上に載せると共に、その被研磨体Wの上に下向きに設置した上側砥石ユニットを載せる。キャリア9は、太陽歯車91と、キャリア9に具備された遊星歯車92と、内歯歯車93などを備えた回転駆動機構90の作用によって回転駆動されるようになっている。そして、上記のようにして被研磨体Wを挟む上下両側に砥石ユニットを各別に配備した後、上下の各砥石ユニットにおける固定砥石2の表面を被研磨体Wの上面と下面とにそれぞれ接触させて研磨液を給送しながらそれらを相対回転させることにより被研磨体Wの上下両面を研磨する。
When performing a double-sided surface polishing process using the grindstone unit described with reference to FIG. 4, a high degree of surface flatness such as a substrate for an aluminum memory disk, a silicon wafer, and a glass wafer, and a high degree of parallelism on both sides are required. The required number of objects to be polished W are held on a plurality of locations of the
この両面平面研磨装置では、同一構成及び同一サイズの2基の砥石ユニットが被研磨体Wの上下両側に配備されている。また、図例の砥石ユニットでは、相隣接する砥石セグメント21,21の相互間に第1溝部31が形成されているほか、図4又は図6に示したように、それぞれの砥石セグメント21にはそれを斜めに横切る第2溝部32が同一パターンで形成されていて、これらの第1及び第2の各溝部31,32が、研磨工程で発生する研磨屑などを含む廃液の排出路として作用するようになっている。
In this double-sided planar polishing apparatus, two grindstone units having the same configuration and the same size are arranged on both upper and lower sides of the object to be polished W. In addition, in the grindstone unit of the illustrated example, the
この両面平面研磨装置を用いた研磨工程終了時には、上側砥石ユニットを浮き上がらせて被研磨体Wを当該研磨装置から取り出すという工程が行われるけれども、そのときに、被研磨体Wが研磨液の影響によって上側砥石ユニットの砥石セグメント21の表面に貼り付いたまま持ち上げられてしまうことがある。そのように事態が起こった場合には、被研磨体Wを第1溝部31や砥石セグメント21の外周部分に来るように滑らせてずらせた後、被研磨体Wを砥石セグメント21の表面から剥がして回収するという煩わしい作業を余儀なくされるだけでなく、その際に被研磨体Wが傷付くおそれがある。また、被研磨体Wが貼り付いたことに気付かず、そのまま次の作業に入って思わぬ故障を発生させることもある。さらに、上側砥石ユニットの砥石セグメント21の表面に貼り付いた被研磨体Wが、上側砥石ユニットを浮き上がらせる途中で落下して、落下した被研磨体Wが破損してしまったり、下側砥石ユニットに乗っている被研磨体Wに当たって傷つけたり破損させたりするというおそれもある。
At the end of the polishing process using the double-sided flat polishing apparatus, a process of lifting the upper grindstone unit and taking out the object to be polished W from the polishing apparatus is performed. At that time, the object to be polished W is affected by the polishing liquid. May be lifted while adhering to the surface of the
そこで、従来より、当該研磨装置から被研磨体Wを取り出す工程で、上側砥石ユニットを浮き上がらせたときに、被研磨体Wが上側砥石ユニットの砥石セグメント21の表面に貼り付いたままにならないようにするための研究がなされている(たとえば特許文献1参照)。
Therefore, conventionally, when the upper grindstone unit is lifted in the step of taking out the workpiece W from the polishing apparatus, the grindstone W does not remain attached to the surface of the
特許文献1に記載されているものは、上側砥石ユニットの砥石セグメント21に、その砥石セグメント21の表面と側面とで開口する貫通孔を穿孔しておくというものであり、それによると、上側砥石ユニットを浮き上がらせるときに、その貫通孔から自然に空気が送通してきて、被研磨体Wが砥石セグメント21に貼り付かずにその砥石セグメント21から容易に剥がれるので、上記したような被研磨体の傷付きや破損などが防止されるようになる。また、この特許文献1には、上記貫通孔を利用して圧搾空気や加圧水などを送り込み、それらの加圧作用によって被研磨体Wを砥石セグメント21の表面から確実に剥がすという技術についても言及されていて、そのようにすることによって、貫通孔の開口の直径を小さく抑えることができるとされている。
What is described in
しかしながら、特許文献1に記載されている技術によると、研磨工程終了時に被研磨体Wの上面が貫通孔の開口箇所に位置するように上記回転駆動機構90(図7参照)の制御を行うことが要求されるために、回転駆動機構90をそのように制御するための大がかりな制御機構が別途必要になって装置全体が高価になるという問題があった。加えて、貫通孔を利用して圧搾空気や加圧水などを送り込むときには、そのための大がかりな機構が別途必要になり、そのことによっても装置全体が高価になるという問題があった。
However, according to the technique described in
本願発明者は以上の状況の下で鋭意研究を行った結果、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、高価で大がかりな装置を別途を用いることなく、被研磨体が研磨液の影響によって上側砥石ユニットの砥石セグメントの表面に貼り付いたまま持ち上げられてしまうという事態の起こることを減少させて被研磨体回収の作業性を大幅に向上させることができると共に、被研磨体の落下に伴う品質不良の発生を低減することのできる両面平面研磨装置を提供することを目的とする。 The inventor of the present application has conducted extensive research under the above circumstances, and as a result, has completed the present invention. That is, according to the present invention, there is a situation in which an object to be polished is lifted while being attached to the surface of the grindstone segment of the upper grindstone unit due to the influence of the polishing liquid without using an expensive and large-scale apparatus separately. It is an object of the present invention to provide a double-sided planar polishing apparatus that can greatly improve the workability of recovery of an object to be polished and reduce the occurrence of quality defects due to dropping of the object to be polished.
本発明に係る両面平面研磨装置は、固形砥石をラッピング定盤に保持させてなる同一構成及び同一サイズの砥石ユニットを被研磨体を挟む上下両側に各別に配備し、上下の各砥石ユニットにおける固定砥石の表面を上記被研磨体の上面と下面とにそれぞれ接触させて研磨液を給送しながらそれらを相対回転させることによって被研磨体の上下両面を研磨する両面平面研磨装置において、研磨工程終了時での上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との密着力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との密着力よりも小さくなるように、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状を相違させてある、というものである。 The double-sided flat polishing apparatus according to the present invention has a grindstone unit having the same configuration and the same size, each having a solid grindstone held on a lapping surface plate, on both upper and lower sides sandwiching the object to be polished, and fixed on each upper and lower grindstone unit. The polishing process is completed in a double-sided planar polishing apparatus that polishes both the upper and lower surfaces of the object by rotating the surface of the grindstone in contact with the upper and lower surfaces of the object and feeding the polishing liquid. At this time, the adhesion force between the surface of the fixed grindstone of the upper grindstone unit and the upper surface of the object to be polished is smaller than the adhesion force between the surface of the fixed grindstone of the lower grindstone unit and the lower surface of the object to be polished at the same time. Thus, the surface shapes of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units are made different.
この構成であると、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状の相違によって、研磨工程終了時には、上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との密着力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との密着力よりも小さくなるので、上側砥石ユニットを浮き上がらせたときに被研磨体が下側砥石ユニットの固定砥石の表面側に残るようになり、上側砥石ユニットの固定砥石の表面に貼り付いて持ち上がるという事態がおこりにくくなる。そのため、上側砥石ユニットの固形砥石の表面から研磨体を剥がして回収するという煩わしい作業を行う必要が少なくなって被研磨体が傷付くことを未然に防止しやすくなる。また、被研磨体Wが貼り付いたことに気付かず、そのまま次の作業に入って思わぬ故障を発生させたりすることも起こりにくくなる。さらに、上側砥石ユニットの固形砥石の表面に貼り付いた被研磨体が落下してその被研磨体が破損したり、下側砥石ユニットに乗っている被研磨体に当たって傷つけたり破損させたりするという事態も起こりにくくなる。 With this configuration, due to the difference in the surface shape of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units, at the end of the polishing process, the adhesion between the surface of the fixed grindstone of the upper grindstone unit and the upper surface of the object to be polished is Since the contact strength between the surface of the fixed whetstone of the lower whetstone unit and the lower surface of the object to be polished is smaller, the object to be polished is placed on the surface of the fixed whetstone of the lower whetstone unit when the upper whetstone unit is lifted. It will remain, and it will become difficult to stick to the surface of the fixed grindstone of the upper grindstone unit and lift. Therefore, it is not necessary to perform the troublesome work of peeling off and recovering the polishing body from the surface of the solid grindstone of the upper grindstone unit, and it becomes easy to prevent the object to be polished from being damaged. In addition, it is difficult to notice that the object to be polished W has adhered, and to enter the next operation as it is and cause an unexpected failure. In addition, the object to be polished attached to the surface of the solid grindstone of the upper grindstone unit may fall and be damaged, or the object to be polished on the lower grindstone unit may be damaged or damaged. Is less likely to occur.
本発明に係る両面平面研磨装置では、固形砥石をラッピング定盤に保持させてなる同一構成及び同一サイズの砥石ユニットを被研磨体を挟む上下両側に各別に配備し、上下の各砥石ユニットにおける固定砥石の表面を上記被研磨体の上面と下面とにそれぞれ接触させて研磨液を給送しながらそれらを相対回転させることによって被研磨体の上下両面を研磨する両面平面研磨装置において、研磨終了時での上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力よりも小さくなるように、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状を相違させてある、という構成を採用することをも可能である。 In the double-sided planar polishing apparatus according to the present invention, a grindstone unit having the same configuration and size having a solid grindstone held on a lapping surface plate is separately provided on both the upper and lower sides sandwiching the object to be polished, and fixed on the upper and lower grindstone units. In a double-sided planar polishing apparatus that polishes both the upper and lower surfaces of a polished object by bringing the surface of the grindstone into contact with the upper and lower surfaces of the object to be polished and feeding them with a polishing liquid, when polishing is completed. The surface tension of the polishing liquid fed to the contact portion between the surface of the upper grindstone unit of the upper grindstone unit and the upper surface of the object to be polished is the same as that of the lower grindstone unit of the lower grindstone unit and the surface to be polished. Adopt a configuration in which the surface shapes of the fixed whetstones of the upper and lower whetstone units are made different so as to be smaller than the surface tension of the polishing liquid fed to the contact portion with the lower surface of the body. The is also possible.
この構成によっても、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状の相違によって、研磨工程終了時には、上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力よりも小さくなるので、上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との密着力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との密着力よりも小さくなって上記したところと同様の作用が発揮される。 Even with this configuration, due to the difference in the surface shape of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units, at the end of the polishing step, the polishing that is fed to the contact portion between the surface of the fixed grindstone of the upper grindstone unit and the upper surface of the object to be polished Since the surface tension of the liquid is smaller than the surface tension of the polishing liquid fed to the contact portion between the surface of the fixed whetstone of the lower whetstone unit and the lower surface of the object to be polished at the time of completion, the upper whetstone unit The adhesion force between the surface of the fixed grindstone and the upper surface of the object to be polished is smaller than the adhesion force between the surface of the fixed grindstone of the lower grindstone unit and the lower surface of the object to be polished at the end of the above and The same effect is exhibited.
本発明では、上下の上記各砥石ユニットにおける円形又は環形のラッピング定盤に保持された円形又は環形の上記固形砥石が、等角度おきの複数箇所に形成された放射方向に延びる第1溝部によって同一形状の複数の砥石セグメントに分割され、かつ、それぞれの砥石セグメントの表面に同一パターンで第2溝部が形成されていると共に、上側砥石ユニットの各砥石セグメントの上記第2溝部の総本数を、下側砥石ユニットの各砥石セグメントの上記第2溝部の総本数よりも多くすることによって上下の上記各砥石ユニットの固定砥石の表面形状を相違させてある、という構成を採用することが可能である。 In the present invention, the circular or ring-shaped solid grindstones held by the circular or ring-shaped lapping surface plates in the upper and lower grindstone units are the same by the first groove portions extending in the radial direction formed at a plurality of equiangular positions. The grindstone segments are divided into a plurality of shapes, and the second grooves are formed in the same pattern on the surfaces of the grindstone segments, and the total number of the second grooves of each grindstone segment of the upper grindstone unit is It is possible to adopt a configuration in which the surface shapes of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units are made different by increasing the total number of the second groove portions of the grindstone segments of the side grindstone unit.
この構成であると、第2溝部の総本数の多い上側砥石ユニットの各砥石セグメントの表面積が、第2溝部の総本数の少ない下側砥石ユニットの各砥石セグメントの表面積よりも小さくなるので、研磨工程終了時の被研磨体に対する密着力ないし研磨液の表面張力が、上側砥石ユニットの砥石セグメント側で下側砥石セグメント側よりも小さくなって上記したところと同様の作用が発揮される。 With this configuration, the surface area of each grindstone segment of the upper grindstone unit with a large total number of second groove portions is smaller than the surface area of each grindstone segment of the lower grindstone unit with a small total number of second groove portions. At the end of the process, the adhesion to the object to be polished or the surface tension of the polishing liquid is smaller on the grindstone segment side of the upper grindstone unit than on the lower grindstone segment side, and the same effect as described above is exhibited.
本発明では、上記第1溝部及び第2溝部が、研磨屑などを含む廃液の排出路として形成されていることが望ましく、そうしておくことにより、被研磨体が上側砥石ユニットの砥石セグメントに貼り付くことを抑制するための第1溝部や第2溝部が、研磨工程で発生した研磨屑などを含む廃液が速やかに上下の各砥石ユニットの外部へ排出されるようになり、そのことが研磨工程を円滑に行い、研磨精度を高めることに役立つようになるという優れた作用が奏される。 In the present invention, it is desirable that the first groove portion and the second groove portion are formed as a drainage path for waste liquid containing polishing debris and the like, so that the object to be polished becomes the grindstone segment of the upper grindstone unit. The first groove and the second groove for suppressing sticking are quickly discharged from the upper and lower grindstone units so that the waste liquid containing polishing debris generated in the polishing step is polished. An excellent effect is achieved in that the process is carried out smoothly and is useful for increasing the polishing accuracy.
本発明では、上記各砥石セグメントが、その砥石セグメントと略同一形状を有して上記ラッピング定盤にボルト止めされた取付板に重なり状に保持されているという構成を採用することが可能であり、これによれば、砥石セグメントの取替え交換が容易になる。 In the present invention, it is possible to adopt a configuration in which each of the grindstone segments has a shape substantially the same as that of the grindstone segment and is held in an overlapping manner on a mounting plate bolted to the lapping surface plate. This makes it easy to replace and replace the grindstone segments.
本発明では、上側砥石ユニットの各砥石セグメントの上記第2溝部の総本数をm、下側砥石ユニットの各砥石セグメントの上記第2溝部の総本数をnとしたときの本数比率(m+1)/(n+1)が1.2〜6.0の範囲に定めてあることが望ましい。以下(m+1)/(n+1)を本数比率と表現する。本数比率が1.2よりも少ないと、上側砥石ユニットの砥石セグメントと下側砥石ユニットの砥石セグメントとの表面積の差を十分に大きく確保することができないので、実際の研磨工程では、被研磨体に対する密着力や研磨液の表面張力による影響が上下で均衡して上側砥石ユニットの砥石セグメントに対する被研磨体の貼り付きを確実に防ぐことができないということが起こり得る。これに対し、本数比率が6.0よりも多いと、上側砥石ユニットの砥石セグメントの表面の凹凸数が多くなりすぎ、仕上がり精度が低下すると共に、被研磨体の上面と下面との仕上がり精度に差を生じやすくなる。そして、上記本数比率が1.2〜6.0の範囲に定められていると、上側砥石ユニットの砥石セグメントに対する被研磨体の貼り付きを防ぐことができ、しかも、被研磨体の上面と下面との仕上がり精度に差が起こりにくい。 In the present invention, the number ratio (m + 1) / when the total number of the second groove portions of each grindstone segment of the upper grindstone unit is m and the total number of the second groove portions of each grindstone segment of the lower grindstone unit is n. It is desirable that (n + 1) is set in the range of 1.2 to 6.0. Hereinafter, (m + 1) / (n + 1) is expressed as a number ratio. If the number ratio is less than 1.2, a sufficiently large surface area difference between the grindstone segment of the upper grindstone unit and the grindstone segment of the lower grindstone unit cannot be secured. It is possible that the effects of the adhesion force to the surface and the surface tension of the polishing liquid are balanced on the top and bottom, and sticking of the object to be polished to the grindstone segment of the upper grindstone unit cannot be reliably prevented. On the other hand, if the number ratio is more than 6.0, the number of irregularities on the surface of the grindstone segment of the upper grindstone unit will increase too much, and the finish accuracy will be lowered, and the finish accuracy between the upper and lower surfaces of the object to be polished will be reduced. It is easy to make a difference. And if the said number ratio is defined in the range of 1.2-6.0, the to-be-polished body with respect to the grindstone segment of an upper grindstone unit can be prevented, and also the upper surface and lower surface of a to-be-polished body The difference in finish accuracy is unlikely to occur.
以上のように、本発明に係る両面平面研磨装置によれば、従来の一部の両面平面研磨装置に代表される大がかりな制御機構や剥離機構を必要とせずに、コストを費やさずに上側砥石ユニットの固形砥石(砥石セグメント)の表面に対する被研磨体の貼付きを防ぎやすくなる。そのため、上側砥石ユニットの固形砥石の表面から研磨体を剥がして回収するという煩わしい作業を行う必要が生じにくくなって被研磨体が傷付くことを未然に防止しやすくなるだけでなく、被研磨体が貼り付いたことに気付かず、そのまま次の作業に入って思わぬ故障を発生させたり、さらに、上側砥石ユニットの固形砥石の表面に貼り付いた被研磨体が落下してその被研磨体が破損したり、下側砥石ユニットに乗っている被研磨体に当たって傷つけたり破損させたりするという事態も起こりにくくなる。これらのことから、本発明に係る両面平面研磨装置によれば、アルミメモリーディスク用のサブストレート、シリコンウェハー、ガラスウェハーといった高度の表面平坦度や表裏両面に高度の平行度が要求される被研磨体を大がかりな装置を用いずに安価に製造することが可能になる。 As described above, according to the double-sided flat polishing apparatus according to the present invention, an upper grindstone can be used without spending cost without requiring a large-scale control mechanism or peeling mechanism represented by some conventional double-sided flat polishing apparatuses. It becomes easy to prevent the object to be polished from sticking to the surface of the unit's solid grindstone (grindstone segment). Therefore, not only does it become difficult to perform the troublesome work of peeling and recovering the polishing body from the surface of the solid grindstone of the upper grindstone unit, it is easy to prevent the object to be polished from being damaged, but also the object to be polished If you do not notice that it has stuck, you can enter the next operation as it is and cause an unexpected failure, or the object to be polished that has adhered to the surface of the solid grindstone of the upper grindstone unit will fall and the object to be polished will It is difficult to cause damage or damage to the object to be polished on the lower grindstone unit. For these reasons, according to the double-sided planar polishing apparatus according to the present invention, a high degree of surface flatness such as a substrate for an aluminum memory disk, a silicon wafer, and a glass wafer and a high degree of parallelism on both front and back surfaces are required. The body can be manufactured at low cost without using a large-scale device.
図1は本発明に係る両面平面研磨装置の上側砥石ユニット100及び下側砥石ユニット200の位置関係を示した概略外観図、図2(a)〜(f)は上側砥石ユニット100の砥石セグメント(A)及び下側砥石ユニット200の砥石セグメント(B)の表面形状を例示した説明図、図3(a)(b)は変形例による砥石セグメントの表面形状を例示した説明図である。
FIG. 1 is a schematic external view showing a positional relationship between an
図1に示した下側砥石ユニット200は、図4を参照して説明した砥石ユニットと同じ構造を備えている。すなわち、円形又は環形のラッピング定盤1に円形又は環形の固形砥石2を保持させてなり、その固形砥石2が、等角度おきの複数箇所に形成された放射方向に延びて外周端面で開口する第1溝部31によって同一形状の複数の砥石セグメント21…(以下「下側砥石セグメント21という)に分割されている。そして、各下側砥石セグメント21がそれと略同一形状を有する取付板22に接着剤などを用いて装着保持されていて、その取付板22が上記ラッピング定盤1に重ね合わされてボルト止めされている。さらに、それぞれの下側砥石セグメント21にはそれを斜めに横切って両側端面で開口する第2溝部32が同一パターンで形成されていて、これらの第1及び第2の各溝部31,32が、研磨工程で発生する研磨屑などを含む廃液の排出路として作用するようになっている。なお、図1では、砥石セグメント21に備わっているボルト挿入孔を図示省略してある。
The
図1に示した上側砥石ユニット100は、その基本的構成やサイズが上記下側砥石ユニット200と同様であるけれども、下側砥石ユニット200と異なっている点は、各砥石セグメント21(以下「上側砥石セグメント」という)にそれを斜めに横切る第2溝部32aを1本ずつ追加してある点である。したがって、上側砥石ユニット100及び下側砥石ユニット200において、同一部分に同一符号を付すことによって説明の重複を回避することにする。
Although the
図1に示した上下の砥石ユニット100,200を用いて両面平面研磨工程を行うときには、図6を参照して説明したところから明らかなよう、アルミメモリーディスク用のサブストレート、シリコンウェハー、ガラスウェハーといった高度の表面平坦度や表裏両面に高度の平行度が要求される所要数の被研磨体Wをキャリア9の複数箇所に保持させて上向きに設置した下側砥石ユニット200の上に載せ、その被研磨体Wの上に下向きに設置した上側砥石ユニット100を載せることによって、被研磨体Wを挟む上下両側に砥石ユニット100,200を各別に配備した後、上下の各砥石ユニット100,200における固定砥石2,2の表面を被研磨体Wの上面と下面とにそれぞれ接触させて研磨液を給送しながらそれらを相対回転させることにより被研磨体Wの上下両面を研磨する。その際、上下の各砥石セグメント21の第1溝部31や第2溝部32が、研磨工程で発生する研磨屑などを含む廃液の排出路として作用するほか、上側砥石セグメント21に追加されている第2溝部32aも同様に研磨工程で発生する研磨屑などを含む廃液の排出路として作用する。したがって、廃液や研磨屑が上下の各固形砥石2の周囲などに滞留して研磨精度や研磨性能を損なうという事態が防止される。
When performing the double-sided planar polishing process using the upper and
この実施形態において、上側砥石セグメント21には第2溝部32aが追加して形成されているので、その上側砥石セグメント21に形成されている第2溝部32,32aの総本数は、下側砥石セグメント21に形成されている第2溝部32の総本数よりも多くなっている。そのため、上側砥石セグメント21の集合でなる上側の固形砥石2の表面形状と下側砥石セグメント21の集合でなる下側の固形砥石2の表面形状が相違していて、それらの表面積は、上側の固形砥石2の方が下側の固形砥石2に比べて小さくなっている。そのため、研磨工程終了時での上下の固形砥石2,2の表面と被研磨体との密着力を比べると、表面積の小さな上側の固形砥石2の表面と被研磨体との密着力が、表面積の大きな下側の固形砥石2の表面と被研磨体との密着力よりも小さく抑えられる。さらに具体的には、上側砥石セグメント21の表面と被研磨体との密着力が、下側砥石セグメント21の表面と被研磨体との密着力よりも小さく抑えられる。言い換えると、研磨工程終了時での下側の固定砥石2の表面と被研磨体の下面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力よりも、上側の固定砥石2の表面と被研磨体の上面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力が小さくなっている。
In this embodiment, the
このことにより、研磨工程終了時に、上側砥石ユニット100を浮き上がらせたときには、被研磨体が下側の固形砥石2の表面に貼り付いてその下側の固形砥石2の上に乗ったまま残り、上側の固形砥石2の表面に貼り付いて上側砥石ユニット100によって持ち上げられるという事態が起こりにくい。その結果、当該研磨装置から研磨後の被研磨体を取り出す作業は、下側砥石ユニット200に対してだけ行えばよいので、上側の固形砥石2の表面から研磨体を剥がして回収するという煩わしい作業を行う必要が少なくなるか、あるいは、必要なくなるだけでなく、上側の固形砥石2に被研磨体Wが貼り付いたまま次の作業に移るという事態も起こりにくくなる。さらに、上側の固形砥石2の表面に貼り付いた被研磨体が落下してその被研磨体が破損したり、下側砥石ユニット200に乗っている被研磨体に当たって傷つけたり破損させたりするという事態も起こりにくくなる。
Thus, when the
この実施形態では、下側の固形砥石2と上側の固形砥石2とに同一パターンで第1溝部31を具備させ、下側砥石セグメント21と上側砥石セグメント21とに同一パターンで第2溝部32を具備させてあることに加えて、上側砥石セグメント21に第2溝部32aを追加することにより、上側砥石セグメント21の第2溝部32,32aの総本数を、下側砥石セグメント21の第2溝部32の総本数よりも多くすることによって上下の上記各砥石ユニット100,200の固定砥石2,2の表面形状を相違させてあるけれども、この点は、追加した第2溝部32aのような溝形を上側砥石セグメント21に具備させる代わりに、上側砥石セグメント21の側面又は外周端面に達する適宜大きさ及び形状の凹所などを上側砥石セグメント21の表面に具備させることによって上下の上記各砥石ユニット100,200の固定砥石2,2の表面形状を相違させることも可能であり、そうすることによって凹所が上下の上記各砥石ユニット100,200の固定砥石2,2の表面形状を相違させることに役立ち、しかも、凹所が吸盤に似た吸着作用を発揮して被研磨体に対する吸着作用を発揮することもなくなる。しかし、被研磨体の上面に対する研磨精度とその下面に対する研磨精度との適切なバランスを保つためには、実施形態のように、第2溝部32aのような溝形を上側砥石セグメント21の表面に具備させることが好ましい。
In this embodiment, the
上記第2溝部32aのような溝形を上側砥石セグメント21の表面に具備させることによって、上側の固形砥石2と下側の固形砥石2との表面形状を相違させる場合の幾つかの具体例を図2に示してある。同図では、(A)列の(a)〜(f)に下側砥石セグメント21の表面形状を例示し、それらの下側砥石セグメント21の表面形状に対応する上側砥石セグメント21の表面形状を(B)列の(a)〜(f)に示してある。すなわち、同図(a)の組合せでは上側砥石セグメント21に斜めに横切る第2溝部32aを追加してあり、同図(b)(c)の組合せでは上側砥石セグメント21に内外方向に縦通する第2溝部32aを追加してあり、同図(c)(d)(e)(f)の組合せでは上側砥石セグメント21に斜めに横切る第2溝部32aと内外方向に縦通する第2溝部32aとを追加してある。なお、同図(e)(f)では、下側砥石セグメント21に第2溝部32を形成しない事例を示している。
Some specific examples in the case where the upper
また、図2の(C)列には、下側砥石セグメント21の第2溝部32の総本数に対する上側砥石セグメント21の第2溝部32,32aの本数比率を示してあり、これらの数値で判るように、図示例の組合せでは、いずれも、本数比率が1.2〜6.0の範囲内になっている。ここで、本数比率1.2よりも少ないと、実際の研磨工程で、被研磨体に対する密着力や研磨液の表面張力による影響が上下で均衡して上側砥石セグメント21に対する被研磨体の貼り付きを防ぐにくくなるということが起こり得る。これに対し、本数比率が6.0倍よりも多いと、被研磨体の上面と下面との仕上がり精度に仕上がりに差を生じやすくなる。そして、本数比率が1.2〜6.0の範囲に定められていると、上側砥石セグメント21に対する被研磨体の貼り付きを防ぐことができ、しかも、被研磨体の上面と下面との仕上がり精度に差が生じにくい。
Moreover, the (C) row | line | column of FIG. 2 shows the number ratio of the
なお、図2(C)列の数式の左辺の表記は、上側砥石セグメント21の第2溝部32,32aの総本数をmとし、下側砥石セグメント21の第2溝部32の総本数をnとして(m+1)/(n+1)として記述してある。これは、図2の(e)(f)に示した下側砥石セグメント21のように第2溝部32の総本数が0である場合を考慮して右辺の比率が無限大になることを回避したためである。
In addition, the notation of the left side of the numerical formula of FIG.2 (C) row | line | column sets m as the total number of the
以上説明した上側砥石セグメント21では、その第2溝部32,32aが長手方向の両端で当該上側砥石セグメント21の側面や内外の端面で開口している事例を説明したけれども、この点は、たとえば図3(a)(b)に示したように、その第2溝部32,32aの長手方向の一端だけを当該上側砥石セグメント21の側面や内外の端面で開口させておいてもよい。こうしておけば、上側砥石セグメント21の表面が被研磨体に密着しているときに、第2溝部32,32aから空気が排出されてしまって吸盤作用で当該上側砥石セグメント21が被研磨体に強固に吸着して貼り付いてしまうという事態が起こらない。
In the
砥粒として炭化珪素GC4000番を使い、ポリビニルホルマール樹脂とフェノール樹脂を結合材とした弾性砥石で、本発明例として図2の(a)(b)(c)(d)(e)(f)及び上下の表面形状が同じ比較例に相当する砥石ユニットを作製し、スピードファム(株)社製研磨装置16B−4SSG−4に取り付け、研磨試験を実施した。3.5インチのアルミ基板32枚づつを加工圧力7.84kPa、加工回転数60rpm、加工時間180秒で研磨した。これをそれぞれ6回行い、合計192枚づつの基板の内、上側砥石ユニットに貼り付いた基板数と研磨したアルミ基板の表面粗さを比較した。
表1に示したように、本発明例では、比較例に対して上側砥石ユニットに貼り付いた基板は1/4以下に低減した。表面粗さは溝が増えるに従い粗くなった。
2 (a), (b), (c), (d), (e), and (f) in FIG. 2 as an example of the present invention, which is an elastic grindstone using silicon carbide GC4000 as abrasive grains and a binder of polyvinyl formal resin and phenol resin. And the grindstone unit corresponding to the comparative example with the same upper and lower surface shape was produced, and it attached to speed fam Co., Ltd. polisher 16B-4SSG-4, and implemented the grinding | polishing test. Thirty-two 3.5 inch aluminum substrates were polished at a processing pressure of 7.84 kPa, a processing rotation speed of 60 rpm, and a processing time of 180 seconds. This was performed 6 times, and the number of substrates adhered to the upper grindstone unit out of a total of 192 substrates was compared with the surface roughness of the polished aluminum substrate.
As shown in Table 1, in the present invention example, the substrate attached to the upper grindstone unit was reduced to ¼ or less compared to the comparative example. The surface roughness became rougher as the number of grooves increased.
(表1)
┌───────┬───────────┬──────────┬─────┐
│ │ 本数比率 │ 上側砥石への │基板上側の│
│ │(m+1)/(n+1)│ 貼り付き数(率) │表面粗さ比│
│ │ │ │(Ra) │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│比較例 │ 1.0 │58枚(30.2%)│ 100 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(a)│ 1.5 │14枚( 7.3%)│ 102 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(b)│ 1.5 │13枚( 6.8%)│ 98 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(c)│ 2.0 │ 8枚( 4.2%)│ 104 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(d)│ 2.5 │ 6枚( 3.1%)│ 106 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(e)│ 6.0 │ 2枚( 1.0%)│ 110 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│本発明例(f)│ 7.0 │ 2枚( 1.0%)│ 131 │
└───────┴───────────┴──────────┴─────┘
表1中の表面粗さ比は、比較例のRaを100とした場合の本発明例の各Raの比を示す。
(Table 1)
┌───────┬───────────┬──────────┬─────┐
│ │ Number ratio │ To upper grinding wheel │ On top of board │
│ │ (m + 1) / (n + 1) │ Number of sticking (rate) │Surface roughness ratio│
│ │ │ │ (Ra) │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Comparison example │ 1.0 │58 sheets (30.2%) │ 100 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention example (a) │ 1.5 │14 sheets (7.3%) │ 102 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention Example (b) │ 1.5 │13 sheets (6.8%) │ 98 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention Example (c) │ 2.0 │ 8 sheets (4.2%) │ 104 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention Example (d) │ 2.5 │ 6 sheets (3.1%) │ 106 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention Example (e) │ 6.0 │ 2 sheets (1.0%) │ 110 │
├───────┼───────────┼──────────┼─────│
│Invention Example (f) │ 7.0 │ 2 sheets (1.0%) │ 131 │
└───────┴───────────┴──────────┴─────┘
The surface roughness ratio in Table 1 indicates the ratio of each Ra of the present invention example when the Ra of the comparative example is 100.
1 ラッピング定盤
2 固形砥石
21 砥石セグメント
22 取付板
31 第1溝部
32 第2溝部
100,200 砥石ユニット
W 被研磨体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
研磨工程終了時での上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との密着力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との密着力よりも小さくなるように、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状を相違させてあることを特徴とする両面平面研磨装置。 A grindstone unit of the same configuration and size having a solid grindstone held on a lapping surface plate is separately provided on both upper and lower sides sandwiching the object to be polished, and the surface of the fixed grindstone in each of the upper and lower grindstone units is the upper surface of the object to be polished In a double-sided flat polishing apparatus that polishes the upper and lower surfaces of the object to be polished by rotating them relative to each other while feeding the polishing liquid in contact with the lower surface,
At the end of the polishing process, the adhesion between the surface of the fixed grinding wheel of the upper grinding wheel unit and the upper surface of the object to be polished is the adhesion between the surface of the fixed grinding wheel of the lower grinding wheel unit and the lower surface of the object to be polished at the end of the polishing process. A double-sided planar polishing apparatus characterized in that the surface shapes of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units are made different so as to be smaller.
研磨終了時での上側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の上面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力が、同終了時での下側砥石ユニットの固定砥石の表面と被研磨体の下面との接触部分に給送されている研磨液の表面張力よりも小さくなるように、上下の各砥石ユニットの固定砥石の表面形状を相違させてあることを特徴とする両面平面研磨装置。 A grindstone unit of the same configuration and size having a solid grindstone held on a lapping surface plate is separately provided on both upper and lower sides sandwiching the object to be polished, and the surface of the fixed grindstone in each of the upper and lower grindstone units is the upper surface of the object to be polished In a double-sided flat polishing apparatus that polishes the upper and lower surfaces of the object to be polished by rotating them relative to each other while feeding the polishing liquid in contact with the lower surface,
When the polishing is finished, the surface tension of the polishing liquid supplied to the contact portion between the surface of the fixed grinding wheel of the upper grinding wheel unit and the upper surface of the object to be polished is the surface of the fixed grinding stone of the lower grinding wheel unit at the end of the polishing. The surface shapes of the fixed grindstones of the upper and lower grindstone units are made different from each other so that the surface tension of the polishing liquid fed to the contact portion between the surface and the lower surface of the object to be polished is smaller. Flat polishing equipment.
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