JP2005332990A - 切断装置、切断方法、及び位置検出方法 - Google Patents

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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
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Abstract

【課題】半導体装置の切断のスループットを向上させるとともに高精度に位置検出を行うことのできる小型かつ低コストな位置検出機構を有する切断装置、それによる切断方法及び位置検出方法を提供すること。
【解決手段】この切断装置は、樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板を載置するテーブルと、テーブルの移動及び位置決めを行う位置決めステージと、電子回路基板の位置を電子回路基板上の基準位置に基づいて検出する位置検出手段と、電子回路基板を個々の電子回路に切断する切断手段とを有する切断装置において、位置検出手段が一の固定光学倍率を有する一の撮像手段を有し、かつ位置決めステージが停止した際に基準位置が撮像手段の視野内に存在するように固定光学倍率が設定されている。
【選択図】 図2

Description

本発明は、一般に切断装置、切断方法、及び位置検出方法に係り、特に樹脂封止された電子回路基板から電子回路を切り出す切断装置、及びその切断装置においてCCDカメラ、CMOSカメラ等の撮像手段を用いて電子回路基板の位置検出を行うための位置検出方法に関する。本発明は、半導体装置等のマイクロデバイスの製造に好適である。
近年の電子機器の高性能化と普及に伴い、半導体製造装置は、かかる電子機器に使用される高品位な半導体装置をますます効率的かつ高速で製造しなければならなくなってきている。半導体製造プロセスの組立工程(後工程)では、ウエハ処理工程(前工程)が完了したワーク(例えば、ウエハやモールドした基板)を(チップなどの素子に相当する)多数の領域に区画する切断工程を施す。切断工程では、ワークを(切断又はインデックス)テーブルと呼ばれる台に真空吸着して位置決め及び固定した上で、テーブルを切断方向に移動しながら高速回転するブレードでワークを切断し、多数の領域に区画する(個片化)。テーブルは回転可能に構成され、ワークの一方向の切断が終了すると、90度回転して直交する方向の切断を行う。このため、個片化された領域は通常は矩形形状となる。
切断装置においてはワークの切断部位を正確に位置決めする必要があるため、切断装置は一般にアライメント機構(位置検出機構)を有している。図4(a)は従来の切断装置が有する位置検出機構の一例の概略構成を示す内部構成図である。この位置検出機構は、粗調整用の位置合わせカメラ2と微調整用の位置決めカメラ4との2つのカメラを有している。これらのカメラ2,4には例えばCCDやCMOS等の撮像素子を用いたデジタルカメラが用いられる。ワーク6上に形成された基準マーク5(図4(b)を参照。)からの光がレンズ8、ハーフミラー10、ミラー12を用いて2つのカメラ2,4に導かれるように構成されている。2つのカメラ2,4の視野中心はワーク6上で一致している。
位置合わせカメラ2の光学倍率は位置決めカメラ4の光学倍率よりも低倍率となっているため、図4(b)に示すように位置合わせカメラ2の視野S1は位置決めカメラ4の視野S2よりも大きい。したがって、位置合わせカメラ2はより広い領域を視野とすることができ、位置決めカメラ4はより高分解能での位置検出が可能となっている。
ワーク6を所定の位置に移動し停止すると、位置合わせカメラ2の視野S1内に基準マーク5が入る(図4(b)の位置A)。位置合わせカメラ2によってその基準マーク5を検出し、テーブルを移動させて(粗調整)基準マーク5を位置合わせカメラ2の視野S1の視野中心(図4(b)の位置B)に移動する。そうすると、基準マーク5は位置決めカメラ4の視野S2内に入るので、今度はカメラを切り替えて高倍率の位置決めカメラ4によって基準マーク5を検出する。位置決めカメラ4は、基準マーク5と視野中心との位置ずれを位置合わせカメラ2よりも高分解能で検出できる。位置決めカメラ4の検出結果に基づいてテーブルを移動させ(微調整)、高精度に基準マーク5を視野中心に位置決めすることができる。その結果、ワーク6の位置決めを高精度に行うことができるようになっている。
このような従来の位置検出機構の一例として特許文献1に開示されたものがある。
実公平1−34345号公報
しかしながら、この従来の位置検出機構によれば、位置決めに必要な動作が多く、ワークの切断に時間がかかってしまう。図6は、この従来の位置検出機構によるワークの位置決めの手順を説明するフローチャートであり、図5はワーク6を上方から見た上面図である。ワーク6は略長方形であり、その短手方向をα方向、長手方向をβ方向とする。
まずワーク6の各辺とインデックステーブルの移動方向(X,Y方向)との角度ずれ(θずれ)を補正する。そのため、マークM1,M2を位置合わせカメラ2で検出(S.11)した後に再びマークM1,M2を位置決めカメラ4で検出し(S.12)、β方向のθずれの位置補正及び位置決めを行う。その後、マークM1,M3を位置合わせカメラ2で検出(S.13)した後に再びマークM1,M3を位置決めカメラ4で検出し(S.14)、α方向のθずれの位置補正及び位置決めを行う。
このようにワーク6のθずれが検出され、補正された後に、ワーク6の位置検出がマークM1〜M3に基づいて行われる。すなわち、位置合わせカメラ2によってマークM1を検出し(S.15)、マークM2を検出し(S.16)、その後再び位置決めカメラ4によってマークM1を検出し(S.17)、マークM2を検出する(S.18)。これにより、ワーク6のβ方向位置の精密な位置決めが完了する。
その後、位置合わせカメラ2によってマークM1を検出し(S.19)、マークM3を検出し(S.20)、その後再び位置決めカメラ4によってマークM1を検出し(S.21)、マークM3を検出する(S.22)。これにより、ワーク6のα方向位置の精密な位置決めが完了する。
このように、従来の位置検出機構によれば、ワーク(又はカメラ)の移動を数多く行う必要があり、ワークの位置決めに時間がかかってしまう。また、位置合わせカメラ2による検出信号と位置決めカメラ4による検出信号との切替えも頻繁に行う必要がある。そのため、ワーク6の切断のスループットが向上せず、半導体装置の製造効率が低いものとなっている。
さらに、マークM1〜M3からの光をハーフミラー10によって分岐して2つのカメラ2,4に入射しているので、各カメラ2,4で検出される光信号レベルが半減し、良好な信号検出を行うことが困難である。2つのカメラ2,4の視野中心は同一でなければならないが、現実には中心ずれが生じてしまう場合もある。さらに、位置合わせカメラ2と位置決めカメラ4との2つのカメラを有しているので、位置検出機構が大型化してしまい、その上コストもかかってしまうという問題もある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、半導体装置の切断のスループットを向上させるとともに高精度に位置検出を行うことのできる小型かつ低コストな位置検出機構を有する切断装置、それによる切断方法及び位置検出方法を提供することを例示的目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の例示的側面としての切断装置は、樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板を載置するテーブルと、テーブルの移動及び位置決めを行う位置決めステージと、電子回路基板の位置を電子回路基板上の基準位置に基づいて検出する位置検出手段と、電子回路基板を個々の電子回路に切断する切断手段とを有する切断装置において、位置検出手段が一の固定光学倍率を有する一の撮像手段を有し、かつ位置決めステージが停止した際に基準位置が撮像手段の視野内に存在するように固定光学倍率が設定されていることを特徴とする。
この切断装置は位置検出手段を有し、その位置検出手段が一の固定光学倍率を有する一の撮像手段を有している。したがって、位置検出の際に光学倍率を切り替えつつ位置合わせ(粗調整)及び位置決め(微調整)を行う必要がなく、位置検出のスループットを向上させることができる。したがって、半導体装置の切断のスループットの向上に寄与することができ、結果として半導体装置の製造効率が向上することとなる。
撮像手段を複数用いないので、基準位置からの光信号を分岐する必要がなく、その光信号強度を劣化させることなく位置検出を行うことができる。したがって、良好な光信号に基づいて確実に位置検出を行うことができる。また、視野中心の不一致が発生することもなく、位置検出機構全体を小型化、低コストとすることができる。
本発明の他の例示的側面としての切断方法は、樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板を個々の電子回路に切断する切断方法であって、テーブルに載置された電子回路基板を所定位置に移動するステップと、電子回路基板の位置を撮像手段の光学倍率を変更することなく電子回路基板上の基準位置に基づいて検出するステップと、電子回路基板を個々の電子回路に切断するステップとを有することを特徴とする。
この切断方法によれば、まず電子回路基板を所定位置に移動する。この所定位置は、電子回路基板上の基準位置が撮像手段の視野内に存在する位置を意味する。撮像手段の光学倍率が例えば0.7倍程度の低倍率である場合は、XYステージ等の移動手段を用いて容易に電子回路基板を所定位置に移動し停止することができる。続いて光学倍率を変更することなく基準位置に基づいて電子回路基板の位置を検出するので、位置検出のスループットを向上させることができる。したがって、半導体装置の切断のスループットの向上に寄与することができ、結果として半導体装置の製造効率が向上することとなる。
本発明のさらに他の例示的側面としての位置検出方法は、物体を所定位置に移動し停止させるステップと、停止した際に物体上の基準位置が視野内に存在するように倍率が設定された一の固定光学倍率を有する一のデジタル撮像手段によって物体の位置を検出するステップとを有することを特徴とする。
この位置検出方法によれば、物体が所定位置に停止した際に物体上の基準位置が撮像手段の視野内に存在するので、物体の停止とともに即座に基準位置の位置検出を行うことができる。デジタル撮像手段は一の固定光学倍率を有しているので、光学倍率の切替えを行う必要はない。デジタル撮像手段が、例えば80万画素程度の高解像画素数を有していれば、一の固定倍率であっても物体を容易に所定位置に停止させることができ、かつ高精度に位置検出を行うことができる。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
この発明によれば、位置検出のスループットを向上させることができ、ひいては半導体装置の切断のスループットの向上に寄与することができる。したがって、半導体装置の製造効率が向上することとなる。さらに、基準マーク等の基準位置からの光信号強度を劣化させることなく位置検出を行うことができる。したがって、良好な光信号に基づいて確実に位置検出を行うことができる。また、撮像手段や光学倍率を複数用いないので、視野中心の不一致が発生することもなく、位置検出手段全体を小型化、低コスト化することができる。
本発明の実施の形態に係る切断装置について、図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る切断装置1の概略構成を上部から見た平面図である。この切断装置1は、ワーク供給部14、切断部16、検査部18、ワーク収納部20、制御部22を有して大略構成される。
ワーク供給部14は、切断対象としてのワーク(物体)24を切断部16に向けて送り出すためのものである。本実施の形態においてはワーク24は、樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板である。ワーク24には、基準位置としてのマークM1〜M3が形成されている。このマークM1〜M3は、後述する位置検出手段32によってワーク24の位置を検出する際の基準となるもので、例えば略長方形状のワーク24の4角のうちの3カ所に形成された十字形のマークである(図2(b)も参照。)。ただし基準位置としては、マークM1〜M3に限られず、その形状や形成位置は適宜事情に応じて変更可能であるし、場合によってはわざわざ別途マークを形成することなく、ワーク24上の所定の位置を基準位置として用いてもよい。ワーク供給部14は、ワーク24を積層配列するためのスタッカ26、スタッカ26から1つのワーク24を取り出す搬送機構、取り出したワーク24をテーブル28上に載置するロボットアームを有する。
切断部16は、ワーク24を位置検出しつつ所定の寸法に切断するためのものである。切断部16は、ブレード30、位置検出手段32、位置決めステージ(図示せず)、移動機構(図示せず)、洗浄部34a,34bを有して大略構成される。ブレード30は、ワーク24を所定寸法に切断するためのもので、例えば円盤状の回転砥石等が用いられる。ブレード30は、図示しない移動機構によってXZ軸方向に移動可能とされている。
位置検出手段32は、ワーク24の位置を正確に検出するためのもので、撮像手段としてのCCDカメラ36を1台有している。CCDカメラ36は、ワーク24上の基準位置としてのマークM1〜M3を検出し、そのマーク位置に基づいてワーク24の位置検出を行う。図2(a)にCCDカメラ36の概略構成を示す内部構成図を示す。CCDカメラ36は、CCD撮像素子38、ハーフミラー40、同軸照明42,レンズ44、リング照明46を有して大略構成されている。同軸照明42及びリング照明46によってワーク24を照明し、その反射光をレンズ44及びハーフミラー40を通してCCD撮像素子38で検出する。もちろん撮像手段としては、検出された光信号を電気信号に変換しAD変換を行ってデジタル画像データとして出力可能なデジタル撮像手段であればよく、CCDカメラ以外にも例えばCMOSセンサを用いたカメラを適用することも可能である。CCDカメラ36の光学倍率としては固定のものが1つ用いられる。その倍率は、ワーク24を載置したテーブル28を移動させる位置決めステージが所定位置に停止した際に、マークM1〜M3がCCDカメラ36の視野S3内に存在するように設定されている(図2(b)を参照。)が、詳細については後述する。CCDカメラ36も移動機構によってXZ方向に移動可能となっている。
位置決めステージは、テーブル28をXY方向及びXY面内での回転方向に移動、停止させるものであり、例えば精密移動ステージ等が用いられる。この位置決めステージは、テーブル28を所定の停止精度で停止させることができる。すなわち、テーブル28にワーク24を載せた状態で位置決めステージを移動させ停止すると、ワーク24上のマークM1〜M3のいずれかがCCDカメラ36の視野S3内に入るように設定されている。
洗浄部34a,34bは、切断後のワーク24に高圧の水とエアーを吹き付けることにより洗浄するためのものである。
検査部18は、切断後のワーク24の寸法その他の各種検査を行うものである。例えばワーク24が、樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板の場合、切断後の個々の電子回路(例えば半導体装置)の導通検査等の検査をこの検査部18にて行う。
ワーク収納部20は、検査後のワーク24を収納するためのものである。制御部22は、この切断装置1全体の動作制御及びデータ処理を行うもので、演算処理装置、各種データを保存するメモリ、表示装置を有して大略構成される。
次に、この切断装置の動作について図3に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
まずスタッカ26に積層配列されたワーク24の中から1枚のワーク24を搬送機構が送り出す。送り出されたワーク24を、図示しないロボットアームがテーブル28上に載置する。ロボットアームは、例えばエアー吸着によってワーク24を吸着してもよいし、その他の吸着(例えば磁気吸着、静電吸着)を利用してもよい。アーム先端に挟持手段を設け、それによってワーク24を挟持してもよい。ワーク24は、エアー吸着によりテーブル28にしっかりと固定される。
続いてテーブル28はワーク24を位置検出手段32の直下の所定位置まで移動し、停止する。このとき、マークM1が図2(b)に示す位置D(図中、斜線を付したマークM1の位置)に位置するように位置決めステージは設定されている。
しかし、例えばワークがリードフレーム等の基板にモールドした被加工物である場合、そのモールド後における被加工物の収縮率が大きいため(被加工物が歪む)、マークM1の位置はばらつき、図2(b)に示す位置C(図中、白抜きのマークM1の位置)のようにCCDカメラ36の視野S3内の不特定な場所に位置する場合が多く、また、極端な場合CCDカメラ36の視野S3から外れることもある。
マークM1の位置が視野S3から外れた場合、制御部22はエラーと判断して、自動でマークM1の近辺をサーチする。又は手動にて再教示するか手動にて位置合わせをする等してマークM1を特定する。
マークM1がCCDカメラ36の視野S3内に入ると、CCDカメラ36がマークM1を検出し、位置決めステージに停止命令を出し位置補正する。CCDカメラ36の光学倍率は1倍程度と低倍率であるため、その視野S3は広く、位置Cは視野S3の領域に入り易い。したがって、ワーク24上のマークM1はCCDカメラ36の視野S3内に必ず入るようになっている。
マークM1をCCDカメラ36によって撮像、検出し、その位置Cを特定した後に、マークM1が視野S3の中心、すなわち位置D(図中、斜線を付したマークM1の位置)にくるように位置決めステージをさらに移動させる(しかしながら、位置Cを特定すれば位置Cと視野中心の位置Dとの位置ずれは内部演算処理で把握できるので、実際に位置決めステージを移動させてマークM1を位置Dにまで移動させなくても内部演算処理にて仮想移動による位置決めが可能である。)。
このCCDカメラ36は、例えば80万画素程度の高画素のCCD撮像素子38を有している。したがって、わざわざ高光学倍率のカメラに切り替えることなく、高解像度かつ高精度にマークM1の位置検出を行うことが可能となっている。つまり、ワーク24を一度所定位置に移動させて停止するのみで、カメラの切り替えなくマークM1の確実な捕捉と高精度な位置検出とを両立させることができる(S.1)。
次に、位置決めステージを移動させて、マークM2がCCDカメラ36の視野S3に入るようにワーク24を所定位置に停止させる。上記マークM1の場合と同様の手順にてマークM2の高精度な位置検出を行う。マークM1,M2の高精度な位置検出により、β方向のθずれの位置補正が完了する(S.2)。
β方向のθずれの位置補正が完了したら、今度は、マークM3がCCDカメラ36の視野S3に入るように位置決めステージを移動させてワーク24を所定位置に停止させる。上記マークM1の場合と同様の手順にてマークM3の高精度な位置検出を行う。マークM1,M3の高精度な位置検出により、α方向のθずれの位置補正が完了する(S.3)。位置決めステージをXY面内で角度θ分回転移動して補正し、α,β方向とX,Y方向とを一致させる。
ワーク24のθずれ、すなわちXY面内での角度ずれの検出が完了したら、引き続きワーク24のα方向、β方向(すなわちX方向、Y方向)の座標位置検出を行う。再びマークM1がCCDカメラ36の視野S3に入るように位置決めステージを移動させてワーク24を停止させる(S.4)。上記(S.2)においてすでにマークM1の位置検出を行っているので、今回はマークM1を視野S3の中心位置Dに高精度に位置決めすることが可能である。マークM1のY座標のデータを取り込み、制御部22のメモリへと送る。
次に、マークM2がCCDカメラ36の視野S3に入るように位置決めステージを移動させてワーク24を停止させる(S.5)。上記(S.2)においてすでにマークM2の位置検出を行っているので、今回はマークM2を視野S3の中心位置Dに高精度に位置決めすることが可能である。マークM2の座標のデータを取り込み、制御部22のメモリへと送る。マークM1の座標のデータとマークM2の座標のデータとに基づいて、ワーク24の位置決めを行うことができる。
続いて、再びマークM1がCCDカメラ36の視野S3に入るように位置決めステージを移動させてワーク24を停止させる(S.6)。上記(S.2)においてすでにマークM1の位置検出を行っているので、今回はマークM1を視野S3の中心位置Dに高精度に位置決めすることが可能である。マークM1の座標のデータを取り込み、制御部22のメモリへと送る。
次に、マークM3がCCDカメラ36の視野S3に入るように位置決めステージを移動させてワーク24を停止させる(S.7)。上記(S.3)においてすでにマークM3の位置検出を行っているので、今回はマークM2を視野S3の中心位置Dに高精度に位置決めすることが可能である。マークM3の座標のデータを取り込み、制御部22のメモリへと送る。マークM1の座標のデータとマークM3の座標のデータとに基づいて、ワーク24の位置決めを行うことができる。
ワーク24のXY方向、XY面内での回転方向の高精度位置補正が完了すると、その位置補正データに基づいて位置決めステージ及び移動機構を動作させながら、ブレード30によってワーク24を所定の寸法に切断する。例えばワーク24が数10個の電子回路が配列された電子回路基板の場合、その電子回路基板をX方向、Y方向に切断して個々の電子回路とする。ワーク24はエアーによってテーブル28に吸着されているので切断中も切断後も動いてしまったりテーブル28から落下してしまったりすることはない。
位置決めステージにより切断後のワーク28を洗浄部34a,34bまで移動し、水や洗浄剤を吹き付けて洗浄し、エアーを吹き付けて乾燥させる。洗浄後のワーク28を検査部18へと移動し、切断された個々のワークの寸法その他の検査を行う。その後、ワークはワーク収納部20へと収納される。
上記のように、本実施の形態に係る切断装置によれば、従来に比較して少ない手順でワーク24のXY方向、XY面内での回転方向の高精度位置決めが可能となる。したがって、位置決めに必要な時間が短縮され、効率よくワーク24の切断を行うことができる。
また、位置検出手段32が1つのCCDカメラ36を有し、そのCCDカメラ36は1つの固定光学倍率を有しているので、位置検出手段自体を小型化、低コスト化することも可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明の実施の形態に係る切断装置の概略構成を上部から見た平面図である。 (a)は図1に示す切断装置に用いられるCCDカメラの概略構成を示す内部構成図であり、(b)はCCDカメラの視野内にマークが存在する様子を示す説明図である。 図1に示す切断装置によるワークの位置決めの手順を説明するフローチャートである。 従来の切断装置が有する位置検出機構の一例の概略構成を示す内部構成図である。 ワークを上方から見た平面図である。 従来の位置検出機構によるワークの位置決めの手順を説明するフローチャートである。
符号の説明
S3:CCDカメラの視野
M1〜M3:マーク(基準位置)
1:切断装置
22:制御部
24:ワーク(物体、電子回路基板)
28:テーブル
32:位置検出手段
36:撮像手段(CCDカメラ、デジタル撮像手段)
38:CCD撮像素子

Claims (3)

  1. 樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板を載置するテーブルと、
    該テーブルの移動及び位置決めを行う位置決めステージと、
    前記電子回路基板の位置を該電子回路基板上の基準位置に基づいて検出する位置検出手段と、
    前記電子回路基板を個々の電子回路に切断する切断手段とを有する切断装置において、
    前記位置検出手段が一の固定光学倍率を有する一の撮像手段を有し、かつ前記位置決めステージが停止した際に前記基準位置が前記撮像手段の視野内に存在するように前記固定光学倍率が設定されていることを特徴とする切断装置。
  2. 樹脂封止された複数の電子回路が配列された電子回路基板を個々の電子回路に切断する切断方法であって、
    該テーブルに載置された前記電子回路基板を所定位置に移動するステップと、
    前記電子回路基板の位置を撮像手段の光学倍率を変更することなく該電子回路基板上の基準位置に基づいて検出するステップと、
    前記電子回路基板を個々の電子回路に切断するステップとを有することを特徴とする切断方法。
  3. 物体を所定位置に移動し停止させるステップと、
    前記停止した際に前記物体上の基準位置が視野内に存在するように倍率が設定された一の固定光学倍率を有する一のデジタル撮像手段によって前記物体の位置を検出するステップとを有することを特徴とする位置検出方法。
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