JP2018134723A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】環状のフレームに付着する被加工物の端材を除去できる切削装置を提供する。【解決手段】切削装置であって、被加工物から切り出された端材をチャックテーブルに保持されたフレームユニットのフレームから除去する清掃ユニットを含む。清掃ユニットは、加工送りユニットによってチャックテーブルが移動できる範囲内でチャックテーブルの上方に配置され、加工送り方向と交差する方向に延びるブラシと、チャックテーブルに保持されたフレームユニットのフレームに接触する清掃位置と、清掃位置から離れた退避位置と、の間でブラシを移動させるブラシ移動ユニットと、を備えている。【選択図】図1

Description

本発明は、板状の被加工物を切削するための切削装置に関する。
半導体ウェーハやパッケージ基板等を複数のチップへと分割する際には、例えば、回転軸となるスピンドルに環状の切削ブレードが装着された切削装置を使用する(例えば、特許文献1参照)。切削装置は、半導体ウェーハやパッケージ基板等の被加工物を負圧で吸引、保持するチャックテーブルを備えており、このチャックテーブルによって吸引、保持された状態の被加工物を切削する。
上述のような切削装置で被加工物を切削する際には、被加工物の表面又は裏面に被加工物よりも大きな円形の粘着テープ(ダイシングテープ)を貼付することが多い。そして、この場合には、粘着テープの外周部分に被加工物を囲む環状のフレームが固定される。これにより、チャックテーブルで被加工物を確実に吸引、保持できるようになり、また、被加工物の取り扱い易さも高まる。
特開2003−234308号公報
ところで、高速に回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませると、被加工物から切り出される小さな端材が粘着テープから剥がれて飛散することがある。この端材が、例えば、環状のフレームに付着すると、被加工物の搬送時にフレームを適切に保持できない可能性が高まる。また、被加工物の搬送中に端材がフレームから落下して、チャックテーブル等に付着する恐れもある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環状のフレームに付着する被加工物の端材を除去できる切削装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、環状のフレームの開口部に張られた粘着テープによって被加工物が支持されてなるフレームユニットを保持する保持面を有し、回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該フレームユニット内の該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、該保持面と平行な加工送り方向に沿って該チャックテーブルを移動させる加工送りユニットと、該保持面と垂直な切り込み送り方向に沿って該切削ユニットを移動させる切り込み送りユニットと、該切削ユニットによる加工で該被加工物から切り出された端材を該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームから除去する清掃ユニットと、を備え、該清掃ユニットは、該加工送りユニットによって該チャックテーブルが移動できる範囲内で該チャックテーブルの上方に配置され、該加工送り方向と交差する方向に延びるブラシと、該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームに接触する清掃位置と、該清掃位置から離れた退避位置と、の間で該ブラシを移動させるブラシ移動ユニットと、を備え、該ブラシを該清掃位置に位置付けた状態で該チャックテーブルを回転又は加工送りさせることによって、該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームに付着した該端材を該フレームから除去する切削装置が提供される。
上述した本発明の一態様において、該ブラシ移動ユニットは、該フレームユニットが該チャックテーブルに保持されていない状態で、該チャックテーブルの該保持面に接触する保持面清掃位置と、該保持面清掃位置から離れた該退避位置と、の間で該ブラシを移動させることができるように構成されており、該ブラシを該保持面清掃位置に位置付けた状態で該チャックテーブルを回転又は加工送りさせることによって、該チャックテーブルの該保持面に付着した該端材を該保持面から除去することが好ましい。
また、上述した本発明の一態様において、該ブラシは、該切削ユニットに対して該切削ブレードの回転に伴い該端材が飛散する側に配置されることが好ましい。
本発明の一態様に係る切削装置は、加工送り方向と交差する方向に延びるブラシと、このブラシを、環状のフレームに接触する清掃位置と、清掃位置から離れた退避位置と、の間で移動させるブラシ移動ユニットと、を含む清掃ユニットを備えている。そのため、ブラシを清掃位置に位置付けた状態でチャックテーブルを回転又は加工送りさせることによって、環状のフレームに付着する被加工物の端材を適切に除去できる。
切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 切削装置の構成例を模式的に示す平面図である。 図3(A)は、被加工物から切り出された端材が飛散する様子を示す模式図であり、図3(B)は、フレームの清掃方法について説明するための模式図である。 図4(A)及び図4(B)は、保持面の一部の領域から端材が除去される様子を示す模式図である。 図5(A)及び図5(B)は、保持面の残りの領域から端材が除去される様子を示す模式図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図1は、切削装置2の構成例を模式的に示す斜視図であり、図2は、切削装置2の構成例を模式的に示す平面図である。なお、図2では、切削装置2の一部が省略されている。図1及び図2に示すように、切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備えている。
基台4の前方の角部には、開口4aが形成されており、この開口4a内には、昇降機構(不図示)によって昇降するカセット支持台6が設けられている。カセット支持台6の上面には、複数の被加工物11を収容するためのカセット8が載せられる。なお、図1及び図2では、説明の便宜上、カセット8の輪郭のみを示している。
被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。被加工物11の表面側は、格子状に設定された分割予定ライン(ストリート)で複数の領域に区画されており、各領域には、IC(Integrated Circuit)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等のデバイスが形成されている。
この被加工物11の裏面側には、被加工物11よりも径の大きい粘着テープ(ダイシングテープ)13が貼付されている。粘着テープ13の外周部分は、環状のフレーム15に固定されている。そのため、被加工物11は、環状のフレーム15の開口部に張られた粘着テープ13によって被加工物11が支持されてなるフレームユニットの状態で、カセット8に収容される。
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物11としているが、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板を被加工物11として用いることもできる。また、被加工物11の表面側に粘着テープ13を貼付しても良い。デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
カセット支持台6の側方には、X軸方向(前後方向、加工送り方向)に長い開口4bが形成されている。開口4b内には、ボールねじ式のX軸移動機構(加工送りユニット)10と、X軸移動機構10の上部を覆う防塵防滴カバー12とが配置されている。X軸移動機構10は、X軸移動テーブル10aを備えており、このX軸移動テーブル10aをX軸方向に移動させる。
X軸移動テーブル10a上には、被加工物11を吸引、保持するチャックテーブル(保持テーブル)14が設けられている。このチャックテーブル14は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向、切り込み送り方向)に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル14は、上述したX軸移動機構10によってX軸方向に移動する(加工送り)。
チャックテーブル14の上面は、被加工物11を保持するための保持面14aになっている。保持面14aは、チャックテーブル14の内部に形成された吸引路(不図示)等を通じて吸引源(不図示)に接続されている。また、チャックテーブル14の周囲には、フレームユニット中の環状のフレーム15を四方から固定するための4個のクランプ16が設けられている。
開口4bの上方には、フレームユニットを仮置きするための仮置き機構18が設けられている。仮置き機構18は、例えば、Y軸方向(左右方向、割り出し送り方向)に平行な状態を維持しながら接近、離隔される一対のガイドレール18a、18bを含む。各ガイドレール18a、18bは、フレームユニット(フレーム15)を支持する支持面と、支持面に概ね垂直な側面とを備え、カセット18から引き出されたフレームユニット(フレーム15)をX軸方向において挟み込んで所定の位置に合わせる。
基台4の上方には、門型の第1支持構造20が開口4bを跨ぐように配置されている。第1支持構造20の前面(仮置き機構18側の面)には、Y軸方向に延びる第1レール22が固定されており、この第1レール22には、第1移動機構24等を介して第1搬送ユニット26が連結されている。第1搬送ユニット26は、例えば、フレームユニット(フレーム15)の上面に接触してこのフレームユニットを吸着、保持し、第1移動機構24によって昇降するとともに、第1レール22に沿ってY軸方向に移動する。
第1搬送ユニット26の開口4a側には、フレームユニット中のフレーム15を把持するための把持機構26aが設けられている。例えば、把持機構26aでフレーム15を把持して第1搬送ユニット26をY軸方向に移動させれば、カセット8に収容されているフレームユニットを仮置き機構18のガイドレール18a、18bに引き出し、又は、ガイドレール18a、18bに載せられているフレームユニットをカセット8に挿入できる。
また、第1支持構造20の前面(仮置き機構118側の面)には、Y軸方向に延びる第2レール28が第1レール22の上方に固定されている。この第2レール28には、第2移動機構30等を介して第2搬送ユニット32が連結されている。第2搬送ユニット32は、例えば、フレームユニット(フレーム15)の上面に接触してこのフレームユニットを吸着、保持し、第2移動機構30によって昇降するとともに、第2レール28に沿ってY軸方向に移動する。
第1支持構造20の後方には、門型の第2支持構造34が配置されている。第2支持構造34の前面(第1支持構造20側の面)には、それぞれY軸Z軸移動機構(割り出し送りユニット、切り込み送りユニット)36を介して2組の切削ユニット38が設けられている。切削ユニット38は、Y軸Z軸移動機構36によってY軸方向に移動する(割り出し送り)とともに、Z軸方向に移動する(切り込み送り)。
各切削ユニット38は、Y軸方向に概ね平行な回転軸となるスピンドル(不図示)を備えている。スピンドルの一端側には、円環状の切削ブレード40が装着されている。各スピンドルの他端側には、モータ等の回転駆動源(不図示)が連結されている。また、切削ブレード40の近傍には、被加工物11や切削ブレード40に純水等の切削液を供給するための供給ノズルが配置されている。この供給ノズルから切削液を供給しながら、回転させた切削ブレード40をチャックテーブル14に保持された被加工物11に対して切り込ませることで、被加工物11を切削できる。
切削ユニット38に隣接する位置には、被加工物11等を撮像するための撮像ユニット(カメラ)42が設けられている。この撮像ユニット42も、Y軸Z軸移動機構36によってY軸方向に移動するとともに、Z軸方向に移動する。
第2支持構造34の後面(第1支持構造20とは反対側の面)には、チャックテーブル14に保持された状態のフレームユニット等に付着している被加工物11の端材を除去するための清掃ユニット44が設けられている。すなわち、清掃ユニット44は、X軸移動機構10によってチャックテーブル14が移動できる範囲内で、チャックテーブル14の上方に配置されている。
この清掃ユニット44は、昇降機構(ブラシ移動ユニット)46を備えている。昇降機構46は、例えば、第2支持構造34の後面に固定されたシリンダと、シリンダに下方から挿入されたピストンロッドとで構成されており、流体供給源(不図示)から供給される流体の圧力を利用してピストンロッドを昇降させる。ピストンロッドの下端には、Y軸方向に延びるブラシ48が取り付けられている。すなわち、このブラシ48は、昇降機構46によって昇降する。
具体的には、昇降機構46は、フレームユニットがチャックテーブル14に保持されている状態で、このフレームユニットのフレーム15に接触するフレーム清掃位置と、フレーム清掃位置から上方に離れた退避位置と、の間でブラシ48を移動させる。よって、例えば、ブラシ48をフレーム清掃位置に位置付けた状態でチャックテーブル14を回転又はX軸方向に移動させれば、チャックテーブル14に保持されたフレームユニットのフレーム15に付着している端材をフレーム15から除去できる。
また、昇降機構46は、フレームユニットがチャックテーブル14に保持されていない状態で、チャックテーブル14の保持面14aに接触する保持面清掃位置と、保持面清掃位置から上方に離れた退避位置と、の間でブラシ48を移動させる。よって、例えば、ブラシ48を保持面清掃位置に位置付けた状態でチャックテーブル14を回転又はX軸方向に移動させれば、チャックテーブル14の保持面14aに付着している端材を保持面14aから除去できる。
このブラシ48は、端材をフレーム15から除去する際にのみフレーム清掃位置に位置付けられ、また、端材を保持面14aから除去する際にのみ保持面清掃位置に位置付けられる。すなわち、端材をフレーム15から除去する際、及び端材を保持面14aから除去する際を除いて、ブラシ48は退避位置に位置付けられる。
なお、清掃ユニット44の配置に特段の制限はないが、本実施形態では、清掃ユニット44の配置に必要なスペースや、被加工物11から切り出される端材が飛散する方向等を考慮して、第2支持構造34の後面側に清掃ユニット44を設けている。例えば、図2に示すように、フレームユニットをチャックテーブル14へと搬入し、チャックテーブル14からフレームユニットを搬出するための搬入搬出領域Aには、清掃ユニット44の配置に適したスペースがない。
一方で、被加工物11を切削するための切削領域Bには、図2に示すように、切削ユニット38の後方側に清掃ユニット44を配置できるスペースが存在する。また、本実施形態に係る切削装置2では、被加工物11から切り出される端材が、切削ブレード40の回転に従い切削ユニット38の後方側へと飛散することが多い。そのため、このように、切削ブレード40の回転に伴い端材が飛散する側に清掃ユニット44を配置することで、フレーム15や保持面14aに付着している端材を除去し易くなる。
開口4bに対して開口4aと反対側の位置には、洗浄ユニット50が配置されている。洗浄ユニット50は、筒状の洗浄空間内でフレームユニットを吸引、保持するスピンナテーブル52を備えている。スピンナテーブル52の下部には、スピンナテーブル52を所定の速さで回転させる回転駆動源(不図示)が連結されている。
スピンナテーブル52の上方には、フレームユニット中の被加工物11に向けて洗浄用の流体(代表的には、水とエアーとを混合した混合流体)を噴射する噴射ノズル54が配置されている。フレームユニットを保持したスピンナテーブル52を回転させて、噴射ノズル54から洗浄用の流体を噴射することで、被加工物11を洗浄できる。
切削ユニット38で切削された被加工物11を含むフレームユニットは、例えば、第2搬送ユニット32で洗浄ユニット50へと搬入される。洗浄ユニット50で被加工物11を洗浄されたフレームユニットは、例えば、第1搬送ユニット26で仮置き機構18に載せられ、カセット8に収容される。
X軸移動機構10、チャックテーブル14、仮置き機構18、第1移動機構24、第1搬送ユニット26、第2移動機構30、第2搬送ユニット32、Y軸Z軸移動機構36、切削ユニット38、撮像ユニット42、清掃ユニット44、洗浄ユニット50等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット(不図示)に接続されている。この制御ユニットは、被加工物11の切削に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。
次に、この切削装置2で行われるフレーム15の清掃方法について説明する。図3(A)は、被加工物11から切り出された端材11aが飛散する様子を示す模式図である。図3(A)に示すように、高速に回転させた切削ブレード40を被加工物11に切り込ませると、被加工物11から切り出される小さな端材11aが粘着テープ13から剥がれて飛散することがある。
この端材11aは、切削ブレード40の回転方向に対応する方向(本実施形態では、後方)に飛散し易い。そのため、飛散する端材11aの多くは、図3(A)に示すように、チャックテーブル14の後方に位置する防塵防滴カバー12や、その更に後方に設けられた排出口(不図示)等に落下することになる。一方で、飛散する端材11aの中には、フレーム15に付着するものも存在する。なお、被加工物11を切削する際には、図3(A)に示すように、上述した退避位置にブラシ48が位置付けられる。そのため、端材11aや切削液がブラシ48に付着することは殆どない。
端材11aがフレーム15に付着すると、その後、フレームユニットを第2搬送ユニット32で洗浄ユニット50に搬送する時や、第1搬送ユニット26で仮置き機構18に搬送する時に、フレーム15を適切に保持できない可能性が高くなる。また、フレームユニットの搬送中に端材11aがフレーム15から落下して、チャックテーブル14の保持面14a等に付着する恐れもある。
そこで、上述した清掃ユニット44を用いてフレーム15に付着した被加工物11の端材11aを除去する。図3(B)は、フレーム15の清掃方法について説明するための模式図である。本実施形態に係るフレーム15の清掃方法では、まず、X軸移動テーブル10aをX軸方向に移動させて、クランプ16(すなわち、フレーム15)を清掃ユニット44(ブラシ48)の下方に位置付ける。
次に、昇降機構46のピストンロッドを下降させて、ブラシ48を退避位置からフレーム清掃位置へと移動させる。その結果、ブラシ48はフレーム15に接触する。その後、ブラシ48をフレーム清掃位置に位置付けた状態で、例えば、図3(B)に示すように、チャックテーブル14(クランプ16)を1周以上回転させる。これにより、フレーム15に付着している端材11aをフレーム15から除去できる。
なお、本実施形態では、ブラシ48をフレーム清掃位置に位置付けた状態で、チャックテーブル14を回転させているが、ブラシ48をフレーム清掃位置に位置付けた状態で、チャックテーブル14をX軸方向に移動させても良い。この方法では、フレーム15の一部の領域に付着している端材11aを除去できる。フレーム15の別の領域に付着している端材11aを除去したい場合には、チャックテーブル14の回転とX軸方向への移動とを繰り返せば良い。
次に、切削装置2で行われる保持面14aの清掃方法について説明する。上述のように、フレーム15に被加工物の端材11aが付着した状態のフレームユニットを搬送すると、この端材11aがフレーム15から落下して、チャックテーブル14の保持面14aに付着する恐れがある。また、他の何らかの理由で、保持面14aに端材11aが付着することも考えられる。
そのような場合には、上述した清掃ユニット44を用いて保持面14aに付着した端材11aを除去する。図4(A)及び図4(B)は、保持面14aの一部の領域から端材11aが除去される様子を説明するための模式図である。本実施形態に係る保持面14aの清掃方法では、まず、X軸移動テーブル10aをできるだけ後方(X軸方向)に移動させて、チャックテーブル14のX軸方向における中央の領域、又は中央より前側の領域を清掃ユニット44(ブラシ48)の下方に位置付ける。
チャックテーブル14と清掃ユニット44との位置関係をこのようにするのは、清掃ユニット44の配置等の関係で、チャックテーブル14の前端(X軸方向)の領域を清掃ユニット44の下方に位置付けるのが難しいためである。もちろん、チャックテーブル14の前端(X軸方向)の領域を清掃ユニット44の下方に位置付けることができるのであれば、そうすると良い。
次に、昇降機構46のピストンロッドを下降させて、ブラシ48を退避位置から保持面清掃位置へと移動させる。その結果、図4(A)に示すように、ブラシ48は保持面14aに接触する。その後、ブラシ48を保持面清掃位置に位置付けた状態で、例えば、図4(A)及び図4(B)に示すように、チャックテーブル14を前方(X軸方向)に移動させる。これにより、保持面14aの後方側(X軸方向)の半分以上の領域から端材11aを除去できる。
次に、保持面14aの残りの領域に付着する端材11aを除去する。図5(A)及び図5(B)は、保持面14aの残りの領域から端材11aが除去される様子を示す模式図である。具体的には、まず、昇降機構46のピストンロッドを上昇させて、ブラシ48を保持面清掃位置から退避位置へと移動させる。
次に、図5(A)に示すように、チャックテーブル14を180°回転させて、上述した前後(X軸方向)の関係を入れ替える。また、X軸移動テーブル10aを後方(X軸方向)に移動させて、チャックテーブル14のX軸方向における中央の領域、又は中央より前側の領域を清掃ユニット44(ブラシ48)の下方に位置付ける。
次に、昇降機構46のピストンロッドを下降させて、ブラシ48を退避位置から保持面清掃位置へと移動させる。その結果、ブラシ48は保持面14aに接触する。その後、ブラシ48を保持面清掃位置に位置付けた状態で、例えば、図5(B)に示すように、チャックテーブル14を前方(X軸方向)に移動させる。これにより、保持面14aの残りの領域から端材11aを除去できる。
以上のように、本実施形態に係る切削装置2は、X軸方向(加工送り方向)と交差する方向に延びるブラシ48と、このブラシ48を、環状のフレーム15に接触するフレーム清掃位置と、フレーム清掃位置から離れた退避位置と、の間で移動させる昇降機構(ブラシ移動ユニット)46と、を含む清掃ユニット44を備えている。そのため、ブラシ48をフレーム清掃位置に位置付けた状態でチャックテーブル14を回転又はX軸方向に移動(加工送り)させることによって、環状のフレーム15に付着する被加工物11の端材11aを適切に除去できる。
また、本実施形態に係る切削装置2では、切削ユニット38に対して、切削ブレード40の回転に伴い端材11aが飛散する側に清掃ユニット44を配置しており、切削装置2内のスペースが有効に活用されている。そのため、切削装置2の大幅な設計変更や大型化を抑制しながら、フレーム15や保持面14aに付着している端材11aを適切に除去できる。
なお、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
2 切削装置
4 基台
4a、4b 開口
6 カセット支持台
8 カセット
10 X軸移動機構(加工送りユニット)
10a X軸移動テーブル
12 防塵防滴カバー
14 チャックテーブル(保持テーブル)
14a 保持面
16 クランプ
18 仮置き機構
18a、18b ガイドレール
20 第1支持構造
22 第1レール
24 第1移動機構
26 第1搬送ユニット
26a 把持機構
28 第2レール
30 第2移動機構
32 第2搬送ユニット
34 第2支持構造
36 Y軸Z軸移動機構(割り出し送りユニット、切り込み送りユニット)
38 切削ユニット
40 切削ブレード
42 撮像ユニット(カメラ)
44 清掃ユニット
46 昇降機構(ブラシ移動ユニット)
48 ブラシ
50 洗浄ユニット
52 スピンナテーブル
54 噴射ノズル
11 被加工物
13 粘着テープ(ダイシングテープ)
15 フレーム

Claims (3)

  1. 環状のフレームの開口部に張られた粘着テープによって被加工物が支持されてなるフレームユニットを保持する保持面を有し、回転可能なチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持された該フレームユニット内の該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、
    該保持面と平行な加工送り方向に沿って該チャックテーブルを移動させる加工送りユニットと、
    該保持面と垂直な切り込み送り方向に沿って該切削ユニットを移動させる切り込み送りユニットと、
    該切削ユニットによる加工で該被加工物から切り出された端材を該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームから除去する清掃ユニットと、を備え、
    該清掃ユニットは、
    該加工送りユニットによって該チャックテーブルが移動できる範囲内で該チャックテーブルの上方に配置され、該加工送り方向と交差する方向に延びるブラシと、
    該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームに接触する清掃位置と、該清掃位置から離れた退避位置と、の間で該ブラシを移動させるブラシ移動ユニットと、を備え、
    該ブラシを該清掃位置に位置付けた状態で該チャックテーブルを回転又は加工送りさせることによって、該チャックテーブルに保持された該フレームユニットの該フレームに付着した該端材を該フレームから除去することを特徴とする切削装置。
  2. 該ブラシ移動ユニットは、該フレームユニットが該チャックテーブルに保持されていない状態で、該チャックテーブルの該保持面に接触する保持面清掃位置と、該保持面清掃位置から離れた該退避位置と、の間で該ブラシを移動させることができるように構成されており、
    該ブラシを該保持面清掃位置に位置付けた状態で該チャックテーブルを回転又は加工送りさせることによって、該チャックテーブルの該保持面に付着した該端材を該保持面から除去することを特徴とする請求項1に記載の切削装置。
  3. 該ブラシは、該切削ユニットに対して該切削ブレードの回転に伴い該端材が飛散する側に配置されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の切削装置。
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