JP2020168702A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】昇降板に加工屑が固着しないようにする。【解決手段】仕切り板70と、仕切り板70の側面70dに沿って昇降移動する昇降板71と、昇降板71を昇降移動させる昇降手段72と、昇降板71を流水洗浄する洗浄手段8とを備える加工装置1を用いて、洗浄手段8に配設されている水供給ノズル80に水源82から水を供給して、水供給ノズル80に形成されている供給口80aから仕切り板70と昇降板71との間に向けて水を供給する。これにより、被加工物Wの加工によって仕切り板70と昇降板72との間に入り込んだ加工屑等を洗い流すとともに、昇降板71の一方の側面71fに形成されている凹部710に水を溜めて、加工屑等の付着を防止する。【選択図】図4

Description

本発明は、加工装置に関する。
特許文献1に開示のようにターンテーブルにウェーハを保持する保持手段を複数備えた加工装置は、保持手段にウェーハを搬入および保持手段からウェーハを搬出する搬入出エリアとウェーハを加工する加工エリアとを仕切る仕切り手段を備えている。さらに、加工エリアを密室にするために、特許文献2及び特許文献3に開示のように、仕切り手段には昇降板を備えている。
特開2017−042875号公報 特開2013−986244号公報 特開2013−255952号公報
上記の加工装置に備える昇降板に、加工中に生じた加工屑が昇降板に固着すると、昇降板の昇降ができなくなるという問題がある。また、例えば、研磨装置に備える昇降板にスラリーが固着すると、昇降板が昇降できなくなるという問題がある。したがって、昇降板に加工屑やスラリーが固着したとしても、昇降板が昇降できなくなるのを防ぐという課題がある。
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、該保持手段に被加工物を搬入および該保持手段から被加工物を搬出する搬入出エリアと被加工物を加工する加工エリアとに該保持手段を位置づける位置づけ手段と、該搬入出エリアと該加工エリアとを仕切る仕切り手段とを備える加工装置であって、
該仕切り手段は、該保持手段を該加工エリアと該搬入出エリアとの行き来を可能にする通用口を備えた仕切り板と、該仕切り板に沿って昇降し該通用口を開閉する昇降板と、該昇降板を昇降させる昇降手段と、該昇降板を下降させたときに該加工エリアに面する一方の面に水を供給し該一方の面を洗浄する洗浄手段とを備える加工装置である。
上記の加工装置に備える洗浄手段は、該昇降板の該一方の面にわずかな深さの凹部が形成され、該凹部は該仕切り板に対面する側に配設され、該凹部に水を供給する複数の供給口が配設された水供給ノズルを備えていることが好ましい。
上記の加工装置に備える洗浄手段は、板状の水を噴出する直線状に延在する長手供給口を備えた水ナイフであることが好ましく、かかる場合においては、該長手供給口から噴出された板状の水で該昇降板の該一方の面を洗浄する。
本発明では、洗浄手段から昇降板の加工エリアに面する一方の面に水を供給して一方の面を洗浄することにより、研削後に昇降板に付着している加工屑等を洗い流すことができる。
また、洗浄手段に備える水供給ノズルから供給された水が昇降板に形成されている凹部に溜まって、ぬれだまりを形成することによって、次の被加工物を加工する際に加工屑等が付着するのを防止することができる。
さらには、水ナイフを用いて昇降板と仕切り板との間に板状の流水を供給することによって、昇降板と仕切り板との間に付着している加工屑等を洗い流すことができる。そして、昇降板がぬれている状態にすることで、次の被加工物を加工する際に、加工屑等が昇降板に付着するのを防ぐことができる。
昇降板が上昇して、搬入出エリアと加工エリアとが連通している状態の加工装置の全体を表す斜視図である。 (a)は、昇降板が上昇して、搬入出エリアと加工エリアとが連通している状態の加工装置を側方からみた断面図であり、(b)は、昇降板が降下して搬入出エリアと加工エリアとが隔てられている状態の加工装置を側方からみた断面図である。 昇降板が降下して、搬入出エリアと加工エリアとが隔てられている状態の加工装置の全体を表す斜視図である。 (a)は、昇降板が上昇して、仕切り板の通用口が開いている状態の仕切り手段を表す斜視図であり、(b)は、昇降板が降下して、仕切り板の通用口がふさがれている状態の仕切り手段を表す斜視図である。 水ナイフの長手供給口から噴射された水が昇降板に接触しながら流れ落ちていく様子を表す断面図である。
1 加工装置の構成
図1に示す加工装置1は、加工手段3を用いて保持手段2に保持された被加工物Wを加工する加工装置である。以下、加工装置1の構成について説明する。
図1に示すように、加工装置1には、加工装置1に備える各種の機構の動作を電気的に制御する制御手段9が備えられている。
加工装置1にはベース10が備えられている。ベース10は、直方体形状の第1ベース100と、第1ベース100の+Y方向側の側面に連結された、例えば、第1ベース100とは異なる高さを有する直方体形状の第2ベース101と、を備えている。
第1ベース100の上方の空間は、−Y方向側に配設された搬入出エリアAと、+Y方向側に配設された加工エリアBとにより構成されている。搬入出エリアAでは、被加工物Wの搬入及び搬出が行われ、加工エリアBでは被加工物Wの加工が行われる。
搬入出エリアAは搬入出カバー12によって囲繞されており、加工エリアBは加工室カバー13によって囲繞されている。
搬入出カバー12は、例えば、上面12a、X軸方向側に配設された対面する2つの側面12b、12c、及び−Y方向側に配設された側面12dから構成されている。第1ベース100の上面100a及び搬入出カバー12の各々の面12a〜12dによって搬入出エリアAが包囲されており、+Y方向側において開口した直方体形状の領域が形成されている。
一方、加工室カバー13は、上面13a、X軸方向側に配設された対面する2つの側面13b、13c、及び+Y方向側に配設された側面13dを備えており、第1ベース100の上面100a、加工室カバー13の各々の面13a〜13dによって加工エリアBが包囲されて−Y方向側に開口した直方体形状の領域が形成されている。
搬入出カバー12の上面12aには、例えば、図示しない取手が備えられており、オペレータ等が該取手を掴んで持ち上げることにより、上面12aを開閉することができる。
また、加工室カバー13の上面13aには、円形の開口13gが形成されている。
図1に示すように、第1ベース100の上面100aの上には、円板形状のターンテーブルである位置付け手段6が、搬入出エリアAと加工エリアBとに跨るようにして配設されており、位置付け手段6の上には、例えば、位置付け手段6よりも小さな円板状の2つの保持手段2A及び2Bが、等間隔に配設されている。
なお、被加工物Wの加工が実施される前の加工装置1の状態を示す図1において、搬入出エリアAの内部に位置付けられている保持手段を保持手段2A、加工エリアBの内部に位置付けられているものを保持手段2Bとしている。
位置付け手段6には、エア供給源63がエア流路64を介して接続されており、また、位置付け手段6には、モータ、スピンドル、エンコーダ等を備える回転手段62が接続されている。エア供給源63から供給されるエアを位置付け手段6の下面6bに噴きつけて位置付け手段6を浮上させた状態で、回転手段62を用いて位置付け手段6を回転制御することにより、位置付け手段6を、Z軸方向の回転軸65を軸として所定の角度(例えば180度)回転させることができる。位置付け手段6が回転軸65を軸として自転することによって、2つの保持手段2A、2Bがともに回転軸65を軸として公転することとなる。
加えて、位置付け手段6の上面6aの上における、保持手段2Aと2Bとの間には、直方体形状の仕切り部61が延設されている。仕切り部61は、例えば、位置付け手段6の円の直径の上を通るように配設されている。
さらには、図2(a)に示すように、位置付け手段6の下面6bには、例えば、被加工物Wの加工によって生じた加工屑と、後述する洗浄手段8によって供給された水との混合流体等を加工装置1の外部へと排出するための排出口66が配設されている。
図1に示すように、2つの保持手段2A及び2Bは、それぞれ吸引部20と枠体21とを備えており、吸引部20の上面は被加工物Wを載置する保持面20aとなっている。また、保持手段2A及び2Bには、それぞれ吸引源26が吸引路27を介して接続されている。保持面20aに被加工物Wが載置された状態で、吸引源26によって生み出された吸引力を、吸引路27を通じて保持面20aに伝達することによって、被加工物Wを保持面20aの上に吸引保持することができる。
図2(a)に示すように、2つの保持手段2A及び2Bの枠体21の下端には、それぞれZ軸方向の回転軸25を軸として回転可能なスピンドル23が連結されており、さらにスピンドル23の下端にはロータリージョイント24が連結されている。
また、仕切り部61の内部には、保持手段2A及び2Bを回転駆動するためのモータ22が配設されており、モータ22は、プーリ機構28を介してスピンドル23に接続されている。図2(a)に示すように、プーリ機構28は、モータ22に取り付けられた駆動プーリ280と、スピンドル23に取り付けられた従動プーリ282と、駆動プーリ280と従動プーリ282とに巻かれたベルト281と、を有している。モータ22を用いて駆動プーリ280を駆動させると、ベルト281が従動プーリ282を従動して、スピンドル23が回転軸25を軸として回転する。これにより、スピンドル23に連結されている保持手段2Aを、回転軸25を軸として回転させることができる。なお、図2(a)には図示されていないが、保持手段2Aも同様のプーリ機構28を備えている。
図1、図2、及び図3に示すように、加工装置1には、搬入出エリアAと加工エリアBとを仕切るための仕切り手段7が配設されている。仕切り手段7には門型の仕切り板70が、加工室カバー13の−Y方向側に固定される形で配設されており、図4に示すように、仕切り板70には、位置付け手段6によって駆動された保持手段2A及び2Bが回転軸65を軸として公転する際に、保持手段2A及び2Bが搬入出エリアAと加工エリアBとの間を往来することを可能にする通用口700が形成されている。
また、図1、図2、図3及び図4に示すように、仕切り板70の−Y方向側、かつ、仕切り部61の上方には、直方体形状の昇降板71が備えられており、図4に示すように、昇降板71には、仕切り板70に対面する側である+Y方向側の側面71fに、−Y方向側に窪んだ凹部710が形成されている。
昇降板71の上部には、昇降板71をZ軸方向に昇降させる昇降手段72が連結されており、昇降手段72は、昇降板71の上面71aに、Z軸方向に進退可能に連結されたピストン部720と、ピストン部720を収容するシリンダ部721とを備えている。
ピストン部720には、図示しないエア源が接続されており、エア源からピストン部720にエアを適宜供給することによってピストン部720を昇降移動させてピストン部720に連結された昇降板71を昇降移動させることができる。昇降板71を昇降させることにより、仕切り板70に形成されている通用口700が開閉されて、搬入出エリアAと加工エリアBとが連通されている状態と、両者が連通されていない状態との切り替えを行うことができる。
図2及び図4に示すように、昇降板71の上方には洗浄手段8が備えられている。
図4(a)に示すように、洗浄手段8は、X軸方向に延設されたパイプ状の水供給ノズル80を備えており、水供給ノズル80には、複数の供給口80aが形成されている。水供給ノズル80は水路83を介して水源82に接続されており、水源82から水供給ノズル80に水路83を通じて水を供給することによって、水供給ノズル80のそれぞれの供給口80aから仕切り板70の−Y方向側の側面70dと昇降板71の+Y方向側の側面71fとの間に向かって水を供給することができる。
洗浄手段8は、図5に示すように、紙面奥側であるX軸方向に延設されたパイプ形状の水ナイフ81を備えるものであってもよい。水ナイフ81には、同じく水路83を介して水源82が接続されており、水ナイフ81の内部には、X軸方向に延びるパイプ810が配設されている。また、パイプ810の上部には、長手供給口81aがY軸方向に直線状に形成されている。パイプ810がX軸方向に延びているため、長手供給口81aもまたX軸方向に延びており、長手供給口81aは薄い板状の空間となっている。
さらに、図5に示すように水ナイフ81には面取り部81cが形成されている。水源82から水ナイフ81に供給され、パイプ810を通って長手供給口81aから+Y方向に噴出した板状の流水Lは、面取り部81cに沿って−Z方向へと方向を変えて、昇降板71に接触しながら下降していくこととなる。
図1に示すように、第2ベース101の上面101aの上には、Z軸方向に延びるコラム11が立設されている。コラム11の−Y方向側の側面には、加工手段3と、加工手段3を支持する加工送り手段4とが配設されている。
加工手段3は、例えば、図1に示すような研削手段であり、Z軸方向の回転軸35を有するスピンドル30と、スピンドル30を、回転軸35を軸として回転駆動させるスピンドルモータ32と、スピンドル30を囲繞するスピンドルハウジング31と、スピンドル30の下端に取り付けられたマウント33と、マウント33に装着された研削ホイール34とを加工具として備えている。研削ホイール34は、基台341と、基台の下端に固着された研削砥石340とからなる。
なお、研削砥石340は、加工室カバー13の上面に形成されている開口13gの真上に位置している。
スピンドルモータ32を用いて、回転軸35を軸としてスピンドル30を回転駆動することによって、スピンドル30に取り付けられているマウント33、及びマウント33に装着されている研削砥石340を同じく回転軸35を軸として回転させることができる。
なお、加工手段3は、上記のような研削手段ではなく、例えば、研磨パッド等を備える研磨手段であってもよい。
加工送り手段4は、Z軸方向の回転軸45を有するボールネジ40と、ボールネジ40に対して平行に配設された一対のガイドレール41と、ボールネジ40の上端に連結されボールネジ40を、回転軸45を軸として回動させるZ軸モータ42と、内部のナットがボールネジ40に螺合し側部がガイドレール41に摺接する可動板43と、可動板43に連結されたホルダ44とが備えられており、ホルダ44によって加工手段3が支持されている。
Z軸モータ42を用いてボールネジ40を駆動することによって、ボールネジ40が回転軸45を軸にして回転すると、これに伴って可動板43がガイドレール41に案内されてZ軸方向に昇降移動する。そして、可動板43に連結されたホルダ44、及びホルダ44に保持された加工手段3がZ軸方向に昇降移動する構成となっている。
2 加工装置の動作
(加工時の動作)
上記の加工装置1を用いて被加工物Wを加工する際の加工装置1の動作、及び昇降板71を洗浄する際の加工装置1の動作について、それぞれ以下に説明する。なお、本実施形態では、被加工物Wに対して行う加工の一例として研削加工を挙げるが、被加工物Wに対して行う加工はこれに限定されるものではない。
まず、図1及び図2(a)に示すように、ピストン部720を+Z方向に上昇させて、昇降板71を+Z方向に上昇させることにより、搬入出エリアAと加工エリアBとが通用口700を介して連通している状態にする。
そして、搬入出エリアAを囲繞している図1に示した搬入出カバー12の上面12aを開けて、位置付け手段6の上に支持されている保持手段2Aの保持面20aの上に被加工物Wを載置した後、上面12aを閉める。そして、吸引源26が発揮する吸引力を、吸引路27を通じて保持手段2の保持面20aに伝達することによって、被加工物Wを保持面20aの上に吸引保持する。
次いで、図2(a)に示すように、エア供給源63からエアを供給して、エア流路64を通じて位置付け手段6の下面6bにエアを噴きつけることによって、位置付け手段6を上方へと浮上させる。位置付け手段6が浮上している状態で、回転手段62を用いて、位置付け手段6を、回転軸65を軸として例えば180度自転させる。これによって、保持面20aの上に被加工物Wを保持している状態で、搬入出エリアAの内部に位置付けられている保持手段2Aが、回転軸65を軸として公転して、加工エリアBに位置付けられ、保持面20aの上に保持されている被加工物Wが加工手段3の下方に位置付けられる。このとき、加工エリアBに位置付けられていたもう一方の保持手段2Bは、位置付け手段6が回転軸65を軸として自転することにより、同様に回転軸65を軸として公転して搬入出エリアAに移動する。なお、2つの保持手段は、移動時に通用口700を通過する。
被加工物Wを加工手段3の下方に位置付けた後、図2(b)及び図3に示すように、昇降手段72を用いて昇降板71を下降させて、昇降板71の下面71bと仕切り部61の上面61aとを当接させる。これにより、昇降板71と仕切り部61とが通用口700を塞いで、搬入出エリアAと加工エリアBとが2つの領域に隔てられる。
その後、被加工物Wの研削加工を開始する。被加工物Wの研削加工においては、まず、図2(b)に示すモータ22を用いて駆動プーリ280を駆動させ、駆動プーリ280にベルト281を介して接続されている従動プーリ282を従動させて、従動プーリ282が取り付けられているスピンドル23を、回転軸25を軸として回転させることにより、被加工物Wが保持されている保持手段2Aを、回転軸25を軸として回転させる。
そして、図3に示すスピンドルモータ32を用いてスピンドル30及びスピンドル30に連結されている研削砥石340を、回転軸35を軸として回転させる。
次いで、Z軸モータ42を用いてボールネジ40を、回転軸45を軸として回転させる。すると、可動板43がガイドレール41に摺接しながら−Z方向に降下していき、これに伴って、可動板43に支持されているホルダ44及び、ホルダ44に保持されている加工手段3が−Z方向に降下していく。
研削砥石340を、回転軸35を軸として回転させながら、回転する保持手段2Aに保持されている被加工物Wに向かって近づけていく。図2(b)に示すように、研削砥石340は、加工室カバー13の上面13aに形成されている開口13gを貫通して、加工室カバー13で囲繞されている空間の内部へと降下していき、被加工物Wの上面Waと研削砥石340の下面340bとが当接する。その状態でさらに研削砥石340を−Z方向に押し下げていくことにより、被加工物Wを研削することができる。
(洗浄時の動作)
被加工物Wの研削加工中には、研削加工によって生じた研削屑が、例えば図4に示す昇降板71の側面71fと仕切り板70の側面70dとの間等に入り込む可能性があり、そして、時間の経過とともに入り込んだ研削屑が固着することによって、昇降板71が昇降移動できなくなる可能性がある。
そこで、洗浄手段8を用いて、昇降板71に対して水を流すことによって、被加工物Wの加工中や加工の前後に、昇降板71の側面71fと仕切り板70の側面70dとの間を流水洗浄する。
洗浄手段8は以下のように作用する。例えば、被加工物Wを加工した後、図4(b)に示すように、通用口700が閉まっている状態で、水供給ノズル80の複数の供給口80aから仕切り板70の側面70dと昇降板71の側面71fとの間に水を供給することにより、昇降板71と仕切り板70との間の流水洗浄を行う。また、供給された水は、昇降板71に形成されている凹部710に溜まっていき、所謂ぬれだまりが形成される。形成されたぬれだまりによって、次の被加工物の加工を行う際に、昇降板71の側面71fに研削屑が付着するのを防止することができる。
また、凹部710に形成されたぬれだまりは、昇降する昇降板71の潤滑材の役目を成し、昇降板71の昇降を円滑にさせる。
また、昇降板71に凹部710が形成されることで昇降板71の+Y方向の側面71fと、対面する仕切り板70の−Y方向の側面70dの接触面積を小さくする事で昇降を円滑にしている。
また、水供給ノズル80から供給される水は、昇降板71の上面71aに開口する水進入口71Cから進入し、仕切り板70と昇降板71の凹部710とで形成されるぬれだまり室に水がためられ、ぬれだまりが形成される。
洗浄手段8が水ナイフ81を備えるものである場合、洗浄手段8は以下のように作用する。図5に示すように、水源82から水路83を介して水ナイフ81の内部のパイプ810に水を供給すると、パイプ810に供給された水は、パイプ810の上部に形成されている長手供給口81aから+Y方向に噴出される。長手供給口81aから噴出された流水Lは、水ナイフ81の面取り部81cに沿って−Z方向へと方向を変えて昇降板71の側面71fに接触しながら降下していく。これにより、昇降板71の側面71fを流水洗浄することができる。
また、例えば、加工手段3が研削手段でなく、図示しない研磨手段であるとき、研磨パッドと被加工物Wとの間にはスラリー等の流体が供給される。上記のように洗浄手段8を用いて昇降板と仕切り板との間を洗浄することによって、該スラリーが加工室の内部に飛散して昇降板と仕切り板との間に固着するのを防ぐことができる。
1:加工装置 10:ベース 100:第1ベース 100a:第1ベースの上面
101:第2ベース 101a:第2ベースの上面 11:コラム
12:搬入出カバー 12a:上面 12b、12c、12d:側面
13:加工室カバー 13a:上面 13b、13c、13d:側面 13g:開口
2A、2B:保持手段 20:吸引部 20a:保持面 21:枠体 22:モータ
23:スピンドル23 24:ロータリージョイント 25:回転軸 26:吸引源
27:吸引路
28:プーリ機構 280:駆動プーリ 281:ベルト 282:従動プーリ
3:加工手段 30:スピンドル 31:スピンドルハウジング
32:スピンドルモータ 33:マウント
34:研削ホイール 340:研削砥石 340b:研削面 341:基台
35:回転軸
4:加工送り手段 40:ボールネジ 41:ガイドレール 42:Z軸モータ
43:可動板 44:ホルダ 45:回転軸
6:位置付け手段 6a:位置付け手段の上面 6b:位置付け手段の下面
61:仕切り部 61a:仕切り部の上面
62:回転手段 63:エア供給源 64:エア流路 65:回転軸 66:排出口
7:仕切り手段 70:仕切り板 70a:仕切り板の上面 70d:仕切り板の側面
700:通用口
71:昇降板 71a:昇降板の上面 71b:昇降板の下面 71f:昇降板の側面
71c:水進入口710:凹部 72:昇降手段 720:ピストン 721:シリンダ
8:洗浄手段 80:水供給ノズル 80a:供給口 82:水源 83:水路
81:水ナイフ 81a:長手供給口 81c:面取り部 810:パイプ
82:水源 83:水路 9:制御手段
A:搬入出エリア B:加工エリア W:被加工物 Wa:被加工物の上面 L:流水

Claims (3)

  1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工具で加工する加工手段と、該保持手段に被加工物を搬入および該保持手段から被加工物を搬出する搬入出エリアと被加工物を加工する加工エリアとに該保持手段を位置づける位置づけ手段と、該搬入出エリアと該加工エリアとを仕切る仕切り手段とを備える加工装置であって、
    該仕切り手段は、該保持手段を該加工エリアと該搬入出エリアとの行き来を可能にする通用口を備えた仕切り板と、該仕切り板に沿って昇降し該通用口を開閉する昇降板と、該昇降板を昇降させる昇降手段と、該昇降板を下降させたときに該加工エリアに面する一方の面に水を供給し該一方の面を洗浄する洗浄手段とを備える加工装置。
  2. 該洗浄手段は、該昇降板の該一方の面にわずかな深さの凹部が形成され、該凹部は該仕切り板に対面する側に配設され、該凹部に水を供給する複数の供給口が配設された水供給ノズルを備えた請求項1記載の加工装置。
  3. 該洗浄手段は、板状の水を噴出する直線状に延在する長手供給口を備えた水ナイフであり、該長手供給口から噴出された板状の水で該昇降板の該一方の面を洗浄する請求項1記載の加工装置。
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