JP2024071002A - 加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】チャックテーブルを一定の温度に保つために、別途、新たに冷却水を供給する手段を必要とすることなく、不経済であるという問題を解消できる加工装置を提供する。【解決手段】研削装置1の研削手段3は、研削ホイール35を装着するマウント34と、マウント34に連結する回転軸33と、回転軸33に連結するモータ38と、回転軸33をエアーAで支持するエアーベアリング70,80を備えたハウジング32と、ハウジング32内に形成された第一の流路323と、を含み構成され、第一の流路323には、冷却水L1を供給してハウジング32を冷却する冷却手段7が接続され、チャックテーブル4は、ウエーハ10を吸引保持する保持部41と、保持部41を支持する枠体42と、枠体42に形成された第二の流路45と、を含み構成され、制御手段100は、第一の流路323から排出された廃水L2の温度を計測し、廃水L2を第二の流路45に供給してチャックテーブル4の温度を所定の温度に調整する。【選択図】図2
Description
本発明は、チャックテーブルの温度を所定の温度に調整する加工装置に関する。
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置によって所定の厚みに形成された後、ダイシング装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、制御手段とを含み構成されていて、ウエーハを所望の厚みに加工することができる。
また、研削手段によってチャックテーブルに保持されたウエーハに研削水を供給しながら研削しても、チャックテーブルには研削時の熱が伝達して微細な歪みが生じてウエーハの厚みにバラつきが生じて品質の低下を招くという問題があることから、チャックテーブルに冷却水を供給する水路を設けて一定の温度に保つ技術が提案されている(例えば特許文献1を参照。)。
上記した特許文献1に記載の技術によれば、チャックテーブルに独立した冷却手段を配設して冷却水を導入することで、チャックテーブルの冷却は実現されるものの、チャックテーブルを冷却する新たな冷却手段を導入して一定の温度に保つために相当量の冷却水が必要となり、不経済であるという問題が生じる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、チャックテーブルを一定の温度に保つために、別途、新たに冷却水を供給する手段を必要とすることなく、不経済であるという問題を解消できる加工装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、制御手段と、を含み構成された加工装置であって、該研削手段は、研削ホイールを装着するマウントと、該マウントに連結する回転軸と、該回転軸に連結するモータと、該回転軸をエアーで支持するエアーベアリングを備えたハウジングと、該ハウジング内に形成された第一の流路と、を含み構成され、該第一の流路には、冷却水を供給して該ハウジングを冷却する冷却手段が接続され、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持部と、該保持部を支持する枠体と、該枠体に形成された第二の流路とを含み構成され、該制御手段は、該第一の流路から排出された廃水の温度を計測し、廃水を該第二の流路に供給して該チャックテーブルの温度を所定の温度に調整する加工装置が提供される。
該制御手段は、該冷却水と該廃水とを混合して恒温水を生成し該第二の流路に供給するようにしてもよい。また、該チャックテーブルは、該所定の温度の環境で製作されたものであってもよい。
本発明の加工装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、制御手段と、を含み構成された加工装置であって、該研削手段は、研削ホイールを装着するマウントと、該マウントに連結する回転軸と、該回転軸に連結するモータと、該回転軸をエアーで支持するエアーベアリングを備えたハウジングと、該ハウジング内に形成された第一の流路と、を含み構成され、該第一の流路には、冷却水を供給して該ハウジングを冷却する冷却手段が接続され、該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持部と、該保持部を支持する枠体と、該枠体に形成された第二の流路とを含み構成され、該制御手段は、該第一の流路から排出された廃水の温度を計測し、廃水を該第二の流路に供給して該チャックテーブルの温度を所定の温度に調整することから、チャックテーブルを一定の温度に保つために、独立した冷却水を供給する手段を配設する必要がなく、不経済であるという問題を解消することができる。
以下、本発明に基づいて構成される加工装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1には、本実施形態の加工装置の一例として示す研削装置1の全体斜視図が示されている。図示の研削装置1は、装置ハウジング2を備え、装置ハウジング2の後端側には、支持壁21が立設されている。この支持壁21の内側面には、上下方向(Z軸方向)に延びる1対の案内レール22、22が設けられている。研削手段3は、移動基台31に支持されて、案内レール22、22に上下方向に移動可能に装着されている。装置ハウジング2の手前側には、研削装置1を操作するための操作パネル110を備えた制御手段100が配設され、該制御手段100には、図示を省略する表示手段が接続されている。
装置ハウジング2の上面には、被加工物であるウエーハ10を保持するチャックテーブル4が配設されている。なお、本実施形態の研削装置1によって裏面10bが研削加工されるウエーハ10は図示を省略するデバイスが形成された表面に保護テープTが貼着されている。チャックテーブル4は、ウエーハ10を吸引保持する保持部41と、該保持部41を囲繞して支持する枠体42とを備えている。チャックテーブル4は、カバー板5の中央に回転可能に配設されており、装置ハウジング2の内部に配設された図示を省略する移動手段によりY軸方向、より具体的には、図1においてチャックテーブル4が位置付けられているウエーハ着脱位置と、研削手段3の直下で研削加工が施される研削位置との間で移動可能に構成されている。
研削手段3は、移動基台31に支持部材37を介して支持されたハウジング32と、ハウジング32に回転自在に支持された回転軸33の下端に配設されたマウント34と、マウント34に装着され下面に環状に複数の研削砥石36が配置された研削ホイール35と、ハウジング32の上端内部に装着され回転軸33を回転させるモータ38と、を備えている。
研削装置1は、研削手段3を一対の案内レール22、22に沿って上下方向に移動する研削送り手段6を備えている。研削送り手段6は、ボールねじ61とパルスモータ62とを備えている。該パルスモータ62を制御手段100によって回転駆動制御することによりボールねじ61が回転し、研削手段3を支持する移動基台31を上下方向の所望の位置に移動する。
図2には、研削手段3を構成するハウジング32の縦断面が概略的に示されている。研削手段3のハウジング32は、回転軸33をエアーによって支持する追って詳述するエアーベアリングを備えている。回転軸33は、回転軸33と一体的に形成された円板形状のスラストプレート331を有しており、エアーベアリングは、回転軸33のラジアル方向(直径方向)をエアーで支持するラジアルエアーベアリング70と、回転軸33のスラストプレート331を挟むスラスト方向(上下方向)をエアーで支持するスラストエアーベアリング80を含んでいる。
研削手段3のハウジング32の外周部には、外部のエアー供給源39からの経路391を介して高圧エアーA(例えば0.6MPa)が供給される供給口392が配設されており、ハウジング32内には、供給口392を介し高圧エアーAが供給される供給経路321、322が配設されている。回転軸33をラジアル方向で支持する空間には、該供給経路321に接続されたエアー噴出口321aが配設されており、エアー噴出口321aから高圧エアーAを噴出することで回転軸33を支持するラジアルエアーベアリング70を構成している。スラストプレート331をスラスト方向で支持する空間には、供給経路322に接続されたエアー噴出口322aが配設されており、エアー噴出口322aから高圧エアーAが噴出することでスラストプレート331を支持するスラストエアーベアリング80を構成している。ラジアルエアーベアリング70、スラストエアーベアリング80を経た高圧エアーAは、図示を省略する排気経路、及び排出口からハウジング32の外部に排出される。
研削手段3が、上記したラジアルエアーベアリング70、スラストエアーベアリング80を備えていることにより、上記したエアー噴出口321a、322aから高圧エアーAが噴出されて、回転軸33及びスラストプレート331の周囲に微小な隙間(5~10μm)を持った高圧空気層が形成され、回転軸33がハウジング32によって非接触状態で支持されるように構成されている。上記したように、ハウジング32内には、モータ38が収容されており、回転軸33を矢印R1で示す方向に、極めて少ない抵抗で安定して高速回転することが可能になっている。なお、外部のエアー供給源39から高圧エアーAを供給する経路には、図示を省略する圧力計、流量計を配設してハウジング32内の供給経路321、322にエアー供給源39から供給される高圧エアーAの圧力及び流量を調整する。
上記した本実施形態の研削手段3を構成するハウジング32の内部には、上記した高圧エアーAが流通する供給経路321、322とは独立して形成される第一の流路323が形成されている。第一の流路323は、冷却水L1を流通させる通路であり、ハウジング32の外周部には、第一の流路323に冷却水L1を導入する冷却水供給口324と、第一の流路323を通過してハウジング32の内部を冷却した後の廃水L2を排出する排出口325が配設されている。冷却水供給口324には、冷却水供給路7aを介して冷却水L1を供給する冷却手段7が接続されている。冷却手段7から供給される冷却水L1は、一定の温度(例えば23℃)の水であるが、必ずしも冷蔵手段等によって強制的に温度を降下させる必要はなく、研削装置1が配置されるクリーンルームが、例えば常に23℃に管理されているのであれば、該クリーンルーム内で貯蔵された水をそのまま使用するものであってもよい。ハウジング32内に形成された第一の流路323を冷却水L1が流れることにより、モータ38の熱や、研削砥石36、研削ホイール35等から伝達される研削時の熱によって回転軸33や、ハウジング32が過剰に昇温することが防止される。
ハウジング32の排出口325には廃水排出路7bが接続され、排出口325から排出された廃水L2は、該廃水排出路7bを介して、図示のチャックテーブル4に供給される。
図2を参照しながら、チャックテーブル4の内部構成について、より具体的に説明する。なお、説明の都合上、チャックテーブル4が配設されるカバー板5は省略されている。断面で示された図示のチャックテーブル4の保持部41には、保護テープTが貼着された側を下方にしてウエーハ10が載置されている。保持部41は、通気性を有するポーラス部材により形成され、該保持部41を囲繞して支持する枠体42は、ロータリージョイント44を介してモータ40に連結されている。枠体42の上面と保持部41の下面により形成された空間43aと該空間43aから下方に伸びる負圧経路43bは、ロータリージョイント44を介して吸引源46に接続されている。該吸引源46を作動することにより、空間43a及び負圧経路43bを介して保持部41の上面に負圧を生成して、ウエーハ10を吸引保持することができる。枠体42の内部には、上記した空間43a及び負圧経路43bから独立した第二の流路45が形成されている。第二の流路45は、枠体42の内部において、枠体42全体を冷却すべく水平方向で複数の経路に分岐されている。ロータリージョイント44には、第二の流路45に接続される廃水導入口45aと、第二の流路45に接続され、廃水導入口45aから導入された廃水L2を排出する廃水排出口45bが配設される。第2の流路45を流れた廃水L2は、廃水排出口45bからドレーン管7cを経て貯水容器90に収容される。
チャックテーブル4は、研削装置1が作動して被加工物であるウエーハ10を研削する際にチャックテーブル4の温度調整目標とされる所定の温度、例えば30~35℃の環境下で仕上げの製作が実行されることが重要である。すなわち、例えば、枠体42の上面に保持部41を圧入し、支持部41の上面と枠体41の上面とを同時に研削して、チャックテーブル4の上面を平坦とする加工である。このように製作することで、研削装置1が停止した状態でのチャックテーブル4は、一般的に半導体ウエーハの加工装置が配設されるクリーンルームの温度(例えば23℃)の雰囲気下で、収縮した状態となるが、研削装置1が作動状態となることで調整される所定の温度(30~35℃)に昇温することで僅かに膨張し、設計上の目標寸法に沿った形態となり、加工精度の向上に寄与する。
ロータリージョイント44の廃水導入口45aには、上記した廃水排出路7bが接続されており、ハウジング32の排出口325から排出された廃水L2が、廃水排出路7bを経てロータリージョイント44の廃水導入口45aからチャックテーブル4の枠体42内の第2の流路45に導入される。廃水排出路7bには、第2のバルブ8bが配設されており、第2のバルブ8bの開度を調整することにより、チャックテーブル4の第2の流路45に導入される廃水L2の流量が調整される。
上記した廃水排出路7bの第2のバルブ8bの上流側には、第一の流路323から排出された廃水L2の温度を検出する第1水温計120が配設されている。また、第2のバルブ8bの下流側には、第2水温計130が配設されている。
本実施形態の研削装置1では、冷却手段7から冷却水L1を供給する冷却水供給路7aの第1のバルブの上流側に、研削手段3のハウジング32をバイパスして上記した廃水排出路7bに接続されるバイパス路7dが接続されている。また、廃水排出路7bにおいて、ハウジング32の排出口325の下流であって、廃水排出路7bとバイパス路7dとの合流点よりも上流側には、逆止弁構造を備えたリリーフバルブ8dが配設されている。回転軸33は中空で構成され、研削水供給手段9から供給される研削水L4が回転軸33の上端から導入され、研削ホイール35の下面から研削砥石36による研削箇所に噴射される。
制御手段100は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置(CPU)と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている(詳細についての図示は省略)。制御手段100には、上記した研削装置1の研削手段3を駆動するモータ38、研削送り手段6、チャックテーブル4の移動手段等が接続され、作動が制御されると共に、上記した第1のバルブ8a、第2のバルブ8b、第3のバルブ8cが接続され、制御手段100によって各バルブの開閉、開度が制御される。
本実施形態の研削装置1、及び研削手段3は、概ね上記したとおりの構成を備えており、その機能、作用について以下に説明する。
図1に示す研削装置1によってウエーハ10の裏面10bを研削して薄化するに際し、ウエーハ10のデバイスが形成された表面側に保護テープTを貼着し、図1の如くウエーハ着脱位置に位置付けられたチャックテーブル4の保持部41に載置して、上記した吸引源46を作動して吸引保持する。次いで、上記した移動手段を作動して、研削加工の実施態様を示す図3に示すように、チャックテーブル4を研削手段3の直下の研削位置に位置付ける。次いで、上記したエアー供給源39を作動してエアーベアリング(ラジアルエアーベアリング70、スラストエアーベアリング80)を作動すると共に、モータ38を作動して、回転軸33を図3において矢印R1で示す方向に、例えば6000rpmで回転させつつ、チャックテーブル4を矢印R2で示す方向に、例えば300rpmで回転させる。そして、上記した研削水供給源9を作動することにより、研削水L4をウエーハ10の裏面10b上に供給しつつ、研削砥石36を、ウエーハ10の裏面10bに接触させ、研削ホイール76を、例えば1μm/秒の研削送り速度で下方に向けて研削送りする。この際、図示しない接触式又は非接触式の測定ゲージによりウエーハ10の厚みを測定しながら研削を進めることができ、ウエーハ10の裏面10bを所定量研削し、ウエーハ10を所定の厚さとする。
上記した研削加工を実施するに際し、図2に基づき説明した冷却手段7を作動し、第1のバルブ8aと、第2のバルブ8bとを開放する(このとき、第3のバルブ8cは閉じられている。)。このようにすることで、冷却水L1が、冷却手段7から一定の流量でハウジング32内の第一の流路323に供給され、モータ38の高速回転と研削負荷により上昇しようとするハウジング32内の温度が低下させられる。このようにハウジング32内に導入された冷却水L1は、ハウジング32内を冷却することで温められ廃水L2として、ハウジング32の排出口325から廃水排出路7bに排出される。なお、廃水L2の温度は、後述するチャックテーブル4が調整される所定の温度(例えば30~35℃)よりは低い温度で排出されるようにその流量が設定される。
廃水排出路7bに排水された廃水L2は、チャックテーブル4の廃水導入口45aから第二の流路45に導入され、チャックテーブル4の枠体42を冷却し、廃水排出口45bから収容容器90に排出されて貯留される。ここで、制御手段100は、第1水温計120、第2水温計130に基づき、第一の流路323から排出された廃水L2の温度を計測し、廃水L2を第二の流路45に供給してチャックテーブル4の温度を該所定の温度に調整する。該調整は、本実施形態では、上記した第2のバルブ8bの開度を調整することで実施される。例えば、廃水L2の温度が高い場合には、第2のバルブ8bの開度は大きくなるように制御されて廃水L2の流量が多くなるように調整され、廃水L2の温度が低い場合には、第2のバルブ8bの開度が小さくなるように制御されて廃水L3の流量が少なくなるように調整される。これにより、チャックテーブル4の温度が、研削手段3に掛かる負荷の変化に関わらず、常に所定の温度(例えば30~35℃)に調整される。
第2のバルブ8bの開度が小さく設定された場合、廃水排出路7bにおける第2のバルブ8bの流通が制限されて上流側の水圧が高くなり、ハウジング32内の温度調整が適切に行われなくなるおそれがある。しかし、本実施形態では、上記したように、廃水排出路7b上の第2のバルブ8bの上流側にリリーフバルブ8dが配設されており、一定の圧力が掛かった場合に、これが開放されて廃水排出路7bの廃水L2を、図示を省略する排出路に排出するようにしていることから、そのような問題が起きることはない。なお、第1水温計120は第2のバルブ8bの上流側の温度を検出し、第2水温計130は第2のバルブ8bの下流側の温度を検出するものであり、第2のバルブ8bの開度を調整することで、両者に温度差が生じることがあり、該温度差に基づいてチャックテーブル4に導入される廃水L2の推定温度を補正することができる。ただし、本発明は、上記した第1水温計120、第2水温計130の両方を備えることに限定されず、いずれか一方のみを配設することによって実施するようにしてもよい。
上記した第一の流路323から排出された廃水L2の温度を計測し、廃水L2をチャックテーブル4の第二の流路45に供給してチャックテーブル4の温度を所定の温度に調整する形態は、上記した実施形態に限定されない。
上記したように、冷却手段7から冷却水L1を供給する冷却水供給路7aの第1のバルブ8aの上流側に、研削手段3のハウジング32をバイパスして廃水排出路7bに接続されるバイパス路7dを接続し、バイパス路7b上に第3のバルブ8cを配設している。このバイパス路7dと第3のバルブ8cを使用することで、冷却手段7から供給される冷却しL1と第一の流路323から排出された廃水L2とを混合した混合水L1+L2を第二の流路45に供給し、チャックテーブル45の温度を所定の温度に調整することができる。より具体的には、まず、第1のバルブ8aと第2のバルブ8bとを開とする。そして、第3のバルブ8cを開とすると共に、第1水温計120、第2水温計130に基づき)いずれか一方のみであってもよい)、廃水排出路7bを流れる混合水L1+L2の温度を検出する。そして、第3のバルブ8cの開度を調整して、バイパス路7dを介して廃水排出路7bに導入される冷却水L1の量を調整し、該冷却水L1と廃水L2との混合比を調整して、一定の温度(例えば27℃)となる恒温水を生成する。この恒温水を本発明の廃水としてチャックテーブル4の第二の流路45に供給することで、チャックテーブル4の温度が研削加工を実施している最中に常に所定の温度(例えば30~35℃)になるように調整することができる。
上記したように、研削手段3とチャックテーブル4とを冷却しながらウエーハ10の裏面10bを所定量研削したならば、研削手段3を停止し、図示を省略する洗浄装置を使用した洗浄工程、乾燥装置を使用した乾燥工程等を経て、ウエーハ10の裏面10bを研削する研削加工が完了する。
上記した実施形態によれば、チャックテーブル4を一定の温度に保つために、独立した冷却水を供給する手段を配設する必要がなく、不経済であるという問題を解消することができる。
1:研削装置
2:装置ハウジング
21:支持壁
22、22:案内レール
3:研削手段
31:移動基台
32:ハウジング
321:供給経路
321a:エアー噴出口
322:供給経路
322a:エアー噴出口
323:第一の流路
325:排出口
33:回転軸
331:スラストプレート
34:マウント
35:研削ホイール
36:研削砥石
38:モータ
39:エアー供給源
391:経路
392:供給口
4:チャックテーブル
40:モータ
41:保持部
42:枠体
43a:空間
43b:負圧経路
44:ロータリージョイント
44a:負圧供給口
45:第二の流路
45a:廃水導入口
45b:廃水排出口
46:吸引源
5:カバー板
6:研削送り手段
61:ボールねじ
62:パルスモータ
7:冷却手段
7a:冷却水供給路
7b:廃水排出路
7c:ドレーン管
7d:バイパス路
8a:第1のバルブ
8b:第2のバルブ
8c:第3のバルブ
8d:リリーフバルブ
9:研削水供給源
9a:研削水供給路
70:ラジアルエアーベアリング
80:スラストエアーベアリング
90:貯水容器
100:制御手段
110:操作パネル
120:第1水温計
130:第2水温計
2:装置ハウジング
21:支持壁
22、22:案内レール
3:研削手段
31:移動基台
32:ハウジング
321:供給経路
321a:エアー噴出口
322:供給経路
322a:エアー噴出口
323:第一の流路
325:排出口
33:回転軸
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34:マウント
35:研削ホイール
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38:モータ
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45a:廃水導入口
45b:廃水排出口
46:吸引源
5:カバー板
6:研削送り手段
61:ボールねじ
62:パルスモータ
7:冷却手段
7a:冷却水供給路
7b:廃水排出路
7c:ドレーン管
7d:バイパス路
8a:第1のバルブ
8b:第2のバルブ
8c:第3のバルブ
8d:リリーフバルブ
9:研削水供給源
9a:研削水供給路
70:ラジアルエアーベアリング
80:スラストエアーベアリング
90:貯水容器
100:制御手段
110:操作パネル
120:第1水温計
130:第2水温計
Claims (3)
- ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削砥石を環状に備えた研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、該研削手段を研削送りする研削送り手段と、制御手段と、を含み構成された加工装置であって、
該研削手段は、研削ホイールを装着するマウントと、該マウントに連結する回転軸と、該回転軸に連結するモータと、該回転軸をエアーで支持するエアーベアリングを備えたハウジングと、該ハウジング内に形成された第一の流路と、を含み構成され、
該第一の流路には、冷却水を供給して該ハウジングを冷却する冷却手段が接続され、
該チャックテーブルは、ウエーハを吸引保持する保持部と、該保持部を支持する枠体と、該枠体に形成された第二の流路とを含み構成され、
該制御手段は、該第一の流路から排出された廃水の温度を計測し、廃水を該第二の流路に供給して該チャックテーブルの温度を所定の温度に調整する加工装置。 - 該制御手段は、該冷却水と該廃水とを混合して恒温水を生成し該第二の流路に供給する請求項1に記載の加工装置。
- 該チャックテーブルは、該所定の温度の環境で製作されたものである請求項1又は2に記載の加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022181686A JP2024071002A (ja) | 2022-11-14 | 2022-11-14 | 加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022181686A JP2024071002A (ja) | 2022-11-14 | 2022-11-14 | 加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024071002A true JP2024071002A (ja) | 2024-05-24 |
Family
ID=91129120
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022181686A Pending JP2024071002A (ja) | 2022-11-14 | 2022-11-14 | 加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024071002A (ja) |
-
2022
- 2022-11-14 JP JP2022181686A patent/JP2024071002A/ja active Pending
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